（2018年度高等学校科学研究优秀成果奖（自然科学奖）一等奖） 成果简介：岩石（体）是一种复杂的天然介质，在漫长的地质构造作用过程中，内部孕 育了各种规模和尺度的缺陷（如节理、裂隙和断层等），这些缺陷的空间位置与 分布规律显著影响其力学响应，进而对断续裂隙岩体工程的稳定与安全产生重要 影响。另一方面，在页岩气与煤层气等开采过程中，往往需要人为制造裂缝网络 来实现压裂增渗增产。因此，开展岩石裂纹扩展与连接机理的研究，对于预测岩 石（体）工程的失稳破坏以及提高油气产量与效率具有重要的理论意义和应用价 值。主要取得的科学发现点如下： （1） 在试验研究方面，研发了适用于裂隙岩石的高精度数字量测技术，发 现了非连续岩石材料中的裂纹扩展与连接规律，建立了非连续岩石材料应力跌落 与裂纹演化规律之间的联系，揭示了岩石材料中的裂纹演化规律，为理论和数值 研究裂纹演化规律提供了技术支撑。 （2） 在理论研究方面，利用内变量热力学理论和伪力法，揭示了裂隙岩体 的损伤局部化机理，建立了岩石（体）损伤局部化分叉模型；基于断裂力学原理, 提出了岩石（体）的非线性强度准则，为开展复杂应力状态下裂纹演化过程的数 值模拟奠定了理论基础。 （3） 在数值方法方面，提出了连续-非连续数值模拟方法，编制了广义粒子 动力学多线程高效并行计算程序，成功实现了二维和三维裂纹演化过程的数值模 拟，揭示了复杂应力状态下裂纹演化的细观机理，为岩体工程稳定性分析提供了 计算平台。 (4)    在工程应用方面，实现了锦屏I级水电站深埋地下洞室非连续围岩损 伤破坏过程的数值模拟，结合现场监测数据，阐释了地下洞室非连续围岩的破裂 发展规律，揭示了深埋地下洞室围岩的损伤失稳机制。

不锈钢钢板表面裂纹和划伤在线检测装置，通过CCD摄像与图像处理技术实现。其具体的方式是利用光切原理来测量表面形貌的一种方法。将一束平行光带以一定角度投射于被测表面，光带与表面轮廓相交的曲线影像反映了被测表面的微观几何形状。用光源照射钢板表面，由摄像机采集光源经钢板表面反射的光，通过图像处理算法对采集到的图像进行分析，从而自动识别不锈钢板是否存在着裂纹或划伤，及裂纹或划伤的类型、大小和位置。仪器采用FPGA+DSP完成高速图像采集及处理系统的设计方案，可以实现工业现场实时高速数据采集、实时在线检测。 该项目可以对宽幅为2000mm，进给速度为5m/s的高精度不锈钢板进行在线检测，要求检出宽度大于0.1mm的划痕，划痕长度大于500mm。

本发明涉及一种再热裂纹插销试验机水冷夹头，包括一个插销连接件、通过螺纹与插销连接件连接 的拉力传感器连接件；所述插销连接件上设有用于连接插销试棒的插销连接件连接螺纹；所述拉力传感 器连接件上设有用于连接拉力传感器的拉力传感器连接件连接螺纹；所述拉力传感器连接件上还设有冷 却水通道。因此，本发明具有如下优点：在夹头中设置冷却水通道，有效地避免了高温试棒对拉力传感 器的热影响，保证了试验数据的准确性和试验结果的可靠性。同时该水冷夹头的承载能力强可达 285KN 以上，且安装、调节、拆卸方便。 

本发明公开了一种实验器材，尤其是一种中心裂纹巴西圆盘Ⅰ、Ⅱ及复合型断裂辅助实验器，包括主体和转子；主体具有前部的圆盘放置端面和后部的刻度端面，主体上设置有从刻度端面贯穿至圆盘放置端面的安装孔；转子具有前部的安装端和后部的操作端，安装端上设置有裂纹安装结构；转子可转动安装在主体的安装孔中，并且转子的安装端与主体的圆盘放置端面对应，操作端与刻度端面对应。利用转子的转动可以调节巴西圆盘上裂纹与所加荷载的角度；在所使用中无需用手去直接接触巴西圆盘，这样可以避免压力机对操作者造成威胁；裂纹与压力机所加荷载的角度可以任意调节，从而方便适用，满足不同的实验要求。

成果与项目的背景及主要用途：目前，多轴拉扭疲劳试验机多采用液压系统 实现，液压疲劳试验机主要存在以下几个问题：1、液压系统的量程较大，无法 满足小型试件的精密试验；2、动态响应速度慢，无法进行高频疲劳试验；3、功 率大，试验过程中产生较多热量，试验机进行高周疲劳试验时会有散热问题。因 此，液压试验机无法满足微电子材料、高分子材料等各种新型材料的力学性能测 试要求。 本试验机可以满足新型材料的拉扭复合应力下微电子材料、高分子材料等各 种新型材料的力学性能的测试。 技术原理与工艺流程简介：音圈电机是本试验机的基本作动单元，该电机具 有卓越的直线进给运动控制功能。其工作原理是利用通电线圈在恒定磁场中受电 磁力作用，力的大小与磁场强度、线圈运动速度及通电电流成正比。当电机型号 确定，磁场强度也就确定，因此电机的作动单元可根据需要形成力矩环或速度环 的闭环控制方式。电机的动态响应性能优越，运动加速度可达到 20g。同时，输 出力与通电电流成正比，可方便对输出载荷的大小进行控制调节。将电机控制器 与上位机相连，可单独对电机进行控制或与上位机通讯控制。电机控制器提供 AD 输入接口，可以将外部载荷传感器信号输入形成闭环控制，或采用电机控制 器的命令将信号读出进行显示和存储。扭转方向采用微型直流电机与减速器配合 使用，可在保证 0.0068 度的角度控制精度下输出 1N·m 大小以内的扭矩。采用 与直线动动方向相同的控制器对扭转方向的运动进行控制。扭矩的大小同样可以 通过外部扭矩传感器测量得到后输入到控制器进行处理。 试验机的控制装置为全数字闭环控制系统，两种控制模式（载荷、位移） 可根据需要自由选择。由于位移控制的精度极高（最大分辨率 1um），经标 定可以将位移信号用作应变信号。轴向运动与扭转运动由独立的控制器分别 控制，两通道可无干扰的异步工作，也可同步协调工作。控制波形由音圈电 机控制器的内部数字寄存器产生，可生成三角波、正弦波、方波、斜波、梯 形波等各种控制波形。合理的设置拉扭方向的控制方式及波形、频率，可实 现比例路径和各种非比例路径的加载，用于研究金属、非金属材料在多轴非 比例加载条件下的力学响应。通过将电机控制器与上位机相连，可以把试验 过程中的载荷、位移信号在上位机实时显示、控制或存储以备后续处理。 音圈电机控制器可以解释和执行 ASCII 码命令，可利用 VB 或 Delphi 等编程 语言制作疲劳试验程序界面，形成上位机对音圈电机的控制。控制器对单条指令 的解释时间不超过 200μs，可以满足疲劳试验动态响应要求。自主开发的疲劳 试验程序功能主要包括初始化电机控制器的控制参数，对试验数据如轴向力、位 移、扭矩、转角进行实时显示和存储，设定试验参数，对电机进行位移和载荷方 式保护等。 技术水平及专利与获奖情况：试验机具有精度高、响应快、功耗小、易操作 等主要特点。拉扭电机及拉扭传感器均为美国原装进口。 拉伸载荷±100N；扭转载荷±1Nm；位移行程 50mm；频率 0.01-80Hz。 [1] 专利：微型宽频拉-扭疲劳试验机，申请号：2004200298116，已授权。 [2] 专利：高频响应高温拉-扭疲劳引伸计，申请号：2004100721891 应用前景分析及效益预测：将单轴疲劳模型应用到多轴情况已不能满足现代 工业的设计要求，因此材料多轴疲劳的试验研究已成为疲劳领域的重要课题。随 着新材料，如高分子材料，电子材料的涌现，对其力学性能的试验研究有很大的 需求。 应用领域：材料的力学性能试验，包括单轴拉伸，扭转，拉扭复合的疲劳试 128天津大学科技成果选编 129 验。 合作方式及条件：可提供现成产品，或技术转让。 

【发 明 人】施洪飞；李响 【摘要】 本发明涉及抗运动性疲劳营养套餐及其制备方法，属于食品加工技术领域，套餐包括红景天炖牛肉、党参蛋炒饭、凉拌冬笋、美味猴头菇、人参仔鸽汤，其制备方法包括红景天炖牛肉的制备、党参蛋炒饭的制备、凉拌冬笋的制备、美味猴头菇的制备、人参仔鸽汤的制备等步骤；该营养套餐营养丰富、味道可口、保健功能显著，适用于疲劳人士的日常饮食，特别适用于运动后的人群。

该成果能大幅度减少 Mo、 V 等稀贵资源的用量，实现双金属锯带制造业的可持续发展， 取得重大的社会和经济效益。 冷轧状态:HV 275-310 σb :745-843MPa， 热处理状态:HV≥500 σb≥1500Mpa。

本发明涉及一种园林滤池污水处理设施构建方法，主要结构包括池体、浅水槽、深水槽。池体内自下而上包括填料层、隔离层、透水砖步道层和树木层，并布有穿孔透气竖管。依据污水水质、水量和处理工艺要求，利用浅水槽、深水槽设计特点形成上向或下向流式的潜流流态。树木为耐水湿乡土园林乔、灌木，其根系位于填料层。本发明利用土地规划的绿地，结合园林树木的净化作用而构建，不另占或少占用土地，受气候影响小，持续性效果好，无二次污染，易维护且费用低。能广泛应用于村镇、小区、企事业单位、单体建筑的生活污水，以及畜禽养殖场等废水的分散达标处理，减轻市政污水处理压力，实现污水处理与资源化利用、环境美化和木材生产为一体的功能目标。

本实用新型公开一种疲劳试验机用减震装置，包括减震气箱，减震气箱的上端设置为凹槽状，减震气箱设置有支撑板和减震板，相邻的减震板之间通过合页相连接；减震气箱的内部均匀对称设置有两个减震弹簧，减震弹簧的外部分别套设有伸缩套管；伸缩套管包括外套管，外套管的内部套设有内套管，外套管的内壁上设置有竖直方向的滑槽，内套管的外壁上设置有与滑槽相匹配的滑块，滑块设置在滑槽内；减震气箱的内壁上敷设有内膜层；减震板的两端的上部分别设置有充气口；减震气箱的底面设置有支撑座，支撑座设置为平板状，支撑座与支撑板之间设置有倾斜的支撑架，支撑架与支撑板之间设置有倾斜的减震网板，其缓冲性能好，减震性能好。

本系统首先通过摄像头设备采集视频图像，然后对图像进行实时处理快速定位驾驶员脸部，进而准确地进行驾驶员眼部定位、跟踪，通过记录驾驶员眼睛开闭状态曲线判定驾驶员疲劳状况，最后对一定时间内眼睛缓慢闭合所占时间比例满足疲劳上限的驾驶员进行预警。     技术创新点为采用主动人眼定位、跟踪方式进行列车驾驶员疲劳检测，在不干扰驾驶员正常工作的情况下对疲劳驾驶员发出预警。     同类技术多采用让驾驶员定时按动按钮等操作性设置来检验驾驶员是否疲劳，在一定程度上会干扰驾驶员的正常工作。能为列车驾驶安全提供一项保障。应用范围：    所有列车及公共交通工具。