水下激光修复研究现状与发展趋势

海洋装备的维修养护与事故抢修技术既是人类进行远洋探索与资源开发的重要保障,又是核电站、水利工程等重要基础设施在役运维的有力技术支撑,而水下激光修复正是这一领域中极具前景的解决方案之一.激光修复技术作为陆地上常规环境中的优势技术,近年来也在水下环境中有了长足的发展,已在海洋油气资源的开采与运输、船舶应急维修、船坞港口装备、水利工程、核动力工程等领域得到了广泛的关注与研究.为了进一步总结并分析水下激光修复技术所面对的问题与现有解决方案,从水下激光修复技术的研究现状入手,综述了水下湿法、高压干法和局部干法激光修复技术的工艺问题及其产生机理,并分析对比了多种对应主流解决方案的改善效果与研究进展,最后对水下激光修复技术的发展趋势进行了总结与展望.

摩擦驱动焊接小车牵引力和通过性分析

针对焊接小车对变曲率半径工件适应性差的问题,进行了理论研究,改进焊接小车的驱动系统,建立了焊接小车在斜坡工况下的力学模型,分析了焊接小车运动过程中的牵引力变化规律,为焊接小车设计提供了理论支持。在此基础上,研究了焊接小车在外圆曲面和内圆曲面工况下的通过性,并计算出了2种特殊工况下特定结构和尺寸的焊接小车可以通过的最小曲率半径。基于上述分析结果设计出了一款基于摩擦传动的焊接小车,并进行了仿真验证,结果表明该焊接小车在变曲率半径轨道上具有良好的通过性,可以为焊接小车的设计提供技术保障。

莲蓬采摘末端执行器设计

针对目前人工收获莲蓬效率低,莲蓬机械化收获设备发展缓慢的问题,对莲蓬采摘末端执行器进行设计。为确定莲蓬茎秆的相关力学参数,以成熟期莲蓬茎秆作为试验材料,使用质构仪对莲蓬茎秆进行剪切力学特性试验。试验表明,剪切速度在500 mm/min以内时,剪切速度、茎秆直径对莲蓬茎秆剪切强度影响不显著。剪切位置对莲蓬茎秆剪切强度影响最大,剪切位置越靠近莲蓬,所需要的剪切力越小。成熟莲蓬的茎秆剪断所需的剪切力为10.29~132.17 N,剪切应力为0.20~2.71 MPa。由此确定莲蓬采摘末端执行器的最佳采摘范围及所需剪切力,并根据试验结果设计莲蓬采摘末端执行器。采摘试验表明,所设计的莲蓬夹持剪切装置的莲蓬剪切成功率为100%,但由于莲蓬从末端执行器滑落,导致整体采摘成功率为92%。

基于KD-ICP算法的机器人拆解目标三维点云配准方法

随着中国核能产业发展,大量在役涉核装置运行过程中出现的事故和隐患需要通过涉核机器人进行远程处置,部分事故处置需对出险装置进行精确拆解,基于三维重建视觉图像定位是其关键技术之一。针对核应急事故中待拆解目标的精确重建,开展三维点云配准方法研究,在配准算法总体流程基础上设计出三维点云配准算法,利用高斯滤波进行点云数据去噪,提出一种兼顾点云信息完整性和算法效率的K维迭代最近点(K-dimensional iterative closest points,KD-ICP)算法,利用点快速特征直方图(fast point feature histograms,FPFH)和主成分分析(principal component analysis,PCA)实现特征点提取并降低点云数据量,使用全等四点集(4-points congruent sets,4PCS)进行点云粗配准,采用KD-ICP算法实现点云精配准。在所搭建的拆解机器人试验平台上,针对管、板及涉核装置模拟体等测试对象,对所提出的配准算法进行试验分析与评价,与其他3种常规算法的对比试验表明,所提出的点云算法在相同的条件下均方根误差最小,运行时间最短,具有更高的点云配准效率及较好的鲁棒性,为复杂拆解目标的三维重建及精确定位奠定了基础。

小口径不锈钢圆管自动TIG焊接工艺参数

壁厚大于3 mm的小口径不锈钢圆管I形坡口自熔焊接,易出现未焊透缺陷,严重影响焊接质量。针对外径ϕ32.5 mm、壁厚为3.25 mm的304奥氏体不锈钢圆管I形坡口,采用自动钨极氩弧焊自熔焊接方法,通过数值模拟和焊接试验研究焊接工艺参数中焊接电流和起弧预热时间对焊缝成形的影响。由数值模拟得出焊接电流、起弧预热时间与焊缝成形参数的对应关系,初步确定圆管自熔焊接试验的焊接电流和起弧预热时间范围。然后,通过自动钨极氩弧焊自熔焊接试验,得出了焊缝成形良好时的具体焊接电流、起弧预热时间。试验结果表明,焊接速度为100 mm/min、焊接电流为105 A,115 A时,圆管环缝中间焊段能够实现熔透,且焊缝不会产生塌陷缺陷。焊接电流为115 A、起弧预热时间为4 s和5 s时,起弧段焊缝背面熔宽较为稳定,能够确保焊缝可靠熔透。

工艺参数对立向分体等离子弧增材制造过程的影响

【目的】为探究分体等离子弧增材制造过程中工艺参数对立向增材成形的影响,以单道熔覆层宽度和高度为评价指标对其展开研究。【方法】基于构建的立向分体等离子弧增材制造系统,通过单因素变量法研究了立向位置时丝/总电流比、离子气流量、丝材端部位置等工艺参数对熔覆层成形的影响,分析了工艺参数与基板热输入和熔敷率的关联机制。【结果】结果表明,当总电流保持不变时,丝材电流的增加会显著改善熔覆层成形,熔覆层宽度减小、高度增加;当离子气流量增加时,电弧等离子流力增强,使熔覆层宽度增加、高度减小;当送丝速度增加时,丝材端部靠近电弧中心,传质增加、传热减小,使熔覆层宽度减小、高度增加;丝材电流增加时,通过改变系统热、质、力的传输使熔覆层尺寸变化,而基板电流增加时,仅通过改变热、力传输使熔覆层尺寸变化。【结论】当总电流不变时,可采用提高丝/总电流比、减小离子气流量、丝材端部位置远离基板等措施减小基板的热输入并提高熔覆率,或直接增加丝材电流以提高熔覆率,进而实现高效增材制造。该研究将为分体等离子弧增材制造工艺在空间位置增材制造领域的拓展应用提供一定的理论指导。

机器人辅助下膝内侧单髁置换术后假体位置分析和早期临床疗效

目的比较机器人辅助下膝关节单髁置换术(robotic-assisted unicompartmental knee arthroplasty,RAUKA)与传统膝单髁置换术(UKA)治疗膝内侧间室骨关节炎(OA)的术后早期临床疗效和假体位置。方法对2022年6月至2022年10月在我院行UKA治疗的病人的临床资料进行回顾性分析。其中,RAUKA组32例(32膝),按照年龄、性别及术肢侧别等进行1∶1配对,选择同期行传统UKA术的32例病人(32膝)纳入传统UKA组。RAUKA组男7例,女25例,年龄为(69.2±6.1)岁。传统UKA组男6例,女26例,年龄为(68.9±5.8)岁。记录并比较两组病人手术时间及美国膝关节协会评分(KSS)、疼痛视觉模拟量表(VAS)、膝关节遗忘(FJS)评分等,测量并比较两组术后的股骨假体内外翻角(A角)、股骨假体屈伸角(B角)、胫骨假体内外翻角(E角)、胫骨假体后倾角(F角)、假体偏离总体评分及胫股角(FTA)、髋膝踝角(HKA)及下肢机械轴Kennedy区分布等。结果两组病人手术均顺利完成并获得随访,术后随访(13.8±1.3)个月,RAUKA组的手术时间与术中截骨时间长于传统UKA组。两组术后的A角及B角比较,差异有统计学意义(P<0.05),RAUKA组的假体总偏离评分显著优于传统UKA组,差异有统计学意义(P<0.05)。两组的E角、F角、FTA、HKA、下肢机械轴Kennedy区分布及KSS、VAS、FJS评分等比较,差异无统计学意义(P>0.05)。两组随访期间均无感染、假体松动等并发症发生。结论RAUKA相较传统UKA具有术后假体位置更精准、术后下肢力线矫正优良率更高的优势,传统UKA在手术时间方面优于RAUKA。RAUKA早期临床疗效满意,远期疗效如何有待进一步随访。

减重步行康复训练装置研究现状与发展趋势

针对脑卒中、神经损伤等患者的运动障碍,减重步行康复训练是一种重要的康复方式,相应训练装置的研究对于减轻治疗师劳动强度、提高疗效起到了重要作用。康复训练装置按照结构类型划分为悬吊式减重训练装置、气囊式减重训练装置、骨盆式减重训练装置等。阐述了减重步行康复训练装置的发展历程,分析不同类型减重步行康复训练装置的特点与不足之处并提出相应发展方向。为减重步行康复训练装置能够满足不同患者的训练需求提供参考。

坡口偏差厚板机器人多道焊接方法

厚板构件在工程机械及重工行业等领域应用广泛,但许多工况的坡口因为加工和组对等原因存在较大偏差.针对工件加工和组对出现的坡口间隙不一致、坡口角度偏差和错边等三种典型问题,分别给出了应对方法和修正措施.通过焊接摆动参数调整补偿坡口间隙不一致时造成的偏差,采用焊接参数和摆动参数调节实施联合补偿坡口角度偏差带来的影响,以焊道数量调整和焊接电流周期变化补偿坡口组对错边情况.采用这些措施,利用焊接机器人进行坡口偏差工况焊接试验.焊后接头填充饱满,焊缝外观无明显缺陷.焊缝截面观察焊道排列整齐有序,未出现内部缺陷.结果表明,采用坡口偏差修正方法拓宽了机器人厚板焊接对坡口偏差的适应性,为机器人厚板焊接现场施工提供基础数据.

地面力学在火星壤力学参数估计研究中的进展与展望

掌握火星土壤的力学参数是保障火星车顺利完成巡视探测的关键。通过对已成功开展的火星巡视探测任务进行汇总,探讨了复杂火星地貌对火星车移动性能的影响,分析了基于地面力学理论的火星土壤力学参数估计方法,包括:基于车轮的火星壤在轨力学参数估计方法和基于轮壤力学模型的力学参数辨识方法。最后,对未来关于地面力学在星壤力学参数评估进行了探讨。

飞机结构单机疲劳寿命监控技术研究综述

现代飞机的高性能导致飞机制造成本日益昂贵,同时对于飞机寿命监控的精确性要求也越来越高,因此飞机结构单机疲劳寿命监控成为世界各国的研究重点.回顾了飞机结构单机疲劳寿命监控技术发展历程、国内外研究现状、相关技术要点,对基于结构健康监测的飞机结构单机疲劳寿命监控技术及其关键问题进行了详细的阐述.同时为适应新时代智能化、自动化的单机寿命监控技术的发展,提出了单机疲劳寿命监控技术未来的发展趋势及面临的挑战.

基于能量最小化原理的弹性波CT成像频域有限元反演算法

在材料和模型实验中,试样内部位移场的精确量测对于加载过程中试样力学性质的研究有着十分重要的意义。提出基于能量最小化原理的弹性波CT成像频域有限元反演算法,并在波动方程的基础上通过有限元数值实验,利用估计位移场和实际位移场的偏差,得出包括密度ρ和拉梅常数λ在内的单元材料参数的更新梯度,进一步经过若干次正负反馈的迭代,实现试样参数的反演。该算法避开已有方法中求解参数更新梯度Jacobi矩阵的过程,计算效率得到极大的提高。计算结果表明,在已知位移场的情况下,迭代更新λ的效率和准确性较高;在已知部分节点实际位移的情况下,参数迭代效率与观测网格密度正相关。

建筑钢结构球形节点与圆管杆件的机器人焊接

采用移动式焊接机器人对北京新机场航站楼屋盖的球节点和圆管杆件进行现场焊接。焊前针对球节点和圆管杆件的机器人焊接进行了工艺评定,采用移动式焊接机器人对试样进行焊接,焊后进行了拉伸、弯曲和冲击等力学性能检测并验证合格,在此基础上,将移动式焊接机器人用于球节点和圆管杆件的现场焊接施工,焊后超声检测结果均合格。结果表明,移动式焊接机器人应用于建筑钢结构球形节点与圆管杆件焊接所获得焊缝力学性能满足要求,适用于建筑钢结构的现场焊接施工。

高压干法X65管线钢GMAW焊接接头在模拟海水中的腐蚀行为

高压干法熔化极气体保护焊(简称GMAW)在海底油气管道等水下构件的组装和维修中有着非常广泛的应用,焊接接头在海水中的腐蚀行为对于海底输油管道的安全运行至关重要.通过模拟浸泡试验和极化曲线法研究不同环境压力下(常压,0.3 MPa,0.5 MPa)X65管线钢干法GMAW焊接接头在人工海水中的腐蚀行为及机理.结果表明,与焊缝和母材相比,热影响区的耐蚀性最差,且环境压力对焊接接头的腐蚀性能影响不明显.X65管线钢干法GMAW焊接接头在人工海水中的腐蚀形式以点蚀为主,在浸泡后期出现严重的局部腐蚀;腐蚀产物由FeOOH,Fe_(2)O_(3),Fe_(3)O_(4)组成,腐蚀产物层在浸泡初期起到减缓金属腐蚀的作用,但随着浸泡时间延长,腐蚀产物层的致密性降低,其下的金属接头容易遭受到Cl^(−)的破坏,使局部腐蚀过程加剧.

基于深度学习的焊缝定位与缺陷识别

针对大型构件缺陷焊缝的自动定位及缺陷识别是实现焊缝打磨、补焊等自动化操作的必要条件。大型构件焊缝及焊缝缺陷图像具有形状多样、灰度分布随机等特点,加大了图像处理的难度。提出一种基于深度学习的焊缝定位及缺陷识别方法,通过深度学习目标检测方法确定焊缝位置并识别焊瘤及不合格缺陷,通过深度学习语义分割方法识别气孔及凹坑缺陷。选取FPN网络结构创建和训练焊缝定位及缺陷识别模型,并通过增加样本数量完成模型优化,焊缝定位识别准确率达到95%,焊瘤识别准确率达到98%,气孔与凹坑两类缺陷的识别准确率约为91.8%。

“互联网+”与“健康中国”视域下社区体育公共健康平台构建研究

基于“互联网+”和国家健康战略《“健康中国2030”规划纲要》目标要求背景下,在分析我国社区公共体育现状和存在的主要问题基础上,提出建设互联网社区体育公共健康平台构想,设计和规划健康平台总体框架,充分利用和整合各种优质资源,服务社区居民健康,提高社区居民健康意识,保护和满足社区居民追求健康的需求,提升社区居民健康水平。进而也为社区体育公共健康平台的建设提供思路,也为后期平台功能的开发与应用铺垫相应基础。

地铁中国、媒介空间与公共理性的涵化

本文基于城市传播的理论框架,把地铁看作一种媒介,地铁编织起了城市网络并使自身成为建构关系的场所与空间。作为交通系统、媒介空间与表演舞台的地铁,以'中介化实践'的方式在不同主体间建立起了连接传输、交往互动与意义共享,基于地铁媒介的移动传播让肉身在场与精神缺席的割裂愈加普泛,人们出入地铁所形成的'衣帽间共同体'蕴藏着涵化公共理性的可能,并以此促进城市共同体的形成。

货币政策工具组合的共同驱动效应和特质驱动效应

使用非线性动态因子模型研究新常态下货币政策工具组合操作对货币政策目标产生的共同驱动效应和特质驱动效应,结果发现:货币政策工具组合操作形成的不可观测共同驱动力可以由价格型共同因子、传统数量型共同因子和创新结构型共同因子刻画。当前货币政策工具操作有利于保增长,但难以同时实现产业结构升级和化解金融风险的目标。这就意味着央行应该针对新常态下货币政策的多种目标,根据货币政策工具的共同驱动效应和特质驱动效应,灵活变换货币政策工具的组合方式,以此提高货币政策的针对性和有效性。当前央行在保持传统数量型工具适度中性的同时应重点使用常备借贷便利、中期借贷便利和抵押补充贷款保持流动性,偏向宽松的价格型政策工具应侧重于降低商业银行的同业拆借利率。

复杂地面车辙识别试验与验证

火星表面地形地貌复杂,为了保证火星车行驶安全,需要对巡视器周边土壤的图像信息进行判别和分类。首先,根据试验场地和图像信息等对图像进行预处理,建立鸟瞰图像。接着,以鸟瞰图像为基础建立图像块并建立数据集,建模集和预测集分别包含315组和135组数据。然后,在划分的数据集基础上建立神经网络模型,并对数据进行训练和分类。最后,根据得到的分类模型对图像进行分类,得到感兴趣区域。分类结果表明:应用ResNet50得到的模型其建模集和预测集的分类准确率分别为75.56%和81.48%。该方法可实现巡视器周边地表类型的分类,并提取图像的感兴趣区域,以便实现更为精准的判别,可用于实现火星车通过性感知、风险预测和路径规划,为未来智能星球车移动系统研制和探测提供理论和技术支持。

环境压力对GMAW电弧电离度的影响

电离度是表征电弧特性的重要指标之一,借助电离度来分析高压GMAW焊接过程,为高压GMAW焊接过程稳定性问题研究提供了一个新的视角.采用光谱仪测试高压GMAW电弧空间点的光谱数据,使用Boltzmann法和Saha热电离公式计算出测量点的电弧电离度,从而获得高压GMAW电弧电离度的分布特征及其随环境压力的变化特性.结果表明,随着环境压力增大,高压GMAW电弧电离度呈明显下降趋势,高压GMAW电弧电离度的减小意味着电弧空间中起导电作用的带电粒子比例减小,维持电弧稳定燃烧的难度增大,电弧稳定性下降.另外,焊接电流增大有助于提高高压GMAW焊接过程的稳定性.