mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
急性ST段抬高心肌梗死的最佳支架植入时机:即刻与延迟植入比较的Meta分析

目的:收集比较有关发生急性ST段抬高心肌梗死(STEMI)时即刻植入支架(IS)和延迟植入支架(DS)的随机对照和队列研究,对其结果进行系统评价和Meta分析,比较IS和DS的安全性和有效性。方法:在PubMed、Cochrane Library、中国知网3大数据库检索2017年5月前关于比较IS和DS安全性和有效性的文章,将IS患者作为实验组(IS组),DS患者组作为对照组(DS组),以主要心脏不良事件(MACE)发生率、慢血流/无复流发生率、远端栓塞发生率、靶病变血管开通率(TIMI 3级)、靶血管再次血运重建(TVR)率、主要出血发生率、再次心肌梗死发生率作为观察指标,使用Review Manager 5.3软件进行Meta分析,计算对应的OR值和95%CI,并分析异质性及其来源。结果:最终有8篇文献纳入Meta分析,包括2 181例患者,其中IS组1 262例,DS组919例。与IS相比,DS能够显著降低慢血流/无复流发生率(OR=4.55,95%CI:2.14~9.68)、远端栓塞发生率(OR=9.14,95%CI:3.47~24.10),提高靶病变血管开通率(TIMI 3级)(OR=0.22,95%CI:0.12~0.43);然而两组在MACE发生率、TVR率、再次心肌梗死发生率、主要出血发生率方面相比无明显差异。结论:在STEMI患者中,DS与IS在MACE发生率、TVR、再次心肌梗死发生率与主要出血发生率方面无明显差异;DS慢血流/无复流发生率与远端栓塞发生率均较IS低,靶病变血管开通率(TIMI 3级)较IS高。
基于ReliefF特征量优化及BP神经网络识别的高压隔离开关故障类型与位置诊断方法

针对高压隔离开关机械故障的类型和发生位置难以有效识别的问题,提出了一种将隔离开关多路振动特征利用ReliefF算法进行优化然后利用BP神经网络进行融合决策的故障诊断方法。首先进行试验模拟故障,在隔离开关本体和操动机构上分布式安装振动传感器,采集不同位置振动信号;然后将多个传感器采集的振动信号进行经验模态分解,得到固有模态函数,分别计算能量距,并把多路信号的能量距进行融合。最后使用ReliefF算法对其进行特征筛选,构成BP神经网络的输入特征向量,从而实现故障类型、位置诊断。试验结果表明,多路传感器融合特征向量相比于单路信号提取的特征,对隔离开关不同的故障具有较好的识别能力,可诊断出故障发生的种类及位置,提高了诊断准确率。
石首鱼科海洋鱼类DNA条形码的构建

为筛选石首科鱼类物种鉴定的最优DNA条形码,本试验对大黄鱼、小黄鱼、黄姑鱼和棘头梅童鱼4种鱼类71份样本的细胞色素氧化酶亚基I(COI) 、线粒体控制区(D-loop)和16S rRNA 3种基因序列进行PCR扩增和测序,分析比较各基因序列比对鉴定能力、种内和种间差异、barcoding gap检验以及序列多态性。结果表明,3种候选DNA条形码序列的种间遗传距离均高于种内遗传距离,符合作为DNA条形码的基本要求。通过遗传差异和barcoding gap检验分析发现,COI和D-loop区适合作为鉴定大黄鱼、小黄鱼、黄姑鱼和棘头梅童鱼4种石首科鱼类的DNA条形码; 16S rRNA基因存在一定的缺陷,但是D-loop区和16S rRNA基因序列可能存在比COI通用序列更为有效的DNA条形码区域。考虑引物通用性,推荐COI基因作为最适DNA条形码。本研究结果为海洋鱼类的快速鉴定提供了一定的参考依据。
缓控释氮肥对机插杂交籼稻稻米品质的影响

为探究缓控释氮肥对机插杂交籼稻稻米品质的影响,本试验以杂交籼稻F优498为材料,采用随机区组大田试验设计,研究不同氮肥处理对机插稻碾米品质、外观品质及淀粉快速粘度分析(RVA)谱特征值的影响。结果表明,氮肥处理对稻穗不同部位籽粒品质特性影响显著,与普通尿素常规施肥(T1)相比,普通尿素优化施肥(T2)使上部稻米的精米率和中部的崩解值分别提高2.38%和9.32%;掺混缓控释肥基肥一次施肥(T3)和树脂尿素基肥一次施肥(T4)使下部稻米的整精米率分别提高4.35%和5.15%;掺混缓控释肥与普通尿素配施(T6)的各穗部稻米的整精米率较高,同时降低了中上部稻米的消减值和糊化温度。各氮肥处理间,缓控释氮肥基肥一次施肥(T3、T4、T5) 、T2和T6较好地提高了稻米碾米品质和外观品质。与T1相比,T3、T4和T5使精米率分别提高2.88%、3.86%和3.24%,T2和T6使整精米率分别提高2.74%和2.61%。峰值黏度表现为CK > T2 > T1 > T6 > T3 > T5 > T4,崩解值表现为CK > T1 > T6 > T2 > T5 > T4 > T3,消减值表现为T3 > T5 > T4 > T6 > T2 > T1 > CK,CK、T1、T2和T6的蒸煮食味品质较好。普通尿素按基肥∶分蘖肥∶促花肥∶保花肥=3∶ 2∶ 3∶ 2的优化施肥方式(T2)和掺混缓释肥N 135 kg·hm~(-2)作为基肥,尿素N 45 kg·hm~(-2)作为分蘖肥的配施(T6)能较好的协调碾米品质、外观品质及淀粉RVA谱特性三者的关系,是实现优质的有效措施。本研究为缓控释氮肥在杂交籼稻优质生产上的应用提供了理论参考。
沙棘苗期叶水势与气孔导度对水分胁迫的响应

为研究沙棘苗期叶水势和气孔导度对不同程度水分胁迫的响应规律,本研究通过盆栽控水试验,以1年生沙棘实生苗为试验材料,设置了4种土壤田间含水量: 75% ~ 80% (W_1,充分供水) 、55% ~ 60%(W_2,轻度水分胁迫) 、35% ~ 40% (W_3,中度水分胁迫) 、25% ~ 30% (W_4,重度水分胁迫),选择晴朗无风的天气,于6: 00-18: 00每隔2 h测量叶水势、气孔导度(Gs) 、气象因子和叶温。结果表明,各处理日平均叶水势差异显著(P < 0.05): W_1 (-1.77 MPa) > W_2 (-1.90 MPa) > W_3 (-2.11 MPa) > W_4 (-2.34 MPa) 。沙棘日平均叶水势与土壤含水量,平均叶水势与气孔导度均呈显著线性正相关关系(P< 0.05) 。本研究结果有助于进一步认识沙棘苗期的抗旱机理,为西北荒漠地区沙棘造林提供技术支撑。
水稻衰老相关突变体的研究进展

衰老是植物介于成熟和死亡之间的一个阶段,是植物一个完整生命周期所经历的必然阶段。植物衰老阶段包括生物大分子的降解,细胞结构的解体和营养物质的再利用等。衰老受多种因素调控影响,本文在简述衰老过程中生理生化变化和衰老影响因素的基础上,对水稻衰老相关突变体的研究进行重点阐述,旨在了解水稻衰老的遗传因子,为进一步研究水稻的发育调控,培育抗衰老水稻提供参考。
菘蓝遗传转化体系的建立及转AtNDPK2基因研究

为建立菘蓝的遗传转化体系,获得转AtNDPK2基因的菘蓝植株,本试验以二倍体和四倍体菘蓝为试验材料,采用农杆菌介导的方法,将胁迫诱导型启动子SWPA2与AtNDPK2基因构建的共表达载体导入二倍体和四倍体菘蓝中,得到菘蓝稳定的遗传转化体系为:叶片切成约0.5 cm × 0.5 cm的小块,预培养2 d后,取出放于OD600为0.6 ~ 0.8的农杆菌菌液中摇动15 min后取出。然后用灭过菌的滤纸吸干菘蓝叶片表面的农杆菌,共培养3 d后将菘蓝叶片转入含25 mg·L~(-1)Kan和300 mg·L~(-1)Cef筛选培养基中培养15 d,转接到含50 mg·L~(-1)Kan和300 mg·L~(-1)Cef的筛选培养基中培养15 d。结果表明,二倍体抗性芽诱导率为8.84%,四倍体抗性芽诱导率为9.86%,将抗性芽切成单株,转接到加有50 mg·L~(-1) Kan和300 mg·L~(-1) Cef的生根培养基上进行生根培养,20 d后每株能长出大约25条根,将生根良好的抗性植株移栽到栽培土中,成活率达到80%以上。通过PCR检测获得6个二倍体株系和7个四倍体株系,进一步通过RT-PCR检测发现,阳性株系均在转录水平表达。本研究为菘蓝基因工程操作技术提供了一定的参考,同时也为菘蓝抗逆品种的培育奠定了理论基础。
北京市秋季亚微米细颗粒物浓度及其化学组分特征

采用多通道采样器和气溶胶化学组成在线监测仪,对2016年10月北京市区大气亚微米颗粒物(PM1)化学组分进行了离线采样和在线监测。结果表明,整个观测期间,北京PM1质量浓度平均为66.04±51.45 μg/m~3,重霾期间PM1的质量浓度(103.16~160.23 μg/m~3)是清洁天(3.50~3.78 μg/m~3)的27.29~45.78倍;北京秋季重霾天和清洁天的化学组分存在显著差异,有机物是PM1的主要化学组分,清洁天贡献高达64.90%;而在重霾天,二次无机组分显著增长,贡献高达69.72%。硫酸盐日变化趋势相对平缓,反映出区域特性;而其他组分(有机物、硝酸盐、铵盐及氯化物)表现出显著的日变化特征。整体而言,大气PM1中各组分受污染源排放、大气化学反应及天气形势的协同影响。
中国环境保护重点城市水资源利用效率分析

随着城市化进程的加快和水污染问题的增多,水资源短缺问题进一步突出,提高水资源利用效率是缓解供水矛盾的有效途径。本研究选取2014年113个环境保护重点城市供水总量、从业人数、固定资产投资、化学需氧量(COD)和氨氮排放量及地区生产总值数据,采用基于决策单元规模收益可变的数据包络分析(DEA)方法,评价113个城市的水资源利用综合效率、技术效率和规模效率,并分析效率的空间分布。结果显示,113个城市的水资源利用效率总体水平较高,但仍有一定进步空间,同时水资源利用效率空间差异显著。中国东部城市综合效率普遍偏高,东北城市和中部城市综合效率次之,西部城市综合效率偏低且效率分布两极化。
空心包体应变计地应力分量计算方法及应用

为进一步改进和完善空心包体应变计地应力计算方法,基于地应力现场实测过程中空心包体应变计的安装方式,采用线性参数的最小二乘拟合方法对地应力分量计算公式进行了推导,得出了6个地应力分量的改进算法及其标准误差的计算公式。采用实现完全温度补偿并考虑岩体非线性的地应力测量技术,对弓长岭井下矿-160、-220、-280 m 3个水平3个测点进行了地应力现场实测,得到了3组孔壁应变数据。分别使用常规算法和改进算法对3个测点的地应力分量进行计算并分析其标准误差。结果表明:采用改进算法计算得到的地应力分量其标准误差普遍小于常规算法计算地应力分量产生的标准误差,说明改进算法比常规算法具有更高的可靠度。在此基础上,对弓长岭井下矿地应力赋存规律进行了研究。结果显示:矿区地应力场以水平构造应力为主导,最大水平主应力的走向总体上为南东东-北西西方向,最大水平主应力、最小水平主应力和垂直主应力均随深度呈增长关系。
模型相似材料内部应变光纤量测应变传递

应用光纤传感技术测量模型相似材料内部应变,必须解决光纤与相似材料耦合的问题。传统的研究中普遍存在应变传递理论分析结果无法通过试验检验的问题。设计实现了一种基于光纤-胶体-相似材料3层应变传递结构的光纤Bragg光栅(FBG)相似材料一维传感器。通过对该传感器应变传递特性和标定方法的研究探索解决光纤与相似材料耦合性的问题。该传感器采用无涂覆层的光纤Bragg光栅作为传感元件,将光纤埋入相似材料应变试件内部直接测量轴向中心应变。通过应变传递理论分析、数值模拟以及全新设计的标定试验研究3种方法研究了该相似材料光栅传感器的应变传递特性。平均应变传递率结果显示3种方法所得到的数值非常接近,表明该传感器的光纤、胶体、相似材料具有良好的耦合性以及应变测量的准确性。该方法为解决模型相似材料内部三维应变测量提供了可行方案。
区域低碳发展及空间依赖——基于2005—2015年中国省级数据的分析

低碳发展是可持续发展的重要方式,发展低碳经济是中国既定战略目标。结合2005—2015年中国省级层面的实证数据,运用TOPSIS模型对中国部分省份低碳发展进行评估、排序和分析。TOPSIS计算结果表明,本次统计的中国30个省份的低碳发展指数总体上较为稳定,一些省份的低碳指数表现出下降趋势。通过聚类分析可以将30个省份分为表现最好、中上游、中下游、表现最差4个梯队,单因素方差分析结果表明,不同梯队的低碳发展指数具有一定差异,表现差的省份与表现好的省份之间差距显著。为了检验省级低碳发展指数是否存在空间依赖性,计算了“莫兰指数I”进行空间自相关检验,检验结果表明省级低碳经济发展的空间依赖性并不显著。
土-水特征曲线滞后阻塞模型

基于Young-Laplace方程利用土-水特征曲线估算孔隙分布,借鉴非饱和渗流统计模型,建立了土-水特征曲线的滞后模型。在某一基质吸力下对应的毛细半径上限的毛细水对更大孔隙半径的毛细水具有阻塞作用,阻塞概率与孔隙分布函数直接相关。孔隙分布函数自身属性体现了土体孔隙空间分布的非均匀性。该模型显示:在高基质吸力与低基质吸力阶段,脱湿曲线与吸湿曲线趋近相等;中等基质吸力阶段,脱湿曲线饱和度高于吸湿曲线饱和度,两者的差值存在一个明显的峰值。并采用实例验证了该模型的可靠性,发现该模型对中、细粒土预测效果较好,而砂类土因孔隙分布不符合假设,导致存在较大误差。对于砂类土等特征尺寸较大的土质,引入阻塞概率修正系数,发现最佳修正系数与土-水特征曲线半对数坐标下的土-水特征曲线最大斜率呈反比例关系。
盾构隧道与周围土体在列车振动荷载作用下的动力响应特性

为研究列车振动荷载作用下盾构隧道结构及周围土体的动力响应特性,采用模型试验方法,通过布置在盾构隧道底部的激振器施加扫频激振荷载和列车振动荷载,采用频率响应函数FRF与最大加速度分析了盾构隧道衬砌结构与周围土体不同位置处的动力响应及其衰减规律。研究结果表明:FRF是隧道衬砌结构和周围土体自身的动力响应特性的体现,与激振力的大小、扫频方向及扫频时间无关;在隧道管片衬砌结构的底部和顶部均体现出高频响应大于低频响应的特性,隧道顶部加速度响应沿隧道纵向衰减幅度明显小于隧道底部;隧道周围土体的动力响应沿深度有明显变化,但均表现出沿隧道轴向衰减的规律。隧道结构上部第1层测点土体的动力响应在全频域内随频率的增加逐渐增大。但在第2层和地表的第3层测点,土体的动力响应在30~90 Hz区段线性增长,在90~300 Hz区段出现波动变化,并无明显增大趋势;与扫频激振荷载引起的动力响应规律一致,由列车运行振动荷载引起的隧道管片衬砌结构和周围土体的振动沿隧道轴向逐渐衰减,隧道底部的加速度响应大于顶部,随着列车车速的增大,在隧道内部引起的加速度响应将显著增大。同时,在列车振动荷载作用下发现地表存在加速度放大效应,地表第3层测点的加速度响应均大于隧道结构上部第1层测点。
基于二阶段的完全分布式迭代目标跟踪算法

为了实现对无线传感器网络中移动目标的分布式跟踪,提出了一种基于二阶段的完全分布式迭代目标跟踪算法。算法的每次迭代都由2个阶段构成,即估计阶段和达成一致性阶段。在估计阶段、网络节点或者通过它的测量值来估计出目标的位置,并通过卡尔曼滤波来改进这个测量值,或者根据嵌入的卡尔曼滤波线性运动模型对目标运动进行预测;在达成一致性阶段,通过执行一种最大一致性策略,使得由单个节点单独完成的估计值收敛到一个共同的关于目标位置的最佳值。仿真结果表明,分布式迭代跟踪算法尽管只有一小部分代理可以在每个时刻感知到目标,但能够很好地预测目标的运动轨迹,并有效地提高跟踪精度。
基于核主成分分析和极限学习机的短期电力负荷预测

电力负荷预测的影响因素很多,需要综合考虑多个指标。各种指标间的关系通常是非线性的,采用线性主成分分析(PCA)往往会出现各主成分的贡献率太过分散,找不到具有全面综合能力的成分的情况。核主成分分析(KPCA)作为非线性主成分评价模型,通过核技巧,规避了非线性主成分分析(NLPCA)中非线性变换的未确知性,获得的主成分的贡献率比较集中,得到的评价结果更符合客观事实。采用KPCA来改进极限学习机(ELM)神经网络的输入量,兼顾了各个指标间非线性关系,以保留大部分原始信息为前提,有效的降低了输入维数,以极限学习机为预测模型,对实际电网中的负荷数据进行预测分析,结果表明,KPCA-ELM方法有效地提高了预测精度。
AFDCNN方法及其在齿轮故障定量诊断中的应用

传统的浅层故障诊断方法需要根据先验知识人为选取故障特征和设计分类器,基于深度学习理论的深度卷积神经网络(deep convolutional neural network,DCNN)能够完成对故障特征的自适应提取与健康状况的智能诊断,但是作为一种大数据处理工具,DCNN无法适应于小样本数据的故障诊断。在Fisher准则深度卷积神经网络识别算法(fisher-based deep convolutional neural network,FDCNN)的基础上提出了一种自适应Fisher准则的深度卷积神经网络(adaptive fisher-based deep convolutional neural network,AFDCNN)方法。在DCNN的基础上引入类内和类间约束的能量函数模型并采用优化算法得到最优能量函数模型参数,能够直接从原始时域信号中自动提取故障特征,实现智能诊断。对齿轮故障实验信号的分析结果表明,所提出的方法可以有效地实现小样本下的齿轮故障智能定量诊断。
基于EEMD及自适应滤波的轧辊磨损振动特征提取

针对电池极片轧机的轧辊磨损故障无法实现准确诊断维护的问题,提出了一种针对低频轧振动特征信号提取的方法,对轧辊故障实现在线诊断。先采用集合经验模态分解(EEMD)对振动电压信号进行固态分析,得出轧辊磨损和整机振动的特征频率并重构,再进行自适应滤波去除掉噪声中的共模干扰并对整机振动进行抑制,最后通过小波变换提取低频信号中的轧辊磨损特征信号。通过模拟极片轧机振动和不同方法的对比实验选出最佳方法,并将其应用到极片轧机振动平台中,结果表明,提出的方法能够有效的抑制50 Hz以下的背景噪声,可以在0~ 5 Hz频段内提取出极片轧机轧辊磨损的振动特征信号。
旋涂法制备氧化锆介质层及其在薄膜晶体管中的应用

采用旋涂法制备了氧化锆介质层薄膜,重点讨论了退火温度以及旋涂转速对薄膜性能的影响及作用机制。研究发现高温后退火一方面使得氧化锆水合物脱水形成氧化锆,另一方面促使氧化锆薄膜结晶。此外,转速较高时,其变化对薄膜厚度及粗糙度无显著影响。当转速为5 000 r/min、退火温度为300 ℃时,制备的绝缘层厚度具有良好的厚度均匀性,粗糙度为0.7 nm,漏电流为3.13×10~(-5) A/cm~2(电场强度1 MV/cm) 。最终,利用ZrO_2薄膜作为栅极绝缘层,在玻璃基板上制备了铟镓锌氧化物-薄膜晶体管(IGZO-TFT),其迁移率为6.5 cm~2/(V·s),开关比为2×10~4。
碱性铀矿石电化学浸出技术初步研究

针对碱性铀矿石碱法常规浸出过程低价铀氧化速度慢的共性难题,设计了电化学氧化试验装置,并利用该装置进行了碱性铀矿石的电化学氧化浸出试验,考察了电解质、电极面积等因素对浸出效果的影响。确定了反应机理:矿石颗粒与阳极碰撞的过程中,快速失去电子,完成其氧化,从而实现了碱性铀矿石中铀的高效浸出。采用该技术处理碱性铀矿石,浸出率可达90%以上。
冻融–周期荷载下单裂隙类砂岩损伤及断裂演化试验分析

开展冻融–周期荷载下裂隙岩体损伤及断裂演化规律分析,首先通过对0°,45°,90°的单裂隙类砂岩试样开展0,10,20,30次冻融循环;而后对不同冻融次数后的试样进行每级10次加卸载试验,进而关注冻融–周期荷载联合作用下裂隙岩体损伤特征及端部断裂.取得的成果如下:(1)裂隙岩体在冻融–周期荷载联合作用下,其损伤特征与裂隙发育形态、冻融次数、周期荷载作用方式均存在关联,其中,冻融次数与周期荷载存在典型叠加效应;(2)因冻融作用的参与,疲劳破坏强度与裂隙倾角呈现正比关系,该规律明显有别于未冻融加卸载试验结论;(3)随着周期荷载强度提升,裂隙岩体回滞环形态趋于饱满,并依据裂隙倾角差异出现不同迁移方向;此外,回滞环饱满程度呈现“中央小于首尾”典型特征;(4)基于渐进损伤区“缺陷面积”表征累积性损伤,可较好体现冻融–周期荷载作用下裂隙端部三阶段局部化疲劳损伤效应.研究成果对不同形式周期荷载作用下裂隙岩体损伤及断裂演化认知具有一定参考价值.
干湿循环对深部粉砂岩蠕变特性影响的试验研究

为探究围岩含水率变化对深部岩体长期稳定性的影响,以朱集东煤矿-906 m处粉砂岩为研究对象,借助ZYSS2000型岩石高温高压蠕变仪,采用分级加载方式,对不同干湿循环次数粉砂岩试件开展单轴压缩蠕变试验.试验结果表明,随干湿循环次数增多,粉砂岩轴向蠕变应变和轴向稳态蠕变速率呈非线性增大,瞬时变形模量呈对数降低,且轴向蠕变应变和轴向稳态蠕变速率在1次干湿循环后出现较大增幅,瞬时变形模量在干湿循环0~1次阶段劣化度最大,为10.06%;不同干湿循环作用后的粉砂岩试件在最后一级应力作用下发生蠕变破坏的规律基本一致,且在相同的破坏应力下,随干湿循环次数的增多,粉砂岩试件蠕变破坏全程历时逐渐减小,减速蠕变段和加速蠕变段占全程历时的比例逐渐升高;粉砂岩的长期强度随干湿循环次数的增多逐渐降低,且在1次循环以后出现较大的降幅;粉砂岩的蠕变破坏特征随干湿循环次数增多呈现出由张拉破坏向剪切破坏转化.
急斜煤岩体动力失稳时空演化特征综合分析

急斜煤层水平分段综放开采易诱发动力学灾害,掌握急斜煤岩体动力失稳时空演化特征对安全开采至关重要.以急斜煤层巷道煤岩体稳定性控制为目标,利用现场调查,理论分析获取急斜煤岩体动力失稳理论判据.采用数值计算,物理模型试验和现场监测等手段,综合分析急斜煤岩体失稳时空演化特征:急斜煤层巷道顶板侧煤岩体变形失稳表现为起始于开挖自由面中部位置的同向屈曲现象,底板侧煤岩体表现为起始于底角位置的剪切滑移现象.通过数值计算确定顶底板侧煤岩体动力失稳区水平跨度分别为2.1和1.7 m,物理模型试验结果表明,顶底板侧煤岩体应力集中区分别位于开挖自由面中部和底脚位置,与开挖自由面水平距离分别为1.2和0.8 m.通过急斜煤岩体失稳时空演化特征分析,对支护方式和参数进行优化.现场监测表明,优化支护后巷道最大累积移近量为39.2 cm,变形率降低82.2%,急斜煤岩体动力失稳灾害得到有效治理.
冻融环境下岩体损伤力学特性多尺度研究及进展

岩体因天然缺陷存在易受到冻融环境影响而产生损伤,冻融损伤过程实质上为反复冻胀荷载作用于缺陷引起的疲劳演化过程.但从冻融损伤存在显著的尺度效应,缺陷的不同空间尺度往往决定了冻融损伤评价尺度,如初始损伤以空洞、孔隙、微裂纹等为主的多孔岩石,其冻融损伤多表现为孔隙或微裂隙萌发、扩展、连通等,反映的是微、细观尺度范畴;而初始损伤以节理、裂隙等为主的岩体,其冻融损伤多体现沿宏观缺陷的局部化冻融损伤,属于宏观损伤尺度范畴.着眼于岩石冻融损伤尺度及对应损伤识别尺度两大关键问题,首先,依据岩石天然缺陷空间尺度进行量化分级,明确不同层级下的损伤特征及对应损伤识别方法;而后系统归纳微、细、宏观尺度下岩石冻融损伤识别及评价方法,明确不同尺度条件下冻融损伤识别手段及损伤力学机制.最后,结合现今岩石冻融损伤研究现状,提出岩体冻融多尺度损伤识别及评价机制发展方向,并初步探讨冻融诱发岩体损伤的微–细–宏观的跨尺度认知思路,有望对冻融诱发岩体损伤特性及对应性识别系统认知提供参考.
基于环形等效的排水板地基固结

现有排水板地基固结的研究均采用各种等效公式将排水板转化为圆形排水体,其不足在于等效后的圆形排水体周长或截面积甚至两者均无法与板状体保持一致,因此无法如实描述流入和流出排水体的水量,进而导致对其固结性状的误判。鉴于此,提出一种新的环形等效的方法以克服上述不足。考虑涂抹区土体水平渗透系数3种变化模式,给出了荷载随时间任意变化且附加应力沿深度任意变化情况下的普遍解;在普遍解的基础上,进一步给出了瞬时荷载、线性荷载、多级瞬时荷载和多级线性荷载下附加应力沿深度线性变化的闭合解。最后,对环形等效和传统的圆形等效的计算结果进行了对比,结果表明:传统的圆形等效可视为环形等效在面积折减系数等于1时的特例;基于环形等效给出的固结度最接近且略大于已有根据面积等效法给出的固结度;环形等效得到的固结度均小于传统的圆形等效得到的固结度,而且,随着面积折减系数增大,环形等效的固结度接近于圆形等效的固结度;另外,随着排水板渗透系数的减小,环形等效和圆形等效计算的固结度之间的差别也随之减小。
数字岩芯微观结构特征及其对岩石力学性能的影响研究

岩石本质上是一种非均质材料,其力学性质受到微观孔隙结构的影响。通过计算不同岩石微米CT图像的分形维数、孔隙半径分布和孔隙形状因子分布,分析了岩石的微观孔隙结构特征。基于数字岩芯表征单元,用有限元方法开展孔隙尺度下微观变形模拟试验,研究微观孔隙结构对岩石变形的影响。结果表明:岩石孔径分布各异,骨架和孔隙都具有分形特征,浑圆孔隙占比相对较少。岩石变形模拟试验中,由于端部束缚作用强,出现了严重的端部效应,在中部了形成X形的共轭塑性剪切带,会不断发展直至岩石破坏;不规则孔隙的存在,使得岩石内部应力集中现象明显,塑性变形区域分布极不均匀。岩石轴向上具有整体平移的特点,侧向变形严重,变形带之间过渡区域位移梯度较大;X形剪切带的下部,形成位移较小的拱形弹性变形区。岩石有效弹性模量与孔隙度和孔隙分形维数具有良好的相关性。随着孔隙度的增加,有效模量几乎呈指数递减,孔隙度对岩石力学性质影响巨大。孔隙分形维数越大,有效弹性模量大体上逐渐变小。研究从孔隙尺度揭示了岩石微观结构的变形机制,对岩石宏观性质的研究具有重要的指导意义。
三维复合多层滑坡体中抗滑桩最小桩间距研究

目前抗滑桩桩间距的研究主要是针对二维单层均质滑坡体模型,而实际工程中有大量滑坡体具有多层结构特征。鉴于此,构建一种三维多层滑坡体模型,分析桩后土拱的形成过程和土拱演化的4个阶段,并提出适用于多层滑坡体的条分法。通过改进后的条分法计算确定最危险滑体,引入滑坡推力分布函数及土体抗力分布函数,准确刻画了多层桩后土拱的应力分布特征。根据最危险滑体中土拱的平衡条件、统一强度理论的强度条件和桩后土体发挥作用条件,提出2种适用于三维多层滑坡体模型的最小桩间计算方法和2种相应的抗滑桩群布设方案。通过对厚坝滑坡与八字门滑坡的计算结果表明,2种抗滑桩群布设方案比传统等距设置抗滑桩的方案节省桩数比率均大于12%。提出的三维多层滑坡体模型与计算方法对工程实践中多层滑坡体桩间距的确定和抗滑桩群的布设具有一定的借鉴意义。
程潮铁矿塌陷区周边地表变形扩展规律研究

地下采矿引起的地表变形规律的分析,能为地表变形范围的圈定和矿山安全生产提供指导。以程潮铁矿西区为例,依据近11 a的监测成果,结合岩层移动机制,对塌陷发生以后地表变形与扩展规律进行分析,并根据所收集的水文地质与气象资料,探讨降雨对地表变形与岩层移动的影响。研究结果表明:塌陷发生以后,地表变形不断向外扩展,从塌陷后至2008年9月,地表变形以塌坑为中心,在上下盘均匀扩展;到2014年12月,地表变形以采空区为中心,下盘变形程度明显大于上盘;地表变形呈漏斗状,并随着时间的推移,沉降漏斗的深度和范围不断扩展。在SN方向上,沉降漏斗在北部扩展大于南部;在EW方向上,沉降漏斗中心不断向东移动;根据岩层移动机制,将深部岩体变形区域分为倾倒滑移区、倾倒拉裂区和弯曲变形区,不同区域测点变形曲线有不同特点;在倾倒滑移区,地表在出现加速变形阶段后变形一直保持较大速度增长,在倾倒拉裂区,地表变形特征为加速变形后又恢复稳定,弯曲变形区,地表变形保持较小速率稳定增长,采空区周边测点在地表发生再次塌陷前有明显的变形加速;地表变形与降雨量和降雨持续时间有关,在1 a中单月地表变形有2个峰值,分别在2~3和5~8月份。
共因失效条件下多状态系统选择性维修优化

共因失效(CCF)广泛存在于多状态系统(MSS)中,研究共因失效条件下多状态系统的维修优化问题,对于提高系统任务成功概率、降低故障损失具有重要意义。考虑多状态系统、任务剖面和随机共因失效的模糊特性,采用模糊马尔可夫模型(FMM)和模糊通用生成函数(FUGF)法,建立了模糊随机共因失效条件下模糊多状态系统(FMSS)任务成功概率评估解析模型(AM),采用Monte Carlo仿真(MCS)方法对模型进行了验证;考虑维修费用约束,建立了模糊随机共因失效条件下模糊多状态系统选择性维修优化模型,为生成最优维修方案提供支持,结合实际案例,分析了随机共因失效对选择性维修优化和系统各状态的模糊概率的影响,验证了模型的有效性。研究结果表明,模糊随机共因失效和各模糊参数的α水平截集可能会影响选择性维修优化的结果,且忽略模糊随机共因失效会高估系统任务成功概率。
有效应力对石门揭煤突出影响分析和试验研究

石门揭煤突出是我国煤矿突出强度最大、破坏最为严重的动力灾害。考虑深部开采条件,引入有效应力,应用折叠突变模型推导得到临界有效应力与揭煤面面积间关系表达式,给出不同埋深最大揭煤面面积,分析临界有效应力与揭煤面面积关系规律。以阜新孙家湾煤矿埋深1 100 m突出煤层为研究对象,选用型煤试件,利用自主研制的三轴突出模拟仪进行石门揭煤突出模拟试验。期间对型煤试件施加轴压、围压和孔隙压,模拟突出煤层所处应力环境。改变突出弱面面积(30.19,34.21,38.48 cm~2)模拟石门揭煤面面积对突出影响。结果表明:临界有效应力与揭煤面面积间呈递增关系,理论值与试验值增加趋势一致,验证临界有效应力公式有效性;临界有效应力、揭煤面面积是影响石门揭煤突出强度主要因素;突出区域煤粉分布具有波动特性,随临界有效应力和揭煤面面积增加,揭煤处附近突出能量增大,突出强度增加。所得结论对预防石门揭煤突出有重要参考意义。
基于数字图像相关法的含填充裂隙大理岩单轴压缩破坏过程研究

采用数字图像相关方法(digital image correlation,DIC)对含不同填充裂隙大理岩单轴压缩破坏过程进行观测,通过分析破裂过程大理岩表面全局变形场的演化,结合电镜扫描(scanning electron microscope,SEM)技术,从定性和定量的角度,总结不同裂隙倾角和不同裂隙填充条件下裂纹起裂、扩展及贯通的规律。结果表明:预制裂隙倾角的变化,会对裂纹的起裂点、起裂角和岩石的强度产生不同程度的影响;而填充物的存在使得岩石的抗压强度有一定程度的提高;无论裂隙填充与否,裂隙大理岩的破坏大都为剪切和张拉共同作用的结果;由于填充物的影响,岩石在宏观上表现为翼裂纹主导的破坏形式,在细观上表现为明显的剪切破坏趋势;但当裂隙中无填充时,大理岩在宏观上则有翼裂纹和反翼裂纹这2种主导破坏形式,在细观上表现为较明显的张拉破坏趋势。因此,采用DIC方法定量描述岩石破裂过程的裂纹位移场演化,直观的判断含填充和未填充裂隙岩石断裂类型,突破了传统以经验为主判断岩石断裂类型存在的局限性,该研究有助于提升人们对含填充裂隙岩体破坏机制的认识。
氩离子抛光-环境扫描电镜在页岩纳米孔隙研究中的应用---以辽中凹陷JX地区沙一段为例

微观孔隙结构是页岩气储层研究的重点,但传统扫描电镜无法识别机械抛光中造成的不规则形貌。利用氩离子抛光-场发射环境扫描电镜方法对辽中凹陷JX1- 1地区沙一段(E3 s1)页岩储层孔隙进行了研究。结果表明,该页岩形成于裂谷裂陷后热沉降背景下的半深湖-深湖环境,黏土矿物含量高,有机质丰富,决定了其孔隙以矿物基质孔中黏土矿物片间孔、黏土集合体内矿片间孔和有机质孔发育最好,油气地质意义最大;黏土矿物片间孔是片状的黏土矿物通过边缘和面、边缘和边缘、面和面之间的定向-半定向接触搭接形成,呈狭长的菱形、蜂窝状和不规则状,大小在0.5~ 5 μm之间;黏土集合体内矿片间孔为黏土矿物在自身转化及压实作用中形成的,一般为弯曲的缝状孔,宽度介于30~ 500 nm范围内,长度数可达2~ 50 nm;页岩在热演化过程中,有机质大量向烃类转化,形成了大量的有机质孔,多呈片麻状、不规则状、凹坑状、椭圆状,大小在0.2~ 2 μm之间。该研究对该区页岩气勘探层位选取、资源潜力评价和勘探开发具有一定的指导的意义。
锂离子电池正极材料Li[Ni_(1/3)Mn_(1/3)Co_(1/3)]O_2的制备与显微结构研究

本文通过正交实验探索了影响Li[Ni_(1/3)Mn_(1/3)Co_(1/3)]O_2材料显微结构和性能的实验因素;利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对所合成样品的微观形貌和显微结构进行表征。结果表明通过改进制备条件,可以合成颗粒尺寸细小、结构完整、结晶性好的Li[Ni_(1/3)Mn_(1/3)Co_(1/3)]O_2材料,这有助于改善其电化学性能。
重力矢量对骨细胞自噬影响的初探

自噬是细胞降解自身成分并重新利用具有多种生理功能的过程,许多原因会导致细胞自噬。模拟微重力会引起细胞自噬增强,但对单一重力矢量对自噬作用的影响研究较少。本研究选择力学敏感骨细胞MLO-Y4,应用激光共聚焦显微镜和透射电镜观察细胞自噬,通过改变细胞培养基底取向方法,比较重力矢量与饥饿对骨细胞自噬作用的影响。结果表明,饥饿可以诱导正置与倒置组细胞发生明显自噬,重力矢量或者说单纯改变培养基底取向并不能诱导MLO-Y4细胞自噬的发生。
基于响应面法的V带轮多目标优化设计

在设计V带轮初始阶段引入结构轻量化思想,利用PTC Creo与ANSYS Workbench无缝连接技术建立V带轮的简化三维模型和有限元模型,对其进行静力强度分析和前6阶模态分析。首先运用拓扑优化方法对V带轮进行初步轻量化设计;然后根据拓扑结果对带轮结构优化并二次设计后,以V带轮质量、最大应力、最大变形以及前六阶固有频率为目标函数,对其进行多目标函数的响应面法优化;最终,在满足带轮强度、刚度的前提下,使V带轮质量减小了44.498%,并降低了带轮结构固有频率,避免共振。结果表明:运用响应面法联合拓扑优化方法对V带轮进行优化设计可行且有效,具有较强的工程实用性。
二维板的键型近场动力学损伤模拟

在键型近场动力学原理、数值计算方法的基础上,模拟分析了无预设裂缝二维板结构在承受准静态拉伸、压缩、剪切速度边界条件下板内裂缝的形成与扩展,也分析了有预设裂缝二维板结构在快速拉伸速度边界条件下板内裂缝的形成与扩展。结果表明,键型近场动力学在两种结构状态的不同边界条件下都能捕捉到板内裂缝复杂的发展过程,而且在模拟过程中裂纹自然扩展,能准确反映宏观材料渐进破坏过程中的细微观结构变化过程。
自进式喷头自进力影响因素分析及参数优化

自进式喷头利用反向射流的推进作用实现喷头在径向井眼自进是径向水平井的关键技术之一,然而现有自进能力尚达不到工业预期。该文在多孔直射流喷头基础上,推导出以射流参数为变量的自进力公式,确定可以反映喷头自进力大小的自进系数k,基于CFD仿真技术,分析了系统参数对自进力的量化影响。此外,优选出了前向喷嘴射流喷头4+1布局结构,并以此为基础进行了最佳喷距的理论分析。研究结果表明:喷头自进力大小与射流压力、前后喷嘴直径及前后喷射角度相关;在相同射流压力下,当后喷嘴直径和前侧喷射角越大时,自进力越大;当前侧喷嘴直径和后喷射角越大时,自进力越小;且射流喷头自身的设计参数决定着喷头破岩的最佳喷距。该研究可为喷头优化设计和增强径向钻井的自进能力提供参考。
串列双圆柱涡激振动响应的数值模拟

该文利用动网格技术对雷诺数Re=100的串列双圆柱的涡激振动响应特性进行了详尽的数值研究。研究了上游圆柱固定,下游圆柱横向振动时,不同间距比(L/D = 2-5)和折合流速(Ur = 2.4-12)对上、下游圆柱的升阻力特性、涡激振动响应特性和圆柱间干扰效应的影响;以及下游圆柱双自由度(横向和流向振动)涡激振动响应特性。研究发现:随着间距比的增大,下游圆柱开始进入“锁定区间”的Ur减小,且下游圆柱的涡激振动对上游圆柱的影响逐渐减弱,但上游圆柱对下游圆柱的干涉效应一直存在。对于不同间距比,在折合流速Ur = 7.2附近,下游圆柱的升阻力系数具有很明显的“跳跃”现象,并出现阻力峰值,且不同间距比的下游圆柱都在Ur = 7.2时获得最大振幅且幅值相近,这意味着下游圆柱可能在此折合速度下被完全诱导,当下游圆柱被完全诱导振动后,间距比对圆柱振幅的影响较小。不同的折合流速下,小间距比(L/D = 2)和大间距比(L/D = 5)的尾流会表现出不同的流动形式和“2P”、“2S”等涡脱形式。下游圆柱双自由度振动时,流向振动相对横向振动振幅较小。
抽水蓄能电站泵工况断电飞逸过渡过程三维耦合数值研究

该文建立了某抽水蓄能电站包括引水系统、调压井、水泵水轮机组与尾水系统等部件的全过流系统几何模型。采用联合VOF两相流模型和单相流模型的三维耦合湍流计算方法对其泵工况断电飞逸过渡过程进行了数值研究,获得并分析了若干参数随时间的变化规律和不同时刻流场的演变过程,与电站原型试验资料进行了对比。结果表明:历程线模拟结果与试验结果吻合良好,基于耦合算法的三维湍流过渡过程研究方法具有较高精度。电站内外特性变化剧烈,相互影响,依次经历水泵、制动、水轮机和飞逸工况。转轮内大量的涡流在尾水管形成了强烈的顺时针螺旋形涡带,是飞逸工况机组低频压力脉动的主要原因。
基于实测数据的行人上下楼梯人体动力学模型

为研究考虑人-楼梯相互作用时,大跨度柔性楼梯在人行激励作用下的振动舒适度,建立了单自由度动力响应数学模型,得到了加速度频响函数。以楼梯上的行人为研究对象,通过实测数据,建立行人上下楼梯的生物力学模型。将该模型等效含有参数的三元非线性方程组,通过试验测试得到大量试验者在楼梯上行走时的竖向加速度时程,结合快速傅里叶变换提取了耦合系统中的输入参数,采用最小二乘法求解耦合系统等效的非线性方程组得到了耦合系统的质量、刚度、阻尼等输出参数,对其参数进行相关性分析,统计得到了其分布规律,对三个输出参数进行了二次曲面拟合,得到了各参数的公式,建立了行人上下楼梯的单自由度人体动力学模型。
基于小波变换降噪的声发射源定位方法

选取最优小波基对声发射信号进行小波变换降噪处理,采用阈值法确定不同传感器接收声发射信号时间以提高各向异性材料中声发射源定位精度。在钢板和木板上进行断铅模拟声发射源实验,利用Geiger算法分别计算出降噪前后的声发射源定位结果以验证该定位方法的有效性。结果表明该定位方法能有效减小噪声信号的影响,提高各向异性材料中声发射源定位精度。采用该定位方法对氧化铝陶瓷试件压缩破坏过程中的声发射源进行定位,定位结果有效地反映了材料内微裂纹产生和扩展而导致试件破坏的动态过程。
多跨覆冰导线脱冰振动模型风洞试验研究

覆冰导线脱冰可能造成金具、导线和杆塔等构件受力破坏,也可能会引起导线闪络、烧断等电力事故。设计了1∶ 50的三跨覆冰导线的缩尺模型,采用熔断集中荷载的方法模拟导线脱冰,共七种工况研究三跨导线中脱冰量、脱冰跨位置、覆冰厚度和风速等参数不同时,导线的冰跳高度、导线张力和绝缘子轴力变化规律。结果表明:边跨脱冰将引起比中间跨脱冰更大的竖向振动,跳跃高度增大了近7%,导线张力也有明显增大;在风荷载作用时,导线脱冰振动会受气动阻尼影响,跳跃高度和振动周期都有所减小,导线张力和悬垂绝缘子的轴力随着风荷载增大而增大。
畸形波作用下二阶波浪载荷对张力腿平台动力响应的影响

畸形波易对海上的建筑物造成极大的危害。为研究畸形波作用下张力腿平台的动力响应特性,考虑张力腿平台的六自由度运动与张力腿非线性恢复刚度,建立非线性耦合运动方程。结合随机频率相位角调制法生成的畸形波波面时历,计算在畸形波条件下平台所受的一阶及二阶和、差频波浪载荷,并采用数值方法求解平台六自由度的运动。结果表明,在畸形波作用下,一阶、二阶波浪载荷均受到畸形波的影响,但各波浪载荷成分的增幅在不同自由度上并不相同。以纵荡为代表的低频运动主要受二阶差频波浪载荷影响,以垂荡、纵摇为代表的高频运动受二阶和频波浪载荷的影响。而由平台水平面内运动引发的下沉运动在二阶差频波浪载荷的作用下显著增大,从而诱发了垂荡运动产生了显著增加,因此在畸形波作用下垂荡运动同时受到二阶和频及差频波浪载荷的影响。此外,由于畸形波具有冲击载荷的特性,不同自由度运动幅值出现时刻并不相同。
行人SMD模型参数对人群-结构耦合动力特性的影响

分析行人单自由度弹簧-质量-阻尼器系统中模型参数的随机特性,建立步行人群-结构耦合自由振动方程,采用复模态法求解得到结构的固有频率和阻尼比。研究行人频率、阻尼比和弹性质量对结构基频和阻尼比变化率的影响;应用Monte-Carlo仿真,得到不同频率结构在不同的人群与结构质量比下的基频和阻尼比的95%及5%分位点。分析表明,当空载结构与行人的频率比约为1.1时,结构基频和阻尼比的变化率最大;空载结构基频离行人频率范围较近时,质量比增大会使结构基频和阻尼比的随机散布增大。
过表达EuCuZnSOD提高巨尾桉的耐寒性研究

铜锌超氧化物歧化酶(CuZnSOD)是一种清除超氧阴离子自由基的金属酶,与多种抗逆性相关。该研究利用CaMV35S启动子融合巨尾桉EuCuZnSOD1基因通过根癌农杆菌介导的叶盘转化法导入巨尾桉中,经卡那霉素初步筛选和PCR鉴定,得到10株转基因阳性植株。结果表明:通过-13.1 ℃暗处理5 h的抗寒性实验,发现40和41号植株在低温下无叶片萎蔫现象,组培室培养100 d后全株存活无白化叶片,说明这两株转基因巨尾桉的抗低温和冻害后恢复能力较强。在4 ℃低温胁迫下跟踪监测转基因温室苗的SOD酶活性发现,与对照相比转基因植株的SOD酶比活力无规律性且变化不大,但是相同条件下实时定量PCR检测结果表明抗寒性较强的40和41号植株在常温下EuCuZnSOD1的表达量较对照增加了约9倍,4 ℃处理36 h后EuCuZnSOD1的表达量相比对照植株分别增加了16倍和36倍,说明EuCuZnSOD1在低温胁迫下的表达量增加提高了巨尾桉的耐寒性。分析转基因组培苗全株的硫酸木质素含量,表明EuCuZnSOD1高表达不影响甚至降低了巨尾桉的木质素含量,40号植株的木质素含量与对照相同,而41号整株植株的木质素含量相比对照降低了56%,其他检测转基因植株的木质素含量均有不同程度的降低。该研究结果表明巨尾桉中大量表达EuCuZnSOD1基因可以提高巨尾桉的抗寒能力以及寒害后的恢复能力,不影响甚至可能是负调控了转基因巨尾桉的木质素生物合成。
机械臂神经网络非奇异快速终端滑模控制

针对多自由度机械臂轨迹跟踪控制系统存在收敛速度慢、跟踪精度低的问题,提出了一种基于径向基神经网络(RBFNN)的非奇异快速终端滑模(NFTSM)自适应轨迹跟踪控制方法。首先,该方法采用非奇异快速终端滑模超曲面,切换控制项引入连续终端吸引子,使得系统能在有限的时间内收敛到平衡点。其次,采用RBFNN逼近系统未知非线性动力学,并结合逼近误差的自适应补偿机制,实现无模型控制。利用Lyapunov理论证明闭环系统的全局渐进稳定性和有限时间收敛性。最后,将该控制方法应用于Denso串联机械臂进行实验验证,并分析系统传输延时对实验结果的影响,提出解决方法。仿真和实验结果表明,该控制方法能有效地提高系统收敛速度和跟踪精度,增强对外部扰动的鲁棒性,削弱系统抖振。
基于随机载荷功率谱的电动拖拉机复合能量系统研究

拖拉机重载作业模式下负载峰值功率和高频功率存在较大随机性,单一电源方案无法有效匹配电动拖拉机负载特性。通过分析拖拉机工况负载势变量功率谱密度和电源放电特性,基于电动拖拉机通过主、辅电源对低、高频功率分流的观点,设计了采用DC-DC转换器并联超级电容器的18.5 kW电动拖拉机复合电源方案,计算了系统参数。以平衡峰值功率和高频载荷控制超级电容器功率流方向为目标,设计了基于逻辑门的双DC-DC模式控制策略。根据负载时频分析需求,构建了基于Haar小波的双通道滤波器组,设计了功率分配控制器。以标准正态分布白噪声为基波,构造拖拉机犁耕、旋耕载荷波动间的互谱函数,建立了负载模拟模块。采用CRUISE/Simulink API动态联合仿真得出:基于功率分配控制的能量管理策略能够将动力电池电功率抑制在载荷波动基频附近,犁耕作业和旋耕作业下其电功率的截止频率分别为2、7 Hz,幅值符合正偏态分布;超级电容器平衡高频载荷,其电功率符合标准正态分布。
棒状铁镓合金磁滞特性和功耗特性分析

铁镓合金的磁滞和功耗特性是研究磁致伸缩换能器工作效率的基础特性。基于霍尔效应和法拉第电磁感应定律设计了一套磁致伸缩材料磁特性自动测试系统,利用该系统分别测试了铁镓合金棒不同磁场频率和不同磁感应强度下的磁滞回线,得知矫顽力和剩磁都随磁场频率和磁感应强度的增加而增加。基于磁滞回线计算了相同磁感应强度在不同磁场频率下的电磁损耗和介质储能,通过对电磁损耗曲线进行拟合,将电磁损耗分离为磁滞、涡流和剩余损耗。结果表明:磁感应强度为1 725 mT时,磁场频率由30 Hz增至70 Hz,电磁损耗和介质储能分别增加了3.24倍和1.96倍,分离后的磁滞、涡流和剩余损耗分别增加了1.33倍、5.26倍和7.35倍。磁滞损耗所占比例由56.87%下降至31.31%,涡流损耗所占比例由32.98%上升至48.69%,剩余损耗所占比例略有上升。对于高频工作条件下的铁镓换能器,通过对铁镓棒切片处理,减小了涡流损耗,提高了铁镓换能器的工作效率。
马铃薯干物质空间分布状态可视化研究

采用可见-近红外高光谱检测系统对马铃薯中干物质进行快速检测,并最终实现其分布状态的可视化。采用9种光谱预处理方法对采集的马铃薯高光谱数据进行分析对比,得到标准正态变量(SNV)结合Savitzky-Golay平滑(SG)和一阶导数(FD)的预处理方法效果最好。经过光谱预处理后,采用正自适应加权算法-连续投影法(CARSSPA)对光谱进行特征变量提取,获得22个变量。对所选变量不同的建模方法进行了比较,以偏最小二乘回归(PLSR)模型预测效果最优,预测集决定系数为0.849,均方根误差为0.878%,相对分析误差为2.312,优于全波段模型。将SNV-SG-FD-CARS-SPA-PLSR模型与高光谱图像结合,得到马铃薯干物质主要分布在内髓与维管束环之间、在内髓位置干物质含量最低、由内髓向外干物质逐渐增加的空间分布。内髓位置干物质质量分数最低,为12.16%,外层最高可达24.62%。结果表明:可见-近红外高光谱技术可准确、快速地实现马铃薯干物质的检测和空间分布的可视化。
陕北生态恢复区不同草地主导服务功能时空变化

利用生态系统分类及生态参量数据产品,运用InVEST生态服务评估模型,分析了陕北重大生态建设工程实施关键年份(2000—2010年)内草地生态系统类型及其主导服务功能的时空变化特征。结果表明:延安市和榆林市的黄土沟壑区草地生态系统面积明显增加,草地植被覆盖度整体由低覆盖向中覆盖等级转变,其中草原和草丛覆盖度呈明显增长趋势。11年间,各草地类型平均土壤保持能力逐年增加,由大到小呈现草原、草丛、稀疏草地的一致特征,分布于榆林市南部和延安市北部的草原是陕北草地土壤保持服务功能增加的主要贡献者。各类型草地产水功能变化表现为先减少后增加,稀疏草地分布区产水功能对陕北风沙滩区能源化工基地建设、城市生态安全维护以及农牧业可持续发展意义重大。
华北平原滴灌施肥灌溉对冬小麦生长和耗水的影响

针对华北平原地区冬小麦水肥利用效率低且造成一定的面源污染问题,研究了滴灌施肥灌溉对冬小麦生长、产量及其构成要素、耗水量、水分利用效率、灌溉水利用效率和土壤养分分布的影响。结果表明:滴灌施肥灌溉条件下, 2013—2014、2014—2015和2015—2016年冬小麦平均产量为7 120.5 kg/hm~2,相比当地产量(6 000 kg/hm~2)提高了18.7%,冬小麦穗粒数和千粒质量表现较好,千粒质量平均提高了4.3 g。2013—2014、2014—2015和2015—2016年冬小麦全生育期耗水量平均为387.9 mm。播种期-拔节期降水量占阶段耗水量的比例最大(52%),拔节期-抽穗期灌水量所占比例最大(78%),而抽穗期-收获期土壤储水量的消耗量所占比例最大(54%)。3年度冬小麦全生育期耗水量各组成所占比例表现为:灌水量所占比例最大,为49%,其次是土体储水量的消耗量,占总耗水量的25%,降水量占总耗水量的24%,地下水补给量占总耗水量的比例最小,仅2%。冬小麦水分利用效率和灌溉水利用效率分别为1.8、3.9 kg/m~3,相比地面灌溉分别提高了38%、95%。养分主要分布在根区0~ 40 cm土层内,养分利用率高,养分淋失少。因此,华北平原地区控失肥作为底肥,采用滴灌施肥灌溉进行随水追肥,当施肥量为当地施肥量的70%时,可提高冬小麦产量18.7%,穗粒数和千粒质量表现较好。此外,滴灌施肥灌溉可节水36%,节肥30%,提高灌溉水利用效率95%,提高水分利用效率38%。
不同空间分辨率驱动数据对作物模型区域模拟影响研究

为了探究不同空间分辨率驱动数据对作物模型区域模拟结果的影响,以中国北方冬麦区为研究区域,采用薄盘样条插值方法生成4种空间分辨率(5、10、25、50 km)的气象驱动数据,采用空间聚集方法构建相应空间分辨率的土壤参数集,以农业气象观测站数据为基础,通过泰森多边形方法扩展农田管理和作物模型品种参数,在以上基础上建立不同空间分辨率的WOFOST模拟平台,结合区域统计产量数据,诊断不同空间分辨率驱动数据对作物模型区域模拟的影响。研究表明:对于模拟的开花期、成熟期、潜在产量水平的地上生物量和穗质量、雨养产量水平的地上生物量和穗质量,4种空间分辨率的区域平均值模拟结果之间无显著差异;高分辨率驱动数据下,模拟结果分布上有更多的极值。不同空间分辨率的模拟结果均能反映冬小麦生长的空间分布规律;与同区域统计产量相比,不同空间分辨率下WOFOST雨养产量可以解释观测产量年际变异的75.4%~ 85.4%。不同空间分辨率的潜在产量和雨养产量与气候因子相关分析表明,生育期辐射可以解释16.6%~ 29.6%的潜在产量变化,生育期降水可以解释13.3%~ 17.8%的雨养产量变化。高空间分辨率的数据存贮量和计算时间分别是低空间分辨率的80和100倍以上。研究结果可以为作物模型区域应用,尤其是空间分辨率的选择提供理论依据。
磴口县生态网络多情景模拟研究

复杂生态网络是近年来区域生态环境可持续研究的热点。以2016年磴口县的遥感影像数据、DEM数据等为研究素材,提出生态库伦力的概念并基于力导向算法构建生态网络多情景模拟模型,结合最小累积阻力面模型设置多个情景模式对磴口县现状生态网络的演化进行研究。研究结果表明:随着(1.0,0)模式到(0, 1.0)模式的转换,生态源地斑块栅格逐渐消失,骨架廊道逐渐出现断裂;在(0, 1.0)模式下生态网络遭到极大破坏,现状条件下若进行大规模土地经济开发会对生态网络造成极大的破坏;但在(0.9, 0.1)模式下,虽沙漠边缘处出现破坏,但是在样圆内部生态网络却出现扩张,在现有自然资源的约束下,磴口县仍有发展经济的空间,但空间不大。本研究所提出的多情景模拟模型适用于生态网络的演化分析。
基于无人机多光谱遥感的土壤含水率反演研究

为研究无人机多光谱遥感技术对裸土土壤含水率的大范围快速测定和最佳监测深度的确定,以杨凌地区粘壤土为试验材料,分别配制成2种不同深度(5 cm和10 cm)、含水率为3%~ 30%的土壤样本。用无人机搭载多光谱相机对土样连续监测3 d,监测时刻均为15: 00。采集6个波段(490、550、680、720、800、900 nm)处的土壤光谱反射率,同时对2种不同深度的土壤样本表层(约1 cm)含水率和整体含水率进行测定。分别采用偏最小二乘回归法、逐步回归法和岭回归法,建立不同波段光谱反射率因素反演土壤含水率的回归模型,并分析其定量关系。试验结果表明,逐步回归预测精度最佳,决定系数(R~2)分别为0.775、0.764、0.798、0.694,而预测均方根误差(RMSE)分别为0.028、0.042、0.037、0.038;其次为岭回归法;偏最小二乘法的预测精度最低。综合比较得最佳回归方法为逐步回归法,最佳监测深度为土壤表层(约1 cm),其次为5 cm深度,最后为10 cm深度。
基于SVM的灌区无人机影像渠系提取

灌区渠系制图配合现代节水灌溉技术,对合理配水、安全输水有着重大影响。但目前普遍使用的灌区遥感影像分辨率不高,给渠系提取与制图带来一定的困难。本文将无人机采集的高精度正射影像、高程、坡度数据相结合作为数据源,提取出具有显著描述能力的渠系特征来构建训练样本集,基于支持向量机的分类方法对目标渠系进行分割提取,再通过后处理对提取结果进行去噪、连接和优化,实现了无人机高分辨率多数据源的渠系提取。结果表明,该渠系提取方法可以识别提取灌区中的支渠、斗渠和部分农渠,渠系连续性良好,与手绘渠系对比,精度最高可达89.35%。其中提取误差主要由级别较低的渠系中渠床淤泥沉积导致影像、地形特征不明显造成。
水稻芽种离散元主要接触参数仿真标定与试验

水稻播种时芽种含水率高、种芽长度差异大,表现出与其他作物种子不同的物理特性。为减小仿真分析时芽种参数设置不准确而形成的模拟系统误差,本文基于水稻芽种摩擦角的试验与仿真测定,标定出不同含水率下的水稻芽种离散元主要接触参数。通过芽种的摩擦角(两种休止角及滑动摩擦角)离散元仿真试验,建立了芽种-不锈钢板静摩擦因数、芽种-芽种静摩擦因数、芽种-芽种滚动摩擦因数与3个摩擦角之间的三元回归方程。以芽种的3个摩擦角试验结果作为修正指标,对回归方程数值求解,得到当仿真结果与试验结果的拟合误差达到允许范围内的3个主要接触参数。将标定后的参数进行试验验证,分别对不同含水率下的芽种摩擦角的仿真测定与实测结果进行对比分析,相对误差均小于2.75%,表明水稻芽种离散元模型与实际颗粒物料体现出相同的摩擦特性,建立的回归模型满足不同含水率芽种参数的标定要求。对其他5个品种的水稻芽种摩擦角实测值与仿真结果进行对比分析,相对误差均在5.54%以内。该水稻芽种的离散元模型及接触参数可为水稻精密播种装置的动态仿真提供参考。
旱地回转扎穴式播种器设计与试验

为进一步提高穴播质量,针对排播过程中触土部件的壅土、堵塞等问题,结合精密播种技术要求并运用四杆运动学原理,提出一种旱地回转扎穴式播种方式及其配套机具。通过建立扎穴结构数学模型并采用VB可视化编程平台选取了核心运动参数,同时对关键部件型孔凹轮和回位压簧进行了优化设计。以玉米为播种对象,以主轴转速和压簧线径为试验因素,以合格指数和变异系数为试验指标进行二次正交旋转组合试验,采用Design-Expert 10.0. 3软件对结果进行数据处理,选取最优工作参数。通过田间验证试验测得,在主轴转速为27 r/min,压簧线径为1.5 mm的工况下,播种器作业合格指数为92.1%,变异系数为2.5%,堵塞率为0。结果表明,该机构在满足精密播种作业技术要求的同时,进一步改善了入土可靠性和粒距均匀性。
保护性耕作拟合曲线型深松铲设计与试验

针对东北地区深松整地作业中,深松铲土壤扰动量和耕作阻力大的问题,以离散元(EDEM)软件仿真分析铲尖对土壤的作用为依据,设计了拟合曲线型深松铲。采用离散元软件模拟深松铲铲尖在土壤中的运动,获得铲尖上方土壤颗粒运动轨迹的拟合曲线和拟合方程,采用线元设计法对线形优化,获得铲柄外形曲线;同时设计了刃部、切削刃角、入土角,并通过铲柄与铲尖的互作效应试验验证了分层的可行性与合理性。土槽对比试验表明,拟合曲线型深松铲有效降低了土壤扰动量和耕作阻力,比折线式深松铲土壤扰动量减少了53.6%,耕作阻力减少了36.23%;比圆弧式深松铲土壤扰动量减少了66.18%,耕作阻力减少了29.18%。田间对比试验表明,拟合曲线型深松铲比折线式深松铲回土面积增加了81.03%,比圆弧式深松铲的回土面积增加了146.95%。土槽和田间试验表明,拟合曲线型深松铲土壤扰动量小、耕作阻力小,满足深松作业的要求。
基于激光雷达的巡检机器人导航系统研究

智能巡检机器人能够高效、可靠地完成巡检任务,降低工作人员的劳动强度,准确、稳定的导航定位是巡检机器人执行巡检任务的基础。本文研究了基于激光雷达的巡检机器人导航系统,可实现机器人在室内外环境下的地图建立、路径规划和导航定位。导航系统由远程监控平台与巡检机器人组成,远程监控平台发布巡检任务、监控机器人状态、查询与存储检测数据,巡检机器人可实现自主导航定位、遍历检测点、执行数据采集等巡检任务,二者通过无线网络实现远程数据交互。融合激光雷达与编码器信息,使用高鲁棒性Gmapping算法建立二维环境地图。根据地图与检测点信息,采用分支界定算法搜索最优巡检路线,以减少巡检时间和能源消耗。使用自适应蒙特卡罗定位(AMCL)算法估计机器人位置和姿态,结合巡检路线,进行导航定位。根据横向偏差与航向偏差,通过经典的PID算法完成机器人驱动控制。机器人搭载可见光相机与红外相机,可对目标进行可见光通道与红外通道的融合图像检测。对巡检机器人进行了室内导航定位试验,试验结果表明,在1 m/s的速度下,位置与航向偏差的平均绝对误差(MAE)分别小于5 cm和1.1°,标准差(SD)分别小于5 cm和1.5°,能够满足巡检导航定位的要求。
大豆播种机破碎式仿生覆土装置设计与试验

受东方蝼蛄刺状挖掘足能够高效挖掘土壤的启发,设计了大豆播种机破碎式覆土装置,以提高其碎土性能。对东方蝼蛄前足的趾爪趾长、趾尖角、趾间距、侧面的楔角进行测量,以此为依据设计了仿生碎土圆盘。破碎式仿生覆土装置由大小碎土圆盘、折弯法兰、固定机架、旋转副、减震弹簧和悬挂架组成。本覆土装置专为双行种子沟设计,可实现对大豆沟槽双侧进行覆土。对仿生碎土圆盘碎土齿进行了受力分析,并利用Ansys及Ls-Dyna软件对所设计部件进行仿真优化分析,得到碎土圆盘切削受力情况土壤的等效应力分布以及覆土过程中种子横向位移。田间试验结果表明破碎式仿生覆土装置完成了覆土功能要求,破碎率达到92.2%,平均覆土厚度为2.4 cm,平均种子行间距为10.1 cm。