基于数字图像处理技术的热障涂层形貌特征识别方法

针对人工检测热障涂层形貌特征所具有的繁复性、误差大等缺点,提出一种利用机器视觉自动化识别热障涂层形貌特征并计算形貌特征参数的方法.完成了基于数学形态学的片层轮廓自动提取及铺展形貌参数的计算,用最大类间方差法求取二值分割阈值,运用均值滤波和形态学操作为图片去噪并保证单个片层的连通性,通过轮廓提取来获得片层边缘信息,最后根据所提取出的轮廓计算片层的实度参数.同时,进一步完成了基于遍历搜索的热障涂层中裂纹的自动识别及长度计算.首先,识别出图像中的片层并去除,运用闭运算完成断裂裂纹的修复,通过图像细化得到裂纹骨架;然后,遍历搜索每条裂纹,完成长度计算.结果表明,采用所提出方法检测片层轮廓和识别裂纹的效果良好,具有较好的抗噪声干扰能力,可以精确计算出形貌特征参数,对研究热喷涂熔滴在基材表面的沉积行为有重要的推动作用.     

基于数字图像处理技术的热障涂层形貌特征识别方法

针对人工检测热障涂层形貌特征所具有的繁复性、误差大等缺点, 提出一种利用机器视觉自动化识别热障涂层形貌特征并计算形貌特征参数的方法. 完成了基于数学形态学的片层轮廓自动提取及铺展形貌参数的计算, 用最大类间方差法求取二值分割阈值, 运用均值滤波和形态学操作为图片去噪并保证单个片层的连通性, 通过轮廓提取来获得片层边缘信息, 最后根据所提取出的轮廓计算片层的实度参数. 同时, 进一步完成了基于遍历搜索的热障涂层中裂纹的自动识别及长度计算. 首先, 识别出图像中的片层并去除, 运用闭运算完成断裂裂纹的修复, 通过图像细化得到裂纹骨架; 然后, 遍历搜索每条裂纹, 完成长度计算. 结果表明, 采用所提出方法检测片层轮廓和识别裂纹的效果良好, 具有较好的抗噪声干扰能力, 可以精确计算出形貌特征参数, 对研究热喷涂熔滴在基材表面的沉积行为有重要的推动作用.     

循环塑性与疲劳裂纹扩展门槛值

基于材料的循环塑性预测了疲劳裂纹扩展的门槛值.所提出的模型强调材料的循环塑性对疲劳裂纹扩展的影响.结合无位错区理论和内聚区理论计算循环载荷下裂纹吸附区的J积分值,并以J积分作为断裂参数建立裂纹扩展的标准.由此计算的疲劳裂纹扩展速率符合通常的模式,预测的门槛值与实验拟合较好.当前模型的主要特点是近门槛疲劳主要由材料的循环变形行为确定,进而由标准循环加载的实验确定,这对于工程实际有重要意义.     

含有界面裂纹薄膜的有限元分析

薄膜-基体复合材料在许多工程领域得到广泛应用。但在生产与使用过程中膜基界面处容易产生裂纹,裂纹的扩展导致膜层的脱落是使膜层完全失效的主要形式之一。目前主要用划痕法定量地测量膜基的结合力。先参考划痕法的试验过程建立分析薄膜力学响应的模型。然后在FEPG(有限元自动生成系统)平台上,编制相应的计算程序。并计算分析了裂纹在不同基底TiN薄膜中的影响和裂纹位置不同对TiN/Au/HSS双层膜的影响,以及裂纹长短不同对TiN/HSS单层膜的影响,表明薄膜应力与裂纹的存在因素有关。     

双态组织γ-TiAl基合金的室温拉伸断裂机理的研究

通过对双态组织的扫描电镜原位拉伸实验、相应的断裂表面观察以及有限元计算,研究了TiAl基合金双态组织拉伸的断裂机理.研究表明,许多裂纹在塑性变形前沿着层间起裂和扩展,断裂发展的驱动力是拉应力.在直缺口试样中,许多裂纹直接起裂于缺口根部,而且起裂于γ晶粒,并沿着层间扩展.随着拉应力的增加,主裂纹和新裂纹也可以通过障碍晶粒的穿层解理断裂来连接.然而在V型缺口试样中,裂纹则起裂于距缺口根部一定距离处.通过有限元计算得到沿层断裂强度大约为110MPa,穿层断裂强度大约为250MPa,这就是裂纹更容易沿着层间形核及扩展的原因.     

冲击载荷作用下层间短纤维增韧研究

采用基于全量Lagrangian理论的非线性有限元方法研究了冲击载荷作用下含层间短纤维的复合材料层板的分层扩展问题.通过Newmark方法求解动力学方程,以能量释放率作为裂纹扩展准则.用节点双编号和节点分离技术模拟裂纹扩展,用双向弹簧单元模拟层间短纤维作用.通过改变弹簧刚度修正短纤维桥联力,在裂纹表面和冲击接触区设置接触单元,并以罚函数法计算接触力,分析了层间短纤维的桥联作用对裂尖应力场和能量释放率的影响.结果表明:层间短纤维的桥联作用有效地降低了层间应力集中程度和裂尖能量释放率,增韧效果明显.     

均匀受热垂直上升管内的流动压降特性及界限质量流速

界限质量流速G_0是垂直管圈水冷壁直流锅炉的重要设计参数之一。当水冷壁管中的质量流速小于G_0时,水冷壁呈现正流量响应特性。目前普遍认为G_0的范围在1 000~1 200kg/(m~2·s)。在公开文献中,关于G_0的影响因素的系统研究还相对较少。该文基于经验关联式和经典的流动压降计算方法,分析了超临界/亚临界压力条件下,均匀受热垂直上升管内水的流动压降随热流密度的变化情况,系统研究了热流密度、管长、管径等因素对G_0的影响规律。计算结果表明:热流密度减小,G_0增大;管长变短,G_0增大;管内径增加,G_0增加。     

铺层角度对碳纤维/环氧树脂基复合材料板等效刚度的影响

为了准确计算复合材料等效刚度,指导复合材料设计过程中铺层角度的选择。该文基于经典层合板理论,建立了考虑拉剪耦合效应的三维层合板等效刚度计算方法。基于该方法对碳纤维/环氧树脂基复合材料板等效刚度随铺层角的变化趋势进行了分析,结果显示:随着铺层角θ_1的增加,铺层方式为(θ_1)_(25)/(θ_2)_(25)的层合板的面内轴向刚度E_x、横向刚度E_y的变化曲线包含变化率显著不同的两个阶段;法向刚度E_z呈正弦变化趋势且当正交铺层时有最大值;面内剪切刚度G_(xy)在θ_1=45°且θ_2=135°时有最大值;面外剪切刚度G_(xz)和G_(yz)变化曲线关于θ_2=90°对称。通过比较层合板与单向板等效刚度发现,选择合适的铺层角度组合能够有效提高结构的法向刚度和面内剪切刚度。     

影响剪切梁层间失效模型的参数分析

用剪切梁层间失效模型来分析地震的发生并考虑关键参数的变化对模型的影响。将岩体简化为弹塑性竖向夹层粘结在一起的剪切粱，考虑了侧压力沿竖向的变化；分析了岩体的位移和应力分布规律，建立了地震发生的条件，得到了层间裂纹产生及其扩展受材料特性等参数影响的变化规律。应力分布和弹性断裂理论所得值相比没有那样的奇异性，但比弹塑性分析所得值有更高的应力集中，比较符合岩石工程的实际。     

半椭圆表面裂纹表面张开位移的研究与自由表面影响系数的测定

表面裂纹问题的二维笥，使至今对它的梢确解问题仍未解决，因此必须采用各种近似计算 方法求取半椭圆表面裂纹的应力强度因子ＫＩ和自由表面影响系数Ｆ．可是所得值间存在重 大差异，而这些差异的原因现在尚不很清楚． 本文提出了一个研究有限板的表面裂纹张开位移及自由在面影响系数的实验方法。精确测 出表面裂纹中心的张开位移（ＳＣＯＤ）值，利用所提出的公式，表面裂纹的Ｆ和ＫＩ就很易 求出。文中列出本方法所得的Ｆ实验值与另外几种近似计算方法的Ｆ计算值，并作了对比和 讨论。这种实验测定Ｆ值方法的进一步研究，有希望作为各种近似计算法的评价依据。     

海地瓜多糖和多肽提取纯化工艺及抗氧化活性

以低值海地瓜(Acaudina molpadioides)体壁干品为实验原料,优化酶解超滤工艺条件,联合制备出不同分子质量段的海地瓜多糖和多肽,优化确定柱层析法分离纯化海地瓜多糖的工艺参数,对比探究不同分子质量段海地瓜多糖和多肽的体外抗氧化活性。结果表明:先用胰蛋白酶在料液比(m/V)1∶40、加酶量2.4%(质量分数)、p H值7.5、45℃下酶解8 h,然后超滤分离得到分子质量小于10 ku的海地瓜多肽,提取率达到(29.602±1.012)%;再用中性蛋白酶和木瓜蛋白酶复合使用对超滤截留液和一次酶解沉淀进行二次酶解提取多糖,先加入质量分数7%的中性蛋白酶,45℃下酶解4 h;再加入质量分数8%的木瓜蛋白酶,60℃下酶解4 h,p H值均为7.0,粗多糖提取率达到(14.511±0.162)%。确定最佳超滤条件为:操作压力0.20 MPa,料液质量分数6%,操作温度35℃。得到海地瓜多肽P_1(5~10 ku,48.47%)、P_2(1~5 ku,18.46%)和P_3(1 ku,33.07%);得到海地瓜粗多糖G_1(10 ku,63.09%)、G_2(10~100 ku,7.24%)、G_3(100~200 ku,4.67%)和G_4(200 ku,25.00%)。采用Q-Sepharose-Fast-Flow阴离子交换柱层析法对G_4进行纯化,在0,0.5,1.5 mol/L洗脱盐浓度下,得到3个纯化多糖组分G_(4-1)、G_(4-2)和G_(4-3)。体外抗氧化活性检测结果显示,不同分子质量段海地瓜多肽对·OH的清除能力强弱顺序为:P_3P_2P_1,对DPPH·和O_2~-·的清除能力强弱顺序均为:P_2P_3P_1。不同海地瓜粗多糖对·OH、DPPH·和O_2~-·的清除能力强弱顺序依次为:G_4G_1G_3G_2,G_4G_3G_1G_2,G_1G_4G_2G_3;纯化多糖对·OH的清除能力强弱顺序为:G_(4-1)G_(4-2)G_(4-3),对DPPH·和O_2~-·的清除能力强弱顺序均为:G_(4-2)G_(4-1)G_(4-3)。     

用界面元分析层状陶瓷的三点弯曲断裂性能

采用无厚度界面单元对层状陶瓷的断裂性能进行了数值研究．在三点弯曲断裂试验中,可以观察到层状陶瓷裂纹扩展同时具有贯穿裂纹和层间裂纹两种形式．在本的有限元计算中,对两种不同形式的裂纹扩展采用了不同的计算方法．对于纵向扩展的贯穿裂纹,采用最大拉应力破坏准则,而对于横向的层间裂纹扩展,则用无厚度的界面单元的破坏进行模拟．对层状陶瓷试件的层数与断裂性能关系的计算可以得到以下结论：随着层状陶瓷的层数的增加,其断裂性能逐步提高,但是增幅逐渐减少,到20层左右时,再增加层状陶瓷的层数,对提高断裂性能并无太大的帮助．     

退火温度对铜/铝复合板剥离性能的影响

采用异步轧制方法制备铜/铝复合板,用电子万能试样机、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)等分析测试手段,研究扩散退火对于铜/铝复合板结合强度、剥离裂纹位置及剥离断口化学成分的影响.研究发现,扩散退火使复合板结合强度降低,扩散层厚度随退火温度的提高而增大.复合板经350℃保温2h后,在铜/铝界面形成厚7.31μm的扩散层,经500℃保温2h后,形成厚15.53μm扩散层.退火态铜/铝复合板剥离裂纹位于靠近扩散层中间的富铝层,剥离断裂处的金属间化合物为CuAl和CuAl2.退火时形成的脆性金属间化合物以及轧制过程中形成的裂纹及未结合区是造成结合强度降低的主要原因.铜/铝轧制复合板宜采用低于350℃温度进行退火.     

SCOD法测定表面裂纹深度的研究

在表面裂纹的研究及其应力强度因子的计算中,由于对裂纹深度缺乏可靠的测试手段,因此在表面裂纹K1值计算中往往只能以假定或估计的裂纹深度作为计算依据,这就必然使所得结果带有很大的任意性和盲目性。 本文将利用文献[1]中的分析结果,用实测的SCOD值解决表面裂纹深度的预测问题。1.基本公式 对拉伸平板中半椭圆形表面裂纹表面中心张开位移△o(简称 SCOD)与裂纹深度α存在如下函数关系式中 F──有限厚平板的自由表面影响因子;a,c──表面裂纹的深度和半长,mm; σ──拉伸应力,对有限板采用净截面应力 σy──材料的屈服应力,kgf/mm2;E…     

基于J积分分析固体火箭发动机药柱界面裂纹的稳定性

为探讨某型固体火箭发动机药柱前端壳体/绝热层、绝热层/包覆层、包覆层/推进剂界面裂纹在点火发射时的稳定性,采用3维黏弹性有限元方法,通过在3维J积分柱面内脱黏裂纹尖端上构建奇异界面裂纹单元的方法提高计算精度,分别计算随着界面裂纹沿界面扩展不同深度的J积分,根据J积分随脱黏裂纹深度与位置的变化规律探讨脱黏裂纹的稳定性.结果表明,发动机点火发射时,对应发动机前翼槽结构的各界面裂纹J积分值为全局最大,并且各界面裂纹的J积分值随着脱黏深度的增加呈单调增长趋势,即当界面裂纹脱黏深度到达一定的深度后将失稳扩展.      

正交叠层板的多级横向开裂问题

基于剪滞理论 ,建立了一个分层剪滞分析模型 ,研究了正交叠层板在拉伸荷载作用下 ,90°层发生横向基体多级开裂的问题 ,求得了计及固化残余热效应影响的裂纹间距和裂纹密度 ,所得结果与现有实验结果较吻合 ,进一步证实了所提模型和分析方法的正确性和可靠性 .计算结果同时表明 :裂纹密度与远场施加应力有关 ,施加应力愈大 ,裂纹密度愈大 ;当施加应力达到或超过某值时 ,90°层会出现等间距的横向饱和裂纹群 .     

多裂纹相互作用下断裂行为的边界元分析

基于边界元法,数值计算含多裂纹有限板在拉伸载荷下的断裂参数。利用裂纹面边界单元节点的张开位移,并结合线性拟合外推的方法计算应力强度因子。综合考虑计算精度和计算效率,讨论并选定合适的边界单元划分密度和类型。按照最大周向应力准则,通过断裂参数等效应力强度因子和扩展方向,分析裂纹I和II型复合断裂行为。裂纹间的相互作用会抑制或增强断裂行为,通过多个算例考查多裂纹的角度、长度、分布位置和间距等因素对抑制和增强作用的影响。     

一些交叉数为2的特殊联图

确定一个图的交叉数是NP-完全问题。结合图的交叉数来刻画图的特征,目前相关结果非常少,针对连通的因子图而言,交叉数为1的联图G_1∨G_2的充要条件已经被刻画。在文中,我们试图将结果推广,也考虑不连通的因子图,刻画了当v(G_1)=3且cr(G_1∨G_2)=2时因子图G_1和G_1需满足的充要条件。     

关于重要值计算方法的若干问题

通过分析大量文献结合实例数据演示的方式,对重要值的计算和统计方法中存在的问题进行了分析,主要问题为:在重要值公式的构建中对几个相对值的选取随意性大;乔木层与灌草层常采用不同的重要值计算公式导致层间物种可比性差;群落中分层统计计算重要值导致层间物种无可比性;传统重要值未反映物种的实际生长状况,导致不同样方间同一物种无可比性.针对上述问题提出了相应的改进方法:(1)强化不同重要值计算公式的生态学意义;(2)在同一群落研究中各层次的重要值计算应尽量使用同一公式;(3)将分层统计方法改为群落整体统计方法;(4)在计算公式中加入能反映物种实际生长状态的因子参数.     

等离子喷涂层的断裂力学性能测试研究

应用单边缺口三点弯曲(SEN)、双悬臂梁法(DCB)和短棒法(SB)三种测试技术研究等离子喷涂ZrO_2陶瓷和WC-Co金属陶瓷涂层的临界应变能释放率G_(IC),测定了各方法的柔度标定试验计算公式,得出WC-Co类涂层G_(IC)高于ZrO_2类,内聚型(Cohesive)断裂的G_(IC)高于粘着型(Adhesive)断裂的G_(IC),粉末粒度细、涂层孔隙度低、裂纹少的涂层均使G_(IC)提高,显示G_(IC)对涂层显微结构特征变化较常用的拉伸粘着强度试验法敏感。认为DCB法和SB法有较为严格的理论基础,SB法测定简单易行,数据集中,能敏感地反映断裂类型的特征;DCB法可于一根试样测出多个G_(IC)值,有利于对涂层性能进行统计可靠性评价。涂层断裂力学研究可为选择粉末、优化涂层工艺和指导涂层设计提供主要依据。