兰州理工大学学报

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MoCrFeMnNi高熵合金退火后的组织和性能

喇培清, 王娇, 肖海波, 郑月红, 杨理洁, 盛捷

2020 (5): 1-6.

摘要 ( 344 )

PDF(5320KB) ( 472 )

高熵合金因具有高强度、耐腐蚀、耐高温氧化等优异的性能而备受关注.采用铝热反应法制备MoCrFeMnNi高熵合金,用XRD、SEM、EDS、显微硬度和压缩实验研究了铸态及700 ℃/12 h、800 ℃/6 h、1 000 ℃/3 h退火后合金的组织和性能变化.结果表明:铝热法制备的MoCrFeMnNi高熵合金为典型的枝晶形貌,晶体结构主要由BCC相、FCC相以及少量的σ相构成,其中枝晶区域为BCC结构,富含Mo和Cr元素;枝晶间区域为FCC结构,富含Ni元素.随着退火温度的上升,枝晶间逐渐析出纳米级σ相,使得合金硬度上升,在800 ℃/6 h退火处理后达到667 HV,抗压强度达到1 050 MPa;1 000 ℃/3 h退火后,σ相团聚成球状和针状并在高温下部分溶解,σ相的减少使得合金硬度下降,抗压强度与铸态时相当,塑性显著提升.

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处理面积对AZ31B镁合金微弧氧化负载特性的影响

王晟, 黄志杰, 兰晔峰, 刘康康, 王小龙, 马颖

2020 (5): 7-12.

摘要 ( 165 )

PDF(2599KB) ( 719 )

为了明确处理过程中试样面积对微弧氧化负载特性及膜层性能的影响,采用单极性脉冲电源模式,对4个具有不同面积的AZ31B镁合金试样进行微弧氧化处理.处理中采用LCR测试仪采集负载的等效电阻和等效电容值,用示波器记录负载的电压、电流波形,并用MATLAB对负载电压波形进行拟合,以研究试样面积对微弧氧化处理过程中负载特性的影响.结果表明:随着处理电压的升高,所有的负载等效电容都持续减小,等效电阻都持续增大,负载的放电时间常数不断增大,等效电阻的增大说明膜层厚度随处理电压的增高而不断增长.此外,随着处理面积的增大,相同电压下负载的等效电阻不断减小,负载电容不断增大,负载的放电时间常数不断减小,说明随着面积的增大,膜层的增长变慢,而且面积越大的试样,负载波形更接近于方波,因此对单极性脉冲的实用性越好.

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横向约束对Fe-C合金凝固微观组织的相场法模拟

冯力, 王军, 朱昶胜, 仲军和, 安国升

2020 (5): 13-20.

摘要 ( 144 )

PDF(6974KB) ( 84 )

以Fe-C二元合金为例,采用多相场法模拟了横向约束条件下枝晶与共析组织微观形貌的演化过程,探讨了横向约束的长度、厚度对枝晶与共析组织生长形貌的影响.结果表明:横向约束的存在限制了枝晶和共析组织的正常生长,横向约束上方的微观组织形貌明显改变;随着横向约束长度的增加,横向约束上方的枝晶间距明显减小,共析组织的层间距越来越大;随着横向约束厚度的增加,横向约束上方新枝晶的生长速度降低,共析组织中Fe₃C相偏转增大,使得层间距变大.

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原位观察铜网格增强Al/Cu复合材料的断裂行为

张晓波, 张全鑫

2020 (5): 21-26.

摘要 ( 176 )

PDF(3835KB) ( 243 )

将一种按正交法编织的铜网格作为增强体引入到铝基体中制备了Al/Cu复合材料,再借助原位拉伸扫描电镜(SEM),观察了铝铜复合材料的组织演变,研究了其断裂机理与力学性能之间的关系.结果表明:在相同轧制变形量下,25 ℃冷轧和400 ℃热轧均可破碎增强体铜网格,并使其均匀分布于基体铝板.复合板原位拉伸下的载荷-位移曲线均表现出明显的弹性阶段、塑性阶段和失效阶段,微裂纹在Cu颗粒周围和应力集中处萌生,主裂纹及其扩展主要是Cu颗粒周围界面分层开裂与微裂纹沿滑移线方向的扩展共同作用下形成的,并且最终沿滑移线的断裂路径与单轴拉伸方向呈45°.发生在Al层的塑性断裂和Al/Cu结合界面上的界面分层断裂是Al/Cu复合板两种主要的失效方式.

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Fe₃O₄磁性纳米颗粒的RAFT试剂化研究

陈振斌, 周永山, 张霞云

2020 (5): 27-33.

摘要 ( 165 )

PDF(2429KB) ( 296 )

通过反相微乳液法制备四氧化三铁纳米颗粒(Fe₃O₄ NPs),并用硅烷偶联剂KH570对其改性,以期在Fe₃O₄ NPs表面引入C==C双键,再利用引入的C==C双键与三硫代十二烷酸-2-氰基异丙酯(RAFT试剂)进行反应,得到RAFT试剂化的Fe₃O₄ NPs(Fe₃O₄-g-KH570-RAFT NPs),并对不同阶段的Fe₃O₄ NPs产物的结构与形貌等进行表征.研究中以RAFT试剂接枝率(Gr_RAFT)为指标,考察了反应时间等工艺条件对Gr_RAFT的影响.结果表明:制备的Fe₃O₄-g-KH570-RAFT NPs的平均粒径为10.4 nm,当反应时间为14 h,反应温度为65 ℃,n_KH570/n_RAFT为1/2时,接枝率Gr_RAFT最高达到79.34%.

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直槽沟埋式管道的垂直土压力计算模型

安宗文, 王莹莹, 张永明

2020 (5): 34-40.

摘要 ( 202 )

PDF(2335KB) ( 249 )

针对沟埋式管道中的钢塑转换结构件受到土壤载荷作用,容易发生断裂与变形而导致结构件失效,进而导致管道发生泄漏的问题,运用双剪切统一强度理论,推导并建立了适用于刚、柔性埋地管道的垂直土压力计算模型,通过算例对所建模型的有效性进行了分析与验证.研究结果表明:该模型考虑了主应力和回填土的影响,相较于马斯顿理论,该模型计算的压力降低了40%,为直槽沟埋式管道的垂直土压力计算提供一种新方法.

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基于本体的汽轮发电机组故障诊断知识建模

剡昌锋, 栗宇, 王慧滨, 张强, 艾科勇, 吴黎晓

2020 (5): 41-48.

摘要 ( 187 )

PDF(4269KB) ( 279 )

针对目前汽轮发电机组故障诊断领域知识术语复杂、系统异构、知识表示不完备以及共享和重复使用困难等问题,依据故障诊断需求,采用基于本体的知识表示方法,提出了一种适用于汽轮发电机组故障诊断领域的本体构建方法和知识表示模型.在解析了汽轮发电机组故障知识特性的前提下,定义了其本体概念、属性、关系、实例和公理,为知识表示提供了明确的形式化规格说明,并借助Protégé_4.3构建了包含汽轮发电机组的故障类型、故障特征、故障原因和维修策略等故障诊断领域本体,设计了一致性检验的算法.在此基础上,在SQI机械故障综合模拟实验台上模拟汽轮发电机组故障,通过FaCT++推理机实现本体知识推理测试.结果表明基于本体的汽轮发电机组故障诊断知识模型是可行的.

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基于蝶阀摆动的叶片式流量波动发生器的设计

杨灵珊, 孟涛, 李晓鹏, 李东升

2020 (5): 49-52.

摘要 ( 182 )

PDF(1635KB) ( 198 )

流量计测量需在一个相对稳定的环境,而实际测量中管路产生的流量波动对流量计的测量结果产生影响.为了研究不同流量波动对管路测量结果的影响,设计了一台叶片式流量波动发生器,通过电机带动蝶阀阀门来回摆动,在管路中形成一个流量波动.该发生器通过改变电机的摆动频率和摆动角度产生不同的流量波动来模仿水流量系统中可能产生的流量波动.实验证明,该波动发生器所产生的流量波动能够沿着管路上下游进行传播,且在改变发生器摆动频率与摆角时所产生的流量波动也会随之改变.

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叶片进口边位置对快堆二回路钠泵空化性能的影响

杨从新, 余长虹, 于洪昌, 牛红军

2020 (5): 53-60.

摘要 ( 143 )

PDF(4354KB) ( 264 )

为了提升快堆二回路钠泵的空化性能,在确保其他几何参数不变的前提下,将原型样机的叶片进口边分别前伸三次构造出模型泵A、B、C.基于RNG k-ε湍流模型、Zwart-Gerber-Belamri和Schnerr&Sauer空化模型,对各模型泵进行三维定常单相、两相空化数值模拟,预测出各个模型泵的水力性能曲线、不同工况下的空化性能曲线和内流场参数.通过对比原型样机和各个模型泵的水力性能及内流场参数,得到结论:叶片进口边前伸对钠泵的水力性能影响不大,其中模型泵B的水力性能下降量最小;各模型泵的临界空化余量均不同程度降低,模型泵B的空化性能最优;适当地前伸叶片进口边位置,钠泵的空化性能明显提升.

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基于正交设计法的潜水泵空间导叶水力优化

程效锐, 张雪莲

2020 (5): 61-67.

摘要 ( 186 )

PDF(1454KB) ( 278 )

运用正交设计法,对井用潜水泵空间导叶进行优化设计,选取潜水泵空间导叶的进口宽度、导叶叶片轴向长度及导叶叶片出口边与导叶场域出口轴向距离,以扬程、效率及轴功率作为评价指标,基于正交设计法设计了9组方案.通过数值计算及极差分析结果表明:导叶叶片轴向长度对潜水泵扬程和轴功率影响显著,导叶进口宽度对潜水泵效率变化较为敏感,保证一定的导叶叶片与导叶场域出口距离能改善潜水泵性能.基于多目标优化设计,可以确定本次研究的最佳方案组合为空间导叶进口宽度25 mm、导叶叶片轴向长度101 mm及导叶叶片出口边与导叶场域出口轴向距离20 mm.通过分析前三级叶轮效率、导叶出口静压及流线分布图看出,优异的空间导叶设计使导叶内部流体状态较好,保证叶轮效率维持较高水平,同时泵内流体保持较好的流动稳定性.

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电控撬用电磁屏蔽材料屏蔽特性实验

麻宏强, 张春娥, 梁诺, 刘叶敏, 陈维国, 韩喜莲

2020 (5): 68-72.

摘要 ( 372 )

PDF(2825KB) ( 332 )

为减少天然气集气站场电控撬内强弱电系统电磁干扰,保证其控制系统安全可靠运行,采用实验方法,测试分析了用于电控撬的铁丝网、铝箔防辐射胶带及防辐射布料的屏蔽效能.实验结果表明:电磁屏蔽材料的屏蔽效能受干扰电磁波辐射距离的影响较小,而受电磁波频率的影响较大;铁丝网、铝箔防辐射胶带和防辐射布料的电磁屏蔽效能,随干扰电磁波频率增大总体呈现出先增大后减小趋势.在干扰电磁波频率0~500 MHz波段,铁丝网和防辐射布料的屏蔽性能优于铝箔防辐射胶带的性能;在500~1 000 MHz波段,铝箔防辐射胶带和防辐射布料屏蔽性能优于铁丝网的性能;在1 000~2 500 MHz波段,铁丝网和铝箔防辐射胶带的电磁屏蔽性能优于防辐射布料的性能.

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叶轮转子-轴承-干气密封系统模态分析及谐响应分析

张伟政, 林智, 丁雪兴, 吴传扬

2020 (5): 73-77.

摘要 ( 163 )

PDF(2295KB) ( 353 )

以“叶轮转子-轴承-干气密封”系统的动态特性为研究对象,利用软件ANSYS建立有限元模型,对系统进行满载条件下模态分析, 得到该系统各阶固有频率和振型,对该系统进行空载条件下模态分析.对比上述两种固有频率发现:工况下干气密封系统及叶轮转子所受的力降低了系统固有频率.以系统不平衡量为体载荷,通过谐响应分析方法得到系统的稳态不平衡响应曲线.

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锂离子电池荷电状态的在线融合估计方法

马向平, 靳皓晴, 朱奇先, 王晓兰

2020 (5): 78-84.

摘要 ( 192 )

PDF(1871KB) ( 312 )

为提高安时积分法对荷电状态估计的精度,解决其估计误差随时间不断增大的问题,采用极限学习机算法建立了安时积分法的误差预测模型,该模型以电池工作电流作为输入,对应的安时积分法荷电状态估计误差作为输出,将误差预测模型与安时积分法进行融合,对安时积分法的荷电状态估计值进行校正,形成了安时积分法和极限学习机方法融合的锂离子电池荷电状态在线估计方法.仿真分析结果表明,相比安时积分法,融合方法可有效减小荷电状态估计误差,克服安时积分法估计误差随时间不断增大的问题.

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H桥多电平逆变器的新型调制

胡文华, 谭光辉, 章超凡

2020 (5): 85-91.

摘要 ( 198 )

PDF(3124KB) ( 326 )

针对传统PD调制法应用在级联H桥多电平逆变器时存在的输出功率不均衡问题,提出一种基于1/4输出周期载波循环的优化调制策略,使得逆变器各级联单元的输出功率均衡,且开关管的最高开关频率降为原来的一半,降低了开关损耗.该优化调制策略比传统PD调制需要的三角载波数量更少,调制更简单.以四单元级联H桥多电平逆变器为例进行理论分析,并通过仿真实验验证了所提方法的正确性.

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基于VMD-MPE-KPCA特征提取与MRVM相混合的滚动轴承故障诊断方法

陈鹏, 赵小强, 朱奇先

2020 (5): 92-99.

摘要 ( 166 )

PDF(4188KB) ( 291 )

针对滚动轴承振动信号在强噪声环境下出现非线性、非平稳、强干扰特性,进而导致故障特征难以提取及故障诊断准确率低的问题,提出变分模态分解(VMD)-多尺度排列熵(MPE)-核主元分析(KPCA)特征提取与多分类相关向量机(MRVM)相混合的滚动轴承故障诊断方法.该方法首先通过VMD-MPE进行滚动轴承振动信号的高维故障特征提取,其次对提取的故障特征进行KPCA可视化降维,最后将降维后的故障特征输入可实现不同样本概率输出的MRVM进行滚动轴承故障诊断.通过美国西储大学的滚动轴承故障数据集对该方法的有效性进行验证,结果表明提出的VMD-MPE-KPCA特征提取与MRVM相混合的滚动轴承故障诊断方法能够有效提取和识别滚动轴承故障特征,所提出的混合智能故障诊断方法与相关文献报道的故障诊断方法相比较,故障识别准确率达到了99.18%.

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基于度与H指数扩展的复杂网络节点排序方法

卢鹏丽, 于洲

2020 (5): 100-106.

摘要 ( 349 )

PDF(1793KB) ( 388 )

在复杂网络中常用的识别节点影响力的中心性指标有介数中心性、度中心性、紧密中心性、H指数中心性和K-shell中心性等,这些指标在识别有影响力的节点时存在一定的局限性.本文在H指数中心性与度中心性的基础上提出了局部DH指数中心性指标来识别网络中有影响力的节点,该指标考虑了节点自身的度与H指数以及邻居节点的H指数.通过SIR传播模型以及单调函数(M)两种方法评价了各中心性方法识别网络中节点影响力的有效性.实验结果分析表明,在一些网络中该指标较一些常用的中心性方法能够更有效地识别网络中节点的影响力.

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基于聚焦矩阵的毫米波信号DOA估计

苗丰满, 车凯琪, 李佑宇

2020 (5): 107-112.

摘要 ( 193 )

PDF(631KB) ( 336 )

针对毫米波信号源的到达角(DOA)估计随频率变化、导致估计误差较大的问题,提出毫米波信号向窄带信号转化的DOA估计算法.该算法通过在频域内建立毫米波信号接收模型,将接收信号看成多个不相关的窄带信号,并将其“聚焦”在某一参考频率下,减少波束因频率变化带来的影响,进而利用旋转不变子空间(ESPRIT)算法进行毫米波DOA估计.仿真结果表明:该算法可有效降低中等信噪比下的DOA估计误差,当阵元数达到70时,可实现相对稳定的DOA估计,随频率变化估计效果保持整体稳定,从而提升毫米波系统定向传输时的链路质量.

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弹性半空间地基梁的水平动力等效刚度

王雪, 周凤玺

2020 (5): 113-117.

摘要 ( 223 )

PDF(1032KB) ( 246 )

基于弹性动力学的基本方程、考虑弹性梁和弹性半空间的动力相互作用,建立力学分析模型,并利用Fourier积分变换,得到弹性半空间地基梁的水平动力等效刚度的解析表达式.通过数值算例分析地基梁的水平动力等效刚度及其阻尼的变化情况.结果表明:地基梁的水平动力刚度和阻尼系数不为常数,而是与弹性梁中传播的相速度有关,当相速为Rayleigh波的速度时,水平动力等效刚度达到峰值,此时弹性梁的纵向振动向弹性半空间传递的能量最大.水平动力等效刚度与弹性地基梁的频率和波数密切相关,随着波数增大,水平动力等效刚度的实部和虚部均相应增大.

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坑底加固模式对软土深基坑变形的影响

杨波, 谭勇, 徐长杰

2020 (5): 118-123.

摘要 ( 227 )

PDF(1830KB) ( 327 )

软土基坑被动区土体的加固对于控制开挖变形和保护周边环境具有重要作用,目前从三维空间角度探讨坑底加固模式对基坑变形影响的研究还不多见.基于ABAQUS有限元分析软件,针对上海某软土地铁车站深基坑在不同加固方式下的基坑变形进行计算分析.研究结果表明:在相同长度的基坑内布置相同加固比例(加固体沿基坑纵向长度占基坑纵向长度的比例)的抽条加固体,加固体置于开挖段中心对基坑变形的抑制效果高于加固体置于开挖段边侧;增加抽条加固的加固比例能够有效减小基坑变形;在四类不同加固方式中,满堂加固对基坑变形的抑制效果最大,对于狭长型软土深基坑,墩式加固与裙边加固对开挖变形的抑制效果不明显且差别不大.

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拉力型锚索在黄土层中的荷载传递机理

王勇华, 王小勇, 张继文

2020 (5): 124-129.

摘要 ( 137 )

PDF(742KB) ( 230 )

在前人研究成果与合理的假设的基础上,分析拉力型锚索在黄土地区的荷载传递机理,得到黄土地层中拉力型锚索的临界锚固段长度理论计算公式,并分析各参数变化对临界锚固段长度的影响规律.依据现行规范要求,试验验证黄土地区深基坑桩锚支护体系临界锚固段长度理论公式的合理性.实测数据分析表明,在黄土地层条件下,通过锚索锚固段的合理设置,其锚固段极限黏结强度取值可高于现行规范推荐值.试验锚索的荷载位移曲线验证了黄土地层中拉力型锚索的不同受荷服役工况和荷载传递变化情况,反映了各级张拉荷载下锚索的工作状态.研究成果可为黄土地区拉力型锚索的设计及现场试验提供指导.

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钢桁腹式混凝土组合箱梁的挠度计算

杨霞林, 张岩, 冀伟

2020 (5): 130-136.

摘要 ( 170 )

PDF(2361KB) ( 215 )

为了研究钢桁腹式混凝土组合箱梁的挠度计算方法和影响其挠度变化的因素,将钢桁腹杆换算为具有等效厚度的换算钢腹板,对悬臂板纵向位移函数进行修正,再利用变分法原理推导综合考虑腹杆剪切变形和剪力滞效应的挠度计算公式.运用有限元软件ANSYS建立组合箱梁的有限元模型,对有限元数值计算值和理论计算值进行比较分析,并在此基础上研究高跨比和腹杆水平倾角对组合箱梁由腹杆剪切变形和剪力滞效应产生的附加挠度的影响.研究结果表明:对组合箱梁悬臂板纵向位移函数进行修正可提高挠度计算精度;对于处于合理高跨比的组合箱梁而言,其腹杆的剪切变形和剪力滞效应产生的附加挠度不可忽略;组合箱梁腹杆水平倾角仅会对腹杆剪切变形引起的附加挠度产生影响.

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内衬空八边形钢管的混凝土组合柱耐撞击性能

张凯航, 王蕊, 赵晖, 朱翔

2020 (5): 137-143.

摘要 ( 160 )

PDF(5602KB) ( 223 )

为研究内衬空八边形钢管混凝土组合柱的耐撞击性能,利用无导轨落锤式撞击试验机进行内衬八边形钢管混凝土组合柱耐撞击试验研究.试验过程中采用力传感器、高速摄像机记录撞击全过程中构件的撞击力时程曲线和跨中位移时程曲线.试验中观察边界条件、撞击能量、轴压比和圆钢管壁厚等因素对组合柱破坏形态与能量耗散的影响规律.试验结果表明:外包钢筋混凝土可与空八边形钢管和钢管混凝土相互协调,共同工作;在承受撞击荷载时,撞击高度对试件耗能能力的影响最为显著,边界条件次之,轴压比影响较弱,圆钢管壁厚影响最弱.

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装配式混凝土简支斜梁桥基频实用计算公式

于振刚, 李岩, 杨婷婷, 鲁开元

2020 (5): 144-148.

摘要 ( 435 )

PDF(1526KB) ( 330 )

以一座典型装配式混凝土简支梁桥为工程背景,采用数值分析方法开展斜交角、跨径、桥面宽度和横向扭转刚度对斜梁桥基频的影响分析.结果表明:随着斜交角增长,桥梁前三阶竖向振型对应频率增大;随斜梁桥跨径增大,结构整体竖向刚度降低,基频明显减小,减小速率趋缓;受斜梁桥弯扭耦合力学特征影响,基频随截面抗扭刚度增加显著提高.依据各关键参数对斜梁桥基频的影响分析结果,在现行规范桥梁基频估算公式的基础上,提出考虑截面抗扭刚度和斜交角的混凝土简支斜梁桥基频估算改进公式.通过多座实桥试验数据验证改进公式的精度和适用性.

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形变微分算子代数的Poisson代数结构

高寿兰, 吴祺伟, 郑姝敏

2020 (5): 149-154.

摘要 ( 168 )

PDF(514KB) ( 247 )

Poisson代数是指同时具有代数结构和李代数结构的一类代数,其代数结构和李代数结构满足Leibniz法则.利用Z-分次, 通过Leibniz法则确定了形变微分算子代数L~的Poisson代数结构,说明了L~没有非平凡的结果Posson代数结构.

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Clifford半群的正规子半群格

田振际, 赵梅

2020 (5): 155-157.

摘要 ( 134 )

PDF(384KB) ( 207 )

研究了Clifford半群的正规子半群格的分解, 由此进一步得到Clifford半群的正规子半群格是分配格(上半分配格, 下半分配格)的充分必要条件.

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具有变时滞的随机忆阻神经网络在固定时间内的控制同步

蒲浩, 黄建文, 秦进, 王正伟, 王杏

2020 (5): 158-165.

摘要 ( 137 )

PDF(486KB) ( 238 )

研究了一类具有混合变时滞的随机忆阻神经网络在固定时间内的控制同步问题. 通过集值映射,随机微分包含理论,固定时间内稳定性理论,李雅普诺夫函数,伊藤公式和一些不等式方法,在与时滞τ,随机扰动项及转换跳跃T_i相关的恰当的反馈控制器u_i(t)的控制下,得到了新的该神经网络在固定时间内控制同步的充分条件.

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求解三维热传导方程的高效精确算子分裂方法

武莉莉

2020 (5): 166-172.

摘要 ( 182 )

PDF(455KB) ( 338 )

提出了求解三维热传导方程的两种算子分裂局部一维格式.分别利用两种Padé 格式逼近时间导数,以及两种高精度紧致格式用于计算空间导数.两种算子分裂局部一维格式的精度分别为四阶和六阶.通过矩阵分析理论严格证明了两种格式均是无条件稳定的.通过数值实验验证了所提格式的性能.

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