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基于深度学习的慢性支气管炎知识图谱可视化分析

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基于深度学习的慢性支气管炎知识图谱可视化分析

作者：帅亚琦甘肃中医药大学

学位级别：硕士

慢性支气管炎简称慢支,是一种慢性非特异性炎症,往往会出现肺气肿和慢性肺源性心脏病等严重疾病,对患者健康造成严重危害。中医药治疗慢性支气管炎有着整体辨证、个性化强、标本兼治等优势,名医大家们对慢性支气管炎疾病的辨证论治记里... 详细信息

慢性支气管炎简称慢支,是一种慢性非特异性炎症,往往会出现肺气肿和慢性肺源性心脏病等严重疾病,对患者健康造成严重危害。中医药治疗慢性支气管炎有着整体辨证、个性化强、标本兼治等优势,名医大家们对慢性支气管炎疾病的辨证论治记里蕴藏着中医的思维方法和学术思想等。然而,中医医案多以文本为载体,症状、证型等中医名词在不同医案中会出现不同的名称,表述缺乏规范性和标准性,导致我们在对文本进行标注时缺乏统一的标准,这些个性化的医案加大了数据处理的难度。随着人工智能技术的应用,知识图谱的构建在医学领域被广泛应用,知识图谱可以发现中医医案里的隐性知识,揭示对具体疾病、具体证型的治疗和用药规律。本研究基于知识图谱的方法,对中医医案里的实体进行规范化操作,然后通过实验模型对比选择BERT-BILSTM-CRF模型进行改进,构建了联合抽取模型对医案进行实体关系抽取,然后将抽取的数据通过Neo4j图数据库实现知识图谱可视化,并从对疾病和证型两个层次进行了知识图谱可视化分析。本文的主要研究内容如下:(1)通过中医术语标准对文本中的医学名词进行规范化操作,使得不同来源的文本实体进行了统一。比较了BERT、BILSTM、BILSTM-CRF和BERTBILSTM-CRF四种命名实体识别模型,通过实验结果验证了BERT-BILSTMCRF模型的优异性。该模型先是将BERT模型作为预训练中文语言模型,高效地提取出蕴含在中医医案上下文里的丰富语义特征,然后将特征向量输入到BILSTM-CRF模型中,提取深层次文本特征并实现实体的辨识。(2)在实体关系抽取部分,本文在命名实体识别模型的基础上,通过模型改进,构建了一种基于参数共享的实体关系联合抽取模型,对医案文本数据进行知识抽取。该模型的构建原理是将BILSTM模型的输出作为共享编码层,实现底层参数共享,并将两项子任务损失函数的拼接作为最终的损失函数,以此提高关系抽取的性能。最后通过该模型抽取出医案里的实体关系三元组信息。(3)在慢性支气管炎知识图谱的可视化部分,根据中医医案的特点,选择Neo4j图数据库对抽取出的实体三元组信息进行可视化展示,通过Neo4j图数据库,实现知识图谱“疾病-证型”、“证型-治则治法-方药”等的可视化展示,通过用视觉的图形直观的感受医案实体之间的相关性。在对知识图谱进行可视化展示后,以中医学的辨证论治体系为指导,通过图数据库查询语言从疾病层次和证型层次对医案中的实体及关系进行分析,以便更好地理解和预测疾病的发病机制。通过上述研究内容,本文设计并实现慢性支气管炎中医医案知识图谱的构建。通过深度学习模型,完成了对医案文本数据的处理,实现了数据的转换和实体关系的提取。通过Neo4j图数据库实现了隐性知识和显性知识联合显现。该知识图谱的构建,为更好地传承祖国医学开辟了新的方向,能够辅助医师更准确地辨证论治,为社会带来更多的福祉的同时推动中医学的智能化进程。

关键词：慢性支气管炎中医医案命名实体识别联合抽取知识图谱

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肝细胞癌肝切除术后早期复发高危因素分析

肝细胞癌肝切除术后早期复发高危因素分析

作者：王子帅吉林大学

学位级别：硕士

目的:探讨影响肝细胞癌肝切除术后早期复发的相关危险因素。方法:回顾吉林大学第一医院肝胆胰外二科肝细胞癌肝切除术数据库,依据纳入和排除标准,筛选出2020年2月至2021年2月期间手术患者共177例纳入研究。根据患者术后1年内有无肿瘤复... 详细信息

目的:探讨影响肝细胞癌肝切除术后早期复发的相关危险因素。方法:回顾吉林大学第一医院肝胆胰外二科肝细胞癌肝切除术数据库,依据纳入和排除标准,筛选出2020年2月至2021年2月期间手术患者共177例纳入研究。根据患者术后1年内有无肿瘤复发分为早期复发组和非早期复发组。收集两组患者可能影响早期复发的相关临床资料,包括病人及肝脏一般特征、手术特征以及肿瘤特征。将收集的数据利用SPSS22.0软件进行统计分析,采用单因素分析和Logistic回归分析出影响肝细胞癌术后早期复发的危险因素。结果:1.本研究177名患者中随访发现45名患者发生早期复发,早期复发率为25.42%。单因素分析肝细胞癌术后发生早期复发组与非早期复发组在术后空腹血糖、碱性磷酸酶、白蛋白、异常凝血酶原、术中异体输血、术后腹腔积液、肿瘤最大直径、肿瘤生长方式、肿瘤包膜完整性、微血管浸润、肿瘤分化程度以及Ki67存在差异（p＜0.05）;2.多因素Logistic回归分析得出,碱性磷酸酶、异常凝血酶原、术中异体输血,肿瘤最大直径、微血管浸润是肝细胞癌肝切除术后早期复发的独立危险因素（p＜0.05）。结论:1.术后空腹血糖、碱性磷酸酶、白蛋白、异常凝血酶原、术中异体输血、术后腹腔积液、肿瘤最大直径、肿瘤生长方式、肿瘤包膜完整性、微血管浸润、肿瘤分化程度以及Ki67是肝细胞癌肝切除术后早期复发的预测因素;2.碱性磷酸酶＞125U/L,异常凝血酶原＞40ng/ml,术中异体输血,肿瘤最大直径＞5cm,微血管浸润是肝细胞癌肝切除术后早期复发的独立危险因素。

关键词：肝细胞癌肝切除术早期复发危险因素

自驱动太阳光催化-电Fenton体系对PFOA降解性能研究

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自驱动太阳光催化-电Fenton体系对PFOA降解性能研究

作者：李帅帅陕西科技大学

学位级别：硕士

全氟辛酸（PFOA）是一种重要的全氟化合物（PFCs）,由于其优异的疏水疏油性、化学稳定性而被常用于生产工业或生活中的含氟化合物。但PFOA对人体的生殖系统、免疫系统和激素分泌等具有严重危害。PFOA独特的化学稳定性和长的半衰期,导致... 详细信息

全氟辛酸（PFOA）是一种重要的全氟化合物（PFCs）,由于其优异的疏水疏油性、化学稳定性而被常用于生产工业或生活中的含氟化合物。但PFOA对人体的生殖系统、免疫系统和激素分泌等具有严重危害。PFOA独特的化学稳定性和长的半衰期,导致其极易在生物体中累积,已经成为了一种新型的持久性有机污染物（POPs）。因此,开发一种有效的方法将PFOA去除极为重要。电芬顿（Electro-Fenton,EF）技术得益于阴极连续产生过氧化氢,和阳极直接电氧化共同参与降解过程,而被认为是一种可以快速降解PFOA的方法。同时,通过将光催化技术引入到EF过程中可以进一步增强EF技术的降解能力。此外,燃料电池可以为EF过程提供电能,实现无额外电能消耗的降解过程,降低操作成本。因此,本研究通过将葡萄糖燃料电池（glucose fuel cell,GFC）与太阳光催化-电芬顿（solarphotocatalytic-electro Fenton,SPEF）工艺耦合,建立了绿色能源驱动的太阳光催化-电Fenton降解系统（GFC-SPEF）,用于绿色、经济、高效的降解PFOA。（1）首先,通过滚筒静电纺丝仪器制备得到聚丙烯腈原膜（PAN）,并经过不同气氛的热处理后得到PAN基的碳纳米纤维膜（CNF）。随后以CNF为电极基底,通过简单的电化学沉积法将Ni（OH）2纳米粒子修饰在PAN基的CNF膜上,制备得到Ni（OH）2@CNF膜。通过对CNF膜和Ni（OH）2@CNF膜的SEM、XRD、FT-IR等测试进行对比,证明Ni（OH）2纳米粒子被成功沉积在CNF上。通过循环伏安曲线测试（CVs）和电流-时间曲线测试（i-t）表明Ni（OH）2@CNF 阳极具有良好的催化葡萄糖氧化能力。GFC体系构建条件如下:以Ni（OH）2@CNF膜作为阳极,PAN基CNF膜作为阴极;阴、阳两室用Nafion 117质子交换膜隔开,以保障阴阳两室可以分别稳定运行的同时,顺利进行质子交换,形成内部回路;碱性的葡萄糖溶液作为阳极池电解液,而O2饱和的50 mM Na2SO4溶液作为阴极池电解液。通过对KOH浓度和葡萄糖浓度的调控,得到了在0.5 M KOH和0.5 M葡萄糖时为最佳的产电浓度。在最适条件下,该GFC体系可以提供的最大功率密度,极限电流密度和最大开路电压分别为240.8 mW/m2、50 mA/m2和0.76V。该生物质驱动的GFC系统为后续SPEF过程降解PFOA提供电能,为低能耗去除水环境中的有机污染物提供重要的能源保障和降解前提。（2）通过溶剂热反应,在PAN膜上原位生长钴、铁双原子金属有机框架（CoFe bi-MOFs）后得到MOFs@PAN膜。将MOFs@PAN膜经过预氧化和碳化后,制备得到富氧空位缺陷的阴极材料（CoFe-OVs@CNF）。通过电催化和光催化测试,证实CoFe-OVs@CNF具有优异的光催化和电催化能力,是一种双功能光电阴极。将Ni（OH）2@CNF阳极和CoFe-OVs@CNF光电阴极共同组成葡萄糖燃料电池驱动的太阳光催化-电Fenton体系（GFC-SPEF）用于降解PFOA。PFOA通过光催化过程和EF过程的协同降解作用被高度矿化。在降解180 min后,20 mg/L PFOA的去除效率可以达到95%以上。同时在降解300min后,PFOA的总有机碳（TOC）脱除率达到了 73%,脱氟率达到85%。同时,随着PFOA的去除,模拟污染物溶液对人正常肝细胞的毒性随之下降,在降解3 h后毒性几乎消失。采用液质联用（LC-MS）对PFOA降解的中间产物进行分析。为了进一步分析PFOA的降解机理,利用顺磁共振波谱仪（EPR）测试了不同降解体系下PFOA降解溶液中的瞬时自由基的种类及浓度。同时,不同自由基在PFOA降解过程中的贡献通过自由猝灭实验得到证实。通过中间体分析、活性物种验证和Co和Fe元素在CoFe-OVs@CNF阴极上的价态变化,详细研究了 PFOA可能的矿化机理和降解途径。

关键词：全氟辛酸静电纺丝金属有机框架葡萄糖燃料电池光催化-电Fenton

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“中国古代文学”微型讲座汉英交传实践报告

“中国古代文学”微型讲座汉英交传实践报告

作者：伊帅奇山东财经大学

学位级别：硕士

本报告的撰写基于笔者所做的一次汉英交替传译,口译任务为一次针对留学生的微型讲座,讲座的内容为中国古代文学,包括对《诗经》、唐诗宋词以及明清小说的简要介绍。笔者以释意理论为指导完成中国古代文学介绍的汉英交替传译任务,分析了... 详细信息

本报告的撰写基于笔者所做的一次汉英交替传译,口译任务为一次针对留学生的微型讲座,讲座的内容为中国古代文学,包括对《诗经》、唐诗宋词以及明清小说的简要介绍。笔者以释意理论为指导完成中国古代文学介绍的汉英交替传译任务,分析了“理解”、“脱离源语语言外壳”和“重新表达”三个口译阶段中的实例,并总结了相应的口译策略。本报告分为五个章节。第一章为口译任务介绍,包括背景介绍、讲座内容的特点和任务要求;第二章为口译过程介绍,主要包括译前准备、口译过程和评价与反思;第三章介绍了释意理论,阐述释意理论的概况以及三角模型;第四章为报告主体部分,笔者在释意理论三角模型的指导下总结出修复、调整句子结构、词性转换、解释性信息增补、省译和意译六种翻译策略,并结合具体实例进行分析,充分阐述了释意理论是如何指导笔者解决口译问题的;第五章为结论,总结本次翻译实践的经验及不足,并就有关中国文化的口译实践提出一些建议。

关键词：汉英交替传译微型讲座中国古代文学释意理论

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高中全写作教学研究

高中全写作教学研究

作者：帅雨含西华师范大学

学位级别：硕士

在新世纪语文课程改革背景下,不断研制新的课程标准,相继出版了语文教科书,提出语文学科核心素养培育目标,创新课程内容编排方式,迈出了语文课程改革第一步。写作教学作为语文教育的“半壁江山”,成为改革重地,研究者希望通过变革写作教... 详细信息

在新世纪语文课程改革背景下,不断研制新的课程标准,相继出版了语文教科书,提出语文学科核心素养培育目标,创新课程内容编排方式,迈出了语文课程改革第一步。写作教学作为语文教育的“半壁江山”,成为改革重地,研究者希望通过变革写作教学,重估写作的意义,提高语文教育水平。全写作教学正是顺应写作教学发展改革的趋势,借鉴吸收国内外先进写作理论,同时在中国语文课程改革的语境下探索出新,以“全学科”课程功能定位作为逻辑起点,秉持大单元理念,在学习任务群中开发写作内容,以“语篇”作为“阅读+写作”复合型写作任务群的表达方式,在写作全过程贯穿写作教学和评价。作为一种新型的、正在探索过程中的写作教学理论,全写作与其他写作教学理论一起作为写作课程改革的重要组成部分,或作抛砖引玉之“砖”。本文共有五个部分。绪论部分阐述了选题缘由和选题意义,对全写作概念进行界定后,提出研究的主要内容,在此基础上展开研究综述,由此确定高中全写作教学的研究空间、研究的重难点,以及研究的创新所在。第一章主要阐述全写作教学的研究背景和理论观点,从写作教学的发展趋势、学习任务群的应用和大单元理念的创新的角度,论述其合理性;又从建构主义理论、图式理论、元认知理论和系统论出发,建构全写作教学的理论基础,阐述了全写作教学的科学性。第二章是分析全写作教学的目标、内容与评价要素。全写作教学的目标由总目标与过程目标构成;内容则是结合学习任务群在教材中挖掘,体现了“教材教学化”的特质;评价则体现了全写作教学“全情境”式的评价特点,重视多样化的评价方式、多元的评价主体和动态化的评价过程。第三章是论述高中全写作教学的理论实施路径,具体的实施过程和可行的实施策略;在此基础上进行高中全写作教学的案例设计:结合大单元理念,以笔者家乡——纳溪为例,对部编本高中语文必修上册教材第四单元“家乡文化生活”进行教学设计,以彰显全写作研究的实践品格。最后是对全写作教学研究的总述,对全写作教学的优势和不足进行总结,同时,提出了值得深入探讨的诸多问题,希望在日后教学中继续改进、完善全写作教学理论。

关键词：写作教学全写作学习任务群大单元

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浅埋近距离煤层开采覆岩与地表下沉规律研究

浅埋近距离煤层开采覆岩与地表下沉规律研究

作者：雒帅康内蒙古科技大学

学位级别：硕士

神府东胜煤田煤层埋藏浅、可采煤层多、煤层厚度大,地质构造简单,为浅埋近距离煤层开采。当采煤深度逐渐向下增加时,下部煤层开采对上层煤采空区再一次产生扰动,使覆岩和地表受到进一步破坏,因此重复采动的条件下,煤层上方的覆岩内部和... 详细信息

神府东胜煤田煤层埋藏浅、可采煤层多、煤层厚度大,地质构造简单,为浅埋近距离煤层开采。当采煤深度逐渐向下增加时,下部煤层开采对上层煤采空区再一次产生扰动,使覆岩和地表受到进一步破坏,因此重复采动的条件下,煤层上方的覆岩内部和地表受影响所产生的变形破坏更加严重,从而更加容易造成各种地质灾害,比如形成地表盆地,破坏地表盆地上方的道路、建筑以及当地的生态环境,因此,研究浅埋近距离煤层开采的覆岩与地表下沉规律具有十分重要的意义。本文以神府东胜煤田矿区浅埋近距离煤层典型矿井为背景,采用实测统计分析、物理相似模拟实验、数值计算和理论分析等相结合的方法,研究浅埋近距离煤层顶部煤层一次采动、近距离下煤层重复采动的覆岩与地表下沉规律。并基于实测分析、物理模拟和数值计算结果,充分考虑覆岩与地表下沉规律的主要影响要素(上层煤厚度、下煤层厚度、松散层厚度、基岩厚度、煤层间距),采用控制变量的方法,建立多组重复采动的数值模型,研究上述因素变化时覆岩与地表下沉的演化规律,揭示开采条件对覆岩下沉的影响机制。(1)通过实测统计分析,确定了影响地表下沉的影响因素,分别是松散层厚度、基岩厚度、煤层间距和上、下煤层采厚。对单一煤层来说,基载比影响显著,当基载比的值介于1～2之间时,随着基载比的增大地表下沉系数也呈增大趋势;当基载比的值大于2时,随着基载比的增大地表下沉系数开始减小。同时单一煤层开采所引起的地表下沉系数均在0.5～0.8之间,采动引起的地表下沉量与煤层采高基本呈正相关。在重复采动条件下,地表下沉系数均大于0.7,远大于单一煤层开采的地表下沉系数,且主要受下煤层采高影响显著,下煤层采高越大,下沉系数越大。同时煤层间距也对重复采动下沉系数有影响,煤层间距越大,下沉系数越小。(2)单一煤层开采和重复采动造成的破坏形态基本一致,垮落区呈梯形,裂隙主要分布在开切眼与停采线两端,开采结束后,煤层顶板下沉值达到最大。地表下沉量走向方向的趋势是先增大后减小,地表最大下沉量位于采空区中部的正上方,且下沉曲线大致由中部对称,土层与岩层的交界处的测线及地表的下沉曲线更为缓和。(3)煤层开采的过程中,煤层上方覆岩分别以“破断-垮落-压实”这三个阶段向前传递,待变形达到稳定后,地表下沉量达到最大。地表分为平缓下沉、剧烈下沉和稳定下沉三个阶段。地表最开始因为下方基岩的承载作用保持相对稳定,下沉量相对较小,因此处于平缓下沉阶段;当岩层中的坚硬岩层破断失稳后,上覆松散层在开采活动的扰动下,内部裂隙被压实产生闭合,造成地表下沉量的急剧增加,因此这阶段属于剧烈下沉阶段;当煤层处于充分采动状态时,地表下沉量即可保持稳定,处于平缓下沉阶段。(4)采用控制变量的方法,建立多组重复采动数值模型。当松散层厚度作为重复采动的影响变量时,随着松散层厚度增大,重复采动地表下沉系数逐渐增大,地表下沉范围也呈增大趋势。当基岩厚度作为重复采动的影响变量时,随着基岩厚度增大,重复采动地表下沉系数逐渐减小,地表下沉范围也呈减小趋势。当煤层间距作为重复采动的影响变量时,随着煤层间距增大,重复采动地表下沉系数逐渐减小,但地表下沉范围呈增大趋势。当上、下煤层厚度作为重复采动的影响变量时,随着上、下煤层厚度的增大,重复采动地表下沉系数也逐渐增大,同时地表下沉范围也呈增大趋势。(5)重复采动条件下,基岩厚度的变化对重复采动地表下沉系数的影响程度最大,煤层间距对重复采动地表下沉系数影响程度最小。对地表下沉系数影响因素排序,从大到小为基岩厚度>松散层厚度>上煤层厚度>下煤层厚度>煤层间距。

关键词：浅埋近距离煤层重复采动地表下沉地表移动变形

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基于多目标优化和分数阶的水泥粉磨系统研发

基于多目标优化和分数阶的水泥粉磨系统研发

作者：闫帅帅济南大学

学位级别：硕士

水泥作为建筑行业的基础材料之一,在国家发展中扮演着非常重要角色。水泥联合粉磨是水泥生产的重要环节,其决定着水泥质量及品质。水泥联合粉磨因由辊压机和球磨机串联结构优势,实现了水泥生产提质增效。但仍然存在着需要人工设定目标... 详细信息

水泥作为建筑行业的基础材料之一,在国家发展中扮演着非常重要角色。水泥联合粉磨是水泥生产的重要环节,其决定着水泥质量及品质。水泥联合粉磨因由辊压机和球磨机串联结构优势,实现了水泥生产提质增效。但仍然存在着需要人工设定目标值、控制精度低等问题,从而无法实现多目标自主控制,进而导致了人力物力耗费大、能效比不佳等现状,即传统控制方法难以保证粒径分布、磨机负荷、入磨流量等控制参数达到最优。因此,基于水泥联合粉磨工艺,结合多目标优化、神经网络等方法优势,在“新高校20条”——“基于大数据的水泥联合粉磨多目标优化自主控制关键技术研究于应用”(编号:2021GXRC096)资助下,本文提出一套适合我国水泥粉磨的自主优化控制系统,实现粉磨效率提升、水泥品质稳定,内容如下:(1)为实现水泥联合粉磨能耗比最佳的控制目标,提出了一种基于BP神经网络的NSGA-II多目标优化算法。利用BP神经网络给出稳流仓仓重、磨机斗提电流、水泥粒径分布与喂料量、主循环风机转速、选粉机转速之间的动态关系模型;运用NSGA-II多目标优化方法给出稳流仓仓重、磨机斗提电流、水泥粒径分布综合评价目标值;在综合评价目标值基础上,为便于工程实现,采用目标分离技术实现稳流仓等三个控制回路器的目标跟踪值。(2)依据水泥联合粉磨各控制回路的工艺特性,利用分数阶和滑模等控制技术,提出稳流仓等三个控制器设计方法。1)针对由辊压机-称重仓组成的预粉磨闭环回路,基于现场数据,利用数据拟合方式建立喂料量-稳流仓仓重之间动态模型,给出积分分离PID稳流仓控制器设计步骤,保证了稳流仓稳定;2)针对由球磨机-选粉机组成的终粉磨闭环回路,利用分数阶理论和粒子群算法参数寻优建立球磨机电流-循环风机之间的分数阶动态关系模型,并设计了分数阶积分滑模控制器,实现了球磨机负荷平稳;3)对于水泥质量控制方面,在优化层优化出水泥粒径分布含量的基础上,设计出基于分数阶模型的分数阶PID控制器进行水泥粒径分布含量的稳定控制。最后,利用控制层优化处理的最优控制设定值。(3)编写集NSGA-II优化目标算法和控制器为一体的水泥联合粉磨控制优化软件。1)利用OPC通信实现优化控制软件与水泥联合粉磨DCS控制系统数据交互,并借助SQL-Server实现数据存储;2)基于数据库采集的水泥粉磨实时数据,设计出水泥联合粉磨系统控制回路的最优设定值优化模块。3)设计出了水泥联合粉磨系统控制器的整体结构以及功能。4)进行工程验证其控制软件的控制效果。

关键词： NSGA-Ⅱ多目标优化改进粒子群算法分数阶模型积分分离PID控制器分数阶积分滑模控制器分数阶PID控制器

基于主动偏摆驱动的并联压电式尺蠖驱动器的设计、分析和实验探究

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基于主动偏摆驱动的并联压电式尺蠖驱动器的设计、分析和实验探究

作者：刘国帅山东大学

学位级别：硕士

兼顾毫米级行程与微纳米级精度的跨尺度定位平台是超精密加工、生物医学工程、航空航天、半导体加工等诸多高尖端领域的关键部件。其中,尺蠖驱动器凭借其大行程、高分辨率、高承载、多样化的结构等突出优势,引起精密领域研究者的广泛关... 详细信息

兼顾毫米级行程与微纳米级精度的跨尺度定位平台是超精密加工、生物医学工程、航空航天、半导体加工等诸多高尖端领域的关键部件。其中,尺蠖驱动器凭借其大行程、高分辨率、高承载、多样化的结构等突出优势,引起精密领域研究者的广泛关注。然而,尺蠖型驱动器由于自身箝位-驱动-箝位的固有结构导致其结构和驱动时序电路复杂。尤其在面向双自由度定位领域,传统多轴尺蠖运动平台,利用两个尺蠖驱动器串联叠加形成,加剧了结构与时序电路复杂性,且双轴难以微步内联动的问题引起驱动效率降低,进而使得其难以符合新兴精密领域的微型化、集成化、高速化的发展需求。这些挑战极大的制约了尺蠖平台在精密定位领域的进一步应用与发展。针对压电尺蠖致动器的以上挑战,本文设计开发了一种基于主动偏摆驱动的并联压电式尺蠖驱动器,并展开对仿生型主动偏摆单元以及并联式尺蠖系统的设计、建模、仿真和实验的研究工作,具体研究工作如下:首先,阐述了仿生型主动偏摆驱动单元和并联式尺蠖系统的结构设计和工作原理。受自然界蛇行运动启发,设计可支持双支链驱动的主动偏摆机构,通过摆动模式与平动模式的主动切换,实现并联型的双支链运动解耦以及平面定位。将主动偏摆驱动单元作为尺蠖系统的亚步驱动单元,并设计了与之配合的两组柔性箝位机构,从而在一组箝位-驱动-箝位的前提下,构建出双轴并联型尺蠖系统,极大简化了机构与驱动复杂度。其次,对仿生型主动偏摆驱动单元的解耦机理与抗旋转导向进行理论建模分析。基于柔度矩阵法,分析了复合菱形放大机构和刚性摆动元件的耦合柔度变形关系,推导出双输入支链下的联合运动解耦模型。同时通过分析导向系统变形机理,推导出抗扭转导向理想约束条件。并通过有限元仿真对模型进行变形、应力等理论分析,并验证了所建立理论模型的准确性。然后,对尺蠖驱动器的亚步运动与箝位运动展开理论分析。建立基于平动与摆动切换的主动偏摆的亚步驱动机理。同时,探究了箝位机构的输入电压、箝位位移以及箝位力的理论关系,推导出最大箝位力与箝位位移,以指导尺蠖系统的箝位间隙与箝位电压的设计。并通过有限元仿真分析进行了仿真验证。最后,搭建了并联型尺蠖样机系统并进行实验验证。基于实验装置,对主动偏摆驱动单元的解耦、输出、轨迹跟踪等性能测试,以验证主动偏摆解耦机制的可行性。同时,对并联尺蠖样机系统的基本驱动性能展开测试,包括箝位性能、驱动频率、电压驱动速度实验、亚步定位以及双轴联动性能。

关键词：柔性机构并联尺蠖驱动器压电驱动主动偏摆驱动单元

急倾斜煤层分段开采下部煤岩体应力及位移演化规律

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科学技术与工程 2023年第19期23卷 8133-8139页

作者：王正帅中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

为了掌握急倾斜特厚煤层分段开采时工作面下部煤岩体应力及位移演化规律,采用数值模拟方法研究了工作面下部煤岩体和工作面底板的应力及位移分布,并分析了分段高度和开采深度对下部煤岩体应力及位移的影响。研究表明:上分段开采后,下部... 详细信息

为了掌握急倾斜特厚煤层分段开采时工作面下部煤岩体应力及位移演化规律,采用数值模拟方法研究了工作面下部煤岩体和工作面底板的应力及位移分布,并分析了分段高度和开采深度对下部煤岩体应力及位移的影响。研究表明:上分段开采后,下部不同深度煤岩体卸压范围均呈长轴沿煤层走向的椭圆状,但卸压范围并不对称,底板侧和顶板侧的煤岩体卸压程度不同,靠近底板侧卸压程度更大。下部煤体卸压深度大小为底板侧>工作面中部>顶板侧。煤层底板不同深度出现不对称卸压区,靠近回采分段上端部的煤层底板处垂直应力明显集中。急倾斜煤层分段开采,段高对下部煤体的卸压深度范围影响较小。开采深度不同时,随着埋深增加,工作面下部煤岩体应力集中区域增大,下部同一深度煤体的垂直应力、垂直位移均出现明显增加,开采深度对工作面下部煤岩体的卸压范围影响明显,埋深越大卸压范围也越大。

关键词：急倾斜特厚煤层分段开采卸压范围不对称卸压区工作面底板