Study of Defect-Layers Effect in Ferroelectric Thin Film with Transverse Ising Model

By taking into account the two-spin interaction in the transverse Ising model （TIM）, the influence of the defect layers （including JB and ΩB） on the polarization and Curie temperature are calculated numerically, within the framework of the decoupling approximation under Green＇s function. The numerical results show that the polarization and Curie temperature will both become large sensitively due to the large values of JB and the small value of ΩB of the defect layers. Meanwhile, the dependence of the crossover values of the exchange interaction JA, the transverse field ΩA of the bulk material on the exchange interaction JB and the transverse field ΩB of the defect layers are shown in 3-Dimensional （3-D） figures for the first time. Moreover, the transition features of the ferroelectric thin film with defect layers are presented.

基于多层融合振动数据分析的GIS设备机械缺陷诊断方法研究

气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated metal enclosed switchgear,GIS)机械缺陷是导致设备故障的重要因素,针对单测点、单证据机械缺陷诊断模型信息缺失和精度不足问题,该文提出一种多层融合振动数据分析的GIS设备机械缺陷诊断方法。首先,基于真型GIS设备振动模拟平台试验研究测点位置与缺陷类型对振动行为的影响特性;然后,联合统计分析、模态分解、尺度变换方法提出机械振动信号整体与局部信息关注的复合参数分析方法,引入主成分分析开展多测点振动信息的特征层融合降维;最后,提出改进放缩权重的Dempster-Shafer(DS)证据理论和Bagging投票机制的强/弱基学习器决策层融合机制,联合构建多层融合振动数据分析的GIS设备机械缺陷诊断模型。结果表明:不同类型机械缺陷信号的响应幅值、特征频点和畸变程度存在显著差异,复合特征参量大小及分散程度各不相同;同时,测点位置对缺陷信号的复合振动特征参量的表现形式及分布区间也具有一定影响;基于多层融合数据分析的诊断模型实现缺陷有效识别,辨识准确率为98.66%,相比单一分类器诊断效果提升5.83%。该文可为GIS设备机械缺陷诊断方法提供有价值的参考。

电容屏破损缺陷局部放电过程规律特征及仿真分析

油纸电容式变压器套管因性能好、成本低而被广泛采用。当电容屏存在边缘破损工艺缺陷时易发生局部放电,进而会改变油纸绝缘性能,缩短套管使用寿命,严重时危及电网设备安全运行。为研究电容屏破损局部放电过程变化规律,明确放电发展阶段,该文搭建了缺陷套管放电实验模型分析局放过程中相位谱图、放电量等参数发展规律,并基于实验规律及流体漂移扩散理论、固体双极电荷传输理论,建立了末屏缺陷针板沿面放电过程仿真模型,结合仿真中电荷形态变化、放电时间及油纸界面电荷密度分布对电容屏破损放电过程进行阶段划分:放电初始阶段,铝箔尖端电荷聚集发生电晕放电;放电发展阶段,尖端处带电粒子在电场作用下向油纸发展,小部分达到油纸界面产生沿面放电;放电破坏阶段,经过长时间沿面放电进入油纸发生预击穿,电场强度更大使带电粒子能量更高,冲击油纸表面造成油纸表面纤维素断裂炭化形成通道。仿真结果与实验结论相对应,证明了仿真的有效性。该文的研究成果进一步阐明了油纸套管电容屏工艺缺陷局部放电的过程及机理。

高压XLPE电缆缓冲层缺陷研究现状综述

高压交联聚乙烯电缆因缓冲层缺陷引发的故障频发,已严重威胁到电力系统的安全运行。本文首先介绍了缓冲层的基本结构和作用,并在此基础上梳理了目前国内外对于缓冲层失效的相关研究;其次从缓冲层的材料特征和内部结构等角度结合电场仿真来分析缺陷发生的主要原因;之后对缓冲层缺陷中出现的白色粉末绝缘性能和理化特征进行总结,并提出其形成机理;最后对缓冲层缺陷的检测手段进行汇总,提出使用计算机断层成像技术对电缆缓冲层缺陷进行检测以弥补现有检测手段的不足,并建议对铝护套及缓冲层的材料或结构进行优化,以预防缓冲层缺陷的生成。

滤波电缆原理与应用展望

电缆被称为工业的“血管”和“神经”,广泛应用于设备互联。然而,传统电缆不具备分布式滤波功能,通常成为电磁兼容(EMC)性问题的主要耦合路径。滤波电缆,可以通过在绝缘电线上包裹采用柔性印刷电路板(FPCB)制造的特定缺陷导体层(DCL)、在绝缘圆柱体上包裹缺陷导体传输结构(DCTS),使其能够在轴向上实现分布式滤波功能。DCL或DCTS上具有特定蚀刻图案的导体起到等效的集总电路作用,被加到电缆电路中实现滤波功能,从而抑制干扰信号。采用微波网络分析技术可以高效地分析级联特性。国内外的研究现状和本团队的主要研究成果表明,滤波电缆能够有效实现分布式滤波功能,有望为复杂电磁环境防护提供一种新的解决方案。

内衬GFRP防护复合管壁原缺陷坑处应力重分布规律分析

为了深入研究内衬GFRP防护复合管壁在其原管道内腐蚀缺陷坑处的应力重分布状态以及其修复的效果,利用弹塑性力学中的平衡微分方程,建立了管道内腐蚀缺陷处的数学模型,采用有限单元法建立了含单个腐蚀缺陷的管道模型,并通过改变腐蚀缺陷坑的深厚比,将修复前后腐蚀缺陷坑处的应力状态进行对比分析。分析结果表明,腐蚀缺陷坑的深厚比对管道的应力分布有着显著的影响,所以在进行管道安全评估时应注意腐蚀坑深度的影响;在腐蚀缺陷坑深厚比0.1到0.8的分次增加的过程中,管壁腐蚀缺陷处的周向应力,径向应力,Mises应力都有增大的趋势;修复前腐蚀缺陷坑处的周向应力和Mises应力相近,径向应力较前两者小,三者中周向应力最大;在修复前后,管道腐蚀缺陷处的控制应力一般是周向应力,管道的失效可依据周向应力进行判断;修复后的内衬GFRP防护复合管壁,原始腐蚀缺陷坑处发生了应力重分布,其周向应力与Mises应力均有减小,修复效果明显。

基于X射线成像原理的电缆缓冲层缺陷的可视化检测技术对比研究

近年来,高压电缆缓冲层烧蚀缺陷导致电缆故障问题频发,如何有效地对缓冲层缺陷进行检测引起了行业内的广泛关注。基于缓冲层缺陷与其相邻层间的密度差异,分别对X射线数字成像技术和计算机断层成像技术开展了检测参数研究,对比分析了两种方法对不同类型缺陷的检出有效性及在不同干扰下的检测效果。结果表明,计算机断层成像技术在检测准确度和抗干扰性优于X射线数字成像技术,但在检测的现场适用性方面有局限。研究给出两种检测技术的最佳检测参数及各自的优缺点,为后续高压电缆的缓冲层缺陷可视化检测提供了有益的参考。

基于机器学习的黏钢构件黏接层缺陷识别方法研究

对黏钢加固结构黏接层缺陷对超声检测信号的影响进行了深入研究,并提出了一种基于机器学习的黏接层缺陷识别的新型方法.首先,该文基于直接接触式的脉冲回波反射法对黏钢构件进行有限元模拟,并阐述了超声波在黏钢构件中的传播规律;其次,通过分析局部段超声回波信号及相关信号特征,讨论了不同缺陷变量对超声回波信号的影响规律;最后,建立了黏钢构件超声时程响应数据集,并对比了不同机器学习模型对缺陷大小、位置的分类识别性能,形成了黏钢构件黏接层缺陷识别方法.结果表明,局部段超声回波信号及其特征随着缺陷大小、位置的改变呈规律性变化,能够对缺陷信息进行初步区分.同时,该文提出的基于RF模型的黏钢构件黏接层缺陷识别方法能够有效识别黏钢构件黏接层缺陷,具有较广阔的工程应用前景.

基于频域反射法的高压电缆阻水缓冲层缺陷定位研究

为了获取高压电缆缓冲层缺陷的位置信息,本文首先根据缓冲层表面形貌特征将缓冲层状态划分为干燥态、受潮态、腐蚀态以及腐蚀烧蚀态,通过薄片样本研究了缓冲层从干燥态到腐蚀烧蚀态这一缺陷发展过程中体积电阻率和相对介电常数的变化规律。然后推导了高压电缆传输线网络中的分布电容以及分布电导的计算公式,评估了FDR法应用于高压电缆缓冲层缺陷定位的可行性。最后在实验室中搭建了长电缆实验平台,研究了频域反射法定位缓冲层缺陷的有效性。结果表明:缓冲层缺陷的发展主要影响高压电缆的分布电容,产生阻抗不连续点。FDR能够实现对缓冲层受潮及缺陷的定位,但对于腐蚀缺陷及烧蚀缺陷的进一步区分还需结合其他状态检测手段。

蔗渣纤维乳化沥青吸附机制

为了探索蔗渣纤维与沥青吸附机制的问题,通过BET(Brunauer-Emmet-Teller, BET)比表面积检测法、挂篮吸附实验以及棒状薄层色谱-氢火焰离子探测实验(thin-layer chromatography with flame ionization detection, TLC-FID),研究改性前后蔗渣纤维的孔隙结构特性、改性蔗渣纤维对沥青组分的吸附性能的影响,以及不同改性蔗渣纤维掺量对吸附过程的影响,并结合吸附动力学模型进行理论验证分析吸附机理。实验结果表明:蔗渣纤维具有大孔与狭缝孔结构,改性后蔗渣纤维的表面积略有增加,总孔体积、微孔面积与体积增加幅度较大,分别达到241%、170%和276%;达到吸附平衡后,饱和分质量分数降低5.77%、芳香分质量分数增加20.75%、胶质质量分数降低29.37%,以及沥青质质量分数降低5.66%,说明改性蔗渣纤维最易吸附的沥青组分为胶质;随着改性蔗渣纤维掺量的增加,吸附率从15.25%增加至34.16%,而单位平衡吸附量从4.827减小至2.162;实验采用准一级、准二级吸附动力学模型,其中准二级动力学模型拟合效果更好,模型预测单位平衡吸附量q_e(3.247)更接近实验测得的q_e(3.098);胶质的吸附过程是由外向内的,驱动力不足以及吸附点位的数量影响使得吸附达到平衡。

复合材料气瓶缠绕层的内部缺陷检测

复合材料气瓶具备质量轻、强度高、耐腐蚀与疲劳性能好等优势,但目前针对复合材料气瓶检验的国家标准主要以宏观检查为主,内外表面缺陷以及缠绕层的内部缺陷难以检出。分析了内部缺陷对复合材料气瓶的影响,对比并分析了3种缠绕层内部缺陷的检验方法,以期为复合材料气瓶的定期检验提供一定参考。

集磁器内壁轮廓形状对磁脉冲辅助半固态钎焊接头连接质量的影响

针对磁脉冲辅助半固态钎焊工艺中使用等内径集磁器连接铜、铝管件时存在的界面氧化膜去除效果不均、扩散层深度差异较大等问题,通过数值模拟方法分析了集磁器内壁轮廓形状及其结构参数对界面冲击应力及钎料剪切流变速率的影响。为实现连接区域内界面冲击及轴向剪切流变沿轴向分布的均匀性,对集磁器形状结构参数进行了优化,并针对性地制造了相应的集磁器,在特定的工艺参数下进行了系列钎焊实验。结果表明,相较于常规等内径集磁器,优化后的集磁器能够更好地去除母材表面氧化膜,促进界面扩散反应并减少连接缺陷,扩散层厚度增加且分布更为均匀,接头性能得到有效提升。

富水砂层基坑止水缺陷高宽比对漏水漏砂的影响

在富水砂层地质条件下,基坑支护常因止水缺陷导致水土大量流失,进而引发地表沉降。目前有关止水缺陷导致基坑漏水漏砂灾害方面的研究还有待深入。本文以江西省南昌市临近赣江某地铁基坑砂土为研究对象,考虑基坑止水缺陷高宽比因素,通过可视化室内实验装置研究基坑缺陷漏水漏砂灾害的演化过程,并利用PFC3D软件进行模拟对比分析,探究几何形态和微观变化过程。结果表明:止水缺陷高宽比越大,漏水漏砂发展速度越快,颗粒流失速率越大,砂土颗粒受侵蚀范围越大;缺陷高宽比由1:1增加至2:1时,颗粒损失个数由2673扩大至40127,土拱形成时间从60万步发展至无法形成土拱,存在出现土拱时的临界缺陷高宽值。数值模拟过程中的配位数波动表明,漏水漏砂过程中细颗粒与粗颗粒骨架之间一直产生着剧烈碰撞,水土的流失导致孔隙率与渗透系数的增加,进而加剧漏水漏砂现象。

基于改进YOLOv5的轴承表面缺陷检测

传统的轴承表面缺陷检测由于缺陷目标较小,错检漏检率高,检测效率低等问题,为此提出一种基于YOLOv5网络改进的算法模型。首先,在主干网络中添加高效通道注意力机制(efficient channel attention, ECA),增强网络的特征提取能力,集中关注各种影响轴承质量的重点信息;其次,在YOLOv5网络基础上添加小目标检测层,通过补充融合特征层和引入额外检测头,提高网络对小目标缺陷检测的精度;最后,在特征融合网络中,融入简化后的加权双向特征金字塔网络(bidirectional feature pyramid network, BiFPN),在不增加较多计算成本的基础上,更好地实现多尺度特征融合。在构建的深沟球轴承表面缺陷数据集上的实验结果表明,相比于原YOLOv5s模型,精确率、召回率、平均精度分别提高了5.8%、2.4%、5.3%,检测速度为71 f/s,满足工业大批量检测的要求。

基于超声能量特征的复合结构材料脱粘检测方法

针对受限于复合结构的厚度、层数、材料种类等因素导致超声回波信号混叠,难以实现界面脱粘检测的问题,提出一种直接利用超声纵波反射混叠信号的能量特征进行复合结构脱粘缺陷检测的方法。首先建立单层与多层复合结构的超声信号反射与透射特性模型;然后提取并分析不同界面粘接状态下结构的超声回波能量特征,并基于该模型进行钢-橡胶-橡胶复合结构的脱粘检测仿真,通过引入能量差异值进行脱粘界面识别;最后,利用超声波探伤设备对钢-橡胶-橡胶复合结构试样进行实际脱粘缺陷检测。理论分析和实验验证均表明,该方法可以实现多层复合结构脱粘缺陷的有效检测。

基于GO在Ge-基钙钛矿太阳能电池中的应用研究

采用GO作为空穴传输层,利用SCAPS-1D软件研究了FTO/TiO_(2)/CH_(3)NH_(3)GeI_(3)/IDL/GO/Al结构的钙钛矿太阳能电池的性能。该器件的性能受CH_(3)NH_(3)GeI_(3)/GO界面缺陷、CH_(3)NH_(3)GeI_(3)介电常数等因素的影响。

舱体内隔热层自动喷涂技术的改进

[目的]舱体内双组分轻质有机硅隔热涂料TR-37的自动喷涂状态及涂层厚度均匀性有待提高。[方法]探讨了喷涂黏度、喷涂间隔和喷涂扇幅对喷涂状态和涂层厚度的影响。采用舱段模拟件进行了自动喷涂厚度均匀性验证,并分析了表面凹凸不平、局部涂层厚度超差、边缘区域存在喷涂阴影等缺陷的改进措施。[结果]当涂料喷涂黏度为26~28 s,喷涂间隔为30 min,喷涂扇幅为100~150 mm时,可保证优良的喷涂状态及涂层外观品质。[结论]本研究为持续提升内隔热层喷涂效率及涂层外观品质提供了参考。

飞机多层金属铆接结构缺陷检测的新型电涡流探头仿真设计

飞机多层金属铆接结构随着飞机服役时间的增加,并伴随极端服役环境,有可能出现疲劳裂纹等缺陷,及时发现缺陷并获取缺陷深度、方向等信息对损伤评估与维修具有重要意义。然而,由于多层结构带来的缺陷隐蔽性,导致常规电涡流探头检测信号特征不明显,且常规电涡流探头对某些方向缺陷不敏感,难以判断疲劳裂纹走向。针对上述问题,设计了一种十字跑道型差分式涡流探头,主要由一个十字跑道型激励线圈和两组差分检测线圈组成。通过建立飞机多层金属铆接结构缺陷检测的三维有限元模型研究新型涡流探头的可行性,包括对探头的结构进行了优化,分别对缺陷的不同方向、埋深和提离高度进行了仿真计算。结果表明,新型探头能够有效检测埋深6 mm、尺寸为10 mm×1 mm×1 mm的深层缺陷,并且能够获取缺陷的方向信息。相较传统探头,设计探头具有非敏感方向不漏检、抗提离效应、分辨力高等优势,研究结果可对飞机多层金属铆接结构检测的电涡流探头设计提供一定的参考。

居住建筑节能系统外保温层PUR板的剪切粘接强度研究

为解决国内外墙外保温发展存在的问题,简述了居住建筑常用节能保温改造方式,梳理了外保温层起鼓、产生裂缝和脱落的原因,重点设计了建筑外墙外保温层PUR板(聚氨酯板)的剪切粘接强度测试试验,采用PUR板、胶粘剂和混凝土砖块制备外保温层,探究粘接界面缺陷面积和缺陷位置这2个因素对外保温层剪切粘接强度的影响。试验结果表明,粘接缺陷面积占比变大,试件剪切粘接强度会偏低,缺陷面积超过60%时,产生的影响更加严重;缺陷位置靠前,试件的剪切粘接强度偏低,缺陷位置不对称,也会直接影响外保温层的粘接强度。

丙烯酸基缓冲层烧蚀缺陷修复液的修复效果研究

目前高压电缆缓冲层烧蚀缺陷缺乏有效的液体修复材料,导致高压电缆线路的烧蚀缺陷隐患无法被及时有效消除。本文制备了丙烯酸基缓冲层烧蚀缺陷液体修复材料,并对实际电缆缓冲层烧蚀缺陷进行了修复实验,研究了修复液中炭黑含量对缓冲层电性能修复效果的影响。结果表明:修复液涂层中炭黑质量分数为20%时,修复缓冲层的体积电阻率降低至新缓冲层的水平,且基本不随温度改变。结合微观形貌的表征,分析认为修复液在缓冲层的纤维表面重新形成炭黑涂层,使得原本不均匀的涂层与不导电颗粒物被涂层包覆,同时无纺布内侧烧蚀形成的连续阻水粉层重新被炭黑涂层覆盖,重建了缓冲层的电气连接,从而有效修复了缓冲层烧蚀缺陷。