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基于增强MRI的乳腺癌BRCA1状态生境分析

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基于增强MRI的乳腺癌BRCA1状态生境分析

作者：杜天铭大连医科大学

学位级别：硕士

目的:通过对未经治疗的女性乳腺癌患者的增强磁共振(MRI)进行生境分析(又称栖息地成像),探究分割图像生成的亚区,在聚类后得到的评价聚类参数,对其BRCA1基因突变情况的预测能力,进一步论证,增强MRI是否能作为一种无创的检查手段,对检验B... 详细信息

目的:通过对未经治疗的女性乳腺癌患者的增强磁共振(MRI)进行生境分析(又称栖息地成像),探究分割图像生成的亚区,在聚类后得到的评价聚类参数,对其BRCA1基因突变情况的预测能力,进一步论证,增强MRI是否能作为一种无创的检查手段,对检验BRCA1突变情况的金标准进行部分补充。在此基础上,通过分析单参数或多参数建模对BRCA1突变的预测情况,定性的描述BRCA1基因突变,在临床医学影像方面,如何影响了肿瘤的异质性。方法:我们获取乳腺患者治疗前的增强MRI影像资料,挑选部分序列图像作为栖息地成像的数据来源。对于每个序列图像,充分考虑体素之间的相互作用,和在影像资料获取过程中所产生的噪声,对原始图像进行初步的处理,形成多幅待聚类图像。根据肿瘤范围,由影像医师完成,在特定序列图像上勾画感兴趣区域(region of interest,ROI),并将该ROI配准到其他序列中。从多幅待聚类图像中,根据ROI内各体素点的灰度值,不考虑空间影响,赋予各体素多维标签。将经过上述处理的ROI内的高维体素,使用K均值聚类算法(k-means算法)进行聚类,将相同分类的体素分别在空间上进行标识,构成亚区。根据已经形成的亚区,计算多种评价聚类的参数,这些参数分别从聚类中心距离,组间离散程度,组内离散程度等方面,相对或绝对的,一方面或多方面对聚类后形成的亚区进行描述。我们分别评价这些参数,进行独立建模或使用多个参数联合建模,对BRCA1突变情况的预测能力。在此之后,关注能较好评价BRCA1突变情况的聚类评价参数对聚类特征反映的方面,判断BRCA1突变对乳腺癌增强核磁成像的影响。结果:在我们提取的参数中,针对单一参数而言,进行线性回归建模,我们发现聚类中心距离加和平均值(Separation,简称SP)对BRCA1的预测能力最强,这表明在BRCA1突变的肿瘤中,较未发生BRCA1突变的肿瘤而言,其亚区的簇中心的距离较远。这在某种程度上反映出,其各亚区的差异性更强,这也是BRCA1突变对肿瘤核磁成像最主要的影响。而针对多参数联合进行建模以预测BRCA1突变情况,我们采用Adaboost迭代算法,在平衡考虑过拟合和欠拟合的情况之后,选取了特定的模型结构和弱分类器,采取卡林斯基-哈拉巴斯指数(Calinski-Harabaz Index,简称CHI)和簇内误差平方和(sum of square error,简称SSE,又称Cluster-Inertia,简称Inertia)两个参数进行建模。这样的模型在在训练集和测试集中都有相对好的表现。这也在一定程度上说明,乳腺恶性肿瘤除了单一参数建模中SP所展现出的各簇之间的差异性外,其各个亚区在亚区内的体素相似性也能较好的反映其BRCA1的突变情况。结论:基于患者的乳腺肿瘤的增强MRI影像资料,依据栖息地成像理论生成的亚区,其所提取的描述聚类效果的参数可以反映患者的BRCA1状态,聚类间的差异性(包括聚类中心和聚类的普遍差异性)和聚类内部各样本的相似性,都是对这种突变的体现,我们提出了一种算法,可以根据患者的乳腺增强MRI,预测该患者的BRCA1突变情况。栖息地成像技术作为对病理诊断这一金标准的补充,无疑是一种非侵入性和简便易行的检测手段。

关键词：生境分析栖息地成像乳腺癌增强磁共振 BRCA1

铸态和直接时效态AlSi8MgCuZn压铸合金组织与性能研究

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铸态和直接时效态AlSi8MgCuZn压铸合金组织与性能研究

作者：江远航华南理工大学

学位级别：硕士

高真空压铸是一种广泛应用于汽车零部件制造的近净成形技术,而Al-Si系铝合金是压铸中应用最广泛的合金体系。汽车轻量化的要求驱动着零部件制备朝着一体化压铸成形的方向发展。由于高温固溶会导致严重翘曲变形,不适用于尺寸大且形貌复... 详细信息

高真空压铸是一种广泛应用于汽车零部件制造的近净成形技术,而Al-Si系铝合金是压铸中应用最广泛的合金体系。汽车轻量化的要求驱动着零部件制备朝着一体化压铸成形的方向发展。由于高温固溶会导致严重翘曲变形,不适用于尺寸大且形貌复杂的一体化压铸成形零部件的强化,因此对压铸铝合金铸态和直接时效态的力学性能提出了更高要求。冷却速度的差异使得压铸Al-Si系合金的凝固组织具有异样性,显著影响铸态力学性能,而Zn元素添加是调控压铸合金组织异样性同时提高合金时效强化能力的一种非常有潜力的方法。本课题研究了Zn含量对高真空压铸Al Si8Mg Cu Zn合金铸态和直接时效态微观组织演变和力学性能的影响规律。采用高真空压铸制备了不同Zn含量（0、1 wt%、2 wt%、3 wt%）的Al Si8Mg Cu Zn合金试样,研究了Zn含量对组织异样性及力学性能的影响。结果表明,Zn元素通过改变压室内预结晶的形核数量及尺寸,进而改变合金表层细晶区和偏析带的尺寸。随着Zn含量的增加,预结晶的体积分数和表层细晶区的厚度逐渐增大,共晶Si相长宽比由3.1降低至1.6。压铸的高冷却速率导致组织中不含富Zn第二相,Zn元素主要富集于晶界处以及固溶在Fe相和Q相中。当Zn含量为2 wt%时,合金具有最优的综合力学性能,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为167 MPa、311 MPa和10.8%。Zn元素加速了压铸合金的时效硬化响应,显著缩短合金达到峰值时效的时间。直接时效态合金析出相包括β″相、θ′相和Q′相。随着Zn含量的增加,β″相的数密度由7.71×10 m提高至5.56×10 m,θ′相和Q′相数密度分别由2.68×10 m和5.12×10m降低至2.32×10 m和2.45×10 m。β″相的激活能随Zn含量增加由79.51 k J/mol减小至37.76 k J/mol。强度贡献计算表明β″相为主要强化相且Friedel效应为主要强化机制。当Zn含量为2 wt%时,峰值时效态合金具有最优的综合力学性能,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为243 MPa、347 MPa和6.7%。不同双级时效热处理只影响合金纳米析出相的数密度和尺寸,而未改变析出相的类型。随着预时效时间的延长,析出相数密度先升高后降低。经4 h预时效的合金,其析出相数密度最高而尺寸较小,表现出最优的综合力学性能,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为207 MPa、325 MPa和7.6%。

关键词：压铸铝合金微观组织异样性力学性能 T5热处理双级时效

压铸Al-Si-Mg合金凝固组织CA模拟与机器学习的研究

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压铸Al-Si-Mg合金凝固组织CA模拟与机器学习的研究

作者：郝永志华南理工大学

学位级别：硕士

Al-Si-Mg合金由于其高的比强度、良好的铸造性能和耐腐蚀性,广泛应用于高真空压铸(HVDC)零部件的制备。产品复杂的结构和冷却系统的设计使铸件各部位凝固条件存在区别,导致铸件局部的凝固组织和力学性能具有明显的差异。采用数值模拟技... 详细信息

Al-Si-Mg合金由于其高的比强度、良好的铸造性能和耐腐蚀性,广泛应用于高真空压铸(HVDC)零部件的制备。产品复杂的结构和冷却系统的设计使铸件各部位凝固条件存在区别,导致铸件局部的凝固组织和力学性能具有明显的差异。采用数值模拟技术预测和研究不同成分和工艺参数下压铸Al-Si-Mg合金的凝固组织,可以指导实际生产中的产品开发和工艺优化。然而鉴于当前计算机硬件、数值模型、计算方法的发展水平,元胞自动机法(CA)模拟的最大计算域仅能达到几个毫米,无法实现铸件全域凝固组织的模拟预测,而结合机器学习模型可以进行此领域的研究。本文的主要研究工作包括:(1)采用CA模拟压铸Al-Si-Mg合金的凝固组织,结合实验数据,研究Si含量和冷却速度对Al-Si-Mg合金枝晶和共晶形成的影响;(2)开展机器学习的反向传播神经网络(BPNN)的模型与算法设计,结合温度场计算和CA组织模拟,进行铝合金压铸件全域晶粒尺寸的预测研究,并初步应用于实际导轮压铸件。首先,建立压铸Al-Si-Mg合金凝固组织CA模拟的数学模型及算法,结合Python和GPU并行计算的能力完成相关程序的设计。进行了CA模拟的α-Al晶粒与实验数据的对比验证,讨论了凝固过程晶粒的生长与溶质分布。结果表明,在高晶核密度区域,晶粒的生长被限制;凝固至共晶温度时,Al-7Si-0.3Mg合金液相中溶质Mg的浓度更高;在具有高冷却速度和窄凝固区间合金的试样中,压室预结晶(ESCs)对α-Al晶粒的生长具有较大影响。进行了CA模拟的共晶β-Si相与实验数据的对比验证,定量统计了凝固结束时初生α-Al相、共晶α-Al相和共晶β-Si相的体积分数。结果表明,对于成分相同的合金,冷却速度可以改变初生α-Al相和共晶α-Al相的体积分数,但影响程度较小。为了实现压铸件全域晶粒尺寸的预测,建立了BPNN的数学模型及其训练的算法,并结合温度场计算和CA模拟技术,提出了晶粒尺寸预测的计算方法:首先,基于温度场模拟和特征工程构建压铸件单元的凝固时刻集;其次,采用已验证的CA模型模拟压铸件多个单元的凝固组织,计算其晶粒尺寸并构建CA模拟数据库;将CA模拟数据库输入BPNN模型,经训练并验证后获得凝固时刻与晶粒尺寸的映射关系;最后,基于此映射关系与压铸件全部单元的凝固时刻集,预测压铸件全域的晶粒尺寸。结合Python和C/C++进行上述计算的程序设计,并初步应用于Al-7Si-Mg导轮压铸件。结果表明,所建立的压铸件全域晶粒尺寸预测方法具有快速、准确、低成本的优势。

关键词：高真空压铸凝固组织元胞自动机反向传播神经网络压铸件全域晶粒尺寸

碳税政策对内蒙古产业的影响——基于CGE模型的分析

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碳税政策对内蒙古产业的影响——基于CGE模型的分析

作者：赫佳男内蒙古大学

学位级别：硕士

目前我国是世界上二氧化碳排放量最大的国家,为应对气候变化,体现大国担当,明确提出2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。双碳目标要求各省市全力配合,在兼顾经济发展的情况下,早日与碳排放脱钩,走低碳化道路。内蒙古作为我国北方... 详细信息

目前我国是世界上二氧化碳排放量最大的国家,为应对气候变化,体现大国担当,明确提出2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。双碳目标要求各省市全力配合,在兼顾经济发展的情况下,早日与碳排放脱钩,走低碳化道路。内蒙古作为我国北方重要生态安全屏障、祖国北疆安全稳定屏障、建设国家重要能源和战略资源基地、农畜产品生产基地,积极响应国家政策是义不容辞的责任。减少碳排放的根本在调整产业结构和改变用能结构,但由于内蒙古“富煤、贫油、少气”的能源结构,经济发展仍依赖高碳化石能源。近年,国家下达的能耗双控指标内蒙古未能实现,如何保障经济发展的同时又做好绿色低碳转型是内蒙古现实又棘手的问题。基于此,本文根据2017年内蒙古投入产出表,将42个行业合并为9个产业,使用可计算一般均衡(CGE)模型研究了碳税政策对内蒙古宏观经济、行业产出和化石能源使用情况影响。为内蒙古碳减排、产业低碳转型发展提供基础。结果表明:碳税政策对内蒙古经济发展呈抑制作用,降低了居民福利水平;随着税率提高,抑制作用越强。碳税能够影响行业结构的转变,煤炭业、油气业、重工业等产出量下降,但提高了农业、轻工业和第三产业业行业产出量;且随税率提高,第三产业产出量增加明显。碳税征收降低了各行业煤炭、石油消费量,尤其是煤炭消费量,对煤炭依赖不强的行业增加了天然气的消费量,表明产业低碳化转型发展道路可行。最后碳税征收降低各行业使用化石能源量,减少了二氧化碳排放量,为内蒙古实现国家双控指标和碳达峰提供了新的思路。

关键词：内蒙古 CGE模型碳税碳排放宏观经济

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内蒙古LP教育公司发展战略研究

内蒙古LP教育公司发展战略研究

作者：王玉雪内蒙古大学

学位级别：硕士

2021年7月20日,“双减”政策的出台引发行业震荡、企业惊慌、股市暴跌,一些公司股票跌幅60%到70%,严重的甚至跌停。因此很多人认为,来势凶猛的‘双减’政策是为了将培训机构赶尽杀绝,不留一丝余地。各大机构面对政策的出台,纷纷进行不... 详细信息

2021年7月20日,“双减”政策的出台引发行业震荡、企业惊慌、股市暴跌,一些公司股票跌幅60%到70%,严重的甚至跌停。因此很多人认为,来势凶猛的‘双减’政策是为了将培训机构赶尽杀绝,不留一丝余地。各大机构面对政策的出台,纷纷进行不同程度的“解读”,出台了花样百出的告知书,致使迷茫的教培企业越来越多。内蒙古LP教育公司作为教培行业其中一员同样倍感堪忧,政策环境的突变,似乎只有对LP教育公司进行战略的调整,才能谋求新一轮的生存与发展。站在新时代,校外培训应摆脱路径依赖,降低经济利益预期,秉承教育初心,守好“有益补充”定位,以服务人的终身学习、服务教育改革创新、服务中华民族伟大复兴为历史使命,为教育强国建设贡献更大力量。在‘双减’政策的影响下,重新规划能适应这一政策的发展战略,紧抓政策带来的机遇与挑战,对培训公司未来的生存发展起着至关重要的作用。本文以内蒙古地区的教育培训机构—LP教育公司为例,结合目前国家的“双减”政策,为LP教育公司规划更加适应其生存发展的长远战略转型策略。本文以LP教育公司为研究对象,在对战略管理领域的相关理论和国内外文献进行梳理综述,以及对国内政策的研究和预判之后,构建了适合于本文研究的理论框架。对LP教育公司内部员工进行调研,获得详细一手数据,深入剖析了公司的发展经营状况和目前存在的问题。本文对LP教育公司所处的政治、经济、社会和技术等外部环境进行了PEST分析,对LP教育公司目前所处的竞争环境用SWOT分析法进行了研究,归纳出公司现有的资源状况以及能力概况。在上述分析的基础上,依据SWOT分析法整理归纳出LP教育公司当前公司组织内部的优势和劣势,以及行业市场环境下公司所遇到的机会和威胁。得出相关结论,就目前国家的“双减”政策而言,公司面临的威胁大于机遇,教育培训行业处于重大改革期。经分析发现,LP教育公司的内部劣势仍然存在,进而提出LP教育公司应完善自身发展存在的不足,发挥自身优势并紧抓此次教育改革带来的机遇,采用增长型（ST）经营战略。然后,结合LP教育公司的实际情况,为LP教育公司设计了适合于本公司生存与发展的长、中和短期目标,重构发展战略,争取在经营项目和结构、市场增长量、口碑影响力和社会号召力等方面得到全面提升,进而本文提出了采用一体化的扭转型战略和差异化竞争策略等一系列建议。最后,在LP教育公司新战略的执行上又提出了增加项目、完善和优化课程、差异营销、加强素质教育资源、学历提升资源以及考研教育资源的推广合作、扩大业务范围,进行全方位的合理规划布局、增大市场规模、采取行业先进企业集团化的商业模式等详细建议措施,并为转型后战略的顺利执行提供强有力的有效保障。

关键词：双减政策培训学校差异化竞争战略转型

A319合金Al2Cu相的三维特征及其对力学行为的影响

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A319合金Al2Cu相的三维特征及其对力学行为的影响

作者：李祥华南理工大学

学位级别：硕士

A319合金是一种高Cu含量的铸造铝硅合金,被广泛应用于汽车零件中。作为A319合金中最主要的金属间化合物,AlCu相特征的变化对合金的力学性能有显著影响。虽然国内外对铸造铝合金中AlCu相等金属间化合物进行了许多研究,但AlCu相的三维特... 详细信息

A319合金是一种高Cu含量的铸造铝硅合金,被广泛应用于汽车零件中。作为A319合金中最主要的金属间化合物,AlCu相特征的变化对合金的力学性能有显著影响。虽然国内外对铸造铝合金中AlCu相等金属间化合物进行了许多研究,但AlCu相的三维特征研究非常有限,空间分布均匀性等问题尚未见研究报道。此外,AlCu相对A319合金裂纹起源与扩展的三维原位观察与分析的研究很少。本文探讨了AlCu相与A319合金力学行为之间的联系,对认知该合金组织性能关系和优化铸件性能具有重要意义。为了研究Cu含量与冷却速度对A319合金中AlCu相三维特征的影响,制备了不同Cu含量的楔形铸件。选取不同Cu含量和冷却速度试样进行高分辨(0.72μm)三维X射线断层扫描与重构。利用多重分形算法,定量表征不同Cu含量和冷却速度试样中AlCu相的空间分布均匀性。结果表明,随着Cu含量增加,A319合金中AlCu相的总体积、最大AlCu相体积逐渐增加,平均体积增加且增加幅度变大,数量呈先增加后减小的趋势;AlCu相形貌复杂度整体下降,其球形度和紧凑度更高,比表面积更低;此外,AlCu相的空间分布均匀性先提高了37%,后降低了25%。随着冷却速度降低,AlCu相的平均体积和最大AlCu相体积增加,数量明显下降;AlCu相形貌复杂度整体下降,其球形度和紧凑度提高,比表面积下降;且AlCu相的空间分布均匀性降低了67%。通过X射线断层扫描原位拉伸实验,研究了3.5Cu-1和4.0Cu-1试样的动态拉伸断裂过程。结合常规拉伸实验,分析了拉伸过程中的PLC效应。结果表明,Cu含量和冷却速度对PLC效应有显著影响,且变形初期应力重新加载将导致PLC效应暂时消失。在原位拉伸过程中,3.5Cu-1试样和4.0Cu-1试样的主裂纹分别起源于表面的孔洞和AlCu相。原位拉伸观察表明,4.0Cu-1试样的AlCu相易在低应变下断裂。相同应变下,4.0Cu-1试样AlCu相的断裂在主裂纹扩展路径前方形成了更多的微裂纹,这些微裂纹将与主裂纹相连,导致了主裂纹扩展速率更高、路径更曲折。在拉伸过程中,主裂纹不断穿过AlCu相,最终导致断口中出现大量AlCu相,在4.0Cu-1试样中更为明显。

关键词： A319合金 Al2Cu相裂纹起源与扩展三维X射线断层扫描 X射线断层扫描原位拉伸

激光熔化沉积H13和8418钢组织与性能的研究

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激光熔化沉积H13和8418钢组织与性能的研究

作者：梁华耀华南理工大学

学位级别：硕士

H13钢在高温下具有较好的强度、硬度和韧性,被广泛应用于制造压铸模具。作为H13钢的改良型,8418钢则具有更优异的综合力学性能。在热力、铝液腐蚀等环境下长期服役后,模具钢的性能会不断下降,最终导致模具局部或整体失效。激光熔化沉积(... 详细信息

H13钢在高温下具有较好的强度、硬度和韧性,被广泛应用于制造压铸模具。作为H13钢的改良型,8418钢则具有更优异的综合力学性能。在热力、铝液腐蚀等环境下长期服役后,模具钢的性能会不断下降,最终导致模具局部或整体失效。激光熔化沉积(LMD)能通过局部热量输入,避免形成较大热影响区和产生较大残余应力,得到与母材形成良好冶金结合的沉积层,所以能有效应用于模具修复。本课题进行了LMD技术应用于H13和8418钢的研究,为这两种热作模具钢的修复提供理论和实践基础。本文利用H13钢粉末作为原材料,在不同扫描速度和激光功率下制备了H13钢沉积层,分析了工艺参数变化分别对沉积层显微组织和力学性能的影响。结果表明,激光功率一定时,随着扫描速度增加,马氏体尺寸细化、数量增加,导致合金硬度增加、塑性降低,沉积层及其与基体复合的强度提高,而600 mm/min时缺陷增加使得沉积层强度及其与基体复合强度分别降低8%和5%。扫描速度一定时,随着激光功率增加,马氏体尺寸增大、数量减少,合金硬度降低,塑性提高。组织中缺陷减少、致密度不断提高,加上碳化物数量增加,沉积层强度不断提高,最高为2054 MPa,对比基体提升39%。根据LMD H13钢的研究基础,利用H13/M2钢混合粉末为原材料,制备了8418钢沉积层。首先在不同扫描速度和激光功率下制得沉积层,分析了工艺参数变化对显微组织和力学性能的影响。然后利用优选的工艺参数,制备了不同H13/M2钢粉末比例的沉积层,分析了成分对沉积层组织和性能的影响。结果表明,Cr元素主要存在于MC和MC型棒状碳化物中,V和Mo元素主要存在于MC和MC型块状碳化物中,W和Si元素则均匀分布在组织中。当激光功率不变时,扫描速度增加,沉积层硬度和强度不断提高,塑性降低;扫描速度进一步增加时,组织中缺陷增多,导致沉积层拉伸强度及其与基体复合强度下降。当扫描速度不变时,激光功率增加使得马氏体尺寸粗化、数量减少、沉积层硬度降低、塑性提高;更高激光功率能提高组织致密度,加上碳化物数量增多,使得沉积层拉伸强度及其与基体复合强度提高。在优选的激光功率和扫描速度参数下,随着M2钢粉末含量增加,沉积层硬度和强度提高、塑性下降。40 wt.%时沉积层最高硬度和强度分别达到680 HV和1925 MPa,而延伸率则下降到1.6%。

关键词： H13钢 8418钢激光熔化沉积显微组织力学性能