宽温域下Talc/NR复合材料的力学性能及本构分析

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作者 雷经发 沈俊杰 +2 位作者 刘涛 王璐 赵晨霞 《塑料》 北大核心 2025年第1期52-57,共6页

为研究滑石(Talc)/天然橡胶(NR)复合材料在冲击载荷下的力学性能,采用万能材料试验机及分离式Hopkinson压杆(SHPB)实验装置对3种不同含量的Talc/NR复合材料在常温(20℃)下进行准静态压缩实验及宽温域(20~140℃)、高应变率(2000~4000 s^(... 为研究滑石(Talc)/天然橡胶(NR)复合材料在冲击载荷下的力学性能,采用万能材料试验机及分离式Hopkinson压杆(SHPB)实验装置对3种不同含量的Talc/NR复合材料在常温(20℃)下进行准静态压缩实验及宽温域(20~140℃)、高应变率(2000~4000 s^(-1))下的动态压缩实验,并且,分别采用朱-王-唐(ZWT)模型及Mooney-Rivlin模型与Maxwell单元组合模型对实验数据进行拟合。结果表明,材料在准静态及动态压缩下具有较好的应变率效应,在动态压缩过程中,产生了明显的应变硬化现象;当温度由20℃升高至60、100、140℃时,硬度60 A试样在应变率为3000 s^(-1)时的峰值应力由45.367 MPa递减至34.367、23.200及16.069 MPa,表现出明显的温度效应;与ZWT模型相比,组合模型在曲线硬化阶段拟合效果较好,并且,能体现材料温度效应,适用于表征材料在宽温域高应变率下的力学行为。 展开更多

关键词 Talc/NR 复合材料 宽温域 静动态力学性能 本构模型

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基于视觉动捕的仿真掘进机操作系统

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作者 李永玲 刘凌志 +3 位作者 周百顺 雷经发 张淼 赵汝海 《系统仿真学报》 北大核心 2025年第6期1531-1541,共11页

为实现仿真掘进环境中的人机自然交互,设计了一种基于视觉动捕的仿真掘进机操作系统。视觉动捕单元基于Mediapipe框架,通过相机捕捉手势动作,实现真实世界与虚拟空间的映射;针对手部关键点数据在大范围运动中的不合理跳变问题,通过设置... 为实现仿真掘进环境中的人机自然交互,设计了一种基于视觉动捕的仿真掘进机操作系统。视觉动捕单元基于Mediapipe框架,通过相机捕捉手势动作,实现真实世界与虚拟空间的映射;针对手部关键点数据在大范围运动中的不合理跳变问题,通过设置加权质心提出一种改进的卡尔曼滤波算法,并依据操作者手势输出对应指令。实验结果表明:该方法在均方误差、信噪比、近似熵参数上更具有优势,所需的特定手势识别正确率可达92%以上,操作者可实现对仿真掘进机的高效控制。 展开更多

关键词 人机交互 手势捕捉 卡尔曼滤波 仿真操作系统 近似熵

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激光熔覆Inconel 625合金高温高应变率下的力学行为及本构模型

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作者 雷经发 赵晨霞 +2 位作者 刘涛 沈朝阳 李思悦 《材料导报》 北大核心 2025年第4期186-192,共7页

为研究激光熔覆Inconel 625(IN625)合金在高温高应变率下的力学行为,制备激光熔覆IN625合金试样,获取了试样在四种温度(25℃,600℃,800℃,1 000℃)和三种应变率(1 000 s^(-1),2 000 s^(-1),3 000 s^(-1))下的压缩应力-应变曲线,并构建... 为研究激光熔覆Inconel 625(IN625)合金在高温高应变率下的力学行为,制备激光熔覆IN625合金试样,获取了试样在四种温度(25℃,600℃,800℃,1 000℃)和三种应变率(1 000 s^(-1),2 000 s^(-1),3 000 s^(-1))下的压缩应力-应变曲线,并构建了适用的本构模型。结果表明:激光熔覆IN625合金在四种温度和三种应变率下的应力-应变曲线均存在弹性和塑性阶段。在各温度下,材料的屈服强度和流动应力均随着应变率的增加而增大,表现出明显的应变率强化效应。在各加载应变率下,材料的流动应力和屈服强度均随着温度的升高而降低,表现出显著的温度软化效应。基于应力-应变数据,以Johnson-Cook(J-C)本构模型为基础,通过温度软化指数和应变率敏感系数拟合对模型进行修正,结果表明,模型拟合值与实验结果吻合较好,可准确地描述材料的力学行为。 展开更多

关键词 激光熔覆 IN625合金 高温高应变率 力学行为 本构模型

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高温高应变速率下激光熔覆Inconel 625合金动态压缩力学性能及本构关系

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作者 雷经发 沈朝阳 +2 位作者 刘涛 王璐 孙虹 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第5期188-199,共12页

为揭示Inconel 625(IN625)合金材料在高温高应变速率下的力学行为和变形机理,制备激光熔覆IN625试样,利用分离式霍普金森压杆开展动态压缩实验,获取试样在25~1000℃和1000~3000 s^(-1)下的真应力-真应变曲线,对冲击加载前后试样的微观... 为揭示Inconel 625(IN625)合金材料在高温高应变速率下的力学行为和变形机理,制备激光熔覆IN625试样,利用分离式霍普金森压杆开展动态压缩实验,获取试样在25~1000℃和1000~3000 s^(-1)下的真应力-真应变曲线,对冲击加载前后试样的微观结构进行表征,分析了晶粒取向、晶界演化以及位错密度的变化规律。结果表明:激光熔覆IN625合金具有明显的应变速率强化和温度软化效应。室温动态压缩后,晶粒取向改变明显,与未加载试样相比,其平均晶粒尺寸显著减小,同时位错密度和小角度晶界的数量显著增加,晶体取向择优性降低。高温动态压缩后,试样的平均晶粒尺寸进一步减小,相较于常温动态压缩,位错密度与小角度晶界数量均有所降低并且晶体取向择优性进一步减弱。考虑应变速率-温度耦合作用和绝热温升影响的Power-Law(P-L)本构模型能够准确预测激光熔覆IN625合金在25~1000℃和1000~3000 s^(-1)条件下的塑性流动行为。 展开更多

关键词 激光熔覆IN625合金 高温高应变速率 动态力学行为 微观组织 本构模型

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轻量化神经网络结合深度相机的矿工目标检测与定位

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作者 张淼 王孝军 +2 位作者 雷经发 赵汝海 李永玲 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第3期115-124,共10页

为防止矿工误入危险区域,提出一种YOLOv5s-MPD轻量化井下矿工目标检测模型,并结合深度相机定位矿工目标,实时检测矿工是否进入危险区域。首先,使用MobileNetv3轻量化神经网络作为主干特征提取网络,大幅降低模型体积;其次,引入极化自注... 为防止矿工误入危险区域,提出一种YOLOv5s-MPD轻量化井下矿工目标检测模型,并结合深度相机定位矿工目标,实时检测矿工是否进入危险区域。首先,使用MobileNetv3轻量化神经网络作为主干特征提取网络,大幅降低模型体积;其次,引入极化自注意力模块(PSA),增强目标的感知能力;最后,采用可变形卷积网络(DCNv2)替代特征融合层中C3模块的标准卷积,解决常规卷积丢失部分特征信息的问题,利用改进模型结合深度相机获取的彩色图像检测矿工目标,并得到目标中心点的空间三维坐标。结果表明:改进模型相比于YOLOv5s,参数量和计算量分别减少83.54%和77.03%,模型体积大小仅为3.4 MB,检测速度为70.2帧/s,提升54.97%,平均精度均值(mAP)为0.825。与主流目标检测模型相比,改进模型的参数量、计算量、模型体积、检测速度和mAP较为均衡。在实际定位精度试验中,1~8 m范围内测得相机与矿工目标间距离的平均绝对误差和平均相对误差分别为0.11 m和1.74%;最大绝对误差和最大相对误差分别为0.25 m和2.96%。在动态检测中,均能检测到矿工目标并输出其位置信息,检测成功率达97.5%。 展开更多

关键词 轻量化 神经网络 深度相机 目标检测 目标定位 安全预警

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基于改进YOLOv7的多尺度特征提取绝缘子缺陷检测算法

6

作者 孙虹 郭乂菡 +3 位作者 雷经发 赵汝海 李永玲 张淼 《高压电器》 北大核心 2025年第6期102-112,共11页

针对绝缘子图像缺陷尺寸小、背景干扰因素多、难易样本不平衡等问题,提出了一种多尺度融合的YOLOv7(MSF-YOLOv7)算法,并将其应用于输电线路绝缘子的缺陷检测。首先,通过多尺度卷积块注意力模块(multi scale-convolution block attention... 针对绝缘子图像缺陷尺寸小、背景干扰因素多、难易样本不平衡等问题,提出了一种多尺度融合的YOLOv7(MSF-YOLOv7)算法,并将其应用于输电线路绝缘子的缺陷检测。首先,通过多尺度卷积块注意力模块(multi scale-convolution block attention module,MS-CBAM),深度聚合带有丰富语义信息的特征图,提升网络对不同尺度目标的检测性能;其次,在主干网络利用新开发的全局空间金字塔池化(global spatial pyramid pooling-fast,GSPPF)模块增加全局背景信息,以减轻复杂背景所带来的影响;针对样本分布不平衡的问题,引入Focaler-CIoU损失函数聚焦不同缺陷目标,加快模型的收敛速度。实验结果表明,文中提出的MSF-YOLOv7模型mAP50达到88.1%,精确度和召回率达到90.3%和83.1%,较YOLOv7算法分别提升了6.3%、7.9%和6.3%,同时参数量与浮点计算量分别降低了13.38%和2.95%。 展开更多

关键词 YOLOv7 绝缘子缺陷检测 多尺度特征提取 注意力机制 空间金字塔池化

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基于改进SIFT特征匹配的数字图像相关变形初值估计

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作者 孙虹 孙金旺 +3 位作者 雷经发 赵汝海 李永玲 张淼 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第5期256-265,312,共11页

针对数字图像相关法的初值影响图像亚像素求解精度和计算效率的问题,提出一种基于改进SIFT特征匹配的初值估计方法。通过SIFT算子检测特征点,使用高斯圆形窗口建立40维降维特征向量,并对窗口内像素点进行加权处理,提高算法匹配准确性;... 针对数字图像相关法的初值影响图像亚像素求解精度和计算效率的问题,提出一种基于改进SIFT特征匹配的初值估计方法。通过SIFT算子检测特征点,使用高斯圆形窗口建立40维降维特征向量,并对窗口内像素点进行加权处理,提高算法匹配准确性;然后利用特征匹配对误匹配点进行筛选,获得图像变形前后点对坐标;最后采用基于RANSAC的初值估计方案,独立估计每个兴趣点的变形初值,并将估计初值代入反向合成高斯牛顿算法迭代求解亚像素位移。通过模拟散斑平移实验和聚氯乙烯(PVC)/热塑性聚氨酯(TPU)共混材料拉伸实验对算法性能进行分析。结果表明:当实验材料单轴拉伸一侧发生最大25%变形时,所提方法仍能有效获取稳定可靠的估计初值,兴趣点位移计算准确率可达99.9%以上,相较于传统特征匹配的初值估计方法在计算精度和效率方面都有更好的表现。 展开更多

关键词 图像处理 数字图像相关 光学测量 特征匹配 改进SIFT算法

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激光熔覆Inconel 625合金动态剪切响应及微观组织演变

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作者 刘涛 李思悦 +2 位作者 雷经发 王璐 沈朝阳 《航空材料学报》 北大核心 2025年第2期28-36,共9页

开展激光熔覆Inconel 625(IN625)合金动态剪切力学特性及微观结构演化规律的研究,可以为材料力学性能优化提供理论指导。采用分离式霍普金森压杆(SHPB)对激光熔覆IN625合金开展不同环境温度(20、600、800℃和1000℃)和加载应变率(40000... 开展激光熔覆Inconel 625(IN625)合金动态剪切力学特性及微观结构演化规律的研究,可以为材料力学性能优化提供理论指导。采用分离式霍普金森压杆(SHPB)对激光熔覆IN625合金开展不同环境温度(20、600、800℃和1000℃)和加载应变率(40000、60000 s^(-1)和80000 s^(-1))下动态剪切实验,获得动态剪切应力-应变关系。结合扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)对加载前后材料的微观形貌和晶体结构进行表征。结果表明:激光熔覆IN625合金应变率强化效应和温度软化效应显著,高温下温度软化效应主导材料力学行为。相比于未加载试样,常温动态剪切实验使材料呈现明显的剪切织构,位错密度升高,平均晶粒尺寸减小,小角度晶界占比由29%增至85%。与常温加载相比,高温动态剪切实验使材料晶体择优取向强度和位错密度均降低,平均晶粒尺寸进一步减小,小角度晶界占比由85%降至73.5%。 展开更多

关键词 激光熔覆 IN625合金 动态剪切 微观组织

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基于自适应多曝光融合的高动态范围表面测量方法 被引量：3

9

作者 雷经发 谢浩然 +3 位作者 李永玲 吴东 张淼 赵汝海 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期173-182,共10页

为解决结构光测量高动态范围表面物体时出现局部过度曝光或曝光不足的问题,提出一种改进的多曝光融合方法,利用自适应曝光代替手动曝光,并对图像融合过程进行优化。首先,将初始曝光时间下拍摄的图像利用直方图进行分析,将被测物体表面... 为解决结构光测量高动态范围表面物体时出现局部过度曝光或曝光不足的问题,提出一种改进的多曝光融合方法,利用自适应曝光代替手动曝光,并对图像融合过程进行优化。首先,将初始曝光时间下拍摄的图像利用直方图进行分析,将被测物体表面反射率不同的区域分为若干组,分别计算出每个组别的最佳曝光时间;在此基础上,拍摄不同组别对应最佳曝光时间下投射白光和条纹的图像,并去除图像中超过设定阈值的高灰度值区域,再将投射白光处理后的图像制作成掩模图,与相同曝光时间下投射条纹处理后的图像相乘,进而对多组相乘后的图像进行亮度压缩与融合;最后,通过CLAHE算法提高融合后所生成条纹图的对比度与清晰度,并对条纹解相后进行点云重建和尺寸测量。实验结果表明:文中方法中自适应曝光相较于手动曝光具有高效性和准确性,U型卡、连接块、圆盘三个高动态范围表面物体的点云重建率分别高达99.98%、99.74%、99.76%,测量出的标准块阶梯高度差绝对误差为0.062 mm,相对误差仅为0.69%,该方法有效解决了高动态范围表面物体测量时点云缺失的问题,提高了三维轮廓的测量精度。 展开更多

关键词 高动态范围表面物体 自适应曝光时间 多曝光融合技术 三维轮廓检测

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PVC/TPU共混材料静动态力学性能及本构模型研究 被引量：1

10

作者 雷经发 胡基波 +2 位作者 刘涛 吴文奇 沈朝阳 《中国塑料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1-6,共6页

利用万能材料试验机和高速拉伸试验机对2种成型方式和6种共混比的聚氯乙烯/热塑性聚氨酯(PVC/TPU)共混材料开展静动态拉伸力学性能测试,并基于断裂伸长率和邵氏硬度进行成型方式和共混比优选。进一步获取了共混材料在较宽应变率范围(0.0... 利用万能材料试验机和高速拉伸试验机对2种成型方式和6种共混比的聚氯乙烯/热塑性聚氨酯(PVC/TPU)共混材料开展静动态拉伸力学性能测试,并基于断裂伸长率和邵氏硬度进行成型方式和共混比优选。进一步获取了共混材料在较宽应变率范围(0.001~700 s-1)的应力⁃应变数据,并进行了拉伸断面的微观表征。结果表明,模压成型材料断裂伸长率更高,共混比为90/10时材料具有最高的断裂伸长率,邵氏硬度符合试验假人软组织材料的硬度范围(邵尔40~70 A)。共混比为90/10(PVC/TPU)材料在静动态载荷下均具有显著的应变率效应。选取朱⁃王⁃唐(ZWT)方程和Sherwood⁃Frost方程构建了材料的本构模型,对比发现Sherwood⁃Frost方程拟合效果更好。形貌分析发现,静动态加载下,材料均为典型的脆性断裂,未出现明显的相分离现象。随着应变率的增加,断面逐渐变粗糙,并产生空穴及微小裂纹。 展开更多

关键词 聚氯乙烯 热塑性聚氨酯 应变率 本构模型

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聚氯乙烯/热塑性聚氨酯共混合金的静动态力学性能及微观结构分析

11

作者 雷经发 沈强 +2 位作者 刘涛 孙虹 尹志强 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第19期264-269,共6页

为了揭示聚氯乙烯(PVC)/热塑性聚氨酯(TPU)共混合金的静动态力学性能以及微观结构对共混体系力学性能的影响,采用万能材料试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)实验装置对PVC/TPU合金开展准静态、动态力学性能实验,获取了较宽应变率范围(0.... 为了揭示聚氯乙烯(PVC)/热塑性聚氨酯(TPU)共混合金的静动态力学性能以及微观结构对共混体系力学性能的影响,采用万能材料试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)实验装置对PVC/TPU合金开展准静态、动态力学性能实验,获取了较宽应变率范围(0.001~5800 s^(-1))内的应力-应变曲线,并通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)及扫描电镜(SEM)对PVC/TPU合金微观结构进行表征。结果表明,材料在准静态拉伸及动态压缩下均具有显著的应变率强化效应。共混比会影响其微观结构及力学性能,共混比为90/10(PVC/TPU)时,材料弹性模量、峰值应力及断裂伸长率最高,且两相相容性最好;随着TPU占比增加,材料的拉伸与压缩力学性能下降,两相之间出现明显的界面层;此外,共混比为50/50时,材料相结构较为复杂,出现双连续相与“海-岛”结构共存的复杂形貌。 展开更多

关键词 共混合金 力学性能 应变率 微观形貌

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聚氯乙烯弹性体静动态力学性能及本构模型 被引量：14

12

作者 雷经发 许孟 +3 位作者 刘涛 宣言 孙虹 魏展 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期63-70,共8页

为揭示聚氯乙烯弹性体在静、动态载荷下的力学性能,采用万能材料试验机和改进的分离式霍普金森压杆实验装置获得了材料在应变率为0.001、0.01、0.1、1 510、2 260和3 000 s-1下的应力应变曲线,并以屈服强度为整形器优选参数,对比了紫铜... 为揭示聚氯乙烯弹性体在静、动态载荷下的力学性能,采用万能材料试验机和改进的分离式霍普金森压杆实验装置获得了材料在应变率为0.001、0.01、0.1、1 510、2 260和3 000 s-1下的应力应变曲线,并以屈服强度为整形器优选参数,对比了紫铜、铜版纸和铅等3种整形器材料的整形效果。使用修正的ZWT非线性黏弹性本构模型描述聚氯乙烯弹性体在静、动态载荷下的力学性能。结果表明:聚氯乙烯弹性体在静态载荷下具有应变率效应和显著的超弹性特性,动态载荷下表现出较明显的应变率效应和较强的抗变形能力,且静动态载荷下的力学行为受应变历史影响较大。3种整形器材料中铜版纸的整形效果最好。修正后的ZWT非线性黏弹性本构模型能够得到统一参数的本构表达式,且各应变率下的拟合结果与实验结果具有较好的一致性。 展开更多

关键词 聚氯乙烯弹性体 静、动态力学性能 ZWT非线性黏弹性本构模型 整形器

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双频投影条纹相位展开方法的改进 被引量：11

13

作者 雷经发 陈志强 +2 位作者 张淼 孙虹 李永玲 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1337-1345,共9页

为解决双频外差法展开条纹相位中出现跳跃性变化的问题,提出了一种改进方法。首先,根据外差原理计算出条纹级数的小数部分,再由该条纹级数对应频率的光栅条纹的相位主值计算出当前小数部分的实际值。然后,根据相位主值自身误差设置判定... 为解决双频外差法展开条纹相位中出现跳跃性变化的问题,提出了一种改进方法。首先,根据外差原理计算出条纹级数的小数部分,再由该条纹级数对应频率的光栅条纹的相位主值计算出当前小数部分的实际值。然后,根据相位主值自身误差设置判定阈值,并用该阈值对上述计算值与实际值的差值进行判断。最后,根据判断结果对中间参量的周期次数进行加或减的调整,以校正绝对相位。通过在仿真双频条纹图案的相移图中加入不同均值和方差的高斯噪声,对比校正前后的相位图,分析了改进方法对相位跳跃性误差的校正率,并通过样件实测实验来验证该方法的实用效果。实验结果表明,该改进方法对绝对相位跳跃性误差的校正率可达90%以上,具有较强的抗噪性和实用性。 展开更多

关键词 光学三维测量 双频条纹 条纹级数 相位展开 相位跳跃 误差校正

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基于投影栅相位法和多曝光图像融合技术的强反射表面轮廓检测 被引量：9

14

作者 雷经发 陆宗胜 +2 位作者 李永玲 张淼 赵汝海 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第18期2195-2204,共10页

光栅投影三维测量技术因其非接触式、分辨率高和精度高等优点,已成为应用最为广泛的三维测量技术之一,但对于具有强反射表面的被测物,所采集的图像会出现局部过明或过暗的现象,导致测量的点云缺失,影响测量精度。为了实现强反射表面物... 光栅投影三维测量技术因其非接触式、分辨率高和精度高等优点,已成为应用最为广泛的三维测量技术之一,但对于具有强反射表面的被测物,所采集的图像会出现局部过明或过暗的现象,导致测量的点云缺失,影响测量精度。为了实现强反射表面物体三维轮廓的精确测量,提出一种改进的多曝光图像融合技术。利用白光投射下不同曝光时长的图像制作掩模,分别与光栅投射下相应曝光时长的条纹图像相乘,将所得图像进行线性变换后叠加,再对其灰度值归一化后进行伽马变换和灰度值还原,最后利用所得条纹图像解相并计算被测物体表面三维点云数据。实验表明,该方法在一定程度上克服了因物体局部高光而导致的点云缺失,对于法兰片、标准块和U型卡三种具有强反射表面的被测物,分别能计算出99.8%、99.1%和99.3%的点云数据,实现了强反射金属表面较为完整的三维轮廓检测。 展开更多

关键词 强反射表面 三维轮廓检测 投影栅相位法 多曝光图像融合技术

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基于改进的自动多曝光和数字光栅投影技术的强反射表面形貌测量 被引量：4

15

作者 雷经发 孙寅 +3 位作者 张淼 李永玲 赵汝海 孙虹 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期138-150,共13页

采用数字光栅投影技术对强反射表面物体进行形貌测量时,由于采集的图像出现局部过明或过暗的现象,造成测量精度下降。基于此,提出一种改进的自动多次曝光图像融合技术,首先通过系统灰度响应曲线确定合适的测量灰度值范围,并根据基准点... 采用数字光栅投影技术对强反射表面物体进行形貌测量时,由于采集的图像出现局部过明或过暗的现象,造成测量精度下降。基于此,提出一种改进的自动多次曝光图像融合技术,首先通过系统灰度响应曲线确定合适的测量灰度值范围,并根据基准点拟合出相机响应函数,计算出所需的曝光时长和次数;其次,将相机采集的不同曝光时长下光栅条纹图像与投射纯白图像下制作的掩膜图像相乘并进行线性变换叠加,采用对数变化提升叠加后光栅条纹图的暗部区域细节;最后通过解相计算出被测物的三维点云数据。实验结果表明,该方法可以准确计算出曝光时长和次数,融合后的图像条纹清晰完整,对于具有强反射表面的标准块、水泵压板护套和回程盘,点云重建率分别达到99.80%、99.20%、99.40%,提高了强反射表面的形貌测量精度。 展开更多

关键词 数字光栅投影 相机响应曲线 图像融合 形貌测量 强反射表面

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熔融沉积PLA材料动态力学行为及本构模型研究 被引量：4

16

作者 雷经发 魏展 +2 位作者 刘涛 孙虹 段焕天 《中国塑料》 CAS CSCD 北大核心 2020年第11期59-65,共7页

为分析低、高应变率下增材制造熔融沉积材料聚乳酸(PLA)的静、动态力学性能,利用万能材料试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)实验装置分别对3种打印速度(40、80、120 mm/s)的PLA材料进行加载应变率为0.0005、1000、1500、2000 s^-1的静... 为分析低、高应变率下增材制造熔融沉积材料聚乳酸(PLA)的静、动态力学性能,利用万能材料试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)实验装置分别对3种打印速度(40、80、120 mm/s)的PLA材料进行加载应变率为0.0005、1000、1500、2000 s^-1的静、动态力学性能测试,并观测了试样表面微观形貌。结果表明,PLA材料的弹性模量、屈服应力随应变率的增加而显著增加;微观形貌分析发现,打印速度为80 mm/s的材料缺陷较少,相同应变率下,该打印速度材料的弹性模量和屈服应力明显高于40 mm/s和120 mm/s 2种打印速度材料;静态载荷下,PLA材料会出现明显的弹性和塑性阶段,且塑性段呈现出了应变软化现象;动态载荷下,PLA材料具有显著的黏弹性特征,选取朱-王-唐(ZWT)模型建立了材料的黏弹性本构,该本构模型拟合曲线与实验曲线吻合较好。 展开更多

关键词 聚乳酸 应变率 分离式霍普金森压杆 熔融沉积成型

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熔融沉积工艺参数对热塑性聚氨酯弹性体静动态力学性能的影响 被引量：2

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作者 雷经发 沈强 +2 位作者 刘涛 孙虹 尹志强 《中国塑料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期29-35,共7页

为揭示通过熔融沉积成型(FDM)工艺制备的热塑性聚氨酯弹性体(TPU)的静动态力学性能及工艺参数对其力学性能的影响,采用万能材料试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)实验装置对使用3种打印速率(10、40、70 mm/s)和3种喷头温度(200、220、24... 为揭示通过熔融沉积成型(FDM)工艺制备的热塑性聚氨酯弹性体(TPU)的静动态力学性能及工艺参数对其力学性能的影响,采用万能材料试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)实验装置对使用3种打印速率(10、40、70 mm/s)和3种喷头温度(200、220、240℃)制备的TPU开展准静态(0.01 s^(-1))和动态(1000 s^(-1))加载下的力学性能试验,并进行工艺参数优选,同时进一步获取了材料在较宽应变率范围(0.001~2500 s^(-1))的应力-应变样本空间数据。结果表明,准静态和动态加载下,喷头温度220℃、打印速率40 mm/s为最优工艺参数;试样在准静态和动态下均具有应变率效应;准静态下试样超弹性特征显著,动态下结合朱-王-唐(ZWT)方程构建的材料黏弹性本构模型拟合曲线与实验曲线吻合较好;采用最优工艺参数制备的试样出现明显“微相分离”现象。 展开更多

关键词 热塑性聚氨酯弹性体 熔融沉积成型 分离式霍普金森压杆 应变率

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基于数字图像相关法的熔融沉积聚乳酸材料动态力学性能测试 被引量：1

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作者 雷经发 段焕天 +2 位作者 刘涛 魏展 孙虹 《中国塑料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期45-50,共6页

为研究熔融沉积聚乳酸(PLA)材料动态的力学性能,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对PLA材料进行了加载应变率分别为880、1 230、1 650、2 230 s-1的动态压缩实验,通过高帧率图像采集设备获得了不同应变率下PLA材料的变形图像,结合数字... 为研究熔融沉积聚乳酸(PLA)材料动态的力学性能,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对PLA材料进行了加载应变率分别为880、1 230、1 650、2 230 s-1的动态压缩实验,通过高帧率图像采集设备获得了不同应变率下PLA材料的变形图像,结合数字图像相关(DIC)法分析得到PLA试样表面沿加载方向的应变场,并对应变率进行了分析。结果表明,熔融沉积PLA材料在动态载荷作用下的变形过程存在弹性阶段、塑性阶段和卸载阶段;随着应变率的增加,PLA材料在塑性阶段出现了显著的塑性流动区域;PLA材料的压缩强度和最大应变均随应变率增大而增大;利用DIC法测得在整个动态冲击实验过程中,应变在试样中分布基本均匀,应变范围随应变率增大而增大,应变率在整个加载过程中基本保持恒定;DIC法测得的应变与SHPB实验基本一致,应变率误差均小于3%,表明本研究使用的DIC法能够应用于SHPB实验。 展开更多

关键词 聚乳酸 数字图像相关 分离式霍普金森压杆 力学性能

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碳钢试样拉伸过程磁信号多尺度熵特征提取及磁畴观测 被引量：1

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作者 刘涛 沈朝洋 +2 位作者 雷经发 邬竞雄 孙虹 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2022年第5期808-814,共7页

为揭示碳钢试样拉伸损伤过程磁信号多尺度特征,选取45钢试样开展准静态拉伸实验,提取磁场强度法向分量H_(p)(y)和磁场强度梯度K的多尺度熵特征,结合上述特征,选取支持向量机方法构建了损伤评估模型。利用原子力显微法观测各拉伸损伤阶... 为揭示碳钢试样拉伸损伤过程磁信号多尺度特征,选取45钢试样开展准静态拉伸实验,提取磁场强度法向分量H_(p)(y)和磁场强度梯度K的多尺度熵特征,结合上述特征,选取支持向量机方法构建了损伤评估模型。利用原子力显微法观测各拉伸损伤阶段的磁畴形貌,提取了磁畴相位角特征。结果表明:各拉伸损伤阶段H_(p)(y)均存在对应于隐性损伤区域的零值点,随着损伤程度增加,H_(p)(y)绝对值增大,K值曲线在H_(p)(y)零值点处出现峰值。各阶段H_(p)(y)多尺度熵值随尺度因子的增加呈上升趋势。随着损伤程度的增加,H_(p)(y)多尺度熵值降低,而磁畴相位角呈逐渐上升趋势,颈缩和断裂阶段H_(p)(y)多尺度熵值再次升高,磁畴相位角则开始下降,所构建的损伤评估模型具有83.3%的损伤识别精度。本文成果可为铁磁构件在役检测及损伤评估提供方法模型支撑。 展开更多

关键词 磁信号 多尺度熵 支持向量机 磁畴观测

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外加磁场环境下45钢疲劳过程磁记忆特征及其损伤模型

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作者 雷经发 沈朝洋 +2 位作者 刘涛 孙虹 沈俊杰 《材料科学与工艺》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期35-42,共8页

为明确外加磁场环境下铁磁构件疲劳损伤过程磁记忆信号变化规律,以45钢为对象,开展了地磁场(40 A/m)及外加磁场(200、400、600 A/m)环境下的低周疲劳实验。获取了各疲劳损伤阶段的磁场强度法向分量H_(p)(y)及梯度值K,提取了H_(p)(y)极差... 为明确外加磁场环境下铁磁构件疲劳损伤过程磁记忆信号变化规律,以45钢为对象,开展了地磁场(40 A/m)及外加磁场(200、400、600 A/m)环境下的低周疲劳实验。获取了各疲劳损伤阶段的磁场强度法向分量H_(p)(y)及梯度值K,提取了H_(p)(y)极差值H_(p)(y)Rv和K最大值Kmax,结合经典疲劳损伤模型进行了磁特征损伤累积参数拟合,构建了疲劳损伤模型。结果表明:随着疲劳循环周次增加,各数据采集点的H_(p)(y)值、应力集中部位K值和H_(p)(y)Rv值逐渐增大。相同循环周次下,随着外加磁场强度的增大,各数据采集点H_(p)(y)值和H_(p)(y)Rv值逐渐增大,且对应于疲劳断裂阶段的K_(max)值逐渐增加。所构建的基于H_(p)(y)Rv的疲劳损伤模型拟合度较高。本文可为铁磁构件疲劳损伤评估提供技术方法支持。 展开更多

关键词 铁磁构件 外加磁场 疲劳损伤 磁记忆信号 损伤模型

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