基于变形场测量数据主元压缩的模型参量反求方法

利用主元分析法对数字图像相关技术所测结构变形信息进行数据压缩,并进一步用于力学模型未知参量的反求计算。首先,为降低数字图像相关技术所测庞大数据的应用成本,提出利用主元分析法对结构表面变形场数据进行压缩,实现在保留结构表面变形信息主要特征的前提下显著降低数据量的目的;其次,针对压缩后的数据建立了基于最小二乘法的力学模型参量反求模型,并利用高斯牛顿法进行求解;最后,以具体算例从计算精度、收敛速度和抗噪性等方面验证了数据压缩对模型参量反求的效果。研究结果表明,所提方法在显著降低使用数据量的前提下,能够有效提高力学模型参量反求计算的收敛速度,特别是对于包含多个模型参数的反求问题,具有较高的精度和较好的稳定性。     

基于机器视觉的刀具轮廓在线检测方法的研究

超精密单点金刚石车削过程中需要对刀具参数进行检测。基于机器视觉原理,采用新型的机械结构设计了新型刀具在线检测系统。通过垂直放置的两组由同轴远心镜头和CMOS相机组成的光学系统来获取车刀刀尖正面及侧面的图像,再经图像处理系统来获取刀具的轮廓及位置信息,完成对刀具轮廓及位置的在线检测,实验验证可实现测量的重复性定位精度达1μm。在线检测的方式借助了超精密车床自身的高精度和运动机构,可以保证相机焦点和机床主轴之间的相对位置关系,弥补了目前刀具检测系统稳定性差和重复性精度低的不足,提高了加工的整体效率。     

考虑周长约束的圆柱薄壳初始几何缺陷随机场建模方法

利用随机场对圆柱薄壳结构的初始几何缺陷进行建模，并据此建立了一种用于含初始几何缺陷轴压圆柱薄壳屈曲分析的随机分析方法。首先，指出已有将圆柱薄壳初始几何缺陷表征为二维高斯随机场的方法会导致与实际不相符的初始几何缺陷，如圆柱周长显著增大或缩小的几何缺陷。其次，提出一种考虑周长不变约束的随机场建模方法，以剔除与实际不相符的随机几何缺陷。最后，基于所建立的初始几何缺陷随机场模型，利用非干涉多项式混沌展开法进行圆柱薄壳的随机屈曲分析，给出临界屈曲载荷的概率分布。数值试验结果表明，基于随机场理论的初始几何缺陷建模方法可有效刻画几何缺陷对结构承载能力的影响，而提出的约束随机场建模方法又能有效减小结果的分散性。     

基于图像质量评价的手术机器人系统磁共振兼容性分析方法

为保证手术安全及操作精度,基于磁共振图像导航的手术机器人系统需具备磁共振设备兼容性. 针对这一问题,本文提出了基于磁共振图像质量评价的手术机器人系统磁共振设备兼容性分析方法,扩展了图像数据集,并结合图像信噪比、图像变化因数、磁共振图像畸变量等评价参数,逐一分析机器人系统组件通电、机器人系统运动对磁共振图像质量产生的影响,建立图像质量评价依据. 实验结果表明,该质量评价方法可充分分析手术机器人及其系统组件的磁共振兼容性,且可为医疗手术机器人系统组件的磁共振兼容性分析提供测试方法与理论依据.     

表面活性剂修饰碳酸氧铋的制备及光催化性能

采用水热法,以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、非离子型表面活性剂聚乙二醇8000(PEG8000)、阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)及SDS与CTAB耦合修饰Bi₂O₂CO₃。 系统地研究了表面活性剂种类及用量对Bi₂O₂CO₃晶面、形貌、光吸收特性及光催化降解效率的影响。 以紫外光下降解罗丹明B(RhB),考察样品的光催化性能。 结果表明,当Bi盐投加量为6 mmol(2.9106 g)时,SDS对Bi₂O₂CO₃的修饰对其光催化活性有所抑制;0.6 g CTAB修饰Bi₂O₂CO₃能有效提高其光催化活性;0.3 g SDS与CTAB耦合修饰Bi₂O₂CO₃就能有效提高其光催化活性;0.3 g PEG8000修饰Bi₂O₂CO₃也能使其光催化活性有所提高。     

准直型自由曲面LED二次光学元件设计与加工

提出了一种准直型LED自由曲面二次光学元件的设计方法,基于光线追迹,满足光学元件的光学要求和曲面连续性的几何要求,简化了自由曲面设计过程,实现程序化设计。自由曲面的应用以能够实现自由曲面的制造为前提,基于自由曲面的可加工性,提出设计方法可结合加工需求灵活更改设计参数,设计自由度高,实验验证了设计方法的正确性。     

初封载荷下封隔器胶筒表面自由变形特性分析

研究了封隔器胶筒在自由变形阶段受初封载荷作用下内、外表面发生位移变形的特性.依据连续介质力学理论，建立自由变形阶段的有限变形数学模型，给出了胶筒在初封轴向载荷下内、外表面径向变形的过程，得到胶筒非线性变形解析解.通过数值计算，在求解出胶筒外表面自由变形解析式的基础上，进一步分析了容易被忽略的胶筒内表面非线性变形规律和相关参数变化对其密封性能的影响.该变形特性分析可适用于不同型号的封隔器胶筒，为胶筒的密封和可靠性设计提供重要理论依据.     

非均匀温度影响下格栅夹芯结构微极梁等效方法

通过胞元能量等效的方法,将格栅夹芯结构等效为连续的微极弹性材料,得到了等效微极弹性材料的本构关系.利用几何关系与平衡条件建立了微极梁受热变形的控制方程组,给出了微极梁位移随温度载荷变化的表达式.通过对比等效微极梁模型、夹层梁模型和ANSYS有限元软件计算的非均匀温度影响下悬臂格栅夹层梁受热弯曲变形的数值结果,验证了微极弹性等效的有效性.结果表明,将不连续的格栅夹芯结构等效为连续介质构成的模型时,由于约束的增加、自由度的减少,需要更多的应力、应变参量来描述其非局部的特性.     

非正态条件下过程能力指数的仿真研究

研究基于各类计算非正态条件下过程能力指数方法的有效性,采用蒙特卡洛方法,通过建立各方法的仿真模型,模拟仿真并比较各方法的性能优劣.仿真结果显示,Johnson转换法较Box-Cox转换法具有更加广泛的适用范围,并在绝大多数参数取值范围内具有优越性.偏态过程能力指数Cs由于不受数据分布类型的影响,在实际生产中具有较高的应用范围.最后利用研究对焊机关键质量特性进行实证分析,并验证了方法的有效性与可行性.     

纳米压痕条件下 MgB2 超导块材的压入力学行为研究

本文采用纳米压痕技术对固相烧结法制备的 MgB2 超导块材进行压入力学实验, 对不同压深的载荷-位移曲线和纳米压痕数据的再现性进行了分析, 实验数据使用 Oliver-Pharr 方法计算得出 MgB2 的硬度值, 借助经验方程拟合纳米压痕蠕变曲线求得蠕变速率敏感指数(m ) . 结果表明, 微观结构不均匀性会对材料在压头压入过程中抵抗外力作用时产生影响, 使压痕数据再现性变差; MgB2 的硬度表现出尺寸效应, 即随着压入深度的增加硬度逐渐下降;m 值随压入深度增加而增加是位错滑移速度加快的结果.