兰州理工大学学报

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AlTiB和Ce耦合作用对A356铝合金组织与性能的影响

曹驰, 杨依帆, 韩剑, 赵葵, 胡一迪, 王坤

2026 (1): 1-7.

摘要 ( 13 )

PDF(6974KB) ( 6 )

为了提高A356铝合金晶粒细化和变质细化的耦合效果.添加不同比例的AlTiB和Ce,T6热处理后,采用XRD、OM和TEM及力学性能测试,研究了复合处理对α-Al晶粒与共晶Si相的组织调控规律及力学性能提升机制.结果表明:AlTiB和Ce的耦合作用能够显著细化α-Al晶粒并改善共晶Si的形貌.添加0.9%AlTiB和0.3%Ce,α-Al二次枝晶间距由23.71 μm细化至17.44 μm,共晶Si的平均长度由22.3 μm缩短至7.4 μm,其形态由粗针状转变为圆棒状.原位析出的Ti₂Al₂₀Ce以弥散分布的形态存在基体中,与富Si相界面结合良好,形成高效异质形核位点;合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率和布氏硬度分别达到288.5、189 MPa、4.9%和59.5 HB,与原始态铝合金相比分别提高了61.5%、23.8%、53.1%和29.4%.

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Ti含量对热镀55wt.% Al-Zn镀层组织的影响

张志坚, 徐学明, 唐兴昌, 惠洋, 刘小华, 李坤宇

2026 (1): 8-14.

摘要 ( 8 )

PDF(5907KB) ( 2 )

为研究Ti对热镀55wt.% Al-Zn镀层组织的影响,通过配置不同Ti含量55wt.% Al-Zn热浸镀锌铝液对钢基板进行热浸镀实验,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS),对不同Ti含量铝锌镀层的表面、截面及过渡层组织进行分析.结果表明:不同Ti含量表面锌花组织结构基本一致,镀层表面锌花及合金层组织均由富Al相、富Zn相、富Si相及Al-Zn-Fe-Si化合物相构成;当Ti质量分数低于0.035%时,镀层锌花尺寸随Ti含量的增高而显著减小,含Ti镀层组织相对细小且致密;Ti的添加能够在镀液凝固过程中增加形核点,有助于锌花尺寸减小及细化镀层合金晶粒尺寸.

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秸秆/淀粉基保水凝胶缓释砖肥的制备及其性能

李慧, 闫昊坛, 李小虎, 雒家其, 李菲, 林巧力

2026 (1): 15-22.

摘要 ( 8 )

PDF(5713KB) ( 3 )

秸秆资源总量大,可利用潜力巨大.将秸秆、肥料与保水凝胶复合制备秸秆/保水凝胶缓释砖肥,可为秸秆肥料化利用拓展应用.以低成本的马铃薯淀粉为原料制备一种保水凝胶,经凝胶灌肥后与农业废弃物小麦秸秆粉混合,加入果胶等作为粘合剂通过压制得到一种秸秆/保水凝胶缓释砖肥.研究了砖肥保水持水性能,并通过盆栽实验研究了砖肥在蔬菜种植中的应用.研究表明:加入4.00 g缓释砖肥土壤的最大持水率可达到72.45%,平衡保水率可达到10.72%.缓释砖肥养分释放周期达到24 d,在第24 d仍能保留 13.89%的养分未释放.施用缓释砖肥的香菜表现出最佳长势,较不施用化肥以及施用尿素的香菜多1、2个叶片、植株高3.0~6.0 cm,根系长1.0~2.0 cm.

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纳米SiO₂-PVA纤维砂浆的抗冲击性及能耗预测

陈晨, 陈圣钊, 韦京利, 粟俊驰, 陈正

2026 (1): 23-32.

摘要 ( 5 )

PDF(5601KB) ( 0 )

为研究不同掺量纳米SiO₂、PVA纤维对水泥基材料静动态力学性能的影响,开展了纳米SiO₂砂浆、PVA纤维砂浆及纳米SiO₂-PVA纤维复合砂浆的抗压和抗折强度及抗冲击性试验,基于双参数威布尔分布对纳米SiO₂-PVA纤维砂浆的冲击次数和冲击耗能进行分析.结果表明:PVA纤维体积掺量为1.0%且纳米SiO₂掺量为1.8%时是最佳复合掺量,此时纳米SiO₂-PVA纤维砂浆的抗压和抗折强度相较于NC砂浆分别提高了8.4%和32%,初裂和破坏冲击耗能分别提升了833.3%和1 160.0%.PVA纤维掺入会导致砂浆的抗压强度低于NC砂浆,但是显著提升了初裂和破坏冲击耗能.纳米SiO₂和PVA纤维能充分发挥协同效应提升基体的密实性,PVA纤维的桥联作用及纳米SiO₂的增强作用,使水化产物覆盖并填充在由于PVA纤维掺入所形成孔隙中,细化了孔隙形态并延缓裂缝发展,并建立了不同失效概率下纳米SiO₂-PVA纤维砂浆的冲击次数和冲击耗能预测模型.

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蔬菜废弃物处理和循环利用系统的运行策略优化

李金平, 石紫菡, 杨嘉威, 崔华健, NOVAKOVIC Vojislav

2026 (1): 33-40.

摘要 ( 8 )

PDF(7843KB) ( 3 )

以某蔬菜废弃物处理和循环利用系统为研究对象,对6个月试运期的运行数据进行分析.结果显示,系统存在运行能耗大、余热回收不充分、蔬菜废弃物资源回收利用不完全的问题.因此,提出针对系统供能侧设备运行和调控方式的运行策略优化方案,采用沼气内燃机作为动力设备,优化余热回收过程的热电联产系统,利用瞬时系统模拟程序对优化系统进行仿真模拟验证.结果表明,优化系统能源利用率达到83.76%,㶲效率为53.32%,运行成本节约44.61%,热力学性能和经济性均得到较大提升.

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轴向偏差对弧齿锥齿轮副齿面接触印痕的影响

王瑞民, 刘斌, 剡昌锋, 魏理林, 赵晓锋, 田宇

2026 (1): 41-48.

摘要 ( 7 )

PDF(9801KB) ( 2 )

齿面接触印痕是检验齿轮啮合性能的重要指标.在弧齿锥齿轮实际安装过程中,大小轮不合理的轴向安装距对齿轮正确啮合造成影响,导致齿面损坏,传动效率降低,从而需要对齿轮轴向偏差进行调整.考虑在大小轮轴向偏差和两者同时存在的情况下,采用有限元分析方法,通过调整弧齿锥齿轮副的轴向偏差,模拟不同安装位置的啮合过程,获取3种啮合状态(啮入、啮中和啮出)的大轮齿面瞬时接触印痕.利用滚动检查机验证模拟仿真所得印痕的准确性,总结弧齿锥齿轮轴向偏差对齿面接触印痕的影响规律,为实际安装调整弧齿锥齿轮提供理论指导.

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基于拓扑优化的非圆齿轮轻量化设计

刘永平, 裴王鹏, 董长斌, 李大伟, 黄传鸿

2026 (1): 49-55.

摘要 ( 9 )

PDF(3849KB) ( 16 )

针对非圆齿轮偏心特性导致传动过程存在动不平衡的问题,提出了轻量化设计方法.基于阐明齿轮啮合原理,对非圆齿轮齿面进行数据获取和模型建立.采取多目标拓扑优化方法,结合折衷规划法与灰度关联法,综合考虑不同轮齿位置静应力和动态响应的影响,对非圆齿轮副进行多目标拓扑优化.同时,对轮副在齿宽方向进行尺寸优化,实现非圆齿轮的轻量化设计.通过模型数据测量和动力学仿真结果对比分析了优化前后的传动特性.结果表明,非圆齿轮的整体质量减轻了38.87%,圆周振模态由二阶升至三阶,动平衡特性得到提升,传动更加平稳,传动比更加精确,齿面磨损减轻,齿轮疲劳寿命延长,为非圆齿轮轻量化设计和传动特性优化提供了理论依据.

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基于LMD多尺度样本熵和GG聚类的滚动轴承故障辨识方法

袁瑞博, 赵荣珍, 邓林峰

2026 (1): 56-62.

摘要 ( 9 )

PDF(3375KB) ( 5 )

针对滚动轴承故障信号因非线性、非平稳性而导致故障类别难以辨识的问题,提出了基于局部均值分解(LMD)、多尺度样本熵与GG聚类方法相结合的故障辨识方法.该方法首先采用LMD对滚动轴承的故障信号进行分解,得到多个乘积函数(PF)分量,初步提取滚动轴承的状态特征;其次,通过相关性分析选出最优PF分量,并在多个尺度下计算样本熵;最后,运用主成分分析对高维特征向量进行可视化降维,并输入GG聚类方法实现滚动轴承故障类别的辨识.结果表明,该方法相比其他模式组合的方法聚类效果更优.

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基于灰色系统理论的小样本P-S-N曲线拟合方法

张震, 刘俭辉, 程玲玲, 牛富超

2026 (1): 63-67.

摘要 ( 7 )

PDF(1815KB) ( 4 )

Bootstrap法在处理小样本疲劳试验数据时,只能在原始数据中进行抽样,所得数据信息有限.为此,引入灰色系统理论对小样本数据进行处理,建立数据的灰微分方程,并挖掘原始数据的隐藏关系,得到更多数据的潜在信息.首先,借助灰色系统理论处理原始数据;其次,通过Bootstrap法对已处理的数据进行抽样得到再生样本;最后,对再生样本进行处理得到小样本数据的P-S-N曲线.结果表明,与Bootstrap法相比,通过灰色Bootstrap法处理所得小样本P-S-N曲线精度更高.

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铝制板翅式换热器用Al3003的疲劳机理分析

马峰, 王圣寻, 麻宏强, 陈海亮

2026 (1): 68-75.

摘要 ( 8 )

PDF(7134KB) ( 0 )

为强化液化天然气关键设备铝制板翅式换热器的疲劳性能并提高其疲劳寿命,基于疲劳试验与断口形貌分析方法,通过宏观与扫描电子显微镜微观观测对比分析其主要材料Al3003典型区域的疲劳断口形貌特征,探讨Al3003的疲劳机理.结果表明,Al3003高、低循环应力下平均疲劳寿命分别为1.92×10⁴周及4.79×10⁶周.Al3003高、低循环应力下疲劳区具有相似的裂纹扩展过程,但是其面积及内部疲劳源数量不同.高循环应力下试样内部只有一个疲劳源;低循环应力下试样内部有两个主要的疲劳源以及众多的小疲劳源.Al3003高、低循环应力下临界区具有相似的整体形貌特征,但是其滑移带及撕裂状形貌密集程度不同.Al3003高、低循环应力下瞬时断裂区具有相似的形貌特征,但是其延伸处形貌所占瞬时断裂区比例不同.

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苯烯比控制系统控制器性能评估方法

曹慧超, 王生钰, 李炜, 杨建峰

2026 (1): 76-84.

摘要 ( 8 )

PDF(2217KB) ( 3 )

针对流程工业控制系统回路众多,伴随长效运行存在控制器性能下降、精准高效维护欠缺的问题,基于某企业苯乙烯烃化单元中的苯烯比控制系统,提出一种复杂比值控制系统控制器性能评估方法.首先通过工艺机理解析,构建一主四副苯烯比系统控制架构;然后,采用滑动数据窗法,基于改进广义最小熵评估基准,分别对系统五个单回路控制器进行动态性能评估;接着设计随动性能指标评估系统各回路间耦合协同控制性能,综合各回路独立调控与回路间协同控制性能,制定系统控制器联合性能评估指标,借助斯皮尔曼相关系数统计分析法确定指标融合权重,实现了系统控制器整体性能评估;最后,通过实验表明了该控制器性能评估方法有效可行,能够及时发现系统的亚健康状态.

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全方位攻击下具有混合时滞的信息物理系统安全控制

祝超群, 刘淑慧, 贾玄, 黄苗苗

2026 (1): 85-92.

摘要 ( 6 )

PDF(1889KB) ( 1 )

针对全方位攻击环境下具有混合时滞的非线性信息物理系统,研究了系统的安全控制问题.首先,考虑到网络攻击、物理攻击和混合时滞的影响,建立了一类具有多种约束参数的时滞系统模型;其次,借助李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式技术给出了信息物理系统均方稳定的充分条件,在此基础上设计了保证系统均方稳定的安全控制器;最后,通过仿真实例验证了所提出控制方法的正确性和有效性.

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基于改进YOLOv7的遥感图像目标检测方法

陈辉, 田博, 赵永红, 瞿海平, 梁建虎

2026 (1): 93-100.

摘要 ( 9 )

PDF(11241KB) ( 4 )

为了解决遥感图像中小目标规模大、目标分布密集以及容易产生漏检和误检等问题,提出了一种基于改进YOLOv7模型的遥感图像目标检测方法.该方法首先在YOLOv7模型中引入DCNv2结构和残差结构,重新构建了新的骨干网络,以增强目标浅层特征信息的提取,并提高网络的准确性.其次,在颈部网络中采用新的特征融合模块,并通过SimAM注意力机制,自适应调节浅层特征的纹理信息和深层语义信息的融合权重,更有针对性地抑制提取浅层特征时带来的噪声.最后,采用归一化高斯瓦瑟斯坦距离损失作为模型的回归损失函数,取代传统的IOU,以提高多尺度目标的检测能力.该算法在DOTAv1.0数据集上小目标平均精度达到20.1%,在DIOR数据集上小目标平均精度达到29.0%.同时,与YOLOv7、YOLOv6等方法相比,该算法展现出了较强的竞争力.

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日盲紫外-可见光双光谱成像探测系统标定融合方法

周一乐, 娄小平

2026 (1): 101-108.

摘要 ( 6 )

PDF(2032KB) ( 1 )

针对基于单光子计数的日盲紫外图像和可见光图像相似特征较少的问题,利用图像叠加、图像滤波对日盲紫外图像进行预处理;随后利用质心提取和Hough变换分别求取日盲紫外图像和可见光图像的标定点坐标,同时利用张正友标定法对日盲紫外相机和可见光相机进行标定;最后利用基于双目视觉成像原理的配准方法求取日盲紫外图像和可见光图像之间的坐标映射关系,并利用加权平均融合算法进行图像融合.对紫外光源进行了系列成像和数据处理实验,验证了所设计的日盲紫外-可见光双光谱成像探测系统标定融合算法的可行性.

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电渗注浆在明长城加固片状剥离的应用研究

崔凯, 杜正祖, 乔倩, 张国军, 李淑桓

2026 (1): 109-119.

摘要 ( 5 )

PDF(8706KB) ( 2 )

片状剥离病害在中国西北地区夯土长城上普遍发育,为延缓其对长城墙体的劣化进程,应通过试验探究更为有效的加固手段.根据剥离层厚度设置供液时间试验掌握了浆液到达预定位置的最佳供液时间为18h.随后通过供液方式优化试验,根据浆液所到达的位置、浆液渗入量以及墙体内水分分布情况优选出渗透效果最佳的供液方式.探究渗透目的达到时的加固效果,对加固区墙体在不同半径处取样,通过波速试验、硬度试验、风蚀试验和崩解试验对加固效果进行评价,最后通过扫描电镜对未加固土体和电渗注浆加固土体进行微观结构的观察,探究电渗注浆的加固机理.试验得到,间歇供液可以提高浆液分布的均匀性,降低沿径向的水分分布差异,浆液通断比t∶1的加固效果优于浆液通断比t∶2,从微观结构上可以发现加固后表观孔隙率显著降低.

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含钢率对方钢管再生混凝土短柱受力性能的影响

阿里甫江·夏木西, 麦麦提艾力·麦麦提敏, 柳才坚

2026 (1): 120-126.

摘要 ( 6 )

PDF(4636KB) ( 0 )

为研究100%再生粗骨料取代率下含钢率对方钢管再生混凝土短柱(RACFST)受力性能的提升作用及规范公式的适用性,进行了轴心受压试验.试验中,分别设计了10根方形钢管混凝土(CFST)和RACFST试件,根据试验结果对比分析了含钢率对破坏模式、荷载-位移特性、刚度、断裂韧性、延性、承载力等关键力学指标的影响机理,同时对承载力计算方法进行了探讨.结果表明:随着含钢率的增加,方形RACFST的各项力学性能得到一定改善,但改善效率并不可观;含钢率较低时,现有规范公式承载力预测值比实际值高,可靠性较低,但随着含钢率的增加,预测值的可靠性增加;当含钢率大于9%时,可使用规范给出的承载力计算公式来预估再生骨料取代率为100%的方形RACFST短柱的轴压承载力.

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地震作用下多级黄土边坡的抗震设计优化研究

陶晖, 叶炜钠, 李京榜, 叶帅华, 花道轩, 章瑞环

2026 (1): 127-134.

摘要 ( 5 )

PDF(6979KB) ( 2 )

主要针对地震作用下多级黄土边坡抗震优化设计开展研究,考虑在有限的放坡空间条件下,以综合坡率始终保持不变的这类多级黄土边坡为研究对象,在利用有限元软件Geo Studio对不同类型的多级黄土边坡进行数值模拟的基础上,分析通过改变平台宽度和边坡级数,从而研究边坡在地震作用下的动力响应及稳定性的规律.结果表明:在综合坡率不变的前提下,每级边坡坡角会随着平台宽度的增大逐渐变大,边坡在地震作用下的加速度、位移响应也会得到相应的增强,其动力稳定性先增加后降低;此外,每级边坡坡角也会随着边坡级数的增多逐渐变大,边坡在地震作用下的加速度、位移响应呈现出先增后减的特点,其地震稳定性同样有着先增后减的趋势.

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冲击荷载下球壳顶点动力响应及凹陷半径研究

吴长, 王化鑫, 张丹, 杨佑佩, 张悦瀚

2026 (1): 135-141.

摘要 ( 5 )

PDF(2347KB) ( 0 )

通过建立球面网壳结构冲击区在三角形脉冲荷载下的运动方程,推导结构体系的动力响应及反应比;同时基于近似能量原理,计算球面网壳结构在冲击作用下的塑性大变形,对结构顶点受到单点冲击作用时壳体凹陷区域的半径做简化推导,并在ANSYS/LS-DYNA中建立K6型单层球面网壳模型对表达式进行数值模拟验证.研究表明:结构最大反应的主要影响因素为冲击荷载的作用时长及结构体系的自振频率.凹陷半径受球壳结构自身的曲率半径、等效厚度、棱区宽度、结构材料的屈服应力和结构吸收冲击能量的大小等因素的影响,且理论值与模拟值较为接近.

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黄土地区某浅基础建筑物新型纠倾方法研究

韦正德, 顾航成, 朱彦鹏, 吴林平, 汪秀锋

2026 (1): 142-148.

摘要 ( 6 )

PDF(3419KB) ( 2 )

为探究黄土地区浅基础建筑纠倾加固的新方法,以兰州市某发生不均匀沉降的2层办公楼为研究对象,分析沉降成因后,创新提出砖基础两侧新增倒L型梁、柱下独立基础对角线顶升的新型纠倾结构及限位迭代顶升方法.经抗弯、抗剪、抗冲切承载力验算确定方案后实施.监测显示原建筑西南侧Q₁、Q₂和Z₁处相对沉降量较大,其中Q₁、Z₁处累计沉降超40 mm,局部倾斜率0.7%;纠倾后Q₁、Z₁顶升量均为29 mm,倾斜率降至0.17%,满足规范安全要求,且施工周期短、工艺简单、过程稳定.

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某地铁车站超深基坑开挖对周边环境的影响分析

惠小锋, 李发雄

2026 (1): 149-157.

摘要 ( 8 )

PDF(6020KB) ( 1 )

为了深入研究超深基坑开挖对周边环境的影响,对某地铁车站深基坑工程开挖引起的周边建筑物沉降、管线沉降、道路沉降及不同围护结构变形进行了系统监测,分析了监测结果的变化规律,并采用有限元软件进行数值模拟,对比验证了基坑开挖对不同围护结构和周边环境的变形影响.结果表明:基坑周边最大沉降约为0.08%H(H为开挖深度),咬合桩桩体最大水平位移约为0.07%H;在基坑开挖深度内地层上部为土层,下部为力学性质较好的岩层时,采用h型桩支护形式相比普通咬合桩支护可以减小约40%深层土体水平位移,h型桩前排桩因嵌固在力学性质较好的岩层中,开挖过程中桩体水平位移较小,结构稳定.采用h型桩围护结构可以降低施工难度,缩短施工周期,在类似地层且现场条件满足的情况下采用h型桩围护结构更有利.

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一类A-调和方程弱解的正则性

刘文如, 吕月明

2026 (1): 158-163.

摘要 ( 8 )

PDF(514KB) ( 7 )

为了研究一类椭圆型调和方程的解在Besov空间的梯度估计,确定合适的算子A与算子B的结构条件;引入向量场函数,并利用该函数与A算子的结构条件得到拟单调性不等式;借助有限差分方法, Hölder不等式,Young不等式估计梯度的增长情况;利用嵌入定理,得到了解的梯度在Besov空间中的正则性结果.

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石墨烯片增强功能梯度介电梁的非线性动力响应

张靖华, 陈争

2026 (1): 164-172.

摘要 ( 7 )

PDF(3870KB) ( 0 )

研究石墨烯片增强功能梯度(FG-GPLRC)梁在电场作用下的非线性动力响应.考虑介电效应,石墨烯片(GPL)含量沿梁厚度方向按照三种分布方式梯度变化,由有效介质理论计算等效弹性模量和等效介电常数.基于 von Kármán 非线性应变-位移关系,并利用拉格朗日方程推导获得非线性动力学控制方程组,引入位移近似函数将该方程组采用瑞利-里兹法转换为非线性常微分方程,并用龙格库塔法进行数值求解获得动力响应.讨论变电场作用下的FG-GPLRC 梁的非线性动力响应分别与GPL体积分数、分布模式、GPL 几何尺寸、预施加的拉应力、直流电压和交流电频率之间的关系.定量分析表明通过调整多个参数,可以对FG-GPLRC 梁的动力响应进行设计.

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