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大尺寸检查中航天器损伤定量评估 Research Article

张阔1,霍建亮2,王升哲2,张枭2,冯怡婷1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第4期页码 542-554 doi: 10.1631/FITEE.2000733

摘要：为保证航天器在多次航天任务中的安全性和可靠性，需要对航天器进行原位无损检测，判断微流星体和轨道碎片超高速撞击造成的损伤。本文提出一种创新的基于损伤重建图像拼接技术的定量损伤评估方法。首先，应用高斯混合模型聚类算法提取损伤特征突出的图像。然后，提出基于ORB特征提取算法和改进的具有自适应阈值选择的估计样本一致性（MSAC）算法的图像拼接方法，可创建用于损伤检测的大规模拼接图像。最后，对损伤特征区域进行分割和提取，生成拼接图像。通过计算质心位置和周长定量参数确定损伤区域的位置并判断损伤程度。实验结果验证了所提方法的有效性和适用性。

关键词：超高速撞击；损伤信息提取；图像拼接；损伤定位；定量评估

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基于变分贝叶斯多稀疏成分提取的空间碎片超高速撞击损伤重构方法研究 Research Article

黄雪刚,石安华,罗庆,罗锦阳

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第4期页码 530-541 doi: 10.1631/FITEE.2000575

摘要：为提高在轨航天器抵御空间碎片撞击的生存能力，提出一种撞击损伤评估方法。首先，建立一个针对红外热图像序列数据的多区域损伤挖掘模型，用于描述处于不同空间层的撞击损伤。采用变分贝叶斯推理来求解模型参数，从而有效地从红外热图像数据中识别不同类型撞击损伤。然后，提出一种图像处理框架，包括具有能量函数的图像分割算法和具有稀疏表示的图像融合方法，以消除变异贝叶斯误差并比较不同类型损伤的位置。在试验部分，将上述方法用于评估二次碎片云对Whipple防护结构的复杂撞击损伤。实验结果证明本文提出的方法可以对空间碎片超高速撞击造成的不同类型复杂损伤进行有效识别与评估。

关键词：超高速撞击；变分贝叶斯；稀疏表示；损伤评估

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基于图像处理的超高速撞击碎片云的动态建模与损伤估计 Research Article

曾入,宋燕,吕伟臻

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第4期页码 555-570 doi: 10.1631/FITEE.2100049

摘要：由于难以从实验中获得高质量碎片云图像，对薄板上超高速撞击产生的碎片云进行轨迹建模和有效损伤估计一直是一项具有挑战性的任务。为提高超高速撞击对典型双层板防护结构损伤的估计精度，本文结合传统数值分析结果，利用图像处理技术，研究了连续阴影图中碎片云的分布特征。在超高速撞击实验中，我们从超高速序列激光阴影成像设备中获得8个连续阴影图片帧，从中选择4个具有代表性的帧用于后续特征分析。然后，利用去噪和分割等图像处理技术，从连续图像帧中提取特殊碎片特征。在提取的信息基础上，进行碎片图像匹配，并根据匹配的碎片对碎片云的轨迹进行建模。本文方法获得的结果与传统数值推导结果的对比表明，从图像处理中获取超高速撞击实验数据的方法可以为改进数值模拟方法提供关键信息。最后，基于所构建的模型，提出一种改进的后壁损伤估计方法。

关键词：碎片云；超高速撞击；图像处理；损伤估计

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基于双层多目标分割的超高速撞击航天器损伤红外检测算法 Research Article

杨晓1,殷春1,Sara DADRAS2,雷光钰1,谭旭彤1,邱根1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第4期页码 571-586 doi: 10.1631/FITEE.2000695

摘要：针对超高速撞击引起的航天器损伤检测，提出一种先进的基于红外成像检测的航天器缺陷提取算法。采用高速混合模型对红外视频流采样数据中的温度变化特征进行分类，并重构图像，得到反映缺陷特征的红外重构图像。设计的分割目标函数用于保证图像分割结果对噪声去除和细节保留的有效性，同时考虑到红外重构图像的复杂性，即所需权衡不同。因此，引入多目标优化算法以实现细节保留和噪声去除之间的平衡，并采用基于分解的多目标进化算法（MOEA/D）进行优化，以保证损伤分割的准确性。实验结果验证了所提算法的有效性。

关键词：超高速撞击损伤；缺陷检测；高斯混合模型；图像分割

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基于振动的超高速碰撞识别与定位 Research Article

包姣1,刘力夫2,曹九稳2,3

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第4期页码 515-529 doi: 10.1631/FITEE.2000483

摘要：超高速碰撞（HVI）振动源识别与定位在载人航天器防护、机床碰撞损伤检测与定位等领域有着广泛应用。本文研究了基于同步压缩变换（SST）和纹理颜色分布（TCD）的冲击图像HVI源识别和定位算法。提出基于SST和TCD图像特征融合的HVI图像表示方法。为实现更精确的检测和定位，通过关联和评估样本标签与特征维度之间的相似性，获得最优选择性特征OSSST+TCD。将常用的分类和回归模型通过投票和堆叠融合，实现最终的检测和定位。基于所采集的3种高速子弹撞击铝合金板产生的HVI数据，验证了所提算法的有效性。实验结果表明本文提出的HVI识别与定位算法具有更高精准度。最后基于传感器分布，提出一种精确的四圆质心定位算法用于HVI源坐标定位。

关键词：集成学习；同步压缩变换；灰度共生矩阵；图像熵；距离估计

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确定性疲劳累积损伤理论进展

杨晓华,姚卫星,段成美

《中国工程科学》 2003年第5卷第4期页码 81-87

摘要：

著名的Miner-Palmgren线性累积损伤理论的提出已有70余年，但由于疲劳问题的复杂性，迄今为止还没有一个模型的工程应用价值能与该理论媲美。疲劳累积损伤理论仍在发展与完善中。文章根据疲劳损伤与疲劳累积损伤理论的特点，将确定性疲劳累积损伤理论分成两大类，即线性累积损伤理论和非线性累积损伤理论，并将主要的非线性累积损伤理论分成五类：a.基于损伤曲线法的非线性累积损伤理论；b. 基于材料物理性能退化概念的非线性累积损伤理论；c. 基于连续损伤力学概念的非线性累积损伤理论；d. 考虑载荷间相互作用效应的非线性累积损伤理论；e.基于能量法的非线性累积损伤理论。文章分析了每一类模型中有代表性模型的物理背景，回答了模型在疲劳累积损伤理论中存在的主要问题，简要评述了模型的优缺点，讨论了确定性疲劳累积损伤理论的几个关键问题。

关键词：疲劳线性与非线性累积损伤损伤力学能量

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船体结构疲劳寿命的评估

李靖宇,田常录

《中国工程科学》 2006年第8卷第2期页码 51-54

摘要：介绍了船体结构疲劳强度校核的基本原理，疲劳载荷和疲劳累积损伤计算方法；编写了船体结构疲劳强度校核程序，并用其评估了大型油轮（VLCC）在典型节点处的疲劳寿命。

关键词：船体结构疲劳寿命累积损伤

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利用CES1和DPP-IV的组织残余活性准确评估和追踪特异性肝损伤过程 Article

潘秋莎, 宋培放, 倪振华, 钱星凯, 王安琪, 邹立伟, 刘勇, 王平, 张卫东, 马红, 杨凌

《工程（英文）》 2022年第19卷第12期页码 153-165 doi: 10.1016/j.eng.2021.09.014

摘要：

准确评估和追踪特异性肝损伤及其进程仍然是当前生物标志物研究中的一大挑战。研究发现羧酸酯酶1（CES1）作为肝内标志物和二肽基肽酶4（DPP-IV）作为肝外标志物可反映肝脏损伤的不同病理生理状态。CES1 和DPP-IV 水平可甄别肝损伤本身和炎症损伤之间的差异。在上述生物标志物中，只有CES1 能够明确排除炎症干扰下的肝细胞损伤。CES1 还能准确评估熊去氧胆酸（UDCA；单成分药物）和清肺排毒汤（QFPDD；多组分药物）的抗胆汁淤积作用。研究发现QFPDD和UDCA均能减轻ANIT 诱导的肝损伤。UDCA在促进胆汁排泄方面的效果更强，但其抗损伤和抗炎作用相对较弱，而QFPDD在阻断肝脏炎症和修复肝损伤方面更有效。本文数据强调了联合使用CES1（作为肝内肝损伤标志物）和DPP-IV（作为肝外炎症作用标志物）可准确评估和追踪特异性肝损伤，并可区分肝损伤和炎症性肝损伤的差异。

关键词：羧酸酯酶1 二肽基肽酶4 特异性肝脏损伤标志物来源追溯

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岩石冲击损伤演化规律数值流形方法模拟

刘红岩,吕淑然,秦四清

《中国工程科学》 2007年第9卷第3期页码 92-96

摘要：

采用应力波衰减损伤模型对仅适用于模拟基于线性本构关系和恒定载荷作用下物体变形规律的数值流形程序进行了扩展；利用扩展后的程序对岩石长杆在冲击载荷作用下的损伤演化规律进行了模拟，得出了不同位置点处的损伤演化曲线和材料总体的损伤演化曲线。模拟结果表明，损伤的增加主要集中在冲击载荷作用的初始阶段，随着时间的推移，应力波强度衰减，损伤将不再明显增加。

关键词：岩石数值流形方法冲击损伤演化规律

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化工装置材料损伤和寿命预测技术的研究

戴树和

《中国工程科学》 1999年第1卷第3期页码 63-68

摘要：

文章综述了笔者及所在科研组近年来在化工静设备，如热交换器、塔器、反应器、工业炉、储槽、储罐（球罐）、压力容器和管道等的材料损伤和寿命预测技术领域的研究进展。由于各种设备结构不同，工况条件各异，导致材料损伤的机理也不相同。文章从它们的共性问题和方法论高度进行了研究。内容包括：①按照方法论要求，提出了处理工程参数不确定性问题的途径；②用定量金相分析方法揭示金属材料服役后微观组织变化、确定其损伤程度并预测寿命。

关键词：化工设备材料损伤寿命预测

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基于人工神经网络的多处损伤加筋板剩余强度预测

杨茂胜,陈跃良,郁大照

《中国工程科学》 2008年第10卷第5期页码 46-50

摘要：

用BP神经网络算法对多处损伤加筋板的剩余强度数据进行训练学习，将预测值和3种经典分析方法的计算值与实验值进行对比，结果表明，ANN法预测值与实验值吻合得最好

关键词：神经网络多处损伤加筋板剩余强度

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一种损伤演化方程的建立和几种层裂准则的推导

曹结东,李永池

《中国工程科学》 2006年第8卷第1期页码 40-45

摘要：

通过唯象分析和细观统计相结合的方法建立了一种韧性材料的损伤演化方程，从物理上对方程中的参数进行了合理的解释，并以此为依据推导了材料的便于工程应用的几种层裂准则，根据准则总结了一些有意义的层裂规律；通过层裂实验和数值模拟相结合的方法来确定材料参数，计算结果与实验结果较好的一致性验证了所建的损伤演化方程和推导的层裂准则是合理的，决定材料参数的方法是有效的。

关键词：损伤演化方程层裂准则数值模拟

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含腐蚀坑结构损伤演化评估过程

任克亮,吕国志

《中国工程科学》 2007年第9卷第9期页码 63-67

摘要：

基于有限元理论并结合局部应力应变法，得到了确定尺寸腐蚀坑底部在疲劳载荷作用下产生非扩展裂纹的萌生寿命值；采用断裂力学模型通过求解数值积分和非线性方程，得到了微裂纹扩展到极限尺寸的寿命值和等效裂纹的尺寸；采用神经网络技术建立了腐蚀坑尺寸与等效裂纹尺寸之间的非线性映射关系。

关键词：腐蚀坑有限元方法局部应力应变蒙特卡罗方法神经网络

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直升机动部件寿命管理的损伤容限方法

柳文林,穆志韬,段成美

《中国工程科学》 2005年第7卷第2期页码 76-80

摘要：

讨论了直升机动部件寿命管理中的安全寿命法和损伤容限法，以及基于安全寿命法的裂纹容限法和基于损伤容限法的缺陷容限法；重点介绍了安全寿命法的两大缺点和损伤容限法中要解决的三方面问题；比较了损伤容限法应用于直升机动部件与应用于固定翼飞机的不同点；回顾了国内外损伤容限法的发展历史和研究现状；介绍了损伤容限寿命管理方法的主要工作；展望了亟待解决的一些问题。

关键词：直升机损伤容限寿命管理无损检测