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基于遗传算法与神经网络的高温高应变率下GH4169本构模型研究

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基于遗传算法与神经网络的高温高应变率下GH4169本构模型研究

作者：古愉川重庆理工大学

学位级别：硕士

GH4169镍基高温合金在现代航空发动机中广泛应用于制造航空涡轮叶片、发动机等关键零部件,这些零部件所处的环境越来越复杂苛刻,因此在使役期间不可避免要承受高温高冲击下的载荷作用,在这些复杂的载荷作用下,金属零部件极易发生精度受... 详细信息

GH4169镍基高温合金在现代航空发动机中广泛应用于制造航空涡轮叶片、发动机等关键零部件,这些零部件所处的环境越来越复杂苛刻,因此在使役期间不可避免要承受高温高冲击下的载荷作用,在这些复杂的载荷作用下,金属零部件极易发生精度受损、失效甚至发生断裂。为了保证GH4169在复杂环境中有着良好的稳定性和可靠性,对GH4169合金在高温以及高应变率(冲击)下的力学性能进行研究是很有必要的,本构关系作为研究材料动态力学响应的重要手段,在极端条件下(高温高应变率)建立起准确可靠的本构关系来描述动态力学性能变化就具有重要的工程意义。本文的主要工作包括:(1)提出了一种基于改进选择算子的遗传算法,优化人工神经网络预测金属在复杂使役环境下流变应力的新方法。以应变范围0.1-0.5、温度变化293K～873K、应变率区间0.001s-100s下的304不锈钢流变应力实验数据为基础,使用该方法构建了304不锈钢的流变应力预测模型,并与决策树、线性回归和未改进遗传神经网络模型进行比较,最终以平均绝对误差MAE和决定系数R为检验参数验证了改进算法的准确性。(2)采用分离式Hopkinson压杆实验装置开展了GH4169在温度(293K～873K)和应变率(1000s～6000s)下的冲击压缩实验,获得了GH4169在大范围温度以及应变率下的应力应变实验数据,为Johnson-Cook(J-C)本构模型的参数拟合以及神经网络本构训练提供数据支撑。同时从实验结果中可以分析得到:GH4169合金的流变应力与应变率和温度相关,温度升高使流变应力降低,应变率上升使流变应力增大。(3)通过大范围温度以及应变率下实验数据拟合了J-C本构方程中的参数,建立了基于物理模型的GH4169合金的J-C本构模型,模型能较好的反映塑性变形阶段的整体趋势;同时,采用(1)中改进神经网络方法(IGNN)训练得到了关于GH4169在高温高应变率下的本构模型。对比分析了两本构模型在数据内与数据外对流变应力的预测准确度。(4)针对IGNN在GH4169本构模型中的研究开发了一个神经网络训练可视化界面,通过可视化界面对IGNN算法的集成以及训练参数的调节,可以更快地构建一个拟合精度较高的可用模型,简化训练过程,提高工作效率,该工具推广可应用于其他合金材料本构模型的构建。本研究结果表明,在高温高应变率下流变应力与变形参数呈现高度非线性化,导致J-C本构模型会随着温度和应变率的上升精度会有一定的下降,但能较准确的反映塑性变形阶段的变化趋势;相较于J-C本构模型,通过改进选择算子的遗传算法,优化人工神经网络(IGNN)方法由于引入非线性激活函数,能很好的训练得到应力与变形参数之间的非线性关系,导致精度在对应条件下都要优于J-C本构模型,但在外推泛化能力上有所下降。

关键词：本构关系 GH4169 分离式Hopkinson压杆 J-C本构模型 IGNN本构模型界面设计

基于改进遗传算法优化人工神经网络的304不锈钢流变应力预测准确性研究

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机械工程学报 2022年第10期58卷 78-86页

作者：丁军古愉川黄霞宋鹍路世青王路生重庆理工大学机械工程学院重庆400054 合肥工业大学材料科学与工程学院合肥230009

随着航空航天和武器装备等国防军工领域对金属材料高温、高应变率使役条件下的力学性能提出了更高要求。以304不锈钢为例,提出一种基于改进遗传算法选择算子的优化人工神经网络预测金属在复杂使役环境下流变应力的新模型。以应变范围为0... 详细信息

随着航空航天和武器装备等国防军工领域对金属材料高温、高应变率使役条件下的力学性能提出了更高要求。以304不锈钢为例,提出一种基于改进遗传算法选择算子的优化人工神经网络预测金属在复杂使役环境下流变应力的新模型。以应变范围为0.1~0.5、温度变化范围为20~600℃、应变率区间为0.001~100 s^(−1)下的304不锈钢流变应力试验数据为基础,构建了304不锈钢流变应力预测模型,并将预测结果与决策树、线性回归和未改进遗传神经网络模型进行对比,以平均绝对误差MAE和决定系数R^(2)为检验参数来评价所建立模型的准确性。结果显示,改进遗传神经网络模型在测试集数据上的MAE和R^(2)最佳,表明该模型能够很好预测304不锈钢流变应力。

关键词： 304不锈钢遗传算法人工神经网络流变应力

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倾斜圆盘式油菜精密排种器设计与试验

农机化研究 2024年

作者：李平古愉川张涛冯伟任桂英周晓晖吴明亮重庆市农业科学院湖南农业大学

针对丘陵山地油菜机械化播种作业率低、作业效果差的问题,以重庆市农业科学院研发并大量推广应用的庆油3号、庆油8号高含油油菜品种为基础开展研究,测得种子的平均当量直径为1.92 mm、球形度为96.6%、摩擦角为22.66°。基于农艺要求的... 详细信息

针对丘陵山地油菜机械化播种作业率低、作业效果差的问题,以重庆市农业科学院研发并大量推广应用的庆油3号、庆油8号高含油油菜品种为基础开展研究,测得种子的平均当量直径为1.92 mm、球形度为96.6%、摩擦角为22.66°。基于农艺要求的每穴取种量、作业速度、穴距、漏播率和重播率等参数,设计了一种倾斜圆盘式双排精密排种器,重点分析了该排种器在倾斜工况下油菜籽粒受力与倾角、护种高度的关系,开展排种器取种孔的直径、减速比、排种盘直径、转速、充种孔间隙弧度等的分析计算,确定了内排最少取种孔数为26个,最佳护种板高度为0.09 m,排种盘直径为125 mm,试验得出取种孔直径为7.5 mm。基于JPS播种试验台开展了以排种盘倾角、排种盘孔数、转速为三因素的二次组合试验,建立了穴粒数合格率、重播率、漏播率、破碎率的回归方程,通过参数优化最终得出了排种器的最佳参数组合:倾斜角度为29°、总取种孔数为62个、排种盘转速为7 r/min,此时穴粒数合格率为97.2%、重播率为1.93%、漏播率为0.95%、破碎率为0.92%。通过田间试验,验证了该机满足油菜播种生产作业需求。

关键词：油菜排种器精量播种倾斜圆盘式双排式参数优化

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基于SRGAN-DAE的室内定位指纹生成

电子测量技术 2025年

作者：吕博周蓉张甜愉浦梦杨华北电力大学控制与计算机工程学院

基于WiFi指纹数据库的室内定位技术因其高精度和易于部署的特点而备受关注，而离线指纹数据库的质量则是决定定位精度的关键因素。针对离线指纹数据库采集成本高的问题，提出了一种基于降噪自编码器超分辨率生成对抗网络的降噪指纹数据... 详细信息

基于WiFi指纹数据库的室内定位技术因其高精度和易于部署的特点而备受关注，而离线指纹数据库的质量则是决定定位精度的关键因素。针对离线指纹数据库采集成本高的问题，提出了一种基于降噪自编码器超分辨率生成对抗网络的降噪指纹数据库增强模型（FASRGAN-DAE）。该方法通过增强稀疏指纹数据库，提高定位精度。具体而言，首先将指纹数据映射为相应的指纹图像；接着，生成器网络在删除批量归一化层（BN层）的基础上改进感知损失函数，生成高分辨率指纹图像，并通过降噪自编码器的隐藏层和输出层，以提高生成图像的质量，同时在判别器网络中，删除BN层并采用卷积层的输出作为输入图像的真实性评分，利用均方差损失函数优化判别器网络，以增强对真实和生成图像的区分能力；最终，通过映射模块将指纹图像还原为指纹数据，实现指纹数据库的增强。通过在真实地下停车场环境中进行定位实验，与原始指纹数据库相比，FASRGAN-DAE增强数据后将平均定位误差降低了5.69%。

关键词：室内定位超分辨率生成对抗网络降噪自编码器指纹数据库数据增强

碳中和背景下藻类衍生物替代石油衍生物的应用现状及前景

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福建轻纺 2025年第1期 18-21页

作者：陈君愉李力福建师范大学福建福州350117

文章对微藻淀粉、蓝藻PHB等藻类衍生物在生物塑料生产中的应用以及微藻脂质在生物丁醇、生物柴油和生物氢等生物燃料制备中的作用进行了阐述,探讨了优化提取和转化技术的方法,对其优势和现有技术的局限性进行了分析。文章指出藻类衍生... 详细信息

文章对微藻淀粉、蓝藻PHB等藻类衍生物在生物塑料生产中的应用以及微藻脂质在生物丁醇、生物柴油和生物氢等生物燃料制备中的作用进行了阐述,探讨了优化提取和转化技术的方法,对其优势和现有技术的局限性进行了分析。文章指出藻类衍生物在减少化石燃料依赖、降低温室气体排放方面具有显著优势,且随着技术创新与多元化应用拓展,其在推动可持续发展和实现“碳中和”目标中将发挥更加重要的作用。

关键词：碳中和藻类衍生物微藻蓝藻生物塑料生物燃料

融合文字区域特征的端子排局部相似图像拼接方法

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信息记录材料 2025年第01期 56-59+66页

作者：凌纯愉朱铭浩东南大学吴健雄学院

变电站屏柜端子排接线复杂，智能运维设备通过拍摄图像后进行识别达到巡检目的。由于变电站屏柜分布多，摄像头拍摄范围小等限制，拍摄图片不完整、数量多，故需合成一张可供识别的全景图像。传统的图像拼接算法无法对小范围摄像区域提... 详细信息

变电站屏柜端子排接线复杂，智能运维设备通过拍摄图像后进行识别达到巡检目的。由于变电站屏柜分布多，摄像头拍摄范围小等限制，拍摄图片不完整、数量多，故需合成一张可供识别的全景图像。传统的图像拼接算法无法对小范围摄像区域提取到足够多的特征点，且屏柜形状相似的端子排存在特征点错配、漏配现象。针对以上问题，本文提出一种改进的图像拼接算法，以相邻图像文字信息为依据筛选高质量文字区匹配特征点，同时基于尺度不变特征转换(scale invariant feature transform, SIFT)算法提取背景区匹配特征点，双特征点在确保不丢失电气信息的情况下，实现高效图像拼接。经验证，在变电站复杂的实际背景下，本文所提方法能够实现便于后续运维的拼接效果。

关键词：变电站端子排图像拼接特征点提取图像配准

氮磷施肥对退化禾草混播草地生产力和土壤理化性质的影响

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生态学报 2025年

作者：孟愉欣刘婉婷王正文王俊杰陈新栋王世林曹文侠甘肃农业大学草业学院草业生态系统教育部重点实验室中-美草地畜牧业可持续发展研究中心吴起县果业技术发展服务中心

施肥是恢复和提升退化草地生产力的重要措施，但单次施肥在时间尺度上对高寒草地植被和土壤质量的影响仍不明确。本研究旨在探究祁连山高寒区建植20年以上的多年生退化禾草混播草地在单次氮磷施肥后对植被和土壤理化性质的持续影响。采... 详细信息

施肥是恢复和提升退化草地生产力的重要措施，但单次施肥在时间尺度上对高寒草地植被和土壤质量的影响仍不明确。本研究旨在探究祁连山高寒区建植20年以上的多年生退化禾草混播草地在单次氮磷施肥后对植被和土壤理化性质的持续影响。采用随机区组试验设计，设置四个氮肥水平（N0:0 kg N/hm2、N1:50 kg N/hm2、N2:100 kg N/hm2、N3:200 kg N/hm2）和四个磷肥水平（P0:0 kg P2O5/hm2、P1:65 kg P2O5/hm2、P2:117 kg P2O5/hm2、P3:210 kg P2O5/hm2），氮磷配施组合共16种处理。评估了施肥当年（2021年）和第三年（2023年）的草地生产力和土壤理化特性。结果显示，2021年，高氮水平（N3）显著提高地上生物量（AGB），并增加了土壤有机质（SOM）、速效氮（AN）和速效磷（AP）含量；2023年，高磷水平（P2和P3）的AGB显著高于其他处理，并显著提升了AN、AP和全磷（TP）含量。氮肥、磷肥分别于AGB、SOM、AN显著相关；磷肥还与AP和TP显著相关；氮磷交互显著影响SOM和全氮（TN）含量；年际分别与AGB、SOM、AN显著相关。2021年，氮肥和磷肥对所有指标均有促进作用；2023年磷肥对AGB、SOM和TN仍有显著促进作用，而氮肥效果不显著，表明磷肥的遗留效应大于氮肥。结构方程模型显示，氮肥对2021年AGB有直接影响，磷肥显著影响2023年AGB，并通过AP等间接提高地下生物量（BGB）。综上，施肥当年氮肥占主导作用，高氮中磷（200 kg N/hm2和117 kg P2O5/hm2）模式效果最佳；施肥第三年磷肥的肥效仍在发挥作用，低氮高磷（50kg N/hm2与117和210 kg P2O5/hm2）配施的持续效果更好。综合生态与经济效益，单次高磷与低氮配施可发挥施肥的增产作用和更稳定持续的遗留效应。本研究结果可为高寒地区退化禾草混播草地培育复壮实践提供重要参考。

关键词：氮磷施肥混播草地草地生产力土壤理化性质施肥遗留效应

虚拟现实技术在周围神经损伤功能恢复中的应用

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中国组织工程研究 2025年第21期29卷 4593-4601页

作者：张舒扬杜心愉赵冬临邢政褚晓蕾李奇天津体育学院运动健康学院天津市301617 天津大学天津医院天津市300211

背景:虚拟现实技术是近年来较为热门的一项人机智能交互技术,已被广泛应用于休闲娱乐、职业培训及医疗康复等领域。目的:旨在探索虚拟现实技术与不同疗法联合在周围神经损伤患者功能恢复中的潜力,概述其作用机制,评估其应用效果和前景,... 详细信息

背景:虚拟现实技术是近年来较为热门的一项人机智能交互技术,已被广泛应用于休闲娱乐、职业培训及医疗康复等领域。目的:旨在探索虚拟现实技术与不同疗法联合在周围神经损伤患者功能恢复中的潜力,概述其作用机制,评估其应用效果和前景,探讨其优势和不足之处,为周围神经损伤后的康复实践提供新的思路和方法。方法:应用计算机检索中国知网、Pub Med数据库建库时间至2024年5月期间的相关文献,英文检索词为“peripheral nerves injury,virtual reality,endoplasmic reticulum stress,muscle atrophy,cerebral cortex,mirror therapy,tendon vibration,treadmill training”,中文检索词为“周围神经损伤,虚拟现实,内质网应激,肌肉萎缩,大脑皮质,镜像疗法,肌腱振动,跑步机训练”,最终纳入68篇文献进行分析。结果与结论:(1)虚拟现实技术作为一种新兴的辅助手段,通过模拟真实环境为患者提供沉浸式的多感官体验,不仅极大地丰富了康复训练的维度,还显著加速了周围神经损伤患者功能恢复进程;虚拟现实技术的作用机制是通过多感官刺激促进皮质可塑性,相邻的皮质区域入侵沉寂区,这些区域对其他输入作出反应或产生新的肌肉激活,从而促进功能恢复。(2)虚拟现实技术已与传统疗法广泛联合,展现出其独特优势。与镜像疗法联合时,虚拟现实的优势是打破了体位的限制,提前康复介入时间点;与肌腱振动联合,虚拟现实技术通过增强视觉和触觉的双重刺激增强运动错觉,显著提高患者的感知和运动能力,但也存在增加对肢体重量感知的问题;与跑步机训练联合,虚拟现实技术进一步发挥其优势,通过多感官刺激模拟现实环境进行平衡和步行功能,但晕动症等问题依旧存在。(3)因此,在实际应用中,由于虚拟现实与镜像疗法、肌腱振动联合都会增强患者运动错觉,更适用于康复早期,而虚拟现实与跑步机训练联合则适用于康复后期,帮助患者更好地回归日常生活。(4)尽管虚拟现实技术在周围神经损伤康复中已经显示出巨大的潜力,但仍存在一些问题和挑战,如晕动症、虚拟现实康复游戏的设计与应用,以及伦理方面的考量,未来的研究应着重解决这些问题,以推动虚拟现实技术在康复领域的进一步发展。

关键词：虚拟现实周围神经损伤康复内质网应激肌肉萎缩皮质可塑性镜像疗法肌腱振动跑步机训练机制

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脉冲光-电协同去除含盐废水中有机污染物的研究

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环境工程学报 2025年

作者：周雨珺吉庆华古振澳李健生南京理工大学环境与生物工程学院清华大学环境学院清华大学水质与水生态研究中心中国科学院生态环境研究中心

工业废水中本身往往含有大量的氯离子，可以在光电化学催化氧化下形成强氧化性的氯活性物种，达到净水目的。为了改进含盐废水中有机污染物在实际处理中传质效率低、光穿透性差导致的光利用效率低等问题，本研究开发了脉冲光电协同的穿... 详细信息

工业废水中本身往往含有大量的氯离子，可以在光电化学催化氧化下形成强氧化性的氯活性物种，达到净水目的。为了改进含盐废水中有机污染物在实际处理中传质效率低、光穿透性差导致的光利用效率低等问题，本研究开发了脉冲光电协同的穿透式电极反应器，并分析了其对有机污染物4-硝基酚的降解性能。研究通过脉冲光源和相同功率的常规紫外光源对比发现，强脉冲光协同电氧化对4-硝基酚的降解效率和矿化效率更高；在3 V电压协同脉冲光源，19～24 min的停留时间下，单次穿透出水可降解90%以上。反应器运行的最佳参数为脉冲光协同2 V电压，50 mmol·L-1的氯化钠浓度和19 min的水力停留时间。溶液的pH、氯离子浓度、停留时间和外加电压都会直接影响4-硝基酚的降解效能。在光电协同下，大量氯活性物质产生，对4-硝基酚降解起到了主导作用。此研究结果为含盐废水中有机污染物的去除提供了新的解决方案。

关键词：光电协同脉冲光氯活性物质穿透式电极