兰州理工大学学报

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均匀化处理对Fe基中熵合金组织及力学性能影响

赵燕春, 师自强, 张林浩, 张敏亚, 寇生中

2023 (1): 1-6.

摘要 ( 381 )

PDF(4541KB) ( 336 )

采用水冷铜坩埚磁悬浮熔炼-铜模负压吸铸法制备了(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)_98.5Y_1.5(Y=Cu、Ag)、(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)₉₇Cu_1.5Ag_1.5中熵合金. 通过建立均匀化动力学方程,研究了均匀化温度和时间对力学性能的影响.对(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)_98.5Y_1.5(Y=Cu、Ag)、(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)₉₇Cu_1.5Ag_1.5中熵合金分别在873、973、1 073、1 173、1 273 K进行6 h均匀化处理,研究其组织结构和压缩性能的关系.结果表明:通过施加均匀化处理使合金元素均匀分布、偏析显著减少,1 173 K均匀化处理后合金具有好的相稳定性,仍为fcc结构.在1 173 K时,(Fe_63.3Mn₁₄Si_9.1Cr_9.8C_3.8)₉₇Cu_1.5Ag_1.5中熵合金的压缩力学性能最优,其抗压强度及塑性应变分别为3 992.4 MPa和35.75%,且实验结果与均匀化扩散动力学方程计算预测相符.

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深冷处理对Inconel 617合金组织和力学性能的影响

赵小龙, 罗晓阳, 俞丽丹, 汪彦江, 贾智

2023 (1): 7-11.

摘要 ( 148 )

PDF(5600KB) ( 205 )

深冷处理方法由于操作简单,价格低廉且对材料性能改善明显目前被广泛应用.采用深冷处理方法对Inconel 617合金进行了不同处理时间和次数条件下的试验.利用扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)分析了Inconel 617合金的微观组织结构,采用万能拉力试验机进行了室温下的拉伸试验.结果表明:深冷处理后Inconel 617合金的晶粒尺寸得到了细化.单次深冷处理12、24 h后合金的小角度晶界分数增大,这有助于合金拉伸强度和塑性的提高.但是深冷处理后合金中析出了大量的碳化物,降低了其强度.

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耐候钢Q450NQR1深熔GMAW电弧行为

张明华, 张乾超, 黄秀培, 易冉, 冯存义, 洪波

2023 (1): 12-21.

摘要 ( 117 )

PDF(6866KB) ( 96 )

分别采用深熔GMAW和脉冲MAG对耐候钢Q450NQR1进行了焊接试验,焊接过程中采集电流、电压及其对应的电弧图像,观察和分析了电弧形态和焊缝成型,同时基于图像处理考察了深熔GMAW焊接电流和焊接速度对电弧行为、焊缝成型的影响.结果表明:相比脉冲MAG,深熔GMAW电弧能量更集中,热源位置下降,焊缝熔深增加,且焊缝几何对称性较好;随着深熔GMAW焊接电流的增加和焊接速度的降低,电弧面积减小,边缘周长变短,质心位置下降,焊缝熔透深度增加;焊接电流315 A、焊接速度650 mm/min时焊接电弧最为稳定,焊缝成型质量也最好.采用优化的焊接工艺完成了12 mm厚Q450NQR1钢板材的单面焊双面成型,焊缝成型较好,接头各区域无软化和脆化现象.

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干湿循环下基于Wiener退化的水泥基复合加芯墙板寿命预测

李鸿玮, 马丽娜, 张彦辉, 李柏生

2023 (1): 22-29.

摘要 ( 91 )

PDF(3437KB) ( 62 )

西部大部分地区干旱少雨、昼夜温差明显,保温墙板处于恶劣环境地区就会产生局部应力集中导致出现裂纹从而缩短服役寿命.设计干湿循环加速试验,通过测试力学性能,微观观测内部结构演变,测定相对质量和相对动弹性模量进行雷达分析和数值回归,最后基于Wiener模型预测试样的可靠度,综合分析干湿循环加速作用下水泥基复合加芯墙板的性能退化规律.结果表明:随着干湿循环加速试验的持续进行,强度呈现增大的状态,抗压强度达到42.5 MPa,抗折强度9.5 MPa;微观结构内部反应产生较多的沉淀CaCO₃逐渐从较密实向松散发展;评价参数都从1开始增大又减小,但整体上呈降低趋势,质量损失率相对于动弹模量敏感度较低,关联度较高;经过回归模型分析,评价指标满足多项式函数的变化规律,可靠度分析质量损失、动弹性模量的工作寿命分别为4 500、3 500 d.

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基于决策分析的多聚磷酸改性沥青原材料优选

张海红, 刘贵勇, 杨艳华, 杨小龙

2023 (1): 30-35.

摘要 ( 97 )

PDF(602KB) ( 115 )

PPA改性沥青具有价格低廉、储存稳定性及高温稳定性好等优点,应用前景良好,而PPA与沥青间复杂的配伍性是阻碍PPA改性沥青应用的重要原因.为优选具有最佳改性效果的PPA改性沥青原材料,提出综合考虑沥青的高温性能、流变特性及低温性能,以层次分析-模糊数学法(AHP-FUZZY)建立PPA改性沥青原材料综合优选模型,优选具有最佳配伍性的基质沥青及PPA原材料.将所选取的原材料宏观性能测试结果带入模型计算得出各PPA改性沥青掺配方案的优越度,结果表明,壳牌90^#基质沥青与相对质量分数为115%的PPA配伍性最佳.

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基于数字孪生的数控机床虚实交互监控系统设计

黄华, 李嘉然, 李典伦

2023 (1): 36-43.

摘要 ( 317 )

PDF(5660KB) ( 435 )

针对传统的监控技术和虚拟仿真技术无法直观体现数控机床实际运行状态的问题,结合新一代信息技术和数字孪生理念,设计了基于数字孪生技术的数控机床虚实交互监控系统.以某型号数控机床为例,首先通过Portal软件对系统架构和相关功能进行设计,在此基础上将传感器采集的信息通过PLC和以太网传输到系统中进行模拟量转换;然后通过OPC-DA将系统中的数字孪生数据与数字孪生体相连接,实现信息的接收和传输,完成虚实结合;最后采用该方法对机床的振动信号进行实时监控和远程控制面板的设计.实验结果表明,利用数控机床虚实交互监控系统和数字孪生体对加工过程进行双重监控可以更加有效、直观地体现机床的实际运行状态,并且利用虚实交互监控系统对数字孪生体进行虚拟控制可以进一步扩展数字孪生技术的应用领域.

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考虑应力集中的吊车梁多轴疲劳寿命预测

李斌, 李维敦, 郎珊珊, 李亚楠

2023 (1): 44-48.

摘要 ( 145 )

PDF(1624KB) ( 212 )

钢结构吊车梁在工业建筑中被广泛应用,应力集中的存在导致几何不连续位置在复杂应力下服役.借助有限元法分析吊车梁应力-应变状态,确定危险点位置,并提取应力、应变分量;以应变能密度作为损伤参量并以最大平面为临界面,基于能量准则建立临界面位置数值计算方法,结合有限元结果给出吊车梁临界面位置;考虑吊车梁在非对称载荷下服役,借助Goodman方程进行平均应力修正,并结合Q355D钢近似S-N曲线计算疲劳寿命.该方法考虑了应力集中处多轴应力对疲劳损伤的影响,可以为复杂应力下几何不连续钢构件的疲劳寿命评估提供新方法.

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风力发电机组塔架的仿竹结构设计

魏泰, 董付刚

2023 (1): 49-54.

摘要 ( 150 )

PDF(1178KB) ( 267 )

针对风力发电机组塔架高耸结构稳定性问题,结合仿生结构设计理论,将竹子纤维束引入塔架结构,研究通过仿竹结构设计提高塔架稳定性的方法.以2 MW风力发电机组塔架为研究对象,采用层次分析法对竹子与塔架的相似度进行计算,验证生物选型的合理性.通过研究竹子纤维束特征与竹身稳定性的关系,设计出具有4根加劲肋的仿竹塔架.应用有限元数值分析方法对仿竹塔架和原型塔架的静态和动态效能进行分析,结果表明:仿竹塔架的塔顶位移和最大应力相较原型塔架分别降低了2.27%和13.48%,仿竹塔架前两阶固有频率相较原型塔架提升了1.31%和1.58%,仿竹塔架结构整体稳定性提升了1.4%.验证2 MW风力发电机组塔架仿竹设计的可行性可为后续塔架结构设计提供新的方法.

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跌流竖井内循环气流流通的临界位置理论建模和计算

魏佳芳, 芦三强, 赵文举, 南军虎, 龙丽丽, 曾永亮

2023 (1): 55-60.

摘要 ( 102 )

PDF(825KB) ( 58 )

在跌流竖井中设置内循环气流系统能够有效减缓下游排水管道被加压和气体聚集的状况.为了确定内循环气流系统中气体能够形成流通回路的临界位置,采用理论模型计算的方法研究了带有内循环气流系统的跌流竖井内湿管和气管的气压分布.结果表明:只有当气体循环路径在高于临界气压所对应的临界位置时,该内循环气流系统才能够发挥作用;理论计算所得湿管和气管的气压分布与模型实验所测得的数据相吻合;对于跌落高度为7.72 m的跌流式竖井,临界位置的范围为0.65~0.84倍跌流高度,且流量越大临界位置越靠近竖井底部.

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叶片包角对恒扬程泵性能的影响

程效锐, 田龙, 李天鹏, 杨登峰

2023 (1): 61-68.

摘要 ( 250 )

PDF(6240KB) ( 290 )

为了研究叶片包角对恒扬程泵性能的影响规律,设计了6种不同包角叶片的叶轮,基于雷诺时均N-S方程、RNG k-ε湍流模型进行了定常数值计算,并对计算结果进行了实验验证.结果表明,在切断流量之前泵的扬程随包角的增大而减小,0°包角时泵的扬程最大,15°、30°、45°包角时泵的扬程基本相等,60°包角时泵的扬程最小,75°包角时泵的扬程随流量的增大线性减小.叶片包角对泵的效率具有较大影响,泵的效率在任一包角随着流量的增大先增大后减小.在切断流量附近,效率达到最大值;切断流量之前,效率随包角的增大而增大;切断流量之后,包角越大,效率随流量增大而减小得越快.

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钕离子掺杂锰酸锂纳米颗粒的自蔓延燃烧制备与性能研究

张庆堂, 朱永芳, 胡晓俊

2023 (1): 69-73.

摘要 ( 124 )

PDF(2936KB) ( 101 )

采用自蔓延燃烧法制备钕离子掺杂锰酸锂(LiMn_1.99Nd_0.01O₄)纳米颗粒,通过XRD、SEM、CV等表征分析了材料的晶体结构、微观形貌和电化学性能.结果表明:钕离子掺杂不影响晶体结构,但可减小LiMn₂O₄颗粒粒径,进而提高其电化学性能.在0.2C倍率下的放电比容量高达125.6 mAh·g^－1.在1C倍率下的首次放电容量为118.4 mAh·g^－1,循环100次后的放电比容量为110.4 mAh·g^－1,容量保持率为93.2%.

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虚假数据注入攻击下信息物理系统动态输出反馈控制

祝超群, 朱怡蓉

2023 (1): 74-82.

摘要 ( 193 )

PDF(1259KB) ( 432 )

针对受到虚假数据注入攻击的信息物理系统安全控制问题,将虚假数据注入攻击作为一类特殊的外部扰动,提出了一种具有攻击防御能力的H_∞动态输出反馈控制策略.首先,考虑虚假数据注入攻击对测量通道与随机时延对通信网络的影响,建立了一类具有网络攻击、随机时延和外部扰动等多种约束的闭环系统模型;其次,借助李雅普诺夫稳定性理论推导出攻击下闭环系统渐近稳定的充分条件,并基于线性矩阵不等式技术给出了H_∞动态输出反馈控制器的设计方法;最后通过一个仿真算例验证了所述方法的可行性和有效性.

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基于模拟电感的二阶状态可调滤波器设计

李永安, 侯婧嫱

2023 (1): 83-86.

摘要 ( 209 )

PDF(1642KB) ( 141 )

基于集成运放的主极点模型,首先导出了接地电容双运放模拟电感的等效导纳表达式,它表明只有在理想运放条件下,电路才能等效为一个数值为CR²的电感.以此为依据,并以经典的无源二阶带通滤波器为拓扑,用元件替换法设计了一个二阶状态可调滤波器.该滤波器不仅可实现带通滤波,而且可以实现低通滤波功能.电路仅使用两个集成运放,而且使用两个接地电容,因此电路适宜集成.计算机仿真表明,电路的工作频率高达10 MHz,Q可高达100,并正确地解释了高频情况下出现Q增强和f_o减弱的原因.

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基于云平台的汽车远程监控系统设计

赵耕云, 王佳, 李万敏, 刘小斌

2023 (1): 87-93.

摘要 ( 261 )

PDF(6550KB) ( 246 )

为了实时监控汽车运行状态和位置,实现汽车历史数据和轨迹的查询,摆脱地域限制,设计了一套基于云平台的汽车远程监控系统.该系统包括车载终端和云端服务平台两部分.车载终端采集车辆状态数据和GPS经纬度,通过4G网络上传云端;云端服务平台包括可视化监控中心、数据库和Web服务器.系统管理员通过云端监控中心对车辆进行实时远程监控和数据查询,普通用户通过Web浏览器对车辆进行监控,形成两级监管模式.长时间运行结果表明:该系统运行稳定可靠,能够实现异地远程监控,监控数据丰富,数据刷新频率约为0.62 Hz,具有较好的实时性,能够查询车辆的历史数据和历史轨迹.

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基于图神经网络特征交叉的协同过滤算法

王燕, 赵妮妮, 范林

2023 (1): 94-102.

摘要 ( 151 )

PDF(3762KB) ( 162 )

学习用户和项目有效的向量表示是推荐系统的核心目标,现有的推荐模型大多通过深度神经网络或专门设计的特征交叉,来学习用户-项目间的特征交叉生成用户(项目)向量表示,但并未将用户(项目)特征间的交叉信息编码到嵌入向量中充分利用特征交叉信息,且多个特征交叉信息对于生成最终的用户(项目)向量表示的影响不同.基于此,构建两个图神经网络模块,学习用户(项目)特征间的交叉信息、用户-项目之间的特征交叉信息,并通过计算注意力分数对特征交叉信息进行加权,得到用户(项目)的特征信息;然后通过门控循环神经网络(GRU)聚合原始的特征信息和网络层学习到的特征交叉信息,得到最终的用户(项目)向量表达;最后通过用户向量与项目向量的元素积得到最终的推荐结果.在数据集MovieLens 1M、Book-Crossing和Taobao上验证了模型的有效性.

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基于词-标签概率的多标签文本分类研究

赵宏, 郑厚泽, 郭岚

2023 (1): 103-109.

摘要 ( 143 )

PDF(1801KB) ( 226 )

针对多标签文本分类任务中如何有效地提取文本特征和获取标签之间潜在的相关性问题,提出一种CNN(convolutional neural networks)结合Bi-LSTM (bi-directional long short-term memory)的模型.首先,通过CNN网络和最大池化提取文本的特征;然后,利用训练的Labeled-LDA(labeled latent dirichlet allocation)模型获取所有词与标签之间的词-标签概率信息;接着,使用Bi-LSTM网络和CNN网络提取当前预测文本中每个词的词-标签信息特征;最后,结合提取的文本特征,预测与当前文本相关联的标签集.实验结果表明,使用词-标签概率获取文本中词与标签之间的相关性信息,能够有效提升模型的F1值.

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极罕遇地震下大底板双塔楼PC隔震结构抗震性能分析

杜永峰, 周东雷, 李虎, 池佩红

2023 (1): 110-118.

摘要 ( 134 )

PDF(6581KB) ( 126 )

为研究极罕遇地震作用下大底板双塔楼PC隔震结构的抗震性能,采用ANSYS有限元软件对大底板双塔楼RC隔震结构和PC隔震结构进行了有限元模拟.对比分析了罕遇、极罕遇地震作用下两种结构的楼层位移响应、底板应力分布等动力响应和能量耗散情况.结果表明:相比RC结构,PC结构的自振周期和楼层位移响应增大,顶层加速度减小,上部结构塑性耗能增加,损伤严重;极罕遇地震作用下,两结构的隔震层变形显著增大,但耗能能力相对降低,上部结构耗能占比增大,建议在隔震设计时考虑使用较大直径隔震支座;极罕遇地震作用下,两结构塔楼连接位置处的大底板应力峰值均明显增大,故设计时应对塔楼连接位置采取相应的加强措施.

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根键桩抗拔承载特性分析及变形预测

黄雪峰, 张吉禄, 周俊鹏, 韦林辉, 袁俊, 王学明

2023 (1): 119-126.

摘要 ( 113 )

PDF(2190KB) ( 103 )

根键桩现场足尺试验表明,根键的植入不仅使基础承载力大幅提高,根键阻力的稳定发挥还能有效抑制桩体位移.但由于试验条件所限,并未对根键桩多种根键组合模式下极限承载力进行量测,仅凭现有成果无法系统预测根键桩荷载位移发展规律.故采用ABAQUS软件对足尺试验进行模拟分析,通过对比不同根键密度、位置下的Q-S曲线,确定不同根键组合对承载力的影响规律以及根键承载特性的变化情况,进而基于荷载传递理论提出考虑根键密度以及间距影响的根键桩非线性变形计算方法,结果表明理论计算与实测及模拟结果具有较高吻合度,能够正确反映不同根键组合模式下基础的变形规律.

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稻壳灰改良盐渍土力学特性及抗冻性的研究

丑亚玲, 韩航天

2023 (1): 127-135.

摘要 ( 146 )

PDF(3190KB) ( 228 )

在西北季节冻土区广泛分布着盐渍土,其在空间分布上连续性差,工程性质极其不稳定;且浅层盐渍土受冻融作用的反复影响,其力学性质长期处于动态的变化之中,给工程设计与建设带来了极大的挑战.鉴于此,通过压缩试验及无侧限抗压强度试验,研究稻壳灰对盐渍土的改良效果.结果表明,稻壳灰可以显著地改善盐渍土的压缩特性,并提高其无侧限抗压强度,且改良土的压缩系数与抗压强度之间呈现出负相关的线性关系.随着掺灰量和养护龄期的增加,改良土的压缩系数不断减小,无侧限抗压强度呈现出不断增加的趋势,最大可增加4倍左右.以抗压强度损失率为指标对改良土的抗冻性进行了评价,发现改良土的抗冻性随着掺灰量的增加呈现出先增强后减弱的趋势,且在15%的掺灰量时,其抗冻性效果最显著;相对而言,养护龄期对于改良土的抗冻性影响较小.

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阶梯式溢流坝台阶面力学性能数值模拟研究及优化

赵廷红, 施宇轩

2023 (1): 136-143.

摘要 ( 105 )

PDF(4290KB) ( 126 )

借助ANSYS有限元分析软件,考虑阶梯式溢流坝台阶面在坝体附近水流作用下的应力状况,对台阶式溢流坝进行优化改进尝试, 并对原模型和优化方案进行了综合对比.计算结果表明,台阶隅角内容易出现应力奇异点,进而危害结构安全.而采用在台阶隅角内设计圆角的优化改进措施,可以在基本不影响消能性能的前提下改善这一状况.

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图的一种加权邻接矩阵谱半径和能量的界

卢鹏丽, 薛小燕

2023 (1): 144-151.

摘要 ( 116 )

PDF(913KB) ( 255 )

图G的一种加权邻接矩阵记为A_db(G)=(a^db_ij)_n×n,若顶点v_i和顶点v_j相邻,则$a_{i j}^{d b}=\frac{d_{i}+d_{j}}{d_{i} d_{j}}$, 反之a^db_ij=0.给出图G的加权谱半径的上下界,并在此基础上给出加权谱半径的Nordhaus-Gaddum-type关系.得到了图G的加权能量的几个上下界,并在此基础上给出加权能量的Nordhaus-Gaddum-type关系.

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基于矩阵半张量积求解弱双四元数调节方程

袭沂蒙, 李莹, 刘志红, 孙建华

2023 (1): 152-157.

摘要 ( 95 )

PDF(654KB) ( 168 )

基于矩阵半张量积及弱双四元数的实向量表示,将弱双四元数调节方程A₁X－A₂XB=C转化为无约束的实矩阵方程,利用实矩阵方程得到弱双四元数调节方程的(anti-)Hermitian解,通过数值实验检验了此方法的有效性,并将此方法应用于时变线性系统的连续归零动力学设计.

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时间分数阶Cable方程修正格式的误差分析

吴晓蕾, 杨艳, 闫玉斌

2023 (1): 158-163.

摘要 ( 110 )

PDF(811KB) ( 87 )

考虑时间分数阶Cable方程在修正的二阶向后差分格式下的误差分析.利用连续Laplace变换、反Laplace变换方法得到方程的准确解,类似得到空间有限元半离散解;运用Lubich的修正方法引入此分数阶微分方程的修正格式,离散的Laplace变换、反Laplace变换法得到Cable方程的时间离散解,进而讨论了时间离散下L₂范数的误差估计,得到二阶收敛阶,并用数值算例验证了定理的结论.这个结论比不修正的情形下一阶收敛阶要高.

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满旗流形Sp(3)/T的不变爱因斯坦度量

高莹莹, 王瑜

2023 (1): 164-172.

摘要 ( 96 )

PDF(553KB) ( 152 )

研究了迷向表示分为9个不可约子空间的满旗流形Sp(3)/T上的不变爱因斯坦度量,计算Sp(3)/T非零结构常数的值,根据其爱因斯坦方程,利用Maple软件得到64个不变爱因斯坦度量(差常数倍的情况下),在等距的意义下,其中有1个凯莱爱因斯坦度量和3个非凯莱爱因斯坦度量.

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