无损检测技术在纤维增强聚合物复合材料机械损伤监测中的应用进展

本文综述了近年来应用在纤维增强聚合物复合材料中无损检测技术的研究成果,分析比较了超声波技术、图像处理技术、基于X射线的无损检测技术(X射线摄影、X射线断层摄影技术与X射线暗场成像技术)、红外热成像技术的原理及特性,针对已有的无损检测技术和研究现状,对纤维增强聚合物复合材料无损检测技术未来的发展方向和应用进行了展望。

基于粒子群卷积算法的转杆机械损伤预测研究

针对通用旋转机械中转杆在实际使用过程中的机械损伤现象,传统的预测方法依赖于经验公式和简单的统计模型,难以准确捕捉转杆在实际工作环境下复杂的应力状态和损伤演化过程,进而这些方法在预测精度上存在局限性,难以实现早期损伤预警和寿命预测。因此,结合卷积神经网络和粒子群算法,提出一种基于粒子群卷积算法下转杆的机械损伤预测。通过与实际的机械损伤对比,可实现机械损伤预测避免网络陷入局部最优,提高了计算效率和预测准确性,满足实际工程中杆机械损伤预测的需求。

机械损伤对果蔬采后品质的影响及其控制方法

机械损伤是鲜活果蔬采后常见的损伤之一。机械损伤会导致果蔬出现细胞膜破裂、营养与水分流失、果蔬呼吸速率加剧、成熟进程加快、果蔬软化、微生物侵染几率增加,严重影响鲜活农产品的质量和保质期,同时机械损伤会引发果蔬产生相应防御反应。清楚地了解机械损伤机制以及危害对于果蔬采后品质的优化控制至关重要。该文系统论述有关机械损伤对鲜活果蔬采后品质影响的研究进展,综述果蔬机械损伤现有的控制技术,旨在为鲜活农产品的运输贮藏提供理论指导。

基于转录组分析鉴定半夏叶片机械损伤应答基因

【目的】探明半夏叶片在机械损伤胁迫应答方面的基因表达差异,为进一步研究半夏胁迫应答机制提供参考。【方法】对半夏在机械损伤胁迫下的叶片进行转录组测序,并比较分析基因表达与调控通路。【结果】从3个组织共获得246711个单基因(Unigene),其中117798个基因在Nr、COG等4个数据库中获得注释。剪切型机械损伤和针刺型机械损伤分别识别7895个和22972个应答基因。在应答基因中,发现多个机械损伤胁迫的基因成员。【结论】半夏机械损伤应答过程可能与防御应答、损伤应答和叶绿体类囊体膜等多个过程有关。

纤维缠绕气瓶机械损伤的数字射线检测技术研究

为对纤维缠绕气瓶的检验检测提供技术依据,文章针对车用压缩氢气纤维全缠绕气瓶的机械损伤缺陷,采用数字射线技术进行检测。实验结果显示,缺陷深度对拍摄结果影响显著,深度大于0.5 mm的缺陷在照片中清晰可见,而0.2 mm深度的缺陷则无法显现。同时,垂直于纤维缠绕方向的斜向缺陷清晰度较高。通过侧向拍摄气瓶瓶肩位置,能清晰分辨纤维缠绕层和内胆层,有助于精确定位缺陷。此方法符合GB/T 42626—2023标准,可有效分辨三级和部分二级损伤,为气瓶检验提供技术依据。文章不仅提高了对气瓶内部结构的认识,更为氢能源公交车的安全运营提供了重要技术支撑,具有实际应用价值。

电力变压器内部机械损伤的自动化识别研究

使用传统的判断方式识别电力变压器内部机械损伤时存在识别困难与识别不精准的问题,为此,构建了电力变压器内部机械损伤融合识别模型,以实现对内部各种机械损伤的有效识别与判断。CNN与LSTM算法的应用提高了模型的整体识别效率。通过仿真实验,以准确率指标和交叉熵损失指标验证了该模型与传统判断方式相比有较高的应用价值。

基于流形学习算法的马铃薯机械损伤机器视觉检测方法

针对马铃薯表面芽眼和凹凸不平的影响,使之马铃薯机械损伤难以检测的问题,该文提出了一种基于流形学习算法的马铃薯机械损伤检测方法。首先利用马铃薯图像的显著图分割出马铃薯区域,然后利用主成分分析(principal component analysis,PCA)、等距映射(isometric mapping,Isomap)和局部线性嵌入(locally-linear embedding,LLE)3种流形学习方法提取马铃薯区域图像特征参数,然后分别建立基于3种流形特征的支持向量机(support vector machine,SVM)分类模型PCA-SVM、Isomap-SVM和LLE-SVM,利用网格搜索法(grid search)、遗传算法(genetic algorithm,GA)以及粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)3种模型参数优化方法,优化支持向量机模型的惩罚参数c和RBF核参数g,以建立最优分类模型,最后比较3种分类模型的识别效果,确定最优分类模型。研究结果表明,PCA-SVM分类模型对训练集识别率为100%,测试集识别率为100%;Isomap-SVM分类模型对训练集识别率为100%,测试集识别率为91.7%;LLE-SVM分类模型对训练集识别率为100%,测试集识别率为91.7%,表明PCA、Isomap和LLE 3种流形学习方法用于马铃薯机械损伤检测是可行的,其中PCA-SVM分类模型检测效果最优。

机械损伤对富士苹果生理生化变化的影响

研究了富士苹果受到机械损伤后在5℃和18℃2种贮藏温度下呼吸强度、可溶性固形物、乙烯释放量、果肉硬度、苯丙氨酸解氨酶活性和木质素含量的变化。结果表明:富士苹果受到机械损伤后,呼吸强度、乙烯释放量均明显提高,而且随着温度的升高而显著地升高;可溶性固形物含量和果肉硬度均快速下降;苯丙氨酸解氨酶活性略低于对照,但在贮藏初期也逐渐上升;木质素含量在贮藏前期快速下降,后期又逐渐上升。在贮藏过程中,除了木质素含量外,受伤果的其他各项指标都显示了上升、下降的反复趋势,说明受伤组织具有提高代谢水平,同时也促进了愈伤组织的形成,实现自我修复的功能。实验结果显示,低温贮藏有利于保持苹果的贮藏品质。

蓟马取食、机械损伤以及外源水杨酸甲酯和茉莉酸对菜豆叶片防御酶活性的影响

【目的】探讨菜豆对昆虫取食防御反应的生化机制。【方法】研究了西花蓟马Frankliniella occidentalis取食、机械损伤以及外源水杨酸甲酯(MeSA)和茉莉酸(JA)处理后菜豆叶片防御酶活性的变化。【结果】西花蓟马取食、机械损伤及MeSA和JA处理均能明显提高过氧化物酶(POD)的活性,前2种处理POD活性在72 h上升到最高峰,而后2种处理则在48 h达到最高峰。蛋白酶抑制剂(PI)活性在西花蓟马取食后升高最明显。JA途径关键酶脂氧合酶(LOX)和多酚氧化酶(PPO)的活性在西花蓟马取食、机械损伤和JA诱导处理均升高,但外源MeSA诱导处理则不能诱导它们的活性(P>0.05)。SA途径的关键酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)在西花蓟马取食和机械损伤后均有一个先升高后下降的过程,外源MeSA诱导只在24 h引起PAL活性升高,其余时间下和对照没有明显的区别,外源JA诱导未能引起PAL活性的显著变化(P>0.05)。西花蓟马取食、JA和MeSA诱导以及机械损伤均能诱导β-1,3-葡聚糖酶(PR-2)活性上升(P<0.05)。【结论】结果说明,不同处理可诱导菜豆植株产生明显的防御反应,但酶活性的变化与处理方式和处理时间有关。

果蔬采后机械损伤特性研究进展

论述了果蔬采后机械损伤的主要类型及其相关特性,着重分析了静压、振动、碰撞损伤的研究方法和进展,并对影响机械损伤的其他因素进行了分析,提出了果蔬机械损伤研究存在的问题。

玉米摘穗收获机械损伤影响因素分析

针对辊式玉米收获机收获损失大、籽粒损伤高的问题,该文通过理论分析与台架试验相结合的方法对摘穗过程中玉米损伤的影响因素及趋势进行了分析,建立了摘穗时果穗受力的数学模型并分析了各作用力随摘穗辊间隙、果穗直径的变化规律及其对收获损失和籽粒损伤的影响：随着摘穗辊间隙和果穗直径增大,摘穗辊凸棱对果穗的作用力、果穗受到摘穗辊的摩擦力以及果穗大端籽粒所受竖直方向的作用力都呈增大趋势,果穗损伤增加;果穗长度超过175 mm时,随果穗长度增加籽粒损伤明显增大,但果穗长度对籽粒损失无显著影响;摘穗辊转速在650～850 r/min变化时,果穗损伤率和籽粒损失随转速增加呈现先减小后增大的趋势;利用高速摄像技术对果穗的运动分析发现：果穗竖直方向运动速度对果穗损伤无明显影响,但果穗与摘穗辊接触时间越长,越容易对果穗造成损伤。该文通过对机械摘穗损伤机理的分析明确了影响摘穗损伤的主要因素,可为玉米摘穗装置的优化设计提供参考。

基于高光谱与电子鼻融合的番石榴机械损伤识别方法

提出了一种基于高光谱与电子鼻融合的水果机械损伤识别方法。分别采用高光谱仪与电子鼻对无损伤、轻度机械损伤和重度机械损伤的番石榴进行采样,提取特征信息后,运用主成分分析(PCA)、线性判别分析(LDA)、欧氏距离分析(ED)和模糊C均值聚类(FCM)对高光谱仪、电子鼻以及高光谱与电子鼻融合3种识别方法的识别效果进行了对比。PCA和LDA的分析结果表明,高光谱与电子鼻识别番石榴机械损伤是可行的,但单独采用这两种识别方法均无法对番石榴机械损伤程度进行分级。采用高光谱与电子鼻融合方法,结合LDA分析可以较好地识别番石榴机械损伤程度,比单一识别方法具有更好的识别效果。此外,LDA比PCA对番石榴机械损伤识别效果更佳。根据PCA、LDA和ED分析结果可以推测多源信息融合的分类识别方法既可获取更多的样本信息,提高相同样本之间的聚类性,又可较多地保持单一分类识别方法得到的不同样本之间的最大距离。根据FCM分析结果,高光谱识别、电子鼻识别和高光谱与电子鼻融合识别3种方法对番石榴机械损伤识别的正确率分别为89.74%、82.05%和97.44%,验证了多源信息融合方法对提高水果机械损伤识别效果的可行性。

运输中的机械损伤对贮藏初期苹果活性氧代谢的影响

通过测定红富士苹果运输损伤后的生理生化变化，发现机械损伤不仅使果实表面出现褐色斑块，果实呼吸强度迅速增加，而且细胞内促进活性氧产生的脂氧合酶的活性增加，果皮增加的幅度高于果肉；具有消除自由基作用的SOD和CAT的活性在损伤后也突然升高，但在损伤后第2～6天活性逐渐下降，同时，损伤后POD活性、MDA含量以及膜透性都有显著的增加，说明机械损伤破坏了膜的完整性、促进了脂质过氧化的产生，导致衰老性状的提前出现。本试验从理论上进一步证明减少运输中的机械损伤对延长贮藏寿命、提高果品品质具有重要的意义。

机械损伤对富士苹果酶促褐变的影响

研究了富士苹果机械损伤后在5℃和18℃贮藏条件下对生理变化及酶活性的影响。结果表明,机械损伤后的果实相对电导率急剧增大、L*值迅速下降、多酚含量逐渐降低、丙二醛(MDA)含量逐渐上升,果肉快速发生褐变。机械损伤提高了多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性,抑制了超氧化物歧化酶(SOD)的活性。随着贮藏时间的延长,除了PPO外,其它指标都呈现了上升、下降的反复过程,说明组织自身的保护酶系统对伤胁迫具有生理防御作用,而且在低温贮藏时酶活性较强而能有效地延缓果实的衰老。

机械损伤对烤烟植株氮素吸收及体内烟碱含量的影响

采用砂培和营养液培养方法,研究了在营养生长阶段切除顶芽和叶片损伤对烟株生长、体内烟碱浓度、氮浓度及吸氮量的影响。结果表明,切除顶芽导致烟株体内烟碱浓度和含量显著增加。叶片损伤也能增加体内的烟碱浓度,且损伤二次比损伤一次的效果更为明显,说明叶面损伤对烟株体内烟碱合成的影响具有累积效应。但叶面损伤对烟株体内烟碱合成的影响小于打顶处理。切除顶芽和叶面损伤对烟株体内的氮浓度及吸氮量均无显著影响,但显著提高了烟株体内单位氮素产生烟碱的能力。试验结果还表明,机械损伤刺激烟株体内烟碱的合成,烟碱增加与氮素吸收无直接关系。

机器人采摘中番茄力学特性与机械损伤的关系

为了减小机器人采摘中番茄的夹持损伤,通过加卸载正交试验对不同结构番茄力学特性与机械损伤的关系进行了研究。试验因素包括加载位置、探头类型、指面材料、压缩率和加载速度。试验结果表明:对番茄5个力学参数影响都显著且最大的因素为压缩率,并且番茄的力学特性参数之间存在一定的相关性。压缩率每增加1%,应变能、塑性应变能、峰值力和压缩斜率约分别平均增加26.16mJ、19.04mJ、4.62N和0.16N/mm,而弹性度平均减小0.88%。对番茄机械损伤度影响显著的因素依次为压缩率、球度、加载位置和加载速度。压缩率每增加1%,番茄的机械损伤度平均增加2.98%。番茄的机械损伤度与力学参数之间的回归系数为0.7214,其中与番茄机械损伤度最相关的力学参数是峰值力。该研究为采摘机器人夹持机构的设计和稳定夹持控制策略的实现提供了理论依据。

冰雪灾害对杨东山十二度水自然保护区木本植物机械损伤的初步调查

在广东乐昌杨东山十二度水省级自然保护区海拔700～1000m的植被群落中设置4个固定样地,研究雨雪冰冻灾害对其木本植物的机械损伤情况,结果表明:1)冰雪灾害对木本植物的机械损伤包括断梢、压弯、断干、翻蔸、倒伏等类型,其中压弯占的比例最高,超过总株数的50%;2)胸径≤3.0cm的林木受危害株数最多,其次是3.1～5.0cm,7.1～9.0cm的株数最少;平均胸径≤5.0cm的林木,主要危害表现为压弯,其他危害类型的平均胸径大多超过5.1cm;3)树高≤5.0m的林木受害较多,翻蔸的平均树高在5.0m以上,5.0m以下的大多是压弯和倒伏,断梢和断干的高度一般在3.1～5.0m之间。

斗式提升机输送大豆的机械损伤特征与机理

为改进斗式提升机设计、减轻输送过程中对大豆的机械损伤,以辽豆15、辽豆18和黑农40大豆为对象,采用TD250型斗式提升机对大豆进行提升输送损伤试验,研究了斗式提升机在输送大豆过程中造成损伤的特征与机理。结果表明:大豆在斗式提升输送过程中的损伤率约为10%,种皮破损为主要损伤形式,约占7.5%,同时伴有破碎、两瓣、缺损等。损伤主要由装载时畚斗对大豆剪切、冲击及摩擦力造成的;卸载时大豆撞击机罩所产生冲击力的作用反力造成的。通过优化装卸载结构及运行参数,损伤率下降至6.7%。

局部按压对不同成熟度番茄机械损伤的影响

为了探究局部按压对白熟期、转色期、粉红期番茄机械损伤的影响规律,该研究采用水果硬度计对番茄进行按压,并用扫描电镜观察按压处番茄组织微观结构变化,以腐烂、褶皱、有压痕、无压痕4个损伤等级和损伤显象天数作为评价标准,通过按压试验,分析局部按压压强对各级损伤的影响规律,得到不同成熟度番茄各损伤等级的压强分布区间,建立番茄局部机械损伤评估分类模型。最后,通过三指电爪进行了抓取试验。结果表明:1)各成熟度番茄的损伤程度随按压压强和成熟度升高而增大;2)各成熟度番茄的显象天数随成熟度升高而减小,腐烂天数与按压压强相关性很小,褶皱天数随按压压强升高而减小;3)以中位数作为代表压强,一级损伤代表压强按成熟度由低到高依次为:366、355、337 kPa,比二级损伤代表压强265,245,225 kPa均提高了30%左右;出现三级损伤的代表压强按成熟度由低到高依次为:165,115,90 kPa;腐烂天数范围为3~7 d,相较于褶皱天数范围7~17 d提前了50%左右,抓取试验结果与评估分类模型吻合度均大于等于95%,验证了损伤评估分类模型的正确性。研究结果可为番茄多指采摘机械手的设计与开发提供参考。

基于数值模拟的海底管道抛锚撞击机械损伤及其防护措施研究

采用三维非线性动态有限元方法对抛锚撞击海底管道进行模拟。建立霍尔锚模型,考虑管土相互作用,研究不同撞击能量下抛锚撞击管道的机械损伤(最大凹陷)变化规律。对不同防护措施的防护效果进行探讨,包括埋深、混凝土配重层、加大径厚比等措施。数值模拟结果与试验结果进行对比,两者结果吻合较好。结果表明:当锚与管道接触面积越小时,锚对管道的撞击凹陷越大;加大埋深对抛锚撞击管道有很好防护的作用;管道内压对抛锚撞击管道有一定的抵抗作用;混凝土配重层对防护抛锚撞击管道的防护作用不明显;增加管道壁厚是防护抛锚撞击管道的有效措施之一,也应考虑经济性。本文研究结果为实际工程中降低抛锚撞击管道机械损伤后果提供参考。