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基于高强韧焊接工具的高强铝合金搅拌摩擦焊接实验研究

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基于高强韧焊接工具的高强铝合金搅拌摩擦焊接实验研究

作者：张喜旺东华大学

学位级别：硕士

高强铝合金具有强度高、质量轻以及良好的可加工性等优点,目前得到了广泛的工业应用。然而,该类材料属于难焊接型合金,采用传统熔焊的焊接方法很难获得良好的接头质量,容易导致焊接构件强度不足。搅拌摩擦焊在对该类材料的连接方面具有... 详细信息

高强铝合金具有强度高、质量轻以及良好的可加工性等优点,目前得到了广泛的工业应用。然而,该类材料属于难焊接型合金,采用传统熔焊的焊接方法很难获得良好的接头质量,容易导致焊接构件强度不足。搅拌摩擦焊在对该类材料的连接方面具有接头质量好、效率高以及成本低等优点,提升焊接质量效果明显。但由于受焊接过程中强烈的热力影响,传统以H13钢为代表的搅拌摩擦焊接工具易磨损发生失效,使用寿命较短。因此本文设计了新型高强韧硬质合金焊接工具,并对7075高强铝合金开展焊接实验与接头材料流动的数值模拟分析,研究接头的表面质量和力学性能,主要开展了以下几方面内容的研究:(1)针对焊接过程中无法清晰描述微观物理场变化的问题,构建了热力耦合作用下考虑材料温变效应的有限元分析模型,研究焊接过程中的温度场、焊接力与速度场的特征,揭示了材料的流动行为以及焊接工艺对各物理场的影响规律。结果表明:温度场呈椭圆形分布,焊接力在焊接工具下压至接触工件的后续时刻达到峰值,在高转速或低焊速下焊接温度较高,而焊接力的变化规律则相反。紧靠搅拌针外侧的材料具有较大的流动速度,旋转速度在400～1200r/min范围内,当为600r/min时,材料的流动性最好。此外,前进侧材料以旋转流动的方式进行迁移来填充焊接工具后方的空腔,其流动速度高于后退侧,且材料的流动能力与接头的成型性呈正相关。(2)为研究高强铝合金搅拌摩擦焊接头成型与微观组织演变,开展了高强铝合金搅拌擦焊接工艺实验,通过对接头的成型结果分析,揭示热输入状态对焊接质量的影响机制。采用金相观察研究接头各区域微观组织的特征,分析不同焊接工艺下接头微观组织的演变规律。结果表明:采用高强韧GU25UF焊接工具在旋转速度为1000～1200r/min的高转速下系统热输入较高,获得的接头出现表面梨沟与起皮缺陷,成型质量较差。在微观组织的研究中发现焊核区由均匀且细小的等轴晶组成,热机影响区的晶粒形貌发生变形,而热影响区在焊接热循环的作用下使得晶粒尺寸最大。晶粒尺寸受温度的影响程度强于机械搅拌作用,随旋转速度的升高或焊接速度的降低而增大。(3)基于不同焊接工艺下接头性能的测试结果与断口形貌表征,确定接头性能薄弱区所在位置,分析微观组织对接头力学性能的作用机制,并研究接头的失效机理与断裂特征。结果表明:接头性能受微观组织与材料流动性的共同影响,细晶强化的影响程度高于形变强化,在低转速下高强韧GU25UF相比传统H13焊接工具所获得的接头性能高。热影响区为主要的力学性能薄弱区,接头沿45°方向发生剪切断裂。穿晶韧窝型断裂表现为接头塑性较好,而粗大金属间化合物引起的断裂为脆性断裂特征,且接头失效是在多种断裂方式共同耦合的作用下形成。

关键词：高强韧硬质合金焊接工具数值模拟成型质量接头性能断裂特征

微空心阴极维持放电获取大体积放电等离子体的实验研究

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高电压技术 2022年第3期48卷 1152-1159页

作者：何寿杰李金浩李菁张喜旺王鹏李庆河北大学物理科学与技术学院保定071002 河北大学生命科学与绿色发展研究院保定071002

为在高气压下获得稳定的大体积辉光放电等离子体,将微空心阴极放电(MHCD)作为等离子体阴极获取电子源,引入第2阳极设计为微空心阴极维持放电(MCSD)发生装置,实验研究了微空心阴极维持辉光放电的放电图像、伏安特性曲线以及气压、第1和第... 详细信息

为在高气压下获得稳定的大体积辉光放电等离子体,将微空心阴极放电(MHCD)作为等离子体阴极获取电子源,引入第2阳极设计为微空心阴极维持放电(MCSD)发生装置,实验研究了微空心阴极维持辉光放电的放电图像、伏安特性曲线以及气压、第1和第2阳极间距以及第2阳极偏置电压对MCSD放电特性的影响。在此实验条件下可以获得长度为3~5 cm,体积高于10 cm^(3),电子数密度为10^(11)cm^(-3)量级的辉光放电等离子体。实验结果表明,随着阴极电流的增加,源自MHCD和第2阳极方向的辉光放电逐渐向放电轴向中心处汇聚,并最终形成MCSD放电。MCSD的形成为MHCD放电与第2阳极辉区放电相互作用的过程。MCSD放电中存在明显的迟滞效应,MCSD湮灭电流明显小于击穿阈值电流。第2阳极偏置电压对MCSD的击穿阈值的影响较大,但是对湮灭电流的影响较小。第2阳极偏置电压越低,MCSD放电的迟滞效应越明显。

关键词：微空心阴极维持放电第2阳极迟滞效应大体积等离子体电子数密度

基于MODIS NDVI的冬小麦收获指数遥感提取

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江苏农业科学 2022年第13期50卷 219-225页

作者：刘剑锋方鹏陈琳张喜旺黄河水利职业技术学院河南开封475004 河南大学黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室河南开封475004

为研究利用遥感技术反演冬小麦收获指数,以河北省馆陶县为例,使用2016年、2017年、2018年连续3年冬小麦生长期内的MODIS NDVI时间序列数据,并基于农学观点和冬小麦生理机制,提出了一种构建收获指数(HI)相关参数的新模型HI_(MEAN),并与... 详细信息

为研究利用遥感技术反演冬小麦收获指数,以河北省馆陶县为例,使用2016年、2017年、2018年连续3年冬小麦生长期内的MODIS NDVI时间序列数据,并基于农学观点和冬小麦生理机制,提出了一种构建收获指数(HI)相关参数的新模型HI_(MEAN),并与已有相关模型HI_(NDVI)和HI_(NDVI_SUM)进行比较,最后建立了收获指数的预测模型。结果表明,与收获指数参数模型HI_(NDVI)和HI_(NDVI_SUM)相比,模型HI_(MEAN)的精度最高。进一步反演了2018年河北省馆陶县的冬小麦收获指数,与实测冬小麦收获指数对比,其r^(2)为0.6329,说明收获指数参数模型HI_(MEAN)在反演冬小麦收获指数时,理论基础更加合理,同时也具有最高的精度。同时,收获指数参数模型HI_(MEAN)构建也为后续的以及其他作物收获指数提取研究提供了一种可行的思路。

关键词：冬小麦收获指数时间序列 MODIS NDVI 遥感提取 HI_(MEAN)

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综合季相节律和特征光谱的冬小麦种植面积遥感估算

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农业工程学报 2013年第8期29卷 154-163,I0004页

作者：张喜旺秦耀辰秦奋黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室开封475004 河南大学环境与规划学院开封475004

及时准确地获取区域和国家尺度的作物种植面积和空间分布具有重要意义。针对目前中低分辨率遥感数据相结合方法的局限,提出一种新的作物类型识别方法。首先基于MODIS NDVI数据的时间优势,提取研究区各类植被的NDVI时间序列曲线,从而分... 详细信息

及时准确地获取区域和国家尺度的作物种植面积和空间分布具有重要意义。针对目前中低分辨率遥感数据相结合方法的局限,提出一种新的作物类型识别方法。首先基于MODIS NDVI数据的时间优势,提取研究区各类植被的NDVI时间序列曲线,从而分析冬小麦在季相节律上的识别特征,构建冬小麦识别模型。再将MODIS像元分类处理,纯耕地像元利用冬小麦的季相节律特征识别;耕地与其他植被的混合像元利用混合像元分解的思想提取耕地组分的NDVI时间序列,从而进行识别,进一步根据空间关系将识别结果重新定位到中分辨率尺度上;冬小麦与其他作物的混合像元覆盖区则利用TM遥感影像的光谱差异加以区分。在伊洛河流域主要农业区,以冬小麦为识别对象,结果表明识别精度达到96.3%。该方法为作物种植信息的提取提供了新的解决问题的途径,也对其他类型作物的识别也具有重要的参考价值。

关键词：遥感作物光谱分析伊洛河流域作物识别季相节律像元分解

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宁夏草地土壤有机碳空间特征及其影响因素

生态学报 2023年第5期43卷 1913-1922页

作者：丁金梅王维珍米文宝侯凯元张喜旺赵亚楠文琦宁夏大学农学院银川750021 宁夏大学地理科学与规划学院银川750021 宁夏彭阳县自然资源局彭阳756500 宁夏同心县自然资源局同心751300

草地是重要的碳汇资源库,在陆地生态系统碳循环中扮演着重要角色。探明草地土壤有机碳的空间分布格局及其影响因素对于推动区域生态系统碳汇管理,实现“双碳”目标和绿色高质量发展具有重要意义。以宁夏三种主要草地类型为研究对象,基... 详细信息

草地是重要的碳汇资源库,在陆地生态系统碳循环中扮演着重要角色。探明草地土壤有机碳的空间分布格局及其影响因素对于推动区域生态系统碳汇管理,实现“双碳”目标和绿色高质量发展具有重要意义。以宁夏三种主要草地类型为研究对象,基于野外样点调查,采用结构方程模型,分析了草地土壤有机碳的空间分布特征及其影响因素。结果表明:不同类型草地土壤有机碳含量表现为草甸草原高于典型草原,荒漠草原最低,垂直剖面上均随土壤深度的增加而降低。草甸草原和荒漠草原有机碳空间变异自表层向下逐渐增大,典型草原在20—40 cm土层变异系数达到最大。有机碳分布在区域上从南部六盘山山地向中部干旱风沙带逐渐降低。路矩分析发现,海拔高度、地上生物量、降水量、温度和土壤含水量可解释土壤有机碳空间变异的91.4%。海拔高度对土壤有机碳总效应最大(作用系数为0.78),海拔高度引起的降水和温度等要素区域分异间接影响土壤有机碳含量;地上生物量对土壤有机碳的直接正向效应最大(0.559);降水量对土壤有机碳效应分为直接效应和作用于生物量及土壤含水量的间接影响;温度表现为通过生物量对土壤有机碳间接产生负向效应(-0.259)。宁夏草地土壤有机碳的空间分布主要受降水量和与其密切相关的生物量的支配作用。近20年来降水量增多和草地人为干扰减少,宁夏草地碳汇作用显著。

关键词：土壤有机碳空间特征影响因素草地

基于中高分辨率遥感的植被覆盖度时相变换方法

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生态学报 2015年第4期35卷 1155-1164页

作者：张喜旺吴炳方中国科学院遥感与数字地球研究所北京100094 黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室开封475004

植被覆盖度是衡量地表植被状况、指示生态环境变化的一个重要指标,也是许多学科的重要参数。传统的测量方法难以获取时间连续的面状数据,且耗时、耗力,很难大范围推广。遥感估算方法虽然可以弥补传统方法的不足,但由于云覆盖等天气条件... 详细信息

植被覆盖度是衡量地表植被状况、指示生态环境变化的一个重要指标,也是许多学科的重要参数。传统的测量方法难以获取时间连续的面状数据,且耗时、耗力,很难大范围推广。遥感估算方法虽然可以弥补传统方法的不足,但由于云覆盖等天气条件的影响,获得同一时相覆盖整个研究区的遥感影像非常困难,时相的差异必然导致研究结果产生误差。针对植被覆盖度这一重要生态参数,结合低分辨率遥感数据的时间优势和中高分辨率遥感数据的空间优势,提出一种时相变换方法,将源于中高分辨率影像的植被覆盖度变换到研究需要的时相上。首先,利用像元二分模型计算MODIS尺度的时间序列植被覆盖度,并利用已经获得的SPOT影像计算其获取时相上的植被覆盖度;其次,利用土地利用图划分植被覆盖类型,并利用MODIS数据和土地利用数据之间的空间对应关系制作MODIS像元内各类植被覆盖的面积百分比数据;再次,利用面积百分比数据提取各类植被覆盖的纯像元,结合MODIS植被覆盖度时间序列,从而提取各类植被覆盖纯像元的植被覆盖度时间序列曲线;最后利用像元分解的方法提取MODIS像元内各类植被覆盖组分的植被覆盖度的变化规律,将其应用到该组分对应位置上SPOT像元的植被覆盖度上,从而将其变换到所需要的时相上。在密云水库上游进行试验,将覆盖研究区的10景SPOT5多光谱影像计算的植被覆盖度统一变换到7月上旬,结果显示:视觉效果上明显好转,且空间上连续一致;变换前后植被覆盖度的统计量对比结果也符合植被生长规律;利用外业样点数据与对应位置的植被覆盖度变换结果进行回归分析,结果发现各植被覆盖类型的R2均在0.8左右,表明变换结果与实测值非常接近,时相变换的效果较好,从而可以很好地促进相关研究精度的提高。

关键词：植被覆盖度时相变换像元分解遥感

砒砂岩地区降雨与植被耦合关系对侵蚀产沙的影响

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地理研究 2016年第3期35卷 513-524页

作者：张喜旺秦奋黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室开封475004 河南大学环境与规划学院开封475004

研究降雨—植被耦合关系对侵蚀产沙的影响,为侵蚀治理提供数据支持。基于TRMM降雨数据和MODIS 250 m NDVI,分析降雨和植被的年内分布模式和匹配关系,并构建降雨—植被耦合指数RV,用于反映侵蚀产沙状况。进一步利用年降雨量、NDVI以及其... 详细信息

研究降雨—植被耦合关系对侵蚀产沙的影响,为侵蚀治理提供数据支持。基于TRMM降雨数据和MODIS 250 m NDVI,分析降雨和植被的年内分布模式和匹配关系,并构建降雨—植被耦合指数RV,用于反映侵蚀产沙状况。进一步利用年降雨量、NDVI以及其分布参数(峰度系数和偏斜度)与输沙量进行相关分析和多元回归分析。结果显示:降雨的集中、偏斜程度和波动性要比植被更为明显;RV与实际输沙量的相关系数为0.84,可以很好地反映侵蚀产沙的相对大小;年输沙量与降雨的分布参数相关性最高,达到0.94和0.87,对提高回归模型的拟合程度影响也最大;考虑降雨量、NDVI及其分布参数的模型的拟合程度最好,Ra2达到0.9232。因此,降雨与植被的年内匹配模式对侵蚀产沙具有重要影响。

关键词：降雨植被耦合关系侵蚀产沙砒砂岩

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基于GIS的农村公共卫生管理信息系统研究

基于GIS的农村公共卫生管理信息系统研究

作者：张喜旺河南大学

学位级别：硕士

我国13亿人口,9亿在农村,农村公共卫生问题所包含的深远意义并不只是体现在“三农”方面,而是涉及国计民生乃至全人类的生存与发展,解决好农村公共卫生问题对社会的稳定和发展至关重要。2000年,由国家和地方投资,依托国家公用数据网建... 详细信息

我国13亿人口,9亿在农村,农村公共卫生问题所包含的深远意义并不只是体现在“三农”方面,而是涉及国计民生乃至全人类的生存与发展,解决好农村公共卫生问题对社会的稳定和发展至关重要。2000年,由国家和地方投资,依托国家公用数据网建立了卫生防疫虚拟专网,实现了县及县以上疾病控制机构间的疫情报告和数据传输。但是,在疫情报告、疾病监测的主要数据源头——乡镇医疗卫生机构,仍然实行旬、月报和逐级统计的传统报告制度,不仅报告周期长,且容易发生人为干预现象。在信息化高度发展的今天,我国基层公共卫生机构的传统报告制度严重阻碍了我国对公共卫生事件的有效监测,限制了对公共卫生数据的管理能力,不能适应时代发展的要求,因此对农村地区传统的公共卫生数据传输机制和管理方式进行信息化改革,成为当前农村地区公共卫生建设的当务之急。针对上述问题,本文研究在我国农村基层公共卫生机构之间建立起有效的数据传输网络,并建立基于GIS的农村公共卫生管理信息系统对其进行统一管理。系统的设计目标为,保证农村三级卫生保健网络信息的畅通,即在农村医疗卫生机构能够轻松地实现信息的上传,公共卫生信息管理机构能接收上传的信息,并能实现数据库的更新,和对上传数据的评价、分析和辅助决策,从而改善现有工作条件,提高工作效率。在系统的总体设计上,根据国家对公共卫生建设的相关要求,以及农村公共卫生现状的特点,分析和设计出了基于GIS的农村公共卫生管理信息系统的总体框架、网络分布模式以及公共卫生数据的流程,并进一步论述了总体框架设计中不同类型用户的功能和职责,将其分为基层用户、系统维护用户、高级用户三类,从而构成农村公共卫生管理信息系统的人员结构。基层工组人员主要负责收集各类公共卫生数据,以及整理后上传至服务器,而普通公民则主要是接收健康教育以及浏览公布的公共卫生信息等;系统维护用户主要对数据库进行更新、维护、备份和管理,以及对数据库进行优化配置;高级用户主要实现公共卫生事件预警、医疗救治、公共卫生管理、科学决策以及突发公共卫生事件的应急指挥等功能,

关键词：公共卫生管理信息系统 GIS MO 空间数据库

成人正常活体肾脏体积CT-测量及相关因素研究

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成人正常活体肾脏体积CT-测量及相关因素研究

作者：张喜旺山西医科大学

学位级别：硕士

目的1.探讨应用螺旋CT图像和体积测量软件测量肾脏体积的准确性。2.测定成人活体正常肾脏体积95%的参考值范围,并探讨年龄、性别、身高、体重与肾体积的关系。方法1.离体新鲜猪肾10枚,分别用排水法、椭圆公式法和CT图像—体积测量软件... 详细信息

目的1.探讨应用螺旋CT图像和体积测量软件测量肾脏体积的准确性。2.测定成人活体正常肾脏体积95%的参考值范围,并探讨年龄、性别、身高、体重与肾体积的关系。方法1.离体新鲜猪肾10枚,分别用排水法、椭圆公式法和CT图像—体积测量软件法测量每枚肾脏体积,其中应用CT图像—体积测量软件法对每枚猪肾在3㎜、5㎜和8㎜重建图像上均进行测量。CT扫描应用西门子公司产SOMATOM EMOTION型全身螺旋CT机,螺旋扫描（130kv,120mAs,层厚5㎜,螺距1,分别用3㎜、5㎜、8㎜重建）。2.连续收集无肾脏病史并行腹部CT平扫（130kv,120mAs,层厚5㎜或8㎜,螺距1, 5㎜或8㎜重建）的患者200例,应用CT图像和体积测量软件测量左肾、右肾实质体积（感兴趣区CT值阈值-10HU～85HU）,并准确记录年龄、性别,准确测量身高、体重。男114例,占57%;女86例,占43%。年龄17～71岁,平均45.4岁;其中男19～67岁,平均45.0岁;女17～71岁,平均46.1岁。121例测量了身高、体重,占61%,其中男70例,占57.8%,年龄44.81±10.37岁,身高174.47±5.81cm,体重68.85±9.34kg;女51例,占42.2%,年龄45.10±12.57岁,身高159.61±5.11cm,体重56.82±9.99kg。结果1.猪肾10枚,实际体积159.40±27.87 cm3;3mm重建体积148.56±26.04 cm3,百分误差6.75﹪±2.30﹪;5mm重建体积148.18±26.04 cm3,百分误差7.00﹪±2.33﹪;8mm重建体积146.86±25.75 cm3,百分误差7.82﹪±2.39﹪;椭圆公式法体积115.63±22.54 cm3,百分误差27.32﹪±7.09﹪。多组资料经相关分析得到:实际体积与3mm、5mm、8mm重建体积、椭圆公式法体积相关系数分别为r1 = 0.991、r2 = 0.990、r3 = 0.990、r4 = 0.872;3mm、5mm和8mm重建体积之间相关系数均为1.000。经配对t检验:实际体积与3mm、5mm、8mm重建体积和椭圆公式法体积t值分别为8.35、8.46、8.98,10.06;3mm、5mm和8mm重建体积之间t值分别为3.11、9.18、9.65;除3mm重建体积与5mm重建体积组P 0.05）;男女年龄无统计学差异,身高、体重、同侧肾体积有统计学差异（P 0.05）;多元线性回归分析显示肾体积与身高、体重有线性回归关系,而与年龄、性别无线性回归关系,采用逐步回归法得到:双肾体积（cm3） = 3.264×身高（㎝）+ 1.060×体重（㎏）- 335.909。经验证:121例对象用回归方程预测的双肾体积为275.06±35.31 cm,实测值为275.00±50.34 cm,相关系数r = 0.70,P 0.05,表明预测值与实测值无显著差异。（预测值-实测值）/预测值×100﹪为1.75﹪±13.59﹪。上述方程中用标准体重[男性标准体重（㎏） =身高（cm）- 105,女性标准体重（㎏）=身高（cm）- 100],求得标准双肾体积、标准单侧肾体积分别为274.85±32.96 cm3,137.42±16.48 cm与实测双肾体积、实测左、右肾体积分别配对t检验t值分别为0.046,-0.908,0.787,均有P>0.05,无显著差异。百分误差最大者为标准单侧肾体积与实测右肾体积（1.02﹪±15.13﹪）,95﹪的参考范围为-29﹪～31﹪,即71﹪标准肾体积≤实测值≤131﹪标准双肾体积。结论1. CT图像—软件法测量肾脏体积准

关键词：肾体积测量相关因素 x线计算机体层摄影术