Q690厚板对接焊残余应力评估及其对焊接接头断裂性能的影响

[目的]旨在研究高强钢厚板多层多道焊的复杂焊接残余应力,评估其对焊接接头断裂性能的影响。[方法]以75 mm厚Q690高强钢板为研究对象,制定多层多道对接焊工艺,完成对接接头的焊接,使用轮廓法获得中剖面的纵向残余应力,基于自主开发的高效热−弹−塑性有限元计算方法,再现厚板多层多道焊的热循环、微观组织演变等现象,将单轴拉伸试验与GTN损伤模型相结合,提出Q690高强钢板的GTN模型参数,分析金属母材及焊接接头试样的断裂特性和应力−应变曲线。[结果]采用所提方法预测的厚板对接接头熔池形状、金相体积分数都与试验测量基本吻合;考虑焊接固态相变和高强钢轧制初始应力的力学分析,得到的焊接残余应力与试验结果高度一致,并得到了横向残余应力分布;考虑焊接微观缺陷及横向残余应力,阐明了残余应力影响焊接接头断裂性能的力学机理。[结论]相关研究可为高强钢厚板焊接结构残余应力及断裂性能评估提供借鉴和指导。

基于改进萤火虫算法的永磁同步电机多模态优化设计

永磁同步电机的结构参数选择往往是多模态、非线性的优化问题,同时其结构优化设计又存在计算分析时间过长、计算效率过低、收敛慢等问题。文中针对此类问题提出了一种基于改进萤火虫算法的新型多模态优化算法。改进萤火虫算法主要引用了等值线概念并通过克里金(Kriging)代理模型自适应确定子计算区域,从而获得多个全局最优解和局部解,并且引入单纯形法和改进停止条件以提高算法效率。此外,研究了分层余一法用于检验代理模型精度。最后,将其应用到永磁同步电机的结构优化中,使齿槽转矩成功降低了38.33%。

基于机器视觉的低对比度工件轮廓尺寸标定方法

受照明不均匀和图像噪声的影响,低对比度工件的轮廓可能不连续且边缘模糊,导致尺寸参数标定结果误差增加,影响了工件尺寸参数的准确性。针对这个问题,引入机器视觉技术来改善工件轮廓的清晰度和准确性。首先,通过摄像机和相关设备的布置,获取工件的图像,针对低对比度可能存在的噪声,采用正交处理方法对图像进行降噪以提高图像质量;接下来,基于预处理图像提取工件表面形态与轮廓信息,为尺寸参数标定提供参考和基准。为了进行标定,采用一维标靶的设计,建立相机平面到一维标靶平面的空间映射路径。在这个映射路径下将工件轮廓映射到二维平面坐标上,实现尺寸标定。对比实验结果表明:设计的方法应用效果良好,可以标定低对比度工件轮廓尺寸,标定后的工件轮廓尺寸与设计值的误差小于1 mm,提高工件的加工、生产制造精度。

增材制造高温合金残余应力精确表征和调控

以激光选区熔化(SLM)增材制造高温合金为研究对象,采用X射线衍射与轮廓法精确表征打印态、喷丸态和热处理态高温合金样品的表面与内部残余应力分布与水平,对比了不同后处理对残余应力分布的影响行为。结果表明:打印态样品表面为拉应力,内部为压应力;拉应力层深度约为2 mm,而且平行增材制造方向上拉应力(1558 MPa)显著高于垂直方向的拉应力(830 MPa)。喷丸处理后样品表面形成塑性形变,样品表面拉应力变为压应力(-769 MPa);轮廓法结果发现,压应力深度为0.6 mm,在1 mm深度次表面依然存在较高拉应力,内部压应力降低。热处理后打印态样品表面和内部残余应力几乎完全消除,并在表面形成约150 MPa的压应力。

基于CASS的土方量计算方法对比分析

文章基于CASS软件详细地阐述了断面法、方格网法、等高线法和三角网法(DTM)计算土方量的方法和原理以及各方法在土方计算中存在的问题,总结了各方法的优缺点,对4种方法的应用场景、适用情况、精度等进行归纳和对比,为工程土方量计算的用户提供参考。

TC17钛合金线性摩擦焊接头内部残余应力测试分析

为掌握TC17钛合金线性摩擦焊接头内部残余应力分布规律,采用轮廓法对TC17(α+β)/TC17(β)线性摩擦焊接头进行了残余应力测试,分析了接头内部沿振动方向(试样宽度方向,x向)应力以及沿顶锻方向(试样长度方向,y向)应力的分布规律。结果表明:x向应力在焊缝区域为拉应力,沿顶锻方向呈双峰分布,即焊缝两侧区域的应力高于焊缝中心,拉应力峰值位于距离焊缝中心2~3 mm位置处,约360 MPa,拉应力区域宽度达到30 mm。在焊缝中心截面上,y向应力在整个厚度上为拉应力,且上、下表层应力小于厚度中心位置;距试样宽度中心两侧27 mm区域的应力为拉应力,边缘区域的为压应力。

残余应力检测技术及其应用

随着我国工业水平的不断提升,残余应力问题日益受到重视。准确测试和控制残余应力可以实现改善材料性能、提升尺寸精度、延长寿命等目的,进而提升关键工程构件的安全性和可靠性。因此,残余应力检测技术在航空航天、核电、船舶等领域发挥着重要作用,为工程构件力学性能研究和安全评估提供关键数据支持。总结了目前常用的残余应力检测技术的原理、适用范围、优缺点等,讨论了选择残余应力检测技术时需考虑的主要因素,指出了残余应力检测技术在科研和应用领域的发展趋势。

微针疗法的理论渊源与辨证体系

微针疗法又称微针系统疗法,是一门新兴的诊疗一体操作技术,在近几十年得到了飞速发展,是近现代针灸学中至关重要的一部分。由于不同微针疗法之间的操作部位及方法理论之间存在较大差异,为探究其间存在的规律与共性,利用公开发表的文献内容,对微针疗法的起源发展、理论基础、辨证方式三个方面进行了梳理归纳,并列举了七种微针疗法。大体总结出三种辨证体系,包括以第二掌骨侧针法、全息律针法、耳针疗法和方氏头针疗法为代表的穴位全息辨证体系;以眼针疗法、腹针疗法为代表的八廓分区辨证体系以及由经典理论指导的其他辨证理论体系包括根据五色辨证理论演变而来的面针疗法和根据皮部理论发展而来的腕踝针疗法。希望对微针疗法的临床应用及发展提供一定的启示和帮助。

基于ZYNQ的线激光轮廓传感器设计

为了直接获取工件轮廓点云,设计一种基于ZYNQ可编程芯片的线激光轮廓传感器。以ZYNQ芯片为核心处理器,设计传感器的图像采集与处理硬件电路。根据相机畸变模型,通过双线性插值法矫正各像素点的灰度值,研究基于法向迭代的灰度重心法以提取激光条纹中心线,结合相机参数和激光光平面方程的标定,计算相机坐标系下激光条纹中心点的三维坐标。在ZYNQ芯片中实现上述算法的并行加速,进行工件轮廓扫描测试。结果表明:该传感器可得到工件的三维轮廓点云。

基于轮廓曲率的工件图像配准方法

随着机器视觉技术的发展,工件图像配准在机器抓取、缺陷检测方面应用广泛,然而工件拍摄视点不同易造成图像匹配困难,这也成为工件图像匹配亟待解决和研究的问题。鉴于工件的独特轮廓形状,针对多视点造成的匹配问题,提出了一种基于轮廓曲率的工件图像配准方法。首先,在轮廓平滑处理中,针对多边形拟合道格拉斯-普克(DP)算法效果不佳的问题,利用滑动窗口平均方法对轮廓做了进一步处理,有效提高了轮廓平滑度;然后,在轮廓曲线重采样中,对采样点集进行了时间序列化,利用采样间隔设计了一种有效的重采样方法,实现了对重采样点的任意取值,并保持了轮廓点的密集情况;在建立全仿射曲率库中,设计了两步匹配策略,有效提高了匹配精度和效率;最后,针对曲率曲线匹配算法,将形状上下文(SC)引入动态时间规整(DTW)距离计算,解决了DTW算法存在的问题。研究结果表明:该方法能有效地对模板工件图像进行仿射转换,实现与目标工件图像的匹配目的;同时在匹配算法的三对比较实验中,利用SC-DTW匹配算法得到的转换图像与目标工件图像的差异只有4.8%、2.65%和3.92%,相较DTW的6.83%、4.03%和6.34%,以及归一化相关性匹配算法(NCC)的7.45%、6.39%和7.31%,其差异较小,表明该算法配准效果更好,能更有效地计算两条曲线的相似度,从而获得最佳曲率曲线样本,完成工件图像精准配准的任务。

DEM质量检验若干问题分析

针对依据《数字测绘成果质量检查与验收》GB/T 18316—2008和《数字高程模型质量检验技术规程》CH/T 1026—2012在DEM高程精度检验中套合差质量评定出现的疑惑、DEM高程精度检查方法与技巧、检测点选择等相关问题进行了一些思考分析,并提出了一些相应的建议,以求引起规范编制部门和广大数字测绘成果检验人员的关注,希望能对提升DEM成果检验质量和检验效率有所帮助。

基于机器视觉水果分拣系统研究

为解决市面上水果分拣设备体积庞大、效率低等问题,文中给出的水果分拣系统以苹果为测试样本,将相机拍摄的RGB图像转换为HSV图像,并根据H分量分布情况计算苹果表面的色泽度,同时用Canny边缘检测算法提取苹果边缘的轮廓,用最小外接圆法计算苹果果径的大小,结合苹果色泽度和果径大小对苹果进行等级分级。系统试验表明,样本颜色与大小均与苹果的特征相符,分拣设备和人工分拣果径大小误差在±1.35 mm以内。该系统可实现精确分拣、自动化运行等目标,提高了分拣精度及效率。

On the “Onion Husk” Algorithm for Approximate Solution of the Traveling Salesman Problem

The paper describes some implementation aspects of an algorithm for approximate solution of the traveling salesman problem based on the construction of convex closed contours on the initial set of points (“cities”) and their subsequent combination into a closed path (the so-called contour algorithm or “onion husk” algorithm). A number of heuristics related to the different stages of the algorithm are considered, and various variants of the algorithm based on these heuristics are analyzed. Sets of randomly generated points of different sizes (from 4 to 90 and from 500 to 10,000) were used to test the algorithms. The numerical results obtained are compared with the results of two well-known combinatorial optimization algorithms, namely the algorithm based on the branch and bound method and the simulated annealing algorithm. .

一近海风力机结构响应分析的改进预报方法

为了克服传统的罗森布拉特IFORM(反一阶可靠性法)环境轮廓法的缺点,提出用主成分分析-反一阶可靠性轮廓法来生成更精确的环境轮廓。比较使用主成分分析-反一阶可靠性轮廓法和用罗森布拉特IFORM环境轮廓法获得的一选定近海地点的环境轮廓,以验证主成分分析-反一阶可靠性轮廓法的精度和有效性。接着基于主成分分析-反一阶可靠性轮廓法或罗森布拉特IFORM环境轮廓法得到的最高非线性海况计算一安装在这一选定近海地点的单桩支持型5 MW近海风力机的50年极端结构动力响应。系统地分析和比较计算结果,突出强调利用更符合实际的环境轮廓(如用主成分分析-反一阶可靠性轮廓法所生成的)的必要性和重要性。

关于“数字信号处理”课程“围线积分法”求z反变换思政教学的研究和探索

“数字信号处理”类课程思政教学实施起来难度较大且富有挑战性,本文对在“围线积分法”求z反变换教学过程中如何有效融入思政元素进行了研究和探索。论文首先从中算学著名的贾宪三角形及其所隐含的斐波那契序列相关的代数学规律出发,介绍了该序列通项计算表达式的具体特点。然后,基于数字信号处理课程教学中z反变换求取的“围线积分法”法,以例题形式分析了跟斐波那契序列通项公式求取相关的z变换表达式及收敛域的对应关系。在教学中,以例题讲解的形式可巧妙地把相关思政元素融入进去。经过3个学期的教学实践和反馈表明,如此进行思政教学,既可增强“围线积分法”求z反变换教学的趣味性,又可提高学生的学习兴趣和动力,具有良好的教学成效,值得在计算机学科相关教学过程中予以参考和借鉴。

三种插值方法在降水等值线绘制中的对比分析

为对比不同插值方法在宁夏回族自治区的适用性,基于宁夏及其周边地区77个气象台站1956—2016年平均降水量数据,运用泰森多边形法、距离平均反比法、克里金插值法对降雨量数据进行空间插值和交叉验证,从插值方法的稳健性和准确度出发进行对比分析,得出适用于宁夏回族自治区的插值方法。研究表明:(1)从准确度来看,克里金插值法与观测值走向、位置较为相似;从稳健性来看,克里金插值法MAE平均值为4.43 mm、RMSE平均值为10.36 mm,显著小于泰森多边形法和距离平均反比法。(2)整体来看,克里金插值法更为理想,可以用于宁夏回族自治区降水量空间插值分析。

自然环境中鲜食葡萄快速识别与采摘点自动定位方法

[目的/意义]自然环境中鲜食葡萄的快速识别与精准定位是实现鲜食葡萄机器人自动采摘的先决条件。[方法]本研究基于改进的K-means聚类算法和轮廓分析法提出一种鲜食葡萄采摘点自动定位的方法。首先,采用加权灰度阈值作为聚类算法相似度的判定依据,并以此为基础提出一种自适应调整K值的K-means聚类算法,实现鲜食葡萄的快速有效识别检测;然后,利用提出的轮廓分析法获得果梗轴和采摘点感兴趣区域,利用几何方法实现鲜食葡萄采摘点快速准确定位;最后,利用采集的917张鲜食葡萄图像对本研究提出的算法进行实验验证。[结果和讨论]本研究提出算法定位的鲜食葡萄采摘点与最优采摘点的误差小于12个像素的成功率为90.51%,平均定位时间为0.87 s,实现鲜食葡萄采摘点的快速准确的定位。在篱壁式种植方式与棚架式种植方式下分别进行50次模拟仿真试验,结果表明,篱壁式紫葡萄采摘点定位成功率为86.00%,棚架式紫葡萄识别定位成功率达到92.00%,篱壁式绿葡萄采摘点定位成功率为78.00%,棚架式绿葡萄识别定位成功率为80.00%,整体试验效果较好。[结论]本研究可为鲜食葡萄采摘机器人实现精准采摘葡萄提供技术支撑。

考虑空间效应的基坑开挖对邻近管线的影响分析

基坑开挖诱发的周边土体位移将会对邻近管线产生不利影响。考虑基坑开挖的空间效应及管线的空间分布,将邻近管线视为Pasternak地基上的Euler-Bernoulli梁,采用三维影像源法提出了预测基坑开挖引起邻近管线附加水平变形的解析方法,并利用已有案例验证了该方法的合理性。结果表明:(1)管线总的水平变形主要由邻近并平行于管线的围护墙变形诱发产生,两侧的围护墙变形对开挖范围外的管线水平变形有较大影响。(2)针对管线的不同空间分布,通过定义的管线水平变形安全系数可预测基坑开挖对管线水平变形的不利程度,同时通过安全系数等值线得到了基坑开挖对管线水平变形的影响区域。(3)当管线与围护墙距离在0.75H(H为基坑开挖深度)内时,安全系数随着管线埋深的增加先减小后增大,且当管线埋深约为1.0H时管线的安全系数最小;当管线与围护墙距离超过0.75H时,安全系数随管线埋深增加而增大。

基于内轮廓积分法的全金属螺杆钻具定子电解加工阴极设计

针对石油钻采领域全金属螺杆钻具定子机械加工难、效率低、成形表面质量差等问题,提出了一种“B-τ”样条内轮廓积分阴极型面设计方法,建立了小间隙电解加工流场数学模型,探索了型面对间隙流场均匀性的影响规律,以此优化了阴极结构。在此基础上,采用自主研制的大型卧式数控电解加工机床进行试验,可实现长4 m、尺寸精度±0.04 mm、表面粗糙度Ra0.781μm的石油螺杆钻具定子稳定加工。研究表明:采用“B-τ”样条内轮廓积分法进行阴极设计具有研制周期短、成形精度高的优点,能有效解决全金属螺杆钻具定子电解加工易短路、流场不均匀的问题。

三维声学特征频率灵敏度分析的边界元法

声系统特征频率的灵敏度分析为其优化设计提供了基础,具有重要意义。边界元法在声学问题的求解中具有独特优势,但因其系统方程系数矩阵的频率相关性导致的非线性特征值问题给声学特征频率的灵敏度分析带来了很大困难。为此,本文首先对非线性特征值问题进行了线性化处理,利用围道积分投影方法将非线性特征方程转换为小规模广义特征方程,然后对其关于设计变量直接求导,并引入左特征向量和转换矩阵构造了一种适用于内外声场的三维声学单/重特征频率灵敏度分析的边界元法。数值算例验证了该方法的适用性,以及对单/重特征频率灵敏度的计算精度。