兰州理工大学学报

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李亚敏, 张军霞

2022 (2): 1-8.

摘要 ( 480 )

PDF(4161KB) ( 677 )

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了Cr含量对DO₃-Fe₃Al合金电子结构及力学性能的影响.通过计算掺杂前后体系的形成热和结合能明确Cr在超晶胞模型中的占位;通过计算各体系的弹性模量、布居、态密度及差分电荷密度揭示了Cr对Fe₃Al合金力学性能影响的微观机制.结果表明:含量为3.125 at.%时,Cr优先占据Fe Ι位,含量为6.25 at.%时,Cr倾向于占据Fe Ι和Al位;Cr的掺杂提高了体系的稳定性,改善了合金的脆性,且增韧效果随着Cr含量的增加而增加;Cr掺杂改变了原子之间的电子分布,随着Cr含量的增加,Fe-Al之间p-d杂化电子数减少、共价键性减弱,同时原子之间电荷转移量增加,Fe-Fe键的增强以及Fe-Cr、Al-Cr反键的存在增强了体系的金属性,加之(100)面上共价键的减弱以及(010)面原子间键合强度的增加等因素都提高了Fe₃Al合金的韧性.

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基于有限元计算的全陶瓷微封装燃料芯块等效热导率与微结构设计

张旭东, 邓俊楷, 马大衍, 曹慧颖, 张瑞谦, 唐睿

2022 (2): 9-15.

摘要 ( 398 )

PDF(3469KB) ( 491 )

为对全陶瓷微封装燃料(FCM)芯块的热导率进行有效研究,利用有限元方法实现球体法预测具有多层包覆结构特征的TRISO 颗粒等效热导率;同时,利用跨尺度等效代表性体积单元对FCM芯块的等效热导率进行计算及优化设计.模拟结果表明:利用有限元模拟实现球体法及跨尺度等效方法可以实现对TRISO颗粒及FCM芯块等效热导率的快速准确预测,TRISO颗粒等效热导率可通过调节SiC层厚度实现提升.提出了将TRISO颗粒设计为FCC填充结构,可使FCM芯块中的燃料颗粒填充量更高,并且其等效热导率可得到显著提升.

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脉冲电沉积制备非晶态Ni-Mo合金及析氢性能

杨亚慧, 李庆林

2022 (2): 16-20.

摘要 ( 286 )

PDF(2358KB) ( 467 )

电解水产氢具有原材料来源丰富、生产过程清洁、效率较高的优势,已经成为广泛研究的技术之一.通过脉冲电沉积技术,在不同的电流密度和占空比下,制备了不同的非晶态Ni-Mo合金镀层,研究了电流密度和占空比对镀层性能的影响.结果表明:随着占空比和电流密度的增大Mo含量减小,表面更加粗糙,在电流密度为2.5 A·dm^－2和占空比0.8下,可获得表面极为粗糙的非晶态Ni-Mo合金镀层,另外,占空比为0.6和电流密度为2.0 A·dm^－2下获得晶粒尺寸较小的合金镀层.粗糙表面结构的Ni-Mo合金在较大的过电位下表现出更好的析氢催化性能,而具有较高Mo含量和细小晶粒尺寸的合金镀层析氢催化活性较高.

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低温冻结状态下岩石的变形特性及力学行为研究

席新林

2022 (2): 21-27.

摘要 ( 411 )

PDF(3601KB) ( 471 )

为研究冻土地区不同含水状态下冻结岩石的力学行为,对凝灰岩和玄武岩冻土试件进行了常温20 ℃和低温－20 ℃下的单轴压缩试验和巴西劈裂试验.通过观察其变形行为和声发射活动,研究了其断裂破坏过程以及饱水率对材料强度和变形性能的影响.结果表明,冻结岩石的破裂过程分为以下几个阶段:Ⅰ阶段为裂纹气孔闭合;Ⅱ阶段为弹性变形;Ⅲ阶段为裂缝起裂与稳定裂缝扩展;Ⅳ阶段为裂缝不稳定扩展.同时,Ⅲ阶段开始处的应力水平随着饱水率的增加而增加.峰值应力强度和应变均随着饱水率的增加而增加,它们之间的关系可以用直线来近似表示.岩石脆性度随饱水率的增加而降低,间接抗拉强度对饱水率的影响比单轴抗压强度更敏感.

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基于正交试验下水温对泡沫混凝土性能的影响

王军, 王鑫琦, 郭宏杰, 杜杭威

2022 (2): 28-33.

摘要 ( 306 )

PDF(3015KB) ( 329 )

为了排除多因素对试验结果产生的误差,研究了不同用水温度对泡沫混凝土性能和内部孔隙的影响,设置正交试验(三因素三水平)得出最佳的水胶比为0.6、粉煤灰最佳掺量为15%,胶粉最佳掺量为2%.在此基础上设置七个不同的水温温度(15、20、25、30、35、40、45 ℃),通过采集泡沫混凝土试件抗压强度、干密度、吸水率试验数据以及内部形貌微观数据,研究了水温对泡沫混凝土主要物理、力学性能和内部孔径的影响.结果表明:泡沫混凝土的抗压强度、干密度、吸水率与水温之间存在数值关系,各物理、力学性能之间存在相关性.当发泡水温为30、35 ℃时,泡沫混凝土发泡效果最好.泡沫混凝土内部连通孔数量较少、孔径大小均匀、孔隙率高、平均孔径约为1.9 mm,同时物理、力学性能满足规范要求.

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考虑温度效应的风电增速箱动力学特性研究

赵荣珍, 花志锋

2022 (2): 34-42.

摘要 ( 223 )

PDF(3233KB) ( 495 )

针对风电增速齿轮箱温度异常现象,基于Block闪温理论与Hertz接触理论,提出一种考虑随机风载作用下齿面接触温度的计算方法.以该方法为理论基础,根据行星轮系耦合建模理论,建立风电增速齿轮箱动力学性能计算模型.模型不仅揭示了随机风载、齿面接触温度及齿廓热变形之间相互影响的函数关系,还展现了随机风载、齿面接触温度等非线性因素对风电增速箱动态响应的影响.结果表明,风电增速箱输入载荷的随机动态变化特性将引起其齿面的接触温度在一定范围内发生波动.这种动态的齿面接触温度将会导致齿轮齿廓产生热变形,进而影响齿轮的时变啮合刚度,最终对增速箱的动态特性产生影响.研究可为解释风电增速齿轮箱的温度异常现象提供理论参考依据.

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热-压形变对超高压水压泵柱塞副间隙泄漏的影响

赵晶, 冀宏, 刘银水, 张建军

2022 (2): 43-48.

摘要 ( 266 )

PDF(3464KB) ( 427 )

柱塞副间隙的泄漏是影响柱塞泵容积效率的主要因素,超高压工况下柱塞副微米间隙的热-压形变不可忽略.利用流-固-热耦合方法,建立柱塞副压形变主导模型和热-压耦合形变模型,对单边间隙高度5 μm的柱塞副二维轴对称模型中的压差流动进行仿真计算.结果表明:当柱塞副入口压力为110 MPa时,在间隙入口受压形变占主导,单边间隙增大4 μm以上,在间隙出口热形变占主导,单边间隙减小1.1 μm;压形变主导模型计算所得柱塞副间隙泄漏量为柱塞副无形变时的4倍;热-压耦合形变模型计算所得柱塞副间隙泄漏量是柱塞副无形变时的1.3倍.研究结果为准确预测超高压水压泵柱塞副的间隙泄漏流量提供方法.

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水润滑条件对UHMWPE复合材料的摩擦行为影响研究

杨东亚, 田松, 任俊芳, 王宏刚, 高贵, 陈生圣

2022 (2): 49-54.

摘要 ( 230 )

PDF(2813KB) ( 345 )

为研究不同水润滑条件对超高分子量聚乙烯/橡胶复合材料摩擦过程的影响,通过高温混炼和热压成型制备不同橡胶填充不同UHMWPE复合材料.利用Mrh-3型环块摩擦实验机,通过控制变量法定量研究不同组分复合材料的摩擦磨损性能,从而优选出最终UHMWPE复合材料.针对选定材料研究3种水润滑工况对摩擦过程的影响,同时利用SEM分析磨损表面,从微观层面探究摩擦机理.实验结果表明,水润滑条件对UHMWPE复合材料摩擦磨损性能指标影响显著,对应的磨损机理迥异,润滑条件的改善可使磨合期变短,稳定磨损期变长.从微观和定量方面综合评估了舰艇水润滑轴承材料在不同水润滑条件下的磨损状况,可为工况规划与实际应用提供理论指导.

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涡轮导叶位置对封严效率预测模型的影响

杜林茂, 赵国昌

2022 (2): 55-60.

摘要 ( 165 )

PDF(3638KB) ( 435 )

为研究涡轮导叶位置对燃气入侵的影响,对预测涡轮盘腔封严效率的降阶模型进行优化.采用数值模拟的方法和回归分析法,分析不同导叶位置下外环压力场的变化规律;并以计算数据和文献实验数据为基础,优化预测模型中与外环流动状态相关的参数.结果表明,模型中控制外环雷诺数的参数与导叶和封严间隙的相对位置存在正相关的线性关系.

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基于改进遗传算法的半挂牵引车平顺性与操稳性协同优化

赵向阳, 吴启斌

2022 (2): 61-66.

摘要 ( 243 )

PDF(2258KB) ( 426 )

为实现平顺性和操纵稳定性的协同优化,以某半挂牵引车悬架系统为研究对象,以脉冲输入下座椅坐垫上方z向最大加速度、角阶跃输入下的横摆角速度振幅为目标,选取前后悬架钢板弹簧刚度、前后悬架减振器鞍座刚度以及阻尼系数为设计变量,建立目标函数并利用改进NSGA-Ⅱ遗传算法对设计变量进行寻优匹配,最后将最优参数导入ADAMS/CAR软件预先建立的整车仿真模型进行仿真实验分析,深化遗传算法在半悬挂牵引车多目标优化中的应用.结果表明,优化后的平顺性和操纵稳定性得到了有效改善,并且为研究车辆的平顺性和操作稳定性提供一种有效的匹配办法.

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基于转子-轴承-干气密封系统静环振动分析

张伟政, 赵志宏, 姜娥, 洪海民

2022 (2): 67-72.

摘要 ( 216 )

PDF(1952KB) ( 409 )

以转子-轴承-干气密封系统为研究对象,综合考虑轴承油膜力及外界瞬时激振力对干气密封系统稳定性的影响,建立转子-轴承-干气密封系统轴向振动模型,并利用近似解析法求解微尺度下的非线性雷诺方程,同时耦合振动方程推导得出气膜轴向刚度及轴向阻尼的表达式并编程计算.通过分析不同螺旋槽数响应下时间历程图和相轨图,探寻系统轴向振动特性最优螺旋槽数范围,对比分析干气密封静环-气膜系统和转子-轴承-干气密封系统在实际工况下干气密封槽型参数的稳定范围,为干气密封非线性稳定性研究及设计提供理论指导.

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高斯混合标签多伯努利滤波器的传感器控制策略

陈辉, 刘雅婷, 王莉

2022 (2): 73-80.

摘要 ( 225 )

PDF(2006KB) ( 290 )

针对多目标跟踪优化中的传感器控制问题,提出一种基于高斯混合标签多伯努利滤波器的快速传感器控制策略,并将其用于基于目标威胁度评估的风险评估中.首先,给出高斯混合标签多伯努利滤波器的实现形式,并对两个高斯混合之间的柯西施瓦兹散度求解.其次,利用多伯努利部分替代传感器控制中标签多伯努利伪更新步骤,即在多伯努利更新过程中采用了去标签化处理,显著降低了传感器控制算法的复杂度.此外,在采用一般传感器控制方法的基础上,提出了以最大威胁度目标信息增益最大化为准则进行最终控制方案求解.仿真实验验证了所提算法的有效性和快速性.

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基于通道注意力与空洞卷积的胸片肺气肿检测算法

李策, 许大有, 靳山岗, 高伟哲, 陈晓雷

2022 (2): 81-89.

摘要 ( 240 )

PDF(6278KB) ( 306 )

胸片中的肺气肿检测算法在临床辅助诊断中具有重要研究意义.针对已有算法缺乏特征通道筛选能力,特征图感受野较小易受局部组织噪声干扰,以及难易样本不均衡等问题,提出了一种基于通道注意力与空洞卷积的胸片肺气肿检测算法EDACD.首先,利用通道注意力模块构建了具有通道选择能力的特征提取网络SE-ResNet及特征金子塔网络SE-FPN.同时,使用空洞卷积代替了SE-ResNet中部分普通卷积,通过增大特征图感受野,提高所提特征鲁棒性.最后,采用焦点损失作为分类损失函数使网络专注困难样本训练.此外,训练过程中采用限制对比度自适应直方图均衡化算法对胸片进行预处理,进一步突出了肺气肿特征.通过数据扩充、聚类标签优化先验框参数的方式,克服肺气肿标注数据稀缺及传统先验框设置不符合肺气肿尺度等问题.在ChestX-Det10和ChestX-Det14数据集中的主、客观实验表明,所提算法较对比算法具有更好的肺气肿病灶检测能力.

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基于动态MDONPE算法的间歇过程故障检测

赵小强, 刘凯

2022 (2): 90-96.

摘要 ( 182 )

PDF(1953KB) ( 291 )

针对间歇过程数据存在的非线性和动态特性导致故障检测效果不佳的问题,提出一种基于滑动窗(sliding window,SW)的多向差分正交邻域保持嵌入(multiway differential orthogonal neighborhood preserving embedded,MDONPE)算法.首先对间歇过程数据进行预处理,找到样本的最近邻,将样本与最近邻进行差分运算;然后对NPE算法进行投影向量正交化得到具有正交约束的正交邻域保持嵌入算法,利用正交邻域保持嵌入算法进行降维和特征提取,进一步利用滑动窗策略,选择合适的窗口宽度,合并窗口内的采样数据,使得故障样本的特征更加明显;最后通过检测T² 和SPE统计量判断是否发生故障.利用青霉素发酵仿真过程数据并与MPCA、KNPE算法进行对比验证,结果显示SW-MDONPE算法在故障检测中对比其他算法有更好的检测效果.

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基于复合物结构和网络拓扑特性的关键蛋白质识别算法

卢鹏丽, 蔚京娟

2022 (2): 97-106.

摘要 ( 293 )

PDF(5371KB) ( 368 )

关键蛋白质的识别有助于从分子水平上理解生命的活动过程,然而仅从拓扑特性角度来识别的关键蛋白质不够精准,因此为了提高识别准确率,结合复合物信息提出了确定蛋白质关键性的指标模型EIC,该模型是基于蛋白质复合物内的局部中心性特性以及网络的全局信息特性来考虑.使用DIP和MIPS两种蛋白质相互作用(PPI)网络作为实验数据集,选用“排序-筛选”方法、精准召回、折刀等评估方法,通过与现有方法DC、BC、EC、SC、LAC、NC以及UC作对比,实验结果表明EIC方法优于这些方法,能够提高预测关键蛋白质的准确率.

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风力发电结构在风沙荷载激励下的动力响应分析

李万润, 黄杰, 丁明轩, 李德强, 王雪平, 杜永峰

2022 (2): 107-114.

摘要 ( 309 )

PDF(2758KB) ( 572 )

为研究风沙荷载对风力发电结构的危害,对风力发电结构进行风沙荷载作用下的动力响应分析.基于某2 MW风力发电机,建立不考虑风机叶片、考虑叶片旋转以及考虑土-结构相互作用的三种有限元模型.采用Davenport风速谱和谐波叠加法模拟脉动风速时程,利用动量守恒定律和风沙流密度建立风沙荷载力学计算模型.通过ANSYS分别模拟三种模型在风荷载和风沙荷载作用下的动力响应.结果表明:风力发电结构在风沙荷载作用下响应较大,其作用不容忽略;采用简化的集中质量模型进行数值模拟时得到的结果偏于不安全;土-结构相互作用对风荷载及风沙荷载作用下的位移响应均具有明显的放大效应.

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静态人群-结构相互作用人行桥模态参数试验

马法荣, 朱前坤, 张琼, 杜永峰

2022 (2): 115-122.

摘要 ( 229 )

PDF(6083KB) ( 530 )

针对静态人群-结构相互作用下人行桥模态参数影响进行试验研究,以实验室钢结构玻璃人行桥为研究平台.研究内容如下:测试环境激励下人行桥动力参数;测试静态人群作用在人行桥不同位置、不同姿势下结构的动力参数变化.结果表明:静态人群-结构相互作用下,随着作用人数增加,结构自振频率逐渐降低,阻尼比逐渐增大.坐姿对结构频率影响最大;四人作用下结构自振频率由空载时的4.381 Hz减小至3.643 Hz,降低了16.8%;半蹲姿势对阻尼比影响最大,四人作用下结构阻尼比由0.660%增加至4.888%,增加了640.6%.静态人群位于某阶振型峰值点处时,对应此阶模态结构频率最小,阻尼比最大.

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相变储能型太阳能真空集热管运行特性研究

韩喜莲, 朱垚宇

2022 (2): 123-130.

摘要 ( 201 )

PDF(3207KB) ( 456 )

为了解相变储能型太阳能真空集热管的运行情况,对不同工况下单根真空管的运行情况以及三根真空管串联运行的情况进行实验研究,实验主要分为吸热和放热两个阶段.单根真空管运行的研究结果表明,吸热阶段,晴天和多云工况下,日平均集热效率能够达到30%~45%;阴天工况下的日平均集热效率很低,只有6%左右,且在吸热过程中由于U型铜管中水和液化后石蜡的自然对流作用,真空管中的石蜡会存在顶部石蜡温度高和底部石蜡温度低的温度分层现象.放热阶段,晴天工况下提供的热水量最多,热水温度也较高.经计算,能够提供50 ℃的热水量2.89 L,40 ℃的热水量4.44 L,30 ℃的热水量9.56 L.串联运行的实验结果表明,各真空管在吸热过程中温度会出现差异,离串联系统出水口越近的真空管内石蜡平均温度越高;串联系统运行时能够提供的热水温度和热水量明显增加,在单日的实验过程中能够提供60 ℃的热水7.64 L,40 ℃的热水13.07 L.

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基于Kalman滤波的ARIMA-NAR神经网络模型

牛全福, 李月锋, 张曼, 傅建凯, 马亚娜

2022 (2): 131-135.

摘要 ( 295 )

PDF(1340KB) ( 338 )

深基坑变形监测在城市建设安全施工中显得越来越重要.鉴于监测数据不可避免地存在噪声及单个预测模型存在的预测残差问题,为提高基坑监测预测精度,以兰州市某深基坑监测中具有明显沉降的ZJ52为例,采取一种基于Kalman去噪的ARIMA-NAR神经网络组合模型进行预测分析.结果发现,经Kalman去噪后建立的ARIMA-NAR组合模型的预测结果的平均绝对误差、平均相对误差和残差方差分别为0.43、0.04、2.23 mm,预测结果均优于单一的ARIMA和NAR神经网络模型的预测结果,预测精度较好,其结果可为本项目的安全施工提供可靠指导.

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基于实时应变监测信息的钢筋混凝土梁有效疲劳应力参数值模型

刘芳平, 邓勇军, 易文涛, 闫磊

2022 (2): 136-143.

摘要 ( 256 )

PDF(3194KB) ( 450 )

为获得反映钢筋混凝土梁真实响应状态的疲劳应力值,提出基于实时应变监测信息的有效疲劳应力参数值模型.鉴于实时应变监测数据的周期循环特性,将其处理为标准循环块,采用低高频运算实现结构真实数据的提取;基于“傅里叶转换”进行转换分析及真实性验证,获得真实的应变数据.基于动态应变标准循环块特征,在随机波形应力峰值统计时只考虑主要峰值并将材料比例极限σ_c作为读数起点代替均值线,通过转换得到梁真实疲劳应力特征值.在不影响梁疲劳损伤前提下,基于应变能及损伤等效原理将变幅应力谱值转换为等效疲劳应力谱值.最后建立评估梁当前损伤状态的“实时状态分析模型”和预测梁后期损伤状况的“预测趋势分析模型”.

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形式三角矩阵环上的GorensteinFP-内射模及维数

吴德军, 周慧

2022 (2): 144-150.

摘要 ( 270 )

PDF(778KB) ( 261 )

设T是形式三角矩阵环,其中A,B是环且U是(B,A)-双模,给出了形式三角矩阵环T上Gorenstein FP-内射左T-模的刻画,进而讨论了左T-模的Gorenstein FP-内射维数.

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测度链上分数阶动力方程的最优控制问题

任秋艳, 杨巧玲

2022 (2): 151-155.

摘要 ( 142 )

PDF(698KB) ( 182 )

通过给相关函数适当的条件,对于任意给定的控制策略, 获得非线性分数阶控制系统唯一解的存在性,并且研究测度链上分数阶动力方程最优控制问题最优解的存在性.

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变系数耦合抛物方程边界能控性的必要条件

谢伟松, 张青青

2022 (2): 156-162.

摘要 ( 233 )

PDF(756KB) ( 383 )

研究了非标量变系数线性抛物型方程的边界能控性. 通过在边界处施加一个控制,建立具有相同时间依赖性系数的两方程系统的边界能控性的一个必要条件.并基于方程的可观测不等式,证明了该必要条件.

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分数阶热弹理论下重力对压电介质中波传播的影响

马永斌, 张建敏

2022 (2): 163-172.

摘要 ( 224 )

PDF(4048KB) ( 311 )

基于分数阶热弹理论,研究了半空间无限大压电介质受周期载荷作用时重力对波传播影响.给出分数阶广义热弹性理论下的控制方程,运用正则模态法对控制方程进行求解,得到了半空间无限大压电介质中的无量纲温度、位移、应力和电位移等物理量的分布规律.重点研究了分数阶参数及重力对各物理量的影响效应.结果表明:半空间无限大压电介质中由于周期载荷作用而出现了热弹耦合效应,分数阶参数及重力显著地影响各物理量的分布规律.

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