粉体颗粒形貌特征的提取与识别技术

在微粒测试中,粉体颗粒的形貌是一个比较难提取的特征,但它对颗粒粒度分析的结果却影响很大。笔者提出一个适用于显微镜进行颗粒形貌特征提取与识别的方法和指标－形状指数。通过该指标,可以识别颗粒的形状类型,从而对统计颗粒投影区域的形状以及形状的离散程度提供了重要的依据。笔者叙述了形状指数的定义及计算方法,并给出了形状指数与形状类型的关系简表及应用实例。     

颗粒破碎过程的离散元精细化建模

为了模拟颗粒的破碎过程,反映颗粒破碎后碎片的真实形状,改进了多面体的接触识别算法,提出了一种基于离散元法的精细化弹簧-四面体单元破碎模型.将多面体颗粒用弹簧-四面体单元离散后,利用连接线性目录法建立可能接触颗粒对的邻居目录,采用改进的射线穿透法判断邻居目录中颗粒对是否真正接触.两种算法共用边界盒,讨论了接触识别算法中特殊的接触类型,并计算接触力.通过最大拉力准则判断弹簧断裂,最终获得多面体颗粒的破碎情况,并对六棱柱颗粒高速冲击刚性边界的破碎过程进行了数值模拟,研究了不同速度下颗粒高速冲击刚性边界的破碎程度.模拟结果表明,建立的弹簧-四面体单元破碎模型可以模拟多面体颗粒的破碎过程,连接线性目录法能够快速建立颗粒系统的邻居目录,改进的射线穿透法能有效地识别颗粒间各种复杂的接触情况.研究结果表明,颗粒破碎是从未破碎-快速发展-缓慢发展的过程,并且速度越大,初始破碎时刻越早,破碎发展速度越快,破碎程度也越严重.数值模拟结果与颗粒冲击破碎实验的结果趋势相符,计算模型反映了真实情况下颗粒的破碎趋势.改进了的多面体接触识别算法和提出的弹簧-四面体单元破碎模型可以有效地模拟颗粒的破碎过程,解决颗粒破碎后碎片的真实形状问题.     

气粒并流向上流动中准静止颗粒团现象

为研究不同操作条件下气粒并流向上两相流动中颗粒团的特性,采用流动显示的方法对颗粒团的瞬态运动行为进行观察,采用图像灰度梯度法对颗粒团进行识别,根据颗粒团图像的面积计算颗粒团截面尺寸,采用互相关方法计算颗粒团瞬时速度,并根据相关系数的变化判断颗粒团变形和计算颗粒团生存时间。结果表明:在某种操作条件下,竖直窄槽道壁面附近会出现类似“沙丘”形状的大尺度准静止颗粒团;这种颗粒团的形状和尺寸能在较长时间内基本保持不变,其运动速度在零附近波动;准静止颗粒团的生存时间可达1~2 s,而其他类型颗粒团的生存时间不会超过0.25 s。     

染色石膏颗粒一维压缩破碎与形状演化

使用染色石膏颗粒研究颗粒破碎过程中的形状演化,采用基于正交视图的拍照识别方法获取颗粒形状,借助Weibull分布函数对颗粒形状的统计分布进行定量表征,分析了染色石膏颗粒一维压缩破碎前后的颗粒形状特征。结果表明:破碎产生的颗粒与亲代颗粒粒径相差越大,其表面越粗糙、圆度越差、越扁平,且形状因子分布越不均匀;存活颗粒相比亲代颗粒形状变得更规则,形状因子分布趋向于均一化,而破碎颗粒的形状演化则完全相反;由于整体试样既包含存活颗粒又包含破碎颗粒,其形状演化规律未表现出明显的一致性。     

考虑颗粒形状的离散元法在岩土工程中的应用进展

随着计算条件的不断发展,颗粒离散元方法在岩土工程数值分析中已有一定应用。在真实条件下,颗粒形状往往较为复杂,因此对复杂颗粒形状的模拟在研究岩土颗粒材料物理力学特性中至关重要。简要阐释了目前颗粒离散元法在岩土工程中的应用现状,并重点分析了离散元模拟颗粒形状的两方面：模拟典型颗粒形状,模拟真实颗粒形状;同时根据已有研究总结离散元模拟颗粒形状方法存在的一些问题,提出颗粒形状模拟在岩土工程中的应用前景。     

基于图像处理的煤堆颗粒分形研究

煤堆的颗粒形状、大小等物理表征对煤的性质有着重要的影响。如何提高煤的燃烧率,使其高效洁净地燃烧成为当下研究的重点。随着分形理论的不断发展与图像处理技术的逐步成熟,该文联想到结合图像的分形特征对煤堆颗粒进行研究探索。介绍了分形理论的基本概念和方法,阐述了数字图象处理技术的应用分析。为测量识别煤堆颗粒粒度,煤样颗粒粒径分布情况提供了一种有效的途径。     

三维重构下整体形状参数的砂土渗透性分析

颗粒形状对砂土结构及其宏观性质有显著的影响。为探究颗粒形状对砂土结构及渗透性的影响规律,选取玻璃珠、石英砂及玻璃渣3种颗粒形状各异的砂土作为研究对象,首先采用高分辨率三维X射线显微镜(CT)进行精细扫描,重构了砂土三维结构模型。选取了颗粒伸长率、扁度、球度、孔隙比表面积等形状参数统计分析得出整体形状参数(OR),将OR引入Kozeny-Carman(K-C)方程得出考虑颗粒形状特征的砂土渗透系数的预测方程。室内柔性壁渗透试验表明砂土颗粒的整体形状参数(OR)越小(即颗粒形状越复杂),砂土的渗透性能越差,引入整体形状参数(OR)的K-C方程对砂土渗透性能的预测效果较好。     

模拟月壤颗粒形状特征及其对抗剪强度影响分析

为研究颗粒形状特征对抗剪强度的影响,对模拟月壤颗粒进行体视显微镜扫描拍照,并利用图形处理软件对各粒径组颗粒的形状特征进行量化统计.结果表明:模拟月壤颗粒的主要形状有圆形、类椭圆形、类三角形和类正方形等.利用PFC 3D软件中的"Clump"命令构造出不同形状的模拟月壤颗粒并通过三轴试验数值模型研究其抗剪强度指标值,模拟结果表明:颗粒形状对模拟月壤的抗剪强度指标值有着明显的影响,其中构造出的类椭圆体颗粒试样抗剪强度最大,而规则的球体颗粒试样的抗剪强度最小;当颗粒形状都是类三角体时,凹凸度越大,试样的抗剪强度指标值也越大.     

不同形状颗粒弥散复合材料的等效导热系数

根据最小热阻力法和比等效导热系数法对不同形状颗粒弥散复合材料的等效导热系数进行预测。采用以颗粒在传热方向上的特征长度为边长的立方体体积与实际颗粒体积之比作为形状因子,对不同颗粒形状等效为立方体时的无量纲相对特征长度进行修正,基于形状因子进一步推导了适用于不同形状颗粒弥散复合材料在中低体积分数情况的等效导热系数通用计算公式。此通用计算公式与实验值及其它模型计算值吻合较好,对于导热增强型复合材料,体积分数一定时,其等效导热系数与颗粒形状因子呈正比,增加颗粒在传热方向上的尺寸能有效提高复合材料的导热性能。     

火山渣颗粒图像处理及形状定量分析

火山渣颗粒具有形状不规则、棱角较多的特点,其形状特征会影响材料工程性质.为探究火山渣颗粒形状特性,通过AIMS集料图像测量系统获得火山渣颗粒图像以及形状指标,采用分形维数和正态分布检验方法,讨论以颗粒长度作为特征粒径时粒径变化对颗粒形状和分形维数的影响规律,并对比火山渣颗粒与一般岩体颗粒的形状差异.结果表明:随着特征粒径减小,火山渣颗粒长扁度和粗糙度逐渐减小,棱角度、球度和分形维数逐渐增大,越趋近于球形和块状,且表面棱角越少.所有采用的形状指标之间均有较好的相关性,其中棱角度对特征粒径变化最为敏感,可优先选取棱角度作为描述火山渣形状的指标.此外,通过与卵石和级配碎石的对比表明,在不同粒径范围内,火山渣颗粒长扁度和圆度随粒径变化不如卵石和级配碎石显著,且火山渣粗糙度和棱角度均比卵石和级配碎石大,表明火山渣颗粒棱角更多,表面更粗糙.     

小颗粒粮食介质声传播性质研究

从颗粒介质模型出发,对粮食介质中声传播性质进行了研究.结果发现:小颗粒粮食介质系统声学性质与动粘滞率和热效应都有关,除了在低频和高频情况下,空气有效压缩率趋于绝热压缩率外,在中间频率范围,系统的声学性质均受热效应影响,有效压缩率变成复数值,且与空隙的形状有关;粘滞和热效应对声传播速度都产生影响,相比之下,热效应影响更大.     

两种植物花粉粒的扫描电镜观察

利用扫描电镜对黑龙江省两种金丝桃属植物(乌腺金丝桃、长柱金丝桃)的花粉粒形态、大小及表面雕纹等特征进行了观察比较.实验结果表明二者花粉粒均为超长球形,都具三孔沟,赤道面观均为长椭圆形,极面观均为三裂圆形;而花粉粒大小,P/E值、表面雕纹、极面雕纹等特征方面存在差异.     

氧化锌压敏陶瓷击穿的几何效应与微观结构的关系

采用两面磨薄试样的方法，研究具有不同击穿场强的氧化锌压敏陶瓷的击穿场强与Ｅ１ｍＡ与厚度的关系，得到了击穿中场强Ｅ１ｍＡ随厚度变化的几何效应规律，利用光学显微方法，观测试样微观结构并用ＺｎＯ晶粒工度的分散度和平均晶粒长宽比作为微观结构特征参数表征ＺｎＯ晶粒尺寸分布的不均匀性和形状的不规整性，研究表明，临界厚度ｄ０与ＺｎＯ晶料尺寸的分散度成正比；斜率ｂ２与平均晶粒长宽比也成正比，建立了宏观电性能与微观     

Role of β(FeAl) nanoparticles in abnormal grain growth in the annealing of cast Cu-Al-Mn-Fe shape memory alloys

In this study, the low-cost production of Cu-Al-Mn-Fe shape memory alloy single crystals exceeding 46 mm by abnormal grain growth was realized only through annealing their cast alloys. The results show that the misorientation formed during annealing may be responsible for such abnormal grain growth process. It was confirmed that this misorientation resulted from the dissolution of bcc β(FeAl) nanoparticles during heat treatment at a sufficiently temperature of approximately 1173 K. The rate of migration of the abnormal grain boundary was experimentally measured to be approximately 9.3 × 10^-5 m s^-1 within 2 min of the commencement of abnormal grain growth. Additionally, the range of composition of the alloys that can lead to abnormal grain growth was determined. When the Cu-13.0Al-6.5Mn-3.2Fe single crystal close to the [100] direction was deformed to a pre-strain of 12%, full shape recovery happened without any residual strain. At that time, the superelastic strain was approximately 9%. Such a superelastic characteristic remained nearly constant over 50 cycles, showing excellent fatigue resistance. The superelastic properties of the present Cu-13.0Al-6.5Mn-3.2Fe single crystal are compared to those of commercial Ni-Ti-based shape memory alloys. Therefore, it can be considered as a new kind of superelastic material having practical applications. The obtained results should be of great significance in the development of Cu-based shape memory alloys. Furthermore, it is expected that a similar microstructure can be designed for the production of more metallic single crystals.     

单晶金刚石热稳定性灰色关联分析

通过对6种Ib型人造单晶金刚石在空气中DTA和TG曲线的分析，确定以DTA曲线的外推起始温度作为热稳定性的表征温度；继而基于灰色系统理论，提出采用灰色关联分析的量化评定方法对影响其热稳定性的4种因素进行分析，得出灰关联序，即各因素对热稳定性影响大小的排列顺序．结果表明：单晶金刚石的氮含量、晶形规则度是影响其热稳定性的主要因素，而粒度、抗压强度是次要因素；氮含量的影响最大，抗压强度的影响最小。     

反相微乳法制备BaAl12O19纳米颗粒及其形貌控制

采用反相微乳液法制备BaAl12O19纳米颗粒,并与常规沉淀法相比较.分析了反相乳液法制备过程中洗涤剂、煅烧温度、陈化时间对样品性能的影响.通过研究制备条件,改变溶液/油相比控制样品的形貌.溶液/油相比较小时,样品颗粒呈球形;溶液/油相比较高时,颗粒形貌呈棒状.研究表明,反相微乳法的煅烧温度低于常规沉淀法,且颗粒形貌可控.     

集料对高强混凝土力学性能影响的试验研究

通过试验研究了集料的品种、最大粒径与级配、粒形及砂率对高强高性能混凝土的抗压强度、抗拉强度和弹性模量等的影响，为配制高强高性能混凝土提供了理论支持。     

钒和金纳米晶体晶粒长大临界温度的“尺寸—形状”模型

处于亚稳态的纳米晶体中晶粒在一定临界温度开始长大变为粗晶,该临界温度依赖晶粒中原子迁移所需的能量.根据纳米晶体中晶粒长大的微观过程以及晶粒中原子迁移能量状态与晶粒尺寸、形状的相关性,建立了计算纳米晶粒长大临界温度的"尺寸—形状"模型.基于该模型计算了钒和金纳米晶体中晶粒长大的临界温度,结果表明纳米晶粒长大的临界温度随晶粒尺寸的减少而降低,并且与晶粒形状相关,表现了明显的"尺寸—形状"效应.该理论模型计算结果与实验结果相吻合.     

精密电铸铜工艺的研究

电铸是一种在芯模上电沉积金属,然后使两者分离,来制取零件的工艺。电铸具有很高的复制精度和重复精度,适合制造具有复杂形状,精细型貌等特征的金属零件。电铸工艺很大程度上决定了铸层的组织结构和物理特性。文章分析了电流和添加剂对电铸层表面形貌的影响,铸液中添加剂对基质金属铜的晶粒的明显细化作用。     

B和B+Ti孕育对β相铜基合金的后作用

本文给出了β相Cu基合金在固溶化处理和轧制过程中,B和B+Ti孕育对试样晶粒生长的后作用的研究结果.根据相应试样的断裂性能、断口形貌和含B析出物的分析,探讨了它们的后作用机理.最后,提出了获得优质Cu ZnAl形状记忆合金材料的最佳工艺.