冷等离子体和微量润滑复合微铣削铝锂合金的表面性能研究

铝锂合金的延展性造成材料对刀具的粘附,会导致毛刺和积屑瘤等问题产生。为此,采用冷等离子体和微量润滑复合微铣削的方法加工铝锂合金,研究了工件的表面性能,并与单纯的干式、冷等离子体和微量润滑方法进行了对比。结果表明冷等离子体不仅改善了纳米流体在工件表面的浸润性,而且提高了材料的去除效率;相比于单纯的干式、冷等离子体和微量润滑方法,冷等离子体和微量润滑复合条件下的微铣削力分别降低了52.9%、42.9%和17.5%,而三维表面粗糙度Sa分别降低了67.3%、44.8%和33.3%。

增材制造小缺陷的显微CT检测

通过高精度金属增材制造技术设计制造了两组不同类型的缺陷试件,并基于显微CT检测技术和缺陷解剖金相检测方式,研究显微CT对增材制造小缺陷的实际检测能力。试验结果表明,显微CT在体素尺寸5μm下能有效检出尺寸为20μm的人工缺陷;金相检测与CT检测结果基本一致,缺陷尺寸测量差小于10μm;由于部分体积效应的影响,更小尺寸缺陷的尺寸测量结果误差更大。

基于改进卷积神经网络的心理状态预警技术

针对传统问卷法难以真实反映被调查者心理状态的问题,基于光流法和卷积神经网络提出了一种微表情判断方法,并将其作为心理状态预警技术的核心模块。对于数据集中人脸数据离散的问题,该方法采用人眼权重法对图像进行预处理,且通过金字塔光流算法提取预处理图像序列的光流特征,再利用三维卷积神经网络对该特征加以训练。与传统算法相比,所提方法在减少模型训练参数与运算时间的同时还具有更优的学习能力。实验测试结果表明,该算法在CASME数据集上的微表情识别准确率为89.2%,F1值为0.6751,均优于其他对比方法。由此证明,该算法可实现对人脸微表情的准确识别,进而为学生心理状态预警提供客观的数据支撑。

显微CT技术在钧釉瓷微观结构中的应用

X射线显微镜(显微CT)是一种非破坏性的高分辨率成像技术。采用显微CT扫描和三维重建技术,对金元时期的钧釉瓷内部气泡和孔隙进行三维可视化和定量分析,得到了三维可视化分布图像与定量数据。研究发现,金元时期钧釉瓷釉层气泡尺寸相差大,且分布离散。其中,大于100μm的气泡主要分布在釉层中层;小于100μm的气泡分布在釉层表层,通过结合岩相分析与化学组成分析发现,该特征的形成与釉的高温黏度、烧成温度等因素有关。研究采用了显微CT扫描与三维重建技术,其是一种无损分析古陶瓷气泡与孔隙特征及工艺的新方法,该研究验证了显微CT在古陶瓷微观结构研究中的可行性和有效性,为古陶瓷制作工艺的科学分析、鉴定、保护和修复等方面提供重要的实验依据。

基于多尺度时空注意力网络的微表情检测方法

微表情可以揭示人们试图隐藏的真实情绪,为刑事侦查、心理辅导等提供潜在的信息。现有微表情检测方法主要在获取空间特征的基础上提取时间特征以构建时空特征,这种处理方式容易导致时间特征失真,同时在空间处理过程中会破坏原有时序关系,降低微表情时空特征的判别性。针对这一问题,提出基于多尺度时空注意力网络的微表情检测方法。利用包含时间和空间关系的三维卷积神经网络(3DCNN)对微表情序列进行处理,获取兼顾时间域和空间域的鲁棒性特征。构建多尺度时间输入序列,从不同时间长度的图像序列中提取多维时间特征,采用轻量级3DCNN提取多尺度时空特征,利用全局时空注意力模块(GSAM)对时空特征进行全局性时空关联加强,其中时空重组模块用于加强不同时刻图像帧之间的连通性,全局信息关注模块构建单帧图像上的空间关联信息,最后对不同时刻的特征赋予权重以突出关键时间信息,有效完成微表情检测工作。实验结果表明,该方法可以准确检测出微表情序列片段,在CASME、CASME II和SAMM公开数据集上的准确率分别达到92.32%、95.04%和89.56%,相比目前最优的深度学习方法LGAttNet,所提方法在CASME II和SAMM数据集上的准确率分别提高了3.84和4.96个百分点。

微热压成形石墨件的快速碳化工艺

针对石墨件在碳化过程中易开裂的问题,基于多材料组装技术原理,提出在石墨粉末微热压成形过程中构造烧蚀性二维有机物网络以形成排气通道、避免开裂的方法。研究了碳化速率、石墨件径向尺寸及网络结构、分布方式对石墨件成形质量和力学性能的影响。结果表明:较快的碳化速率会加剧有机物热解,开裂的现象越明显,较大径向尺寸的石墨件气体逸出阻力越大;提高有机物网络密集度有助于改善排气效果,但对石墨件力学性能产生不利影响;在有机物网络沿成形高度方向的布置中,当间距为10 mm时,石墨件不出现裂纹。采用优化的工艺制备的石墨件结构完整,经过浸渍增强后其抗压强度达到15.8 MPa,Z轴导热系数仅为1.894 W/(m·K),综合性能与水玻璃型砂相当,在铸造行业有广泛应用前景。

熔体黏弹特性对模内微装配成型制造精度影响

针对微细万向球形转动运动副的功能自润滑液膜辅助模内微装配成型,明晰其微装配界面直径制造公差—黏弹性热流固耦合冲击载荷、连续相变演化区厚度、热黏弹塑性应力—熔体黏弹弹性的多场协同耦合演化规律,是实现精密调控其制造精度的关键技术问题。结果表明,微装配界面直径制造公差受控于二次注射成型充填熔体的黏弹特性,当参考黏度由2267 Pa·s增至15000 Pa·s时,微装配界面直径制造公差由11μm增至19μm,增幅为72.7%;而当松弛时间由0.05 s增至0.25 s,则由31μm减至19μm,减幅38.7%;为了满足行业规范的尺寸制造公差技术指标≤30μm的要求,不宜采用松弛时间小于0.05 s的高弹性熔体进行其功能自润滑液膜辅助模内微装配成型。

易混淆中药地骨皮、香加皮、五加皮鉴别研究

目的:探讨区分鉴别易混淆皮类中药地骨皮、香加皮、五加皮的方法。方法:采用性状、微性状、显微、荧光鉴别等方法对地骨皮、香加皮、五加皮进行鉴别研究。结果:地骨皮、香加皮、五加皮在性状和微性状方面的主要鉴别点是外表面、断面和气味;显微鉴别的重点是草酸钙结晶不同。传统荧光法在紫外灯下观察三者的荧光现象区别不明显,但是二维荧光和三维荧光等方面均有较大差异。二维荧光光谱结果显示,三种药材的水提取液均只有一个荧光峰,三者的峰位、峰强度和峰形有很大差别;三维荧光光谱结果显示,地骨皮有三个荧光峰,香加皮和五加皮有两个荧光峰,三者的峰位和峰强度有明显差异。结论:传统鉴别方法可用于地骨皮、香加皮、五加皮的鉴别,二维荧光光谱法和三维荧光光谱法可快速、准确地区分三种药材。

髋臼外缘缺损对髋臼假体初始稳定性影响的有限元研究

目的通过三维有限元方法探索行全髋关节置换术中生物型臼杯置入时初始稳定的髋臼缺损临界条件。方法利用计算机软件重建骨盆三维模型,设计不同的髋臼外缘缺损,并分别对不同的缺损模型进行力学加载,计算出不同缺损模型下髋臼杯的覆盖率以及臼杯相对宿主骨的临界微动位移。结果当α=-25°时,臼杯相对宿主骨的最大微动位移为39μm,髋臼覆盖率为67.1%,此时达到臼杯稳定的临界值。结论采用生物性假体进行全髋关节置换术时,在无额外固定条件下,应保持髋臼杯骨覆盖率不低于67.1%,以保证正常步态下置入髋臼杯的初始稳定性。

汽车油箱漏油的X射线成像分析方法

汽车金属油箱由薄不锈钢板经电阻焊工艺焊接而成,焊缝质量直接影响油箱的安全性和可靠性。本研究提出一种基于X射线成像的油箱焊缝漏油快速分析方法,即先采用微焦点射线数字成像(DR)对油箱焊缝漏油进行初步筛选,确定是否存在缺陷,再对含缺陷的焊缝进行显微计算机层析成像(CT),最后依据三维重建结果评估缺陷贯穿性。对2个汽车油箱电阻焊焊缝试样进行漏油分析,DR检测出2个焊缝试样分别含9、7处缺陷;显微CT的切片图像显示,试样缺陷中分别有6、1处贯穿型裂纹缺陷,这些裂纹均可能是油箱漏油点。对CT重建的缺陷进行三维分割和尺寸测量,试样缺陷尺寸分别为1.0~2.4、0.6~2.5 mm。对三维分割的缺陷进行内部可视化处理,结果与切片图像分析结果一致。本文所提方法可有效减少高精度CT检测资源的浪费,缩短漏油分析所需的时间,对于焊缝质量分析具有可靠性和安全性。

正畸微植体动态植入过程有限元数值仿真

目的 建立自攻型正畸微植体动态植入模型,研究微植体动态植入过程中周围骨应力分布情况。方法 基于CBCT数据重建口腔三维模型;利用ABAQUS软件建立微植体和种植区域骨组织的有限元模型;使用三维动态有限元方法,对微植体受40 N轴向推进力、0.5 r/s恒定转速植入骨内的过程进行仿真分析。结果 成功建立了自攻型正畸微植体动态植入过程的三维有限元模型、结果可视化展示了微植体动态植入过程;结果发现植入阶段和螺纹位置对骨应力分布影响明显且不同骨质应力状态差异明显:在植入过程中,皮质骨最大应力为167 MPa,稳定阶段最大应力为50 MPa;松质骨最大应力为30 MPa。结论 植入阶段和螺纹位置对骨应力分布影响明显;皮质骨和松质骨应力差异明显。可以利用应力特征判断骨质类型,通过种植体周围的骨应力分布情况判断颌骨是否处于合适的种植状态。

二维活塞/缸体副微间隙高剪切流场中空泡“消失”现象的实验分析

在研究二维活塞与缸体配合微间隙中纯剪切空化的过程中,发现该空化现象在外界条件一定的情况下不仅会随着时间发展壮大,也会随着时间的延长萎缩消失。为探究该空化消失现象的可能成因,利用自制的外筒旋转同心圆筒装置在纯剪切流场中构建充分发展的空化气泡分布场,并分别就不同温度、流场压强、油液上方空气占比以及定子外表面结构等因素进行可视化实验研究。实验结果表明:所涉的空化空泡消失现象不同于空化溃灭现象,其开始消失的时间与油液温升和流体压强都具有正相关性,且后者作用更为显著。空泡消失的时间与流场初始压强呈指数下降的关系,压强越高流场的剪切空化现象消失时间越短且温升值越小。

基于显微CT影像的靶丸表面缺陷检测方法

靶丸的内外表面缺陷分布对激光惯性约束聚变实验成功率及效率有重要影响,目前观测不透明靶丸的内表面仅有用X射线直接成像技术获取局部二维信息。运用显微CT实现靶丸三维成像,可得到靶丸内外全表面形貌信息;运用边缘检测、理想曲面拟合分割出缺陷区域,通过连通域分析对表面缺陷进行分块,并分别计算各区域的宽度、高度;运用体绘制方法交互绘制出了靶丸三维数据的立体效果,尤其突出了缺陷区域的彩色高度场效果,并通过虚拟切割观察靶丸内表面。基于该方法的靶丸内外表面缺陷观测技术,能识别大多数表面缺陷,且能较为准确地计算出缺陷尺寸参数,未识别出的缺陷通过体绘制可被观察到作为补充,为研究人员提供了良好的辅助分析手段。

基于激光微多普勒的旋翼无人机探测和识别技术进展

激光微多普勒体制具有探测灵敏度高、探测参数维度多等优点,能够对低、小、慢目标以及空间目标进行远距离精确探测识别。针对低、小、慢无人机目标快速探测和精准识别的应用需求,介绍了激光微多普勒探测技术及其国内外发展现状,并在激光微多普勒调制理论模型、微动参数提取算法、一维距离高精度成像、系统与实验研究等多个方面进行了全面深入的探讨。在此基础上,对激光微多普勒探测旋翼无人机技术的研究进展进行了总结和展望。

二维材料微观摩擦学研究进展

综述了二维材料在微观摩擦学领域的研究进展,系统介绍了二维材料的分类和制备方法以及用于微观摩擦学研究的常用设备。按照单峰接触模型和异/同质结接触模型,重点介绍了二维材料在微观摩擦学的研究现状,概括分析了二维材料的结构性质、针尖与样品之间的相互作用、材料与衬底之间的相互作用,以及外加电场等对微观摩擦学的影响机制。总结了基于二维材料在微观摩擦学领域的摩擦和磨损机制,包括声子作用机制、电子-声子耦合机制以及电子作用机制。基于上述机制,通过利用削弱乃至消除褶皱效应、调控电-声耦合及构建非公度接触等手段,可以实现微观尺度的超低摩擦乃至超润滑。指出了发展微观尺度超低摩擦乃至超润滑薄膜的方法及思路。最后展望了二维材料在微观摩擦学领域的未来发展方向。

医学领域微小力值传感测量技术的研究进展

针对医学领域科学研究、临床疾病的诊断与手术等对微小力值测量的迫切需求,对医学领域微小力值传感测量研究方向、进展及其应用情况进行了综述。首先,从医学领域微小力值测量的需求出发,分析了测量的特点与要求,介绍了电容式、电阻应变式和压电式等传统电学式微小力传感测量技术的国内外研究成果,分析了电学式测量方法的技术特点与不足;然后,系统地介绍了目前微小力值测量中广泛采用的光学式一维及多维传感测量技术,对基于光学相干层析成像(OCT)、法布里-珀罗干涉仪(FPI)、光纤布拉格光栅(FBG)、强度调制型光纤传感等的光学式微小力值传感测量原理、方法、技术特点进行了分析;最后,对国内外最新研究成果、发展水平及在医学领域的应用情况进行了分类整理和归纳评述,对不同测量原理与方法的技术特性、优缺点、适用测量范围与应用场景进行了系统性的对比分析。研究结果表明:当前医学领域微小力值传感测量存在的主要问题包括微小力值无法溯源、高精度宽量程测量需求无法满足,并且在多种参数的并行监测和同步测量、复合传感测量、集成光路式传感技术等方面有待进一步研究和探索。该综述可为后续医学领域微小力值传感测量研究方向与思路提供参考。

不同含盐量条件下硫酸盐渍土蠕变特性与微观孔隙变化

为了探究不同含盐量条件下硫酸盐渍土的蠕变特性以及微观孔隙变化规律,采用自制一维蠕变仪对宁夏红寺堡地区的硫酸盐渍土进行蠕变试验,并对试验后的土样进行扫描电镜试验。结果表明:经历一维蠕变后,土体最终蠕变量随含盐量的增大而增大,随温度的降低而减小,蠕变速率随时间的增长而减小,且随含盐量的增大、温度的升高,土体经历衰减蠕变的时间越长,进入稳定蠕变的时间越晚;一维蠕变后,随含盐量的增加,大孔隙和中孔隙的数量减小,小孔隙和微孔隙的数量增加,孔隙形状以近椭圆形为主,复杂度增加,孔隙形状趋于复杂化,孔隙分形维数增大。

准二维钙钛矿中结晶调控与低阈值微纳激光器

准二维(Q-2D)钙钛矿由于大的激子结合能和量子限域作用,是一种可以应用于光电器件构筑的有前途的材料。然而,Q-2D钙钛矿是具有丰富晶界和界面的多相结构,在能量传递过程中导致非辐射损耗。本工作通过操纵不同n相的结晶动力学过程,实现了Q-2D钙钛矿中更高效的能量传递。通过在Q-2D钙钛矿前驱体中引入钠离子来实现对Q-2D钙钛矿成核和生长过程的操控。研究表明,钠离子的掺入促进高n相的成核,使不同n相在空间上更均匀地分布,寿命的表征证实该操作促进了能量的转移。得益于这种高效的能量传递过程,与普通薄膜体系的光放大阈值(23.3μJ·cm^(-2))相比,掺杂薄膜的光放大阈值降低至14.3μJ·cm^(-2)。该研究提供了一种有效的优化Q-2D钙钛矿光子学性能的新方法,从而进一步拓宽Q-2D钙钛矿的光子学应用范围。

微咸水条件下微压过滤冲洗池的水头损失试验与预测模型

为探究进水流量、矿化度、滤网孔径对微灌用微压过滤冲洗池水头损失的影响,开展微压过滤冲洗池运行特性的物理模型试验,建立了微压过滤冲洗池在微咸水条件下的水头损失预测模型。结果表明,在方差分析中仅流量对微压过滤冲洗池的水头损失影响显著,确定的影响因素排序由大到小为进水流量、矿化度、滤网孔径;该模型的决定系数R^(2)为0.955,均方根误差为0.0523,平均相对误差为3.20%。建立的模型可准确预测微咸水条件下的水头损失,研究成果可为泵前过滤设备的实际应用提供技术支撑。

大体积混凝土底板微振动控制能力的测试与分析

为测试北京光源这一精密科学设施中大体积混凝土底板的微振动控制能力,通过在建设现场进行短期测试和24 h长期监测的方式对底板微振动水平和微振动控制能力进行了评估。结果表明:在2次短期测试过程中,底板表面微振动位移有效值主要分布在10~50 nm之间,而在24 h监测过程中,底板表面微振动位移有效值主要在分布20 nm以下;大体积混凝土底板对10 Hz以上垂直于地面方向的微振动及5 Hz以上水平向的微振动体现出较好的控制作用;大体积混凝土底板最大能够将垂直地面方向微振动水平降低24%,水平向微振动水平降低34%,底板对水平向微振动控制能力略优于对竖向微振动的控制能力。建立了二维简化有限元模型,讨论了改变混凝土层密度、刚度及厚度对底板微振动控制能力的影响,模拟结果表明在现有激励条件下,增大底板配筋层厚度或素混凝土层密度对底板竖向微振动控制能力无明显影响,但对水平向微振动控制能力产生不利影响。