兰州理工大学学报

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轧制变形对医用Zn-2Cu合金微观组织和性能的影响

巨江澜, 张朋涛, 王成杰, 李庆林

2026 (2): 1-7.

摘要 ( 108 )

PDF(5003KB) ( 182 )

通过600 W超声熔体处理制备Zn-2Cu合金铸锭,并将制备合金进行20%、50%和80%的轧制变形,研究不同变形量对合金微观组织、力学性能和腐蚀性能的影响.结果表明:当合金轧制变形量从20%增加到50%时,合金中α-Zn晶粒被显著细化,并沿轧制方向形成明显织构形貌;分布在基体上的CuZn₅相被细化为平均尺寸约为15 μm的椭球状,同时,沿晶界析出尺寸约为1.2 μm细小CuZn₅粒子.合金的屈服强度、抗拉强度和延伸率分别从未变形时的173、203 MPa和8.1%提高到389、404 MPa和42.2%.80%轧制变形量下,由于致密ZnO/Zn(OH)₂钝化膜的形成显著降低腐蚀速率,30 d浸泡后的腐蚀速率从0.398 mm/a降低到0.247 mm/a.

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固溶时效对K444合金宽温域条件下摩擦学性能的影响

肖荣振, 陈洋杨, 陈韩锋, 王江, 刘俊钊

2026 (2): 8-15.

摘要 ( 78 )

PDF(8853KB) ( 123 )

以K444合金为对象,使用Si₃N₄球为对磨件,研究热处理K444合金在宽温域(RT-800 ℃)环境下的摩擦学性能及磨损机制.结果表明:热处理过程中诱发γ′-强化相溶解及η相析出,使材料硬度自铸态的41.8 HRC提升至时效态的45.4 HRC.在室温到600 ℃条件下,K444合金磨损率均保持在较低的水平,为10^－6 mm³·m^－1·N^－1数量级.合金经过固溶时效处理后,其磨损率明显降低,这归因于γ′强化相发生回溶并在冷却过程中弥散析出,同时析出均匀细小的η相,明显提高合金耐磨性.微观表征证实摩擦过程中原位生成的Cr₂O₃致密氧化膜是改善耐磨性的核心机制.当温度升高至800 ℃时,K444合金摩擦学性能出现明显恶化,铸态及热处理后的合金磨损率均上升到10^－5 mm³·m^－1·N^－1数量级,氧化层动态平衡失效导致氧化磨损机制占优.

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N掺杂Ni、Co基磷化物的制备及其电催化析氢性能

周琦, 贾金金, 冯晨晨, 苏文晓

2026 (2): 16-21.

摘要 ( 51 )

PDF(5705KB) ( 110 )

催化剂的催化活性主要取决于活性位点的本征活性和活性位点数量.采用Ar/H₂热处理的方法以三聚氰胺(C₃H₃N₆)为N源进行掺N,通过调节H₂的体积分数以及C₃H₃N₆的量确定出最佳的制备工艺,制备了纳米多孔NiCoP/Ni₁₂P₅复合电极并产生大量的N空位.氮气20%,C₃H₃N₆为1.5%的2HN1.5-NCFP试样具有最佳的电催化活性,在10 mA/cm²的电流密度下析氢过电位为65.7 mV,Tafel斜率为67.3 mV/dec.

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环保温拌SBS改性沥青的制备及其流变特性

张磊, 朱迎龙, 林梅, 朱永峰, 王兆力

2026 (2): 22-30.

摘要 ( 48 )

PDF(4488KB) ( 101 )

针对SBS改性沥青拌合压实温度高,能耗大易老化的问题,以裂解的活化胶粉为基质制备一种环保型温拌剂.为探究裂解橡胶作为基质制备的温拌剂对SBS改性沥青流变性能的影响规律,对不同掺量裂解橡胶温拌SBS改性沥青的高低温流变特性进行了系统的研究.结果表明:裂解橡胶对沥青的高温抗车辙性能有轻微负面影响,在7%掺量时高温抗车辙性能与原改性沥青相近.当掺量为5%时,改性沥青具有较好的高温储存稳定性以及低温抗裂性能,掺量为3%~5%时,改性沥青的疲劳性能最优.综合考虑下,裂解橡胶掺量在5%~7%时最佳,此时改性沥青可同时兼顾较好的高低温流变性能以及疲劳特性.

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基于流热耦合的液环泵内流动和性能分析

张人会, 刘陇清, 叶文海, 郭广强, 郑直

2026 (2): 31-38.

摘要 ( 50 )

PDF(7203KB) ( 112 )

针对液环泵工作过程中复杂的流热耦合问题,采用数值模拟与实验测试相结合的方法研究液环泵内流热特性.搭建液环泵热力学特性测试实验台,采用热电偶测温系统分别对泵腔内液环温度和排气排水口温度进行监测,分析泵启动过程的热平衡特性,研究不同冷却水量和流量的热力学特性,并且结合实验结果对液环泵内非定常流热耦合数值进行模拟.结果表明:在泵启动后300秒左右系统达到热平衡状态,泵出口气温和水温趋于稳定;随着冷却水量增大,泵腔内各监测点温度逐渐下降;随着液环泵吸气流量增大,出口气温和水温均逐渐下降,而液环温度先下降后上升;随着吸气流量增大,热损耗功率先减小后增大,与液环温度变化趋势一致;液环泵内压缩功与温度场的分布规律基本一致.

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基于RBF神经网络的SCARA机器人轨迹跟踪滑模自适应控制

王保民, 董春亭, 黄贵林, 齐湛江, 刘洪芹

2026 (2): 39-47.

摘要 ( 63 )

PDF(4594KB) ( 130 )

针对SCARA机器人轨迹跟踪控制过程的干扰问题,建立了SCARA机器人动力学模型.基于分析摩擦对机器人关节的影响,引入高速摩擦补偿项建立了机器人关节粘滞-库仑摩擦改进模型,提出了基于RBF神经网络的SCARA机器人轨迹跟踪滑模自适应控制方法,并采用Lyapunov方法分析了控制系统的稳定性和收敛性.以台达DRS40L3型SCARA机器人为研究对象,对该控制系统的跟踪精度和稳定性进行了仿真实验.结果表明,RBF神经网络滑模自适应控制SCARA机器人轨迹跟踪误差最大值、跟踪误差均方根和输入力矩均方根都比PID控制显著减小,运用该方法可以对SCARA机器人进行高精度轨迹跟踪.

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非对称支撑碰摩转子-轴承系统动力学特性研究

孟子健, 王安

2026 (2): 48-54.

摘要 ( 43 )

PDF(812KB) ( 93 )

基于Jeffcott转子模型,构建滚柱轴承和滚球轴承支撑的碰摩转子-轴承系统动力学模型.在转速增加时,研究由质量偏心所引起碰摩故障的非线性特性.通过分岔图、相图、FFT频谱图和Poincaré截面图,分析转子系统的动力学响应.结果表明,随着转速加快系统表现出丰富的动力学行为.在低转速未发生碰摩时,系统振动主要受滚动轴承变刚度频率和系统旋转频率的影响,且出现旋转频率与VC频率的组合频率.在高转速发生碰摩时,转子系统主要存在f_p频率和f_p/2频率.研究结果可为非对称支撑碰摩转子系统在不同转速运行时提供理论指导,并为此类转子系统的稳定运行提供理论依据.

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基于LRDP的转子故障数据集降维方法

梁启博, 赵荣珍, 邓林峰

2026 (2): 55-62.

摘要 ( 34 )

PDF(3988KB) ( 105 )

针对高维故障数据集导致故障辨识效果不佳的问题,提出了基于局部重构与边界判别集成的多图协同转子故障数据集降维算法.首先,从多域提取转子振动信号的故障特征,并构建高维故障数据集;其次,利用各近邻样本线性重构原始样本,从而保持故障数据的内在流形结构;最后,基于重构的样本点构建故障特征数据集的本征图、惩罚图和判别图,并利用多图嵌入的方式进行降维.同时,采用2个高维转子故障数据集对算法的性能进行验证,结果表明,相比其它流形算法该算法具有更高的识别准确率和稳定性,总体识别精度可分别达到99.7%和98.7%.

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葡萄糖生物炭/海泡石复合物吸附净化Cr(Ⅵ)效能分析

罗玲玲, 周志康, 赵银旭, 周杰, 蔡进军

2026 (2): 63-69.

摘要 ( 46 )

PDF(3972KB) ( 91 )

水体中的金属离子严重影响人类健康,吸附法在去除金属离子方面具有较大潜力.将葡萄糖与海泡石按一定比例混合200 ℃水热处理得到复合吸附剂(G9S1),探究Cr(Ⅵ)吸附性能与机理.扫描电镜(SEM)结果显示G9S1的棒状结构源自海泡石,常温下Cr(Ⅵ)吸附过程符合准二级动力学和Langmuir模型,最大吸附量为31.22 mg/g.X-射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FT-IR)、吸附动力学和等温线结果表明孔吸附、静电吸引、还原和络合的协同作用是去除Cr(Ⅵ)的主要机制,G9S1具有优异的稳定性,5次循环后Cr(Ⅵ)吸附量保持73.3%.为廉价吸附剂去除金属离子提供依据,G9S1与单一葡萄糖生物炭和海泡石相比有效提高吸附量.

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基于通信协议的网络化系统抗野值最终有界滤波

王志文, 郝梦璐, 张磐

2026 (2): 70-78.

摘要 ( 35 )

PDF(2429KB) ( 94 )

针对具有随机通信协议非线性离散系统研究了抗野值的最终有界滤波问题.首先,为了避免数据拥塞,在此引入随机通信协议来合理调度传感器节点的数据传输.此外,设计了一种具有自适应饱和阈值的滤波器结构来抑制量测野值对滤波性能的影响.在此框架下,针对非线性离散系统,建立了抗野值和随机通信协议传输机制的动态滤波误差系统模型.在此模型的基础上,构造合适的Lyapunov函数并利用线性矩阵不等式技术,得到了动态滤波误差系统最终有界的充分条件.随后,通过求解一个最优化问题,获得具有满意滤波性能的滤波器增益矩阵.最后,通过仿真验证了所提出的自适应抗野值滤波算法的有效性和优越性.

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切换拓扑下的Conformable分数阶多智能体系统的领导-跟随一致性

任礼辉, 龙飞, 杨慧, 周健平

2026 (2): 79-90.

摘要 ( 39 )

PDF(4917KB) ( 81 )

由于分数阶Caputo定义或分数阶Riemann-Liouille(R-L)固有的记忆特性和非局部效应,在进行拓扑切换时Caputo和R-L分数阶的积分下界无法随着拓扑的切换而被更新,意味着在不同的区间内不能直接取分数阶导数的分数阶积分(为确保历史信息不受切换影响).为了克服这些困难,引入Conformable分数阶导数.通过Conformable分数阶算子理论,利用多Lyapunov函数方法和平均驻留时间方法给出了切换拓扑下的Conformable分数阶多智能体系统领导-跟随一致性渐近可达的充分条件,并设计了相应的切换信号.最后,通过2个实际例子仿真验证了所得理论结果的有效性和实用性,并且与整数阶的情形作了比较.

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基于改进CSWin Transformer的肠道息肉影像分割方法

赵宏, 米珊, 安定

2026 (2): 91-98.

摘要 ( 35 )

PDF(2688KB) ( 75 )

针对传统UNet型肠道息肉分割模型分割精度不高的问题,提出一种基于改进CSWin Transformer的肠道息肉分割模型,分为编码器和解码器两大部分.首先,在编码阶段,利用带十字窗口的CSWin Transformer作为编码器提取肠道息肉影像的全局上下文信息.并在每层编码器的CSWin Transformer块中引入卷积块注意力(CBAM),增强模型对息肉区域和边缘信息的捕获能力.其次,在解码阶段,同样使用CSWin Transformer作为解码器,通过跳跃连接使编码器与解码器相连.最后,在编码器与解码器的中间层利用自感知注意模块(SAA)建立特征间的非局部信息交互.在开源的Kvasir-SEG、CVC-ClinicDB、EndoTect和CVC-ColonDB数据集上进行实验,所提方法分别获得0.888、0.927、0.904和0.911的Dice系数,同时获得0.876、0.902、0.831和0.860的MIoU.相比传统U型肠道息肉分割模型,Dice系数和MIoU分别提升了2.1%和2.5%.

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基于RVC网络的图像语义描述模型

刘仲民, 陈恒, 胡文瑾

2026 (2): 99-106.

摘要 ( 39 )

PDF(2569KB) ( 91 )

针对图像语义描述过程中出现描述语句不够准确及描述图像无关信息较多等问题,提出一种基于RVC网络的图像语义描述方法.首先在图像特征提取阶段使用ResNeXt-101网络以及Vision Transformer网络提取图像视觉区域特征,其次结合通道注意力机制对提取的视觉特征显著区域分配较大权重,不显著区域分配较少权重,且对图像中的不清晰区域进行优化,最后通过图像解码模块将图像视觉特征与语义特征相结合生成图像的描述语句.为验证RVC网络对图像语义描述的有效性,在MS COCO数据集上进行实验验证并与现有方法进行对比,RVC网络能较好地提取图像特征,使描述的图像语句更加准确和丰富.

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水分影响下红层泥岩蠕变特性及其本构模型

胡波, 焦维勇, 晏长根, 常洲, 张家辉

2026 (2): 107-118.

摘要 ( 33 )

PDF(7700KB) ( 79 )

确定水分影响下红层泥岩长期力学特性是评估岩土结构物长期稳定性的关键.先通过试验室分析其水敏感性,明确黏土矿物含量、吸水性、膨胀性及不同浸水条件下的三轴试验峰值强度;再对不同浸水时间试样开展分级加载蠕变试验,对比不同荷载等级和浸水时间对蠕变特性的影响;最终引入含水率损伤因子,建立改进Burgers蠕变模型,经参数反演与数值分析验证了模型精确性.结果表明:水分作用下红层泥岩应力应变曲线由应变软化向应变硬化转变,外荷载下红层泥岩蠕变特性显著,并受到含水率导致的损伤效应影响.随应力水平和含水率增加,稳定蠕变速率、蠕变应变与瞬时应变的比值均增大.水分影响下红层泥岩长期强度低于瞬时强度,浸水30 d强度损失率达19.8%.引入损伤因子改进后的 Burgers 模型拟合精度高,可为红层泥岩地区边坡、隧道、大坝等构筑物长期稳定性提供参考.

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基于贝叶斯融合理论和CART-DT的梁结构损伤识别

项长生, 刘海龙, 周宇, 刘辰雨

2026 (2): 119-128.

摘要 ( 31 )

PDF(4483KB) ( 87 )

为提高梁结构损伤识别的可靠性,融合贝叶斯理论与分类回归决策树(CART-DT)算法,提出一种损伤识别方法.在传统模态应变能及模态应变能曲率差(MSECD)指标基础上,构建改进模态应变能(IMSE)与改进模态应变能曲率差(IMSECD)指标,并进行相关误差分析.通过ANSYS软件建立简支梁模型,分别采用MSECD、IMSECD、贝叶斯融合方法及CART-DT算法开展损伤识别分析,并完成模型试验验证.结果表明:IMSECD指标具有更高的损伤定位精度与抗噪性能;基于贝叶斯数据融合的方法可综合多阶模态指标识别结果,有效降低非损伤位置的干扰,提升定位准确性;基于CART-DT算法的方法在10%噪声以内损伤程度识别准确率保持在80%以上;在试验与噪声影响下,所提方法仍表现出良好的鲁棒性,能够有效识别简支梁结构的损伤位置.

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海上水泥土搅拌桩加固钢管桩水平承载特性分析

赵学亮, 刘锦昆, 沈侃敏, 王鑫, 邓温妮

2026 (2): 129-136.

摘要 ( 34 )

PDF(4775KB) ( 71 )

依托某海上风电大直径钢管桩加固工程,采用有限元法建立水泥土搅拌桩-钢管桩桩土相互作用三维数值模型,分析水泥土搅拌桩设计参数对钢管桩水平承载特性的影响.结果表明:增大水泥土搅拌桩加固宽度和加固深度均有助于提高单桩水平承载力,当加固宽度为2D、加固深度为3D时,加固效率较高;在此基础上,合理布置加固体进一步提高结构受力性能和加固效率,水平极限承载力较未加固提高1.5倍.对不同加固形式下钢管桩在水平荷载作用下的桩身位移、水平荷载—泥面转角、弯矩及桩侧土抗力进行对比分析表明,采用水泥土搅拌桩加固后,桩顶水平位移可减少43.93%~56.68%,桩身最大弯矩减少7.32%~24.37%,且加固范围内桩侧土抗力随加固深度增加明显增大.

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地震作用下坡体几何特征对多级黄土边坡动力响应影响

叶帅华, 王英杰, 李京榜, 陶晖, 叶炜钠

2026 (2): 137-144.

摘要 ( 35 )

PDF(5074KB) ( 77 )

以典型三级黄土工程边坡为实验对象,利用PLAXIS 3D有限元软件建立三维模型,应用明显更加贴近黄土动力特性行为的本构模型,输入地震波,分析不同平台宽度、坡高以及坡率下多级黄土边坡在地震作用下动力响应规律.计算结果表明,平台宽度的增加、坡高的减小和坡率的减小都可以有效增加多级黄土边坡在地震作用下的稳定性.其中坡体在地震作用下位移响应最大值一般出现在坡面中间部位,坡体内部一定深度范围出现塑性变形区,且随着平台宽度增加以及坡高和坡率的减小,塑性变形区的范围也相对减小.坡高改变对于多级黄土边坡在地震作用下的PGA放大系数的影响明显大于平台宽度和坡率改变.

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大厚度分层地基中基桩自平衡测试法转换系数研究

李伟利, 张振涛, 张恩祥, 蒋宗鑫, 郭志元, 杨阳

2026 (2): 145-150.

摘要 ( 33 )

PDF(3212KB) ( 75 )

为确定大厚度分层地基中转换系数的合理取值范围,以兰州中川国际机场第三期扩建工程为依托,选取地质条件、桩的几何尺寸、施工工艺相近的自平衡试桩和锚桩法试桩对比分析,采用Matlab编程将自平衡试桩的Q-s曲线与锚桩法的Q-s曲线进行拟合,得到与实际工程最接近的γ取值范围.结果表明:对于兰州中川国际机场第三期扩建工程大厚度分层地基中的自平衡试桩,长桩的转换系数在0.45～0.63之间,短桩的转换系数在0.63~0.74之间,自平衡法转换系数的规范建议值及工程实际取值均高于本文拟合值,造成工程浪费.

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一类带卷积非线性项的波动方程耦合方程组解的破裂

亓明泽, 明森, 韩伟

2026 (2): 151-157.

摘要 ( 45 )

PDF(635KB) ( 82 )

在n维空间中探究一类包含卷积非线性项和尺度不变阻尼项波动方程耦合方程组的Cauchy问题.通过构造泛函并运用迭代方法进行研究,得到次临界和临界时小初值问题的解在有限时间内出现破裂,进而给出解的生命跨度的上界估计.

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SLM成形AlSi10Mg铝合金构件力学性能研究

张舜德, 周礼, 魏正英

2026 (2): 158-164.

摘要 ( 50 )

PDF(7093KB) ( 92 )

基于AlSi10Mg合金的SLM工艺,设计打印了变工艺参数一体成形的梯度试件并测量了主要的力学与机械性能参数.研究了单熔道单因素多工艺参数对SLM构件力学性能的影响,获得了最优SLM增材制造工艺参数.实验结果表明,采用优化的SLM工艺参数,有效提高了SLM打印构件的机械性能和成形质量.

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功能神经元与神经元电路的能量动力学

马军

2026 (2): 165-172.

摘要 ( 74 )

PDF(568KB) ( 110 )

生物神经元的电活动呈现多样性和复杂性,可靠的神经元模型对预测神经元电活动模态和能量变化规律非常关键.神经元建模过程中需考虑其膜结构、各类离子通道的关联性和可控性、电活动过程的电磁场效应以及功能化感知过程的物理表达问题.生物神经元的静息态以及各类放电过程中都蕴藏着内在电磁场能量,其内在的电场能量和磁场能量转换影响着神经元放电模态和稳定性.考虑生物神经元的基本物理属性和特征,构建等效的神经元电路可以有效表达神经元电活动的主要特征和功能性响应,进一步预测随机性激励或电磁辐射下神经元电活动的随机共振.从物理角度给出了神经元建模和电路表达过程中能量表征方法,标度变换准则,神经元电活动中电磁感应的量化表达,离子通道分流控制及能量调控神经元电活动策略,对计算神经科学和神经元电路应用控制有重要参考.

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