大尺寸三维超声振动系统的智能优化设计

对大尺寸三维超声换能器系统的耦合振动进行有效控制,优化系统的性能,一直都是功率超声领域亟待解决的难题.研究发现,一些声子晶体槽、孔结构可以对大尺寸换能器系统的横向振动进行抑制,提高系统振幅分布均匀度,且可以通过改变声子晶体结构的配置参数人为地实现对大尺寸三维超声振动系统性能的调控.但过多的设计参数必然会增加系统设计的复杂度,且目前大尺寸三维超声换能器系统的优化设计依赖于经验试错法,设计效率和成功率较低,性能也无法保证.研究引入同质位错、点缺陷结构对大尺寸三维超声振动系统进行优化设计,并利用数据分析技术评价了同质位错、点缺陷结构的配置对系统辐射面的纵向位移振幅、振幅分布均匀度、辐射声功率、工作带宽等的影响规律,建立了同质位错结构、近周期缺陷结构的结构参数——大尺寸超声换能器系统性能的预测模型,实现了对大尺寸功率超声换能器系统的智能设计,提高了设计效率和成功率,降低了设计成本.

单平面胫骨骨搬移中骨水泥分段填塞封堵骨缺损

背景:骨搬移被广泛运用于各种原因所致的骨缺损中,取得了良好的临床效果。然而,各类并发症同样引起了医师们的关注,如何避免对接点不愈合已然成为医患共同关注的焦点问题。目的:探讨骨搬移手术治疗胫骨骨缺损中避免对接点不愈合的有效方法,以缩短患者治疗周期、减轻患者痛苦。方法:回顾性分析2018年1月至2021年1月中国人民解放军联勤保障部队第910医院收治的21例单侧胫骨骨缺损患者的临床资料,其中男16例,女5例,年龄(32.8±10.3)岁,平均骨缺损长度10.2 cm。21例患者均接受骨搬移手术治疗,治疗过程中采用骨水泥分段填塞骨缺损区,以减少影响对接点愈合的不利因素。术后随访评估Ilizarov方法研究与应用协会评分、愈合指数及不良反应发生情况。结果与结论:21例患者术后获得15-24个月随访,延长区均矿化良好,无成角畸形,治疗期间未发生再骨折,其中1例患者出现足下垂,手术松解跟腱及穿戴足踝矫形器后未能完全矫正,19例患者出现不同程度的针道感染,及时行针道护理后未发生深部感染的情况;对接点愈合率100%,愈合指数36-45 d/cm,平均38 d/cm;Ilizarov方法研究与应用协会评分显示,骨愈合优17例(81%)、差4例(19%),肢体功能结果优18例(86%)、良3例(14%)。结果显示,骨搬移手术治疗中骨水泥分段填塞解决了对接点不愈合问题,是缩短患者治疗周期、减少患者痛苦的有效方法。

钼含量和均匀化处理冷却方式对β型Ti-Mo合金中点缺陷弛豫的影响

采用真空电弧熔炼制备β型Ti-xMo(x为质量分数/%,3~24)合金,并进行950℃×20 min均匀化处理,随后分别水冷和炉冷至室温,通过内耗测试结合物相和微观结构分析,研究了钼含量和冷却方式对该合金点缺陷弛豫的影响。结果表明:炉冷和水冷Ti-xMo合金中均出现2个Snoek型驰豫峰,炉冷Ti-xMo合金的弛豫峰随钼含量的变化特征与水冷合金相似。2种冷却方式下Ti-xMo合金在加热时的低温峰峰高随钼含量的增加而增大,但峰温几乎不变,峰高的增大与β相和间隙氧原子含量的增多有关;除Ti-3Mo合金外,其余合金高温峰的峰高和峰温都随钼含量增加而增大,峰高和峰温的增大与钼和氧的相互作用增强有关。

La基非晶合金蠕变缺陷激活机制

作为潜在的结构以及功能材料,非晶合金的变形行为研究始终受到广泛关注.非晶合金力学行为与其微观结构非均匀性之间的内禀性关联是固体力学和固体物理研究领域的重要科学问题之一.文章选取具有优异玻璃形成能力和力学性能的La_(62)Cu_(12)Ni_(12)Al_(14)非晶合金为模型体系,探索非晶合金蠕变变形机理及其缺陷激活演化机制.基于蠕变实验,系统地研究了退火对模型合金体系蠕变行为的影响,采用唯象扩展指数方程和弛豫时间谱分析,着重探讨了非晶合金扩展指数、特征弛豫时间、弛豫时间强度分布随退火时间的演化规律,获得了退火处理对非晶合金蠕变的影响机理.基于准点缺陷理论框架推导力学响应本构方程,可精确描述非晶合金蠕变变形演化过程,通过微剪切畴的形成、扩展以及不可逆合并合理解释了弹性、滞弹性和塑性变形分量的演化机制.从非晶合金高温拉伸蠕变实验出发,厘清了热力耦合作用下非晶合金缺陷激活机制,同时为进一步探究非晶合金结构非均匀性微观起源提供新思路.

不同力学激励形式探索La基非晶合金微观结构非均匀性

非晶合金力学行为与其微观结构非均匀性之间本征关联,是固体力学研究领域至今未能很好解决的重要科学问题之一.单一力学激励形式并不能有效地描述非晶合金微观结构非均匀性,特别是结构与动力学的关联.如何探索非晶合金结构信息,须将诸多因素综合,在不同力学激励下研究非晶合金微观结构非均匀性与变形机理.本研究以La_(62)Cu_(12)Ni_(12)Al_(14)非晶合金为模型体系,利用动态力学分析仪研究非晶合金动态弛豫行为.基于准点缺陷模型,对模型合金体系α弛豫和β弛豫进行了分离.借助于拉伸应变率跳实验,探索非晶合金高温流变行为.确定非晶合金塑性流变过程中弹性、滞弹性以及塑性变形的贡献.本研究从非晶合金动态力学弛豫行为和宏观塑性流变行为出发,尝试揭示微观非均匀性对非晶合金在不同激励形式中缺陷的激活、扩展和融合的物理本质.

基于点模式匹配的直流输电VBE设备电路板缺陷检测方法

随着特高压直流输电技术飞速发展,换流阀阀基电子VBE(valve base electronics)设备的稳定性对于保障直流输电的可靠性和效率至关重要。VBE设备电路板缺陷,如短路和失效元件,直接影响直流系统稳定性,而现有的检测方法,包括人工显微镜检查和自动检测算法,常受限于效率低和准确性不足。针对该问题,提出一种基于点模式匹配的自动视觉检测方法,通过生成代表关键区域的点模式并进行匹配来提高检测的效率和准确率。通过实验验证,所提方法在检测速度和准确性方面相较于传统方法有显著提升,适合于生产线上的快速质量控制,为提高直流输电设备的质量提供了有效的技术方案。

结构件角焊缝表面参数检测算法研究

针对多种类结构件角焊缝特征曲面变化小,设计了一种基于线激光的角焊缝检测方法。利用机器人搭载线激光相机扫描焊缝获取点云,预处理后采用确定随机种子的RANSAC算法分割,基于最小二乘算法拟合母材平面与焊缝二次曲面,提出一种基于临域迭代均值法求取焊趾方法,计算角焊缝特征。以角焊缝工件作为实验对象,与传统结构光角焊缝检测算法对比,结果表明,该算法可以将检测进度误差控制在0.1mm以内;且重复检测偏差在±0.03mm,具有较好的准确性与稳定性。

热基镀锌麻点缺陷研究及控制策略

针对热基无锌花镀锌板表面易出现“麻点”缺陷,通过SEM能谱及LSCM检测研究了缺陷形貌,并开展感应加热还原气氛对缺陷影响的研究。结果表明:热基板镀锌表面“麻点”缺陷产生原因为基板凹坑和镀层中针孔状缺陷相互作用,导致钢板出锌锅后锌液的流动不均匀;感应加热炉内气氛露点值的异常是针孔状缺陷的主要原因,通过控制钢带入加热炉前表面干燥程度,稳定炉内露点值在-35℃以下,“麻点”缺陷可得到明显改善。

热镀锌镀层白条缺陷研究及控制

针对热镀锌产品镀层白条缺陷,研究了其形成机理、影响因素和控制措施。结果表明,白条缺陷由炉鼻子内锌灰黏附于带钢表面而形成,其成分是Zn和ZnO。白条缺陷影响因素主要有炉鼻子密封性、露点、带钢入锌锅温度、锌锅温度和排锌灰效果。通过对上述因素进行控制及优化,有效地消除白条缺陷,达到家电用钢表面质量需求。

基于激光点云数据的排水管道形变类缺陷定量检测技术

排水管道变形和起伏是常见的管道结构性缺陷,而管道CCTV(Closed Circuit Television)检测成果由于无法得到准确的管道三维空间参数,在人工缺陷判读时,常常出现漏判和误判情况。为此,本文提出了基于激光点云数据的管道变形类缺陷自动化识别方法,通过计算管道点云截面拟合椭圆相关信息,给出了管道变形缺陷表征参数和基于随机一致性抽样的管道起伏表征参数计算方法。实证结果表明,该方法可以准确得到管道变形和起伏缺陷的位置、等级及长度等关键信息,且在管道变形缺陷识别的准确率上优于人工CCTV缺陷判读。本研究表明,相比于传统的CCTV检测,三维激光检测成果在管道缺陷定量化检测方面具有检测精度高、数字化应用强等优势,具有良好的三维可视化及自动化处理发展前景。本研究实现了管道变形和起伏缺陷的三维激光定量检测,进一步地,可构建更全面的管道缺陷三维激光点云特征参数,实现全类型缺陷管道三维激光自动化检测与评估。

基于激光点云的建筑裂缝与外观缺陷检测方法研究

探究将三维激光扫描技术应用于房屋安全性鉴定,通过采用传统检测手段对基于激光点云建筑裂缝与外观缺陷检测结果进行重复检测,验证激光点云检测建筑物表面裂缝和外观缺陷的可行性和可靠性,为城市老旧建筑、自建房屋开展建筑体检提供技术保障,及时发现潜在的安全隐患,保障人民群众生命财产安全。结果表明,南宁6栋建筑人工检测共发现304处缺陷,与三维激光扫描技术检测建筑裂缝与外观缺陷的检测结果比较,建筑缺陷错漏21处,错漏率为6.9%。

动态粒度结合中心点算法在电力设备缺陷管控中的应用研究

针对电力设备缺陷管控问题,文章研究提出了一种基于改进k-中心点聚类算法与动态粒度的电力设备缺陷管控模型。首先,利用改进的k-中心点聚类算法对设备缺陷数据进行聚类处理;然后,将动态粒度与改进算法进行结合,用于构建缺陷管控模型。结果表明,缺陷管控模型的数据聚类正确率为93.07%,聚类效率能够达到90.07%,同时数据识别准确率、召回率和F1值分别为93.27%、93.52%和0.951,均优于对比方法。这说明研究构建的电力设备缺陷管控模型显著可以提高设备的可靠性和稳定性。

管柱型近周期声子晶体点缺陷结构的大尺寸压电超声换能器

大尺寸压电超声换能器的耦合振动会导致其辐射面纵向位移振幅的平均值较小,振幅分布不均匀,严重影响系统的性能和可靠性.为了改善大尺寸超声振动系统性能,可利用二维孔/槽型近周期声子晶体结构对横向振动进行抑制,但在对横向振动抑制的同时,该结构会对换能器机械强度和工作带宽等性能参数造成不利的影响.针对这一问题,本文提出利用管柱型近周期声子晶体点缺陷结构对大尺寸夹心式纵振压电陶瓷换能器进行优化的新思路.该方法不仅可以利用构造的固/气二维近周期声子晶体结构的点缺陷模式,获得极低的能量损耗,有效提高系统辐射面的纵向位移振幅和振幅分布均匀度;也可以利用管柱结构中的双环形孔增强声波的多重散射,使得换能器在管柱柱高较低的条件下产生禁带,在有效抑制横向振动的同时,大幅拓宽换能器系统的工作带宽,增强系统的稳定性和机械强度,降低加工成本.仿真结果证明了优化的有效性.

瑕疵刀位点几何特征分析及其对插补指令的影响

由于CAD曲线建模的误差以及CAM算法的精度问题,刀位点中存在着瑕疵。通过对典型加工零件的刀位数据点进行分析,归纳瑕疵的类型,分析瑕疵的几何特征,研究瑕疵对数控插补指令的影响。结果表明:瑕疵类型包括密集、突起、折返、重复加工和相邻不一致;密集瑕疵造成线段长度的减小,突起瑕疵造成转角的增大,折返瑕疵在开始和结束位置造成曲率变化率的增大,重复加工在零件同一位置多次加工,相邻轨迹不一致造成点的分布不均匀;密集、突起、折返瑕疵刀位点造成指令速度的降低,以及重复加工对同一位置的多次加工,影响加工效率,突起、折返瑕疵造成指令加速度和加加速度的波动增大,引起机床振动,相邻轨迹不一致在加工同一特征时速度和加速度不同,影响加工表面质量。

风险点防控在医院消毒供应中心软式内镜管理中的效果研究

目的探讨风险点防控在医院消毒供应中心软式内镜管理中的效果。方法收集2018年1月—12月未采取风险点防控措施及2019年1—12月采取风险点防控措施期间处理内镜的相关数据作为研究对象,分析各处理环节存在的风险点,针对风险点制定相应的防控措施,2019年1—12月对软式内镜处理实施风险点防控措施,比较防控措施实施前后软式内镜处理过程中缺陷率。结果实施防控措施前缺陷率为17.5%,高于实施防控措施后的3.6%,差异有统计学意义(P<0.05)。实施防控措施后,工作人员专业理论、技能操作、自信心评分、临床满意度均高于实施防控措施前,差异有统计学意义(P<0.05)。结论风险点防控可降低消毒供应中心处理软式内镜的缺陷率,值得临床推广应用。

TiVTaZr高熵合金中点缺陷形成行为的第一性原理研究

本文采用第一性原理研究了TiVTaZr高熵合金的点缺陷性质。结果显示,空位形成能随着第一近邻环境中V原子数量的增加而增大,由于Zr原子具有较大的原子半径,富Zr环境中局部晶格畸变更严重,因此空位和间隙的形成能随着第一近邻环境中Zr原子数量的增加而降低。TiVTaZr合金平均空位与间隙形成能分别为(1.27±0.59)eV和(1.38±0.78)eV,均低于TiVTa合金((1.68±0.34)eV和(1.76±0.37)eV),表明在TiVTaZr合金中空位和间隙都更容易形成。此外,本文还发现在TiVTaZr合金中,间隙原子更容易以[111]取向的哑铃型间隙形式存在,其中,[111]取向的VV和TiV哑铃型间隙是TiVTaZr合金中最稳定的构型。TiVTaZr合金由于引入了Zr原子,使得合金具有更大的局部晶格畸变,这将导致更不规则的能量分布,致使空位和间隙的形成能降低,从而更容易形成。通过对电子结构研究,发现TiVTaZr合金较TiVTa合金具有更短的赝能隙,这可能会提高原子间结合强度,改善合金的力学性能。这些结果为bcc结构的高熵合金的缺陷演化以及组分设计提供了科学依据。

基于关键点检测的航空发动机螺栓安装缺陷自动化检测方法

针对航空发动机螺栓存在背景复杂、目标小、且精细特征不明显的问题,本文研究了一种基于关键点检测的航空发动机螺栓安装缺陷的自动化检测方法。首先设计了基于Faster RCNN和改进CPN(AD-CPN)的级联卷积神经网络,实现了图像中螺栓及二维关键点的检测,可判断该螺栓是否脱落、漏装。为进一步检测螺栓的三维安装缺陷,通过欧氏距离选择策略对已检测出的关键点进行双目匹配、筛选以获得检测点对,最后对检测点对三维重构,并计算出螺栓的实际长度,从而判断螺栓是否错装。实验结果表明,相较于CPN,AD-CPN的mAP、AP50、AP75分别提升了2.9%、3.3%、4%;螺栓测量长度的相对平均误差约为3.0%,可见该方法具有较高的缺陷检测准确率,有效保障了航空发动机的安全运行。

一种断路器缺陷零部件的诊断方法

文中阐述了同时采集断路器动作过程中的机械特性数据与振动数据并通过断口设置相同的时间参考点的缺陷零部件诊断方法,建立零部件的振动数据阈值。通过确定异常振动信号发生时断路器运动的位置,从而诊断出缺陷零部件,最后结合仿真予以验证。该研究结果在断路器出厂前即可诊断出机械故障并发现缺陷零部件,通过更换缺陷零部件避免了断路器在使用过程出现的安全隐患。

点缺陷折叠结构声学超材料的声局域化特性

以折叠结构为基本单元组成点缺陷声学超材料。采用数值模拟和试验分析的方法探索结构低频声局域化机理,分析结构参数对声局域化模态的影响规律。结果表明,该结构在800 Hz以下可产生多个声局域化模态。在频率为222 Hz, 362 Hz, 385 Hz, 408 Hz和511 Hz入射平面波作用下,结构可在中心腔体或周边腔体中实现声压局部放大,这种现象是由于结构内各子腔体的声学虹吸效应或它们之间的耦合共振所致。通过增加中心腔体尺寸、隔板数量、隔板长度,可降低结构声局域化响应频率。试验结果进一步证明了结构在低频范围内具有放大多个频段声波的能力。研究成果可为实现低频宽带声能聚集提供借鉴。

基于深度学习三维成型的钢板表面缺陷检测

为了解决二维检测方法难以检测带有深度信息的缺陷问题,提出全新的三维重建网络.提出基于多尺度特征增强的级联式三维重建网络(MFE-CasMVSNet),并与点云数据处理技术结合,用于钢板表面缺陷检测.为了提高三维重建的精度,提出位置导向的特征增强模块(PFEM)和多尺度特征自适应融合模块(MFAFM),对特征进行有效提取并减少信息丢失.提出基于曲率稀疏化的密度聚类方法(CS-DBSCAN),用于精确识别不同部位的缺陷.引入三维检测框,实现对缺陷的定位与检测可视化.实验结果表明,相较于图像几何的重建方法,MFE-Cas-MVSNet能够更加精确、快速地实现钢板表面的三维重建.相较于二维检测,三维缺陷检测能够精确获取缺陷的三维形状信息,实现对钢板表面缺陷的多维度检测.