兰州理工大学学报

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纯镍与GH3625合金热压缩行为研究及本构解析

刘德学, 权兆东, 李亮, 张啸, 贾智

2021 (3): 1-9.

摘要 ( 316 )

PDF(3592KB) ( 333 )

利用Gleeble-3500热模拟试验机对铸态纯镍及GH3625合金在变形温度900~1 200 ℃、应变速率0.1~10 s^－1、应变量60%条件下,进行了热压缩实验.研究分析了纯镍以及GH3625合金的热塑性变形规律,并构建了本构方程,绘制了2种材料不同变形参数下的热加工图,分析了热加工图稳定与失稳区所对应的组织特征.研究发现纯镍在热压缩变形时,失稳区组织出现晶粒层级分化现象.通过对热加工图分析研究,确定纯镍最优热变形温度为1 050 ℃,最优应变速率为0.1 s^－1;GH3625合金最优变形温度为1 170 ℃,最优应变速率为0.1 s^－1.

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紧耦合真空气雾化制备Fe-Cr合金粉末的特性表征

尹燕, 董开基, 李治恒, 薄尧, 路超, 张瑞华

2021 (3): 10-14.

摘要 ( 207 )

PDF(2602KB) ( 323 )

采用紧耦合真空气雾化法制备Fe-Cr合金粉末,通过不同目数的筛网进行筛分,得到0~25 μm、25~53μm、53~105 μm、105~150 μm四个粒度段的粉末.使用氧氮分析仪、碳硫分析仪、电感耦合等离子体发射光谱仪分析雾化前后粉末化学成分,测定全粒度段及各粒度段的氧含量变化情况;采用扫描电镜、激光粒度仪等分析测试手段观察粉末表面形貌及表面微观组织并测定粉末粒径.结果表明:紧耦合真空气雾化制备Fe-Cr金属粉末化学成分可精确控制,全粒度段氧含量为0.024wt.%;冷却速度随粉末粒径的减小呈现指数级增长,随着粉末粒度段的增大,表面组织主要由胞状晶、柱状晶向树枝晶发展;各粒度段氧含量随粒径增大逐渐减小;空心粉的形成主要与袋式破碎机制和晶粒凝固收缩差有关.

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自适应有限元法对合金定向倾斜枝晶生长的相场法模拟

朱昶胜, 高宏伟, 马芳兰, 冯力, 雷鹏

2021 (3): 15-22.

摘要 ( 213 )

PDF(6123KB) ( 271 )

建立了合金定向倾斜枝晶生长的相场模型,采用非均匀网格的自适应有限元法求解薄界面层厚度条件下的相场模型,研究了Al-Cu(w(Cu)=4%)合金的倾斜枝晶演化过程,定量分析了冷却速率、主晶间距对凝固组织的影响.结果表明:冷却速率、主晶间距和抽拉速度可以控制倾斜枝晶的生长角度,随着冷却速率的增加,枝晶的生长会偏离择优取角向温度梯度方向偏转,反之主晶间距和抽拉速度增大,枝晶的生长角度逐渐从温度梯度方向朝着晶体择优方向偏转.此外,自适应有限元法相较于均匀网格法在CPU的运行时间上降低了一个数量级,并且随着计算域的增大,自适应有限元法的计算效率越高.

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无模板法制备多孔聚苯胺及其电化学性能

王海燕, 尚天蓉, 马帅帅, 王初晗, 蒯浩

2021 (3): 23-26.

摘要 ( 146 )

PDF(1314KB) ( 245 )

通过以极慢的速率滴加氧化剂水溶液方式,构建了受限的油水反应界面,在无模板条件下制备了多孔聚苯胺,并研究了产物的结构和用作超级电容器电极材料的电化学性能.结果表明:产物为银耳状多孔结构,富含小于10 nm的中介孔.在电流密度为1 A/g时,充放电时间近似对称,比电容高达441 F/g,经2 000次充放电循环后,比电容损失率为27.3%,该聚苯胺表现出良好的电化学性能.

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浮杯泵织构化配流副表面的承载特性仿真分析

杨国来, 金晶, 王文宇, 白京浩, 黄付田

2021 (3): 27-32.

摘要 ( 148 )

PDF(2337KB) ( 233 )

浮杯泵作为柱塞泵的新型研究对象,配流副的摩擦磨损限制其高效发展.通过在滚筒板配流面上布置规则的仿生织构,探究其对摩擦副承载特性的影响.选取六种坑形,建立6凹坑润滑油膜模型,采用Fluent软件进行数值模拟,分析油膜的上表面压力分布、压力形成机理以及工况参数和织构参数对油膜承载力的影响.研究结果表明:油膜上表面的承载力中动压所占的比例最大,球形凹坑最适合浮杯泵织构化配流副的设计,转速的提高、面积率的增大、深径比的增大都有利于动压承载力的增大.

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牛粪高温厌氧发酵过程中的流变特性及产气规律

李金平, 蒋琴, 黄娟娟, 王春龙

2021 (3): 33-39.

摘要 ( 358 )

PDF(2605KB) ( 384 )

为研究厌氧发酵过程中高浓度发酵原料流变特性的变化,使用HYND-50振动式在线黏度计测量初始总固体质量分数分别为8%和15%时牛粪高温厌氧发酵产沼气过程的流变特性,研究温度和厌氧消化时间对流变特性和产气规律的影响.结果表明:在相同升温范围内,初始总固体质量分数越大,牛粪的活化能越大,流动性越差.在厌氧发酵过程中,牛粪的表观黏度随厌氧消化时间减小,随初始总固体质量分数增加而增大;密度随厌氧消化时间先增大后减小,随初始总固体质量分数增加而增大.随着初始总固体质量分数的增大,牛粪的最大日产气量、累计产气量和累计产甲烷量升高,初始总固体质量分数为15%时的量分别是8%时的1.29、1.24和1.25倍.

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一种新型结构叶片对风力机气动性能的影响

杨瑞, 杨胜兵, 马超善, 孙霞阳, 陈月娟, 岳一轩

2021 (3): 40-44.

摘要 ( 270 )

PDF(2844KB) ( 302 )

针对风力机在旋转过程中产生的叶尖涡影响风力机本身以及下游风力机气动性能的问题,提出了一种控制叶尖涡的策略,以减小叶尖涡对风力机本身及下游风力机气动性能的影响.以PhaseⅥ叶片的1/8模型为原始模型,在叶尖处和轮毂处同时开洞,用管道将洞连接的模型称作新模型.采用数值模拟的方法对来流风速从6 m/s到20 m/s的15个工况下原始模型和新模型风力机进行了对比分析,结果表明:在低风速下原始模型和新模型气动性能几乎一样,即新模型对叶片气动性能影响很小,尾流扩散速度也相近;但随着来流风速的增大新模型对风力机气动性能的影响也随之增大,新模型风轮功率比原始模型风轮功率有明显提高,尾流在风轮旋转平面内扩散速度变快,在来流方向传播距离变短.新模型尾流可以减小对下游风力机的影响,提升了风电场风能的利用效率.

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产品MBD数据集三维标注中工艺面的形成与校验

王洪申, 王道俊, 曹玉法

2021 (3): 45-49.

摘要 ( 211 )

PDF(1845KB) ( 265 )

由于造型原理、方法等原因,三维模型中的面往往不具有明确的工程语义,使三维模型上标注工程尺寸等信息易产生歧义,目前商用CAD软件没有很好地解决该问题.基于OpenCASCADE几何造型内核研究了解决该问题的方法,提出造型面和工艺面的概念,通过对造型面的数学属性识别,结合机械工程中工程语义,将造型面进行绑定,形成符合工程语义的工艺面,把模型三维标注信息作为工艺面的属性,增加了系统三维尺寸标注的智能性,也为后续的产品虚拟装配、加工制造以及产品服役中语义信息的自动提取提供可能.

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叶顶泄漏流对半开式离心泵叶轮流动结构的影响

程效锐, 蒋艺萌, 常正柏, 王堃

2021 (3): 50-57.

摘要 ( 260 )

PDF(6980KB) ( 119 )

为研究不同叶顶间隙下叶顶泄漏流对半开式叶轮离心泵流动结构的影响,设计5种不同尺寸叶顶间隙方案,采用SSTk-ω湍流模型,对半开式叶轮离心泵进行全流道三维数值计算,分析半开式叶轮叶顶间隙内部流动结构并进行可视化实验验证.结果表明:随着叶顶间隙的减小,离心泵的扬程和效率明显上升,间隙值减小到0.7 mm时,进一步减小叶顶间隙,泵的效率不再有明显变化;叶顶间隙选取最佳值对泄漏涡发展有一定的抑制作用.利用Q准则对涡进行判别发现:随着间隙的减小,主泄漏涡强度减弱,二次泄漏涡逐渐消失,对主流的影响减小;当间隙减小到0.7 mm时,二次泄漏涡完全消失,主泄漏涡强度最弱;叶顶间隙泄漏流对流场的干涉程度受流量影响,小流量工况时,通过减小叶顶间隙可以提高叶片区流动抗干扰能力.

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基于ADAMS和Pumplinx联合仿真的柱塞泵回程盘运动受力薄弱点分析

张静, 廖文博, 隋蕊阳, 周国杨

2021 (3): 58-63.

摘要 ( 295 )

PDF(3453KB) ( 366 )

为研究轴向柱塞泵中回程盘偶然出现断裂失效的现象,对回程盘所承受各力进行详细的理论分析.综合各方面的受力分析表明,回程盘在其结构上出现了一个以吸排油侧分界为参考线的弯矩.通过对回程盘及整泵进行 ADAMS刚柔耦合有限元和Pumplinx流体有限元联合仿真,结果表明:每个柱塞运动至吸排油侧的分界线周围时,所对应回程盘孔的外侧边缘应力集中最大,这一区域成为回程盘运动受力的薄弱点,在弯矩的作用下,这些薄弱点成为最有可能发生断裂的风险区.

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纳滤-反渗透技术用于高盐废水中NaCl的回收

张栋强, 陈彦安, 张晶晶, 赵静, 苏娜, 段润豪

2021 (3): 64-69.

摘要 ( 336 )

PDF(1658KB) ( 358 )

为了实现高盐废水中NaCl的回收,采用纳滤-反渗透双膜串级组合工艺,处理NaCl和Na₂SO₄的混合模拟废水,考察了浓度配比、操作压力、流速及温度等工艺参数对膜分离效果的影响,并确定出了最佳工艺参数.实验结果表明:在最佳工艺参数下,经纳滤和反渗透分离后的反渗透浓缩液中,[NaCl]/[Na₂SO₄]≥41.45,可实现NaCl和Na₂SO₄的有效分离;反渗透膜对Cl^－的截留率达到96%以上,回收得到的NaCl其纯度可达到97.5% 以上.

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一类受到未知外部干扰的多智能体系统学习协同控制

杨娜娜, 孟新友, 玄海燕

2021 (3): 70-77.

摘要 ( 166 )

PDF(2852KB) ( 268 )

针对一类受到未知外部干扰的多智能体系统,在迭代学习控制框架下,结合自适应控制,首先设计了具有微分型参数自适应律的时变增益,同时,为了补偿未知外部干扰,设计了辅助控制器;通过构造复合能量函数,基于类Barbalat引理,证明了区间[0,T]上的完全一致性.其次,借助坐标变换,将编队问题转化为一致性问题.最后,通过一个仿真算例验证了所提算法的有效性.

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社团生成结构的电力信息物理系统鲁棒性分析

蒲武军, 潘欢

2021 (3): 78-85.

摘要 ( 175 )

PDF(2555KB) ( 343 )

随着传感器技术的快速发展,信息网与电网的深度融合,电力系统的智能化水平越来越高,但也面临着安全性、脆弱性等一系列问题.结合相互依存网络与介数负荷-容量级联故障模型,提出了包含电网、信息网孤岛运行的连锁故障仿真算法,主要研究了具有社团结构的电力信息物理系统(cyber physical system,CPS)鲁棒性,修正了传统的社团结构生成算法,使其能够生成不同规模社团且社团连接概率可调的无标度网络.采用提出的算法生成信息网和电网社团内部同配耦合的电力CPS模型,使用电网剩余节点比例为评估指标.研究了调度中心处于不同社团时全局连接概率、社团连接概率以及多个调度中心对电力CPS鲁棒性的影响.

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一种宽带带通三维频率选择表面设计及分析

于正永, 朱建平, 唐万春

2021 (3): 86-90.

摘要 ( 232 )

PDF(2109KB) ( 478 )

基于方形波导结构提出了一种宽带带通三维频率选择表面(3D FSS).所提出的FSS的单元结构由上下端面刻蚀两个相同正方形金属贴片的介质方块和空气方形波导组成,此时每个端面形成了方形槽谐振单元.在电磁耦合作用下,方形槽谐振单元原有单一的谐振模式耦合分裂为奇模和偶模两种谐振模式,由此产生了两个传输极点,从而形成了一个平坦的二阶通带,且通带3 dB相对带宽为25.12%.通过等效电路模型,阐明了该FSS的工作原理.仿真结果显示:在TE和TM两种极化方式下,以0°到45°角度入射时所提出的FSS具有稳定的频率响应.此外,该3D FSS还具有相对较小的单元结构.

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无线激光数据通信系统收发电路的设计与实现

王惠琴, 马玉昆, 蔡红亮, 张悦, 曹明华

2021 (3): 91-96.

摘要 ( 283 )

PDF(4255KB) ( 818 )

以650 nm波长的红光作为信号载体,设计一种无线激光通信的收发电路,并且详细阐述了激光发射电路与光电接收电路的设计原理与方法.其中,发射电路具有自动功率控制、故障指示、电流监测等功能,接收电路具有信号放大、光电流监测、自动静噪等功能.在此基础之上,利用搭建的实验系统对该电路进行性能测试,进一步验证了设计电路的正确性和合理性.实验结果表明,设计的电路能够实现传输速率为16 Mbit/s的稳定传输.

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基于图论的中国高铁网节点中心性进化研究

祝延波

2021 (3): 97-104.

摘要 ( 205 )

PDF(1556KB) ( 320 )

为了研究中国高铁网节点中心性及其进化情况,针对中国高铁2017年底、2020年初的分布情况及国家高铁网八纵八横规划(2035年)分别构建了基于图论的中国高铁网.通过对交通网节点中心性评估算法的分析,提出了中国高铁网重要节点的评估方法.通过仿真实验分析了不同参数组合得到的结果,并据此分别确定了不同时段(2017、2020、2035)的重要节点Top20,对这些节点中心性的进化过程进行对比,分析了部分重要节点排名波动的原因.

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耗能连梁采用新型复合阻尼器后对剪力墙结构性能的影响

何晴光, 尚进, 党育

2021 (3): 105-112.

摘要 ( 190 )

PDF(3429KB) ( 339 )

研究一种震后可替换的新型复合阻尼器置于连梁跨中以实现保护连梁并提高连梁耗能能力的目标.在ABAQUS有限元软件平台上根据复合阻尼器的特点提出一种可以有效反映其特征的等效简化模型,并与仿真模型进行对比验证;将等效简化模型应用于高层剪力墙结构的连梁中,进行罕遇地震下的剪力墙结构动力时程分析;以混凝土连梁为参照,研究安装了复合阻尼器后的连梁串联刚度的取值对结构减震效果的影响.结果表明:等效简化模型能较好展现复合阻尼器的特性;安装复合阻尼器能有效减少结构的层间位移、基底反力和损伤;耗能连梁的替换刚度比取0.4时,可以获得较好的结构减震效果.

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抱箍式托换节点隔震加固的施工过程仿真分析

党育, 温久宏

2021 (3): 113-119.

摘要 ( 120 )

PDF(3696KB) ( 280 )

采用抱箍式托换节点进行隔震加固时,各施工步骤对应的结构约束条件会随时发生变化.同时,由于该节点施工需要分批分段进行,施工过程中不同施工步骤、不同顶升机械的控制机制均会对结构造成影响.对一个既有框架结构,采用抱箍式托换节点隔震加固的施工过程进行有限元模拟,分析不同施工步骤、顶升机械不同步时引起的结构内力及变形变化规律,并由此给出抱箍式托换节点隔震加固的相关施工建议及施工过程控制条件.研究结果对隔震加固的实际施工起到指导作用,并且提出有数值依据的参考意见,可保证施工安全.

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黄土高填方边坡的稳定性影响因素及其变形规律

叶帅华, 张玉巧, 房光文

2021 (3): 120-126.

摘要 ( 274 )

PDF(2468KB) ( 367 )

根据西北某路段黄土高填方边坡工程项目,运用 PLAXIS 3D 软件建立多级高填方边坡三维有限元模型,研究了填料、填土边界、坡度以及卸载平台的改变对边坡稳定性的影响.并根据边坡在分步填筑情况下各级边坡坡顶、坡面、坡脚的竖向位移及水平位移,分析了各级边坡最危险点的分布规律及整体边坡变形趋势.结果表明:填料黏聚力、内摩擦角是影响高填方边坡稳定性的关键性因素.降低填土与原状土体边界处台阶高度、加深台阶宽度、降低坡度以及加宽卸载平台,均可提高边坡的稳定性.较低处边坡施工期间竖向位移突变大,水平位移突变较缓慢;施工完成后变形情况均良好.较高处边坡施工期间竖向、水平位移突变大,分布不均匀;施工完成后固结沉降时期长,变形量大;需在施工完成后着重加强高处的变形监测.研究结果确定了西北地区黄土高填方边坡的稳定性影响因素、变形趋势及发展规律,为进一步研究黄土高填土边坡的变形控制提供了科学依据.

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基于网格化应力场的边坡滑移面搜索模型及应用

李忠, 张曦, 汪红星

2021 (3): 127-131.

摘要 ( 150 )

PDF(1075KB) ( 305 )

为了将数值计算方法有效地应用于边坡稳定性分析,建立一种基于应力场的网格式边坡滑移面搜索模型.首先,通过建立有限元分析模型求得边坡应力场,并提取单元坐标及各应力计算结果;其次,根据边坡模型几何尺寸建立直角坐标系,将边坡在平面内按网格式离散为n个方格,使每个网格内可包含一个或多个原有限单元网格;再次,通过编制程序提取边坡应力场,在每列网格内依据C-M屈服准则搜索出最可能达到屈服条件的有限单元并标记;同理依次搜索出各列潜在滑移单元并串联,即实现基于应力场的网格式边坡滑移面搜索模型.最后,选用国际经典边坡案例,依据矢量和法安全系数表达式,基于应力场网格式边坡滑移面搜索进行边坡稳定性分析与计算,并与传统方法进行对比分析,证明该方法可行性和优越性.该方法适用于非极限状下边坡稳定性的评价与分析,计算结果更为合理.

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深厚填土区微型钢管桩承载特性试验

周勇, 柳勇

2021 (3): 132-138.

摘要 ( 208 )

PDF(4080KB) ( 397 )

为研究深厚填土区微型钢管桩承载特性及加固效果,通过室内试验和现场试验,测定微型钢管桩的应力-应变关系、各级荷载下的桩身轴力及桩顶位移,分析组合截面的弹性模量、钢管与水泥净浆分担的荷载比以及桩身轴力、桩侧摩阻力的传递变化规律.研究结果表明,钢管的套箍效应对组合截面弹性模量影响较小,实测值仅为不考虑套箍效应计算值的1.2倍;微型钢管桩中钢管分担的内力比较大,约占总内力的2/3;填土地区微型钢管桩Q-s曲线呈缓变型,端阻力分担的荷载基本趋于零,表现为摩擦桩的特性;微型钢管桩在填土地区具有较高的承载力,采用微型钢管桩对实际工程进行加固,目前最大沉降量满足规范规定的限值,表明微型钢管桩对深厚填土区地基的加固效果良好.

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考虑材料劣化钢筋混凝土梁桥抗震性能分析

李喜梅, 付阿雄

2021 (3): 139-145.

摘要 ( 186 )

PDF(3619KB) ( 260 )

混凝土耐久性下降体现在材料性能的劣化上,而材料性能的劣化势必会导致桥梁结构抗震性能的降低.结合工程实例,以一座三跨钢筋混凝土梁桥为研究对象,利用有限元分析软件ANSYS建立全桥模型,并考虑冻融、氯离子环境因素影响,对结构进行地震荷载一致激励下的非线性时程分析.桥梁结构在整个服役期间,根据服役不同的时间段材料劣化程度的不同,分别计算不同时间段的地震响应,对比分析各个时段的应力和位移.结果表明:随着材料的劣化,结构抗震性能降低较为显著,在设计和管理过程中应引起足够的重视.

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Virtually正则模

王永铎, 刘世杰

2021 (3): 146-149.

摘要 ( 161 )

PDF(402KB) ( 280 )

作为正则模的真推广, 引入了virtually正则模的概念, 研究了这类模的基本性质, 证明了环R是(强)virtually正则环当且仅当环R上的每个(投射模)自由模是(半完全)virtually正则模.

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基于拉普拉斯度的k-均匀超图的图熵极值

卢鹏丽, 薛玉龙

2021 (3): 150-155.

摘要 ( 214 )

PDF(400KB) ( 289 )

基于一般图中图熵的定义,定义了超图基于拉普拉斯度的图熵.将简单图的图熵的一些结论推广到k-均匀超图.利用一种移边操作,分别确定了在k-均匀超树、单圈k-均匀超图、双圈k-均匀超图和k-均匀化学超树中基于拉普拉斯度的图熵最大值和最小值,并确定了相应的极值图.

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GI_ac-内射模与GI_ac-平坦模的环刻画

陈东

2021 (3): 156-161.

摘要 ( 234 )

PDF(400KB) ( 392 )

引入GI_ac-内射模和GI_ac-平坦模的概念,是介于GI-内射模(或 GI-平坦模)与余纯内射模(或余纯平坦模)之间的一种模类.用上述模刻画了诸多环类,如:半单环、von Neumann 正则环、遗传环和半遗传环.

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四阶弱对称非负张量Z-谱半径的上下界及应用

雷学红, 许云霞

2021 (3): 162-166.

摘要 ( 141 )

PDF(389KB) ( 210 )

针对四阶张量Z-谱半径的估计问题,利用张量Z-特征值的定义,并结合不等式放缩技巧,给出了四阶弱对称非负张量Z-谱半径的新上下界,改进了现有一些结果.作为应用,由Z-谱半径的上界给出了张量最佳秩一逼近和贪婪秩一更新算法收敛速度的下界,由Z-谱半径的上下界给出了具有非负振幅对称纯态纠缠的几何度量的上下界.

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π-正则半群的全π-正则子半群格

田振际, 马存德

2021 (3): 167-169.

摘要 ( 200 )

PDF(355KB) ( 279 )

研究了π-正则半群的全π-正则子半群格的相关性质及特征.进一步给出π-正则半群的全π-正则子半群格是分配格的充分必要条件.

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若干Mycielski图的邻点扩展和可区别全染色

李永艳, 杜静

2021 (3): 170-172.

摘要 ( 169 )

PDF(350KB) ( 233 )

讨论了Mycielski图M(P_n)、M(C_n)、M(S_n)、M(F_n)、M(W_n)的邻点扩展和可区别全染色问题.根据图形的结构特点,采用函数构造法,得到了这几类图的邻点扩展和可区别全色数,同时证明NESD猜想对上述5种Mycielski图是成立的.

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