绿潮是一种海洋大型藻暴发性生长聚集形成的藻华现象, 严重影响沿海的生态环境。 绿潮覆盖面积的精准监测对绿潮灾害预防、 监测和治理有着重要意义。 利用光谱方法进行遥感监测拥有非接触、 成本低和损耗小等优势, 其中机载高光谱遥感凭借其光谱和空间分辨率高及成像通道多的优势, 在海洋领域拥有广泛的应用前景。 利用大疆M300 RTK专业级无人机搭载410 Shark高光谱成像系统对秦皇岛市金梦海湾海域的绿藻暴发区进行数据采集。 对采集到的光谱数据进行数据预处理, 提取不同地物的光谱特征, 基于该特征构建了容量为30 000的光谱特征数据集, 随机的将数据集划分为训练集和测试集, 其中训练集占比75%, 测试集占比25%。 通过决策树、 随机森林、 支持向量机(SVM)、 K最近邻(KNN)和三输入的投票分类器五种机器学习算法建立高光谱绿潮反演模型。 对基于机载高光谱成像系统的地面分辨单元(GRC)计算绿潮暴发区的绿潮覆盖面积, 并基于数据集内准确率、 Kappa系数和预设标准面积误差验证法测试反演模型的分类精度。 结果表明： 在对高光谱数据进行绿藻像元和其他地物像元的二分类和利用所构建的分类器进行大数据预测时, 先进行波段选择可节约大量时间; 对高光谱数据进行对数处理增强谱间差异后再构建分类器模型, 可有效提高模型的分类准确率; 基于随机森林、 SVM和KNN的三输入的投票分类器建立的高光谱绿潮反演模型的反演精度最高, 数据集准确率达到98.95%, Kappa系数为0.978 9, 预设标准面积误差验证法得到的分类误差为6.06%。 通过对实验区高光谱图像的预测应用, 证明了该模型在预测大数据时仍保持较高准确率, 且对混合像元区的水中绿藻像元也能给出定义, 证明了该方法在绿潮遥感监测领域的可行性和优越性, 在绿潮面积监测领域具有普适性, 在海洋监测领域具有广泛的应用前景。

为提高仿人机器人的步行能效, 改善其动态平衡性能, 借助拓扑优化对机器人小腿进行轻量化设计, 小腿结构由分体装配式结构重新设计为一体化结构, 零件由11个减少为1个。通过相图热力学计算, 获得AlSi10Mg热物理性能, 在此基础上开展小腿的粉末床熔融增材制造AlSi10Mg工艺研究和粉末床熔融工艺仿真, 结果显示, 优化的激光工艺参数窗口为线能量密度90~210 J/m。在此基础上, 打印出成品, 最终实现了小腿打印件减重63.8%的目标, 满足了轻量化、一体化、力学性能和美观的统一。

在某30万吨级船坞基岩围堰爆破拆除工程中, 围堰外侧因自然地理条件无法采用大规模水下炸礁方法开挖浅点与航道, 须增加围堰爆破工程量使坞口正面一次爆破成型, 进而形成了长68 m、宽43 m、深14.6~15.6 m的“宽厚型”基岩围堰爆破拆除, 其宽度达到类似工程的2倍。为解决其钻孔精度、危害效应、爆破效果难控制等问题, 采用“平行+扇形倾斜主炮孔、垂直+预裂辅助孔”覆盖整体待爆围堰, 结合“密集布孔、增加单耗”满足开挖破碎效果; 利用“高充水位爆破”, 辅以常规安全防护, 实现对船坞内保护对象有害效应的控制; 通过“优选定制民爆器材、增设孔内起爆雷管、多支路搭接V形起爆网路”提高爆破成功可靠性、降低爆破振动影响; 总结以往经验, 优化改进形成“超深缓倾斜孔钻孔施工方法”, 其循环垫渣作业平台、钻孔精准控制措施可以有效保障爆破施工质量、进度与安全。最终爆破成功实施, 取得良好的爆破开挖效果, 加快了船坞总体投产进度约2个月, 为船厂创造经济效益近千万。该技术与应用有具有一定的实践意义与参考价值。

复杂环境城镇爆破工程逐渐增多，城市环境建设特别是在创建卫生文明城市中对降噪和防尘的要求也随之提高，基于常用降噪降尘措施，通过现场试验：爆前洒水、覆盖彩条布、单发雷管覆盖介质，探讨切实可行的降尘、降噪、减震方法，得出爆区覆盖彩条布降尘效果最佳，平均降尘率达41.2%以上; 地表雷管覆盖介质为水、沙、碎石时降噪效果最佳，平均降噪率达21.2%、减震率达35.2%。

利用无源电探针检测装置, 对A304不锈钢YAG激光焊接过程中的等离子体电信号进行了检测, 并且同步触发高速摄像装置, 对等离子体的形态进行记录。对等离子体高速摄像图片与电信号进行了时域对比分析, 发现电信号电压波动特征与等离子体形态波动特征吻合较好。对一定时间长度内的电信号进行功率谱密度(PSD)分析, 发现电信号PSD图中特征峰值对应的频率与等离子体形态波动频率基本一致。结果表明, 等离子体的形态波动、电信号的波动特征与小孔的行为具有很强的关联性。这种波动特征受到焊接参数的影响, 波动频率随着激光热输入的增大而减小。

利用光谱诊断方法结合高速摄像研究所提出的药芯焊丝的填丝TIG焊接新工艺的电弧特性, 借助高速摄像研究药芯焊丝TIG焊的熔滴过渡方式； 通过对焊接电弧进行光谱采集点扫描, 对采集的谱线进行元素标定, 以药粉中活性元素K和Na作为追踪目标, 统计得到电弧中药粉成分的分布范围； 并利用Boltzmann图法计算TIG焊电弧的温度场分布, 分析了熔滴过渡方式对电弧温度场分布的影响。 研究结果表明, 通过调整丝极间距, 得到药芯焊丝TIG焊的三种典型的熔滴过渡方式: 滴状过渡(2 mm)、 渣柱过渡(5 mm)和搭桥过渡(7 mm)。 药粉中的活性元素K和Na等集中分布在熔池上方的电弧空间, 且其分布受丝极间距的影响, 丝极间距越小其分布越靠近钨极, 容易造成对钨极的污染。 不填丝TIG焊的电弧温度分布呈钟罩形, 等温线关于钨极轴线近似对称分布； 与不填丝TIG焊相比, 药芯焊丝TIG焊的电弧温度场受熔滴过渡的影响发生了不同程度的扭曲, 滴状过渡的电弧温度场扭曲严重, 焊接过程中飞溅较大； 相比于滴状过渡, 渣柱过渡和搭桥过渡的电弧温度场扭曲程度较小且焊接过程稳定, 适合该TIG焊方法的使用。

以混合的Ti、V、Cr元素粉末为原料, 采用CO2激光器激光熔覆沉积Ti-20V-15Cr阻燃钛合金, 并针对合金沉积层的显微组织、冶金质量以及显微硬度展开研究。结果表明, 采用CO2激光器制备的Ti-20V-15Cr阻燃钛合金, 沉积试样成分分布均匀、组织致密、未出现裂纹、熔合不良等缺陷; 沉积试样整体由单相β晶粒组成, 但原始β晶粒形态对激光熔覆沉积工艺下的熔池凝固条件变化极为敏感; 沉积试样底部、中部和顶部区域沿沉积层生长方向依次出现三种形态的晶粒生长: 柱状晶、类等轴晶和等轴晶。基于合金凝固柱状晶/等轴晶转变模型以及激光熔覆沉积过程试样底部、中部和顶部熔池凝固条件分析, 揭示了激光熔覆沉积Ti-20V-15Cr合金的凝固组织形成机理, 采用显微硬度计对沉积试样各区域显微硬度进行测试。测试结果表明, 沉积试样各区域硬度分布均匀, 未出现明显波动, 平均显微硬度约为372 HV。

针对激光沉积修复316L不锈钢展开研究, 重点研究了修复界面形状对修复区与基材结合处冶金质量的影响。将316L不锈钢基材预处理为底角为不同角度的倒等腰梯形坡口形貌, 采用YAG脉冲激光器对切除区域进行多道多层激光沉积修复, 观察修复区的沉积层生长特性及界面结合处的冶金质量。结果表明, 当梯形坡口角度为105°时, 启光侧靠近界面处熔覆层间开始产生熔合不良及未熔粉等缺陷; 坡口角度约150°时, 收光侧的沉积层生长出现波动, 且波动性随着坡口角度的减小而显著增加; 当坡口角度减小至90°时, 启光侧修复界面处产生大量缺陷, 收光侧无法形成沉积层生长。基于倾斜角度对激光能量密度的影响以及粉末与熔池的交互作用分析, 揭示了坡口角度对缺陷形成及沉积层稳定性的影响机理。

提出一种无源电检测装置，对A304不锈钢YAG激光焊接过程中的等离子体电信号进行检测，并利用高速摄像机对等离子体的形态进行观察。结果表明，不同焊接模式下的等离子体电信号具有不同的时域特征。对不同焊接模式下的等离子体电信号特征进行理论与试验分析，发现等离子体电信号受等离子体效应和鞘层效应的共同影响;小孔的形成与否是造成不同焊接模式下等离子体电信号特征不同的决定性因素。

利用无源电探针检测A304不锈钢在不同的NdYAG激光焊接条件下的光致等离子体电信号，研究了不同的激光焊接模式与激光等离子体电信号频谱分析结果之间的关系，分析了不同条件下的等离子体电信号波形图和频谱图，阐述了不同激光焊接模式下的焊缝横截面成形特征与等离子体电信号波形、频谱特征的关系。结果表明,在试验设定条件下，不同的激光焊接模式具有不同的等离子体电信号频谱特征。利用在500~1000 Hz范围内等离子体电信号频谱的谱强度E的大小可判别激光焊接过程是否为深熔焊，当E较大或超过一定值时，激光焊接模式为深熔焊。