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基于四胞元模型的3D缝合复合材料力学性能预测

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复合材料学报 2025年

作者：杨林谢军波刘静妍纪高宁郭蕊陈利天津工业大学复合材料研究所纺织复合材料教育部重点实验室天津工业大学纺织科学与工程学院航天材料及工艺研究所

3D缝合复合材料纤维结构复杂，缝合区域微结构存在不确定性。提出3D缝合复合材料的虚拟纤维建模方法，通过模拟缝合成形工艺，生成缝合部位的高保真度几何孪生模型。利用Micro-CT技术分析缝合部位纤维结构，验证了几何孪生模型的准确性... 详细信息

3D缝合复合材料纤维结构复杂，缝合区域微结构存在不确定性。提出3D缝合复合材料的虚拟纤维建模方法，通过模拟缝合成形工艺，生成缝合部位的高保真度几何孪生模型。利用Micro-CT技术分析缝合部位纤维结构，验证了几何孪生模型的准确性。考虑缝合结构的不确定性，提出四种代表性几何结构，采用虚拟纤维嵌入(VFE)技术，将虚拟纤维结构与基体材料体素单元嵌入耦合，构造了3D缝合复合材料四种胞元模型。针对纤维和基体材料分别建立损伤模型，模拟3D缝合复合材料拉伸损伤过程，预测了不同缝合部位的力学性能。四种胞元模型预测结果的平均值与实验结果相一致，拉伸强度、模量和破坏应变的预测误差分别为1.5%、1.2%和0.4%。

关键词：三维缝合复合材料虚拟纤维有限元分析力学性能

连续纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料低成本制备工艺研究进展

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材料工程 2025年 15-27页

作者：商剑钊吴小飞曹晔洁吕云蕾李精鑫王晶董宁刘永胜西北工业大学超高温结构复合材料重点实验室西北工业大学宁波研究院中国航发四川燃气涡轮研究院

连续纤维增强陶瓷基复合材料具有低密度、高强度、耐高温等优异性能，已被广泛应用于航空航天、国防军工和新兴民用等领域，但连续纤维增强陶瓷基复合材料制备工艺大多存在成本较高、周期过长等问题，限制其应用和推广，发展低成本制备... 详细信息

连续纤维增强陶瓷基复合材料具有低密度、高强度、耐高温等优异性能，已被广泛应用于航空航天、国防军工和新兴民用等领域，但连续纤维增强陶瓷基复合材料制备工艺大多存在成本较高、周期过长等问题，限制其应用和推广，发展低成本制备工艺是推动连续纤维增强陶瓷基复合材料广泛应用的关键。本文简要介绍了连续纤维增强陶瓷基复合材料制备工艺现状，总结了反应熔渗、纳米浆料浸渗瞬时共晶、浆料浸渗结合热压等低成本工艺的研究现状，围绕制备工艺优化、复合材料微观结构和性能等方面进行综述，提出了低成本制备工艺的未来研究方向，如熔盐法制备超高温陶瓷界面和反应诱导相分离制备具有孔隙结构均匀的多孔基体，可显著提升连续纤维增强陶瓷基复合材料的综合性能。

关键词：连续纤维增强陶瓷基复合材料制备工艺低成本反应熔渗纳米浆料浸渗瞬时共晶

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图像信息输入下的软线重构与抓取验证

智能系统学报 2025年

作者：邱介禄王明明西北工业大学航天学院西北工业大学深圳研究院

针对使用机器人对柔性物体进行操作的复杂任务，设计了一种简洁高效的软线抓取方法。首先利用双目相机和图像处理方法对软线进行测量，结合坐标系间的转换关系，从图像中还原了其特征点的空间坐标信息；采用Frenet标架对软线进行了建模... 详细信息

针对使用机器人对柔性物体进行操作的复杂任务，设计了一种简洁高效的软线抓取方法。首先利用双目相机和图像处理方法对软线进行测量，结合坐标系间的转换关系，从图像中还原了其特征点的空间坐标信息；采用Frenet标架对软线进行了建模重构，以获取软线上任意点的位置与弯曲方向信息；提出了六自由度机械臂的位姿表示及转换方法以及相机的标定流程，将曲线任意弧长处的坐标值和Frenet标架方向转换为夹爪末端的位姿参数，最后开展了目标点处沿软线弯曲方向抓取软线的地面实验，验证了方法的有效性。

关键词：软线视觉感知深度相机图像处理坐标计算曲线重构位姿转换机械臂抓取

3D缝合预制体成形工艺仿真及几何孪生模型构造方法

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复合材料学报 2025年

作者：刘静妍谢军波纪高宁郭蕊陈利天津工业大学复合材料研究院纺织复合材料教育部重点实验室天津工业大学纺织科学与工程学院航天材料及工艺研究所

3D缝合复合材料克服了2D铺层复合材料层间性能弱的缺点，在航空航天行业中，3D缝合预制体作为复合材料的核心增强元素，其几何结构对材料的力学特性起着至关重要的作用。然而，由于预制体本质上是一种柔性的织物，其在缝合过程中可能会... 详细信息

3D缝合复合材料克服了2D铺层复合材料层间性能弱的缺点，在航空航天行业中，3D缝合预制体作为复合材料的核心增强元素，其几何结构对材料的力学特性起着至关重要的作用。然而，由于预制体本质上是一种柔性的织物，其在缝合过程中可能会经历几何结构的变化，例如纱线路径在缝合孔处的变动和横截面的压缩变形。为了对复合材料的性能进行准确预测和设计，实现对预制体的精确、高保真建模是至关重要的。本研究针对石英纤维三维缝合预制体中纤维结构的复杂性，利用虚拟纤维技术，开发了一种仿真缝合工艺。该仿真方法能够精确模拟纱线的动态运动和形变过程，并成功构建出预制体的几何孪生模型，利用显微计算机断层扫描（Micro-CT）技术对预制体样本的内部单胞结构进行了详细分析，进而证实了所建立模型的精确度和稳定性。

关键词：缝合预制体虚拟纤维成形工艺几何孪生体数值仿真

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基于信息表征增强的空间弱小目标检测方法

计算机学报 2025年

作者：范铭楷薛丹娜闫庆森朱宇孙瑾秋张艳宁西北工业大学计算机学院西北工业大学航天学院

基于深度学习的目标检测技术近年来取得了显著进展，已被广泛应用于多个领域。然而，目前尚缺乏专门针对空间目标设计的深度学习检测方法。与自然图像目标检测相比，空间目标检测面临着独特的挑战：首先，由于拍摄距离极远，空间目标在... 详细信息

基于深度学习的目标检测技术近年来取得了显著进展，已被广泛应用于多个领域。然而，目前尚缺乏专门针对空间目标设计的深度学习检测方法。与自然图像目标检测相比，空间目标检测面临着独特的挑战：首先，由于拍摄距离极远，空间目标在图像中通常仅呈现为包含少量像素的弱小光斑，缺乏清晰的形状和颜色特征；另外，复杂的空间环境以及设备因素会导致图像中存在各种噪声，例如杂散光引起的明亮背景、相机因素导致的热像素噪声；最后，视场中密集的恒星会导致在空间图像中容易出现部分光斑相互粘连的情况。上述难点无疑增加了空间目标检测的难度。本文提出了一种基于信息表征增强的无锚框空间弱小目标检测方法，该方法通过设计端到端卷积神经网络模型，能够实现同时对空间弱小目标检测和质心定位。针对目标弱小、背景噪声干扰的问题，我们首先设计了跨空间-通道注意力模块和压缩-激励的多尺度特征融合模块，提升模型对含噪图像中弱小目标的有效信息关注度，从而提高噪声背景下目标的检测能力；在此基础上，为了进一步解决光斑粘连的问题，我们引入了基于密度图的损失函数，通过使模型更加直接地学习图像中目标的整体空间分布与数量信息，以此使模型掌握粘连光斑中目标的数量，从而更准确分辨粘连光斑中各个独立目标。此外，本文仿真了包含点状、条状目标和多种噪声背景的空间图像，并对目标的质心位置、边界框和像素坐标进行了精细标注。为验证方法的有效性，我们在本文的仿真图像与公开的实拍序列图像数据集SpotGEO中进行了实验验证。在仿真图像数据测试中，本文方法的F1分数为95.34%，并实现了0.4478的亚像元级平均质心定位精度。同时，我们还对本文方法进行了不同噪声强度影响下质心定位精度测试以及不同硬件条件下处理效率测试，以更全面分析本文方法的能力。在公开的实拍序列图像数据集SpotGEO中，本文方法结合引入的序列后处理方法取得的F1分数为93.08%。实验结果证明了本文方法对空间弱小目标准确检测和精确定位方面的优越性能。

关键词：空间弱小目标检测质心定位注意力机制特征融合数量信息

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大厚度复合材料蜂窝夹芯结构超声检测方法

声学技术 2025年

作者：高晓进梁成瑜王丙阳付亮梅辉西北工业大学材料学院航天特种材料及工艺技术研究所材料测试中心

新型飞行器的舱门、机翼、尾翼等结构大量采用了大厚度复合材料蜂窝夹芯粘接结构。针对该结构的材料组成和结构特点，分析了常规超声反射法和超声穿透法检测蜂窝夹芯与面板粘接质量检测的适用性，发现常规的超声反射法和穿透法均难以检... 详细信息

新型飞行器的舱门、机翼、尾翼等结构大量采用了大厚度复合材料蜂窝夹芯粘接结构。针对该结构的材料组成和结构特点，分析了常规超声反射法和超声穿透法检测蜂窝夹芯与面板粘接质量检测的适用性，发现常规的超声反射法和穿透法均难以检测大厚度复合材料蜂窝夹芯结构的脱粘缺陷。提出了喷水耦合超声C扫描反射法和接触耦合高分辨力聚焦超声A扫描反射法结合的检测方法。采用提出的检测方法对含有人工缺陷的大厚度复合材料蜂窝夹芯粘接结构试样进行检测。检测结果表明，采用提出的检测方法能够检出试样中I界面、Ⅱ界面的所有人工脱粘缺陷，检测灵敏度优于Φ5mm脱粘，实现60mm厚度的蜂窝夹芯与复合材料面板粘接质量的超声检测。

关键词：复合材料大厚度蜂窝脱粘超声检测

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近当量比极限爆震波失效机制实验

航空动力学报 2025年

作者：杨锐张启斌陈庆云范玮西北工业大学动力与能源学院

为了探索近当量比极限爆震波失效过程，采用乙烯作为燃料和50%氧浓度的富氧空气作为氧化剂进行实验研究。在不同的初始压力（32 kPa、30 kPa和28 kPa）下通过调整当量比（0.6～1.4）来接近爆震传播极限，采用高速阴影测试方法以捕捉爆... 详细信息

为了探索近当量比极限爆震波失效过程，采用乙烯作为燃料和50%氧浓度的富氧空气作为氧化剂进行实验研究。在不同的初始压力（32 kPa、30 kPa和28 kPa）下通过调整当量比（0.6～1.4）来接近爆震传播极限，采用高速阴影测试方法以捕捉爆震波的胞格结构。结果表明，初始压力降低和当量比远离1会减小混合物的反应活性，导致化学诱导层变厚；在接近爆震传播极限时，爆震波的失效机制与横波衰减有关，混合物失去了横波的诱导作用，进而使得化学诱导层增厚，导致前导激波与反应区解耦，相应的波速降低至Chapman-Jouguet（C-J）值的70%以下；此外，诱导层厚度与速度亏损之间存在强相关性，即诱导层厚度增加使得燃烧释放的能量难以有效支撑激波运动，进而导致速度亏损增大。

关键词：失效机制高速阴影胞格结构化学诱导层速度亏损

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面向局部点云信息缺失的模型重构方法研究

工程科学与技术 2025年

作者：常正平袁国帅李玖桦赵阳王仲奇西北工业大学机电学院

面向新一代航空航天型号高性能制造需求，基于实测数据的性能预测方法愈来愈得到广泛应用。然而，受限于零件尺寸大、结构遮挡多和设备性能，难以获得零件完整的实测数据，影响了产品性能预测精度。为此，提出面向局部点云缺失的模型重... 详细信息

面向新一代航空航天型号高性能制造需求，基于实测数据的性能预测方法愈来愈得到广泛应用。然而，受限于零件尺寸大、结构遮挡多和设备性能，难以获得零件完整的实测数据，影响了产品性能预测精度。为此，提出面向局部点云缺失的模型重构方法，构建扫描区域与点云缺失区域的拓扑关系，求得缺失区域的表面点集。首先提取理论三维模型表面几何信息，并将其转换至拉普拉斯坐标系下；其次，将扫描点云数据进行划分，结合粗配准与ICP精配准算法进行区域匹配，得到理论模型上与扫描点云对应的区域；然后采用拉普拉斯网格变换使匹配区域驱动理论三角网格发生形变，并用扫描点云替换对应区域，得到零件完整点云。最后，以飞机起落架外筒为例，采用传统方法与本文方法进行对比，发现当扫描点云覆盖达到一定范围时，所提方法的最大偏差为0.145mm，显著低于传统方法的0.717mm，验证了该方法在重构模型精度上的提升。

关键词：局部点云信息缺失模型重构拉普拉斯网格变换

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基于图神经网络的复杂时空数据挖掘方法综述

软件学报 2025年

作者：邹慧琪史彬泽宋凌云韩笑琳尚学群西北工业大学计算机学院

随着传感技术的发展,不同领域产生了大量时空数据.时空图是其中一种主要的时空数据类型,具有复杂的结构、时空特征和时空关系.如何从复杂的时空图数据中挖掘关键模式,并应用于不同的下游任务成为复杂时空数据挖掘任务的主要问题.目前,... 详细信息

随着传感技术的发展,不同领域产生了大量时空数据.时空图是其中一种主要的时空数据类型,具有复杂的结构、时空特征和时空关系.如何从复杂的时空图数据中挖掘关键模式,并应用于不同的下游任务成为复杂时空数据挖掘任务的主要问题.目前,日渐成熟的时序图神经网络为该研究领域的发展提供了有力的工具.此外,新兴的时空大模型在现有时空图神经网络方法的基础上提供了新的研究视角.然而,现有的大多数综述对该领域方法的分类框架较为粗略,对复杂数据类型(如动态异质图和动态超图)缺乏全面和深入的介绍,并且没有对时空图大模型相关的最新研究进展进行详细总结.因此,基于图神经网络的复杂时空数据挖掘方法分成时空融合架构和时空大模型,旨在从传统和新兴两个角度进行介绍.将时空融合架构根据具体的复杂数据类型划分成动态图、动态异质图和动态超图.将时空大模型根据时间维度和空间维度划分成时间序列和图,并在基于图的大模型中列举时空图相关的最新研究.详细介绍不同关键算法的核心细节并对比不同方法的优缺点,列举基于图神经网络的复杂时空数据挖掘的应用领域和常用数据集,并对未来可能的研究方向进行展望.

关键词：复杂时空数据挖掘图神经网络时空大模型