兰州理工大学学报

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安国升, 李文生, 冯力, 成波, 李子钰, 周兰

2022 (6): 1-7.

摘要 ( 220 )

PDF(14104KB) ( 71 )

利用预氧化技术在热障涂层(TBC)的陶瓷层/粘接层界面形成致密Al₂O₃层,经过1 100 ℃高温氧化试验,研究了该Al₂O₃层通过抑制氧气扩散,降低热生长氧化物(TGO)生长速率的作用机理,阐明了粘接层预氧化对整体热障涂层氧化行为的影响规律.结果表明:喷涂态(A-TBC)与预氧化(P-TBC)试样的TGO厚度及氧化增重均随氧化时间的延长而增长.但是,P-TBC显著减少了整个过程氧的扩散,有效抑制了氧化初期TGO的急速生长,使得P-TBC能够长期保持有益的TGO结构、降低抛物线氧化速率,并最终提高热障涂层抗高温氧化性能.

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烧结工艺对透明氧化铝陶瓷性能的影响

黄国威, 李婷, 孙立, 狄正贤, 樊恒中

2022 (6): 8-15.

摘要 ( 376 )

PDF(15266KB) ( 130 )

以Isobam600AF为分散剂,Isobam104为胶黏剂,采用注凝成型工艺和真空无压烧结技术,通过改进两步烧结法制备了透明氧化铝陶瓷,探究了不同烧结温度和保温时间对氧化铝陶瓷晶粒尺寸、致密度、光学性能和力学性能的影响.结果表明:该烧结工艺可有效控制晶粒尺寸长大和提高相对密度,进而提高其光学性能和力学性能.在烧结过程中,当温度升高到一定范围时,致密化过程开始,且致密化速率随着温度的升高和保温时间的延长先增加后降低,在两步烧结1 400 ℃保温3 h时致密化速率达到最快.因此,坯体的致密化过程是非线性的,且具有一个最高致密化速率温度和保温时间点.

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HPEI接枝改性PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜对Au(Ⅲ)的吸附

李晓华, 马应霞, 杨海军, 孟文丽, 钟小妹

2022 (6): 16-27.

摘要 ( 161 )

PDF(10178KB) ( 17 )

以丙烯酸(AA)为单体,过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,通过原位聚合法,在氧化石墨烯(GO)表面包覆聚丙烯酸(PAA),得到GO-PAA纳米复合物.将GO-PAA纳米复合物分散在聚丙烯腈(PAN)基体中,利用静电纺丝技术得到PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜.利用化学接枝反应在PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜表面接枝超支化聚乙烯亚胺(HPEI),构筑HPEI-g-PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜.研究了HPEI-g-PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜对Au(Ⅲ)的吸附性能.结果表明:HPEI-g-PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜对Au(Ⅲ)的最大吸附量为1 808.60 mg·g^－1,在吸附过程中,部分Au(Ⅲ)被还原为片状和不规则颗粒状的Au单质.在共存离子体系中,HPEI-g-PAN/GO-PAA对Au(Ⅲ)具有较好的吸附选择性.

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S-scheme ZnO/MoS₂异质结构筑与对盐酸四环素降解性能

胡怀生, 张鹏会

2022 (6): 28-33.

摘要 ( 146 )

PDF(3693KB) ( 215 )

抗生素药物使用范围广且用量大,导致大量抗生素废水进入水体或者残留在土壤环境中,对人类健康造成威胁,然而传统工艺对其去除效果并不理想.以ZnO为基底,通过掺杂MoS₂,制备了S-scheme ZnO/MoS₂异质结复合材料,研究了该材料对抗生素废水的净化性能.通过调节复合材料中ZnO含量、光照条件、盐酸四环素浓度等,探讨了ZnO/MoS₂复合材料对不同浓度盐酸四环素(tetracycline hydrochloride,TC)废水的净化效果.结果表明:在光照条件下,催化剂复合比为1∶1的ZnO/MoS₂复合材料对60 mg·L^－1四环素废水的降解效率可达88%(pH=7,105 min);电子传递与污染物降解机理研究表明,电子由ZnO导带迁移至MoS₂价带,形成S-scheme异质结,从而有效提高了催化效率与污染物降解性能.

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基于修正Lv模型的低周疲劳寿命预估方法

韦尧兵, 陈书晗, 刘俭辉, 资绒

2022 (6): 34-39.

摘要 ( 164 )

PDF(4145KB) ( 95 )

当材料力学特性不同时,疲劳损伤程度受平均应力的影响不同,于是对Lv模型进行改进.首先,利用材料力学特性系数修正Walker指数,将修正后的指数引入Lv模型.同时,考虑正应变对疲劳寿命造成的影响,修正最大应力.其次,基于M-H模型对材料塑性部分的改进,修正Lv模型塑性变形部分.此外,因为2倍Walker指数对材料特性不敏感,所以引入敏感系数来提高材料受平均应力影响时的反应程度.最后,基于4种航空材料TA11、GH909、FGH96及GH4133合金的低周疲劳试验数据,对SWT模型、M-H模型、Lv模型及改进Lv模型的预估结果进行对比分析.结果表明,相比于其他3种模型,改进Lv模型预测结果具有较好的分散性,在预估精度和适用性等方面均具有较大优势.

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结合扰动集成RBF的故障识别方法

赵荣珍, 赵楠

2022 (6): 40-45.

摘要 ( 96 )

PDF(1793KB) ( 107 )

为提高旋转机械故障识别精度,将神经网络与集成学习方法进行结合,提出结合扰动方式的集成RBF故障模式识别方法.首先,通过ReliefF算法计算所提取出的转子故障特征数据集各个特征的权重,并且将权重值进行降序排列,从而筛选出权重趋大的系列特征构成低维特征数据集;其次,将较大权重作为无放回轮盘赌法的输入,对权重所对应的低维特征数据集进行特征扰动,产生系列化低维数据子集并将其划分为训练集和测试集;然后,采用Bagging算法中的自助采样法对训练集进行样本扰动,以此形成新的训练集并用于训练对应个数的RBF神经网络,完成差异性子分类器的构建;最终,对各个神经网络的测试数据辨识结果通过相对多数投票法进行结合,得到故障识别结果.实验结果表明,对于转子系统的故障识别,该方法相较于未集成RBF神经网络、集成BP神经网络具有较高的识别精度,并且拥有较好的泛化性能.

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基于SIR多级残差连接密集网络的轴承故障诊断

赵小强, 罗维兰, 梁浩鹏

2022 (6): 46-54.

摘要 ( 94 )

PDF(11190KB) ( 35 )

为了研究旋转机械的滚动轴承在复杂工况下从时变性强、微弱信号中提取特征信息的性能,提出了基于SIR多级残差连接密集网络的轴承故障诊断方法.首先,设计SIR模块,该模块将对输入的数据特征通道赋予不同的权重并拓宽网络的宽度,提取更加重要、更加丰富的特征信息;其次,设计多级残差连接密集网络自适应提取轴承振动信号中的有效特征;最后,构建softmax分类器实现故障分类.通过与多种方法进行对比,实验结果表明,该方法在变噪声、变负荷和变工况下都能够更加准确地检测出故障,对复杂的工况环境更具有鲁棒性和泛化能力.

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叶轮进口边位置对自吸泵性能的影响分析

程效锐, 刘明建, 杨登峰

2022 (6): 55-62.

摘要 ( 140 )

PDF(9600KB) ( 29 )

为研究自吸泵叶轮气液混合能力对自吸性能的影响,在叶轮原模型基础上,设计了叶片不同进口边位置的5种模型方案.采用VOF多相流模型对不同方案全流域进行三维定常数值计算,研究对自吸性能的影响规律.针对350WFB-1200-50型外混式无密封自吸泵,初始条件设定进水S型弯管中含一定体积的空气段,出口处设置含气率监测点.结果表明:针对中高比转速叶轮,进口边沿后盖板位置向出口前掠,使得叶轮进口边工作时对流体分时加载,可以有效提升叶轮的气液混合能力,从而缩短自吸泵的自吸时间;在一定前掠角度范围内改变进口边位置对自吸泵的扬程和效率影响不大,但是当叶片进口边向出口位置前掠超过一定范围时,会导致自吸泵扬程明显下降;当叶轮进口边前掠10°时,额定工况下自吸时间缩短25％,自吸性能明显得到提高.

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密封液体流动特性对磁液密封界面的影响

秦杏尧, 李望旭, 李正贵, 黎义斌, 颜招强

2022 (6): 63-66.

摘要 ( 123 )

PDF(3911KB) ( 192 )

水轮机轴部应用磁性液体密封时,存在密封转速低、不稳定等现象,密封液体流场特性对密封失效有重大影响.基于数值计算的方法,对比了磁性液体动、静密封时密封液体的流场特性,并进行了实验验证.结果表明,密封压力对密封液体流场影响较小,轴转速对密封液体流场影响较大.该结论可为设计水轮机主轴的磁性液体密封装置提供理论指导.

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响应面优化脂肪酶催化Baeyer-Villiger反应制备ε-己内酯

许慧, 薛晓, 李楷原, 刘翠, 邓雅姗, 张媛媛

2022 (6): 67-73.

摘要 ( 151 )

PDF(5069KB) ( 122 )

固定化T.laibaccii脂肪酶介导化学-酶Baeyer-Villiger氧化法制备ε-己内酯.运用响应面法进行了实验设计,获得了最优反应条件:环己酮初始浓度为1.22 mol/L,环己酮与过氧化氢脲的物质的量比为1∶1.3,反应温度为56.5 ℃,产率达到98.06%,浓度高达1.2 mol/L.在环己酮、乙酸乙酯反应体系中有三个反应,其中第三个反应是过氧化氢脲通过固定化脂肪酶的作用与中间产物乙酸反应,乙酸原位生成过氧乙酸.建立了二次多项式模型,其R²值为0.998 8,可以准确地预测ε-己内酯产率.该模型考虑了环己酮的初始浓度、环己酮与过氧化氢脲的物质的量比和反应温度对ε-己内酯产率的影响,环己酮与过氧化氢脲的物质的量比对ε-己内酯的产率有非常显著的影响(p<0.000 6).

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DoS攻击下信息物理系统事件触发保性能控制

祝超群, 黄鹏

2022 (6): 74-80.

摘要 ( 151 )

PDF(3851KB) ( 175 )

针对信息物理系统的安全控制问题,提出拒绝服务攻击下基于事件触发的保性能控制方法.首先,考虑到拒绝服务攻击行为的随机特性,将拒绝服务攻击描述为具有固定丢包数的伯努利随机分布过程;其次,为了降低网络通信负担,采用离散事件触发通信机制对传感器的量测信息进行传输;随后,根据Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法给出拒绝服务攻击下系统稳定的充分条件,进而在给定的保性能水平下设计了基于事件触发机制的保性能控制器;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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基于公平权重的电动汽车充电功率分配策略

毛蕴娟, 朱月阳, 李恒杰, 周云, 夏强强

2022 (6): 81-87.

摘要 ( 150 )

PDF(3549KB) ( 212 )

为满足规模化电动汽车用户多样性的充电需求,提出一种基于公平权重的电动汽车充电功率分配策略.首先,在M/M/C/N排队模型的基础上加入优先级惩罚机制,初步优化用户等待时长和充电功率;其次,针对用户充电时的满意度问题,提出一种基于惩罚因子的用户满意度函数;最后,利用优化的熵权法在满足用户需求的前提下,将用户间的充电公平因子以权重的形式参与到功率分配中,实现对区内可用负荷的公平分配,并运用用户满意度函数对功率分配方法进行评价.仿真算例表明,新用户加入充电方式分配算法和基于公平权重的功率分配策略能进一步优化用户等待时长和充电功率;所提出的用户满意度函数也能有效地评价用户对充电站的态度,有助于各充电站改进服务,进一步优化用户体验.

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具有多稳态和可调数目吸引子共存的混沌系统

颜闽秀, 谢俊红, 张帅

2022 (6): 88-95.

摘要 ( 125 )

PDF(2538KB) ( 185 )

由于在混沌系统中,具有多稳态性和可调数目的混沌吸引子在安全通信中有着重要的研究潜力,因此试图建立一个具有多稳态性和可调数目的混沌系统是有意义的.针对此问题,在传统耗散混沌系统的基础上,建立了一个模型较为简单的混沌系统,通过分析系统的动力学特性,验证了随着初始条件的不同,系统在同一相空间中能够产生不同的吸引子共存,进而验证了该系统的多稳态性.在其基础上,将双曲正切函数引入该系统,通过扩展系统平衡点的方法产生吸引子共存,建立了具有可调数目的吸引子的共存,并通过相关理论研究和数值模拟仿真对其进行了验证.最后,基于模型系统进行了模拟电路的实验和验证,表明了该系统能够实现的可能性.

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基于网络拓扑和多种生物信息融合的关键蛋白质识别算法

卢鹏丽, 陈云天

2022 (6): 96-103.

摘要 ( 200 )

PDF(6182KB) ( 223 )

关键蛋白质的识别有助于了解细胞存活的基本需求,并为疾病治疗找到新方法,但是蛋白质自身携带着复杂的生物特性,仅依赖网络拓扑特性不能精准地判断其关键性.因此,提出一种新方法来提高识别关键蛋白质的准确率.首先,考虑网络拓扑特性以及蛋白质在不同亚细胞中的重要程度,定义了SNC方法;其次,利用蛋白质在亚细胞与复合物信息中的特性定义了SIDC方法;最后,通过融合网络拓扑结构和多源生物信息,提出了关键蛋白质识别算法CTB.在YDIP、YMIPS和Krogan数据集上利用精准率-查全率等多种评估方法进行实验,结果表明CTB算法提高了识别关键蛋白质的性能.

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汽车轮渡智能装载优化方案研究

陈朴, 方景芳, 刘军, 陈家伟

2022 (6): 104-109.

摘要 ( 166 )

PDF(2678KB) ( 175 )

为进一步提高汽渡船的装载率,提高汽渡公司经济效益,制定更加科学合理的渡船装载方案,结合原有渡运流程,设计了汽渡智能装载流程,建立了汽渡装载模型.在二维装箱BL算法的基础上设计了汽渡装载算法,能自动计算确定车辆的甲板停放位置,通过比较迭代得到最佳装载方案,设计了渡船智能装载系统直接输出甲板车辆停放位置图,实现了智能装载.以G公司历史数据为例,对比各航次渡船智能装载方案,验证了数学模型与算法的正确性和有效性.结果表明,应用此方案装载率平均提高了7.46%,收益提高了15.7%,能有效提高汽车渡船的装载率与汽渡公司经济效益.

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基于位移梯度法的深基坑桩锚支护结构动态稳定性分析

周勇, 赵元基, 王正振, 熊泤哲

2022 (6): 110-119.

摘要 ( 133 )

PDF(5915KB) ( 124 )

滑裂面的搜索模型与安全系数的计算方法是分析深基坑桩锚支护结构稳定性的两大重要内容.本文通过切向位移梯度法搜索最危险滑裂面,并在极限平衡理论的基础上改进了安全系数的计算模型.通过循环以下两步实现滑裂面搜索:搜索切向位移梯度最大的方向作为滑裂面的切线方向;顺着搜索到的切线方向延伸至滑裂面的下一点.在安全系数的计算过程中,通过应力比考虑张拉破坏对土体抗滑力矩的影响.最后,将滑裂面位置及张拉破坏区域代入改进的安全系数公式计算对应工况下基坑的安全系数.通过算例分析发现:切向位移梯度在0°～90°范围内存在极大值;张拉破坏区集中在较浅的土层范围内,且随施工过程动态变化.

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基于模糊综合评判的兰州屋顶绿化现状评价方法

刘奔腾, 周玉卿, 王雪平, 刘起

2022 (6): 120-126.

摘要 ( 117 )

PDF(1155KB) ( 185 )

结合自然地域条件探索科学有效的屋顶绿化评价方法.以兰州城市屋顶绿化为研究对象,从设计合理性、成本投入、绿色效益和维护质量四个方面构建评价指标体系.运用模糊综合评判法对兰州屋顶绿化现状进行评价.结果表明:兰州市屋顶绿化的综合评价多处于“中”和“差”等级,存在基质理化特性不高、基础构造不完整、配套设施不健全、养护管理不到位等问题,依据评价结果提出了具体的改善途径.本文基于地区特征构建和设置的屋顶绿化评价体系指标及其权重,具有一定的科学性和有效性,可以为干旱半干旱地区城市生态环境资源管理和规划提供参考依据.

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分部开挖法施工隧道中隔壁优化研究

张伟, 乔雄, 骆维斌, 王延文, 田过勤, 倪伟淋, 刘文高

2022 (6): 127-135.

摘要 ( 128 )

PDF(11660KB) ( 17 )

针对大跨度公路隧道施工采用分部开挖法时,其临时支撑施工速度慢、加工困难等问题,以G312线清水驿至傅家窑公路隧道为依托,将弧形中隔壁替换为竖直中隔壁,采用MIDAS GTS软件分别对两种中隔壁进行对比分析,并结合现场实测数据对数值模拟结果进行验证.研究相同结构不同材料强度中隔壁对大跨度隧道施工的变形及受力影响情况.结果表明:(1)两种中隔壁支护均能满足施工稳定性要求,竖直中隔壁的竖向应力相比弧形中隔壁增大了97.16%,采用竖直中隔壁时隧道围岩和中隔壁的位移变形相比弧形中隔壁更小;(2)对比大跨度隧道施工中分别采用I18和I22b两种不同型号的竖直中隔壁,得到采用I22b钢架的中隔壁产生的最大应力能降低23.09%.

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基坑开挖对周边环境的影响分析

魏云霞

2022 (6): 136-144.

摘要 ( 312 )

PDF(7843KB) ( 79 )

为探究基坑降水开挖过程中基坑及周边环境的响应,以西北某实际基坑工程为背景,通过Plaxis 3D软件建立模型,分析了基坑开挖过程中基坑及周边环境产生的变形和围护结构锚杆上力的变化.结果表明:基坑开挖产生的土体变形是一个三维问题,剖面土体的变形受基坑阴、阳角的影响,这种影响的强弱与剖面距基坑阴、阳角的距离有关;在基坑围护结构中,锚杆锚固效果比土钉好30%左右,桩锚支护效果比复合土钉墙好20%左右;下排锚杆比上排锚杆承担更多的主动土压力,其自由段轴力比上排锚杆大;位于复合土钉墙支护段附近的道路受基坑开挖影响,其倾斜方向由最开始的朝坑外倾斜转变为朝坑内倾斜;位于桩锚支护段附近的既有建筑变形均在相关规范允许范围内,周边既有建筑处于安全状态.

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广义D4模

王永铎, 徐鹏

2022 (6): 145-148.

摘要 ( 87 )

PDF(1069KB) ( 90 )

作为D4模的真推广,引入了广义D4模的概念.研究了这类模的基本性质,给出了广义D4模的一些等价条件.进一步引入了拟D4模的概念,证明了环R是半单环当且仅当每个R-模是拟D4模.

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基于深度神经网络的复杂区域偏微分方程求解

郭晓斌, 袁冬芳, 曹富军

2022 (6): 149-157.

摘要 ( 204 )

PDF(7863KB) ( 110 )

基于深度神经网络求解复杂区域的椭圆型偏微分方程,通过实现深度前馈人工神经网络,构造合适的损失函数和神经网络求解策略,并且提出针对椭圆型偏微分方程的精确、有效的策略和数值方法.该方法只需要在边界和内部上分别选取少量样本点作为训练集,经过迭代学习神经网络的参数使其逼近椭圆型偏微分方程的解.与传统数值方法相比,本方法具有无网格特点,无需生成计算网格,便于处理任意复杂区域问题.数值算例表明此方法可以求解具有复杂区域的微分方程问题且具有较好的数值精度.

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Hilbert K_模上紧框架的收敛与估计

董芳芳, 裴瑞昌

2022 (6): 158-163.

摘要 ( 75 )

PDF(1092KB) ( 105 )

研究Hilbert K_模上紧框架的內积组成的级数的收敛性问题和紧框架的估计问题,得到了一些很有意义的结论,尤其是双边不等式的获得,对收敛性给出实例加以说明.

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热环境中多孔功能梯度材料转动Timoshenko梁的自由振动特性分析

滕兆春, 马铃权

2022 (6): 164-171.

摘要 ( 156 )

PDF(5186KB) ( 161 )

对于孔隙均匀分布的多孔功能梯度材料梁模型,考虑材料的温度依赖性质并确定梁的物理中面,利用Hamilton原理导出多孔功能梯度材料Timoshenko梁在热环境中转动时横向自由振动的控制微分方程并进行无量纲化处理.应用微分变换法(DTM)对无量纲控制微分方程及其边界条件进行变换,得到包含无量纲固有频率的等价代数特征方程.计算出热环境中多孔功能梯度材料转动Timoshenko梁在固支-固支(C-C)、固支-简支(C-S)、简支-简支(S-S)和固支-自由(C-F)四种边界条件下横向自由振动的固有频率.将其退化所得无量纲固有频率与已有文献的计算结果进行对照,验证了有效性和正确性.分析了边界条件、孔隙率、转速、温度、细长比和梯度指数对转动多孔功能梯度材料Timoshenko梁自振频率的影响.

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