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面向高反光表面的结构光面形测量方法

中国光学(中英文) 2025年第1期18卷 42-52页

作者：汪运郭建英梁浚哲朱峰陈光希任茂栋梁晋西安交通大学机械工程学院机械制造系统工程国家重点实验室陕西西安710049 西安交通大学微电子学院陕西西安710049 新拓三维技术(深圳)有限公司创新实验室广东深圳518060

高反光表面复杂的反射性质会使面结构光测量时出现过度曝光和曝光不足的问题。为完整准确地重建被测表面,本文提出一种能根据被测表面反射强度预测曝光时间的多重曝光方法。首先,通过投射一系列不同曝光时间下的均匀灰度图像获得成像系... 详细信息

高反光表面复杂的反射性质会使面结构光测量时出现过度曝光和曝光不足的问题。为完整准确地重建被测表面,本文提出一种能根据被测表面反射强度预测曝光时间的多重曝光方法。首先,通过投射一系列不同曝光时间下的均匀灰度图像获得成像系统的相机响应曲线,同时计算得到能反映被测表面反射强度的辐照度图像。然后,通过模糊C均值聚类方法,自适应分割目标不同辐照度区域并获得各区域的中心辐照度,利用相机响应曲线预测不同反射区域的最优曝光时间。最后,结合多重曝光融合算法实现对高反光表面的三维重建。实验结果显示,所提方法能同时重建铝合金表面的强烈反光区域和过暗区域,重建误差小于0.5 mm,最大偏差降低了74.78%,标准偏差降低了48.96%。上述结果表明,所提方法能根据区域反射特性准确预测曝光时间,有效克服区域过曝和区域过暗带来的相位缺失和相位失真问题,完整准确地重建了高反光表面的不同反射区域。

关键词：高反光表面结构光多重曝光辐照度聚类分割

考虑晶粒尺寸效应的梯度NiTi合金拉伸断裂行为模拟

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力学学报 2025年第1期57卷 116-135页

作者：陈翔黄正雄禄盛重庆邮电大学先进制造工程学院重庆400065 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

NiTi合金因其独特的形状记忆特性和超弹性而备受关注,被广泛认为是功能材料领域中最具研究潜力和发展前景的材料之一.梯度晶粒结构作为一种有效提升材料强度与延展性的方法,通过在材料内部实现晶粒尺寸的梯度分布,能够进一步提升NiTi合... 详细信息

NiTi合金因其独特的形状记忆特性和超弹性而备受关注,被广泛认为是功能材料领域中最具研究潜力和发展前景的材料之一.梯度晶粒结构作为一种有效提升材料强度与延展性的方法,通过在材料内部实现晶粒尺寸的梯度分布,能够进一步提升NiTi合金的性能.文章通过考虑晶粒尺寸效应的晶体塑性理论模型和cohesive单元,并根据晶粒分布函构建了梯度有限元模型,模拟了匀晶和梯度多晶NiTi在单轴和紧凑拉伸断裂过程中的力学行为,讨论了晶粒尺寸、取向、不同应变速率和不同梯度结构对多晶NiTi的强度与延展性的影响特征,并分析其宏-微观力学规律.研究结果表明,晶粒尺寸对NiTi多晶材料的断裂行为有显著影响:晶粒尺寸越小,多晶体抵抗裂纹萌生的能力越强,晶粒尺寸越大,多晶体阻碍裂纹扩展的能力越强;NiTi多晶的断裂行为呈现出明显的取向相关性,其中{110}织构在3种典型取向中展现出最佳的抗断裂性能;高应变速率提升屈服强度但降低延展性,低应变速率则展现均匀应力分布和优异塑性变形能力;梯度多晶结构在NiTi合金材料的强度与延展性之间起到协调作用,细晶结构分布在多晶体的两端,能够承受较高的应力并有效抑制裂纹的产生,粗晶结构则分布于多晶体的中间,通过提供曲折的晶界形态来阻碍裂纹的扩展.

关键词： NiTi 合金尺寸效应梯度多晶裂纹扩展

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基于深度强化学习的交通信号控制

控制理论与应用 2025年第1期42卷 76-86页

作者：乔志敏柯良军太原工业学院自动化系山西太原030008 西安交通大学自动化科学与工程学院机械制造系统工程国家重点实验室陕西西安710049

当前广泛应用的基于车流动力学建模的交通信号优化模型精确度较高,但迁移能力稍弱,针对该问题,本文提出了一种基于深度强化学习的单智能体交通信号控制方法.该方法首次在考虑交叉口有行人穿越干扰的情况下定义了动作空间,从3个不同的角... 详细信息

当前广泛应用的基于车流动力学建模的交通信号优化模型精确度较高,但迁移能力稍弱,针对该问题,本文提出了一种基于深度强化学习的单智能体交通信号控制方法.该方法首次在考虑交叉口有行人穿越干扰的情况下定义了动作空间,从3个不同的角度定义了3种奖励函数,并提出了一种累积延迟近似方法.在算法方面,提出了一种基于动态权重的SoftActor-Critic算法,该算法可以动态调整Actor网络和Critic网络的更新幅度,显著地提高了传统SoftActor-Critic算法的收敛效率和收敛性能.仿真结果表明,本文提出的模型和算法在降低车辆延迟时间、减少车辆停车次数以及减少车辆队列长度等交通性能指标方面是有效的.

关键词：交通信号强化学习动态权重延迟时间

基于热力学分析的核反应堆压力容器下封头完整性研究

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机械工程学报 2025年第2期61卷 141-150页

作者：杨皓高鹏程李济深翟润泽张斌西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

反应堆严重事故工况下,堆芯由于不能得到足够的冷却温度急剧升高进而发生熔化。大量的熔融物重新定位到反应堆压力容器(Reactor pressure vessel,RPV)的下封头内部,可能导致下封头破裂和放射性释放。熔融物压力容器内滞留(In-vessel ret... 详细信息

反应堆严重事故工况下,堆芯由于不能得到足够的冷却温度急剧升高进而发生熔化。大量的熔融物重新定位到反应堆压力容器(Reactor pressure vessel,RPV)的下封头内部,可能导致下封头破裂和放射性释放。熔融物压力容器内滞留(In-vessel retention,IVR)是一种非常有效和关键的严重事故缓解措施。下封头作为IVR策略中主要部件,其在高温环境下的完整性研究对于IVR策略的成功实施具有重要意义。基于板壳理论力学分析,结合应力-应变本构关系,并采用多种失效判据对下封头完整性进行了进一步的热力学分析研究。通过对OLHF-1试验的数值模拟重点分析了压力容器下封头的完整性和热力学行为。结果表明,所开发的下封头力学模型能够较好地对下封头的力学失效行为作出判断,计算结果与试验数据符合较好。同时在高温环境下,下封头失效位置的壁厚由于蠕变迅速减小且应力出现突增。在此工况下下封头通常在应变最大处失效,失效时应变可达到20%以上。

关键词：堆内熔融物滞留压力容器力学分析 OLHF-1试验

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弧形变截面微通道内颗粒富集的实验研究

工程热物理学报 2025年第2期46卷 486-490页

作者：董骅黄龙润范亮亮赵亮西安交通大学动力工程多相流多相流国家重点实验室西安710049 西安交通大学机械工程学院西安710049

微通道内的微颗粒高效富集在生物医学等领域有着重要的应用价值,如对血液中的目标细胞进行高效富集,有助于提高微流控芯片技术检测的准确度。弧形微通道因其能够引发迪安拖曳力,是实现微颗粒运动操控的一种有效方式。弧形微通道牛顿流体... 详细信息

微通道内的微颗粒高效富集在生物医学等领域有着重要的应用价值,如对血液中的目标细胞进行高效富集,有助于提高微流控芯片技术检测的准确度。弧形微通道因其能够引发迪安拖曳力,是实现微颗粒运动操控的一种有效方式。弧形微通道牛顿流体中,微颗粒主要受到惯性升力和迪安拖曳力的共同作用而富集在弧形微通道中的特定平衡位置。有效调控微颗粒在微通道中的富集位置,对于后续的高效精确检测有着重要的意义。本文通过在弧形微通道中引入一系列的尖角微结构,改变颗粒在微通道中的受力,最终实现对颗粒富集位置的有效调控。研究发现尖角结构位置及流动参数对颗粒的平衡位置有着重要的影响,颗粒的平衡位置会向尖角结构侧偏离。

关键词：弯曲通道惯性富集微流控微流体

基于挠曲电传感阵列的悬臂梁结构损伤监测研究

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机械工程学报 2025年

作者：夏锐尚红星刘姣宋家玮张鑫梁旭西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室兰州交通大学交通运输学院

结构健康监测是飞行器安全运维的一个重要环节，传感器作为结构状态信息感知的最前端，对结构健康监测至关重要。针对现有压电材料在选材范围和服役温度及环境保护方面受到诸多限制，以悬臂梁结构为例，探究挠曲电传感器及其阵列在结构... 详细信息

结构健康监测是飞行器安全运维的一个重要环节，传感器作为结构状态信息感知的最前端，对结构健康监测至关重要。针对现有压电材料在选材范围和服役温度及环境保护方面受到诸多限制，以悬臂梁结构为例，探究挠曲电传感器及其阵列在结构健康监测领域的应用。首先，基于挠曲电传感器在悬臂梁结构的传感原理，推导挠曲电传感器悬臂梁结构曲率测量的频响函数，并通过试验验证了挠曲电传感阵列用于曲率模态测量的有效性。然后采用柔性电子工艺，设计并制备一种柔性可拉伸的挠曲电传感阵列。最后，开展悬臂梁监测试验去评估传感阵列的损伤识别能力，结果表明，归一化的模态挠曲电信号差可以实现裂纹数量与位置的识别。该工作为结构健康监测提供了一种新的途径，拓展了挠曲电效应的应用范围，对挠曲电走向飞行器结构健康监测具有重要的指导意义。

关键词：挠曲电传感器阵列曲率模态损伤监测悬臂梁结构

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深度图网络驱动的核电系统多级异常检测方法

振动.测试与诊断 2025年第1期45卷 88-94,202页

作者：张乐成玮张硕陈雪峰常丰田洪郡滢马颖菲彭将西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049 中国核电工程股份有限公司北京100840 福建福清核电有限公司福清350318

针对深度学习方法未明确学习变量间关系结构、系统异常难以准确检测的问题,提出一种深度图网络驱动的核电系统多级异常检测方法。首先,利用无监督图对比学习方法挖掘系统变量时间序列间相关性,构建与核电系统物理结构匹配的可解释性图结... 详细信息

针对深度学习方法未明确学习变量间关系结构、系统异常难以准确检测的问题,提出一种深度图网络驱动的核电系统多级异常检测方法。首先,利用无监督图对比学习方法挖掘系统变量时间序列间相关性,构建与核电系统物理结构匹配的可解释性图结构;其次,基于变分图自编码器重构系统图结构,以重构误差来表征系统运行状态,从系统层面防止非线性突发行为带来的安全性问题;然后,通过半监督图卷积节点分类模型识别系统内部各变量运行状态,实现测点级异常检测;最后,以PCTranACP100仿真机2种基准事故工况数据、国内某核电机组循环水系统监测数据来验证提出方法的有效性。结果表明,系统级异常检测准确率达到93%,86%和90%,证明所提出方法能够准确检测出系统异常情况,可降低电厂单一仪表异常触发的非计划停机概率。

关键词：核电系统无监督深度图学习可解释性图结构多级异常检测变分图自编码器

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超大规格面齿轮实测齿面数值滚检

中国机械工程 2025年

作者：李光俊马敬段宏胡锡文徐磊毛世民彭先龙中国核电工程有限公司核退役治理技术创新中心西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安科技大学机械工程学院

某反应器是乏燃料后处理的关键设备，其超大规格面齿轮传动是该设备的核心技术。本文提出在获得面齿轮实测齿面之后，将其实测齿面拟合为非均匀有理B样条曲面(NURBS)，用其与圆柱齿轮齿面啮合进行数值滚检，依据数值滚检的印痕和传动误... 详细信息

某反应器是乏燃料后处理的关键设备，其超大规格面齿轮传动是该设备的核心技术。本文提出在获得面齿轮实测齿面之后，将其实测齿面拟合为非均匀有理B样条曲面(NURBS)，用其与圆柱齿轮齿面啮合进行数值滚检，依据数值滚检的印痕和传动误差对圆柱齿轮齿面实施修形设计，以解决超大规格面齿轮加工精度不易控制从而降低啮合性能的问题。建立了圆柱齿轮的双向修形齿面模型，构造了由面齿轮实测齿面坐标拟合的样条曲面，给出了数值齿面啮合接触分析的模型。数值算例表明实测齿面与圆柱齿轮双向修形齿面的啮合能够获得较理想且稳定的接触印痕和传动误差，数值与实验滚检结果一致，证明圆柱齿轮双向修形可补偿面齿轮的加工误差且面齿轮的数值滚检是可行的。

关键词：超大规格面齿轮数值滚检接触印痕传动误差乏燃料后处理

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双级聚光集热的槽式太阳能热发电系统研究

西安交通大学学报 2025年第2期59卷 32-40页

作者：盖忠睿赵凯杨天龙饶琼潘莹金红光西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049 中国科学院工程热物理研究所北京100190 郑州大学机械与动力工程学院郑州450001 中国科学院大学北京100049 中国科学院长时规模储能重点实验室北京100190

为了提高槽式光热发电系统的性能,通过高、低聚光比镜场的耦合布置,辅以两种传热介质的搭配,建立了双级聚光集热的槽式太阳能热发电系统模型,与传统槽式光热发电系统展开对比,得到了双级系统集热、换热性能提升的机理和系统关键过程[火... 详细信息

为了提高槽式光热发电系统的性能,通过高、低聚光比镜场的耦合布置,辅以两种传热介质的搭配,建立了双级聚光集热的槽式太阳能热发电系统模型,与传统槽式光热发电系统展开对比,得到了双级系统集热、换热性能提升的机理和系统关键过程[火用]损失减小的原因。对双级系统进行能量分析和[火用]分析,展示了双级系统中的能量和[火用]流动情况,揭示了在镜场侧和动力侧的各项能量和[火用]损失的分布规律。结果表明:双级聚光集热系统中镜场的耦合布置有效地提高了系统的集热性能,两种传热介质的协同搭配改善了系统的换热性能。损失分布方面,光学损失仍是导致系统集热损失的重要因素,同时光热转化过程的不可逆损失在[火用]损失中占比较大,具有较大的提升潜力。双级系统的热效率可达到27.35%,[火用]效率达到28.84%,相较于传统单聚光比、单介质的槽式太阳能热发电系统,热效率和[火用]效率均可提升0.9%~1.5%,相同发电量下可节省镜场面积4%~6%。研究为槽式太阳能热发电系统提出了改进策略,为进一步优化研究提供了一定的理论依据。

关键词：槽式太阳能热发电聚光比传热介质热效率 [火用]损失