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道路交通系统数字孪生:概念、成熟度分级与研究展望

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中国公路学报 2024年第7期37卷 218-236页

作者：孙剑秦国阳同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804

数字孪生的概念和技术的兴起为建立物理和虚拟空间融合交互的道路交通系统提供了关键的理论框架和技术指引,因此受到国内外学术界、工业界和政府部门的广泛关注。然而,在研究和应用过程中,道路交通系统数字孪生存在以下突出问题:①概念... 详细信息

数字孪生的概念和技术的兴起为建立物理和虚拟空间融合交互的道路交通系统提供了关键的理论框架和技术指引,因此受到国内外学术界、工业界和政府部门的广泛关注。然而,在研究和应用过程中,道路交通系统数字孪生存在以下突出问题:①概念有待明晰;②孪生对象有待明确;③能力成熟度分级有待制定;④支撑数字孪生的新交通技术研究有待加强。为此,首先系统梳理并界定道路交通系统数字孪生的对象和概念,进一步提出道路交通系统数字孪生“可视-可诊-可管-可优”四级成熟度VDMO模型。以典型应用场景为切入点,系统分析了四级成熟度模型对应的研究进展、科学问题和关键技术。最后,从可持续发展和工程实践应用的视角,总结了道路交通系统数字孪生未来应用挑战和展望。该综述可为道路交通系统数字孪生的技术研究,工程实践及其可持续发展提供重要参考。

关键词：交通工程道路交通系统综述数字孪生成熟度模型交通仿真管控优化

具有空间扩散和年龄结构的结核病时空动力学分析

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具有空间扩散和年龄结构的结核病时空动力学分析

作者：吕国阳黑龙江大学

学位级别：硕士

结核病是由结核杆菌引起的一种慢性传染病,具有潜伏期、治疗周期较长,易复发等特点.本文以结核病传播为主要研究背景,建立了一个包含治疗项和恢复项的反应扩散–年龄结构结核病传播模型.利用反应扩散方程的基本理论和方法来研究该模型... 详细信息

结核病是由结核杆菌引起的一种慢性传染病,具有潜伏期、治疗周期较长,易复发等特点.本文以结核病传播为主要研究背景,建立了一个包含治疗项和恢复项的反应扩散–年龄结构结核病传播模型.利用反应扩散方程的基本理论和方法来研究该模型的时空动力学行为.研究结果表明:基本再生数（阈值）R0决定了结核病的灭绝或持续,为此本文研究了如下主要问题:（i）验证模型的适定性:通过构造向量型的不动点问题证明了解的存在唯一性,利用魏尔斯特拉斯判别法证明了解的非负性,通过使用Gronwall不等式证明了解的有界性,并对解的渐近光滑性进行了理论分析.（ii）通过拉普拉斯变换定义了下一代算子,从而建立了模型的基本再生数R0,它决定了疾病的灭绝和持续:如果R01,疾病将会一致持续.（iii）通过研究特征方程特征根的分布,证明了无病平衡点和地方病平衡点的局部渐近稳定性.（iv）证明了解半流的连续性,并使用反证法得到了模型的一致持续性.（v）构造合适的李雅普诺夫泛函,得到该模型在无病平衡点和地方病平衡点的全局渐近稳定性.本文最后做了数值模拟.通过做一维和二维情况下的数值模拟,验证了本文的理论结果,并用灵敏度分析的方法研究了R0与参数之间的敏感性.结果表明:结核病的传播率、治疗者传染性和治疗率这三个参数对R0的影响最敏感.就此提出合理化的结核病防控措施,主要包括:通过媒体宣传提高公众的防护意识;做好结核病患者的隔离工作;积极推进结核病社区排查行动,实现早期诊断、及时规范治疗等.

关键词：年龄结构结核病模型反应扩散基本再生数李雅普诺夫泛函全局稳定性

第32届夏季奥林匹克运动会女子100米决赛运动员运动技术表现研究

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第32届夏季奥林匹克运动会女子100米决赛运动员运动技术表现研究

作者：秦国阳山东师范大学

学位级别：硕士

随着我国短跑运动员和教练员的不断努力,我国短跑运动员动作技术不断得到优化,成绩不断取得进步。在东京奥运会田径女子100米比赛中,我国女子短跑运动员葛曼棋在第一轮的比赛当中跑出了11.20秒的好成绩,成功地进入到了半决赛当中,成为... 详细信息

随着我国短跑运动员和教练员的不断努力,我国短跑运动员动作技术不断得到优化,成绩不断取得进步。在东京奥运会田径女子100米比赛中,我国女子短跑运动员葛曼棋在第一轮的比赛当中跑出了11.20秒的好成绩,成功地进入到了半决赛当中,成为了37年以来第一个能够在奥运会上晋级女子100米半决赛的中国运动员。女子100米决赛冠军汤普森则以10.61秒的成绩刷新了女子100米的奥运会纪录,表明国际女子100米成绩及技术也在不断提升。我国女子100米运动员与国际顶尖水平的差距明显,成绩和技术的提升空间较大。对东京奥运会女子100米比赛中国内外运动员运动表现进行分析,为巴黎奥运会的备战具有重要的参考价值。本研究以第32届夏季奥林匹克运动会女子100米决赛运动员运动技术表现为研究对象,采用文献资料法、专家访谈法、运动视频图像解析法和数理统计法,探讨当前世界优秀女子短跑运动员运动表现特点以及国内短跑运动员存在的不足,为我国女子短跑运动员的技术训练和比赛备战提供参考,结合本研究视频图像分析、数据归纳以及理论论证得出以下结论:(1)随着女子100米项目的发展,世界高水平女子100米运动员出现了大龄化、身材高大化的趋势,且与女子100米比赛成绩关联度最高的因素是运动员的最大速度,我国女子短跑运动员在肌肉力量素质的发展水平与世界优秀选手仍存在较大差距。(2)根据世界女子优秀运动员速度变化特点将100米分为:0-13米为起跑加速阶段,13-21.5米进入速度的快速提升阶段,21.5-47米为途中跑加速阶段,47-55.5米进入最大瞬时速度阶段,55.5-81米为最大速度保持阶段,81-100米为速度下降的冲刺阶段,我国女子100米短跑运动员在起跑加速阶段和速度保持阶段仍有较大提升空间。(3)世界优秀女子100米运动员在起跑阶段的运动表现特点为,起跑器前、后踏板的距离和角度逐渐趋近并固定在一定范围内,在“预备”姿势更加注重髋关节的抬起高度和骨盆的前倾角度。加速跑阶段运动员随着速度的提升支撑时间占比快速下降,且髋关节的伸展幅度更加充分,通过步长与步频的同时增加而实现速度的快速提升。(4)世界优秀女子100米运动员在途中跑阶段运动技术表现为,支撑与腾空时间占比以及缓冲与蹬伸时间占比逐渐稳定在4:6左右。短跑运动员途中跑阶段膝关节角度变化远小于踝关节角度,身体重心的垂直变化更多受到踝关节角度的影响,有效减少身体在重心垂直方向上的位移并提升水平方向上向前的位移。运动员上肢摆动也更加积极。最大速度区间的运动学特征为相对较高的步频,最高的步长幅度以及最少的缓冲时间。(5)世界优秀女子100米运动员在冲刺跑阶段运动技术表现为,支撑时间占比出现一定增长,“送髋”技术幅度相较于途中跑阶段出现下降,在最后压线时均注重上体的前倾和步幅的缩短。

关键词：运动视频图像处理 100米跑女子短跑运动技术表现东京奥运会

Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂对半焦基DC-SOFC性能的影响

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煤炭学报 2024年第3期49卷 1647-1656页

作者：刘国阳周安宁刘倩王俊哲西安科技大学化学与化工学院陕西西安710054 陕西煤业新型能源科技股份有限公司陕西西安710199

半焦与CO_(2)的气化反应速率是影响半焦燃料基DC-SOFC电池性能的关键。为提高半焦的CO_(2)气化反应性,采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了具有钙钛矿结构的Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂,用SEM、XRD、XPS、低温氮气吸脱附等分析手段研究了Ca_(2)Fe_... 详细信息

半焦与CO_(2)的气化反应速率是影响半焦燃料基DC-SOFC电池性能的关键。为提高半焦的CO_(2)气化反应性,采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了具有钙钛矿结构的Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂,用SEM、XRD、XPS、低温氮气吸脱附等分析手段研究了Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂的形貌和结构,采用热重分析实验研究Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂对半焦燃料的CO_(2)气化反应催化活性;在Ag-GDC|YSZ|GDC-Ag电解质支撑电池系统上,研究了添加Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂对半焦燃料基DC-SOFC输出性能的影响。结果表明,随着催化剂焙烧温度的提高,Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂晶粒尺寸逐渐增大、比表面积降低,750℃焙烧的催化剂具有良好的分散性、颗粒尺寸约为0.1μm,在半焦的CO_(2)气化反应中催化作用最好;相较于CaO和Fe2O3,Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂结构中吸附氧浓度更高,在半焦的CO_(2)气化反应中表现出更为优异的催化活性;Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂的循环稳定性取决于催化剂结构的热稳定性,其循环使用时活性降低主要归因于半焦燃料中无机灰分的包裹。催化剂对DC-SOFC输出性能影响表明,当半焦中添加10%的Ca_(2)Fe_(2)O_(5)催化剂时,电池的峰值功率密度从15.3 mW/cm^(2)增大到23.7 mW/cm^(2);EIS分析表明阳极传质阻力是影响DC-SOFC输出性能和燃料利用率的主要因素,降低灰分、催化剂累积带来的传质阻力可有效提高电池寿命和燃料利用率。

关键词：直接碳固体氧化物燃料电池钙钛矿催化剂 C-CO_(2)气化反应

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新中国体育课程标准的演化特征与时代价值

体育学刊 2024年第2期31卷 105-111页

作者：秦国阳程卫波山东师范大学体育学院山东济南250358 曲阜师范大学体育科学学院山东曲阜273165

体育课程标准不仅是我国学校体育教学的指导性、法规性纲领,也是见证我国学校体育发展及变革的历史线索。研究认为:经过从“形成与改造”到“调整与恢复”,再到“创新与深化”等阶段的嬗变,我国体育课程标准呈现出以下演化特征:(1)课程... 详细信息

体育课程标准不仅是我国学校体育教学的指导性、法规性纲领,也是见证我国学校体育发展及变革的历史线索。研究认为:经过从“形成与改造”到“调整与恢复”,再到“创新与深化”等阶段的嬗变,我国体育课程标准呈现出以下演化特征:(1)课程理念从“社会本位”到“学科本位”,再到“学生本位”;(2)课程目标从“增强体质、劳动卫国”到“三基”,再到“三维目标、核心素养”;(3)课程内容从“技术化、统一性”到“基础化、灵活性”,再到“结构化、综合性”;(4)课程实施从“指令执行”到“灵活创生”,再到“因材施教”;(5)课程评价从“体质检测”到“能力评估”,再到“素养评价”。体育课程标准涵括以下时代价值:(1)课程标准内涵立意呈现出从“社会立场”到“学科立场”,再到“教育立场”的流变;(2)课程标准设计思维实现了从“确定性思维”到“灵活性思维”,再到“综合性思维”的转变;(3)课程标准内在逻辑表现出从“体质导向”到“内容主导”,再到“三位一体、课程育人”的创造性转化。

关键词：学校体育体育课程标准课程改革体育教学

碳点及其复合物在光催化还原CO2领域中的应用

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化学进展 2024年第4期36卷 575-585页

作者：党永强黄瑞冯香钰刘国阳朱由余张亚婷西安科技大学化学与化工学院自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室

化石燃料的大量消耗造成大气中二氧化碳浓度持续增加，导致温室效应、海平面上升等严重气候与环境问题，利用太阳光催化将CO2还原为具有附加值的碳氢燃料被视为最有潜力的解决方法之一。研究者已经开发出了多种光催化剂，其中碳点是一... 详细信息

化石燃料的大量消耗造成大气中二氧化碳浓度持续增加，导致温室效应、海平面上升等严重气候与环境问题，利用太阳光催化将CO2还原为具有附加值的碳氢燃料被视为最有潜力的解决方法之一。研究者已经开发出了多种光催化剂，其中碳点是一种尺寸小于10 nm的新型碳纳米材料，具有独特的上转换发光性质，可促进电子转移，合成方法友好且安全，广泛地应用在光催化还原CO2领域。本文从光催化还原CO2机理着手，在光吸收效率、载流子分离效率、CO2吸附能力和多重作用四个方面，详细综述了碳点及碳点复合材料在光催化还原CO2中的作用机制及性能评价，归纳了碳点在光催化还原CO2领域的优势，分析了其中存在的挑战和解决问题的可能途径，展望了未来发展前景，为促进碳点基光催化剂的发展提供新思路。

关键词：碳点碳点复合材料光催化二氧化碳还原光催化还原CO2机理

水泥与碱激发材料协同固化氯盐渍土的机理研究

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建筑材料学报 2024年

作者：苏文轩宁宝宽刘剑平刘国阳钟明洋沈阳工业大学建筑与土木工程学院

研究了水泥与碱激发矿渣/粉煤灰（AASF）复合掺比和龄期对固化氯盐渍土力学性能的影响及其固化机理．结果表明：当水泥与AASF按照最佳掺比为11：9时，固化氯盐渍土各龄期的抗压强度均高于水泥单一固化强度的50%左右；水泥与AASF的反应... 详细信息

研究了水泥与碱激发矿渣/粉煤灰（AASF）复合掺比和龄期对固化氯盐渍土力学性能的影响及其固化机理．结果表明：当水泥与AASF按照最佳掺比为11：9时，固化氯盐渍土各龄期的抗压强度均高于水泥单一固化强度的50%左右；水泥与AASF的反应可以相互协同，所生成的C-A-S-H和N-A-S-H凝胶对游离Cl-产生持续物理吸附，有效减轻了Cl-对水泥水化的抑制作用，同时，水泥的水化进一步促进了AASF的反应速率和程度；该方法相比纯水泥固化土的胶凝性产物量明显增多，硬化体结构更加致密．

关键词：流态固化土水泥碱激发矿渣/粉煤灰氯盐渍土力学性能微观机理

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太赫兹液体光子学研究进展（特邀）

激光与光电子学进展 2024年第3期 278-293页

作者：连想张明浩王国阳张亮亮首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室

液态水是世界上最常见的物质，却具有复杂的分子网络结构以及超快的演化过程。迄今为止，我们对水的了解仍然不全面。长期以来，用液态水来产生或探测太赫兹波一直被认为是不可能的，主要原因是极性液体，尤其是液态水，表现出对太赫兹... 详细信息

液态水是世界上最常见的物质，却具有复杂的分子网络结构以及超快的演化过程。迄今为止，我们对水的了解仍然不全面。长期以来，用液态水来产生或探测太赫兹波一直被认为是不可能的，主要原因是极性液体，尤其是液态水，表现出对太赫兹波的强吸收，阻碍了太赫兹液体光子学的发展。与其他物质状态相比，液体具有许多独特的性质。具体来说，液体的材料密度与固体相当，这意味着与激光脉冲相互作用的分子数量比气体多3个数量级。与固体相比，液体的流动性允许每个激光脉冲入射到介质的新区域，即使使用高重复率激光脉冲，材料损伤阈值也不是问题。液体的引入加深了目前对高能量密度等离子体、激光与物质相互作用过程中电离粒子的超快动力学的理解。太赫兹液体光子学是近年来新兴的课题，它为研究人员从液体材料中获得太赫兹辐射提供了一种选择。这一跨学科、变革性的课题应该会推动太赫兹波传感和光谱技术的发展，并将对太赫兹科学产生重大影响，包括下一代液体源、探测器和系统的开发。

关键词：太赫兹波相干探测液体等离子体四波混频

考虑加载次序影响的沥青非线性疲劳损伤累积研究

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工程力学 2024年第5期41卷 68-76页

作者：房辰泽冷真郭乃胜李辉蒋继望陆国阳王昊鹏大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026 香港理工大学土木及环境工程学系中国香港九龙999077 诺丁汉大学诺丁汉交通工程中心英国诺丁汉NG72RD

变幅加载下沥青的疲劳损伤累积具有明显的非线性特征,传统的Miner’s线性疲劳损伤累积准则无法表征不同变幅加载次序下沥青的非线性疲劳损伤累积(NLFDA)。该研究旨在建立考虑加载次序影响的NLFDA模型,准确表征加载次序对沥青疲劳损伤累... 详细信息

变幅加载下沥青的疲劳损伤累积具有明显的非线性特征,传统的Miner’s线性疲劳损伤累积准则无法表征不同变幅加载次序下沥青的非线性疲劳损伤累积(NLFDA)。该研究旨在建立考虑加载次序影响的NLFDA模型,准确表征加载次序对沥青疲劳损伤累积的影响。通过开展应力控制的沥青恒幅加载疲劳试验,采用耗散伪应变能(DPSE)表征沥青疲劳损伤,分析恒幅加载下沥青的疲劳损伤累积规律;采用低-高和高-低两种加载次序,开展应力控制的沥青变幅加载疲劳试验,分析变幅加载下沥青的疲劳损伤累积规律;基于损伤等效准则,建立考虑加载次序影响的NLFDA模型,分析加载次序对疲劳损伤累积的影响。结果表明:应力控制模式下的沥青疲劳损伤,呈先缓慢后急剧的非线性增加演化趋势;恒幅加载下沥青疲劳损伤服从Miner’s准则发生线性累积,且累积寿命分数等于1;变幅加载下沥青疲劳损伤不服从Miner’s准则而发生非线性累积。低-高和高-低变幅加载次序下,沥青累积疲劳寿命随一级寿命分数的增大而分别增加和减小,累积寿命分数分别大于1和小于1;建立的NLFDA模型可克服Miner’s准则缺陷,并较为准确地表征加载次序对沥青疲劳损伤累积的影响。

关键词：道路工程沥青材料非线性疲劳损伤累积加载次序耗散伪应变能疲劳寿命

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