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材料导报 2024年第2期38卷 241-248页

作者：张儒姜宁徐家川李迪山东理工大学交通与车辆工程学院山东淄博255000

植物纤维具有材料成本低、来源丰富、可再生、可生物降解、比强度和比模量高等优点,以植物纤维代替合成纤维作为增强体制备的绿色复合材料引起了学术界和工业界的普遍关注,并初步应用于汽车、建筑、航空航天等领域。与传统合成纤维相比... 详细信息

植物纤维具有材料成本低、来源丰富、可再生、可生物降解、比强度和比模量高等优点,以植物纤维代替合成纤维作为增强体制备的绿色复合材料引起了学术界和工业界的普遍关注,并初步应用于汽车、建筑、航空航天等领域。与传统合成纤维相比,植物纤维自身的多层次、多尺度结构和与生俱来的亲水性使得其增强聚合物基复合材料在服役过程中容易受水分和温度的影响,引起力学性能下降,可能导致整个结构的破损甚至失效,从而阻碍其应用和发展。近年来,学者们对植物纤维增强聚合物基复合材料湿热老化进行了相关的研究。本文从复合材料吸水行为、影响复合材料吸水的因素、湿热老化对复合材料力学性能的影响、复合材料界面失效机理、复合材料湿热老化机理和化学处理对复合材料湿热老化的影响等几个方面综述了国内外植物纤维增强聚合物基复合材料湿热老化研究现状,希望为研究植物纤维增强聚合物基复合材料湿热老化的学者提供参考。

关键词：植物纤维复合材料湿热老化老化机理

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基于深度学习的复合材料红外无损检测技术研究

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基于深度学习的复合材料红外无损检测技术研究

作者：张儒伦中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

碳纤维复合材料具有材料密度低、结构强度高、易于成型等特点,在航空航天、轨道交通、军事工业等领域已有广泛应用。飞机等机械装备在长期经受严苛的工况环境时,往往会在复合材料表面或内部产生脱粘、损伤、甚至断裂等现象,上述现象若... 详细信息

碳纤维复合材料具有材料密度低、结构强度高、易于成型等特点,在航空航天、轨道交通、军事工业等领域已有广泛应用。飞机等机械装备在长期经受严苛的工况环境时,往往会在复合材料表面或内部产生脱粘、损伤、甚至断裂等现象,上述现象若未及时发现,存在引发安全事故的风险。红外无损检测技术以其无需触碰、快速、简便且高度安全的特点,在复合材料缺陷检测领域得到了广泛应用。然而,在实际的红外无损检测过程中,红外图像的采集质量往往会受到材料和试验设备特性的影响,在高背景噪声的环境下,敏感缺陷难以通过肉眼分辨,通常通过深度学习算法对目标缺陷进行自动识别和定位。然而在实际应用中,常见的深度学习算法存在缺乏数据量、人工标注困难等问题,并且现有算法只能实现分割量化单一类型试件。针对上述问题,本文采用图像处理算法和深度学习语义分割算法,对光脉冲红外热成像数据进行深入研究,重点研究复杂噪声热图中缺陷像素识别和定位问题,具体研究内容如下:(1)针对4类不同试件,使用两种不同的红外激励系统收集了相应的热序列数据。接着,利用了PCA和WTL等算法对数据进行预处理,从而建立了适用于半监督学习的红外无损检测数据集。为了解决红外无损检测数据中的像素不平衡问题,测试了不同损失函数对深度学习算法的影响。(2)为了解决人工标注困难和数据不足问题,提出了多流增强的半监督深度学习缺陷检测算法,降低网络在训练过程中对标记数据的依赖。对已有数据实现四个分支的增强,保证模型的泛化能力。(3)针对缺陷像素中噪声组成复杂,导致敏感区容易漏检的问题,提出了PixelBoosting框架,该框架能够模拟背景像素,实现对缺陷像素的分级识别和分割,进而避免复杂噪声的影响。同时,该框架能够很好地利用多流增强的延展性,提高算法性能。采取多维度评估策略检验算法,具体涵盖F-score评分、直观可视化结果、与全监督算法的对比分析,以及与半监督学习算法的对比。经分析,文中提出的Pixel-Match算法具有更好的检出效果和鲁棒性,同时结合定位框架,实现缺陷的自动分割量化。

关键词：复合材料红外无损检测深度学习语义分割半监督学习

基于核心素养的小学趣味科学课堂的构建与实施

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基于核心素养的小学趣味科学课堂的构建与实施

作者：张儒男沈阳大学

学位级别：硕士

核心素养是当前教育领域的热点课题,引发世界各国的高度关注。国家深入实施科教兴国战略,创新驱动发展重要性日益凸显。教育部印发《义务教育科学课程标准(2022年版)》,把培养学生科学学科核心素养作为科学课程的目标。在此背景下,调查... 详细信息

核心素养是当前教育领域的热点课题,引发世界各国的高度关注。国家深入实施科教兴国战略,创新驱动发展重要性日益凸显。教育部印发《义务教育科学课程标准(2022年版)》,把培养学生科学学科核心素养作为科学课程的目标。在此背景下,调查沈阳市S小学科学学科核心素养的培养现状,发现传统科学课堂在一定程度上限制了学生科学学科核心素养的发展。因此,本研究以科学学科核心素养为目标,引入趣味实验,构建小学趣味科学课堂整体框架并实施,从而提升小学生科学学科核心素养水平。本论文分别从以下几方面做出重点研究:第一,梳理趣味实验教学的相关成果,并综述了国内外相关文献资料,厘清核心素养和趣味科学课堂概念,以做中学理论和认知发展阶段理论等作为理论支撑。第二,通过问卷调查法了解小学生科学学科核心素养的培养现状,发现存在学生科学思维和探究实践能力被弱化、教师过于注重知识的传授、科学课堂枯燥乏味等问题。第三,梳理发展心理学家彼得·格雷“玩耍”理论,再参考刘邦奇教授的生成性教学模式基本结构,以科学学科核心素养为指导思想,设计基于核心素养的小学趣味科学课堂整体框架,包括趣味科学课堂前期准备、趣味科学课堂中教学环节设计、趣味科学课堂后教学效果评价。第四,本研究基于苏教版小学科学教材,运用案例研究法将该整体框架应用到教学实践中。实施结束后,通过问卷调查分析,验证趣味科学课堂培养科学学科核心素养的教学效果,并得出结论。研究结果表明,趣味科学课堂有利于培养学生基本的科学态度,塑造正确的价值观和社会责任感,提高动手实践能力和打破常规的创新思维能力,增强学生运用科学观念、合作探究、独立自主学习以及分析总结的能力,最终实现学生科学学科核心素养全面提升。为了有效实施小学趣味科学课堂,并为相关教师提供借鉴,笔者提出以下建议:第一,改变传统的教学观念,注重学生探究实践;第二,灵活引入趣味实验,构建趣味科学课堂;第三,趣味科学课堂的构建,应考虑提升学生核心素养。

关键词：核心素养小学科学趣味实验趣味科学课堂

考虑电动汽车充放电的输配协同能量-灵活性市场出清机制

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电力系统自动化 2024年第7期48卷 210-224页

作者：姜涛吴成昊李雪张儒峰付麟博现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林省吉林市132012

为应对输电网对灵活性资源的迫切需求,挖掘配电网分布式资源的灵活性支撑潜力,首先,构建市场环境下电动汽车的车-网互动响应模型,分析不同充放电方式下电动汽车的需求响应能力,为电动汽车参与市场环境下电网调度控制提供模型基础;然后,... 详细信息

为应对输电网对灵活性资源的迫切需求,挖掘配电网分布式资源的灵活性支撑潜力,首先,构建市场环境下电动汽车的车-网互动响应模型,分析不同充放电方式下电动汽车的需求响应能力,为电动汽车参与市场环境下电网调度控制提供模型基础;然后,计及配电网运营商对需求侧灵活性资源的聚合作用,以购买电力和灵活性资源总成本最低为目标,构建考虑电动汽车充放电方式的输配协同能量-灵活性市场出清模型,通过协调控制输配电网中各类灵活性资源来满足输电网的灵活性需求;最后,通过修改的IEEE 33节点输电网与2个IEEE 33节点配电网耦合的测试系统对所提输配协同能量-灵活性市场出清方法的有效性进行分析与验证。结果表明,所提方法可提升电力系统的运行经济性和灵活性。

关键词：能量市场灵活性市场输配协同市场出清分布式资源电动汽车充放电方式

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应对极端冰灾的电力系统多阶段韧性提升策略

电力自动化设备 2024年第7期44卷 69-77页

作者：李雪张涵帅姜涛张儒峰陈厚合东北电力大学现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室吉林吉林132012

为提升冰灾下电力系统的韧性,降低系统负荷削减量,提高系统恢复速率,提出一种应对极端冰灾的电力系统多阶段韧性提升策略。对冰灾场景以及受冰灾影响的线路故障率进行建模;从线路抗冰能力、系统负荷损失、系统恢复情况、线路受损情况、... 详细信息

为提升冰灾下电力系统的韧性,降低系统负荷削减量,提高系统恢复速率,提出一种应对极端冰灾的电力系统多阶段韧性提升策略。对冰灾场景以及受冰灾影响的线路故障率进行建模;从线路抗冰能力、系统负荷损失、系统恢复情况、线路受损情况、维修资源充裕度多个角度构建电力系统综合韧性评估指标,以定位冰灾下系统的薄弱环节;在此基础上,通过灾前线路故障风险预测、灾中机组出力调整以及除冰线路筛选和主动停运除冰、灾后维修顺序规划等策略提升冰灾下的系统韧性。基于IEEE 39和IEEE 118节点系统进行仿真分析,结果验证了所提韧性评估方法和提升策略的有效性。

关键词：极端冰灾电力系统韧性评估韧性提升负荷削减线路停运除冰

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基于多项式混沌展开的电力系统概率可用输电能力评估

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中国电机工程学报 2024年第2期44卷 489-503,I0005页

作者：姜涛李春晖张儒峰陈厚合李国庆现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林省吉林市132012

大规模开发和利用风能有利于实现电力系统清洁低碳转型,是实现国家“碳达峰、碳中和”战略目标的重要技术手段,但风电出力的强不确定性对电力系统区域间可用输电能力(available transfer capability,ATC)评估带来了全新的挑战,传统用于... 详细信息

大规模开发和利用风能有利于实现电力系统清洁低碳转型,是实现国家“碳达峰、碳中和”战略目标的重要技术手段,但风电出力的强不确定性对电力系统区域间可用输电能力(available transfer capability,ATC)评估带来了全新的挑战,传统用于求解计及风电出力不确定性的概率ATC评估模型在计算效率和计算精度方面均存在一定的不足。为此,该文提出一种基于多项式混沌展开(polynomialchaos expansion,PCE)的电力系统概率ATC评估方法,该方法首先构建基于机会约束的电力系统概率ATC评估模型;然后,根据风电出力预测误差的概率分布特征,选择对应的正交多项式为基函数以近似风电出力预测误差及电力网络中与之相关联的其他随机变量;进一步,借助Galerkin投影和基于一阶矩、二阶矩的机会约束转化方法,将所构建的机会约束模型的概率约束转化为确定性约束,实现基于机会约束的概率ATC评估模型向易于求解的确定性优化模型的转化;进而,将概率ATC评估模型的求解问题转化为ATC的最优多项式逼近系数的求解问题,根据求得的最优多项式逼近系数和选取的基函数计算电力系统ATC的概率分布特征;最后,通过修改后的PJM-5节点测试系统、IEEE-118节点测试系统及吉林西部电网实际算例验证了所提基于多项式混沌展开的电力系统概率ATC评估方法的准确性和有效性。

关键词：可用输电能力多项式混沌展开概率模型机会约束不确定性分析

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基于分布鲁棒机会约束的微电网有功-无功投标交易策略

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电力系统自动化 2024年

作者：陈厚合付麟博张儒峰姜涛李雪现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学)

含高渗透率分布式电源的微电网（HP-DGMG）中分布式电源的不确定性会对投标收益产生影响，甚至增加微电网和配电系统的运行风险。考虑微电网中分布式光伏不确定性，本文提出一种基于分布鲁棒机会约束的配电市场下HP-DGMG有功-无功投标... 详细信息

含高渗透率分布式电源的微电网（HP-DGMG）中分布式电源的不确定性会对投标收益产生影响，甚至增加微电网和配电系统的运行风险。考虑微电网中分布式光伏不确定性，本文提出一种基于分布鲁棒机会约束的配电市场下HP-DGMG有功-无功投标交易方法。首先，考虑HPDGMG售电与购电两种市场交易特性，构建配电市场环境下HP-DGMG的投标与交易框架，进一步建立配电市场下HP-DGMG有功和无功交易的双层投标模型；其次，引入DRCC处理微电网中分布式光伏发电的不确定性，构建基于矩信息的HP-DGMG有功-无功投标分布鲁棒优化模型，利用条件风险价值理论和对偶理论，将HP-DGMG投标分布鲁棒模型转化为二阶锥规划形式；然后，利用原-对偶counterpart方法，提出考虑光伏不确定性的配电市场环境下HP-DGMG投标的单层均衡约束数学规划（MPCE）模型，并转化为混合整数二阶锥规划问题进行求解；最后，通过位于7节点配电网和33节点配电网的HP-DGMG进行分析验证，结果验证了所提HP-DGMG投标交易策略的有效性。

关键词：微电网投标策略分布鲁棒机会约束原-对偶counterpart方法均衡约束数学规划模型配电市场

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水利水电水土保持生态修复技术

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2024年第3期 0036-0039页

作者：张儒江西省丰城市丰东水资源开发利用中心江西宜春331100

水利水电是人们开发自然资源的一种重要方式,水能作为一种清洁能源,随着石油、煤炭等化石能源的日益匮乏,以及全球碳排放问题日益突出,包括水利水电在内的绿色能源的建设也越来越受到人们的关注。在水利水电工程建设中,人为因素造成的... 详细信息

水利水电是人们开发自然资源的一种重要方式,水能作为一种清洁能源,随着石油、煤炭等化石能源的日益匮乏,以及全球碳排放问题日益突出,包括水利水电在内的绿色能源的建设也越来越受到人们的关注。在水利水电工程建设中,人为因素造成的水土流失问题,也给有关建设者带来了很多困扰。本文系统地研究了水土流失治理中的生态修复技术,希望能为业内提供一定的参考和借鉴。

关键词：水利水电水土保持生态修复技术应用

考虑异步通信的配电-气网分布式有功-无功协同优化

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电力系统自动化 2024年

作者：陈厚合高康静张儒峰姜涛闫克非东北电力大学电气工程学院

配电-气网(EGDN)中新能源大量并网和燃气运输过程中管网压力变化均可能增大配电网的电压波动。本文提出一种考虑异步通信的EGDN有功-无功协同优化控制方法。首先，研究EGDN中各元件的有功-无功特性；其次，根据EGDN能量运输过程中无功... 详细信息

配电-气网(EGDN)中新能源大量并网和燃气运输过程中管网压力变化均可能增大配电网的电压波动。本文提出一种考虑异步通信的EGDN有功-无功协同优化控制方法。首先，研究EGDN中各元件的有功-无功特性；其次，根据EGDN能量运输过程中无功需求特性，建立EGDN无功供需模型；然后，考虑EGDN无功平衡和网络运行约束，以最小化电网电压波动、网损和EGDN购电/气成本为目标，建立EGDN无功电压优化控制模型；最后，为保障EGDN中各能源主体信息的安全性与私密性，考虑配电网与配气网信息采集传输情况存在差异，可能存在通信延迟和信息丢包情况，采用异步交替方向乘子法对模型求解。通过对改进的IEEE 33节点和天然气7节点系统构成的EGDN系统进行仿真，结果表明，所提方法可有效缓解EGDN电压波动问题，减小网损并降低系统总运行成本。

关键词：配电-气网无功电压优化异步通信交替方向乘子法