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基于频散曲线和机器学习方法的层状生物软组织特性反演

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力学学报 2024年第9期56卷 2752-2761页

作者：岳良波王冰古斌西南科技大学制造科学与工程学院制造过程测试技术教育部重点实验室四川绵阳621010

生物软组织的几何和力学性质是多种疾病的重要指标,通过高精度反演得到生物软组织特性,如组织厚度、弹性模量和密度等,对疾病的诊断、治疗和康复都具有重要的医疗指导意义,超声波检测中包含的参数信息可以高效并准确地解决参数反演问题... 详细信息

生物软组织的几何和力学性质是多种疾病的重要指标,通过高精度反演得到生物软组织特性,如组织厚度、弹性模量和密度等,对疾病的诊断、治疗和康复都具有重要的医疗指导意义,超声波检测中包含的参数信息可以高效并准确地解决参数反演问题.文章将超声导波的频散曲线和机器学习相结合,建立了基于生物软组织Lamb波频散曲线的BP神经网络反演方法,分析了频散曲线的模态、波段、训练数据个数、波数采样点个数和数据噪声对反演精度的影响.研究结果表明,提出的反演方法能够准确地得到生物软组织的单参数特性,并且具有很好的普适性,可用于生物软组织的不同特性参数的反演.其中频散曲线数据通过求解频散方程获取.引入确定系数R2对反演结果进行评估,通过对比不同模态与频段下的反演结果,证明根据修正Morris法求得的灵敏度指标来选取频散曲线样本的模态与波段是一种有效手段.而且采用混合模态可进一步提升反演精度.训练数据个数和波数采样点个数超过相应的阈值后,反演精度基本不变,根据阈值可同时保证优异的反演精度和反演效率.通过在样本中加入随机噪声进行鲁棒性测试,当训练样本和测试样本的取值范围和噪声水平相近时,本文反演方法表现出一定的鲁棒性.

关键词：生物软组织特性反演超声导波频散曲线机器学习灵敏度指标

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基于DRL和自由步态的六足机器人运动规划研究

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系统仿真学报 2024年第2期36卷 373-384页

作者：王鑫鹏傅汇乔邓归洲唐开强陈春林留沧海西南科技大学制造科学与工程学院四川绵阳621010 南京大学工程管理学院江苏南京210046 制造过程测试技术省部共建教育部重点实验室四川绵阳621000

为提高六足机器人在非结构环境下的通过率和运动性能,提出一种基于DRL和自由步态规划器的多接触运动规划算法。自由步态规划器获取目标状态下可达落足点从而输出最优步态序列;利用DRL训练得到六足机器人在随机生成的梅花桩环境中的质心... 详细信息

为提高六足机器人在非结构环境下的通过率和运动性能,提出一种基于DRL和自由步态规划器的多接触运动规划算法。自由步态规划器获取目标状态下可达落足点从而输出最优步态序列;利用DRL训练得到六足机器人在随机生成的梅花桩环境中的质心运动策略。为了保证机器人在运动过程中相邻状态之间的可达性,利用状态转移可行性模型对状态转移可行性进行判定,实现六足机器人在不同宽度沟壑梅花桩环境下的落脚点规划。仿真与样机实验表明:多接触运动规划算法能够让机器人快速平稳地从起点到达目标区域,并自动调整步态模式以应对不同环境下随机分布的梅花桩。

关键词：六足机器人自由步态深度强化学习多接触运动规划非结构环境

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CO_(2)激光作用玻璃管的热效应

应用光学 2024年第5期45卷 923-929页

作者：杨发宇史晋芳邱荣胡阳阳郭德成杨森西南科技大学制造科学与工程学院制造过程测试技术教育部重点实验室四川绵阳621010 西南科技大学极端条件物质特性联合实验室四川绵阳621010

激光对单一玻璃管进行热熔封接的过程中,加工质量与玻璃管内的温度分布有密不可分的联系。在考虑表面热辐射、材料内部热传导和空气热对流的情况下,使用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件对CO_(2)激光作用高硼硅酸盐玻璃管的温度场进... 详细信息

激光对单一玻璃管进行热熔封接的过程中,加工质量与玻璃管内的温度分布有密不可分的联系。在考虑表面热辐射、材料内部热传导和空气热对流的情况下,使用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件对CO_(2)激光作用高硼硅酸盐玻璃管的温度场进行模拟仿真,分析了温度场分布随时间的变化规律,比较了激光功率、激光光斑半径和旋转速度对玻璃管温度分布的影响。仿真结果表明,激光功率越大,光斑半径越小,玻璃管旋转速度越低,玻璃管温度越高。根据仿真结果,选择合适的加工参数能够达到高硼硅酸盐玻璃管进行激光加工的工艺要求,此项研究为后续玻璃管激光热熔封接的工艺参数选择提供了重要理论依据。

关键词：激光加工技术 CO_(2)激光温度场 COMSOL Multiphysics 高硼硅酸盐玻璃管

热老化对HMX基高聚物粘结炸药摩擦行为的影响研究

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摩擦学学报 2024年

作者：李青山段辉晶李国成刘新祺余家欣何洪途银颖西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室中国工程物理研究院化工材料研究所

针对热老化后高聚物粘结炸药(Polymer bonded explosives， PBX)摩擦行为演化规律与机制不清楚等问题，研究了奥克托金(HMX)基PBX炸药摩擦行为和摩擦安全性能的演化规律与机制。在摩擦感度试验机上研究了热老化后PBX摩擦感度的变化规律... 详细信息

针对热老化后高聚物粘结炸药(Polymer bonded explosives， PBX)摩擦行为演化规律与机制不清楚等问题，研究了奥克托金(HMX)基PBX炸药摩擦行为和摩擦安全性能的演化规律与机制。在摩擦感度试验机上研究了热老化后PBX摩擦感度的变化规律，发现热老化后PBX摩擦感度从未老化时的16%增大至老化50天后的46%。以含能单晶HMX作为摩擦对偶，在多功能摩擦磨损试验机上研究了热老化处理对HMX基高聚物粘结炸药(PBX)摩擦行为的影响机制。研究发现，随着热老化时间的增加，PBX表面稳态摩擦系数几乎不变。通过对PBX中HMX单晶和粘结剂与HMX单晶的摩擦行为分析发现，热老化后HMX单晶表面稳态摩擦系数基本不变，同时HMX单晶表面的微观力学性能、化学结构和表面均方根粗糙度也基本不受热老化处理的影响。未老化时，粘结剂与HMX界面的稳态摩擦系数大约为0.3，而老化50天后粘结剂与HMX界面的稳态摩擦系数增加至0.6。热老化后粘结剂出现了明显的结晶现象，导致了粘结剂的纳米硬度和弹性模量显著增大，进而增大了粘结剂和HMX界面的摩擦温升，最终造成PBX炸药摩擦感度的增大。

关键词：高聚物粘结炸药奥克托今粘结剂硬化摩擦系数摩擦安全性

宽温域环境环氧/聚氨酯复合材料摩擦学性能研究

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表面技术 2024年第7期53卷 64-75页

作者：雷雪梅齐慧敏谷建臻余家欣西南科技大学制造过程检测技术教育部重点实验室四川绵阳621010 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室兰州730000

目的考察环氧/聚氨酯(EP/PU)互穿网络复合材料在宽温域环境中的摩擦学性能,以及氧化石墨烯(GO)的添加对其摩擦学性能的影响。方法制备EP、EP/GO、EP/PU、EP/PU/GO等4种材料,其中EP和PU的质量配比为3︰1,GO的质量分数为1.0%。分别研究4... 详细信息

目的考察环氧/聚氨酯(EP/PU)互穿网络复合材料在宽温域环境中的摩擦学性能,以及氧化石墨烯(GO)的添加对其摩擦学性能的影响。方法制备EP、EP/GO、EP/PU、EP/PU/GO等4种材料,其中EP和PU的质量配比为3︰1,GO的质量分数为1.0%。分别研究4种材料的热力学性能,并采用高低温摩擦试验机对比研究常温和–100、–50、50、100℃下GO对EP/PU互穿网络材料摩擦磨损的影响。结果热力学性能结果表明,PU的加入降低了起始分解温度,而加入GO,热分解起始温度有所提升,EP的拉伸强度最高约为90MPa。室温条件下,200r/min时,样品的摩擦因数和磨损率要优于400、500r/min,其中,EP/PU/GO在200 r/min时的摩擦因数最低,为0.03。同样地,在–50、50、100℃时,相对于EP、EP/GO和EP/PU,EP/PU/GO也表现出优异的润滑性和耐磨性。SEM及XPS结果表明,摩擦氧化和螯合反应促进了转移膜的生长,形成了均匀结构的转移膜,可避免摩擦副的直接接触,有利于润滑作用。结论添加GO可以有效改善材料的力学性能,提高EP/PU的摩擦学性能。

关键词：环氧/聚氨酯互穿网络氧化石墨烯高低温摩擦学性能转移膜

基于高通量磁控共溅射技术的非晶合金纳米摩擦学性能研究

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机械工程学报 2024年第15期60卷 185-193页

作者：曾鑫赖建平王驰袁小虎李丁骏余家欣西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室绵阳621010 长寿命高温材料国家重点实验室德阳618000 东方电气集团东方汽轮机有限公司德阳618000

采用高通量磁控共溅射技术,制备了含不同成分的Pd-W-Si非晶合金库。采用纳米压痕、纳米划痕实验,探究了压入硬度(H)和弹性模量(E)对该非晶合金体系纳米摩擦学性能的影响。研究发现:(1)随着压入硬度和弹性模量的增大,划入深度(hs)整体呈... 详细信息

采用高通量磁控共溅射技术,制备了含不同成分的Pd-W-Si非晶合金库。采用纳米压痕、纳米划痕实验,探究了压入硬度(H)和弹性模量(E)对该非晶合金体系纳米摩擦学性能的影响。研究发现:(1)随着压入硬度和弹性模量的增大,划入深度(hs)整体呈相似的减小趋势,但相比于硬度,该趋势与弹性模量的关联性更强,即弹性模量更能反映非晶合金的抗划性能。这是因为剪切转变区(Shear transformation zone,STZ)体积与硬度、弹性模量均呈负相关,但STZ体积随弹性模量的变化具有比硬度更弱的波动性。弹性模量较大的非晶合金内部STZ体积越小,非晶结构中的变形单元越不容易被激活,在同载荷下的划入深度越浅,抗划性能越好;(2)弹性回复率(η)与硬度的关联性较弱,但与H/E的关联性较强,表现为弹性回复率随H/E的增大而增加。这是因为H/E值越大的非晶合金弹性吸收的能量越多,更容易发生弹性回复;此外,非晶合金的pile-up高度随着H/E值的增加而减小的现象,也在一定程度上促进了剪切带的自由滑动,从而促进材料弹性回复。这两方面因素综合致使高H/E值的非晶合金具有更高的弹性回复率和更好的耐磨性。

关键词：高通量非晶合金纳米摩擦学硬度弹性模量

多孔储油聚酰亚胺高温摩擦学性能研究及仿真分析

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摩擦学学报 2024年

作者：赵贇鹏齐慧敏刘辉贾真余家欣西南科技大学制造过程与测试技术教育部重点实验室中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室

采用冷压-热烧结法制备了多孔聚酰亚胺材料，并在孔隙中浸渍苯甲基硅油，对比考察了纯聚酰亚胺、界面润滑聚酰亚胺、多孔聚酰亚胺及多孔储油聚酰亚胺的热稳定性及其在25～250℃范围内的摩擦学性能。结果表明多孔储油聚酰亚胺摩擦系数低... 详细信息

采用冷压-热烧结法制备了多孔聚酰亚胺材料，并在孔隙中浸渍苯甲基硅油，对比考察了纯聚酰亚胺、界面润滑聚酰亚胺、多孔聚酰亚胺及多孔储油聚酰亚胺的热稳定性及其在25～250℃范围内的摩擦学性能。结果表明多孔储油聚酰亚胺摩擦系数低于纯聚酰亚胺、多孔聚酰亚胺及界面润滑聚酰亚胺的摩擦系数。其中，多孔储油聚酰亚胺在100℃时的摩擦系数最低，为0.04，这是由于孔隙内部的润滑油缓慢释放到摩擦界面，形成了稳定的润滑油膜。XPS和FTIR-ATR结果表明，润滑油的加入降低了摩擦氧化反应程度，促进了金属-有机物之间的螯合反应，更易于形成低剪切转移膜。仿真结果表明，润滑油的加入改善了材料的应力集中和接触切向力，摩擦力的变化趋势和实际试验基本一致。

关键词：多孔储油聚酰亚胺摩擦磨损转移膜高温仿真模拟

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振动永磁式机械天线的动力学特性研究

重庆大学学报 2024年第2期47卷 119-132页

作者：张苗王积硕宁慧铭黄楷焱袁卫锋西南科技大学制造科学与工程学院四川绵阳621010 西南科技大学造过程测试技术教育部重点实验室四川绵阳621010 重庆大学航空航天学院重庆400044 河北工业大学机械工程学院天津300401

在传统的无线通信领域中,长波通信需要匹配大尺寸信号发射天线,制约了其在中小型平台上的应用。基于逆压电效应、振动理论和麦克斯韦方程组,提出并研制了一种三自由度折返梁结构的振动永磁式机械天线原理样机,建立了电-机械-电磁能理论... 详细信息

在传统的无线通信领域中,长波通信需要匹配大尺寸信号发射天线,制约了其在中小型平台上的应用。基于逆压电效应、振动理论和麦克斯韦方程组,提出并研制了一种三自由度折返梁结构的振动永磁式机械天线原理样机,建立了电-机械-电磁能理论模型,研究了机械天线的辐射影响因素及其频率调制技术。实验结果表明,通过激发机械天线原理样机的不同振动模态可对电磁波信号进行频率调制,从理论和技术角度为低频段信号的通信提供了新思路。

关键词：机械天线逆压电效应多模态频率调制

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一步法制备超疏水表面及其防覆冰性能研究

表面技术 2024年第16期53卷 190-197页

作者：刘宏伟邹秦锐杨益宋岳干徐远冲李国强西南科技大学信息工程学院四川绵阳621010 西南科技大学制造科学与工程学院四川绵阳621010

目的提高铜网表面的防除冰性能。方法以铜网为基底材料,用纳米胶带将铜网和聚四氟乙烯(PTFE)固定在一起,采用飞秒激光直写技术将PTFE纳米颗粒部分嵌入铜网,采用一步法制备了PTFE附着铜网的超疏水表面,并通过扫描电子显微镜和光学显微镜... 详细信息

目的提高铜网表面的防除冰性能。方法以铜网为基底材料,用纳米胶带将铜网和聚四氟乙烯(PTFE)固定在一起,采用飞秒激光直写技术将PTFE纳米颗粒部分嵌入铜网,采用一步法制备了PTFE附着铜网的超疏水表面,并通过扫描电子显微镜和光学显微镜对其微结构进行形貌分析。结果在PTFE低表面能和粗糙度共同作用下,所制备的表面表现出优异的超疏水性能,水的接触角为152°,滚动角为4°。在此基础上探究了其微观结构对表面润湿性和防覆冰性能的影响。结果表明,PTFE附着铜网的超疏水表面能有效延长冷凝液滴结冰时间,与未垫PTFE的铜网相比,结冰时间延长1.2倍。在冷却过程中,液滴从Cassie状态向Wenzel状态转变,PTFE附着铜网的超疏水表面能维持将长时间的Cassie状态。并且结冰后依然能保持较低的黏附力,最小冰黏附力为2.55 kPa,相比普通的超疏水表面缩小了近2.5%。同时能够实现冷凝液滴的高效快速自去除,还显示出优异的自清洁性能。结论PTFE附着铜网的超疏水表面可有效延长结冰时间,降低冰黏附力,具有优异的冷凝自去除和自清洁性能,且在5.01V的电压下,铜网表面能够有效防止冰的形成。

关键词：铜网超疏水防除冰低黏附自清洁电热除冰

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