SLM printing of cermet powders: Inhomogeneity from atomic scale to microstructure

It is very challenging for 3D printing based on the selective laser melting (SLM) technology to obtain cermet bulk materials with high density and homogeneous microstructures. In this work, the SLM process of the cermet powders was studied by both simulations and experiments using the WC-Co cemented carbides as an example. The results indicated that the evolution of the ceramic and metallic phases in the cermet particle during the heating, melting and solidification processes were all significantly inhomogeneous from atomic scale to mesoscale microstructures. As a consequence, the microstructural defects were caused intrinsically in the printed bulk material. The formation and growth of the bonding necks between the particles were mainly completed at the later stage of laser heating and the early stage of solidification. Both simulations and experiments demonstrated that thin amorphous layers formed at the ceramics/metal interfaces. This work disclosed the mechanisms for the evolution from the atomic scale to microstructure during the SLM printing of cermet powders, and discovered the origin of the defects in the printed cermet bulk materials.     

A robust model-free controller for a three-phase grid-connected photovoltaic system based on ultra-local model

In this paper, a robust model-free controller for a grid-connected photovoltaic (PV) system is designed. The system consists of a PV generator connected to a three-phase grid by a DC/AC converter. The control objectives of the overall system are to extract maximum power from the PV source, to control reactive power exchange and to improve the quality of the current injected into the grid. The model-free control technique is based on the use of an ultra-local model instead of the dynamic model of the overall system. The local model is continuously updated based on a numerical differentiator using only the input–output behavior of the controlled system. The model-free controller consists of a classical feedback controller and a compensator for the effects of internal parameter changes and external disturbances. Simulation results illustrate the efficiency of the controller for grid-connected PV systems.     

基于虚拟格网的建筑物点云轮廓线自动提取

在分析现有轮廓线提取方法不足的基础上，提出基于虚拟格网的建筑物轮廓线自动提取方法。该方法利用建筑物点云生成虚拟格网并进行二值填充；采用邻域分析方法进行边界格网的标记与追踪；为了避免边界追踪错误，设计了基于方向的单边缘格网抑制方法及基于距离的连接关系调整方法以改善提取结果质量；根据格网追踪结果，从原始建筑物点云中提取真实轮廓点以保持原始建筑物轮廓形态；采用随机抽样一致性估计及最小二乘拟合方法进行轮廓线规则化处理，实现建筑物轮廓线的自动提取。实验结果表明，该方法能快速从建筑物点云中提取轮廓线，可为建筑物轮廓线的自动提取提供一种可行的解决方案。     

基于多基表示的滑动窗口椭圆曲线多标量乘算法

标量乘运算从整体上决定了椭圆曲线密码体制的快速实现效率，在一些椭圆曲线公钥密码体制中需要计算多标量乘。多基数链的标量表示长度更短、非零比特数目更少，较好地适用于椭圆曲线标量乘的快速计算。为了提高椭圆曲线密码的效率，在已有的二进制域和素域的标量乘算法的基础上，结合滑动窗口技术、多基算法，提出新的更高效的多标量乘算法。实验结果表明，新算法与传统Shamir算法和交错NAF算法相比，其所需的运算量更少，能有效地提高椭圆曲线多标量乘算法的效率，使多标量乘的运算更高效。相比于其他算法，新算法的计算效率比已有的多标量乘算法提高了约7.9%~20.6%。     

放射性气载流出物取样代表性分析

为获取核设施放射性气载流出物单点连续监测取样位置,提出基于随机轨道模型(DRW)的气-固多相湍流耦合方法求解代表性取样区域。借助k-epsilon湍流模型模拟连续相,并引入离散颗粒模型(DPM)模拟离散相,建立基于DRW模型的排风管道内流道气-固多相湍流耦合计算模型,计算了核设施气载流出物在管道内流道流场分布规律,分析了内流道流体气旋角、气流速度、示踪气体浓度、气溶胶粒子浓度与管道高度间的关联关系。分析结果表明,随着截面高度的增加,气旋角、气流速度变异系数(COV)、示踪气体浓度COV及示踪气体浓度最大值与平均值的偏差逐渐降低并趋于稳定,气溶胶粒子浓度COV在截面6与截面8满足取样代表性要求;基于计算流体动力学方法可快速地确定出代表性取样位置,为气载流出物单点取样现场试验提供了理论参考依据。     

基于孪生支持向量回归机的转炉炼钢终点预测

为了提高转炉炼钢的终点命中率，建立了一种新的转炉终点预测模型，实现了对转炉终点碳质量分数和温度的准确预测。模型采用K最近邻孪生支持向量机(KNNWTSVR)算法，将权重矩阵引入到目标函数中，并利用鲸群优化算法进行求解，提高了传统算法的性能；然后基于某炼钢厂260 t转炉的实际生产数据，建立了转炉炼钢终点预测模型。结果表明，预测模型的终点碳质量分数(误差±0.005%)和温度(误差±15 ℃)的终点单命中率分别为94%和88%，双命中率达到84%。与其他两种现有的建模方法相比，本模型取得了最优的预测效果。该方法满足转炉炼钢实际生产的需求，也可适用于钢铁冶金其他领域的数学建模。     

基于同轴图像传感的激光焊接过程质量监测技术

针对激光焊接过程中由于参数不匹配、装配误差等原因造成的焊接过程不稳定等焊接缺陷，基于同轴图像传感技术，建立起一套激光焊接过程中的质量在线监测系统，对焊接过程中的熔池图像进行了采集分析及其熔池特征信息的提取. 结果表明，在激光功率为1 500 W的不等厚不锈钢薄板激光焊接试验条件下，焊接过程中的不稳定、下塌缺陷以及焊偏现象与熔池形状各特征信息变化具有一定的相关性. 结合BP神经网络算法对所提特征信息进行分类、识别，基于LabVIEW软件平台，可实现相应缺陷的自动化识别及报警功能.     

基于时空的弱点状运动目标检测技术

如何在复杂背景下持续有效地检测目标位置,一直是研究者们需要面对的主要挑战。本文在研究红外点状移动目标特征的基础上,根据目标无纹理,无形状的特性,提出一种改进的形态学目标增强算法,并利用目标连续时空不变性检测目标。首先,建立多尺度的图像金字塔,在每层上采用改进的形态学算法快速、粗糙定位小目标。然后进一步的根据目标在时空上的位置相关性,提出基于目标运动特征分析的精确检测方法。得到精确稳定的检测结果。最后实验结果表明与经典的形态学检测算法及其他算法相比,该技术能更有效地检测弱小目标,具有更高的鲁棒性。     

采用八叉树和OSG分页结点的海量点云三维可视化

针对现有海量点云可视化方法存在索引构建时间长、内存占用大等问题，研究一种八叉树索引结合OSG分页结点的快速可视化方法，可在占用较小内存的基础上快速建立点云索引并实时调度。采用八叉树索引结构对海量点云进行数据组织，建立各层级的八叉树结点并以文件映射的方式分块保存，对结点文件重组织转换为支持OSG渲染引擎的多分辨率点云数据。采用基于OSG分页结点的实时调度技术，对海量点云进行高质量可视化。与目前两款主流的点云数据处理商业软件进行实验对比分析，结果表明所提方法具有索引建立速度快、内存占用小等优点，同时可视化交互更加流畅，适用于各种配置计算机下海量点云数据的调度管理与实时可视化。     

GaN中质子辐照损伤的分子动力学模拟研究

本文利用分子动力学方法研究了GaN在质子辐照下的损伤。对不同能量（1~10 keV）初级离位原子（PKA）引起的级联碰撞进行了研究，分析了点缺陷与PKA能量的关系、点缺陷随时间的演化规律、点缺陷的空间分布及点缺陷团簇的尺寸特征。研究结果表明，点缺陷的产生与PKA能量呈线性关系，不同类型的点缺陷随时间演化规律相似，点缺陷多产生在PKA径迹旁，点缺陷团簇多为孤立的点缺陷和小团簇。