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结构设计驱动的橡胶类复合材料柔性传感器压阻性能设计研究进展

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Acta Mechanica Sinica 2024年第1期40卷 155-182页

作者：尚家琛杨恒姚学锋陈浩森 Beijing Key Laboratory of Lightweight Multi-functional Composite Materials and Structures Instiute of Advanced Structure Technology Beijing Institute of TechnologyBeijing 100081China School of Transportation Science and Engineering Beihang University Beijing 100191China Department of Engineering Mechanics AMLTsinghua UniversityBeijing 100084China

近年来,柔性应变及应力传感器因其灵敏度高、应变范围大、形式多样等显著优点引起研究人员的广泛关注.柔性传感器在可穿戴电子、智能机械、结构健康监测等领域有着重要的应用价值和广阔的市场前景.同时,这些新兴领域也对柔性传感器的性... 详细信息

近年来,柔性应变及应力传感器因其灵敏度高、应变范围大、形式多样等显著优点引起研究人员的广泛关注.柔性传感器在可穿戴电子、智能机械、结构健康监测等领域有着重要的应用价值和广阔的市场前景.同时,这些新兴领域也对柔性传感器的性能要求更为苛刻.导电橡胶复合材料具有高拉伸、高力敏、高稳定性的特点,是制备高性能柔性压力传感器的理想材料,进一步提升导电橡胶复合材料柔性传感器的性能是该领域发展重点之一,本文综述了导电橡胶类复合材料的制备方法和力电响应机理,重点介绍了通过结构设计提高柔性压力传感器性能的方法,包括内部导电网络结构设计、基体结构设计和导电聚合物复合材料整体结构设计等.同时,文章还介绍了柔性传感器的主要应用领域.最后,总结了柔性传感器目前发展中存在的问题,并对未来的发展方向进行了讨论。

关键词：柔性传感器柔性压力传感器应力传感器网络结构设计智能机械结构健康监测可穿戴导电橡胶

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基于生成对抗网络的滚动轴承故障诊断研究

基于生成对抗网络的滚动轴承故障诊断研究

作者：何家琛太原科技大学

学位级别：硕士

滚动轴承作为机械设备中常见的关键部件之一,承担着重要的转动支撑任务。然而,由于工作环境的恶劣和长期使用的磨损,导致轴承发生故障,其振动信号通常会受到周围环境噪声的干扰,且大部分情况下都是正常运行的状态,导致滚动轴承故障数据... 详细信息

滚动轴承作为机械设备中常见的关键部件之一,承担着重要的转动支撑任务。然而,由于工作环境的恶劣和长期使用的磨损,导致轴承发生故障,其振动信号通常会受到周围环境噪声的干扰,且大部分情况下都是正常运行的状态,导致滚动轴承故障数据样本量较少,故障诊断准确率较低等问题。针对上述问题本文做了以下工作:针对滚动轴承数据中存在噪声导致故障诊断精度降低的问题,提出了运用互补集合经验模态分解(CEEMD)与相关系数结合的方法,对信号进行降噪处理,经实验验证,该方法具有良好的降噪效果。同时为了充分利用滚动轴承故障信号的信息,采用了对称点模式(SDP)轴承故障信号转换方法。根据SDP方法的基本原理和流程,讨论SDP参数选择的方法,包括θ、d和g值的选取等,对SDP的重要参数做寻优处理,再结合两种图像相似性指标和直观图形展示来验证方法的有效性。针对滚动轴承故障样本较少的问题,将SDP和改进深度卷积生成对抗网络(DCGAN)相结合,提出了一种新的滚动轴承故障数据增强方法SW-DCGAN,首先运用CEEMD对轴承信号降噪处理,然后通过改进的SDP轴承故障信号转换方法,将一维振动信号转换为二维极坐标图,根据图像的特征对生成对抗网络(GAN)中的生成器与判别器进行了卷积层、反卷积层数目以及卷积核大小的优化配置,并以Wasserstein距离取代传统的JS散度,来降低模型训练过程中的特征损失,最后利用美国凯斯西储大学的轴承数据集进行验证,证明了该方法的有效性,为滚动轴承故障诊断提供了数据支持。为了提升故障诊断的准确率,将传统ResNet18与卷积注意力机制(CBAM)相结合,提出了一种新的故障诊断模型C-Res Net18,将残差网络主干部分中的BN层和Re LU激活层置于卷积运算的前面,让BN和Re LU能够最大化其优势,从而使卷积层能直接接收经过归一化激活处理的数据作为输入,提升了深度残差网络的整体能力,并通过引入卷积注意力机制,增强了Res Net18的故障特征提取能力,极大地提升了图像识别的效果和速度。最后利用改进SW-DCGAN扩充后的数据集进行验证,结果表明,该方法在小样本滚动轴承故障诊断中具有更高的准确率。

关键词：故障诊断数据增强互补集合经验模态分解深度卷积生成对抗网络滚动轴承

基于光固化打印的氧化铝片晶强韧化陶瓷组织性能研究

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基于光固化打印的氧化铝片晶强韧化陶瓷组织性能研究

作者：滕家琛西安理工大学

学位级别：硕士

氧化铝及其复合材料具备高强度、高硬度、抗腐蚀和耐磨损等优异性能,在生物医疗、石油化工、航空航天等领域具有广泛的应用前景。然而,氧化铝本身的硬脆特性导致其强度和韧性之间相互制约。为解决这一问题,本研究通过调控氧化铝陶瓷内... 详细信息

氧化铝及其复合材料具备高强度、高硬度、抗腐蚀和耐磨损等优异性能,在生物医疗、石油化工、航空航天等领域具有广泛的应用前景。然而,氧化铝本身的硬脆特性导致其强度和韧性之间相互制约。为解决这一问题,本研究通过调控氧化铝陶瓷内部组织及其微观结构,使陶瓷晶粒呈一定方向规律排布形成织构氧化铝或珍珠母氧化铝复合陶瓷,这种特殊的微观结构有助于陶瓷强度和韧性协同提升。光固化增材制造技术具有精度高、效率高、可实现复杂结构无模成型等特点,在光固化打印过程中浆料流动产生的剪切力能促使氧化铝片晶定向排布,这为制备织构氧化铝及珍珠母氧化铝复合陶瓷提供了可能性。基于这一思路,本研究将光固化增材制造技术与“珍珠母”仿生结构相结合,制备织构氧化铝及珍珠母氧化铝复合陶瓷。系统地探讨了氧化铝片晶、氧化铝片晶吸附二氧化硅对浆料性能、陶瓷力学性能以及组织结构的影响,其主要结论如下:(1)织构氧化铝浆料粘度、临界曝光能量随着氧化铝片晶含量的增加呈降低趋势。添加氧化铝片晶后,织构陶瓷力学性能均有提高,当加入10vol.%的氧化铝片晶(10PL-90NP)时织构陶瓷弯曲强度和断裂韧性均最高(受力方向平行于打印方向时分别为318MPa、3.4 MPam1/2、受力方向垂直于打印方向时分别为272MPa、4.41MPam1/2;织构陶瓷硬度随着氧化铝片晶含量的增加呈降低趋势,硬度最大值在受力垂直打印方向和平行打印方向分别为16.21GPa和15.93GPa。(2)当剪切速率为6.42s-1时,珍珠母陶瓷浆料粘度随氧化铝片晶含量的增加而降低。在相同的曝光能量下,浆料固化厚度随着片晶含量的增加而增加。当加入20vol.%氧化铝片晶(20PL-15SiO2)时,珍珠母氧化铝复合陶瓷的弯曲强度、断裂韧性均最高,在受力平行打印方向和垂直打印方向时分别为344MPa、3.57MPam1/2和352MPa、3.37MPam1/2。随着片晶含量的增加,珍珠母氧化铝复合陶瓷硬度整体呈降低趋势。成分为NP85-15SiO2的氧化铝复合陶瓷硬度最大,在力平行于打印方向和垂直于打印方向分别为12.24GPa和12.23GPa。(3)当剪切速率为6.42 s-1时,珍珠母氧化铝复合陶瓷浆料粘度随氧化铝片晶吸附二氧化硅(PL@SiO2)含量的增加呈降低趋势;同曝光能量下,45PL@SiO2的陶瓷浆料的固化厚度最大。珍珠母氧化铝复合陶瓷弯曲强度随着氧化铝片晶吸附二氧化硅含量的增加呈降低趋势,当氧化铝片晶吸附二氧化硅含量为35vol.%时弯曲强度达到最大值(受力方向平行于打印方向时为408 MPa、受力方向垂直于打印方向时为435MPa);断裂韧性、硬度在氧化铝片晶吸附二氧化硅含量为45vol.%时达到最大值(受力方向平行于打印方向时为3.74MPam1/2、10.78GPa,受力方向垂直于打印方向时为4.39MPam1/2、10.58GPa)。

关键词：光固化增材制造氧化铝片晶织构氧化铝珍珠母氧化铝复合陶瓷陶瓷强韧化

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混合所有制改革路径对企业价值的影响研究

混合所有制改革路径对企业价值的影响研究

作者：郑家琛北方工业大学

学位级别：硕士

自2015年国务院发布《关于国有企业发展混合所有制经济的意见》以来,新一轮国企改革拉开序幕。经过不断试点和实践,国企混合所有制改革路径也由最初引入非国有资本或投资非国有企业的“单向混改”向既引入非国有资本又投资非国有资本的... 详细信息

自2015年国务院发布《关于国有企业发展混合所有制经济的意见》以来,新一轮国企改革拉开序幕。经过不断试点和实践,国企混合所有制改革路径也由最初引入非国有资本或投资非国有企业的“单向混改”向既引入非国有资本又投资非国有资本的“双向混改”延伸,并逐步实现国有企业股权结构多元化、公司治理机制合理化,从而改善国有股“一股独大”现象。在此背景下,关于国企两种混合所有制改革路径的研究具有较好的理论研究价值和实践指导意义。本文以2014-2022年A股上市国有企业为研究样本,采用多元回归分析,研究混合所有制改革路径对企业价值的影响。首先,将研究样本按照未混改、单向混改、双向混改分组,构建“是否单向混改”、“是否双向混改”以及单向与双向对比中的“混改是否双向”三个虚拟变量作为解释变量。其次,通过主成分分析法构建协同效应作为中介变量。最后,用倾向性得分匹配后的结果进行多元回归,研究不同混改路径对企业价值的影响,并用三步回归法研究协同效应在其中的中介作用。论文研究发现:第一,与未进行混改的国企相比,单向混改和双向混改国有企业的价值均得到显著提升,表明混合所有制改革有助于提高国有企业经营管理能力和市场竞争力,并达到保值增值效果。第二,与单向混改的国企相比,双向混改一定程度上抑制了企业价值的提升,由于双向混改导致企业母子公司层级过多,增加了管理成本,而不同层级之间经营理念差异和利益分歧相互掣肘对企业价值产生不利影响。第三,单向混改的财务协同中介效应显著,表明民营股权资本的引入使国企资本结构更加合理,偿债能力得到显著提升。第四,双向混改的管理协同、财务协同和经营协同中介效应均比较显著,其中,管理协同和财务协同为遮掩效应,一定程度上抑制了企业价值提升;经营协同为中介效应,一定程度上促进了企业价值提升。第五,相比于单向混改,双向混改受财务协同影响抑制了企业价值提升。一方面单向混改国企获得了非国有资本的现金,另一方面双向混改国企投资非国有资本消耗了自身的自由现金,最终导致进行双向混改的国企偿债能力弱于仅进行单向混改的国企,使得企业价值降低。

关键词：混合所有制改革企业价值混改路径协同效应

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融合图像显著性特征的轻量级目标检测算法

汽车工程 2024年第1期46卷 84-91页

作者：马雷杨顺清王欢欢翟家琛徐健傲燕山大学车辆与能源学院秦皇岛066004

针对智能车辆在实际交通环境中面临的目标密集、边缘严重遮挡和前景背景模糊的问题,本文提出了一种融合图像显著性特征的轻量级目标检测算法。首先基于灰度图像提取出显著性特征图,和彩色图像分别输入卷积神经网络。其次采用轻量化模块(... 详细信息

针对智能车辆在实际交通环境中面临的目标密集、边缘严重遮挡和前景背景模糊的问题,本文提出了一种融合图像显著性特征的轻量级目标检测算法。首先基于灰度图像提取出显著性特征图,和彩色图像分别输入卷积神经网络。其次采用轻量化模块(ghost model)搭建轻量级融合网络,并使用EIoU优化模型的边框定位损失。在网络后端将非极大值抑制算法进行改进,以此提高网络对同类别遮挡目标的检测准确率。最后在KITTI数据集上进行训练和测试。实验表明,改进后的网络mAP达到92.7%,相比原始网络YOLOv5平均精度提高3.8%,精确率和召回率分别提高3%和6.2%。

关键词：目标检测多特征融合轻量级网络 YOLOv5

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闸坝河流微塑料特征及污染风险评估

环境科学 2024年第8期45卷 4600-4609页

作者：孙天一申家琛李典鹏安树青冷欣南京大学生命科学学院南京210023 贵州师范大学贵州省山地环境信息系统与生态环境保护重点试验室贵阳550001 南京大学常熟生态研究院苏州215500

微塑料污染对我国淡水河流造成了严重的生态威胁,大量闸坝的建设使该污染复杂化.以沙颍河流域10个闸坝为对象,调查水库及上游河道的地表水和沉积物中的微塑料丰度和组成,并利用物种敏感性分布和污染负荷指数进行风险评估.结果表明,沙颍... 详细信息

微塑料污染对我国淡水河流造成了严重的生态威胁,大量闸坝的建设使该污染复杂化.以沙颍河流域10个闸坝为对象,调查水库及上游河道的地表水和沉积物中的微塑料丰度和组成,并利用物种敏感性分布和污染负荷指数进行风险评估.结果表明,沙颍河面临自上游而下较为严重的微塑料污染.闸坝建设对河流中的微塑料分布影响不显著,微塑料的分布可能受到多种其他环境因素的影响.河流沉积物是地表水中微塑料的汇,但水体中微塑料带来的生态风险更大.两种评估方式的对比表明,物种敏感性分布评估相较污染负荷指数更能体现生物对污染物的积累和摄食行为.

关键词：微塑料(MPs) 生态风险物种敏感性分布大坝风险商

织构化多孔Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合陶瓷片-球混合浆料特性及光强分布仿真

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无机材料学报 2024年第7期39卷 769-778页

作者：武向权滕家琛季祥旭郝禹博张忠明徐春杰西安理工大学材料科学与工程学院西安710048 西安理工大学谢赫特曼诺奖新材料研究院西安710048

陶瓷光固化技术在制备Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合陶瓷方面具有广阔前景,织构化的Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合陶瓷在陶瓷光固化增材制备方面亟待研究。本工作研究了添加片状氧化铝、等轴氧化铝、球形二氧化硅的片-球混合陶瓷光固化浆料的特性... 详细信息

陶瓷光固化技术在制备Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合陶瓷方面具有广阔前景,织构化的Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合陶瓷在陶瓷光固化增材制备方面亟待研究。本工作研究了添加片状氧化铝、等轴氧化铝、球形二氧化硅的片-球混合陶瓷光固化浆料的特性。针对不同固相配比,研究了浆料的黏度、沉降性、固化特性和固化精度,并针对所研究的片-球混合浆料开发了一种紫外光强分布模拟算法,对浆料在曝光中的光强分布进行了理论模拟分析,最终成功制备了具有片状氧化铝定向特征的织构化多孔Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合陶瓷。研究结果表明,片状氧化铝与球状粉体组合可以使浆料在高固相含量(总固相体积分数40%~45%,片状氧化铝体积分数占50%~60%)下保持低黏度和剪切稀释性。在相同总固相含量下,增大片状氧化铝或球形二氧化硅的含量能够减小浆料的黏度,从而提高浆料的沉降率。片状氧化铝相比于等轴氧化铝可以减少浆料对紫外光的阻挡和散射作用。在相同曝光能量条件下,降低等轴氧化铝、增加球形二氧化硅的含量可以增加的浆料固化厚度;而增加片状氧化铝和球形二氧化硅的含量会扩大尺寸误差。理论模拟结果表明,接近水平分布的片状氧化铝对光的阻挡和偏转作用弱,接近垂直分布的片状氧化铝对紫外光具有引导作用。模型上边界紫外光强平均值的变化与固化厚度测量值的变化接近,所建立的模型可以为浆料固化厚度的实验测试结果提供理论支持。

关键词：陶瓷光固化 Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合陶瓷片状氧化铝光强分布模拟浆料特性

SEM-EDS结合结垢趋势模拟软件在反渗透膜污堵原因分析中的应用

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给水排水 2024年第3期50卷 82-86页

作者：殷明威吴家琛马兴峰江苏中电创新环境科技有限公司无锡214000

回用水系统中,反渗透膜的污堵问题经常发生。而污堵的原因常常难以确定,进而导致无法从根本上解决污堵问题。详细阐述了先利用SEM-EDS分析反渗透膜微观结构污堵情况和污堵物元素分布,确定污堵物主要成分,再利用结垢趋势模拟软件模拟出... 详细信息

回用水系统中,反渗透膜的污堵问题经常发生。而污堵的原因常常难以确定,进而导致无法从根本上解决污堵问题。详细阐述了先利用SEM-EDS分析反渗透膜微观结构污堵情况和污堵物元素分布,确定污堵物主要成分,再利用结垢趋势模拟软件模拟出反渗透系统最佳运行条件,从而解决反渗透膜污堵问题的过程和方法。从实际应用案例来看,SEM-EDS结合结垢趋势模拟软件可以快速准确的找到膜系统污堵原因,并从根本上解决污堵问题。

关键词： SEM-EDS 结垢趋势模拟反渗透膜污堵原因

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瞬态多相流场图神经网络时空预测方法研究

哈尔滨工程大学学报 2024年第9期45卷 1761-1769页

作者：郝祎琛谢心喻丁家琦谢蓉王晓放刘海涛大连理工大学能源与动力学院辽宁大连116024

为实现对大型能源化工装备(如循环流化床)内瞬态多相流场的快速时空建模和预测,本文采用基于网格图神经网络的深度学习模型,针对循环流化床非结构化时变数值仿真数据,建立离散相体积分数的时空耦合预测器。该模型有效捕捉了反应器的时... 详细信息

为实现对大型能源化工装备(如循环流化床)内瞬态多相流场的快速时空建模和预测,本文采用基于网格图神经网络的深度学习模型,针对循环流化床非结构化时变数值仿真数据,建立离散相体积分数的时空耦合预测器。该模型有效捕捉了反应器的时空多尺度特性,能高效地进行多相流场时空耦合动态预测,结果表明:速度远超传统数值仿真,加速比可接近500。

关键词：深度学习图神经网络循环流化床非结构化网格瞬态流场多相流时空预测多尺度特征

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