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视觉Transformer在滚动轴承故障诊断中的应用研究

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视觉Transformer在滚动轴承故障诊断中的应用研究

作者：曾信凌中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

旋转机械在现代工业中占据重要地位,广泛应用于汽车、航空、航天等领域。滚动轴承作为旋转机械的关键部件,由于长时间处于恶劣工作环境,非常容易发生故障,严重影响设备的安全运行。因此,研究滚动轴承的故障诊断对于提高旋转机械设备的... 详细信息

旋转机械在现代工业中占据重要地位,广泛应用于汽车、航空、航天等领域。滚动轴承作为旋转机械的关键部件,由于长时间处于恶劣工作环境,非常容易发生故障,严重影响设备的安全运行。因此,研究滚动轴承的故障诊断对于提高旋转机械设备的可靠性和安全性至关重要。在大数据时代,随着人工智能的迅速发展,基于数据驱动的机器学习故障诊断方法因其不需要过多人为干预就能取得很好的诊断效果,因此成为解决旋转机械故障诊断问题的热点。以卷积神经网络为代表的深度学习模型在旋转机械故障诊断已取得不错的效果,Transformer作为一种新兴的注意力机制模型,虽然在多个领域表现出卓越性能,但其独特的数据输入格式限制了在旋转机械故障诊断领域的应用。因此,本论文以滚动轴承为研究对象,基于Transformer进行故障诊断研究,重点关注振动信号图像化和基于视觉Transformer的轴承故障诊断方法。具体研究内容如下:(1)设计了深沟球轴承故障信号获取实验,提出了基于鲸鱼优化算法与变分模态分解的故障信号降噪方法,并通过不同时频变换方法将一维振动信号变换为二维时频图。首先,针对凯斯西储大学轴承数据集无法充分模拟实际轴承故障状态的问题,设计了深沟球轴承的实验方案,获取了包含单一故障和复合故障的轴承故障数据集,覆盖了35种不同工况,为后续研究提供可靠的数据基础。其次,针对传统信号处理方法在应对复杂非线性信号时的局限性,提出了创新性的方法,将鲸鱼优化算法与变分模态分解相结合,以提升轴承故障信号的降噪效果和特征提取能力。最后,通过采用多种时频图变换方法将一维振动信号变换为二维时频图,解决了Transformer网络输入问题,以最大程度挖掘振动信号中的关键故障特征。(2)提出了基于二维时频图和Vi T、Swin Transformer网络的轴承故障诊断方法,并通过对比实验验证了网络在轴承故障诊断领域的可行性和优越性。首先,针对故障诊断研究中传统深度神经网络模型存在的特征提取能力低、长序列依赖问题,提出了以注意力机制为核心的视觉Transformer模型,搭建了基于二维时频图和Vi T、Swin Transformer网络的轴承故障诊断模型。其次,通过凯斯西储大学轴承数据集和中国民用航空飞行学院轴承数据集验证了该方法的有效性,实现了基于视觉Transformer的滚动轴承故障诊断。最后,通过对比不同时频图与网络的匹配程度,进一步验证Vi T、Swin Transformer网络在轴承故障诊断领域的可行性和优越性。结果表明,Vi T、Swin Transformer模型能很好的从各类时频图中提取故障特征,相对于传统Vgg、Res Net网络而言,具有更加优越的故障诊断性能。(3)提出了改进Swin Transformer的滚动轴承故障诊断方法。首先,针对传统Transformer训练困难、容易陷入过拟合的问题,设计了改进的Swin Transformer的滚动轴承故障诊断网络模型,该改进模型以Swin Transformer模型为网络基础框架,将Swin Block中的多层感知机替换为卷积操作,在不增加额外参数的情况下,增强了网络对图像空间信息的捕获能力,有效规避了过拟合问题。其次,通过不同数据集生成的不同时频图以及不同卷积核大小的对比,验证了改进后Swin Transformer网络模型的性能。与其他故障诊断模型对比结果表明,所提出的改进Swin Transformer网络模型能够在不引入额外参数的情况下获得更高的测试集准确率,证明了其有效性。最后,通过t-SNE非线性降维技术进行降维可视化分析,结果显示,所提方法对各类故障特征显示出明显的可分性,不同类型的故障在空间中呈现出独特的空间分布,并展现出密集的聚簇特性。

关键词：滚动轴承故障诊断 Transformer 时频图

双线圈小管件吸引式成形中线圈及骨架受力分析

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塑性工程学报 2024年

作者：习凌然阎诺熊奇赵翔湖北省微电网工程技术研究中心三峡大学电气与新能源学院华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心

针对双线圈和单线圈工况下线圈等部件受力情况不同的现象,利用有限元仿真软件对线圈加载5组不同的放电电压,分别对同轴双线圈小管件电磁成形过程中的线圈、骨架及玻璃纤维加固层的受力进行分析,结果表明:单线圈与双线圈工况下,内线圈的... 详细信息

针对双线圈和单线圈工况下线圈等部件受力情况不同的现象,利用有限元仿真软件对线圈加载5组不同的放电电压,分别对同轴双线圈小管件电磁成形过程中的线圈、骨架及玻璃纤维加固层的受力进行分析,结果表明:单线圈与双线圈工况下,内线圈的受力方向完全相反,相较于单线圈工况下的线圈向外膨胀,双线圈工况下内线圈会向内收缩,且双线圈工况下内线圈的受力大小比单线圈工况下大2～10倍,双线圈工况下外线圈受力变得不均匀,受力是单线圈状态下的1.5倍;在本文系统参数下,成形系统的骨架和加固层的最优厚度均为2 mm,等效应力降低幅度分别为32%和87%。

关键词：电磁成形吸引式成形双线圈应力分析

负性生活事件与青少年网络欺凌行为的关系——愤怒反刍的中介作用和网络去抑制的调节作用

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华南师范大学学报（社会科学版） 2024年第1期 93-104,206页

作者：王兴超史浩凌山西大学教育科学学院太原030006 东北师范大学心理学院长春130024

为探讨负性生活事件对青少年网络欺凌行为的影响,以及愤怒反刍和网络去抑制在这一影响中的作用,采用青少年生活事件量表、愤怒反刍量表、网络欺凌行为问卷和网络去抑制量表对610名青少年进行问卷调查。结果表明:其一,在控制性别和年龄后... 详细信息

为探讨负性生活事件对青少年网络欺凌行为的影响,以及愤怒反刍和网络去抑制在这一影响中的作用,采用青少年生活事件量表、愤怒反刍量表、网络欺凌行为问卷和网络去抑制量表对610名青少年进行问卷调查。结果表明:其一,在控制性别和年龄后,负性生活事件显著地正向预测青少年的网络欺凌行为。其二,愤怒反刍在负性生活事件与网络欺凌行为之间存在显著的中介作用。其三,网络去抑制在愤怒反刍与网络欺凌行为之间起到显著的调节作用;青少年的网络去抑制水平越高,愤怒反刍对网络欺凌行为的正向预测作用越强。这一研究结果对减少网络欺凌行为的干预措施提供了新的视角。

关键词：负性生活事件网络欺凌行为愤怒反刍网络去抑制

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膨胀土路堑边坡柔性加固方法及现场监测

中国公路学报 2024年第6期37卷 87-97页

作者：张锐凌时光郑健龙周豫王欢长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114 长沙理工大学极端环境绿色长寿道路工程全国重点实验室湖南长沙410114 长沙理工大学道路灾变防治及交通安全教育部工程研究中心湖南长沙410114

为了提出一种用于新开挖膨胀土路堑边坡加固的方法并揭示其作用机理,设计了一种柔性面层+土钉加固结构,并建立了相应设计方法;依托云南某高速公路弱膨胀土路堑边坡加固工程,进行了加固结构设计计算及现场试验;开展了加固结构的受力及变... 详细信息

为了提出一种用于新开挖膨胀土路堑边坡加固的方法并揭示其作用机理,设计了一种柔性面层+土钉加固结构,并建立了相应设计方法;依托云南某高速公路弱膨胀土路堑边坡加固工程,进行了加固结构设计计算及现场试验;开展了加固结构的受力及变形监测,探究了加固结构的作用机理。研究结果表明:当柔性面层允许边坡法向发生3.0%的膨胀变形时,所受到的法向膨胀应力可较不允许发生膨胀变形时下降61.1%,设计的柔性加固结构可满足稳定性的要求。一年内,在雨季土钉中部轴力普遍出现增长,在旱季离坡面较近的土钉端头轴力显著减小;土钉轴力沿土钉长度方向总体呈现“中间大,两端小”分布,与锚杆框架梁相比,受力更为均匀;柔性面层网面的最大拉应变均出现在阶段性停雨后,具有明显的滞后性,且远小于材料极限伸长率;坡面土压力变化与高强加筋三维网应变变化规律基本一致,雨季呈波动增长,旱季缓慢回落,坡面土压力增值与计算所得膨胀力接近;随着土体雨季增湿膨胀、旱季干燥收缩,钢缆绳轴力变化呈现出缓慢增长、持续衰减及逐渐稳定3个阶段;3个监测点位中边坡坡顶水平位移最大,为5.4 mm,边坡整体稳定。监测结果综合反映了柔性加固结构“以柔治胀”的作用机理。所得结论可为新开挖膨胀土边坡的加固设计和施工提供参考。

关键词：路基工程膨胀土边坡现场监测柔性加固膨胀力

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基于四维非线性串扰模型的单跨无中继光传输多维调制设计

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电子学报 2024年

作者：梁志伟陈斌凌未雷艺合肥工业大学计算机与信息学院

随着光通信速率需求的不断提高，光纤中的非线性效应成为了限制信道容量增长的主要因素．针对该问题，本文基于四维（Four-Dimensional,4D）非线性串扰模型和几何整形，提出了抗非线性4D调制设计方法．通过在高斯白噪声信道（Additive W... 详细信息

随着光通信速率需求的不断提高，光纤中的非线性效应成为了限制信道容量增长的主要因素．针对该问题，本文基于四维（Four-Dimensional,4D）非线性串扰模型和几何整形，提出了抗非线性4D调制设计方法．通过在高斯白噪声信道（Additive White Gaussian Noise,AWGN）和单跨无中继光纤传输系统中的仿真，详细比较了四类不同调制格式（包括分别针对AWGN信道和光纤信道设计的2D和4D调制格式）的传输性能．数值仿真结果表明，基于4D非线性串扰模型和4D空间联合优化的调制格式不仅有较高的线性整形增益还具有较好的非线性容忍性．以5通道的波分复用传输系统为例，优化得到的NL-4D-1024调制与传统正交幅度调制（QAM）和2D整形调制相比，可以分别减少0.8 dB和0.4 dB的发射功率．

关键词：多维度调制格式几何整形非线性串扰模型光纤信道相位噪声

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空气污染对夜间经济的影响研究

空气污染对夜间经济的影响研究

作者：傅奥凌重庆理工大学

学位级别：硕士

夜晚作为大多数人的闲暇时间,是闲暇消费发生的关键时段,是城市消费功能的重要体现,是提升城市魅力和影响力的重要途径。夜间经济具有与日间经济不同的特征和作用,同时也因为与日间经济的差异性而存在截然不同的发展逻辑和问题。当前发... 详细信息

夜晚作为大多数人的闲暇时间,是闲暇消费发生的关键时段,是城市消费功能的重要体现,是提升城市魅力和影响力的重要途径。夜间经济具有与日间经济不同的特征和作用,同时也因为与日间经济的差异性而存在截然不同的发展逻辑和问题。当前发展夜间经济已成为刺激消费的战略性目标,作为助推双循环新发展格局的重要环节,是否会被烙上“污染伤痛”的印记?基于此问题,文章首先界定了夜间经济、空气污染的概念,梳理了健康需求理论、不可贸易品等相关理论,并对国内外有关夜间经济、空气污染的相关研究进行回顾;其次,根据官方发布的权威数据对夜间经济和空气污染的特征事实进行了初步探究,并通过高德地图开放平台获取的POI数据构建指标体系量化了城市夜间经济发展水平;在此基础上并依次使用K-means聚类、OLS、2SLS和LWLR方法对空气污染与夜间经济发展进行因果识别,探究影响机制,讨论内生性问题,进行异质性分析,提出治理逻辑并验证。最后,总结从前文理论分析、特征事实分析以及实证研究的结论,并根据研究结论提出建议和研究展望。研究的结论主要有以下几点:(1)我国夜间经济发展水平分化较明显,总体呈现南强北弱的特征;(2)空气污染对夜间经济发展产生负面影响,且该结论在考虑了内生性问题和稳健性检验后依然成立;(3)空气污染通过诱发暴力犯罪影响了居民的安全感知,进而影响消费者参与夜间经济的热情;(4)空气污染对夜间经济的影响在夜间经济发展较好的城市中表现更强烈;(5)城市数字经济发展在空气污染影响夜间经济的过程起到了一定的调节作用。上述结论从暴力犯罪视角揭示了空气污染这一可调控的环境状况与夜间经济之间的关联及其影响机制和优化路径,为进一步释放夜间经济活力、更好地满足人们美好生活需要提出如下建议:(1)应进一步提高空气质量,扩大绿色生态空间。(2)严厉打击犯罪行为,营造良好稳定的夜间经济环境。(3)重视城市空气质量的持续监测和预警。(4)充分发挥数字经济的创新红利。

关键词：夜间经济空气污染 POI数据局部加权多项式回归

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“后非遗”时代少数民族器乐的在地传承

人民音乐 2024年第2期 41-45页

作者：凌嘉穗上海音乐学院图书馆

自2003年联合国教科文组织通过《保护非物质文化遗产公约》以来,“非遗热”迅速席卷全球。我国国务院先后公布了五批国家级“非遗”代表性项目名录,项目数量总计1557项。二十余年来我国积累了大量固态与活态保护的成果和经验,并产生了... 详细信息

自2003年联合国教科文组织通过《保护非物质文化遗产公约》以来,“非遗热”迅速席卷全球。我国国务院先后公布了五批国家级“非遗”代表性项目名录,项目数量总计1557项。二十余年来我国积累了大量固态与活态保护的成果和经验,并产生了本土化、中国式的“非遗”话语、实践及“非遗观”。

关键词：《保护非物质文化遗产公约》活态保护联合国教科文组织非遗本土化中国式国家级

面向散射光场调控的波前整形方法及其成像应用(特邀)

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光学学报 2024年第10期44卷 264-278页

作者：沈乐成罗嘉伟张志凌张诗按华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室上海200241 中山大学电子与信息工程学院广东广州510006 山西大学极端光学协同创新中心山西太原030006 华东师范大学-山东师范大学光场调控科学与光子芯片器件联合研究中心华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室上海200241

光学散射一直以来都被认为是限制光学成像深度的重要因素。近年来,波前整形方法克服光学散射的能力引起了研究人员的广泛关注,其核心思想是通过对入射光进行相位调制,补偿散射引起的波前扰乱。波前整形方法能够有效地重新聚焦散射光,有... 详细信息

光学散射一直以来都被认为是限制光学成像深度的重要因素。近年来,波前整形方法克服光学散射的能力引起了研究人员的广泛关注,其核心思想是通过对入射光进行相位调制,补偿散射引起的波前扰乱。波前整形方法能够有效地重新聚焦散射光,有望实现深层组织内高分辨率成像的目标。回顾了波前整形的历史发展,讨论了不同类型的波前整形方法,展示了其在克服光学散射以实现深层组织成像方面的应用实例,并展望了波前整形方法的未来发展趋势。

关键词：波前整形散射介质光学相位共轭传输矩阵光学成像引导星

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燕山石化自主研发高等级电缆料批量进入市场

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