基于激光超声的管道缺陷定量表征方法研究

为利用激光超声技术实现管道缺陷的定量表征,应用有限元方法分析被激光辐照金属管道表面产生的超声波与管道缺陷相互作用的过程。通过传播图像探究超声波在传递过程中的模式转换,在远场激发的方式下,分别探讨不同高度、宽度以及角度的缺陷对激光超声波的影响,结合接收点的位移信号分析超声波与缺陷作用的复杂过程,并应用惠更斯原理分析其产生的原因,最后提出一种管道缺陷定量表征的方法。通过试验研究对理论结论进行验证。试验研究和理论结论表明,缺陷位置可通过表面波遇到缺陷后产生反射回波信号的接收时间定量表征,缺陷深度可通过缺陷底部产生反射表面波信号的接收时间定量表征,缺陷角度可通过缺陷底部表面波转化纵波信号的接收时间定量表征,为逆向推算缺陷的尺寸奠定了理论基础。     

融合注意力的轻量级行为识别网络研究

针对传统的三维卷积神经网络存在参数量多、信息冗余和时序信息提取不充分3个问题,提出了一种融合注意力的轻量级行为识别网络。首先,为轻量化网络参数和融合短中长时序信息,提出了高效残差块来替代两个级联的3×3×3卷积;其次,对通道注意力进行拓展,提出了时间注意力机制,并将两者嵌入在网络中抑制冗余信息对识别结果的影响;最后,在UCF101数据集上进行实验验证该网络的有效性。结果表明,提出的行为识别网络计算成本为8.9 GFlops,参数量为18.0 M,识别准确率为94.8%,与其他行为识别方法相比,以低成本的计算量实现了较高的识别准确率。     

微波馈入位置对固体催化剂加热效果的影响

本研究考察了微波从底部馈入反应器和从侧面馈人反应器时对固体催化剂的加热效果。从微波介电加热和热传导的物理规律出发,建立了两种不同微波馈入位置时对催化剂床层加热的模型,并通过COMSOL Multiphysics软件模拟分析其对加热效果的影响。结果表明：当采用底部馈入方式进行加热时,电磁场强度在下部分布较强很高,但在距离馈入口较远的区域电磁场强度较低,最终得到的温度分布均匀性较差;当采用微波从侧面馈入的方式进行加热时,催化剂床层区域的电场强度较大,且温度分布比较均匀。     

风电齿轮箱小齿轮齿面剥落原因分析

某风场1.5 MW风电机组齿轮箱中速轴小齿轮失效.该齿轮箱设计寿命20 a,实际使用了5 a.齿轮的材质是20CrNiMo,齿面经过渗碳淬火.采用宏观观察,微观观察和断口分析并结合其它理化测试,分析了小齿轮失效的原因.现场宏观观察发现,大部分轮齿相对完好,只有两支轮齿失效,其中一支齿面剥落,另一支齿面硬化层开裂.经分析,齿面剥落和齿面开裂的原因相同.导致齿轮失效的原因是:齿面粗糙度较大,较深的加工刀痕在异常冲击载荷的作用下造成齿面开裂,随后在循环工作载荷的作用下,萌生了疲劳裂纹并不断扩展,最终导致齿面硬化层脱落.建议提高齿轮表面加工质量,降低表面粗糙度,同时改进齿轮箱制动技术,避免异常载荷冲击造成齿面过载.     

燃气管道机器人变径机构设计及动力学分析

燃气管道机器人作为一种集铺设、检测、修复为一体的设备在管道工程领域应用的愈来愈广泛。为了适应不同的管道直径,管道机器人需要设计合理的变径机构。首先设计了两种管道机器人的变径机构,分别对其进行动力学分析,在同等条件下所需理论电机转矩大小比较结构优劣。最后利用ADAMS动力学分析软件进行仿真模拟与动力学分析,设计了更为合理的变径机构,有利于节省成本,同时对于机器人的轻量化研究有重要意义,为管道机器人设计提供了参考。     

单轴压缩和劈裂试验下不同岩性岩石声发射特性研究

为研究不同岩石声发射特性,选取均质、节理裂隙不发育的白砂岩、大理岩和花岗岩3类完整岩样和不均质、节理裂隙发育的现场岩样为试验对象,进行单轴压缩和巴西劈裂试验,研究拉-压作用下不同岩石声发射特征的差异性。结果表明,在单轴压缩试验下,完整岩样声发射参数特征与岩石强度密切相关,花岗岩破坏所释放的累积AE能量明显大于白砂岩和大理岩;现场岩样各声发射参数最大值则与岩石强度关联性不大。完整岩样和现场岩样的动态b值基本分布范围在1~4之间,且整体呈先上升中间波动随后回落的变化规律。岩石加载整个过程中的声发射特征与岩石均质程度和节理发育情况密切相关。     

管道切割机器人结构设计与仿真分析

为更好地完成燃气管道修复工程中对内衬软管的切割工作,设计一种应用于非开挖翻转内衬修复技术的管道切割机器人。通过UG 软件设计管道切割机器人的整体三维模型,并建立该机器人的动力学方程,运用ADAMS仿真软件对该机器人进行运动仿真,验证管道切割机器人在实际管道内部运动过程的稳定性。首先分析管道切割机器人每个电机输出力矩曲线图的变化特性,成功验证管道切割机器人的运动姿态满足稳定性要求;然后分析该机器人每个电机质心的位移、速度曲线图的变化特性,成功验证管道切割机器人的运动轨迹满足稳定性要求。仿真结果表明,该管道切割机器人具有结构设计合理、运动安全稳定、动作快速的特点,为非开挖翻转内衬修复技术提供了一种节约成本与工期的优良设备。     

反射波层析成像探测地铁上覆地层空洞及不密实区的数值模拟研究

反射波层析成像技术是反射波方法与CT单元化方法的结合,它同时兼有反射波方法及CT方法的长处,但目前在工程领域的应用极少,因此利用数值模拟手段研究了该技术用于探测地铁上覆地层空洞及不密实区的可行性。首先介绍了该方法的原理,然后设计实例探测方案。在地铁隧道中心轴线的上覆地面进行地震波的激发与接收,由于已知隧道埋深等先验信息,能够准确地识别出地震记录数据中来自于隧道衬砌上界面的反射波,得出初始模型,在此基础上进行旅行时反演成像,获得高精度的地铁隧道上覆地层速度分布图,据此对不良地质体进行判释。数值模拟结果显示,反射波层析成像方法能够准确有效地探测地铁隧道上覆地层内空洞及不密实区的位置分布及规模大小,且相比于传统跨孔透射波CT法,该技术能降低施工成本及缩短工期,具有良好的应用前景。     

风电齿轮箱小齿轮断齿原因分析

风电场1.5 MW风电机组齿轮箱在运行中出现故障,经检查发现中速轴小齿轮出现断齿现象。采用宏观观察、微观观察、并结合相关理化性能测试,综合分析得出齿轮的失效原因。结果表明,风电齿轮箱中速轴小齿轮断裂性质为疲劳断裂,在断口上观察到清晰的疲劳弧线,裂纹源萌生于齿面接触疲劳产生的蚀坑中,而导致齿面严重接触疲劳的原因是偏载。     

LiNO3对硅质集料和白云质集料膨胀性的抑制作用

迄今为止,一直缺乏快速有效的方法来区分碱-硅酸反应活性和碱-碳酸盐反应活性。通过测定多种经过RILEM TC191-AAR-5测试检测出具有碱活性的集料在掺加硝酸锂(LiNO3)时试件膨胀率,讨论了LiNO3对硅质集料和白云质集料膨胀性的影响,为建立快速区分碱-硅酸反应活性和碱-碳酸盐反应活性的试验方法奠定了基础。试验结果表明:若集料仅存在碱-硅酸反应活性,当试件中Li/Na摩尔比为2.22,养护液中Li/Na摩尔比为1.11时,试件的28 d膨胀率可以抑制到0.1%以下;若集料为碱-碳酸盐反应活性的,掺加硝酸锂以后试件仍表现出较大的膨胀性,28 d试件膨胀率仍然超过0.1%。