兰州理工大学学报

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Ni60/La₂O₃定向结构涂层在3.5 wt.% NaCl溶液中的腐蚀性能

董文东, 韩彦兵, 张鹏, 陈绍娟, 李福顺, 曹天翔

2025 (4): 1-6.

摘要 ( 111 )

PDF(4492KB) ( 79 )

以Ni60为基础材料,La₂O₃为添加物质,通过热喷涂、重熔和冷却复合技术制备了不同La₂O₃含量的Ni60/La₂O₃定向结构复合涂层.研究了复合涂层在3.5 wt.% NaCl溶液中的电化学腐蚀性能和浸泡腐蚀性能,探讨了涂层在3.5 wt.% NaCl溶液中的腐蚀行为.结果表明:涂层在3.5 wt.% NaCl溶液中的腐蚀均表现为活化-钝化-过钝化的过程,随着La₂O₃含量的变化,电荷转移电阻和腐蚀电流密度均先减小后增大.其中La₂O₃为1%的涂层腐蚀电位为－0.543 V,电荷转移电阻为11 791.2 Ω·cm²,腐蚀电流密度为3.775×10^－6A/cm²,涂层表现出最佳的耐腐蚀性能.EDS分析表明,Ni60/1%La₂O₃涂层表面生成由NiO、Cr₂O₃以及La₂O₃等组成的致密均匀钝化膜,有效阻止了NaCl溶液的进一步渗透,使得涂层在3.5 wt.% NaCl溶液中表现出良好的耐蚀性能.

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3D打印预制体构型对互穿网络SiC/Al-10Mg复合材料压缩性能的影响

李沁霖, 刘洪军, 王琼

2025 (4): 7-14.

摘要 ( 57 )

PDF(5125KB) ( 34 )

采用浆料挤出3D打印工艺制备了3种构型(直线、蜂窝、网格)的SiC预制体,结合熔体浸渗工艺制备了互穿网络SiC/Al-10Mg复合材料,重点研究了复合材料的压缩性能.结果表明:SiC/Al-10Mg复合材料的压缩性能呈现明显的各向异性;蜂窝构型与网格构型复合材料的载荷-位移曲线形状相似,与直线构型复合材料有很大区别;复合材料均显示为较明显的压缩脆性;预制体的打印高度方向,网格构型复合材料的抗压强度最高(519 MPa),而直线构型复合材料的抗压强度最低(396 MPa);预制体的打印平面方向,直线构型复合材料的抗压强度最高(556 MPa),而网格构型复合材料的抗压强度最低(266 MPa).表明通过3D打印预制体构型可以有效调控互穿网络金属基复合材料的力学性能.

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MOF-5@GO复合材料制备及其对CO₂吸附性能

徐文文, 王胜, 夏雯珂, 陈曦

2025 (4): 15-21.

摘要 ( 94 )

PDF(4085KB) ( 46 )

工业化进程的加速导致二氧化碳(CO₂)排放量持续增加,对全球气候变化产生了深远影响.开发高效的CO₂吸附材料对于降低工业排放和大气中CO₂浓度具有重要意义.金属有机框架(MOFs)因其高比表面积和可调节孔隙结构而被广泛研究,但纯MOFs在实际应用中存在稳定性不足的问题.氧化石墨烯(GO)因其优异的机械性能和化学稳定性而备受关注.采用溶剂热合成法成功制备了金属有机框架(MOF-5)与氧化石墨(GO)的复合材料,通过XRD、SEM、TEM、FTIR以及氮气吸附-脱附等手段对母体材料(MOF-5和GO)和纳米复合材料进行了全面的结构与形貌表征,并在动态条件下对这些材料的CO₂吸附性能进行了测试,评估了其在实际应用中的潜力.结果表明:所得复合材料具有独特的层状结构,保留了MOF-5和GO的原有特性,相比纯MOF-5,其对CO₂吸附性能提升了42.07%.

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新型单层双面材料XTeSe(X=Zr/Hf)的热电输运特性

刘远超, 关斌, 李梓硕, 李耑, 钟建斌

2025 (4): 22-32.

摘要 ( 50 )

PDF(6512KB) ( 35 )

结合密度泛函理论 (DFT)和玻尔兹曼输运方程 (BTE),利用第一性原理研究了新型单层双面材料ZrTeSe和HfTeSe的热电输运特性.结果表明:单层ZrTeSe和HfTeSe在300 K时的晶格热导率分别为0.004、1.71 W/(m·K),且随温度的升高而降低;从各声子支对总热导率的贡献来看,纵向声学支LA对热导率起主要作用;声-光学支之间强的散射作用导致其具有较低的晶格热导率.单层ZrTeSe和HfTeSe在2种载流子(p-type和n-type)掺杂下的ZT值都出现了峰值(300 K时最大),在p型掺杂下二者的最高ZT值分别为1.82及1.22,在n型掺杂下二者的最高ZT值分别为0.82和0.90.

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融合多头自注意力机制的故障命名实体识别

王江, 剡昌锋, 卢家伟, 王瑞民, 张永明

2025 (4): 33-42.

摘要 ( 62 )

PDF(2830KB) ( 24 )

在汽轮发电机组故障诊断知识图谱构建过程中,缺乏公开的命名实体标注语料数据集,案例集中的数据呈现多源异构,专业词汇的关联权重特征提取困难.对此,根据汽轮发电机组故障案例公开资料,构建了汽轮发电机组故障诊断命名实体识别标注语料数据集,提出了融合多头自注意力机制与BERT-BiLSTM-CRF融合的命名实体识别方法.结果表明,该方法能够有效识别专业领域故障实体类别,明显优于其他传统命名实体识别方法,可为汽轮发电机组故障诊断知识图谱和智能辅助决策系统的构建提供保障.

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基于改进樽海鞘群算法的无人机山区巡航

谢小正, 杜敏, 张子健, 赵维吉

2025 (4): 43-50.

摘要 ( 43 )

PDF(3428KB) ( 18 )

针对樽海鞘群算法搜索精度低、收敛速度慢和寻优稳定性差等缺陷,提出了基于混沌映射的自适应惯性权重樽海鞘群算法.首先,在初始化阶段采用Tent混沌映射种群,使搜索空间分布更均匀;然后,在领导者位置添加Logistic混沌,在追随者位置引入自适应惯性权重,从而增强种群的多样性;最后,对食物源进行Gauss变异操作,使算法跳出局部最优,提升搜索精度.针对改进的樽海鞘群算法进行收敛曲线分析、函数测试结果对比和算法排名评估.结果表明,基于混沌映射的自适应惯性权重樽海鞘群算法搜索精度更高、收敛速度更快、寻优能力更强且稳定性更佳.在复杂山区巡航规划最优路径的仿真实验表明,与樽海鞘群算法相比,改进算法规划质量更高、路径更短且求解更稳定,更适用于山区环境中无人机的路径规划.

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障碍物位置对离心泵空化抑制效果的数值研究

赵伟国, 张佳瑜, 刘金晶, 闻天明

2025 (4): 51-59.

摘要 ( 48 )

PDF(6581KB) ( 71 )

为了研究在叶片背面进口不同位置布置障碍物对离心泵空化抑制效果的影响,将比转速32的低比转速离心泵作为研究对象,提出了在叶片工作面中部布置障碍物的同时在叶片背面布置障碍物的方法,并运用修正的SST k-ω湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型,分析叶片工作面和背面同时布置障碍物对空化抑制的效果和机理.结果表明:将障碍物布置在叶片背面叶轮半径35%处,抑制空化效果最好;与原型泵相比,在设计工况点最优方案的扬程降低了1.32%,效率降低了1.45%,断裂点扬程提高了21.57%.布置障碍物后叶轮内空泡体积明显减少,空化严重阶段减少量高达42.20%;在空化初生和发展阶段,进口位置和叶轮流道内的压力主频幅值降低,并在出口引起了小部分扰动;布置障碍物不仅改善了离心泵空化性能,还有助于减少湍动能损耗,使得离心泵内部流场更加稳定.

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塔式起重机钢丝绳损伤检测

张堆学

2025 (4): 60-65.

摘要 ( 65 )

PDF(2274KB) ( 27 )

塔吊钢丝绳的可靠性直接关乎施工现场工作效率和工作人员生命安全.现有钢丝绳损伤检测主要聚焦损伤类型识别,忽略绳径测量,检测可靠性和效率不高.为此,提出了融合双目立体视觉成像技术与深度学习模型的钢丝绳测量和损伤识别方法.首先,在塔吊起重臂安装双目立体视觉成像装置,采用英伟达B01 IMX209双目立体视觉摄像头获取包含深度信息的钢丝绳损伤图像;然后,基于深度信息聚类法开展钢丝绳精准分割,并利用相似三角形性质实现绳径测量和异常诊断;最后,利用基于深度信息聚类的损伤图像训练ResNet-50模型,并且识别钢丝绳损伤类型.结果表明,ResNet-50模型对6种损伤检测的平均准确率为94.64%,与YOLOv8n、MobileNetV3-v8和GhostNet-v模型相比分别提升了15.01%、28.06%和18.73%.

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基于AHP-云模型的城市地下综合管廊运维风险评估

凌晓, 汪霞, 郭凯

2025 (4): 66-71.

摘要 ( 39 )

PDF(3801KB) ( 8 )

为保障城市地下综合管廊科学合理运行,考虑到运行维护期间的多层次性与复杂性,提出了一种结合层次分析法(AHP)和云模型理论的多维风险分析模型.采用工作分解结构法建立城市地下综合管廊多层次评价指标体系;根据AHP计算确定各风险因素层的权重;采用正向发生器和逆向发生器生成评价标准云和综合评价云,对比获得风险分析结果.结果表明:管廊本体对于运行维护期间正常运行的影响较大,在子准测层中法律法规不健全和管廊本体的结构受破坏所占权重较大.

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基于储能蓄电池和柴油发电机的微电网经济优化运行策略

李战明, 王妮儿

2025 (4): 72-80.

摘要 ( 54 )

PDF(3132KB) ( 24 )

为提高风-光-柴-储独立运行微电网的经济效益,提出一种基于储能蓄电池和柴油发电机两种主控电源动态交替运行的独立微电网经济优化运行策略.首先,基于可再生能源出力预测、负荷需求预测等基础数据,选择合理的运行模式,建立了一种包含燃料消耗成本、系统运行与维护成本等因素的最小化系统综合运行成本目标.其次,构建结合功率平衡约束、分布式发电单元运行约束等条件下的独立微电网经济运行优化模型,并提出一种基于秃鹰搜索算法(BES)的模型求解方案.最后,通过算例分析验证了所提出的优化运行策略可有效提高微电网系统的经济效益.

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拒绝服务攻击下的智能微网协同自适应弹性控制

冯宜伟, 贾文

2025 (4): 81-87.

摘要 ( 46 )

PDF(1951KB) ( 24 )

随着分布式微网的广泛应用,其各单元间的信息传输容易受到恶意攻击,且攻击手段趋于智能化与多样化,攻击能力不断提升,造成微网空间安全事故,危害极大.针对此问题, 提出了一种在拒绝服务攻击存在时的分布式协同自适应弹性控制方法.首先,以分布式微网为对象,根据它的状态空间模型,得到攻击存在时的动力学方程;其次,根据动力学方程,设计攻击存在时的协同控制器,让它在一定程度上同步于所给的参考值,除此之外,设计自适应弹性协议,让它一致最终有界,能实现全局电压调节;最后,通过仿真验证了所设计控制方法的合理性,并与常见的模糊PID控制进行了对比.

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基于长短期记忆神经网络局部认知结构的最优非线性卡尔曼滤波

陈辉, 胡荣海, 席磊

2025 (4): 88-94.

摘要 ( 58 )

PDF(2318KB) ( 17 )

为了解决复杂非线性目标跟踪中状态空间模型参数不准确、滤波性能变差的问题,提出一种基于长短期记忆神经网络局部认知结构的最优非线性卡尔曼滤波.首先,在贝叶斯滤波框架下用长短期记忆神经网络认知卡尔曼增益这一组件,以数据驱动的方式逼近最优卡尔曼增益,不需要完全了解底层模型参数,可以在具有部分信息非线性状态下执行扩展卡尔曼滤波.其次,使用一种无监督离线训练算法,不需要提供真实数据,而是通过滤波器的可解释性,根据预测下一时刻观测的内部特征进行无监督损失函数计算.通过仿真验证表明,在非线性模型中的参数不准确时,提出的滤波器性能优于传统滤波器.

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基于HMM的本地化差分隐私动态位置保护方法

晏燕, 李靖

2025 (4): 95-106.

摘要 ( 47 )

PDF(3310KB) ( 16 )

现有的本地化差分隐私位置保护方法大多针对用户的静态位置进行保护,未考虑到用户位置动态变化的应用场景,且存在算法复杂度高、扰动结果可用性低等问题.针对上述问题,提出一种基于隐马尔科夫模型(hidden Markov model,HMM)的本地化差分隐私动态位置保护方法.首先,结合位置动态变化过程中的时空相关性,构建基于隐马尔科夫模型的时间序列和隐私保护安全区域,实现用户位置更新后本地化差分隐私扰动区域的优选.其次,设计基于隐马尔科夫模型的动态位置连续扰动算法和本地化差分隐私随机响应机制,对优选区域内的位置点进行扰动处理,实现用户位置的动态化本地差分隐私保护.最后,在实际位置轨迹数据集合上进行实验和分析,证明所提方法能够在实现动态位置数据本地化隐私保护的前提下,达到更好的聚合准确度和统计可用性.

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基于Attention-T-GRU的短时交通流预测

张玺君, 苏晋, 陈宣, 尚继洋, 崔勇

2025 (4): 107-113.

摘要 ( 47 )

PDF(2630KB) ( 15 )

针对路网中交通流较大的关键路段需要准确的交通流预测结果,在考虑交通流时空相关性的基础上,选取预测道路的同向相邻道路,提出单条路段的短时交通流预测组合模型.首先,根据研究道路与其上下游道路的相关性构建速度矩阵;其次,将速度矩阵输入注意力机制网络提取道路之间的空间联系;最后,将注意力机制输出的数据分解为若干个序列T输入GRU网络中提取时间序列特征,构成ATGRU(Attention-T-GRU)组合模型完成路网的短时交通流预测.使用西安市的交通流数据对提出的ATGRU组合模型进行验证,结果表明,ATGRU模型相比T-LSTM、CNN-LSTM及ACGRU等模型有更高的预测精度.

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基于摩擦效应理论的桩基水平承载力研究

段新国, 朱彦鹏, 杨奎斌, 房光文, 吴林平, 施多邦

2025 (4): 114-121.

摘要 ( 44 )

PDF(5362KB) ( 57 )

桩基础作为大型建(构)筑物的主要基础形式,控制变形量、保证稳定性尤为重要,其水平承载力的分析是桩基设计的关键步骤.基于桩-土摩擦效应理论,利用m法推导出摩擦力产生的抵抗弯矩的表达式.考虑桩-土接触表面混合边界条件,推导出桩身变形和内力的控制方程,给出考虑摩擦效应的桩基水平承载力计算方法—f_m-D法.采用Mathematica编写相应计算程序,通过试验工况和工程实例验证f_m-D法的正确性,并分析摩擦系数、桩径等对桩身承载力的敏感性.

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混凝土浇筑顺序对波纹腹板组合弯梁桥受力性能的影响

郑宗利, 关惠军, 苟想伟, 张戎令

2025 (4): 122-130.

摘要 ( 35 )

PDF(5390KB) ( 13 )

为研究桥面板混凝土浇筑顺序对波纹腹板组合弯梁桥结构性能的影响,以甘肃某高速公路的波形钢腹板钢-混组合梁桥为背景,选取三种混凝土浇筑顺序进行对比分析.结果表明:在竖向挠度方面,不同浇筑顺序下内外箱梁底板挠度分布规律一致,外箱梁挠度大于内箱梁,先浇支点区段混凝土可使中跨挠度最小且成桥线形最平顺;对于截面翘曲变形,各工况下跨中截面钢箱梁底板纵向翘曲变形值微小且差异不大;在截面正应力方面,跨中截面钢箱梁上翼缘与底板正应力受浇筑顺序影响显著;至于截面剪应力,各工况下腹板剪应力无明显差异,沿腹板高度方向线性分布,且各腹板在不同工况下剪力分配比例基本相同,同时腹板底部剪应力大于顶部,外箱梁腹板沿高度方向的剪应力梯度低于内箱梁腹板.

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基于面积比的挤密桩复合地基承载力计算方法

李云瑜, 贾世平, 苏天涛

2025 (4): 131-136.

摘要 ( 41 )

PDF(1976KB) ( 13 )

基于挤密桩复合地基的加固机理和承载特性分析,将桩间土按挤密效果划分为不同区域,并改进常规面积比法,提出了一种综合考虑各挤密区面积及土体承载力变化的复合地基承载力计算方法.通过引入圆孔扩张理论和Tresca屈服准则,建立了有效挤密区半径的理论求解模型,并结合兰州新区某地基处理工程开展静载荷试验验证.结果表明:相较于传统面积比法,改进算法结果与实测值的吻合度显著提高,验证了该方法的准确性和工程实用价值,为挤密桩复合地基设计提供了更可靠的理论依据.

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鹿鸣河流域地质灾害发育特征及风险评价方法

邵东桥, 张文纶, 赵琳, 刘文笛, 李勇

2025 (4): 137-146.

摘要 ( 30 )

PDF(7036KB) ( 6 )

云南省祥云县鹿鸣河流域地形复杂,地质构造发育且岩土体破碎,人类工程活动强烈,地质灾害极其发育.为探究评价精度更高的区域地质灾害风险评价方法,在研究现有评价模型的基础上,采用“AHP-信息量”耦合模型,开展鹿鸣河流域地质灾害易发性、危险性、易损性和风险评价.研究结果表明:地质灾害高风险区面积108.06 km²,占全流域面积的54.85%;中风险区面积7.90 km²,占全流域面积的4.01%;低风险区面积81.04 km²,约占全流域面积的41.14%.通过对耦合模型的精度检验证明,评价模型满足精度要求.

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不连续流的拓扑压

张俊杰, 梁雅丽, 王威

2025 (4): 147-151.

摘要 ( 32 )

PDF(571KB) ( 16 )

给出在不连续半流上拓扑压的定义并研究其在不连续半流上的性质,证明了在连续半流的情况下,这些不连续流的拓扑压定义等价于经典拓扑压的定义.此外,给出了拓扑τ-压定义,并研究其与不连续流上的拓扑压的关系.

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极大外平面图的K_1,2-孤立数

高巧灵, 安新慧

2025 (4): 152-156.

摘要 ( 40 )

PDF(492KB) ( 10 )

对于顶点子集S⊆V(G),如果R(S)=V\N[S]的导出子图只包含孤立点和孤立边,称S是图G的一个K_1,2-孤立集,图G的K_1,2-孤立数ι₁(G)是G的K_1,2-孤立集的最小基数.基于坏点个数k与2度顶点个数之间的关系,对n+k利用数学归纳法证明极大外平面图的K_1,2-孤立数为$\iota_{1}(G) \leqslant \frac{n+k}{6}$,从而进一步改进了极大外平面图的K_1,2-孤立数的上界,其中k是两个连续2度顶点对在哈密顿圈上的距离至少是3的个数.

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动态边界条件下退化抛物方程的指数吸引子

李心, 刘孔玉, 刘洋

2025 (4): 157-165.

摘要 ( 39 )

PDF(564KB) ( 14 )

与经典的边界条件不同,动态边界条件由于其特有的耦合性使得系统长时间性态的研究具有本质性的困难.针对具有动态边界条件的非自治退化抛物方程,研究了其在有界区域上拉回指数吸引子的存在性.通过能量方法建立解过程在吸收集内的Lipschitz连续性;利用正交投影分解解过程,并证明非正交部分的解过程在吸收集内的压缩性;根据Banach空间中拉回指数吸引子的存在性定理得到该方程指数吸引子的存在性.

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非均匀十字通道网络中活性布朗粒子的输运

张亚熙, 张鹏娟, 赵光阔, 郝睿, 王鹏, 王旭明

2025 (4): 166-172.

摘要 ( 34 )

PDF(3993KB) ( 15 )

针对肿瘤微环境等复杂生物介质的特殊结构以及活性布朗粒子在其中的输运特征,将微环境抽象为一类不对称的“十”字通道网络.建立由三次势场、周期驱动、环境拖拽力以及非均匀通道阻碍所支配的随机动力学模型.考察粒子在非对称通道上的随机游走.模拟结果展示了粒子以亚扩散方式输运、定向输运随时间振荡、粒子逆势场力方向移动的绝对负流等特征,动力学分析和关联分析揭示了相关机制.

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