兰州理工大学学报

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1. GV-Noether环及其弱GV-内射模

张晓磊, 齐薇

兰州理工大学学报 2023, 49 (4): 146-150.

摘要（412）

PDF（pc）（548KB）（283）

给出了GV-Noether环的Cartan-Eilenberg-Bass定理.引进了弱GV-内射模并刻画了DW-环和VN正则环.特别地,证明了环 R是VN正则环当且仅当任意弱GV-内射 R-模是绝对纯 R-模,当且仅当任意弱GV-内射 R-模是余平坦 R-模.给出了GV-Noether环的Megibben定理.通过提供一些例子区别Noether环,GV-Noether环和 w-Noether环.

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2. 21Cr超纯铁素体不锈钢TiN析出的热动力学研究

盛捷, 魏佳富, 孟亚惠, 李玉峰, 马国财, 喇培清

兰州理工大学学报 2023, 49 (5): 1-9.

摘要（256）

PDF（pc）（2905KB）（399）

非金属夹杂的数量和尺寸控制对钢铁的加工性能与使役行为有着重要影响.基本凝固理论对21Cr超纯铁素体不锈钢中TiN的析出条件进行数值求解,从理论上研究了TiN的热力学、动力学形成条件与析出规律.结果表明:试验钢钢液中无TiN析出,凝固过程中固液界面前沿发生溶质偏析富集,促使TiN在固相率 f _s为0.15时开始析出.析出的TiN尺寸受钢液中Ti、N元素初始含量与凝固冷却速率的影响,降低Ti、N初始含量,提升凝固冷却速率均可减小TiN半径,Ti,N元素含量对TiN尺寸影响更加敏感,可通过降低钢液中N元素初始含量延迟凝固过程中TiN夹杂物的析出.实际生产中可调控钢液中Ti的添加量,使得TiN的数量与尺寸分布更加合理.

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3. 大倍率充放电循环对锂离子电池特性及热安全性能的影响

李东琪, 张青松, 郑少帅

兰州理工大学学报 2023, 49 (3): 30-35.

摘要（247）

PDF（pc）（2624KB）（358）

锂离子电池广泛应用于电动汽车及各类储能设备.通过不同充放电倍率下循环老化及热失控实验,研究了大倍率充放电对单体锂离子电池性能与热安全性的影响.结果表明:大倍率充放电循环下,单体锂离子电池的实际容量出现了衰减,衰减程度与充放电倍率呈正相关.恒流比呈阶梯式衰减,但库伦效率仍处于99%~100%,表明锂离子电池的可逆性能正常.随着倍率增加,热失控触发时间、燃爆压力、喷射火焰温度呈先增大后减小的趋势,燃爆时电池表面平均温度为655.8 ℃,接近金属铝的熔点温度,燃爆喷射粉末产物主要以金属铝、石墨、锂钴氧化物为主.

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4. 纯镁及AZ91D镁合金微弧氧化膜层耐蚀性的对比

王占营, 马颖, 安守静, 王晟

兰州理工大学学报 2023, 49 (3): 1-8.

摘要（231）

PDF（pc）（6712KB）（202）

基于硅酸盐电解液体系,在纯镁、AZ91D镁合金基体上制备微弧氧化膜,通过不同的表征手段对比两种基体材料下膜层的耐蚀性能.结果表明:AZ91D镁合金表面微弧氧化膜层的成膜性更好,且膜层中Mg ₂SiO ₄、MgF ₂等物相更多,因此,点滴、电化学耐蚀性更好.纯镁微弧氧化膜在整个腐蚀过程中表现为全面腐蚀,在腐蚀后期基本丧失对基体的保护作用,而AZ91D镁合金微弧氧化膜层在浸泡后期出现了局部腐蚀,但仍然可以有效地保护基体.合金化后由于不同元素电极电位的不同,使得微弧氧化在基体表面α、β相区域出现了选择性起弧,这种交替的击穿放电现象有利于膜层致密度、成分及缺陷等微观组织结构特征参量的改善,从而使得AZ91D镁合金表面微弧氧化膜层具有更好的耐蚀性能.

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5. TiAlN/Cr、TiAlN/CrN和TiAlN/CrAlN多层涂层的热盐腐蚀行为

何泽年, 王顺花, 蒲吉斌

兰州理工大学学报 2023, 49 (4): 1-10.

摘要（213）

PDF（pc）（10106KB）（216）

钛合金的热盐腐蚀问题已引起人们的广泛关注,金属氮化物防护涂层是延长钛合金服役寿命的有效途径.采用多弧离子镀技术在钛合金表面沉积了TiAlN/Cr涂层、TiAlN/CrN涂层、TiAlN/CrAlN-5涂层和TiAlN/CrAlN-10涂层.通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、划痕测试仪、3D激光显微镜等测试手段对比研究了4种多层涂层的热盐腐蚀行为,分析了涂层热盐腐蚀前后的微观形貌和物相成分.结果表明:Al元素的添加和调制周期的优化可以提高涂层的致密性,改善涂层表面质量.其中TiAlN/CrAlN-10多层涂层由于界面密度高,表现出优异的耐热盐腐蚀性能.

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6. 差分隐私中噪声添加与精度分析研究

王骁识, 康海燕

兰州理工大学学报 2023, 49 (3): 94-103.

摘要（186）

PDF（pc）（2751KB）（347）

国内对于差分隐私定义以及所使用的基本机制缺乏严格清晰的证明与推导过程,对学者入门造成了困难.因此针对这方面空白,通过分析、证明与应用举例的方式,对差分隐私中的拉普拉斯机制与指数机制进行了详细分析,并给出完整的数学推导过程和应用举例.指出了拉普拉斯机制精度公式和指数机制精度公式存在缩放过大的问题,并且在拉普拉斯机制和指数机制精度公式的证明之后给出了放缩过大的理由.通过实验得出结论,拉普拉斯机制精度公式和指数机制精度公式是精度范围过大的公式.

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7. 基于机器学习的红外光谱数据鉴别中药材性能方法

田春婷, 赵宁, 秦建伟, 孟晓凤

兰州理工大学学报 2023, 49 (3): 55-59.

摘要（184）

PDF（pc）（2953KB）（369）

中药材种类不同,近红外和中红外光谱特征也有很大差异.由于无机元素和有机物质等化学成分不同,所以即使同种中药材产地不同,在近红外和中红外光谱辐照下标记效果也会显示不同的光谱特性,这些特性可用于对中药材进行分类和产地识别.借助MATLAB软件和SPSS分类工具 K-均值聚类算法对中药材进行无监督机器学习,从而对中药材进行分类.同时,运用SPSS神经网络多层感知器和Python语言提供的随机森林算法,将数据集的70%作为训练集,30%作为验证集,进行监督机器学习模型训练,从而对中药材产地进行鉴别预测.

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8. 激光清洗铝合金表面漆层的粗糙程度变化检测与分析

朱明, 候霄飞, 石坤, 张豪, 石玗, 樊丁

兰州理工大学学报 2023, 49 (3): 23-29.

摘要（166）

PDF（pc）（3229KB）（105）

采用1 064 nm脉冲激光清洗2024铝合金表面氟碳漆层时,表面粗糙度的变化引起漆层对激光吸收作用的改变,易使得热量吸收过度造成基材损伤.为此,针对激光清洗过程中漆层表面粗糙形貌的检测与分析,设计了脉冲激光清洗实验系统,分析了2种激光清洗模式下氟碳漆层表面粗糙形貌的产生机制,并采用激光共聚焦显微镜对表面粗糙度进行了测试与表征,研究了激光逐层去除氟碳漆层时表面粗糙度的演化行为.结果表明:1) 在激光清洗过程中,激光烧蚀和振动作用后漆层均会产生粗糙表面;2) 激光逐层清洗过程中,表面粗糙度随着激光作用次数的增加呈非线性增大,当激光作用14次后漆层表面粗糙度已经达到35.88 μm,相比于激光第1次作用后增加了370%;3)激光逐层除漆过程中粗糙表面对激光吸收率具有增加作用,在激光7次作用后漆层粗糙表面对激光的吸收率增加了32.8%.

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9. 基于数值模拟的斜桩群桩水平和竖向承载特性分析

宋永刚, 王金科

兰州理工大学学报 2023, 49 (5): 142-149.

摘要（138）

PDF（pc）（4797KB）（174）

斜桩具有较高的水平承载力,广泛应用于跨海大桥、码头、风力发电站等承受较大水平荷载的构筑物.为研究斜桩群桩的水平承载特性和竖向承载特性,针对2×2斜桩群桩和3×3斜桩群桩,基于ABAQUS建立有限元数值模型,在利用试验验证模型正确性的基础上,分别对两种群桩斜桩模型的水平承载特性和竖向承载特性展开研究,结果表明:对于两种群桩模型,在桩身倾角处于0~21°内,桩身倾斜角越大,桩在相同竖向荷载下的沉降越小,桩在相同水平荷载下的位移越小,设置斜桩能够有效提高群桩的竖向承载能力和水平承载能力;在同一工况下,相同位置桩的桩身位移曲线相近,桩身水平位移随着桩身位置的下降而变小,由于水平荷载产生的位移和桩旋转产生的位移耦合的影响,部分桩在桩底附近发生了与加载方向相反的位移;对于2×2群桩模型和3×3群桩模型,单桩数量的增加并不会导致承载力的等比增大,水平受荷群斜桩也会发生类似于竖向受荷桩的“群桩效应”.

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10. 非奇异M-矩阵的性质

钟琴

兰州理工大学学报 2023, 49 (5): 163-166.

摘要（133）

PDF（pc）（546KB）（170）

利用非负矩阵与非奇异 M-矩阵的关系,给出非奇异 M-矩阵及非奇异 M-矩阵最小特征值的相关性质. 进一步结合Gerschgorin圆盘定理和Hölder不等式给出非奇异 M-矩阵最小特征值的下界估计式, 数值例子验证了这种方法的有效性.

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11. 磷化铁掺杂硫化聚丙烯腈储锂动力学行为

刘文武, 徐志强, 雷怡潇, 郑雅文, 达世纪, 吴有智

兰州理工大学学报 2023, 49 (5): 10-19.

摘要（132）

PDF（pc）（8282KB）（155）

通过高温磷化法合成磷化铁掺杂硫化聚丙烯腈(FeP@SPAN).在FeP@SPAN材料中构建的P—S化学配位,在放电过程中增强亲核试剂S ^2－的HOMO能级与亲电试剂Li ⁺的LUMO能级匹配度,降低了还原产物Li ₂S的成键轨道σ能级,加快了正极储锂反应动力学行为.探讨了FeP@SPAN正极材料的物相结构、电化学性能和在电池运行过程中对氧化还原动力学的影响.结果表明:FeP通过P—S键与SPAN连接,并且FeP的引入对SPAN形貌的影响可以忽略不计.FeP@SPAN作为电池的正极,有效提高了电池的导电性,降低了正极的阻抗,缓解了多硫化物的溶解,提高了氧化还原动力学.较初始的SPAN正极,FeP@SPAN正极电池在0.2 A/g的电流密度下初始容量可达到1 285.8 mAh/g.在1 A/g电流密度下经过500次循环后,仍能够保持615.2 mAh/g的容量,平均每圈容量衰减为0.079%.

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12. 深度可分卷积结合多通道注意力的垃圾图像快速分类模型

王星, 晏榕璟

兰州理工大学学报 2023, 49 (3): 88-93.

摘要（132）

PDF（pc）（3244KB）（166）

针对传统垃圾图像分类模型结构复杂和实时性不强的问题,提出了一种深度可分卷积结合多通道注意力机制的垃圾图像快速分类模型.该模型首先利用深度卷积和逐点卷积的拼接模型构造深度可分卷积,通过减少卷积运算参数量降低模型训练时间开销;然后,引入多通道注意力机制,使模型对于强分类能力的特征具有更高的关注度;最后,在TrashNet、Garbage-classify和GINI等开源垃圾图像分类数据集上进行测试.实验结果表明,该模型相比当前主流垃圾图像分类模型,在保持识别精度较高的基础上,具有更小的时间开销和更广的检测范围.

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13. 基于改进的哈里斯鹰优化算法的特征选择

赵小强, 强睿儒

兰州理工大学学报 2023, 49 (5): 93-101.

摘要（130）

PDF（pc）（1384KB）（233）

特征选择是一项旨在通过移除不相关、冗余的数据来减少特征数量,同时可以保持较高的分类精度的机器学习任务.针对哈里斯鹰优化算法(HHO)不能在离散的特征空间进行特征选择,以及算法后期种群多样性减少、易陷入局部最优等问题,提出了基于改进的哈里斯鹰的特征选择算法.首先使用混沌映射初始种群多样化,以确保在种群质量较优的前提下能够均匀分布于搜索空间;其次,通过引入高斯变异算子对兔子的位置进行重新更新,以避免算法陷入局部最优;最后设计二次优化算法的二进制版本并将其应用于基于KNN分类器的包裹式特征选择问题中.通过在18个经典的UCI数据集进行特征选择仿真实验,结果显示该算法在适应度值、平均分类准确度以及平均特征选择数量上比其他主流算法都能获得更好的结果,从而表明该算法能够进行有效的提取特征子集和得到更准确的数据分类,并能够实现更高的寻优精度.

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14. Al ₂O ₃界面修饰单向纤维C/C复合材料组织结构及其力学性能

贾建刚, 钮超, 张真, 伏芳杏, 潘子康

兰州理工大学学报 2023, 49 (6): 1-8.

摘要（129）

PDF（pc）（5784KB）（114）

为了缓解C/C复合材料脆性,利用勃姆石溶胶对单向碳纤维预制体进行处理,在纤维表面制备了Al ₂O ₃涂层.使用自制的热梯度化学气相沉积(TG-CVI)设备对预制体进行致密化,得到致密的C/C复合材料.通过高温热处理进一步调节界面的结合强度和基体碳的石墨化程度.利用排水法测试复合材料的密度,万能材料试验机测试其拉伸性能,采用可视化石墨烯片层技术(VGT)对试样进行处理,使用偏光显微镜(PLM)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)分别研究复合材料的微观组织、界面和断面形貌、以及物相组成.结果表明:涂覆Al ₂O ₃涂层的C/C复合材料在沉积后期转变为粗糙层(RL)织构.经过高温热处理后,碳基体的石墨化程度提高,改变了C/C复合材料的断裂机制.由复合材料最初的脆性断裂向拟延性转变,延伸率提高.C _f(Al₂O₃)/C-3样品的峰值应力达到了77.3 MPa,延伸率达到了15%.

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15. Inconel 625合金在富氧高温熔渣中的腐蚀行为

贾金凤, 王江, 陈大林, 刘俊钊, 王振铭

兰州理工大学学报 2023, 49 (3): 9-14.

摘要（129）

PDF（pc）（3312KB）（86）

针对镍顶吹熔炼喷枪使用寿命低的问题,以Inconel 625合金为替代材料,采用挂片试验,研究了该合金在氧气流量为15 000~42 000 Nm ³/h,熔渣温度1 400 ℃下的腐蚀行为及机理.采用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、电子探针及显微硬度计等分析了试样的组织形貌、元素分布及硬度.结果表明:15~20 h时Cr ₂O ₃等氧化膜的形成阻碍了氧化腐蚀的进行;合金的严重腐蚀区域发生在表面0~250 μm,250~1 650 μm为热影响区;富Nb贫Cr区优先被腐蚀,随着由Cr ₂O ₃、Fe ₂O ₃、Cr ₂S ₃、Nb _0.1Ni _0.9、[Mg、Fe] ₂SiO ₄等构成的复杂氧化膜体系的不断形成与分解,合金中各主要元素不断腐蚀脱落,且氧化膜中的Mg、S元素来源于熔渣;腐蚀后的合金表面硬度明显降低.

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16. 基于Fluent的铍钯铜复合材料中子靶系统热固耦合分析

张静, 周宗团, 王森, 杨龙飞, 贠丽晨, 刘文博

兰州理工大学学报 2023, 49 (3): 60-66.

摘要（125）

PDF（pc）（6487KB）（103）

电子器件领域中高热流密度电子器件的散热问题已经成为制约高新技术发展的重要因素,简单结构的中子靶系统已无法满足某类电子器件的散热需求.为此,设计和开发了新型高效的微通道铍钯铜复合材料中子靶系统,利用液体冷却技术解决了铍钯铜复合材料的散热问题.运用ANSYS Fluent和Static Structural仿真软件中湍流模型和有限元分析方法,对比分析了不同结构的铍钯铜复合材料中子靶系统的流场及其热应力分布,优化设计出结构紧凑、换热性能好的微通道铍钯铜复合材料中子靶系统.

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17. 微量Fe、Ni和Ti复合对Al-20Si合金微观组织及其性能的影响

张杰, 张宇, 王平波, 王凯龙, 兰晔峰, 李庆林

兰州理工大学学报 2023, 49 (4): 11-16.

摘要（125）

PDF（pc）（4754KB）（132）

Fe、Ni和Ti元素以AlFeNiTi中间合金的形式添加,AlFeNiTi中间合金(原子比1∶1∶1∶1)通过真空电弧熔炼炉进行熔配,研究中间合金添加量(0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%,质量分数)对Al-20Si合金中Si相、α-Al和力学性能的影响.结果表明:当Al-20Si合金中添加2.0%AlFeNiTi中间合金时,初生Si的形貌由粗大不规则块状和五瓣星状变质为细小规则的块状,其平均尺寸从未变质时的91 μm减小到40 μm,减小56.1%;共晶Si形貌从粗大的针片状变质为边缘钝化的细小粒状,而且α-Al的二次枝晶显著减小,形貌由粗大树枝晶细化为蔷薇状组织.合金的抗拉强度由129 MPa(未变质合金)增加到182 MPa(2.0%AlFeNiTi变质),增加了41.1%,延伸率由0.8%提高到1.43%,提高了78.7%.

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18. 广义严格对角占优矩阵的判定准则

张劲松

兰州理工大学学报 2023, 49 (4): 157-161.

摘要（124）

PDF（pc）（471KB）（119）

仅利用矩阵自身的元素,得到了广义严格对角占优矩阵的一些改进的判定准则,扩大了判别范围.给出了数值算例.

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19. 等离子体活化水对鲜切苹果品质及抗氧化酶活性的影响

蔡梦, 田立鹏, 李春爱, 万强贵, 王婷, 蒲陆梅

兰州理工大学学报 2023, 49 (3): 67-74.

摘要（120）

PDF（pc）（4411KB）（233）

为了揭示等离子体活化水(PAW)对鲜切苹果的保鲜作用与机理,将0.2 mg/mL Na ₂SO ₄无菌溶液分别在500、550、600 V直流电压下用辉光放电等离子体处理30 min得到PAW.使用比色法测定PAW中活性粒子H ₂O ₂和·OH的浓度.通过测定鲜切苹果用PAW浸泡后在贮藏期间的品质指标及代谢参数,研究了PAW对鲜切苹果的保鲜作用及机制.结果表明,在500~600 V,PAW中H ₂O ₂和·OH浓度随放电电压的升高而增大;PAW处理可使鲜切苹果在贮藏期间硬度、色度、酸度等品质指标保持稳定;果肉中丙二醛(MDA)含量低于对照组,脂氧合酶(LOX)和多酚氧化酶(PPO)的活性显著下降,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性均显著提高( P<0.05).因此PAW对鲜切苹果具有优良的保鲜性能.

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20. 利用指数损失因子提高长短期记忆网络轨迹预测精度的方法

张彤, 王志文, 卢延荣, 孙洪涛

兰州理工大学学报 2023, 49 (5): 86-92.

摘要（119）

PDF（pc）（669KB）（161）

长短期记忆(LSTM)网络在车辆轨迹预测任务中取得了一定的成效.然而,LSTM网络预测时会引入累积误差,导致轨迹预测的精度随预测时间逐渐降低.如何减小LSTM网络在轨迹预测过程中的累积误差是一个关键性问题.为解决此问题,使用随预测时间增长的指数函数对平滑的L1损失函数进行加权来降低累积误差,使模型能更加准确地预测出车辆的未来轨迹.为验证此方法的有效性,以长短期记忆网络编码器解码器模型为基础,在美国交通部下一代仿真计划(NGSIM)采集的US-101和I-80数据集上进行验证.结果表明,与近年来的深度学习方法相比,本文提出的轨迹预测方法0.2 s时刻平均误差从0.332 0 m降低到0.103 2 m,且5 s时刻平均误差由原来的7.716 8 m降为6.624 3 m,总体上比原来降低了14.16%,有效减小了累积误差.

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