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极地冰孔测井仪设计与试验研究

极地冰孔测井仪设计与试验研究

作者：柏洪亮吉林大学

学位级别：硕士

极地冰盖主要分布在南极大陆和北极格陵兰岛,总面积约1600万km2,约占地球冰川总量的90%,是地球上最大的淡水储存库之一。然而,随着全球气候变暖和大气CO2含量的升高,温室效应逐渐凸显,极区冰盖加速消融,极地冰川运动呈现加速趋势,这对... 详细信息

极地冰盖主要分布在南极大陆和北极格陵兰岛,总面积约1600万km2,约占地球冰川总量的90%,是地球上最大的淡水储存库之一。然而,随着全球气候变暖和大气CO2含量的升高,温室效应逐渐凸显,极区冰盖加速消融,极地冰川运动呈现加速趋势,这对全球气候、洋流和海平面变化产生巨大影响。极地冰盖探测提供的信息能帮助我们了解极地冰盖冰川运动规律,预测地球未来环境,海平面变化等,对于保护人类生产生活和减轻自然灾害损失等具有重要意义。通过测井仪在填充低温钻井液且未安装套筒的深冰孔进行测量,获取其钻孔截面形态数据,进而推演冰川运动规律,是研究冰川运动和演化最可靠的方法之一。虽然传统地质石油测井仪早已存在,但是由于精度和适用性问题,无法直接运用于极地冰盖钻孔的测量。因此世界各国早在上世纪便开始研制适用于极地冰盖钻孔参数检测的测井仪,至今已有不少国家研制出适用于极地冰盖钻孔物理参数检测的测井仪。然而,我国在极地冰川运动观测方面一直以卫星遥感数据分析为主,近些年来才开始对极地冰盖测井技术的研究,目前还未研制出能有效应用于极地冰孔的测井系统。对此,本文设计了一种用于极地冰盖钻孔高精度物理参数检测的JLCJ-1型测井仪,并针对该测井仪开展了以下研究:首先,确定了JLCJ-1型测井仪的测量参数,应实现对极地冰盖钻孔孔壁截面形态、钻孔方位角、孔斜角、温度,压力和深度等参数的精确测量;完成了JLCJ-1型测井仪整体方案设计,确定其结构由提吊机构、扶正机构、测控单元舱、钻孔截面形态测量机构及探头组成,整体长2.48 m,最大直径92 mm;提出了采用六个测量臂的结构,并且每个测量臂都有各自的测力板簧与之相配合进行冰孔孔径精确测量的测量原理,完成了钻孔截面形态测量机构的机械结构设计,孔径测量范围为100-180 mm,设计测量精度为±0.1 mm;对测井仪测控单元所用的传感器、数据采集模块和测控单元舱进行了选型和设计,可完成温度、压力、倾斜角和方位角的实时数据采集。对设计的结构以及部分零部件进行了模拟分析验证,如对测控单元舱外壳和测力板簧进行了数值模拟分析,分析结果显示,测控单元舱外壳在压力为30MPa的压力下的最大变形量仅约为0.037 mm,不会影响内部钻孔截面形态驱动装置和数控单元的正常工作;测力板簧正常工况下所承受的最大应力约为360MPa,仅为50Cr V钢的屈服强度值的一半,并且测力板簧在测井仪测量过程中弯曲的时间仅为2-4h,发生疲劳变形的可能性较低。针对极地冰孔测井仪的检测系统,开发了上位机界面及控制程序,可实现控制测井仪正常运作,完成对孔壁截面形态、钻孔方位角和孔斜、温度和井下压力的精确检测,以及对钻孔参数数据的接收、解析、实时显示和存储。建立了测井仪专用试验台,对测井仪中的六个测量臂进行了校准试验,分别得到了六个测量臂测量孔径与应变片电位信号关系的初始描述方程。针对测井仪设计了测试方案,对其钻孔截面形态测量机构、方位角和倾斜角进行了测量试验,验证了设计结构的合理性和工作可靠性,根据钻孔截面形态测量试验结果对测井仪六个测量臂的初始描述方程进行了修正,得到了1-6号测量臂最终的描述方程。针对测井仪中初始设计的测量臂调试校准工作困难、描述方程复杂及数据处理繁琐的问题,提出了一种测量臂优化设计方法,并设计了一种新型测量臂,经过对该测量臂的数值模拟分析和实验验证,确定了新型测量臂能实现其径向位移与应变片所测的电压值呈线性变化关系,极大地简化了测量臂的调试校准工作,提高了测井仪的测量精度,同时后期数据处理也更加便捷。基于该方法,可以通过更改不同设计参数,完成用于不同孔径测量范围的测量臂设计,进而实现仅通过更换测量臂即可将测井仪应用于不同孔径的钻孔测量,极大地增加了测井仪的适用范围。

关键词：极地冰盖测井仪钻孔参数检测模拟分析

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莫兰迪绘画色彩在漆画创作中的应用与实践

莫兰迪绘画色彩在漆画创作中的应用与实践

作者：柏雨上海师范大学

学位级别：硕士

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基于深度强化学习的风场中浮空器驻留控制

北京航空航天大学学报 2024年第7期50卷 2354-2366页

作者：柏方超杨希祥邓小龙侯中喜国防科技大学空天科学学院长沙410073

建立了平流层浮空器区域驻留模型,在有动力和无动力推进的情况下,基于马尔可夫决策过程,将具有优先经验回放的双深度Q学习应用于平流层浮空器区域驻留控制。通过平均区域驻留半径、区域驻留有效时间比等参数来评价区域驻留控制方法的效... 详细信息

建立了平流层浮空器区域驻留模型,在有动力和无动力推进的情况下,基于马尔可夫决策过程,将具有优先经验回放的双深度Q学习应用于平流层浮空器区域驻留控制。通过平均区域驻留半径、区域驻留有效时间比等参数来评价区域驻留控制方法的效果。典型风场中仿真分析结果指出:在区域驻留半径为50 km、区域驻留时间为3天的任务下,无动力推进的平流层浮空器的平均区域驻留半径为28.16 km,区域驻留有效时间比为83%;有动力推进平流层浮空器的平均区域驻留半径可达8.84 km,可实现区域驻留半径为20 km的飞行控制,区域驻留有效时间比为100%。

关键词：平流层浮空器动态风场区域驻留控制深度强化学习动力推进

PM2.5和臭氧的长期及短期暴露对我国当前及未来的健康损害影响研究

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PM2.5和臭氧的长期及短期暴露对我国当前及未来的健康损害影响研究

作者：柏洋南京信息工程大学

学位级别：硕士

《中小学教育惩戒规则（试行）》执行问题研究 ——以赤峰市S区为例

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《中小学教育惩戒规则（试行）》执行问题研究 ——以赤峰市S区为...

作者：柏尤佳内蒙古师范大学

学位级别：硕士

成都东部新区征地拆迁安置小区社区治理研究 ——以养马街道C社区为例

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作者：陈济柏四川师范大学

学位级别：硕士

乡村振兴视域下轿子山自然保护区与周边社区关系研究

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乡村振兴视域下轿子山自然保护区与周边社区关系研究

作者：柏智刚云南师范大学

学位级别：硕士

多孔PLGA微球作为新型冠状病毒疫苗佐剂的研究

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过程工程学报 2024年第3期24卷 360-370页

作者：邹龄娇张瑜岳华马光辉群马大学理工学部分子科学部日本群马376-8515 中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)制备的纳/微颗粒已被证明具有良好的疫苗佐剂效果。现有研究中,对于PLGA疫苗递送微球的研究主要集中在抗原装载/吸附效率的提升或多佐剂共递送以增强免疫效果上。然而,对于微球结构本身的多样性在免疫效果... 详细信息

聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)制备的纳/微颗粒已被证明具有良好的疫苗佐剂效果。现有研究中,对于PLGA疫苗递送微球的研究主要集中在抗原装载/吸附效率的提升或多佐剂共递送以增强免疫效果上。然而,对于微球结构本身的多样性在免疫效果提升方面的探索仍较为匮乏。通过对微球结构进行合理化设计,制备出多孔微球将抗原“后装载”到微球内部的方法或可实现抗原的无损装载与延长递送,从而开发出高效的新型冠状病毒疫苗递送佐剂。本工作以乳液法制备了PLGA多孔微球与实心微球,二者除了多孔微球具有内部空腔和表面小孔的独特结构外,在微球粒径、表面电势上均无显著区别。由于PLGA多孔微球内孔大、外孔小的特征,抗原投入浓度5.71 mg/mL时,包埋率达到10.81%。在延长抗原体内滞留时间上,相对于游离抗原3天的滞留终点和实心微球混合抗原5天的滞留终点,装载于多孔微球中的抗原的体内滞留时间延长至15天。在体液免疫效果的提升上,与新冠抗原混合实心微球疫苗组相比,装载新冠抗原的多孔微球疫苗组的IgG滴度上升速度最大值V_(max)是其1.73倍,响应水平更高;达到V_(max)的时间t比其提前了2.8天,起效时间更早;疫苗接种后6~16周期间,IgG抗体滴度均高于实心微球组,具有更优维持抗体滴度的潜力。

关键词： PLGA微球多孔微球抗原装载新冠疫苗佐剂

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单晶氮化镓压痕/划痕行为的分子动力学解析

单晶氮化镓压痕/划痕行为的分子动力学解析

作者：柏丁楠吉林大学

学位级别：硕士

氮化镓作为典型第三代半导体材料,具有禁带宽度大、热导率高、化学稳定性好和抗辐照能力强等优点,在光电子、高温大功率和高频微波等器件中具有广阔应用前景。氮化镓作为超硬材料,具有硬度高,脆性大的特点,其机械加工面临巨大挑战。目前... 详细信息

氮化镓作为典型第三代半导体材料,具有禁带宽度大、热导率高、化学稳定性好和抗辐照能力强等优点,在光电子、高温大功率和高频微波等器件中具有广阔应用前景。氮化镓作为超硬材料,具有硬度高,脆性大的特点,其机械加工面临巨大挑战。目前,氮化镓材料的微观变形损伤机理尚不够明晰,影响其加工工艺优化,制约了其功能应用。因此,在半导体行业蓬勃发展的今天,全方位的了解氮化镓材料的力学性能以及其在微观层面上的变形机理变得至关重要。近年来,纳米压痕和划痕技术已经成为了材料测试领域的主要研究手段。本文聚焦于氮化镓材料的机械加工,将分子动力学模拟与纳米压痕和纳米划痕相结合,表征了氮化镓材料的力学性能、微观变形损伤机理,研究了氮化镓变形过程中位错与相变之间的关系、变形过程中滑移面的激发顺序、各向异性对材料不同晶面性能的影响等问题。本研究为揭示氮化镓微观变形机理提供了理论依据,对氮化镓零部件的设计和加工制造具有指导意义。本文的主要研究内容如下:(1)建立单晶氮化镓的分子动力学模型。基于分子动力学建立了纤锌矿结构氮化镓纳米压痕与划痕试验的原子模型。基于试验结果,分析并比较了目前氮化镓主流应用的两种势函数:Tersoff和SW势函数。对于两种势函数的分析结果进行了比较,选取了更接近实际模拟效果的势函数——Tersoff势函数,确定了系统的系综以及边界条件。另外,本文还对氮化镓的分子动力学基本原理和缺陷分析方法进行了系统的描述。(2)纤锌矿氮化镓纳米压痕下的变形损伤机理与材料的各向异性研究。本文对氮化镓纳米压痕下的材料位错变形机理进行了分析,由于纤锌矿氮化镓属于六方结构,所以对其c面、m面、a面进行了全面的比较研究。首先,本文分析了不同晶面压痕的位错形成机理,然后,本文还对氮化镓滑移面的激发顺序进行了研究,另外,对氮化镓在高温高压条件下的相变转变机制进行了探讨,发现五重配位六方结构相是纤锌矿结构向闪锌矿结构转变的过渡相结构。此外,本文还对氮化镓压痕状态下形成裂纹的原因结合位错与相变机理进行了全面的研究。(3)氮化镓纳米划痕下的变形损伤机理与材料各向异性研究。本文对氮化镓纳米划痕的不全位错形成原因与闪锌矿相结构结合分析,发现相变发生转变的原因是原子在剪切应力的作用下,沿着基面进行滑移,滑移方向为位错的伯氏矢量方向,从而替代另外一个位置的原子,形成了闪锌矿结构。本文还对材料各向异性划痕试验进行分析,研究了不同晶面如Ga面、N面、m面、a面划痕的位错和相变机理。另外,本文还对氮化镓各向异性划痕的亚表面损伤层厚度和去除原子个数进行了分析,为氮化镓的实际加工提供了理论依据。(4)温度对氮化镓力学性能的影响研究。由于氮化镓材料具有优异的性能,因此氮化镓材料在航空航天领域以及高功率器件领域的应用较为广泛,所以本文开展了氮化镓材料在低温与高温环境下的材料微观力学性能研究。首先,本文分析了氮化镓在100 K、300 K、500 K、800 K温度下的位错与相变变化,其次还系统研究了氮化镓在纳米划痕试验不同温度下的位错与相变机理,最后,本文对氮化镓材料的摩擦系数方向相关性进行了研究。本文对理解氮化镓材料的变形损伤机理及温度对纳米压痕与划痕测试结果的影响具有重要意义,为氮化镓材料的设计制造提供了参考。

关键词：纳米压痕纳米划痕变形损伤机理温度各向异性分子动力学