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应用导纳法与注意力卷积神经网络相结合的扣件失效识别方法研究

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机械科学与技术 2025年

作者：罗锟余崇彬李泳辉甄慧杰姜兴华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心华东交通大学轨道交通基础设施性能检测与保障国家重点实验室

针对铁路运行过程中由于扣件失效造成的安全隐患问题，提出一种导纳法结合交互注意力卷积神经网络(AID-CNN)的扣件失效检测方法。该方法以受检测结构的局部多测点导纳作为多通道卷积神经网络的输入，利用交互卷积注意力模块(CIDBM)实现... 详细信息

针对铁路运行过程中由于扣件失效造成的安全隐患问题，提出一种导纳法结合交互注意力卷积神经网络(AID-CNN)的扣件失效检测方法。该方法以受检测结构的局部多测点导纳作为多通道卷积神经网络的输入，利用交互卷积注意力模块(CIDBM)实现注意力权重分配，通过卷积神经网络(CNN)完成特征提取与结果输出。为验证模型性能，论文通过缩尺模型试验获取扣件不同失效程度、不同失效位置的多测点导纳样本集进行模型验证。试验结果表明，加速度导纳相较于其他信号处理方式在特征可视化中展现出更为显著的聚类；优选多通道加速度导纳和注意力机制都能显著提高卷积神经网络的识别效果；论文构造的CIDBM模块在稳定性和准确率均优于卷积注意力模块(CBAM)；以优选通道作为AID-CNN模型的输入时的平均识别率可达99.9%。

关键词：扣件失效识别多通道卷积神经网络注意力机制加速度导纳

基于聚类算法与多智能体的细碎化耕地空间优化研究

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农业资源与环境学报 2025年

作者：黄炳元黄秋昊杨力虹陈振杰南京大学地理与海洋科学学院自然资源部海岸带开发与保护重点实验室自然资源部国土卫星遥感应用重点实验室江苏省地理信息技术重点实验室江苏省地理信息资源开发与协同创新中心

通过微观地块调整实现耕地资源的规模利用，可以解决区域耕地细碎化治理难题，保障粮食安全和实现农业可持续发展。本探究运用景观格局指数和综合加权叠加法对常州市新北区耕地细碎化和土地资源宜耕性进行评价，使用聚类算法划分耕地细... 详细信息

通过微观地块调整实现耕地资源的规模利用，可以解决区域耕地细碎化治理难题，保障粮食安全和实现农业可持续发展。本探究运用景观格局指数和综合加权叠加法对常州市新北区耕地细碎化和土地资源宜耕性进行评价，使用聚类算法划分耕地细碎化类型，并构建多智能体耕地空间优化模型。结果表明：使用K-medoids聚类算法将现状耕地划分为连片规整类、形状复杂类和分散破碎类，其中非连片规整类耕地占比为53.68%，耕地细碎化较为严重；研究区土地资源宜耕性总体水平较高，高适宜性和较高适宜性地块占比为58.86%，空间分布呈北高南低、西高东低的特征；多智能体模型能够有效实现细碎化耕地的空间优化，优化后耕地宜耕性提高，空间布局更加连续和聚集且形状更加规整；区内平衡情景可取得更好的优化效果，但会造成更大规模的耕地调整和宜耕性较高的乡镇承担更多的耕地恢复任务。本研究构建的耕地空间优化模型具有良好的优化效果，可为区域耕地细碎化治理提供科学决策依据。

关键词：耕地细碎化聚类算法多智能体耕地空间优化新北区

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交流激励下的锯齿环状表面介质阻挡放电特性

高电压技术 2025年

作者：徐海笑姜慧杨永杰龚子羿杨帆输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学电气工程学院)

为探究高压电极形状对环状表面介质阻挡放电特性和气动激励的影响，本文设计了一种锯齿环状激励器并研究了交流电源激励下锯齿数量对电流波形、放电图像、功率、推力和流场的影响。研究结果表明：增加锯齿后电压上升期间的电流脉冲数增... 详细信息

为探究高压电极形状对环状表面介质阻挡放电特性和气动激励的影响，本文设计了一种锯齿环状激励器并研究了交流电源激励下锯齿数量对电流波形、放电图像、功率、推力和流场的影响。研究结果表明：增加锯齿后电压上升期间的电流脉冲数增多，这与锯齿极不均匀的电场与暴露电极长度的增加有关；平均功率与电压近似线性关系且功率随锯齿数增加逐渐降低。锯齿的存在使环状电极内边缘放电通道更加集中，较为密集的锯齿结构有助于改善放电的均匀性。锯齿环状表面介质阻挡放电以更低的功率产生更大面积的等离子体，锯齿数等于12时等离子体分布的对称性达到最优。相邻锯齿外电场的抵消作用抑制了微放电的产生，外电场分布决定了放电面积的增长。锯齿结构增大了环状激励器的推力和推功比，推力的增加与电流脉冲数和平均功率有关。流场在水平方向的分布随锯齿数增加逐渐变窄，放电产生的动量在垂直方向上更加集中。

关键词：表面介质阻挡放电锯齿电极微放电放电面积推力

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硬脂酸包覆铝粉爆炸火焰传播机理研究

爆炸与冲击 2025年

作者：黄钰雄郭瑞秦江牛艳杰徐畅张新燕山东科技大学安全与环境工程学院西安科技大学安全与科学工程学院山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地青岛市生产安全火灾事故智能控制工程中心

为了探究包覆铝粉爆炸火焰发展演化规律与传播机理，本文采用溶剂蒸发法制备了壳-核结构硬脂酸包覆铝粉（SA@Al），应用改进的哈特曼管，实验研究了粉尘云浓度对5%、10%与15%包覆浓度SA@Al粉尘爆炸火焰传播特性的影响；同时应用CHEMKIN... 详细信息

为了探究包覆铝粉爆炸火焰发展演化规律与传播机理，本文采用溶剂蒸发法制备了壳-核结构硬脂酸包覆铝粉（SA@Al），应用改进的哈特曼管，实验研究了粉尘云浓度对5%、10%与15%包覆浓度SA@Al粉尘爆炸火焰传播特性的影响；同时应用CHEMKIN模拟分析其气相爆炸反应动力学特征，进而揭示SA@Al爆炸火焰传播机理。结果表明，随粉尘云浓度增大，5%、10%和15%包覆浓度SA@Al粉尘爆炸火焰饱满度与连续性均先增强后减弱，平均火焰传播速度均呈先增大后减小的趋势，当粉尘云浓度为500 g/m3时火焰传播速度均达到最大。相比而言，纯铝粉爆炸火焰传播速度在750 g/m3时达到最大，表明硬脂酸包覆层促进了铝粉爆炸火焰的传播。此外，各粉尘云浓度下，10%包覆浓度SA@Al爆炸火焰最剧烈，平均火焰传播速度最大。SA@Al爆炸火焰升温主要包括两个阶段，快速升温阶段R2、R11和R10的温度敏感性较高，缓慢升温阶段R5、R11的温度敏感性较高。粉尘云浓度对缓慢升温阶段温升速率影响显著，使得500 g/m3时SA@Al的爆炸平衡温度最高。硬脂酸包覆层的燃烧促进了铝核的氧化，使爆炸反应得以强化，但过高的粉尘云浓度会导致O自由基受限，在一定程度上削弱反应强度。

关键词：包覆铝粉爆炸粉尘云浓度火焰传播化学反应动力学

铁基金属化合物锂离子电池负极材料的制备及其结构设计研究进展

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化工新型材料 2025年

作者：涂泽坤曹丽杰黄雨辰上海工程技术大学机械与汽车工程学院

铁基化合物负极（阳极）材料是一种新兴的锂离子电池负极材料，具有比容量大，电导率高，环境污染小，制备成本低等特点。介绍了以铁硫和铁氧两种铁基化合物为主的负极材料的制备方法和结构设计，归纳了铁基化合物作为锂离子电池负极材... 详细信息

铁基化合物负极（阳极）材料是一种新兴的锂离子电池负极材料，具有比容量大，电导率高，环境污染小，制备成本低等特点。介绍了以铁硫和铁氧两种铁基化合物为主的负极材料的制备方法和结构设计，归纳了铁基化合物作为锂离子电池负极材料的应用，并分析了铁基化合物作为锂离子电池负极材料存在的问题，指出了如何通过合理的结构设计获得电化学性能优异的铁基化合物负极材料。

关键词：锂离子电池负极材料铁基金属化合物结构设计电化学性能

露天矿富水裂隙岩体台阶爆破的殉爆机理和防殉爆研究

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爆炸与冲击 2025年第1期45卷 166-182页

作者：费鸿禄王天恒荆广杰辽宁工程技术大学爆破技术研究院辽宁阜新123000

殉爆现象会影响露天矿台阶爆破作业安全、边坡稳定性和爆破效果。在炸药冲击起爆机理基础上,并结合露天矿实际富水裂隙岩体台阶爆破振动监测结果,通过对比爆破振动信号波动差异来判别殉爆现象。为研究殉爆产生的机理和防殉爆方法,采用... 详细信息

殉爆现象会影响露天矿台阶爆破作业安全、边坡稳定性和爆破效果。在炸药冲击起爆机理基础上,并结合露天矿实际富水裂隙岩体台阶爆破振动监测结果,通过对比爆破振动信号波动差异来判别殉爆现象。为研究殉爆产生的机理和防殉爆方法,采用数值模拟和现场试验分析主发药量、裂隙宽度及药包之间的距离等参数对被发药包孔壁压力的影响。结果表明:孔壁冲击压力随着装药耦合系数的减小、炮孔间裂隙宽度(0.25~1.00 cm)的增大以及炮孔间距离的减小而提高。在裂隙位置装药使用阻波管、充填岩粉或设置空气间隔器,能显著降低通过富水裂隙传递到被发炮孔的冲击压力,并使其低于乳化炸药的起爆压力临界值。当炮孔内只有单条裂隙时,选择填充岩粉是便捷且有效防殉爆方法;当炮孔内有多条裂隙时,该试验条件下,炮孔内放置厚度为2.6 mm的阻波管是最佳防殉爆方法,并能保证爆破效果。

关键词：殉爆台阶爆破富水裂隙岩体临界压力

湖南省文旅产业融合水平的时空演化、动态耦合及驱动因素

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陕西师范大学学报(自然科学版) 2025年

作者：彭坤杰石彩霞贺小荣严伊凡合肥大学旅游与会展学院湖南师范大学旅游学院

以湖南省各地市州为研究对象,梳理定义了文旅产业融合水平理论分析框架并构建文旅产业融合水平评价指标体系,运用耦合协调度模型、时序演变和空间格局特征可视化方法来测度文旅产业融合水平的时空演化趋势,运用PVAR模型来分析文旅产业... 详细信息

以湖南省各地市州为研究对象,梳理定义了文旅产业融合水平理论分析框架并构建文旅产业融合水平评价指标体系,运用耦合协调度模型、时序演变和空间格局特征可视化方法来测度文旅产业融合水平的时空演化趋势,运用PVAR模型来分析文旅产业融合水平子系统间的动态耦合关系,运用地理探测器模型来探索影响文旅产业融合水平的主导因子并探测因子间的交互效应。研究发现:1)2009—2021年湖南省各地市州文旅产业融合水平可分为3种发展类型,总体水平呈上升态势,但区内差异也随之拉大,扩张趋势显著;2)2009—2021年湖南省各地市州整体耦合协调等级仍以失调为主,其中长沙为高级协调等级,岳阳、株洲、衡阳、常德为基本协调等级,其余9个地市州仍处于基本失调等级;3)研究期内湖南省各地市州产业融合基础、产业融合支撑、产业融合体量子系统间存在着明确的动态耦合关系;4)以财政政策为首的7项驱动因子为影响湖南省各地市州文旅产业融合水平的主导因素,且财政政策、科技创新与消费能力的因子交互效应较强。

关键词：文旅产业融合水平耦合协调度时空演化趋势动态耦合关系驱动因素探索

Z型多反腔增强拉曼光谱变压器故障特征气体检测方法

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光子学报 2025年

作者：王畅鼎王品一汤子杰陈伟根输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学电气工程学院)

拉曼光谱法相比于传统气体检测方法具有高选择性、无损检测、可实时检测等优势。然而，气体的拉曼散射截面积极小，微量气体的拉曼散射强度弱，导致拉曼光谱法气体检测的灵敏度较低。基于此提出Z型折叠多反腔增强拉曼光谱检测技术，通... 详细信息

拉曼光谱法相比于传统气体检测方法具有高选择性、无损检测、可实时检测等优势。然而，气体的拉曼散射截面积极小，微量气体的拉曼散射强度弱，导致拉曼光谱法气体检测的灵敏度较低。基于此提出Z型折叠多反腔增强拉曼光谱检测技术，通过建立拉曼信号强度与多反腔内激光反射次数的数学关系，获取了多反腔内光束最优数。通过腔内参数设计，实现了144个腔内光束，这些光束在腔内完成2次循环，大大延长了激光与气体的相互作用长度，提高了气体的拉曼信号强度。基于搭建的Z型折叠多反腔增强拉曼光谱检测平台实现了变压器主要故障特征气体的高灵敏检测，基于确定的特征峰建立了气体浓度与拉曼谱峰强度之间的高拟合度定量分析模型，各气体最低检出限优于国际电工委员会标准。该方法将为变压器故障特征气体的高灵敏检测提供新的有效途径。

关键词：拉曼光谱变压器故障特征气体 Z型折叠多反腔增强高灵敏检测

冲击载荷作用下高能管道塑性大变形的最大挠度预测方法

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核动力工程 2025年

作者：顾睿杰董成武何建孙晓丹姚迪哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院中国核动力研究设计院

高能管道在冲击载荷的作用下,结构会发生大挠度变形。为了预测高能管道的最大变形挠度,本文基于膜力因子法(MFM)推导了适用于该结构的膜力因子,建立了相较于传统方法更便捷的跨中挠度计算方法,并与数值模拟结果和试验结果进行了对比,验... 详细信息

高能管道在冲击载荷的作用下,结构会发生大挠度变形。为了预测高能管道的最大变形挠度,本文基于膜力因子法(MFM)推导了适用于该结构的膜力因子,建立了相较于传统方法更便捷的跨中挠度计算方法,并与数值模拟结果和试验结果进行了对比,验证了其准确性。研究结果表明:MFM对管道结构挠度预测有较高的准确度;跨中挠度的大小由变量因子控制,跨中挠度随着冲击荷载与管道长度的增加而增加,随着塑性极限弯矩的增加而减小。由于MFM未考虑截面塌陷所耗散的能量,所以对于椭圆化程度较高的管道挠度预测结果与实际情况相比偏大,但是由于管道内部高能流体的支承,管道的塌陷效应不明显,因此该方法可用于对高能管道大挠度变形的预测。针对塌陷程度较高的管道,结合塌陷模型对MFM预测结果进行了修正,大大提高了预测方法的准确性。

关键词：膜力因子法(MFM) 跨中挠度塌陷模型高能管道塑性大变形