基于图像处理的非织造布纤维取向分布测量

通过提取非织造布图像中纤维之间孔洞的边缘线取向来对纤维的取向分布进行测量.首先采集非织造布纤雏网图像,采用中值滤波去除图像中的噪声.然后选用一定的阈值将灰度图像转化为二值图像,利用数学形态学处理填充纤维内部孔洞.经图像标识依次提取各个孔洞子图像.最后根据孔洞边缘线的取向计算纤维的取向角,经统计得到纤维的取向分布.     

静电纺丝的电场分布对纳米纤维取向的影响

旋转收集法是静电纺丝中收集取向纤维的主要方法,但试验表明仅仅依靠高速旋转难以获得取向纤维,由此表明许多因素影响纤维取向.采用Maxwell软件对静电纺丝中不同条件下的电场分别进行仿真,分析了电场分布对纤维取向的影响.根据仿真结果,提出了改善电场分布和增强纳米纤维取向效果的有效方法,包括选择对称的框架结构、穿套辅助板的喷丝嘴、中继环形电极,按照最佳电场分布改进静电纺丝装置,并进行了静电纺丝,获得了取向较高的静电纺纳米纤维,证实了该仿真结果的准确性.     

纤维悬浮混合层中纤维取向与流场应力的研究

研究了纤维在混合层流场中的运动,流场用伪谱方法求解;纤维对流场的作用体现在流体方程的附加应力张量中.数值求解在流场作用下的纤维的运动方程,得到纤维的位置和取向分布.进行了纤维取向分布的实验研究,结果与计算定性符合.研究结果表明,当St数较小时,大部分纤维聚集在涡核内,并且基本呈水平或垂直分布;而大St数下,纤维聚集在涡核边缘,呈现不均匀分布,此时纤维取向受涡核边缘的流场支配,呈现包络涡核的特征.同时,由纤维导致的流场附加应力张量的最大值和最小值出现在涡核边缘,导致流场应力不均匀.     

不同体积掺量的钢纤维在混凝土中的分布研究

为研究不同体积掺量的钢纤维对钢纤维自密实混凝土中纤维分布和取向的影响,配制了4种不同纤维体积掺量的纤维自密实混凝土,首先探究了新拌混凝土的流变性质与纤维体积掺量之间的关系,同时分析了梁试件切割面上的纤维分布.考虑纤维体积掺量对新拌混凝土流变性质的影响,采用ANSYS CFX软件模拟了具有4种不同纤维体积掺量的新拌混凝土的流动.基于模拟得到的混凝土速度场,将纤维视为刚性连接的数个球形粒子,通过求解刚体动力学方程计算了纤维的运动.通过与试验结果对比发现,本文提出的模拟方法能较好地确定纤维在混凝土中的分布与取向;模拟结果表明,随着纤维体积掺量的增加,纤维在梁竖直方向的离析程度减小,相反地,纤维与梁轴向的取向角度增大.     

纤维梯度分布对混凝土力学性能的影响

初步研究了纤维梯度分布对纤维增强混凝土及砂浆力学性能的影响。结果表明 ,采用分层成型、纤维梯度分布、使纤维的分布更符合受力状态 ,与纤维均匀分布相比可以明显提高混凝土与砂浆的抗折和抗压强度 ,并可节约纤维的用量     

聚丙烯腈纤维高强混凝土弯曲疲劳寿命

为了深入研究聚丙烯腈纤维路面高强混凝土的疲劳性能,利用Instron电液伺服式疲劳试验机对室内小梁进行弯拉疲劳试验,研究了循环荷载对聚丙烯腈纤维高强混凝土疲劳性能的影响,得出高强混凝土疲劳寿命随纤维掺量变化的发展规律.通过概率分析,验证其疲劳试验结果符合双参数Weibull模型,据此建立了疲劳寿命方程.研究发现:虽然聚丙烯腈纤维对混凝土的弯拉强度贡献有限,但一定程度上可提高材料的延性;纤维掺量的提高可不同程度地提高混凝土的疲劳寿命;混凝土的疲劳寿命分布符合两参数威布尔分布规律,提出了疲劳寿命方程且相关性显著.     

基于区域填充的纤维图像提取算法

对天然纤维显微图像中所有纤维对象的正确分离和提取,是棉麻纤维特征分析的必要前提.针对纤维图像中图像背景、纤维边缘和纤维内腔的灰度分布特性,提出基于区域填充的纤维图像提取算法.该算法以各个"纤维内腔"为图像分离提取的标准,采用膨胀区域填充的方法,并通过距离变换自动确定填充起始点,对经过二值化处理的纤维图像中的背景和纤维进行了区分,从而得到各个纤维对象的正确提取.该算法能够有效处理纤维图像间的黏连问题.     

高性能纤维束横向压缩变形机理

基于同步辐射X射线显微断层成像技术,采集纤维束内部图像,经过计算机后续处理得到纤维束截面二维图像,分析了纤维束横向压缩变形机理,研究5种不同压缩应力下纤维束体积分数、分布状态、接触点数目的变化情况.研究结果表明:纤维体积分数与压头-压槽耦合后的面积几乎呈线性关系;纤维分布随应力增加趋于均匀;通过对纤维束内部接触点数目的统计,得出了纤维体积分数-接触点数目的拟合公式.     

体积拉伸流场中的纤维取向

运用粘弹性流动分析软件ANSYS POLYFLOW对基于体积拉伸流动成型的叶片挤出机中一个叶片单元的流场进行数值模拟,并将速度梯度张量代入纤维取向分布函数,计算叶片单元中纤维在不同方向的取向概率,分布函数最大值对应的方向为纤维取向方向,然后使用数学软件Matlab对周向不同剖面上的纤维取向分布进行可视化显示,发现:在叶片单元入口处纤维主要沿轴向(即挤出方向)取向,在远离叶片单元入口处纤维主要沿与周向和轴向呈一定夹角的方向取向,结合分散指数分布云图发现拉伸流场比剪切流场更有利于纤维的取向.文中还通过实验对数值模拟结果进行了验证,实验结果和数值模拟结果一致.     

基于空间位置关系的纤维形态研究

提出一种基于多焦面图像处理的交叉纤维特征参数提取算法,可通过显微镜不同焦距下呈现出的清晰度差异进行交叉纤维和分叉纤维的区分.对不同聚焦下每幅图像的每一个像素点计算清晰度值,找出极大值所在的图层号作为其z方向坐标值,并记录清晰度极大值和对应的图层号.根据清晰度极大值结果进行纤维清晰度的增强处理,同时修正对应的图层号,用种子生长法对图层号进行关联区域填充.该算法能有效地区分交叉纤维和分叉纤维,为后续的纤维分离提供三维特征参数.     

Measuring Fiber Orientation in Nonwoven Fabrics by Laser Scattering Method PartⅠ Principle and Instrumentation

The scattering performance of a parallel laser beam onthe parallel fiber model and nonwoven fabrics are studiedin detail. A device of computer - program - controlledsystem for measuring laser scattering intensity - angledistribution function of fiber assemblies is set up, and themeasuring condition for distingulslhing the fibers ar-ranged at different directions is carried out. The materi-als of two categories, the models of fiber assembly andnonwoven fabrics made with varied processing methods,are studied. The analysis and experiments show that thefiber orientation distribution functions in the 2 - dimen-sional fiber assemblies can be sensitively determined bylaser scattering method.     

图像分辨率对天然纤维识别的影响

针对低分辨率图像的保真问题,提出基于轮廓曲线的邻域方向差分链码,进行曲线失真程度的分析.该方法将基于像素坐标的二维轮廓曲线转化成相对于曲线走向而变化角度函数.差分链码具有平移、拉伸和旋转不变性.根据差分链码提出分别针对于对象轮廓周长、轮廓包围面积和轮廓曲线相似性的误差统计模型,并将该模型应用于棉麻等纤维截面的显微图像在不同分辨率下外形的失真度分析,给出在图像采集时允许的最低图像分辨率的计算.     

爪哇木棉果实与纤维长度测量分析

以取自印尼中爪哇省巴蒂县的爪哇木棉果为对象,研究其内部结构和纤维长度,发现果实内部结构分为两层:纤维束层及短绒和籽的组合层,两层间无粘连,纤维束和短绒长度差异较大.提出采用纤维束法测量果内纤维束长度,并与手扯尺量法比较,发现两者具有较强的相关性,且纤维束法更具操作性.分析测量结果发现,木棉纤维长度与果实长度有一定相关性,与果实中部周长无明显关系,果实的头、中、尾3部分纤维长度无显著差异.研究结果为今后合理有效利用木棉纤维提供参考.     

基于K-means和GVF Snake模型的纤维图像分割

在纤维图像自动识别系统中,分割出完整连续的纤维是纤维特征分析的必要前提.针对纤维图像的背景和前景灰度区别不大、光照不均对图像的影响等特征,提出融合K-means和GVF(Gradient Vector Flow)Snake模型的纤维图像分割算法.该算法以提取完整连续的纤维轮廓为标准,利用K-means聚类分割结果为GVF Snake模型的初始轮廓线,并对得到的存在毛刺的轮廓结果采用轮廓跟踪去除毛刺,从而得到完整连续的单根纤维图像.该算法不仅能有效解决传统图像分割方法对纤维图像分割的不连续问题,而且能有效抑制纤维图像中噪声的影响.     

高浓度纤维悬浮体系中纤维取向的模拟及测定

本文研究了高浓度纤维悬浮体系中纤维的取向状态，采用Ｄｏｉ－Ｄｏｒａｉｓｗａｍｙ流变模型，运用纤维跟踪技术计算取向张量，由取向椭圆表征纤维的取向状态．提出了用于测定短玻璃纤维增强聚丙烯复合材料中纤维取向的快速、简便的方法，并用该法测定了挤出成型的复合材料中纤维的取向分布．预测结果与实验数据基本相符．     

剑麻增强PBS复合材料流变性能研究

流变参数是加工成型植物纤维复合材料的重要参数之一,植物纤维与聚合物复合体系不适宜用毛细管流变仪测量流变性能。本文建立一种利用转矩流变仪测量流变特性的方法,表征了不同剑麻纤维含量下,聚丁二酸丁二醇酯(PBS)复合材料的流变性能,并测量实验后纤维的长度和直径,分析剑麻纤维含量和转速对复合材料中纤维长度以及复合材料弯曲强度的影响。结果表明,由于纤维的解缠,断裂和取向,复合材料剪切变稀现象随剑麻纤维含量的增加而更为明显。     

Measuring Fiber Orientation in Nonwoven Fabrics by Laser Scattering Method Part II: Algorithm and Verification

The algorithm for evaluation of fiber orientation distribution function (ODF) by laser scattering method based on 2 - dimentional model of fiber arrangement and the method of determining diffuse scattering intensity are presented. The fiber ODFs of nonwoven samples measured by the computer- program-centrolled laser scattering intensity testing system are compared with that of the data obtained by microprojector method The results show that the algorithm is feasible for assessig the fiber ODFs of nonwoven fabrics manufactured by different processing methods.     

牵切过程中纤维长度指标的控制

合理配置牵切工艺参数是控制牵切条中纤维长度指标(平均长度、长度不匀、短纤维率)的关键,这是纺制高品质牵切纱的前提.通过对牵切区中纤维运动和断裂规律进行分析,明确了牵切隔距、牵切倍数、纤维断裂点分布是影响牵切条纤维长度指标的主要牵切工艺参数,并确定了它们之间的定量关系,其中牵切隔距影响最大.研究结果为牵切生产实践提供了理论参考依据.     

光纤耦合系统中的数字图像积分算法研究

空间遥感成像时,为提高图像信噪比,串行扫描方法得到广泛运用。设计了特殊排列的光纤束,利用该光纤束耦合的扫描成像系统,通过控制扫描步进长度,让目标依次通过每层光纤束,获取多幅数字图像。将多幅数字图像还原目标图像时,借助模拟积分的概念,提出了简单平均、选择平均和加权平均三种处理方法,更加有效地提取了图像特征和消除脉冲干扰。