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作者：梁佳毅中国人民解放军空军军医大学

学位级别：硕士

高应力状态下砂土颗粒破碎特性及本构模型参数分析

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高应力状态下砂土颗粒破碎特性及本构模型参数分析

作者：文佳毅东北电力大学

学位级别：硕士

随着中国经济的迅猛发展,人们对矿物资源的需求不断上升,浅层矿物资源日益枯竭,矿物开采不断走向地球深部。在进行深部资源开采或建设地下工程时会对下部土体产生超大荷载,随之而来的高应力会导致土体产生颗粒破碎的现象,土体的颗粒破... 详细信息

随着中国经济的迅猛发展,人们对矿物资源的需求不断上升,浅层矿物资源日益枯竭,矿物开采不断走向地球深部。在进行深部资源开采或建设地下工程时会对下部土体产生超大荷载,随之而来的高应力会导致土体产生颗粒破碎的现象,土体的颗粒破碎会改变其变形特性,进而引发工程问题。由于高应力条件下（σ3'>2MPa）,砂土力学性能与常压条件下有显著差异,因此由常压状态下测定的力学参数和本构模型参数已不适用于高压状态。所以,研究高应力作用下砂土力学特性、颗粒破碎特性和本构模型具有重要理论价值和工程应用意义。为了深入研究石英砂在高应力环境中的力学特性和颗粒破碎特性,本文分析了石英砂力学特性,颗粒破碎演化过程以及剪切过程中的能量耗散,最后基于本文试验数据并结合现有相关文献数据,利用UH模型计算了高压状态下石英砂本构模型参数。主要研究内容如下:（1）利用高压GDS三轴仪对石英砂进行不同围压水平（2MPa、4MPa、6MPa、8MPa）下的固结排水剪切试验,测量剪切过程中的偏应力-应变、应变-体应变及级配变化等,分析了剪切过程中的应力和体应变发展规律及峰值内摩擦角与围压的关系。（2）基于试验后筛分数据,绘制了试验前后颗粒级配曲线,分析了剪切过程中各粒组含量变化情况,同时基于粒径分布分形模型,计算了石英砂剪切过程中的分形维数,发现剪切过程中石英砂呈现自相似的分形特征,分形维数大小与围压和轴向应变有关。（3）选取Hardin所定义的颗粒破碎指标衡量石英砂的颗粒破碎情况,计算了剪切过程中的颗粒破碎率,发现颗粒破碎率与围压、轴向应变以及相对密实度的大小呈正相关,不同围压条件下颗粒破碎率与轴向应变之间的关系符合双曲线特征,结合不同粒径石英砂颗粒破碎试验数据统一了颗粒破碎模型的参数,验证了模型的有效性。介绍了颗粒破碎耗能的计算方法,对剪切过程中石英砂颗粒破碎耗能进行了分析,发现了颗粒破碎耗能与轴向应变的关系符合双曲线特征,同时分析了颗粒破碎率与分形维数之间的关系。（4）基于本文试验数据和相关文献数据,计算了UH模型参数,发现,在q-p′空间中石英砂临界状态线为一条通过原点的直线,并确定了临界状态应力比;在e-（p'/p a）0.75平面内,石英砂临界状态线为一条直线,其斜率与初始相对密实度无关,其截距ec0,即模型参数Z随相对密实度的增加而线性减小,并建立了相应的拟合式。最后利用所计算的模型参数对本文试验进行了验证,该模型参数能较好描述高应力作用下石英砂应力应变特性。

关键词：石英砂围压力学特性颗粒破碎特性本构模型

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京津冀数字经济对物流业碳排放影响研究

京津冀数字经济对物流业碳排放影响研究

作者：白子毅天津理工大学

学位级别：硕士

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飞秒激光锌掺杂黑硅及其光电探测器的研究

飞秒激光锌掺杂黑硅及其光电探测器的研究

作者：任哲毅吉林大学

学位级别：硕士

硅基半导体材料是目前产量最高、应用最广泛的半导体材料,在科学研究和工业生产中均有着举足轻重的作用,超过90%的半导体产品使用硅材料制备,不仅如此,硅材料也是集成电路产业晶圆制造材料的重要组成部分,所占比例超过30%,因此也称硅材... 详细信息

硅基半导体材料是目前产量最高、应用最广泛的半导体材料,在科学研究和工业生产中均有着举足轻重的作用,超过90%的半导体产品使用硅材料制备,不仅如此,硅材料也是集成电路产业晶圆制造材料的重要组成部分,所占比例超过30%,因此也称硅材料是半导体产业链上游的关键材料。但在红外探测领域,硅材料因其自身禁带宽度的限制,导致其无法对波长大于1100 nm的红外光实现吸收,也就无法使用硅材料及其相关CMOS工艺制作硅基近红外光电探测器,这阻碍了硅材料在光电子领域的发展。而深能级杂质的过饱和掺杂可在硅的禁带中形成中间带,从而将硅的吸收限拓展到近红外区,即硅基光电探测器工作在红外波段,尤其是使用过渡金属进行超掺杂,其在硅中具有相对较低的电离杂质散射,使得超掺杂硅材料可以成为一种很有前途的红外探测材料。在本论文中,我们使用飞秒脉冲激光烧蚀掺杂方法,以射频磁控溅射法制备的过渡金属锌薄膜作为掺杂源,获得了锌超掺杂的黑硅,经过二次离子质谱测量,锌的掺杂浓度可以达到1019～1022cm-3,这比锌在单晶硅中的固溶度高出约5个数量级。激光烧蚀过程还可以改变硅的表面形貌,在达到一定的激光能量阈值后,随着激光能量密度的增大,硅表面形成的微结构的尺寸越大,但是当激光能量密度过大时,会因能量沉积过度不均匀而导致微结构尺寸的减小。另外,激光烧蚀过程还导致黑硅层中非晶相的形成,而后的热退火处理可以有效修复晶格损伤。锌超掺杂黑硅在波长250～2500 nm之间的吸收率显著高于单晶硅衬底的吸收率,实现了对近红外光吸收增强的目的,在热退火处理后,使用不同激光能量密度烧蚀的黑硅样品的吸收率均出现了不同幅度的下降,这也为锌超掺杂黑硅的红外吸收机制进行了佐证。我们也对锌超掺杂黑硅的电学性质进行了探究,发现锌超掺杂层的导电类型可以被激光能量密度调控,使用较低激光能量密度（0.57 J/cm2,1.13 J/cm2）加工的黑硅样品其导电类型为N型,而较高激光能量密度加工样品导电类型则为P型（1.7 J/cm2）,结合X射线光电子能谱和二次离子质谱分析结果,我们认为产生该差异的原因在于不同激光能量密度制备的黑硅掺杂层中氧原子与锌原子浓度的占比不同。由于锌是活泼金属,实验过程中不可避免的接触空气而发生氧化,这也导致了一定量的氧元素被掺入黑硅样品之中。结合温度依赖的薄层载流子浓度分析得到,导电类型呈P型的锌超掺杂黑硅的能级位置位于距离价带顶0.52 e V处,为锌掺杂引入的深受主缺陷能级;而导电类型呈N型的锌超掺杂黑硅的能级位置位于距离导带底0.252 e V附近,与锌杂质引入的缺陷作用机制不同,其来源于能够引入施主能级的Zn-O复合体缺陷。论文最后制作了黑硅光电探测器件,并介绍了其工作原理。研究表明,锌超掺杂黑硅红外探测器的性能与激光能量密度和热处理温度相关,在最优的工艺条件下器件对1310 nm近红外光的响应度可以达到87.1 m A/W,最佳暗电流可低至10-5A,然而,与现已报道的黑硅探测器相比,锌超掺杂黑硅红外光电探测器的性能并不理想,这可能与黑硅掺杂层中高浓度氧杂质的引入有关,未来工作将重点考虑如何避免锌的氧化,从而降低氧对锌掺杂黑硅的影响。

关键词：飞秒激光黑硅过渡金属锌红外吸收光电探测器

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赤泥基稳定型路基材料综合性能研究与应用

赤泥基稳定型路基材料综合性能研究与应用

作者：王超毅重庆交通大学

学位级别：硕士

拜耳法赤泥为冶金行业中熔炼氧化铝时产生的工业废渣之一,目前我国对拜耳法赤泥的利用率相对较低,主要以堆场堆存为主,截止2022年底,拜耳法赤泥的露天筑坝堆存量已达到约17亿吨,此类方式占用土地且环境风险性较大。现阶段拜耳法赤泥利... 详细信息

拜耳法赤泥为冶金行业中熔炼氧化铝时产生的工业废渣之一,目前我国对拜耳法赤泥的利用率相对较低,主要以堆场堆存为主,截止2022年底,拜耳法赤泥的露天筑坝堆存量已达到约17亿吨,此类方式占用土地且环境风险性较大。现阶段拜耳法赤泥利用率与日益增加的拜耳法赤泥总产量的巨大鸿沟,导致我国目前赤泥堆存处置负担日益增大。减轻大量筑坝堆存所产生的环境影响已然成为当前拜耳法赤泥固废绿色高效利用的核心问题。拜耳法赤泥中含有一定量碱性氧化物存在潜在活性,通过改性有望作为路基材料进行利用。基于国内外研究的基础,研究拜耳法赤泥应用于路基材料,对于减缓土石方紧缺问题和赤泥堆场环境安全性问题具有重要现实意义。本文首先对拜耳法赤泥物化特征、岩相结构、污染元素组成及含量进行分析,其次对拜耳法赤泥固废材料力学变形特性分析,而后对拜耳法赤泥与多元固废矿物复合掺配方案进行优选,并对优选后进行材料路用及耐久性能检测,总结优选后赤泥基稳定型路基材料强度及重金属离子固结机理,综合评价赤泥基稳定型路基材料环境影响评价,主要研究结论如下:（1）利用XRD、FITR、SEM等方法对拜耳法赤泥矿物组成、岩相结构等进行表征分析,研究发现氧化铁、氧化铝含量较高,氧化钙含量较国内各产地拜耳法赤泥平均水平低,主要矿相组成为石英、方解石、赤铁矿及铝土矿,并存在集粒体、团聚体、凝聚体等组成的孔架结构;通过对其工程特性进行研究发现拜耳法赤泥颗粒较细,天然含水率较高,液限塑限较高,压缩性大,烧矢量较高,粘结性较弱;通过击实试验得出拜耳法赤泥的最佳含水率为23.9%,最大干密度为1.69g/cm3,CBR强度为6.61%;通过ICP全元素分析结果得出拜耳法赤泥属于一般工业固废。（2）通过改性处理方案设计得出单掺、双掺、以及多元固废协同改性方案组,综合试验得出各组最大干密度、CBR强度、回弹模量及无侧限抗压强度数据。在多元固废协同改性正交试验组配比中,最大干密度范围1.685g/cm3～1.748g/cm3,最佳含水率较纯拜耳法赤泥略有下降。多元固废协同作用复合改性正交试验组中石灰:矿渣:脱硫石膏=2:6:1时最大CBR强度达到425.63%,回弹模量达到147MPa,无侧限抗压强度达到6.23MPa,在多元固废协同作用下拜耳法赤泥强度有较大提升。（3）在单掺组、双掺组、多元协同作用改性方案组下固定8%改性剂外掺量,测得各力学性能较优,其中多元固废协同改性方案组中最佳掺量时,在强度方面能够应用于高速公路及一级公路基层中。耐久性试验中,干湿循环稳定系数较高,质量损失率较小,冻融循环中多元固废协同改性最优组冻融循环后抗压强度较高,在28d和90d分别为1.58MPa和1.69MPa,冻融循环后强度满足路基使用要求。环保性能测试中根据对照组测试结果可得,经多元固废协同作用固化拜耳法赤泥具有较好效果。相关特征污染物元素含量低于地下水质量Ⅳ类标准。（4）经微观测试分析可得赤泥基稳定型路基材料反应产物主要有硅酸二钙、钙矾石、铁铝酸四钙、方解石、菱沸石等,赤泥基稳定型路基材料强度形成在前期主要依靠拜耳法赤泥颗粒间摩阻力、压实后相互嵌挤力、石灰水化作用、离子交换作用,在中期主要利用矿渣、石膏水化反应以及相应的碱激发效应,在强度形成后期主要依靠相关产物二次水化作用。重金属固化主要利用物理固结及化学吸附作用。（5）对赤泥基稳定型路基材料进行半动态浸出和动态浸出试验分析。经分析赤泥基稳定型路基材料对于原材料中各特征污染物固化切实有效,相关组分的扩散机制可能以表面冲刷为主。分析特征污染物浓度及渗透稀释系数得出经衰减稀释后,各特征污染物浓度低于地下水要求一类标准,在长期释放中,各特征污染物释放速率趋于稳定,应用环保性能在可控范围内。

关键词：拜耳法赤泥固废利用路基材料路用性能环保评价

绘画心理治疗教学方式在高职心理健康教育课程的探索研究

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绘画心理治疗教学方式在高职心理健康教育课程的探索研究

作者：刘振毅云南师范大学

学位级别：硕士

PBL教学模式在小学数学中段图形与几何教学中的应用研究

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PBL教学模式在小学数学中段图形与几何教学中的应用研究

作者：李冰毅洛阳师范学院

学位级别：硕士

2022年版义务教育数学课程标准在课程实施中提出要丰富教学方式,强化情境设计与问题提出,注重教学内容与核心素养的关联。作为数学课程学习的四大核心领域之一,图形与几何在培养学生空间观念、几何直观、推理意识和量感等方面具有至关... 详细信息

2022年版义务教育数学课程标准在课程实施中提出要丰富教学方式,强化情境设计与问题提出,注重教学内容与核心素养的关联。作为数学课程学习的四大核心领域之一,图形与几何在培养学生空间观念、几何直观、推理意识和量感等方面具有至关重要的作用。但因该领域的教学内容具有抽象性和探索性,学生很难深入理解和掌握该知识。PBL教学模式是一种以问题为导向,教师通过创设问题情境,采用小组合作的形式探究问题、解决问题的一种高效教学方法。因此,本研究将PBL教学模式与图形与几何教学内容相结合,通过查阅文献,在前人研究的基础上构建出适合图形与几何的具体教学流程,设计教学案例并进行教学实践,从而分析PBL教学模式应用于图形与几何课堂教学效果如何,为图形与几何教学提供新思路。首先,本研究以建构主义理论、合作学习理论和实用主义理论为指导,通过文献研究法阐述了国内外关于PBL教学模式和图形与几何的研究现状,明确了本文的研究思路,确定了研究内容。其次,采用问卷调查法和访谈法对PBL教学模式在图形与几何教学中的应用情况进行调查分析,发现存在教师对PBL教学模式认知不深入、教学效果开展不理想、教学评价方式不合理等问题。再次,基于调查结果,从教学前期准备、教学目标设计、教学环节设计、教学评价设计等方面构建出PBL教学模式在图形与几何教学中的具体教学流程。最后,借助实验法检验PBL教学模式在图形与几何教学中的应用效果。通过对测验成绩、问卷调查和访谈结果的分析表明,在图形与几何教学中应用PBL教学模式可以激发学生的学习兴趣,提高学生对知识的理解,增强解决问题的能力,促进学生综合素质的发展。为了能够更好的将PBL教学模式应用到图形与几何领域的教学中,本研究提出以下教学建议:创设趣味情境,激发学生兴趣;规范小组合作,加强问题解决;健全评价机制,提高教学效率。

关键词： PBL教学模式小学数学图形与几何

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分布式光纤温度传感信号处理技术研究与实现

分布式光纤温度传感信号处理技术研究与实现

作者：徐晓毅天津理工大学

学位级别：硕士

基于深度学习的雷达微弱回波信号检测算法研究

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基于深度学习的雷达微弱回波信号检测算法研究

作者：安忠毅南昌大学

学位级别：硕士

雷达通过发射电磁波并接收目标的回波信号,计算出与目标物体之间的距离,从而实现了对目标的探测、定位与跟踪等功能[1]。基于这些关键能力,雷达在军事战争、航空航天以及日常生产生活等多个领域都获得了广泛的应用,为人类的各项活动提... 详细信息

雷达通过发射电磁波并接收目标的回波信号,计算出与目标物体之间的距离,从而实现了对目标的探测、定位与跟踪等功能[1]。基于这些关键能力,雷达在军事战争、航空航天以及日常生产生活等多个领域都获得了广泛的应用,为人类的各项活动提供了安全保障与便利。然而,在实际应用中,部分雷达信号在传输过程中会随着距离的增大而逐渐衰减,同时还会受到障碍物和噪声信号的干扰,导致目标信号淹没在噪声之中,这类信号被称作微弱信号,所以对于微弱信号的检测与降噪十分重要。传统的处理方法受限于软硬件性能、庞大的计算量以及高度依赖先验知识,难以适应复杂的噪声环境。由于深度学习方法不需要先验知识、不依赖于硬件、计算效率高且可拓展性强,故本文采用深度学习的方法展开针对低信噪比信号的检测与降噪工作。本文基于GNU Radio框架与USRP设备构建软件无线电平台,收集实测数据集,并利用相关函数库构建了仿真数据集,进而开展了一系列研究与实验。本文研究内容及结果主要包含三个方面:首先,针对微弱信号的检测任务,单体深度学习模型在鲁棒性和预测准确性方面表现不尽如人意,因此,本文采用集成学习的方法进行微弱信号的检测,旨在提升检测性能。经过严谨的筛选,本文最终确定了卷积神经网络（CNN）、Transformer以及长短期记忆网络（LSTM）这三种网络作为研究对象,同时,本文在LSTM网络中引入了时间注意力机制,以增强模型对时间序列信息的处理能力。针对这三种网络模型,本文采用了集成学习中的软投票机制进行结合训练,融合为CTAL模型,通过实验验证,相较于单体网络,CTAL模型在检测检测准确率提升1.2%到5.6%,证明了该模型在雷达微弱信号检测领域的优势。其次,对于检测到目标信号数据,为其进行降噪工作,本文深入研究了卷积自编码器（CAE）与LSTM,并通过实验测试验证了其降噪性能。通过研究与分析发现,CAE模型能够有效地提取雷达信号的频率信息,而LSTM网络能够捕捉并记忆信号中的长期依赖关系,在波形拟合方面展现出卓越的能力。为了充分发挥两种网络在降噪工作上的优势,本文将CAE与LSTM进行串行融合,构建了CAE-LSTM网络模型。在该模型中,CAE网络负责线性提取信号的频率特征与前期降噪,而LSTM模型则负责进行波形拟合与后期降噪。经过实验验证,CAE-LSTM网络在低信噪比降噪工作上较单一模型提高了3d B到10d B左右,证明该模型在降噪工作上具有良好效果。最后,结合以上微弱信号检测与微弱信号降噪工作,本文构建微弱信号提取系统,该系统集合数据处理模块、信号检测模块与信号降噪模块,实现了一键进行微弱信号检测与降噪的功能。

关键词：信号检测信号降噪深度学习集成学习

红柳林矿大采高综采面移架捕尘装置优化及控尘规律研究

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红柳林矿大采高综采面移架捕尘装置优化及控尘规律研究

作者：张本毅安徽理工大学

学位级别：硕士