为了系统研究激光功率、激光扫描间距和激光扫描速度对高熵合金内部缺陷与微磨削性能的影响规律,采用在不同激光工艺参数组合下选区激光熔化成形的FeCoCrNiAl0.5高熵合金试件,通过金相显微镜与扫描电镜分析材料内部气孔与微裂纹等缺陷特征。以微磨削力、表面粗糙度、磨削表面形貌和亚表面损伤为评价指标开展微磨削单因素试验,定量分析不同激光参数制备试件的微磨削加工性能。结果表明,适度提高激光功率可减少气孔和裂纹、提高致密度与强度,使微磨削力增大、表面粗糙度降低;增大激光扫描间距会削弱熔道搭接、增加内部缺陷,虽磨削力降低,但表面与亚表面损伤和粗糙度加剧;适中的激光扫描速度有利于抑制缺陷、提高致密度和强度,从而改善表面质量。
在利用陶瓷光固化 (vat photopolymerization,VPP) 增材制造技术制备复杂结构陶瓷零件时,由于材料体系、逐层打印原理及后处理工艺的固有特性极易产生各类缺陷。为解决这些缺陷对零件成型精度、服役性能及技术推广造成的制约与阻碍,系统研究了陶瓷光固化增材制造中缺陷的生成机理与控制策略。首先,总结了陶瓷光固化增材制造中存在的两类缺陷:形貌缺陷(如尺寸偏差、形貌失真)与结构缺陷(如各向异性、孔隙等),并揭示了其复杂的生成机制。然后,总结了基于理论建模与数值模拟的缺陷分析手段。在缺陷控制与性能改进方面,不仅总结了包括脱泡、浆料改进、优化脱脂烧结等传统优化方法,还探讨了“微结构设计”等创新性策略。最后,对未来值得关注的研究方向与发展重点进行了归纳与展望,以期为推动高性能陶瓷光固化增材制造技术的发展提供理论参考与实践指南。
为研究激光选区熔化过程中产生的熔池及飞溅行为,搭建高速相机监测平台。利用高速相机在不同的保护气流方向和线性能量密度下以不同曝光时间拍摄单道扫描过程中的熔化图像。提出一种图像处理方法,对采集到的熔化过程图像进行处理。从飞溅数量、面积、角度等方面对保护气流方向和不同线性能量密度下飞溅的特征进行具体分析。研究结果表明,与线性能量密度相比,保护气流方向对飞溅特征的影响更为显著,建议在激光选区熔化过程中使用较低的线性能量密度(在适当范围内)结合逆气流方向来抑制飞溅。
为解决激光沉积制造成形表面出现凹陷与凸起偏差的问题,设计了一种成形表面偏差监测与反馈控制的算法。通过三维点云重构、坐标系配准、精简降噪、偏差值计算实现了表面偏差监测。由反馈控制算法获取偏差区域轮廓,凹陷偏差区域分层生成补偿轨迹,凸起偏差区域分区生成调控轨迹,实现了成形表面偏差区域的反馈控制。设计了验证实验,实验中表面偏差监测与反馈控制程序能够及时识别样件表面的凹陷与凸起偏差区域并进行反馈控制,大幅降低了样件表面的平面度误差。成形表面偏差监测与反馈控制算法的有效性得到验证,对激光增材制造技术的发展具有重要意义。
为了挖掘航空高强度钢构件修复技术的经济效益和科研价值,适配航空航天领域发展需求,采用激光增材修复技术对300M高强度钢基体裂纹进行修复。对修复试样的显微组织、元素分布、静态力学性能及断口形貌进行研究。结果表明,修复区组织自顶层向基体方向依次呈现贝氏体 → 马氏体+贝氏体 → 回火马氏体的梯度特征,热影响区组织主要为不均匀的马氏体,热处理后各区域均转变为均匀的回火马氏体和贝氏体混合组织。沉积态试样修复区硬度高于基体,但热影响区存在软化;沉积态拉伸试样抗拉和屈服强度低、塑性好,断口为准解理形貌,经合适热处理后强度大幅提高但塑性显著下降,断口转变为韧性断裂。
针对在复杂障碍物环境下的低空无人机路径规划中的局部最优或目标不可达等问题,提出一种基于改进人工势场法的低空无人机动态路径规划算法。首先,优化人工势场法斥力势场函数,利用障碍物距离动态调整斥力强度,解决路径规划目标点不可达问题。然后,改进引力势场函数,对引力权重进行动态分配,规避陷入局部最优问题。最后,提出合力向量平滑优化策略,增强路径规划的稳定性与动态适应性。实验结果表明,相比标准人工势场算法,提出的改进人工势场法在复杂障碍物环境下解决了路径规划局部最优和目标不可达问题,研究结果对低空飞行器动态路径规划具有较好的借鉴意义。
为探究低空城市末端配送场景下,无人机配送中心选址分配的协同优化问题,在综合考虑地理区域特征、无人机性能及配送时效的基础上,以沈阳非禁飞区的20所高校为研究对象,进行模拟仿真实验,解决该问题背景下的选址分配问题。针对无人机物流配送的特点,分析配送中心的选址分配问题,考虑特定区域环境及无人机的特点,以总成本最小为目标函数构建多约束条件的数学模型。通过手肘聚类方法确定配送中心的数量,并结合模拟退火优化算法得到在总经济成本最小目标下的最优配送中心坐标及分配方案,考虑配送中心的负载率与容量约束对配送中心位置的影响。使用Python对现实环境进行模拟仿真实验,求出算法的最优解即最优选址分配方案。
为解决数字科技时代低空经济“能力塑造型”人才培养领域人才供给与产业需求错位的现实困境,整合人机交互、人因工程与心流理论,以航空航天文化传播为价值内核,构建低空经济“能力塑造型”人才培养框架。基于模糊集定性比较分析(fuzzy set qualitative comparative analysis, fsQCA)方法,探讨能力接受度、学习体验适配度、虚拟平台接受度、学习承诺、产业场景对接度、政策支持感知度对培养模式高接受意愿的驱动机制。结果表明,不存在单一必要条件,存在体验主导型、平台驱动型、双核强化型3条充分组态路径,呈现多元并发因果特征。据此构建以五维核心能力为目标、三论融合为逻辑、数字虚拟平台为载体、航空航天文化为底色的人才培养新范式,为低空经济人才培养优化提供理论参考与实践路径。
为了揭示某型涡轴发动机150 h持久试车中突发振动超限故障的根本原因,结合理化检验与热-机耦合仿真开展了全链条机理剖析。研究表明,防冰系统介入诱发严重的瞬态热冲击,导致DZ22合金叶片发生典型的γ′相筏状退化与加速蠕变伸长。叶片径向超长引发强烈的动静碰磨,造成逾60 g·cm的转子不平衡量,最终导致转子振动突发越限。Larson-Miller模型核算证实,极端热负荷使受灾局部蠕变寿命自150 h锐减至约80.5 h,与实际拆换节点及部位精准吻合。据此,制定了“先降工况、后开防冰”的时序控制方案。台架试验表明,该策略从源头彻底平抑了热超调现象,消除了转子碰磨隐患,保障了同型机后续试车安全。
为了解决现有目标分割方法对光流图的过度依赖问题,并充分利用视频目标特有的时间相关性和空间相关性,提出一种先利用目标与背景的时序特征信息提取感兴趣区域,后利用空间显著性特征分割目标的两阶段方法。首先,设计光流异常区域检测器,以序列图像间像素位置变化产生的光流场作为时序特征,学习目标与背景在时序特征上的差异,从而检测出目标位置,并将分割范围引导至目标所在感兴趣区域(region of interest,ROI)。然后,使用提出的DC-U2Net作为显著目标检测器分割出ROI中的显著目标,得到掩码后,完成目标分割。其中,DC-U2Net通过引入双通道RSU模块与残差连接路径,进一步提高目标掩码的精度。该方法在两个公共数据集上进行了性能测试,取得了有竞争力的结果。在DAVIS2016数据集上, 分数、 分数与G分数分别达到83.7、86.7、85.2。结果表明,针对视频目标时序特征和显著性特征的特点,在不影响实时性的情况下提出的基于时序特征引导的两阶段视频目标分割方法,提升了目标分割精确度。