电场作用下铸造湿型粘土砂介电特性及相关组分/性能参数快速检测研究
批准号:
51105121
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
26.0 万元
负责人:
石德全
依托单位:
学科分类:
E0508.成形制造
结题年份:
2014
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
高桂丽、董静薇、王利华、张建雷、唐慧颖、高志伟、肖鹏
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中文摘要
本项目是一种采用理论和实验相结合,探索交直流电场作用下铸造湿型粘土砂介电特性及相关组分/性能参数快速检测的应用基础研究。项目从建立电场作用下湿型粘土砂的介电特性模型入手,利用电介质相关理论探索湿型粘土砂的介电机理,确定表征湿型粘土砂介电特性的宏观参数。以此为基础,利用波形、幅值、频率可任意编辑的交直流激励源和自行设计的取样器,对湿型粘土砂取样,通过实验确定出合理的激励源参数和取样器形状、尺寸;然后,对不同组分(有效粘土含量、含水量和辅料)的湿型粘土砂进行交直流电场作用下的介电特性试验,研究湿型粘土砂有效粘土含量、含水量和辅料对其介电特性宏观参数的影响规律,同时测定相应的性能参数(紧实率、湿强度和透气性);最后通过构建合理的人工神经网络,寻找湿型粘土砂介电特性与组分/性能参数间的最优模型。为今后实现造型线上湿型粘土砂组分参数和性能参数的快速检测、进而直接优化其组分和性能奠定基础。
英文摘要
计划任务全部按时完成,在此基础上取得以下重要研究成果:. (1) 在分析介电机理的基础上,运用数学方法建立了湿型砂试样在电场下的介电/导电模型。结果表明,湿型砂的电流由贯穿电流和吸收电流构成。由于吸收电流的作用,在直流激励电场接通的瞬间,湿型砂试样上的有一电流最大值,然后电流按指数规律快速下降。根据该模型,湿型砂试样的等效电路可简化为由n个平行板电容器串联构成。. (2)运用数学方式分析了平行电极和圆弧形电极对介电/导电特性的影响。为使砂样的介电/导电能力易于测量,即回路电流值i较大,应该选择电极形状使R值较小而C值较大为宜。据此,设计了圆柱形和方柱形砂样取样器,并通过试验证明:圆柱形取样器更加适合于湿型砂介电/导电特性的测量。. (3) 选取了理想的激励源参数为,交直流幅值20V,交流源的频率为1kHz、波型为正弦波。. (4)利用选定的激励源参数在交直流电场下,对含水量1%-7%、粘土含量3%-7%的湿型砂进行了交直流电场下的介电/导电特性研究。分析了含水量和粘土含量对交直流电场下的介电/导电特性的影响,他们之间存在确定关系,但是这种关系并不是一种能够数学式表示简单关系。. (5)针对湿型砂组分与介电/导电特性参数复杂关系的特点,采用人工神经网络技术来预测。构建了由4个输入节点、6个隐层节点和2个输出节点的BP人工神经网络湿型砂组分求解模型,并设计了网络训练程序。为了提高网络的实用性,从泛化能力、鲁棒性和收敛性三方面进行了改进。为了提高湿型粘土砂组分求解网络的泛化能力,采取三种措施:筛选合理的训练样本;优化网络结构和改进算法;为提高鲁棒性,采用具有平滑特性的双曲正切函数。. (6)实验室条件下,对网络模型的效果进行了评价。以传统方法测试结果为真值,人工神经网络求解有效粘土含量的绝对误差<±0.25%,含水量的绝对误差<±0.15%。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.4028/www.scientific.net/amm.380-384.2129
发表时间:2013-08
期刊:Applied Mechanics and Materials
影响因子:--
作者:D. Shi;G. Gao
通讯作者:D. Shi;G. Gao
DOI:--
发表时间:--
期刊:哈尔滨理工大学学报
影响因子:--
作者:石德全;高桂丽;李大勇
通讯作者:李大勇
DOI:--
发表时间:2011
期刊:哈尔滨理工大学学报
影响因子:--
作者:石德全;高桂丽;李大勇;董静薇;高志伟
通讯作者:高志伟
Nonlinear rectification for capacitance method measuring the moisture of green sand based on functional link neural network
基于函数链接神经网络的电容法测量湿砂水分的非线性整流
DOI:--
发表时间:2013
期刊:
影响因子:--
作者:Shi Dequan;Gao Guili;Dong Jingwei;Wang Lihua
通讯作者:Wang Lihua
Polarization analysis of green sand and parameter optimization under exciting electric field
激励电场下潮型砂极化分析及参数优化
DOI:10.1016/j.clay.2013.11.011
发表时间:2014
期刊:Applied Clay Science
影响因子:5.6
作者:石德全;高桂丽;李大勇;王利华
通讯作者:王利华
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