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基于纳米压痕和离散元的沥青混合料老化行为仿真

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基于纳米压痕和离散元的沥青混合料老化行为仿真

作者：唐志赟东南大学

学位级别：硕士

沥青混合料在贮存、运输、施工及使用过程中都存在老化现象,老化直接影响沥青路面的性能和使用寿命。以往多采用性能试验探究混合料老化前后性能变化,其重复性和再现性较差且耗时费力。本文基于离散元数值模拟技术,进行了包括纳米压痕... 详细信息

沥青混合料在贮存、运输、施工及使用过程中都存在老化现象,老化直接影响沥青路面的性能和使用寿命。以往多采用性能试验探究混合料老化前后性能变化,其重复性和再现性较差且耗时费力。本文基于离散元数值模拟技术,进行了包括纳米压痕试验在内的多种尺度的室内试验为离散元模型提供细观参数,并用动态模量实际与虚拟试验验证仿真结果,拓展了离散元细观参数的获取方法,用仿真手段探究了材料老化对混合料动态力学性能的影响。首先,本文针对球体代替集料的理想化模型精度不够的缺点,用CT技术扫描集料表面获取集料轮廓文件,分析选取了PFC3D中颗粒簇最合适的表面光滑度和颗粒粒径比,将颗粒簇按级配投放入混合料试件模型区域内,构建了基于集料真实形状的沥青混合料骨架结构。再按空隙率沿试件高度的分布规律生成沥青胶浆,即构建了包含集料、沥青砂浆及空隙的沥青混合料三维虚拟试件。其次,本文根据沥青混合料内部各相材料的接触特性,选取了材料之间的细观接触模型,系统分析各接触模型特点后针对四种老化沥青与沥青混合料设计了一系列室内试验,由试验实际值初步计算得到细观模型参数。研究表明平行黏结模型模量和刚度比参数能通过虚拟试验结果与细观参数之间的线性关系获得,通过沥青层间拉拔和剪切试验确定了平行黏结模型的法向和切向黏结强度,分析纳米压痕试验的荷载-深度曲线卸载段计算得集料的弹性模量,由饱载段拟合得到了沥青胶浆Burgers模型黏弹性参数,为后续虚拟试验的进行提供了参数支持。最后,本文对四种老化沥青混合料进行动态模量试验获取其动态模量值和应力应变曲线;同时采用PFC3D设计了沥青混合料动态模量虚拟试验,建立了包括试件生成、细观接触模型的选择、加载条件的控制、应力应变曲线的获取等完整的三维动态模量虚拟试验方法;将试验模拟值与实际值对比验证调整模型细观参数,使模拟值趋近实际值,分析仿真结果发现虚拟动态模量试验能获得与实际试验相似的应力应变曲线,动态模量值随频率升高而增加,随老化时间增长而增大,室内试验获取的细观参数能在一定程度上为离散元参数标定提供依据。本文所进行的虚拟试验克服了宏观试验的片面性和再现性差等缺点,一系列室内试验为离散元细观参数的获取提供了新的思路。

关键词：沥青混合料老化离散元纳米压痕动态模量试验

外加剂对FTIR测定改性沥青SBS含量影响

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长安大学学报（自然科学版） 2020年第3期40卷 1-10页

作者：杨军唐志赟徐刚陈先华龚晓静卢桂林东南大学交通学院江苏南京211189

为了研究外加剂对傅里叶红外光谱法(FTIR)测定改性沥青中SBS含量(质量分数)检测精度的影响,采用Nicolet iS10红外光谱仪对基质沥青、SBS改性剂、SBS改性沥青、橡胶油和硫磺2种外加剂进行红外光谱扫描,并结合OMNIC软件读取各材料红外光... 详细信息

为了研究外加剂对傅里叶红外光谱法(FTIR)测定改性沥青中SBS含量(质量分数)检测精度的影响,采用Nicolet iS10红外光谱仪对基质沥青、SBS改性剂、SBS改性沥青、橡胶油和硫磺2种外加剂进行红外光谱扫描,并结合OMNIC软件读取各材料红外光谱图的特征峰面积,包括SBS在699、966 cm-1处与基质沥青在1 377 cm-1处的特征峰面积,建立SBS与基质沥青特征峰面积的比值A(分别记为A699和A966)与SBS含量关系的标准曲线。同时为了考虑硫磺掺量和橡胶油掺量对SBS含量检测的影响,设计了三因素三水平正交试验,用F检验对正交试验结果进行了方差分析,并依据标准曲线对正交试验结果进行反算求得SBS预测含量。研究结果表明:A值与SBS含量具备良好的正相关关系;外加剂对SBS含量检测精度影响较大,3种因素对SBS含量检测的影响程度不同,因素主次顺序依次为SBS含量、硫磺掺量和橡胶油掺量,且除了以A966为指标计算的橡胶油掺量因素F值小于F临界值外,其余因素对试验结果均有显著影响,硫磺的加入使A值减少,橡胶油的加入降低了A值的增幅;利用标准曲线对正交试验结果反算得到的SBS预测含量与实际含量之间的相对误差普遍超过10%,最大值甚至超过15%;外加剂对FTIR检测改性沥青SBS含量的影响不可忽略,实际工程中采用FTIR检测SBS含量时应考虑外加剂的影响。

关键词：道路工程 SBS改性沥青红外光谱外加剂正交试验

电凝法制作C57/BL6J小鼠局灶性脑缺血模型的评价

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南方医科大学学报 2024年第1期44卷 100-107页

作者：康赟赟唐东宁张健夏青天津中医药大学实验针灸学研究中心天津301617 天津中医药大学医学技术学院天津301617

目的通过改良电凝法制作小鼠局灶性大脑中动脉阻塞(MCAO)模型的方法、筛选适用于模型小鼠的评价指标,为开展脑缺血相关的长期研究提供模型参考。方法选用C57/BL6J雄性小鼠46只,随机分为模型组(n=34)和对照组(n=12)。采用凝血器永久性凝... 详细信息

目的通过改良电凝法制作小鼠局灶性大脑中动脉阻塞(MCAO)模型的方法、筛选适用于模型小鼠的评价指标,为开展脑缺血相关的长期研究提供模型参考。方法选用C57/BL6J雄性小鼠46只,随机分为模型组(n=34)和对照组(n=12)。采用凝血器永久性凝断小鼠右侧大脑中动脉制备大脑中动脉闭塞模型。通过激光散斑血流成像仪监测造模前、造模后20min、造模后1d的脑血流灌注量;通过Longa评分、mNSS评分、平衡木行走实验、圆筒实验、转角实验评价小鼠造模后1、7、14d的神经功能;采用2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC)染色测量缺血灶梗死范围,以评估模型是否成功及各指标之间的相关性。Western blotting检测缺血侧皮质中质纤维酸性蛋白(GFAP)、脑源性神经营养因子(BDNF)、双肾上腺皮质激素(DCX)蛋白表达。结果激光散斑血流成像仪监测显示,大脑中动脉电凝灼烧后缺血侧的脑血流量明显降低;与假手术组相比,模型组造模后1、7、14d的Longa评分和mNSS评分明显升高(P<0.05);平衡木行走实验结果显示,与假手术组相比,模型组造模后1、7、14d评分均降低(P<0.05);圆筒实验结果显示,与术前相比,造模后1、7、14d模型组的前肢使用不对称性均增加(P<0.05);转角实验结果显示,与术前相比,造模后1、7、14d模型组的侧向指数均有提高(P<0.05)。TTC染色显示,假手术组大脑组织无损伤,模型组的梗死灶在手术侧大脑的感觉运动皮层区和尾壳核。Westernblotting结果显示,与假手术组相比,模型组缺血侧脑皮层中GFAP的蛋白表达水平呈高表达,模型组1d(P<0.05)、模型组7d(P<0.01)、模型组14d(P<0.01)的GFAP蛋白表达水平升高;DCX的蛋白表达水平在造模后1、7、14d升高(P<0.05);BDNF的蛋白表达水平升高,模型组1d的BDNF蛋白表达水平在缺血后显著升高(P<0.05)。结论将电凝位置由MCA与大脑下静脉交界的远端位置改为MCA与嗅束交界内侧2mm段部位可以成功制备小鼠MCAO模型,该模型可用于脑缺血后急慢期神经功能修复机制及神经可塑性等方面的研究。

关键词：电凝法大脑中动脉脑缺血小鼠评价指标

CYGNSS信号对降水的时空响应及其驱动因子分析

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第1期49卷 109-121页

作者：严清赟王戴乐南京信息工程大学遥感与测绘工程学院江苏南京210044

近年来,星载全球导航卫星系统反射测量(global navigation satellite system-reflectometry,GNSS-R)技术被广泛应用于地表水文监测,但针对降水,特别是其与飓风全球导航卫星系统(cyclone global navigation satellite system,CYGNSS)信号的响应机制研究仍有限。以中国广东省为研究区域,基于距平指数和相关分析方法,探究不同尺度下研究区2019—2020年逐月的CYGNSS反射率和降水的时空响应关系,综合考虑驱动因子如数字高程模型(digital elevation model,DEM)、坡度、土壤类型、土地覆盖类型和归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI),并基于地理探测器分析各驱动因子对CYGNSS信号与降水响应关系的影响力。研究发现:(1)在2019—2020年内,月平均CYGNSS反射率值和降水量均呈现明显的季节性差异,并且二者变化趋势近乎保持同步,这验证了CYGNSS信号在监测降水方面的潜力。(2)随着空间尺度的增大,CYGNSS信号和降水呈现的正相关性逐渐增强。(3)在不同空间尺度下,DEM和坡度较小(地势较平坦)的地区、土地覆盖类型为耕地的区域,以及较低到中等植被覆盖地区的CYGNSS信号和降水之间的正相关性更强。而不同尺度下土壤类型对CYGNSS信号和降水响应关系的影响存在差异。(4)各驱动因子对CYGNSS信号与降水响应关系的影响力按大小依次排序为DEM>NDVI>坡度>土地覆盖类型>土壤类型,并且随着尺度越大,各驱动因子的影响力越强。该研究有助于对地表水文变化进行准确评估,为降水监测和水资源管理提供决策支持。

关键词：飓风全球导航卫星系统 GNSS反射测量技术降水时空响应驱动因子

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掺氢天然气管网数值仿真轻量化算法

天然气工业 2024年第2期44卷 156-165页

作者：石国赟宇波北京石油化工学院机械工程学院北京市安全生产工程技术研究院北京航空航天大学航空发动机研究院

目前针对管网数值仿真算法的优化主要集中在代数方程组的求解上。针对管网流动数值仿真算法提升计算效率方案中缺少针对封闭关系与状态方程的优化,分析了目前优化方案各模块的耗时情况,发现了仿真程序中耗时模块为封闭关系与状态方程求... 详细信息

目前针对管网数值仿真算法的优化主要集中在代数方程组的求解上。针对管网流动数值仿真算法提升计算效率方案中缺少针对封闭关系与状态方程的优化,分析了目前优化方案各模块的耗时情况,发现了仿真程序中耗时模块为封闭关系与状态方程求解。最后,结合计算机库函数的缺点以及现代CPU中SIMD (Single Instruction Multiple Data)模型的特点,提出了针对封闭关系与状态方程的轻量化算法,并验证了算法的高效性。研究结果表明:(1)封闭关系与状态方程模型中的耗时原因为直接调用库函数的次幂运算、指数运算、对数运算以及除法运算;(2)由于次幂运算效率远低于其他运算,通过变换消除了模型中几乎所有的次幂运算;(3)利用SIMD指令来计算指数运算与对数运算,实现了在单核CPU上同时计算多个数据的指数与对数,最后通过数学变换将所有除法转换为乘法;(4)轻量化算法加速效果显著,其整体加速比为18,而在状态方程求解模块的加速比更是高达70以上。结论认为,该轻量化算法在不影响计算精度的条件下提高了计算速度,对于提高掺氢天然气管网在线仿真与智能管网的建设具有重要的理论价值和技术支撑。

关键词：天然气管网数值仿真计算效率状态方程加速比掺氢

“双一流”建设高校赋能新质生产力发展：机理、困囿与进路

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教育学术月刊 2024年第6期 104-112页

作者：唐志凤李后强广东医科大学电子科技大学马克思主义学院四川省社会科学院

新质生产力涵盖“新质劳动者、新质劳动工具、新质劳动对象”三大要素，发展新质生产力必须促进这些要素之间的优化组合和创新配置。“双一流”建设高校肩负着“一流人才培养、一流学科建设、一流科研创新和一流经济社会服务”等多重使... 详细信息

新质生产力涵盖“新质劳动者、新质劳动工具、新质劳动对象”三大要素，发展新质生产力必须促进这些要素之间的优化组合和创新配置。“双一流”建设高校肩负着“一流人才培养、一流学科建设、一流科研创新和一流经济社会服务”等多重使命，是推动新质生产力发展的重要力量。其中，“一流人才培养”有助于培养高素质新型劳动者“，一流学科建设”有助于促进新兴产业和未来产业发展“，一流科研创新”有助于推动原创性和颠覆性技术生成落地。但在实际发展进程中“，双一流”建设高校仍面临“人才培养与国家需求脱节、学科建设和产业布局偏离、科研创新与成果转化脱链、评价成效与评价初衷悖离、国际对标与本土特色失衡”等难题，这在一定程度上影响新质生产力的生成和落地。为此，“双一流”建设高校要通过“创新人才培养模式、优化学科专业布局、提升科学研究水平、促进科技成果转化、完善成效评价体系、深化国际交流合作”等手段为发展新质生产力蓄势赋能，从教育、科技、人才、产业四方面发力推动国家经济社会高质量发展。

关键词： “:双一流”建设高校新质生产力赋能困囿进路

基于改进无参尺度空间经验小波变换的变压器高频电流局放噪声抑制研究

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高压电器 2024年第1期60卷 144-153页

作者：唐志国李阳华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室北京102206

变压器是电力系统中的关键设备,局部放电(PD)是致使变压器绝缘劣化的主要原因,也是绝缘劣化的重要表现形式。针对高频PD信号中复杂的噪声信息,提出一种基于互信息和峭度优化的改进无参经验小波变换的降噪方法。该方法以经验小波变换(EWT... 详细信息

变压器是电力系统中的关键设备,局部放电(PD)是致使变压器绝缘劣化的主要原因,也是绝缘劣化的重要表现形式。针对高频PD信号中复杂的噪声信息,提出一种基于互信息和峭度优化的改进无参经验小波变换的降噪方法。该方法以经验小波变换(EWT)分解为基础,构造高斯核函数平滑频谱生成尺度空间,利用k-means聚类对边界点进行筛选得到频带分界点,然后提取无参尺度空间EWT分解的模式分量的互信息值和峭度值进行合并优化,排除冗余的频谱划分点并对频谱重新分割,利用新的频谱边界进行划分得到有价值的分量,在有价值的分量中去除噪声分量并将剩余分量进行通用阈值降噪然后重构信号达到PD信号降噪效果。文中方法不需要人工参与且解决了模态混叠问题,仿真和实验室、现场测试表明,与现有小波变换降噪和基于经验模态分解降噪的方法进行对比,文中的方法能够更加有效抑制PD信号中的噪声信息。

关键词：变压器局部放电经验小波变换尺度空间互信息峭度降噪

恒压下GIS固体绝缘界面气隙缺陷放电严重程度评估

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高压电器 2024年第2期60卷 62-68,77页

作者：唐志国李阳华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室北京102206

为了研究GIS绝缘子界面气隙缺陷的放电发展过程,文中设计了空洞气隙缺陷模型,搭建了一套GIS气隙缺陷放电长期测试平台。基于缺陷模型的击穿电压对带有缺陷的试品施加90%Ub、60%Ub、30%Ub的交流恒压,使用UHF检测系统采集放电数据直至试... 详细信息

为了研究GIS绝缘子界面气隙缺陷的放电发展过程,文中设计了空洞气隙缺陷模型,搭建了一套GIS气隙缺陷放电长期测试平台。基于缺陷模型的击穿电压对带有缺陷的试品施加90%Ub、60%Ub、30%Ub的交流恒压,使用UHF检测系统采集放电数据直至试品击穿。提取放电次数、放电幅值、放电时间间隔分析放电状态特征,发现GIS气隙缺陷放电发展过程存在两个阶段,前期放电幅值缓慢增大,放电脉冲逐渐稀疏,放电发展较为平稳;后期放电幅值急剧减小,放电脉冲密集,放电发展剧烈,采用k⁃means聚类算法及BP神经网络建立了气隙缺陷局放发展阶段的划分规则。研究表明,放电次数、放电幅值、放电时间间隔3种统计参量呈现阶段式单调性的趋势,可以用3种统计参量前向差分绝对值作为特征参量来评估GIS气隙放电严重程度;对GIS恒压试验进行聚类分析将放电过程划分为平稳劣化阶段和加速劣化阶段,随着外施电压水平的降低,平稳劣化阶段被压缩,加速劣化阶段占比升高。

关键词： GIS绝缘子气隙放电恒压法状态划分评估

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美国的中东战略调整:环境塑造与秩序重建

西亚非洲 2024年第2期 3-23,171,172页

作者：唐志超中国社会科学院大学中国社会科学院西亚非洲所(中国非洲研究院)中东发展与治理研究中心

冷战结束以来,美国历届政府持续调适其中东战略,这与全球格局变化、美国全球战略面临的挑战、中东地缘政治变化等因素密切相关,其实质是维护美国在中东地区的霸权且服务、服从于美国的全球战略。当下,在全球和区域两个层面塑造战略环境... 详细信息

冷战结束以来,美国历届政府持续调适其中东战略,这与全球格局变化、美国全球战略面临的挑战、中东地缘政治变化等因素密切相关,其实质是维护美国在中东地区的霸权且服务、服从于美国的全球战略。当下,在全球和区域两个层面塑造战略环境以“竞赢中国、限制俄罗斯”,是拜登政府在全球推行大国战略竞争的中心任务。由于过去十年美国持续从中东战略收缩致使美国在中东主导地位受到严重削弱,“后美国时代的中东”开始浮现。被美国视为全球主要竞争对手的中国和俄罗斯以及区域主要挑战者伊朗在中东影响力不断扩大,同时美国在地区的主要盟友和伙伴对美国离开中东担心加剧,以离美疏美为特征的战略自主趋势不断发展。为此,美国确立了由战略竞争主导的新中东战略,将遏制中、俄在中东影响力作为中东战略的主要目标。该战略以重建美国区域领导地位、重塑地区规则、重建美国与地区盟友和伙伴关系、重建区域安全体系、重塑区域供应链和价值链为主要内容。美国出台的一系列措施并无新意,且带有明显的冷战思维、集团政治和零和博弈的色彩,不利于中东发展与稳定,也注定难以实现其战略目标。

关键词：美国的中东战略拜登政府战略竞争环境塑造中东秩序