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基于数据融合及卷积神经网络的结构损伤识别方法研究

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基于数据融合及卷积神经网络的结构损伤识别方法研究

作者：张君玮广东工业大学

学位级别：硕士

传统的基于单一数据类型的结构损伤识别方法对结构损伤的识别精度较低,各单一数据对结构损伤识别存在着一定的局限性。为了提高结构损伤识别的精度,本文提出了一种基于数据融合(加速度与应变、振型与模态应变能)的结构损伤识别方法。卷... 详细信息

传统的基于单一数据类型的结构损伤识别方法对结构损伤的识别精度较低,各单一数据对结构损伤识别存在着一定的局限性。为了提高结构损伤识别的精度,本文提出了一种基于数据融合(加速度与应变、振型与模态应变能)的结构损伤识别方法。卷积神经网络具有较强的特征提取能力和数据处理能力,本文通过将单种数据和融合数据与卷积神经网络结合进行结构损伤识别,同时设立损伤位置识别与损伤程度识别两种评价指标,通过对比预测的损伤情况与真实的损伤情况以验证该方法的可行性。此外通过对比单种数据与融合数据的损伤识别效果;以及融合数据间的识别效果以体现融合数据对结构损伤识别的优越性,同时得出识别效果最佳的数据数据类型。本文首先从卷积神经网络和数据融合的相关理论出发,介绍了用于结构损伤识别的卷积神经网络的组成部分,每个组成部分的作用与工作原理,同时介绍了数据融合的分类、基本思想以及对于上述研究思路的实现过程。其次以ABAQUS建立的桥梁模型为研究对象,通过课题组开发的基于ABAQUS与PYTHON的脚本程序对桥梁模型杆件的弹性模量进行折减以模拟桥梁模型损伤的各种工况,同时对各种损伤工况数据进行批量化提取。通过对数值模拟数据进行分析发现融合信号的识别效果要优于单一信号的识别效果;在融合的三种类型中决策级融合的识别效果最佳;数据级融合信号次之,特征级融合信号则表现不如前两者。此外,基于上述的识别效果对数据级融合的相关数据进行了进一步的研究,主要包括了加速度传感器的布点位置以及获取应变信号的杆件类型。结果表明不同加速度传感器的布点位置以及获取应变信号的杆件类型都会影响单种信号的损伤识别精确度。最后通过振动实验获得结构损伤的测试样本,将所获得的测试样本输入到用模拟数据训练好的网络中进行结构损伤识别。结果表明,卷积神经网络具有很强的结构损伤识别能力以及对异源信号的泛化能力,具有较高的实用性。

关键词：结构损伤检测数据融合卷积神经网络桥梁模型有限元模拟

Ce（III）对UV-B辐射下大豆幼苗水分代谢的影响

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Ce（III）对UV-B辐射下大豆幼苗水分代谢的影响

作者：张君玮江南大学

学位级别：硕士

采用水培法研究了稀土元素Ce（Ш）对人工模拟紫外辐射（UV-B,280-320nm）下大豆（Glycine max）幼苗叶片含水量（RWC）、水分利用效率（WUE）、气孔行为的影响,旨在揭示稀土对紫外胁迫下大豆幼苗水分代谢的保护作用,为拓展稀土农用方... 详细信息

采用水培法研究了稀土元素Ce（Ш）对人工模拟紫外辐射（UV-B,280-320nm）下大豆（Glycine max）幼苗叶片含水量（RWC）、水分利用效率（WUE）、气孔行为的影响,旨在揭示稀土对紫外胁迫下大豆幼苗水分代谢的保护作用,为拓展稀土农用方向提供实验依据。实验结果如下: 1. 20mg·L-1CeCl3处理提高了大豆幼苗叶片自由水含量,Ce（Ш）+UV-B组自由水/束缚水值高于UV-B组。动态曲线显示Ce（Ш）缓解了UV-B辐射胁迫期大豆幼苗叶片含水量的下降,促进恢复期含水量的提升。UV-B辐射对大豆幼苗叶片两种渗透调节物质（游离脯氨酸、可溶性糖）含量的影响不同,使得游离脯氨酸大量积累,而可溶性糖含量急剧下降。Ce（Ш）处理对UV-B辐射表现出拮抗效应,即减弱了游离脯氨酸的积累,同时促进可溶性糖含量的增加。相关性分析结果显示Ce（Ш）改善了游离脯氨酸及可溶性糖调节大豆幼苗叶片含水量的作用。 2. 20mg·L-1CeCl3处理减轻了UV-B辐射引起的大豆幼苗根系活力、根长和根冠比下降。较之CK,UV-B辐射处理使净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）下降,Ce（Ш）+UV-B组Pn、Tr的下降趋势得到缓解,且最终达到较好的恢复效果。低剂量UV-B（0.15W·m-2）辐射胁迫使得大豆幼苗水分利用效率（WUE）高于CK（1-4天）,但恢复期（7-9天）WUE急剧下降;高剂量UV-B（0.45W·m-2）辐射下WUE低于CK,降幅明显。Ce（Ш）+UV-B组大豆幼苗WUE下降幅度小于UV-B组,且恢复期（7-9天）迅速提升。 3. 20mg·L-1CeCl3处理显著提高了大豆幼苗叶片背面近轴气孔密度,高剂量UV-B（T2 0.45W·m-2）辐射降低了气孔密度,与CK差异显著;Ce（Ш）+UV-B处理减轻了UV-B胁迫引起的气孔密度下降。动态结果显示,较之CK,UV-B辐射使气孔导度（Gs）下降,Ce（Ш）+UV-B处理下Gs的下降趋势得到缓解,且最终达到较好的恢复效果。ABA、H2O2、CAT活性的变化趋势与Gs不同,与CK相比,UV-B辐射导致ABA、H2O2积累,CAT活性提高,Ce（Ш）处理降低了UV-B辐射造成的ABA和H2O2的积累,进一步提高了CAT活性。实验结果表明Ce（Ш）处理缓解了UV-B辐射对大豆幼苗水分代谢的胁迫伤害作用。

关键词： Ce(Ш) 大豆幼苗 UV-B辐射水分代谢

Ce(Ⅲ)对UV-B辐射下大豆幼苗水分代谢影响的机理

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中国生态农业学报 2009年第3期17卷 570-573页

作者：张君玮周青江南大学工业生物技术教育部重点实验室无锡214122 江南大学环境与土木工程学院无锡214122

为探讨稀土对UV-B辐射胁迫下植物水分代谢的影响,采用水培法研究Ce(Ш)对紫外辐射(UV-B,280～320nm)胁迫下大豆(Glycinemax)幼苗叶片气孔密度、气孔导度(Gs)、脱落酸(ABA)含量、过氧化氢(H2O2)含量、过氧化氢酶(CAT)活性的影响。结果表... 详细信息

为探讨稀土对UV-B辐射胁迫下植物水分代谢的影响,采用水培法研究Ce(Ш)对紫外辐射(UV-B,280～320nm)胁迫下大豆(Glycinemax)幼苗叶片气孔密度、气孔导度(Gs)、脱落酸(ABA)含量、过氧化氢(H2O2)含量、过氧化氢酶(CAT)活性的影响。结果表明:20mg·L?1CeCl3处理显著增加了大豆幼苗叶片背面近轴气孔密度,高剂量UV-B(0.45W·m?2)处理降低了气孔密度,与CK达显著差异;Ce(Ш)+UV-B处理减轻了UV-B胁迫引起的气孔密度下降。动态曲线显示,较之CK,20mg·L?1CeCl3提高了大豆幼苗的Gs,UV-B辐射使Gs下降,Ce(Ш)+UV-B处理下Gs的下降趋势得到缓解,且最终达到较好的恢复效果。与CK相比,UV-B辐射导致ABA、H2O2积累,CAT活性提高,Ce(Ш)处理降低了UV-B辐射造成的ABA和H2O2的积累,提高了CAT活性。结果表明,Ce(Ш)处理减轻了UV-B辐射对大豆幼苗水分代谢的胁迫伤害。

关键词： UV-B 辐射 Ce(Ш)处理大豆幼苗气孔密度气孔导度 ABA H2O2 CAT

高锰酸钾氧化饮用水中醛类嗅味物质的效果及动力学研究

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环境化学 2024年第2期43卷 425-433页

作者：张君枝刘方王齐李璐玮廖宇张慧鑫于建伟北京应对气候变化研究和人才培养基地北京节能减排与城乡可持续发展省部共建国家协同创新中心北京建筑大学中国科学院生态环境研究中心中国科学院大学

我国北方呼和浩特市以黄河为水源的JH饮用水厂近年来冬季经常有醛类嗅味物质检出，常规处理工艺如混凝、沉淀等对其去除效果有限，需要对其进行其它处理工艺的探究.本文选择高锰酸钾对水厂检出频率和浓度均较高的反,反-2,4-庚二烯醛(tt2... 详细信息

我国北方呼和浩特市以黄河为水源的JH饮用水厂近年来冬季经常有醛类嗅味物质检出，常规处理工艺如混凝、沉淀等对其去除效果有限，需要对其进行其它处理工艺的探究.本文选择高锰酸钾对水厂检出频率和浓度均较高的反,反-2,4-庚二烯醛(tt24hept)、反-2-辛烯醛(t2oa)、反,反-2,4-辛二烯醛(tt24oda)、反,反-2,4-癸二烯醛(tt24dda)和β-环柠檬醛(β-cyclo)5种醛类嗅味物质进行氧化控制研究，探究其去除效果、氧化动力学和氧化机理.结果表明，20℃，pH=7时，2 mg·L-1高锰酸钾氧化5种醛类嗅味物质30 min后，去除率达75%以上.根据动力学分析可知，高锰酸钾氧化5种醛类嗅味物质属于伪二级动力学过程，其伪二级反应速率常数分别为5.25×104、2.66×104、4.50×104、2.71×104、5.37×103L·mol-1·min-1，醛类嗅味物质结构中含碳碳双键数目越多、含亚甲基数目越少，反应速率常数越大.同时，氧化过程会产生新生态二氧化锰，促进高锰酸钾对嗅味物质的控制效果.最后，通过水厂原水加标实验效果验证，理论反应方程可为饮用水厂应对醛类物质嗅味问题提供相应的理论依据并指导生产.

关键词：高锰酸钾醛类嗅味物质氧化动力学二氧化锰

Ce(Ⅲ)对UV-B辐射下大豆幼苗叶片含水量的影响

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农业环境科学学报 2009年第1期28卷 40-43页

作者：张君玮周青江南大学环境与土木工程学院江苏无锡214122 江南大学工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122

采用水培法研究Ce(Ⅲ)对紫外辐射(UV-B,280～320nm)胁迫下大豆"台湾292"幼苗叶片含水量的影响。静态实验结果显示,20mg·L-1CeCl3处理提高了大豆幼苗叶片自由水含量,Ce(Ⅲ)+UV-B组自由水/束缚水值高于UV-B组。动态曲线显示Ce(Ⅲ)缓解了U... 详细信息

采用水培法研究Ce(Ⅲ)对紫外辐射(UV-B,280～320nm)胁迫下大豆"台湾292"幼苗叶片含水量的影响。静态实验结果显示,20mg·L-1CeCl3处理提高了大豆幼苗叶片自由水含量,Ce(Ⅲ)+UV-B组自由水/束缚水值高于UV-B组。动态曲线显示Ce(Ⅲ)缓解了UV-B辐射胁迫期大豆幼苗叶片含水量的下降,促进恢复期含水量的提升。UV-B辐射对大豆幼苗叶片两种渗透调节物质(游离脯氨酸、可溶性糖)含量的影响不同,使得游离脯氨酸大量积累,而可溶性糖含量急剧下降。Ce(Ⅲ)处理对UV-B辐射表现出拮抗效应,即减弱了游离脯氨酸的积累,同时促进可溶性糖含量的增加。相关性分析结果显示,Ce(Ⅲ)改善了游离脯氨酸及可溶性糖调节大豆幼苗叶片含水量的作用。试验结果表明,20mg·L-1CeCl3处理有效防御了UV-B辐射对大豆幼苗水分代谢的胁迫作用。

关键词： Ce(Ⅲ) UV—B辐射大豆幼苗叶片含水量

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UV-B辐射对植物水分代谢的影响

中国生态农业学报 2009年第4期17卷 829-833页

作者：张君玮周青江南大学环境与土木工程学院无锡214122 江南大学工业生物技术教育部重点实验室无锡214122

为系统了解UV-B辐射对植物水分代谢的影响,本文从生理、生化两个角度概述了近30年国内外相关方面的研究成果,内容涉及UV-B辐射对植物根系活力、蒸腾速率、水分利用效率及植物不同发育期叶片脯氨酸、可溶性糖含量的影响;总结了UV-B辐射... 详细信息

为系统了解UV-B辐射对植物水分代谢的影响,本文从生理、生化两个角度概述了近30年国内外相关方面的研究成果,内容涉及UV-B辐射对植物根系活力、蒸腾速率、水分利用效率及植物不同发育期叶片脯氨酸、可溶性糖含量的影响;总结了UV-B辐射对植物气孔行为的影响及相关机理,包括植物体内ABA、H2O2、NO等信号分子含量的变化以及这些信号分子在调节气孔行为方面发挥的作用。认为UV-B辐射对植物水分代谢产生伤害,且此伤害作用与植物种类、发育阶段有关,与UV-B辐照时间及剂量正相关。研究UV-B辐射对植物水分代谢的影响,对自然及农业生产环境下规避UV-B辐射对植物产生逆境胁迫效应具有积极的环境生态学价值。

关键词： UV—B辐射蒸腾速率水分利用效率组织含水量气孔导度

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标尺法在药物临床评价中的应用

中国医药工业杂志 1989年第9期20卷 428-430页

作者：张君玮杜敏琼潘咸新上海医药工业研究院药理室上海200433

不少药物的治疗效应表现为病人自觉症状减轻,但对此很难作出确切的评价。临床研究中的标尺法能客观地记录主观感觉和症状的改变,此法简单可行,又能对药物进行科学的评价。

关键词：标尺法药物临床应用

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新药开发中的临床研究

中国医药工业杂志 1989年第6期20卷 276-279页

作者：杜敏琼张君玮潘咸新上海医药工业研究院药理室

本文简介临床研究在新药开发中的重要作用、临床研究的分期、各期的工作内容以及基本方法。

关键词：新药临床疗效试验开发药物

基于机器学习的负泊松比蜂窝的面内力学性能预测

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复合材料学报 2024年第7期41卷 3803-3812页

作者：马佩张君华权铁汉北京信息科技大学机电工程学院北京100192

负泊松比蜂窝结构具有优良的力学性能,本文开发并对比了两种多输入多输出的人工神经网络模型(ANN),用于预测不同几何参数下负泊松比蜂窝结构的能量吸收特性。采用蜂窝胞元的胞角θ、直壁长度与胞元高度之比L/H和厚度t作为ANN的输入,输... 详细信息

负泊松比蜂窝结构具有优良的力学性能,本文开发并对比了两种多输入多输出的人工神经网络模型(ANN),用于预测不同几何参数下负泊松比蜂窝结构的能量吸收特性。采用蜂窝胞元的胞角θ、直壁长度与胞元高度之比L/H和厚度t作为ANN的输入,输出是蜂窝结构的初始峰值力、平台力和蜂窝结构的总能量吸收。验证集的误差全部在8%内,且验证集和测试集的平均相关系数R^(2)都大于98.2%,说明神经网络可以获得良好的预测效果,这表明ANN有能力学习和捕捉将蜂窝的拓扑结构及其力学性能联系起来的潜在物理机制。开发的两种神经网络中,与ANN1相比,ANN2的网络参数更多,网络结构更复杂,有更好地预测精度和训练速度。通过对给定几何参数的蜂窝结构的力学性能进行快速预测得到了吸能高的蜂窝结构。建立了反向设计网络对蜂窝结构进行反向设计,发现网络对蜂窝结构的胞角θ和壁厚t预测效果良好,对L/H的预测效果相对较差,由于L/H对初始峰值力、平台力和总能量吸收影响很小。此外进行了蜂窝几何参数的敏感度分析,结果表明蜂窝结构的几何参数对初始峰值力、平台力和总能量吸收的敏感度趋势一致,蜂窝胞元厚度t的敏感度最高,L/H对能量的敏感度最低。对于敏感度高的参数反向设计网络预测效果好,反之敏感度低的参数预测效果相对较差。总之,ANN为蜂窝结构吸能性能的研究提供了一种快速准确的方法,有望加快蜂窝结构的优化和设计进程。

关键词：负泊松比蜂窝吸能神经网络参数敏感度机器学习

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