采用离子束切割技术进行纤维截面制样的研究

纤维为常见微量物证,高质量的纤维横截面形态能提供更多信息用于比对和生产工艺溯源,而获得清晰的横截面主要依赖于纤维截面制样技术。本文选取羊毛纤维作为研究对象建立了纤维的离子束切割方法,比较了7种固定剂对纤维包埋固化时间、样品固定情况、样品导热性和样品导电性的影响,系统考察了加速电压、切割时间、离子束摆动速度以及离子束摆动角度等关键参数对切割效果的影响,并对7种纤维依照优化后的制样方法进行截面切割。采用银浆丙酮溶液对羊毛、涤纶、空心涤纶、异形涤纶、尼龙、维纶、难燃纤维和ES纤维8种纤维进行固定,以4 V、2.5 h、3 r/min、±30°为切割条件进行切割,能获得较为满意的纤维横截面。在扫描电镜放大4000倍的条件下能清晰观察到光滑的纤维截面形态以及孔隙内壁的结构。本方法具有操作简便的特点,可应用于实际案件纤维物证的鉴定,为通过纤维截面特征区分相同种类、不同工艺纤维提供科学依据。

树脂包埋技术在纤维截面切片中的应用

在丙烯酸类树脂包埋剂的特性基础上,研究了一种基于预聚技术的树脂快速包埋技术,以缩短包埋时间和减少树脂收缩的处理过程;介绍纺织纤维截面树脂切片的制作过程;最后对木棉和涤纶中空纤维截面树脂切片和哈氏切片的显微图像及其纤维截面特征参数和分布进行对比,并给出部分纺织纤维截面切片图像。

异形纤维截面测量中的边缘检测算法

边缘检测是数字图像处理中的重要内容之一,也是实现图像分割、特征提取和图像理解的基础;而截面的特征参数是表征异形纤维截面形状的主要指标。计算机数字图像处理可以提取异形纤维的特征参数来自动识别不同类型的异形纤维。讨论采用常用的几种经典边缘检测算法对截面形状为五角形的异形纤维图像进行处理的情况,并通过实验得出这些边缘检测算法的优缺点及结论,以便为正在开发的异形纤维截面自动检测系统的图像处理技术作铺垫。

基于图像掩码的棉纤维截面分割

针对棉纤维图像预处理提出了一种基于图像掩码的棉纤维截面分割方法,该方法既能够有效地解决纤维粘连问题,又能够去除大面积的背景区域,降低后续处理的数据量,此外,还抑制了边缘检测中的双边缘效应。

棉纤维截面图像的自适应阈值Canny边缘检测

提出了一种适用于纤维截面类图像的自适应阈值Canny边缘检测方法。该方法不仅继承了Canny算子的优点,还能在对象分布数量不明、分布密度不均匀的情况下自适应地计算Canny算子的高阈值T1和低阈值T2,在保证了纤维边缘检出率的同时,更大程度上抑制了背景噪声引入的伪边缘。

熔纺中喷丝孔结构对中空酚醛纤维截面形貌的影响

设计了几种不同喷丝孔结构的圆弧狭缝式喷丝板,用于酚醛树脂的熔融纺丝,对纺出纤维的截面形貌进行研究。结果表明,喷丝孔的孔形、圆弧狭缝宽度、圆弧缺口宽度和长径比等结构参数对纤维截面形貌有着重要影响,在适当熔纺条件下,只有使用结构尺寸在一定范围的喷丝板才能得到中空酚醛纤维,否则,就会得到C形和实心截面形貌的酚醛纤维。

基于纤维截面的弯剪耦联薄壁墩柱模拟模型

钢筋混凝土(RC)桥墩构件常采用空心截面,震害调查表明其失效模式多表现为弯剪耦联的非线性破坏.本文提出一种基于纤维截面、考虑弯剪耦联变形的混凝土墩柱模拟模型.首先将双轴材料本构引入纤维材料状态的计算,然后通过纤维截面积分,得到适用于Timoshenko梁柱单元的截面刚度矩阵,最终实现考虑弯剪耦联效应的梁柱单元.其中,双轴RC本构模型采用往复软化薄膜模型(CSMM),并对CSMM中单轴混凝土滞回模型进行修正.通过引入纤维间变形协调条件并采用Newton迭代法,确定截面和纤维状态.最后,通过一个缩尺薄壁桥墩构件拟静力试验的模拟分析进行对比验证,分析结果表明该模型精度较高,对弯剪耦联导致的强度和刚度退化以及捻缩效应模拟较好,且计算效率较实体模型高.

Y形纤维截面特征参数的自动测量及分析系统

传统的异形纤维异形度检测方法已不能满足现今异形纤维生产的需要,为此运用VB研发了Y形纤维截面特征参数的自动测量及分析系统。系统通过一点法、手动修补、三点法等边缘检测方法获取纤维的截面,自动提取其面积、周长、外接圆、内切圆等特征参数,完成纤维各异形度指标的计算。并将异形度的检测结果与其相匹配的浆液水分、浆液温度、浆液预热温度等工艺参数输出为Excel报表形式,实现Y形纤维纺丝工艺与纤维异形度指标的相关性等工艺分析。结果显示,系统实用性较好,对于纤维异形度测量具有较高的精度和测试效率,系统提供的工艺自动分析功能有利于优化Y形纤维的制造工艺。

基于棉纤维截面图像的改进型Canny边缘检测

针对棉纤维截面图像的边缘检测,对Canny边缘检测算子提出改进。在边缘跟踪算法中,引入边缘长度L和边缘分叉间平均间隔(像素数)L两个概念,在边缘跟踪算法中进行边缘类型评估。改进后的Canny边缘检测算子与传统Canny边缘检测算子相比,在同等实验条件下,确保了相同棉纤维边缘检出率的同时,更好地抑制了噪声引起的伪边缘输出。

纤维截面形态特征微机测量方法探讨

纺织纤维的截面形态分析是纺织纤维测量和纺织科学研究中常遇到的问题。如棉纤维成熟度计算、化学纤维卷曲度、异形度计算、混纺纱成分分析等,通常都采用光学显微镜或电子显微镜作目光测量或其它物理化学分析。随着计算机技术的应用,计算机自动测量技术也被应用到纺织纤维上,国内外对这方面已做了较多研究。本文重点论述图象处理技术在纤维方面的应用。

Y形纤维截面异形度的测量方法

针对现有的纤维异形度检测系统较难完成边界不封闭、不完整的纤维图像的边界提取,而系统中的六点测量法效率低、数据稳定性差等问题,提出采用三点法测量Y形纤维异形度。通过在Y形纤维截面图像内部点取3个拐点完成纤维截面的边缘检测,确定Y形纤维截面的边界,提取截面的形态特征参数,并计算各异形度指标。该方法特别适用于截面边界不完整的Y形纤维图像的处理,且效率较高。分析讨论测量结果表明,介绍的方法具有较好的实际应用性。

PET纤维截面形状对过滤纸结构和性能的影响

采用5种截面形状(圆形、三角形、三叶形、十字形、丰字形)的PET纤维与植物纤维配抄过滤纸,探究PET纤维截面形状对过滤纸结构和性能的影响。结果表明,与圆形纤维相比,三角形、三叶形、十字形以及丰字形纤维对过滤纸的过滤效率没有显著影响,但容尘量都有不同程度的提高。PET纤维添加量为40%时,与圆形纤维相比,含三角形、三叶形、十字形和丰字形纤维过滤纸的容尘量分别增加了8.2 g/m^2、11.7 g/m2、9.9 g/m^2、13.8 g/m^2。其中,三叶形纤维和丰字形纤维对过滤纸的厚度和容尘量的影响较大,丰字形纤维比三角形、三叶形和十字形纤维对过滤纸的孔径和透气度具有更显著的影响。

PET纤维截面形状对液体过滤材料过滤性能的影响

对3种不同截面形状(圆形、三叶形和丰字形)的PET纤维进行了形貌分析及水中分散性能研究,通过将其与阔叶木闪急浆混抄制备过滤材料,探究了PET纤维截面形状对过滤材料液体过滤性能的影响。结果表明,PET纤维含量相同时,相比于含圆形PET纤维的过滤材料,含三叶形和丰字形PET纤维的过滤材料在过滤效率、流阻、纳污容量等过滤性能方面都有不同程度的改善。三叶形纤维更有利于提高过滤材料的过滤效率,而丰字形纤维更有利于提高过滤滤材的纳污容量、降低滤材的过滤阻力。当PET纤维含量为40%时,相比于含圆形PET纤维的滤材,含三叶形和丰字形PET纤维过滤材料的纳污容量分别增加了32.1%、26.5%;对粒径14μm颗粒的过滤效率分别提高了13.1%、6.1%。液体流量在4 L/min时,流阻分别降低了26.6%、28.5%。

复合材料纤维截面的拓扑优化

复合材料纤维束的截面形状在很大程度上影响了复合材料整体的力学性能。本文使用拓扑优化方法设计了在热应变作用下的纤维束的截面形状,使整个复合材料结构的总应变能达到最小。优化结果可为不同尺寸类型的复合材料纤维截面设计提供参考。

纤维截面形态与纤维/粘合剂界面粘结性能间关系

利用单纤维抽拔法测定了不同截面形态的涤纶纤维/粘合剂间界面的粘结力,并对影响粘结力大小的参数进行了讨论。实验结果证明当纤维线密度相同时,异形截面纤维的粘结力大于圆形截面纤维的粘结力,并与纤维截面周长成正比例。

纤维截面圆整性对C/C复合材料性能的影响

本文选用两个批次不同截面形貌的同种碳纤维,以高温煤沥青为前躯体,采用液相浸渍-碳化-石墨化相结合的技术制备了C/C复合材料。通过电镜图像分析计算,两个批次的碳纤维圆整度分别为0.87和0.35。对两种C/C复合材料的力学性能、热学性能以及烧蚀性能进行测试,结果表明,碳纤维截面形貌对C/C复合材料拉伸性能、热学性能及烧蚀性能均有一定的影响。碳纤维圆整度高的C/C复合材料拉伸强度高于圆整度低的C/C复合材料,导热系数较高,线膨胀系数较低;碳纤维圆整度高与基体界面结合较强,热化学烧蚀和机械剥蚀较少,C/C复合材料烧蚀率较低,仅为1.64 mm/s,有更好的抗烧蚀性能。

纤维截面异形度的研究

本文汇总研究了一百多种异形纤维截面,归纳出决定异形截面形态的三大互不相关的特征。在对近50种典型截面反复试算的基础上,制订了表示纤维异形程度的一组三方面四个指标:1.凸叶高变D;2.椭圆度T;3.截面折曲角θ;4.空隙率K。各类异形纤维实际所需要的指标数不大于4,如圆中空纤维只需空隙率一个指标。实验证明,这组指标的物理概念明确、数值分布合理,同时还能满足灵敏度和稳定性两方面的要求。这组指标可确定出统计平均意义下的纤维截面形态。

基于图像分析技术的PET纤维截面异形度研究

为研究PET纤维的截面异形度,在比较分析形成合理的切片制作、图像摄取和处理的技术基础上,选用圆形FDY、扁平形FDY、三角形FDY、五叶形FDY、四叶梅花形DTY、十字形DTY、三叶形DTY七种PET丝线,利用图像分析软件测试,生成和计算圆形的等效直径d0、圆度OM、周长包络度FD、面积包络度FS及截面面积异形度SS等异形度指标值。研究结果表明:采用机器切片制作纤维截面样品,2/4θ光照强度、0db曝光频率、1/30Hz快门速度的3D合成方法拍摄方式,0~219的明度范围、阈值2的图像处理可以获得较好的纤维截面图像。含凹陷的叶形纤维随着叶片数的增加,图像分析包络线准确性降低,截面面积异形度值也降低。叶片的凹陷程度增高,截面面积异形度值也增大。全牵伸的FDY丝纤维异形度规整性、一致性好,低弹的DTY丝纤维之间的截面形态存在差异。

组件压力及复合比例对PE/PA6皮芯复合纤维截面及纺丝状况的影响

探讨了纺丝组件压力和皮芯双组份复合比例对聚乙烯/聚酰胺6皮芯复合纤维截面及其纺丝效果的影响。结果表明,聚乙烯、聚酰胺6两组分熔体压力差在1 MPa以内,组件压力8～12 MPa,皮/芯复合比例40～50/60～50时,纤维截面成型较好,纺丝状况较为稳定。