检索结果-内蒙古大学图书馆

中国表面工程 2023年第5期36卷 156-166页

作者：成健陈宇龙谢丰黄志远李帅翟中生刘顿湖北工业大学机械工程学院武汉430068 现代制造质量工程湖北省重点实验室武汉430068

单一使用皮秒或者飞秒激光器制备抗反射表面已经可以取得很好的结果,但是其加工效率不满足工业生产的需要。提出利用纳秒-飞秒激光复合制备金属高抗反射表面的方法和思路。使用纳秒、飞秒两种激光器对TC4钛合金表面进行刻蚀处理,在金属... 详细信息

单一使用皮秒或者飞秒激光器制备抗反射表面已经可以取得很好的结果,但是其加工效率不满足工业生产的需要。提出利用纳秒-飞秒激光复合制备金属高抗反射表面的方法和思路。使用纳秒、飞秒两种激光器对TC4钛合金表面进行刻蚀处理,在金属表面引入微纳米结构,使其在电磁波波长200~2500 nm间的反射率降低至2%以内并分析作用机理。首先利用纳秒激光在TC4钛合金表面刻蚀槽状结构,该结构在波长200~2500 nm的最佳平均反射率为5.76%,飞秒激光扫描后,平均反射率降低至3.5%。然后,构造复合结构在槽状结构基础上进一步优化金属表面的抗反射性能,在波长200~2500 nm的最佳平均反射率为1.87%。最后,制备复合结构,制备中其表面形貌呈现出对齐状和蜂窝状两种微孔排列方式。设计并验证控制激光脉冲起始位置方法,可制备出稳定蜂窝状结构,蜂窝状孔排列的复合结构在波长200~2500 nm的最佳平均反射率可降低至1.63%。单位面积内蜂窝状复合结构的有效表面占比更大;同时可以附着更多的纳米颗粒,由于纳米粒子的激元共振效应,加之纳米颗粒团尺寸不同,其吸收峰从单一频率拓宽至一个频率带,金属表面的光吸收性能提升。复合制备的抗反射表面性能达到甚至超越单一使用飞秒或皮秒激光器制备的金属抗反射表面,并且不改变金属本身的性质,对其他对金属表面降低反射率有借鉴作用。

关键词：激光加工微纳米结构抗反射表面钛合金

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钢轨电磁超声SV波与表面波多维集成检测

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机械工程学报 2021年第18期57卷 42-48页

作者：涂君蔡卓越张旭宋小春湖北工业大学机械工程学院武汉430068 现代制造质量工程湖北省重点实验室武汉430068

中国铁路总运营里程近14万km,大量钢轨服役时间较长,可能存在较多安全隐患。电磁超声作为一种非接触式、高穿透性的检测技术,可实现对钢轨的高效全面在线检测。然而,由于电磁超声存在换能效率低的问题,通常需要使用大功率激励装置来驱... 详细信息

中国铁路总运营里程近14万km,大量钢轨服役时间较长,可能存在较多安全隐患。电磁超声作为一种非接触式、高穿透性的检测技术,可实现对钢轨的高效全面在线检测。然而,由于电磁超声存在换能效率低的问题,通常需要使用大功率激励装置来驱动其正常工作,单通道体积与功耗均较大。而钢轨由于承受恶劣环境的影响,需要一种能全面覆盖的高效低耗检测技术。因此,提出了一种面向钢轨的电磁超声垂直偏振剪切(Shear vertical,SV)波与表面波多维集成检测方法。结合SV波和表面波的共性,在单一电磁超声曲折线圈中加载含有两个不同频率段的脉冲信号进行激励,同时产生SV波和表面波,分别完成对钢轨轨头表面和轨腰缺陷的多维检测。通过有限元仿真和试验得出,本方法对人工加工的轨头表面刻槽和轨腰横通孔实现了同时检测,并利用分频滤波完成了两种缺陷信号的分离。所提出的电磁超声SV波与表面波多维集成检测不仅实现了对钢轨检测的低成本、高效率检测,还能够相互消除两种超声波检测技术的盲区,达到优势互补的目的。

关键词：电磁超声钢轨 SV波表面波多维检测

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Kevlar-29材料的飞秒激光制孔形貌及性能研究

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光子学报 2023年第7期52卷 76-88页

作者：成健李嘉乐张志伟姜晟章鹏翟中生刘顿湖北工业大学机械工程学院武汉430068 现代制造质量工程湖北省重点实验室武汉430068

为提升飞秒激光加工芳纶纤维复合材料制孔质量,优化制孔加工参数,进行了制孔试验。用共聚焦显微镜与超景深显微镜观察圆孔边沿形貌,并测量了热影响区大小。分析了激光功率、扫描速度和重复频率对圆孔的形貌、热影响区大小以及几何精度... 详细信息

为提升飞秒激光加工芳纶纤维复合材料制孔质量,优化制孔加工参数,进行了制孔试验。用共聚焦显微镜与超景深显微镜观察圆孔边沿形貌,并测量了热影响区大小。分析了激光功率、扫描速度和重复频率对圆孔的形貌、热影响区大小以及几何精度的影响,对比了激光制孔与机械制孔后材料的拉伸强度。研究发现,一定参数范围内,激光功率增加、重复频率降低或扫描速度减小使热影响区尺寸整体上逐渐变大。但激光功率不足导致的烧蚀不充分也会产生较大的热影响区与表面损伤。热影响区最优状态对应的激光参数为激光功率5 W,扫描速度1050 mm/s,重复频率200 kHz。对比传统机械加工,飞秒激光加工后材料的拉伸强度波动性更小。结果表明,芳纶纤维复合材料的飞秒激光制孔加工不是完全的“冷”加工,由于芳纶纤维导热性差,热量累积造成纤维及纤维周边基材的热损伤,仍会导致较小的热影响区产生。采用合适激光参数的飞秒激光对芳纶纤维复合材料进行制孔加工,能有效提升制孔质量,满足相关领域精度和强度的要求。

关键词：激光加工飞秒激光激光制孔芳纶纤维复合材料表面质量几何精度拉伸性能

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激光还原氧化石墨烯改性及其应用研究进展

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表面技术 2024年第12期53卷 66-80页

作者：谢丰黄志远姜晟陈宇龙成健湖北工业大学机械工程学院武汉430068 现代制造质量工程湖北省重点实验室武汉430068

近年来,二维纳米材料石墨烯因其优异的物理和化学性质而受到广泛关注,其制备方法多种多样。机械剥离法和化学气相沉积等传统的石墨烯制备方法存在效率低和成本高等问题。氧化石墨烯还原法由于原料简单而廉价,在大规模制备生产石墨烯中... 详细信息

近年来,二维纳米材料石墨烯因其优异的物理和化学性质而受到广泛关注,其制备方法多种多样。机械剥离法和化学气相沉积等传统的石墨烯制备方法存在效率低和成本高等问题。氧化石墨烯还原法由于原料简单而廉价,在大规模制备生产石墨烯中应用广泛。激光加工具有很高的精度,能同时诱导光热和光化学反应。通过激光还原氧化石墨烯不仅可以产生石墨烯结构,还能进行图案化加工,且具有无毒、无需催化剂、非接触性和可控性的特点,是加工还原氧化石墨烯的理想方式之一。从激光还原氧化石墨烯的机理入手,分析了利用激光进行光还原过程中光热效应和光化学效应的影响。对激光还原氧化石墨烯的改性技术进行了重点阐述,包括无掩膜图案化和分层结构化、杂质原子掺杂、金属/金属氧化物复合四部分。然后概述了激光还原氧化石墨烯在柔性光学器件、电子设备2个方面的应用,列举了透镜、偏振片、传感器和电容器等典型器件的性能,最后归纳了激光还原氧化石墨烯研究领域存在的问题,并提出了可能的解决路径或方案。

关键词：激光光学还原氧化石墨烯改性图案化电子器件

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基于多智能体的舰船装备健康状态仿真评估方法

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中国机械工程 2022年第10期33卷 1169-1177页

作者：丁善婷王淼董正琼聂磊湖北工业大学机械工程学院武汉430068 湖北省现代制造质量工程重点实验室武汉430068

考虑到海况对舰船安全航行和任务执行有着重大影响,提出了一种基于多智能体技术的装备健康状态仿真评估方法。在分析舰船装备航行任务的基础上,建立了“任务-装备-维保-环境”装备健康状态模型,针对海洋环境因素对装备性能、维保能力的... 详细信息

考虑到海况对舰船安全航行和任务执行有着重大影响,提出了一种基于多智能体技术的装备健康状态仿真评估方法。在分析舰船装备航行任务的基础上,建立了“任务-装备-维保-环境”装备健康状态模型,针对海洋环境因素对装备性能、维保能力的影响,制定了环境智能体的内部规则和通信机制,可实现不同海况条件下舰船装备的健康状态评估。以某舰船动力系统为例,分别在0级、5级和7级海况下对其巡航任务下的健康状态进行分析与评估,仿真结果表明:相比0级海况,动力系统在5级和7级海况下健康度和任务成功率均有所降低,量化评估结果与专家定性评估结果趋势一致。

关键词：舰船装备海洋环境多智能体系统健康状态评估

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磁力可控电磁超声换能器设计及特性

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机械工程学报 2021年第2期57卷 46-52页

作者：涂君蔡卓越张旭宋小春湖北工业大学机械工程学院武汉430068 现代制造质量工程湖北省重点实验室武汉430068

电磁超声换能器一般采用具有超强磁力的稀土永磁制作,在实际检测中由于磁力不可控,存在偏置磁场不够强导致换能效率过低和磁力过强造成操作不方便等问题。提出一种偏置磁场磁力可控的电磁超声换能器,采用电磁铁与永磁铁相结合的方式,达... 详细信息

电磁超声换能器一般采用具有超强磁力的稀土永磁制作,在实际检测中由于磁力不可控,存在偏置磁场不够强导致换能效率过低和磁力过强造成操作不方便等问题。提出一种偏置磁场磁力可控的电磁超声换能器,采用电磁铁与永磁铁相结合的方式,达到偏置磁场磁力可控的目的。通过有限元仿真和试验得出,提出的偏置磁场磁力可控的电磁超声换能器,在电磁铁处于关闭模式下,永磁铁能够提供基础磁场;采用增强模式或减弱模式,无被测物时,换能器下表面平均垂直磁通最大分别增强78.58%和减弱19.36%,而提离2 mm检测钢板时,换能器下方钢板表面平均垂直磁通最大分别增强52.99%和减弱38.02%;得出3种模式下,探头磁力随着提离距离缩小而增强的试验曲线;通过增强模式对铝板和钢板进行测厚试验,将检测信号幅值分别提高46.91%和62.01%。所设计的磁力可控电磁超声换能器不仅具有磁力可控的功能,还能够提高检测信号幅值。

关键词：电磁超声偏置磁场磁力可控电磁铁永磁体

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飞秒激光诱导硬质合金YG6表面累积效应

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光子学报 2019年第6期48卷 70-76页

作者：杨奇彪张弘周维陈中培陶青刘顿湖北省现代制造质量工程重点实验室武汉430068 湖北工业大学机械工程学院武汉430068

采用波长800nm的飞秒激光对硬质合金YG6表面进行多脉冲加工,利用光学显微镜测量微凹坑损伤形貌及损伤直径,研究了飞秒激光在不同能量密度和脉冲数下硬质合金YG6的损伤阈值和损伤直径的变化规律及其损伤机制.试验结果表明:硬质合金YG6的... 详细信息

采用波长800nm的飞秒激光对硬质合金YG6表面进行多脉冲加工,利用光学显微镜测量微凹坑损伤形貌及损伤直径,研究了飞秒激光在不同能量密度和脉冲数下硬质合金YG6的损伤阈值和损伤直径的变化规律及其损伤机制.试验结果表明:硬质合金YG6的多脉冲损伤阈值随着脉冲数增加而降低,呈现明显的累积效应.试验得到了多脉冲飞秒激光加工YG6的损伤阈值、损伤直径与脉冲数及中心能量密度的定量关系,YG6多脉冲损伤阈值主要与脉冲数相关,由单脉冲损伤阈值和累积系数共同决定,试验得到YG6单脉冲损伤阈值为1.14±0.06J/cm^2,累积系数为0.84±0.02.损伤直径主要与光束中心能量密度和脉冲数相关,由光束束腰半径,单脉冲损伤阈值和累积系数共同决定.试验采用多组平均功率和脉冲数对YG6进行烧蚀,验证了单脉冲损伤阈值和累积系数的可靠性.

关键词：特种加工飞秒激光累积效应损伤阈值硬质合金YG6 微织构

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厚壁铝管斜入射线聚焦垂直剪切波电磁超声探头设计

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中国机械工程 2022年第7期33卷 804-810页

作者：蔡卓越涂君张旭邓志扬吴樵宋小春湖北工业大学机械工程学院武汉430068 现代制造质量工程湖北省重点实验室武汉430068

为将斜入射线聚焦垂直剪切(SV)波用于厚壁铝管缺陷探伤,提出了用于激励SV波的曲面曲折线圈优化设计方法。以不同曲率工件为检测对象,研究了以平面、平面弯曲及优化曲面的曲折线圈为主要元件的三种仿真模型,结果表明,优化曲面的曲折线圈... 详细信息

为将斜入射线聚焦垂直剪切(SV)波用于厚壁铝管缺陷探伤,提出了用于激励SV波的曲面曲折线圈优化设计方法。以不同曲率工件为检测对象,研究了以平面、平面弯曲及优化曲面的曲折线圈为主要元件的三种仿真模型,结果表明,优化曲面的曲折线圈在大曲率工件中的改进效果最为明显,其指向性精度最高可提高14.53%,探伤幅值最大可增强37.42%。最后以厚壁铝管直径4 mm横通孔为人工缺陷开展试验研究,发现最大曲率管的探伤幅值增大了338.84%。

关键词：电磁超声探头垂直剪切波线聚焦厚壁铝管缺陷检测

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基于卷积神经网络的计算鬼成像方法研究

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光子学报 2020年第6期49卷 185-193页

作者：冯维赵晓冬吴贵铭叶忠辉赵大兴湖北工业大学机械工程学院武汉430068 现代制造质量工程湖北省重点实验室武汉430068

针对低采样下重构图像的成像质量和成像速度问题,提出一种基于卷积神经网络的计算鬼成像方法.首先,利用关联计算方法重建的一组训练集图像和相应的无损图像训练一个卷积神经网络;然后,将通过关联计算重建的测试集图像作为卷积神经网络... 详细信息

针对低采样下重构图像的成像质量和成像速度问题,提出一种基于卷积神经网络的计算鬼成像方法.首先,利用关联计算方法重建的一组训练集图像和相应的无损图像训练一个卷积神经网络;然后,将通过关联计算重建的测试集图像作为卷积神经网络的输入层,使其能够学习传感模型并最终能够预测出相应的图像;最后,将经卷积神经网络还原的图像分别与计算鬼成像和结合压缩感知算法重建的图像进行详细的对比实验分析.实验结果表明:本文方法在0.08采样率下能优质量地还原出被测物体的像,且成像质量均高于其他方法;同时,在不牺牲图像质量的条件下,执行程序所需的单张图像重建耗时约0.06s,极大地提高了图像重建的速度.分别通过数值模拟和光学实验,验证了本方法的有效性,对工程应用具有重要意义.

关键词：光学信息处理计算鬼成像卷积神经网络数字微镜器件散斑图

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基于激光表面微纳结构的胶接性能研究进展

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表面技术 2024年第8期53卷 11-24页

作者：徐喻琼郑黔松杨奇彪钟紫珊湖北工业大学机械工程学院武汉430068 现代制造质量工程湖北省重点实验室武汉430068

胶接具有独特的性能而被广泛关注,但在实际应用中往往由于界面结合强度不足而导致接头在服役过程中过早失效。激光表面处理是一种能够有效提高胶接接头表面性能的方法,通过激光表面处理会使黏接材料表面形成不同的表面微纳结构,从而改... 详细信息

胶接具有独特的性能而被广泛关注,但在实际应用中往往由于界面结合强度不足而导致接头在服役过程中过早失效。激光表面处理是一种能够有效提高胶接接头表面性能的方法,通过激光表面处理会使黏接材料表面形成不同的表面微纳结构,从而改善接头的性能。首先介绍了激光表面处理原理及激光器分类,对比了不同激光器的优缺点及加工质量特性,分析了激光加工参数对接头强度的影响。其次从激光加工不同表面微纳结构入手,阐述了不同表面微纳结构的加工方式,分析了不同表面微纳结构对不同材料接头强度的影响。此外,针对不同的表面微纳结构,其结构参数有所不同,导致接头表面化学成分和润湿性能也有所不同,使得接头强度有所差异,在此基础上分析了微纳结构参数对接头强度的影响及原因。同时,胶层间的作用机制与接头强度具有密不可分的联系,研究表明,不同的表面微纳结构对胶层的作用机制具有明显的不同,归纳总结发现,经激光表面处理形成表面微纳结构后接头表面粗糙度、化学性质、润湿性能及胶层间裂纹的扩展对接头强度的提升具有一定作用。最后,对激光表面处理微纳结构的研究进行了展望。

关键词：激光表面处理胶接微纳结构接头强度表面性能作用机理

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