利用DQCT实现2018年8月超历史极值暴雨的高质量模拟

构建较全面的双级质量控制技术(DQCT).利用中尺度天气预报模式(WRF)对2018年8月下旬华南地区一次超历史极值的暴雨过程进行高分辨率数值模拟,并用DQCT评判暴雨的模拟效果.结果表明,在暴雨形势背景场中用WRF成功模拟大尺度季风风场、西南暖湿气流与低压交汇过程,并准确复制了造成高潭镇极端降雨的中尺度对流系统.总降雨量中的中γ尺度极值暴雨中心模拟得较为准确.该模式在24 h降雨量模拟中成功复制了暴雨中心的演变过程;在6 h降雨量模拟中较好地再现了中γ尺度雨带的演变过程.在暴雨重灾区高潭镇1 h降雨量演变过程的模拟中,总体降雨趋势与实况吻合较好.定性分析结果同步得到定量指标的验证.

超细晶纯钛动态力学响应及变形机制

采用分离式霍普金森压杆技术在应变速率为2000~3000 s^(-1)和温度为300~450℃条件下对超细晶纯钛进行了动态冲击实验,研究了其动态力学响应及变形机制,并利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对变形后的微观组织进行了表征。结果表明:超细晶纯钛的真应力-真应变曲线呈现出明显的“双应力峰”特征,随着应变速率的增加和温度的降低,其屈服强度和流变应力提高,表现出正应变速率敏感性和负温度敏感性。在应变速率为2000~3000 s^(-1)的范围内,超细晶纯钛的应变速率敏感性指数m为0.12~0.17。当应变速率大于2500 s^(-1)时,超细晶纯钛试样出现绝热剪切带,绝热剪切带产生的临界应变为0.316。在动态冲击载荷下,超细晶纯钛的变形机制由低温时的位错密度增加和位错胞形成转变为高温时的几何动态再结晶和晶粒粗化。

TA1纯钛绝热剪切行为及变形机制

利用分离式霍普金森压杆实验装置,对TA1纯钛帽形试样进行高应变速率下的动态冲击实验,并利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和电子背散射衍射(EBSD)技术研究了不同应变速率下纯钛的绝热剪切行为及变形机制。结果表明:在动态加载下,纯钛帽形试样的强迫剪切区出现明显的绝热剪切带。随着应变速率的增加,绝热剪切带宽度变窄,长度增加,表现出较大的绝热剪切敏感性。纯钛绝热剪切带中心区的变形机制是由绝热温升和剧烈塑性变形的共同作用而发生的几何动态再结晶,过渡区的变形机制以位错滑移为主,孪生变形辅助,而基体的塑性变形机制为位错滑移和孪生共同主导。

基于WTMSE-AMCNN_1D的协作机器人故障诊断

六轴协作机器人在实际工作中难以采集到振动数据,且其故障诊断精度低,针对这一问题,提出一种基于多尺度小波分解、样本熵与一维注意力卷积神经网络(WTMSE-AMCNN_1D)的六轴协作机器人电流信号故障诊断方法。首先,对采集的原始故障数据进行随机采样;其次,采用多尺度小波分解后计算样本熵的方法来提取原始信号特征,将其作为引入注意力机制(AM)的一维卷积神经网络的输入并进行训练;最后,利用端到端训练后的模型实现故障诊断。通过实验采集某六轴协作机器人的电流数据进行诊断测试,并与其它模型对比,结果表明WTMSE-AMCNN_1D模型诊断精度达到99.21%,可以有效诊断协作机器人的故障。

单双目视觉结合的齿廓倒棱坐标提取方法研究

为了增加齿廓倒棱自动化程度,提出一种单双目视觉结合的齿廓倒棱坐标提取方法。首先标定双目相机完成齿轮图像立体校正和畸变校正。双目部分优化SGBM算法完成立体匹配,获取视差图及深度图,并提出一种基于最小二乘法的倒棱平面拟合算法得到倒棱平面深度Z_c。单目部分提出一种改进Canny算子和改进Zernike矩结合的齿廓亚像素边缘检测方法,获取齿廓边缘亚像素坐标,并基于重心法获取齿廓中心坐标。结合相机成像模型,得到左相机坐标系下齿廓及中心三维坐标。使用一个标准直齿轮进行了齿廓倒棱坐标提取实验,实验结果表明提取的三维坐标具有较高精度。

基于双目立体视觉的齿轮端面高度测量方法

为了实现齿轮端面高度的高精度非接触式测量,提出基于双目立体视觉的齿轮端面高度测量方法。创新性地使用可滑动固定基线距离的单目CCD相机代替传统的双目相机获取齿轮双目图像。在获取双目图像后,通过双目相机标定实现齿轮图像立体矫正。基于改进的SGBM算法对矫正后的双目图像进行立体匹配,获取视差图和相机坐标系下平面三维坐标点,对上下平面的三维坐标点进行最小二乘拟合,从而获取上下平面的深度信息,上下平面深度相减即可实现齿轮端面高度的测量。使用直齿轮进行了视觉测量实验,实验结果表明,提出的测量系统及方法具有较高的精度和稳定性。

垫衬补偿对含翘曲间隙L型层合板力学性能的影响研究

复合材料结构整体化制造中极易产生由固化变形引起的局部翘曲,该翘曲会显著削弱螺栓装配下复合材料结构的承载能力。通过试验和数值分析开展了垫衬补偿对含翘曲间隙L型层合板极限载荷恢复效率以及失效行为的影响研究。通过微观CT表征了含翘曲间隙L型层合板在螺栓装配后的损伤分布特征,并测试了其极限承载能力;对比分析了垫衬补偿对螺栓装配后含翘曲间隙L型层合板损伤和极限承载能力的影响;并借助数值分析手段定量地研究垫衬补偿对含翘曲间隙L型层合板承载能力恢复的影响机制。结果表明:紧固强制消除翘曲间隙会在螺栓装配区域和拐角处出现一定程度的分层损伤,其中拐角区域的分层损伤可能是促使加载过程分层快速扩展,并导致极限承载能力大幅下降的主要原因;垫衬补偿技术极大的减小了装配损伤的出现,尤其是避免了拐角区域分层损伤的快速扩展,有效提高含翘曲间隙复合材料结构的极限承载能力。

基于SGBM算法的可转位刀片几何参数测量

分析现有的可转位刀片三维立体几何参数刀片厚度的测量方法,传统测量方法在测量可转位刀片三维立体几何参数刀片厚度的精度相对较低,搭建了基于双目视觉的可转位刀片立体几何参数厚度测量系统。在本刀片测量系统实验中对相机进行标定求取其内外参数,对图像进行立体校正和立体匹配得到视差图,将基于Roberts算法的改进SGBM算法应用于立体匹配,利用视差图中的距离信息测出可转位刀片厚度。实验结果表明,本测量系统和基于Roberts算法的改进SGBM算法可以实现可转位刀片厚度的精密测量。

基于多特征匹配的液晶屏字符缺陷检测

目的 为了实现电动滑板车包装前液晶屏字符检测高效、高精度的目标,以及为了解决液晶屏字符中Led段码字体难以精确分割、匹配算法复杂等问题。方法 通过Hough直线检测实现字符区域的位置校正,投影法实现分割字符区域,形态学处理、连通域分析实现各字符的提取,采用BP神经网络模型对字符进行识别,最后通过改进的几何特征检测字符缺线、漏线,灰度特征检测字符亮度不均匀。结果 液晶屏字符实验结果表明,每个字符平均识别时间为0.16s,每个屏幕平均识别时间为0.6s,液晶屏字符缺陷加权识别率为96%。结论 该算法具有较高的可靠性、效率、识别率,解决了液晶屏字符在几何、亮度缺陷下高效、高精度检测实际工程的问题,为同类产品的检测提供了算法经验。

基于改进MLS的铣齿刀具刃形曲线优化

为提高成形铣齿加工齿轮的齿廓形状精度,从刀具刃形曲线的设计角度入手,提出一种新的改进移动最小二乘法(MLS),以此来设计刀具的刃形曲线,并通过数值仿真和具体实验验证所提方法的正确性。首先,基于成形铣削加工机理,获取刀具理论廓形的数据点;其次,分别采用所提新方法和传统刀具刃形曲线设计方法对数据进行处理,利用MATLAB实现刀具刃形的拟合结果,并得到铣削齿廓余量偏差的整体水平;最后,以圆柱内齿轮加工为例进行实验验证,得到不同刀具加工齿轮之后的齿廓形状,并与理论模型进行对比。结果表明所提方法有效、可行,能够提高成形铣齿刀具刃形曲线的拟合精度,减少齿轮铣削加工之后的齿廓形状偏差。

基于平底铣刀的螺旋锥齿轮齿面加工轨迹规划

针对当前螺旋锥齿轮采用专用机床及刀盘加工时,设备价格高昂且通用性不强的问题,提出采用平底铣刀在通用五轴机床上进行螺旋锥齿轮加工。通过齿轮啮合原理和包络加工原理构建螺旋锥齿轮参数化模型,规划出采用平底铣刀端铣的粗加工轨迹,以及采用平底铣刀侧铣凹凸两侧面的半精加工及精加工轨迹,并对获得的刀具轨迹进行齿面加工仿真。结果表明加工表面相对均匀,能够实现在五轴机床上加工螺旋锥齿轮,提高了大规格或单件小批量齿轮加工的通用性和经济性。

基于FAGOR系统的螺旋锥齿轮齿顶倒棱软件二次开发

在研究了螺旋锥齿轮齿顶倒棱的理论基础上,以FAGOR CNC 8070-OL数控系统为开发对象,介绍了螺旋锥齿轮齿顶倒棱软件的开发流程。软件的人机界面设计使用VB.net跨平台开发,参数计算逻辑程序使用C++语言编写,软件所需的各项参数以ACCESS 2010作为数据支撑,利用发格系统自带的FGUIM开发软件作为第三方软件与数控系统的连接,开发了螺旋锥齿轮齿顶倒棱软件,并嵌入FAGOR 8070-OL数控系统中,实现了参数计算、NC数控代码生成和数据库管理等功能。

基于差异性测评技术的连翘预警标志物的筛选与辨识

目的 研究连翘化学成分降解机制,确定“预警标志物”,用于药材的质量控制。方法 采用经典的恒温恒湿法,将连翘药材置于加速试验箱,建立不同加速期连翘药材高效液相色谱指纹图谱,利用主成分分析(principal component analysis, PCA)和正交偏最小二乘法-判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis, OPLS-DA)和超高效液相色谱质谱联用技术共同筛选影响连翘药材稳定性的特异成分,分析其降解机制,确定连翘药材的“预警标志物”。结果 在OPLS-DA模型中,筛选出9种可能影响药材质量的化学成分。采用超高效液相色谱质谱联用技术(UPLC-MS/MS)正离子模式,鉴定出46种加速期共有化学成分。连翘酯苷A、连翘苷、芦丁和表松脂素-4′-O-β-D-葡萄糖苷确定为连翘药材的“预警标志物”。结论 为连翘药材的质量控制提供研究基础。

高精度拟合的成形铣齿刀具刃型设计与仿真研究

成形铣齿刀具应用于铣削大模数齿轮,其刃型的拟合精度直接影响加工齿面的精度。针对成形铣齿刀具加工齿轮齿廓精度不高的问题,提出一种小分段NURBS高精度拟合斜齿齿轮铣刀刃型的方法。基于齿轮啮合原理,利用MATLAB建立斜齿轮齿面数学模型,利用坐标变换得出刀具铣削斜齿轮的接触线以及刀具刃型点,对刃型点进行传统的单圆弧拟合、分段三次拟合、小分段NURBS拟合得到不同精度刀具刃型。为验证小分段NURBS拟合刃型的加工精度,利用VERICUT对不同精度刃型刀具进行成形铣削加工,与标准斜齿轮齿廓对比。研究表明,小分段NURBS拟合刃型刀具使加工出的齿面精度提高。

智能成套高效检测装备及系统一体化开发应用与研究

通过智能设备与实测实量应用结合使用,驱动精益、柔性、绿色、节能、数据等适应施工现场的测量工作进行,通过数据分析,调整和改进量化的评分系统,预置国家标准测量类型内容,供实际测量工作选择使用自定义测量内容,按企业项目需要,个性化添加项目整体合格率评判标准,自定义合格区间参与计算评判标准,具备感知功能、正确的思维和判断功能以及行之有效且稳定的执行功能,满足开放性、互可操作性与互用性、实测设备的智能化与功能自治性、系统结构的高度分散性,提高信息资源的利用率,可实现跨区域数据的传输、加载、清洗、转换和整合,从而提高项目整体的施工质量。

全固态双极性纳秒脉冲电源研制及应用

研制了一种双极性交替的纳秒高压脉冲电源,进行了双极性纳秒脉冲放电产生等离子体研究。该电源先通过固态开关IGBT将直流电压截断成电压脉冲,通过可饱和脉冲变压器拓扑,实现升压并缩短脉冲上升沿。该电源可在一个周期内输出极性相反的2个脉冲,且时序可以灵活控制。通过优化调整器件参数,研制了两种不同输出性能参数的双极性纳秒脉冲电源:①峰值电压10 kV、爆发模式脉冲重复频率500 kHz(正负脉冲间隔2μs)、连续重复频率1 kHz;②峰值电压25 kV、爆发重频200 kHz、连续重频600 Hz。测试电源的运行性能,发现电源存在温度升高的情况,但长时间(>0.5 h)运行温度趋于稳定。10 kV电源连续运行在1 kHz时最高温度点50.5℃;25 kV电源连续运行在600 Hz时最高温度点60℃。利用该电源驱动线板电极阵列和表面介质阻挡放电结构,证实了该电源可以用于常压空气条件下产生大面积等离子体。

超细晶材料动态力学性能及绝热剪切行为

与粗晶材料相比,超细晶材料具有高强度、高强韧性和超塑性等特点,受到了众多领域的关注。在工业应用和国防军事领域,普遍存在动态加载状态下的高应变速率变形问题。因此,研究超细晶材料在高应变速率加载下的动态力学响应和失效机理对材料应用和结构设计具有重要意义。采用分离式霍普金森压杆技术研究动态载荷下超细晶材料的力学行为已成为一个重要的方向。综述了动态载荷下超细晶材料的力学性能和绝热剪切行为的相关研究进展,重点对超细晶材料的动态力学行为、绝热剪切带的形成机理与发展演变以及动态力学行为的本构方程进行了归纳总结,对超细晶材料动态力学行为研究过程中存在的问题和今后的研究方向进行了分析和展望,以期为超细晶材料在动态载荷下的应用提供参考。

用于放电等离子体的重频固态纳秒脉冲电源

为提高放电功率、产生大面积等离子体,设计了一种高重复频率纳秒脉冲电源,其基本原理是采用高压截断法产生高压脉冲。选用通断速度较快的碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)产生纳秒级截断,进而可以大幅提高输出脉冲的重复频率;使用8个串联的MOSFET同步工作,以提高输出电压幅值。测试结果表明,该电源输出脉冲的电压幅值可达10 kV,脉冲上升沿约为12 ns,半高宽约为750 ns。负载为5 kΩ无感电阻时,连续运行重复频率可达100 kHz,爆发模式下重复频率可达1 MHz。电源带载能力较强,未击穿时输出电压脉冲波形基本不随电极负载发生改变。该电源可长期稳定工作,产生较大面积等离子体,满足了高重复频率纳秒脉冲放电的需求。

高重复频率纳秒脉冲放电特性

纳秒脉冲放电可用于产生非平衡态等离子体,提高脉冲重复频率有利于提高纳秒脉冲放电中的等离子体参数。采用脉冲重复频率达到30 kHz的纳秒脉冲电源放电产生大气压等离子体,并研究了放电特性及等离子体参数。结果表明在重复频率较高的情况下,击穿电压和击穿时延仍随重复频率的增加而持续下降,但降幅减少,出现饱和现象。计算了放电功率和单脉冲能量随频率的变化,发现高重复频率下,虽然单脉冲放电能量不断降低,但由于单位时间内脉冲个数的增加,放电总功率随脉冲重复频率的增加而不断增加。此外,通过Ar原子光谱获得的电子温度为0.8~2.5 eV,证明高重复频率纳秒脉冲放电产生的等离子体为典型的非平衡态等离子体。本研究能够为高重复脉冲纳秒脉冲放电的应用中反应条件优化提供参考。

基于高通量测序技术分析青藏高原风干牦牛肉中细菌多样性

为探究青藏高原风干牦牛肉中细菌菌群的组成和多样性,采用高通量测序技术,分析西藏不同地区风干牦牛肉中细菌菌群的组成和多样性之间的差异。本研究获得西藏那曲、昌都、日喀则、拉萨、山南的有序序列分别为:56869、110798、71633、86532、60861条,OTU数为:1887、1567、2234、6021、2190。在门分类上的优势菌那曲、日喀则、拉萨以及山南组为厚壁菌门和放线菌门,昌都组为变形菌门和厚壁菌门。在科分类上,那曲组优势菌为乳酸杆菌科,昌都组为肠杆菌科,日喀则组为间孢囊菌科,拉萨组为微球菌科,山南组为棒状杆菌科。在属分类上,那曲组为乳酸杆菌属,昌都组为假单胞菌属,日喀则和山南组均为棒状杆菌属,拉萨组为节杆菌属,表明西藏不同地区风干牦牛肉在菌落组成和丰度上有所不同。结果发现风干牦牛肉中既存在对品质与风味形成的有益菌,也存在优势腐败菌以及致病菌。这或与藏区农户对原料肉的前处理以及制作环境有一定关联。该结果可为后续改进风干牦牛肉的制作提供参考,也可为防范食品致病菌及腐败菌危害,提高藏区农户的生产加工卫生安全意识提供借鉴。