裂缝小目标缺陷的轻量化检测方法

及时且准确捕获井壁出现的微小裂缝,对于井筒安全意义重大.轻量化检测模型是推动井壁裂缝自动检测的关键,打破现有方法聚焦于提取深层语义信息的局限,重视浅层特征表征的几何结构信息的应用,针对井壁裂缝提出轻量化检测模型E-YOLOv5s.首先融合普通卷积、深度可分离卷积和ECA注意力机制设计轻量化卷积模块ECAConv,再引入跳跃链接构建特征综合提取单元E-C3,得到骨干网络ECSP-Darknet53,它负责显著降低网络参数,同时增强对裂缝深层特征的提取能力.然后设计特征融合模块ECACSP,利用多组ECAConv和ECACSP模块组建细颈部特征融合模块E-Neck,旨在充分融合裂缝小目标的几何信息和表征裂缝开裂程度的语义信息,同时加快网络推理速度.实验表明,E-YOLOv5s在自制井壁数据集上的检测精度相较YOLOv5s提升了4.0%,同时模型参数量和GFLOPs分别降低了44.9%、43.7%.E-YOLOv5s有助于推动井壁裂缝自动检测的应用.

FGH96粉末涡轮盘结构模拟件疲劳小裂纹扩展试验

为了分析涡轮盘轮缘榫槽等几何不连续部位对疲劳裂纹萌生及小裂纹扩展行为的影响,基于FGH96粉末盘实际构型设计结构特征模拟件,并对其在高温条件下开展自然萌生疲劳小裂纹扩展试验,通过疲劳中断试验和表面复型技术对榫槽和螺栓孔结构模拟件在500℃下的裂纹萌生和小裂纹扩展行为进行了观测和分析。结果表明:2种结构模拟件缺口表面存在多裂纹萌生现象,随着应力水平的降低,裂纹萌生位置由表面晶界转变为近表面特定方向的晶面以及非金属夹杂物处;2种结构模拟件裂纹萌生寿命占比约为36%~73%,且随着应力水平的降低而提高,裂纹扩展至工程可检裂纹尺寸时的寿命占比约为82%~96%,应力水平对其影响相对较小;特征模拟件缺口附近高水平的塑性变形能够导致小裂纹扩展速率分段特征现象消失,并延缓裂纹扩展过程中的合并行为,延长裂纹扩展寿命。

基于Fluent软件小型非连通型溶洞注浆数值模拟及裂隙数量影响

[目的]溶洞的注浆处理是地铁隧道工程中的难点,施工时溶洞的不恰当处理极易引发事故,因此有必要对小型溶洞裂隙数量和注浆压强之间的关系进行研究。[方法]针对需注浆填充的城市小型非连通型溶洞(体积不大于8 m 3)的裂隙数量不确定问题,采用Fluent数值模拟软件中的多相流Mixture模型进行不同裂隙数量的溶洞注浆数值模拟,计算模拟注浆时,测试区的注浆压强随时间的变化情况,并与实际工程溶洞注浆压强数据进行对比分析。[结果及结论]对于体积不大于8 m 3的小型非连通型溶洞,其模拟注浆时测试区的注浆压强与裂隙数量呈平方反比关系,注浆压强随着裂隙数量的增加而降低;当裂隙面积达到0.048 m 2时,注浆压强不再降低;注浆压强随着裂隙位置的增高而降低。在实际工程中,可通过对比同类型体积不超过8 m 3小型非连通溶洞之间的注浆压强数据,判断溶洞的相对裂隙数量,调整与优化后续的注浆方案。

山区采动地表异常形变识别与损害原因

现有开采损害鉴定的研究成果主要针对平原区域,缺少对高强度开采条件下山区地表建(构)筑物损坏的研究。以山西省冶头村建筑的异常损害为例,首先基于短基线集差分干涉测量技术(small baselines subset interferometric synthetic aperture radar,SBAS-InSAR),利用20景Sentinel-1A雷达影像,反演了目标区2016-11-14至2017-07-12期间地表形变的空间分布形态和时间演变过程。然后,结合现场调查的房屋损坏特征及地表裂缝数据,从开采沉陷理论和坡体稳定性分析两个角度进行开采损害鉴定的研究工作。研究表明:SBAS技术能够实现对采动地表异常形变的有效识别和提取,可为异常损害规律研究和原因揭示提供数据支撑;开采引起边坡稳定性降低,导致坡体蠕变滑移是地表建筑异常损害的原因。相关结论对于沉陷控制理论的发展完善,对开展山区井工开采房屋损害鉴定工作具有借鉴意义。

船舶涡轮机叶片细小裂痕视觉显著性检测研究

为精准掌握涡轮机叶片的运行状态,判断其是否需要进行更换,提出船舶涡轮机叶片细小裂痕视觉显著性检测方法。利用改进同态滤波算法平滑叶片CCD图像,增强图像的对比度以及均衡度,基于谱残差视觉注意模型提取显著图,通过线性迭代聚类算法分割获取的显著图,设定判断阈值,确定最终的船舶涡轮机叶片微小裂痕区域,完成船舶涡轮机叶片细小裂痕检测。测试结果显示,该方法具备较好的应用效果,可显著提升图像整体均匀度;显著图的提取效果较好,平均绝对误差至均在0.021以下,可靠确定船舶涡轮机叶片微小裂痕区域。

氢气压缩机出口缓冲罐小接管裂纹失效分析

某氢气压缩机出口缓冲罐小接管与加强筋板焊缝处存在疑似埋藏裂纹缺陷,通过化学成分分析、常温拉伸试验、宏观分析、金相分析、显微硬度测试、扫描电镜和能谱分析确定开裂原因。结果表明:小接管与加强筋板焊缝的熔敷金属和热影响区存在明显的夹渣、空穴和未熔合,属于制造缺陷,为清根不良和焊接操作不当造成的。建议调整筋板焊接工艺,适当增加焊接电流并降低焊速,加强清根,从而保证焊接质量。

基于ANSYS的拦污栅应力配筋研究

为获得更精确、科学的配筋方法,提高钢筋混凝土结构的抗拉强度,节省工程造价,提出一种基于ANSYS的弹性正应力配筋方法,选取某地进出水口的拦污栅框架结构为例,提取其连系梁截面上的应力,分别利用基于规范的小偏心受拉配筋法和基于ANSYS的弹性正应力配筋法进行配筋计算,发现基于ANSYS的弹性正应力配筋法根据结构截面应力分布情况进行钢筋分配,总配筋量相同的情况下,主要受拉区配筋量更多。为进一步验证基于ANSYS的弹性正应力配筋方法的合理性,对采用两种配筋方法的钢筋混凝土结构裂缝开展宽度进行验算,并结合ANSYS观测了其裂纹分布情况,发现相同工况下基于ANSYS的弹性正应力配筋法裂缝开展宽度更小,主要受拉区裂纹更少,相比基于规范的小偏心受拉配筋方法可使混凝土承受更大的拉应力。研究结果可为同样工况的钢筋混凝土结构的精确配筋计算提供参考。

塔河油田碳酸盐岩小尺度缝洞体的预测识别技术研究及应用

针对塔河油田小尺度缝洞体分布零散、种类复杂、识别动用难度大的特点,常规缝洞体检测技术如反演阻抗、分频振幅、杂乱度等方法不能很好刻画小尺度缝洞体。基于绕射波识别的方法原理,从小尺度缝洞正演模拟分析入手,运用绕射波分离技术,在地震数据中去除反射波,对绕射波进行单独成像。实际资料应用表明,绕射波分离成像技术提高小尺度缝洞体的横向分辨能力,对小尺度缝洞有明显聚焦成像效果,提升小尺度缝洞体的预测精度,提高缝洞型储层的油气藏识别能力,实现对有利储层发育区的有效预测。

奥氏体不锈钢小径管焊缝超声波相控阵检测技术应用及分析

针对奥氏体不锈钢小径管焊缝的失效机理和裂纹缺陷特点,研究制定了专用超声波相控阵检测技术,并确定了验收标准及裂纹判断方法,选取35条焊缝进行现场试验验证。结果表明:超声波相控阵不合格焊缝与内表面液体渗透检测结果基本一致;超声波相控阵与射线检测约50%焊缝结果一致,超声波相控阵和射线检测均存在裂纹漏检。通过理论、试验结果及试验数据统计分析,得出超声波相控阵技术能够有效检测出役致裂纹;超声波相控阵技术在单侧扫查时,对探头对侧焊缝区域裂纹缺陷检出率低,容易发生漏检;超声波相控阵技术对于高度较小的裂纹,容易误判缺陷性质;射线检测对役致裂纹的检出率低,从检测结果统计分析可得出,检出率低于超声波相控阵技术。

小径铜镍弯头焊接纵向裂纹的原因分析和预防措施

海洋石油平台陆地建造过程中,经焊接加工的某批小径铜镍合金管(UNS C70600)在弯头管件侧发生严重开裂,为了研究铜镍管线焊后开裂的原因,本文通过材料、结构及断口特征分析,发现对于小径铜镍合金管弯头管件,通过控制焊接热输入量,避免过热焊接,可有效降低焊接裂纹的发生。

棒材控轧控冷工艺钢筋冷弯性能影响因素分析

针对公司棒材线生产设备及工艺的提升,控轧控冷低温轧制工艺的应用及市场上对冷弯要求的苛刻,出现小弯芯冷弯批量开裂甚至断裂的问题,对其生产过程中工艺参数的优化和改进。主要介绍了横肋α、β角设计及加工、横肋高度的优选,横肋根部倒角,低温开轧工艺的应用,控轧控冷工艺参数的选择,气体控制及时效处理等措施的实施;通过以上措施的实施HRB400Eφ18~φ32热轧螺纹钢筋2d小弯芯冷弯开裂比例由最高的30%降至1%以内,满足了市场上对热轧螺纹钢筋严苛的冷弯需要。

车削表面及微观结构影响小裂纹形核扩展概率模型

车削试件疲劳行为受表面状态及材料微观结构影响显著。为提高对车削件初始寿命及分散性的预测精度,将车削表面粗糙度、残余应力及材料微观结构作为输入参数,提出综合考虑以上因素影响的随机小裂纹形核扩展概率模型。针对高温合金X材料,在开展试验的数据基础上,识别刀痕深度、残余应力及晶粒尺度随机分布参数,并建模,进而识别了晶体塑性本构、小裂纹形核及扩展模型参数。对高温合金X盘坯不同晶区取样等直棒试件宏观裂纹的萌生过程仿真结果表明:当前模型各晶区仿真寿命抽样分布±2σ区间全覆盖相应试验寿命,且寿命均值在试验寿命均值1.1倍分散带内。此外,模型仿真的萌生裂纹宏观形貌与试验观测断口形貌相仿。

激光冲击强化对FGH4098合金疲劳裂纹萌生和扩展影响研究

金属材料表面进行激光冲击强化(LSP)对其疲劳裂纹萌生和扩展性能具有显著影响。本文对粉末高温合金FGH4098进行激光冲击强化,测定了强化层的显微硬度、残余应力、微观结构,结合室温三点弯曲疲劳试验和应力强度因子计算,研究了LSP前后粉末高温合金FGH4098在不同载荷下的疲劳裂纹萌生和扩展行为。结果表明:LSP可以明显提高FGH4098疲劳寿命,不同载荷水平下,LSP处理后的试样疲劳寿命分别提高40%和476%,且在较低水平载荷下抗疲劳效果更加明显;LSP改变了FGH4098合金疲劳裂纹萌生和扩展机制,裂纹萌生位置和扩展方向明显变化;LSP明显提高了FGH4098合金的疲劳裂纹萌生寿命,但残余应力松弛和LSP引起的加工硬化可能导致了疲劳小裂纹扩展速率加快。

小断面引水隧洞初期支护开裂变形影响因素及施工技术优化研究

由于小断面引水隧洞开挖和初期支护施工过程易出现开裂变形,可能会引发隧洞结构的破坏,导致隧洞失稳甚至崩塌,给工人和设备带来危险,对周围环境和人员造成严重影响。为确保隧洞施工和使用安全,减少初期支护的开裂变形,降低后期维护和修复的成本,提高工程的经济效益,研究小断面引水隧洞初期支护开裂变形影响因素及施工技术优化方法。采用三台阶开挖法对某地引黄工程交汾灵支线小断面引水隧洞进行初期支护施工,初支的衬砌材料为C25混凝土与H230格栅钢架。按照隧洞初期支护情况,构建初期支护载荷-结构模型,依次输入不同侧压力系数,分析不同侧压力对初期支护造成的开裂变形影响。经试验验证:当侧压力系数为1.0时,水平、竖向位移值最小;当初期支护每次喷射混凝土厚度更均匀时,隧洞的安全系数更高;仰拱在闭合状态下会减少隧洞不同初支位置的位移。针对初支存在的问题,通过加固支撑、围岩径向注浆等方式进行优化,可使初期支护更加稳定,研究结果能够减少初期支护的开裂变形,降低后期维护和修复的成本,提高工程的经济效益。

燃气涡轮发动机关键部件疲劳小裂纹研究进展

疲劳小裂纹扩展作为疲劳开裂过程中的关键阶段之一,显著影响着材料和结构的疲劳断裂过程.因具有速率波动和扩展路径偏转等特点,小裂纹效应给材料和结构疲劳寿命预测结果带来了不确定性,从而影响燃气涡轮发动机等机械结构的服役安全.本文围绕燃气涡轮发动机关键部件材料的疲劳小裂纹扩展问题,首先总结了当前疲劳小裂纹的扩展规律及其对疲劳寿命的影响规律;其次,针对先进燃气涡轮发动机关键部件常用的多晶合金和单晶合金,揭示了疲劳小裂纹的萌生和扩展机理;再次,对疲劳小裂纹扩展模型进行了总结,且指出了各模型的优缺点;从次,重点针对先进燃气涡轮发动机热端部件的工作环境,综述了热腐蚀/氧化介质中的疲劳小裂纹扩展行为和模型;最后,对当前疲劳小裂纹相关研究进行了总结,且结合燃气涡轮发动机领域提出了未来的研究趋势与方向.本文以期为先进燃气涡轮发动机关键部件的设计、安全评估和寿命预测提供理论知识和科学方法.

基于改进DeeplabV3+和迁移学习的桥梁裂缝检测

裂缝作为桥梁最主要的病害之一,及时高效地发现和评估裂缝对保持桥梁的健康状况至关重要。针对裂缝标注数据集成本高、检测精度低等问题,提出了一种基于注意力机制和迁移学习的改进DeeplabV3+模型。该模型通过添加注意力机制来获取丰富上下文信息,提高裂缝特征通道的学习能力,降低背景噪声影响;通过公共数据集和小样本数据集组合建立源域数据集、目标域数据集以供迁移学习使用,以此来降低训练样本过少对检测性能的影响。实验结果表明,改进DeeplabV3+模型对桥梁裂缝检测获得了较好的检测效果,检测精度达到了93.3%,较原始模型提高了3个百分点;通过迁移学习训练模型在小样本数据上取得较高的检测精度,可节省大量标注成本。

粉末镍基高温合金缺陷破坏的认识及力学方法

粉末镍基高温合金中夹杂的存在限制了高应力下的材料疲劳寿命。针对材料夹杂起裂的失效特点,以FGH96为研究对象开展疲劳寿命试验,提出了一种应用断裂力学的夹杂诱导失效的寿命预测方法。采用此方法首先明确定义了该方法适用于夹杂起裂而非滑移起裂;然后针对物理小裂纹扩展阶段提出裂纹扩展门槛及驱动力修正,实现对小裂纹与长裂纹的统一方程描述;其次针对不规则缺陷提出了考虑缺陷位置及形状比影响的驱动力表征方法;最后输入初始缺陷尺寸、位置、载荷、材料属性等信息实现了±2.5倍误差带的寿命预测,并对环境影响及滑移起裂等其他情况进行分析。另外,基于本方法可获得考虑不同初始缺陷及位置的S-N曲线,一定程度上解释了疲劳寿命分散性的原因。

激光选区熔化TC4合金小裂纹扩展行为

采用原位观测疲劳实验方法,对激光选区熔化(selective laser melting,SLM)TC4合金的三维小裂纹扩展行为开展研究,并通过降载法测定同等实验条件下的长裂纹扩展曲线。结果表明:在小裂纹扩展的早期阶段,其扩展速率受到微观组织结构的影响而明显波动,裂纹扩展路径曲折,随着裂纹长度的增加,微观结构影响降低,裂纹扩展路径平直,扩展速率随裂纹长度稳定增加。内部缺陷仍然能够降低合金疲劳寿命。比较小裂纹与长裂纹扩展数据,SLM TC4合金小裂纹在长裂纹扩展门槛值下仍能扩展,同时在同一应力强度因子幅值下,小裂纹扩展速率要高于长裂纹,存在典型的“小裂纹效应”,因此在对合金进行疲劳寿命预测时要考虑材料的小裂纹行为。

基于小冲孔试验的2205双相不锈钢焊接接头的应力腐蚀开裂行为

在含有H^(+)的混合海水溶液中采用小冲孔应力腐蚀试验方法对2205双相不锈钢焊接接头不同区域的应力腐蚀开裂敏感性进行了研究。基于小冲孔试验的载荷-位移曲线建立了应力腐蚀开裂敏感性系数计算方法,并依托小冲孔试样毫微取样的优势对比了母材区、热影响区和焊缝区应力腐蚀敏感性的差异。从宏观断口与微观断口两方面分析了断裂机理。结果表明:焊缝区的应力腐蚀开裂敏感性均高于母材区和热影响区,焊缝区在海洋环境中更易发生应力腐蚀开裂。小冲孔应力腐蚀试验方法是一种评价焊接接头不同区域应力腐蚀开裂现象的有效方法。

钢桥桥面细小裂缝图像特征动态识别仿真

钢桥桥面颗粒纹理及自然环境等外界因素,严重影响了对细小裂缝的识别,为了能够有效解决以上问题,提出钢桥桥面图像细小裂缝最优化动态识别方法。通过Mask匀光法和灰度级腐蚀法预处理钢桥桥面图像,利用模糊C均值聚类算法粗提取钢桥桥面图像中的细小裂缝,采用非线性中值滤波、Sobel算子和Otsu法改进Canny算子,提取细小裂缝边缘。引入区域生长法识别细小裂缝,采用形态学方法去除细小裂缝图像毛刺和空洞,依据像素位置信息拼接细小裂缝,分析、识别不断更新的钢桥桥面图像,实现钢桥桥面图像细小裂缝最优化动态识别。实验结果表明,所提方法的裂缝识别准确性高、平均绝对误差在0.015以下、且运行时间在0.5s以内。