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作者：秦枭宇昆明理工大学

学位级别：硕士

传统混凝土以硅酸盐水泥作为胶凝材料,其生产过程耗能且污染环境。2021年亚太绿色低碳发展高峰论坛发布了《新兴经济体二氧化碳排放报告2021》,制定了争取于2060年前实现“碳中和”的目标。为进一步实现该目标,寻找可代替硅酸盐水泥的... 详细信息

传统混凝土以硅酸盐水泥作为胶凝材料,其生产过程耗能且污染环境。2021年亚太绿色低碳发展高峰论坛发布了《新兴经济体二氧化碳排放报告2021》,制定了争取于2060年前实现“碳中和”的目标。为进一步实现该目标,寻找可代替硅酸盐水泥的可持续新型胶凝材料成为了目前的研究热点。碱激发矿渣(以下简称碱矿渣)胶凝材料因其节能、利废、环保、力学性能优异被视作最有潜力的替代材料之一。碱矿渣混凝土在国内经过数十年的发展,逐步克服了速凝、收缩等方面的问题。由其制备的混凝土也在结构工程中得到了初步应用。现已将碱矿渣混凝土成功运用于现浇钢筋混凝土结构工程中,这证明了碱矿渣混凝土工程应用的前景性。此外,建筑火灾的频发,严重威胁了混凝土的结构安全。混凝土耐高温性能的重要性也逐渐凸显,学者们围绕其展开研究。硅酸盐水泥的高温性能特别是力学性能已得到较为全面的研究与认识,但碱矿渣胶凝材料的相关研究尚处于初步阶段。并且,高温作用后碱矿渣混凝土残余力学性能的影响因素复杂且非线性,残余力学性能的检测十分困难,甚至对结构造成二次破坏。因此,通过数学建模的方法提供科学的高温后残余力学性能预测方法,对丰富该材料的理论体系及扩展其工程应用,具有重要的科学和现实意义。本论文主要研究如下:(1)在碱矿渣混凝土体系中,考虑材料因素对其初始抗压强度的影响,基于BP神经网络、PSO-BP神经网络、非参数回归及随机森林建立碱矿渣混凝土不同龄期抗压强度的预测模型。通过评差函数对模型进行评价并采用试验进行验证从而确定较优模型。此外,基于非参数回归及随机森林模型对影响因素的权重进行分析,为更好地预测碱矿渣混凝土初始强度提供参考。(2)在普通混凝土体系中,考虑材料因素、高温作业机制对其高温后残余抗压强度的影响,基于四种方法建立普通混凝土高温后抗压强度损失的预测模型。同样通过评差函数及试验验证确定较优模型。并基于非参数回归及随机森林模型进行权重分析,为混凝土高温后抗压强度损失的预测研究提供参考。(3)参考碱矿渣混凝土抗压强度及普通混凝土高温后抗压强度损失的影响因素,考虑材料因素、高温作业机制及养护条件对碱矿渣混凝土高温后抗压强度损失的影响。同样建立四种模型对其采用均方根误差、平均绝对误差进行评差,并通过试验验证最终确定较优的碱矿渣混凝土高温后抗压强度损失的预测模型。此外,通过非参数回归图像以及随机森林影响因素的重要性分析对其影响因素进行权重分析。通过本论文的研究可以得到以下结论:(1)以碱浓度、水玻璃模数、水胶比、矿渣比表面积及碱度系数作为模型的输入参数,建立碱矿渣混凝土3d、28d、90d抗压强度的预测模型。用于模型训练的数据来源于已公开发表的文献,分别为171组、309组和146组。研究表明,PSO-BP模型表现出更高的准确性。并且90d龄期的预测模型表现出更强的稳定性。此外,基于非参数回归以及随机森林模型对影响因素进行权重分析,得出结论:水胶比及模数的影响最为明显,碱浓度其次,矿渣的碱度系数及比表面积最小。(2)以水胶比、受热温度、升温速率、目标温度保持时间、高温后静置时间、冷却方式作为输入参数建立预测模型。由于数据源于不同实验室,其受到实验环境及其他未设定参数的影响,最终导致出现部分离散情况。为了解决离散性较大的问题,选择了以更为稳定的高温后抗压强度损失率作为输出参数。通过文献数据的收集整理,共计得到1803组数据。其中,随机森林模型表现出了更低的误差且通过试验验证后其相对误差也表现出更高的稳定性,平均误差仅为5.7%。同样,基于基尼指数可以得到受热温度对普通混凝土高温后抗压强度损失的影响达到67.3%;水胶比为11.6%,升温速率为10.3%;目标温度保持时间为5.6%,高温静置时间为4.2%;冷却方式为1.0%。(3)选取碱浓度、模数、水胶比、养护温度、受热温度、目标温度保持时间、升温速率、高温后静置时间及冷却方式,共计9个影响因素作为模型的输入参数。以碱矿渣混凝土高温后抗压强度损失率作为模型的输出。模型训练数据来源于公开发表的文献,共计259组。结果表明,四种模型均能产生较好的拟合优度,能够为工程实际提供参考。对其模型精度排序为随机森林>PSO-BP神经网络>BP神经网络>非参数回归。根据非参数回归模型的响应面图像可以看出,碱矿渣混凝土高温后残余抗压强度最重要的影响因素为受热温度,其次为碱浓度。这与随机森林的重要性排序相符:受热温度权重为60.2%,碱浓度权重为13.5%,养护温度权重为10.0%,水胶比权重为5.5%,升温速率权重为3.0%,水玻璃模数权重为3.2%,目标温度保持时间权重为1.7%,高温后静置时间权重为0.5%,冷却方式权重为2.4%。

关键词：碱矿渣混凝土高温抗压强度预测模型

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高温历程对碱矿渣混凝土残余抗压强度的影响

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土木与环境工程学报（中英文） 2024年第5期46卷 168-174页

作者：马倩敏刘倩李黎山秦枭宇张淼史天尧昆明理工大学建筑工程学院云南省土木工程防灾重点实验室昆明650500 云南工业干部学院昆明650500

为了探明高温历程对碱矿渣混凝土残余抗压强度的影响,对不同升温速率(5、10℃/min)、恒温时间(1、2 h)和冷却方式(自然冷却、浇水冷却)作用后的碱矿渣混凝土残余抗压强度进行表征,并通过胶凝材料基体微观结构的高温变化对上述强度变化... 详细信息

为了探明高温历程对碱矿渣混凝土残余抗压强度的影响,对不同升温速率(5、10℃/min)、恒温时间(1、2 h)和冷却方式(自然冷却、浇水冷却)作用后的碱矿渣混凝土残余抗压强度进行表征,并通过胶凝材料基体微观结构的高温变化对上述强度变化进行分析。结果表明:升温速率较快的情况下,当温度低于400℃时,热应力影响不明显,由于受热时长较短,残余强度较高;随着温度升至800℃,热应力影响显著,混凝土残余强度持续显著降低;800℃之后,热应力达到一定程度,较短的受热时长保证了较高的残余强度。恒温时间的延长会加剧胶凝材料基体结构及基体-骨料界面过渡区的劣化效应,从而引起混凝土残余强度的降低。浇水冷却降低了水化产物C-S-H凝胶的分解温度,并在混凝土内产生热应力,残余强度损失明显。

关键词：碱矿渣混凝土抗压强度高温历程胶凝材料微观结构

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BP神经网络在混凝土性能预测中的应用

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工业安全与环保 2024年第3期50卷 25-29页

作者：秦枭宇马倩敏郭荣鑫昆明理工大学建筑工程学院云南省土木工程防灾重点实验室云南昆明650500

综述了BP神经网络在混凝土抗压强度及其他力学性能、耐久性、混凝土结构构件相关性能预测中的应用。综述表明,模型误差在工程可控范围内,模型泛化能力较强,利用BP神经网络对混凝土性能开展预测是可行的。

关键词： BP神经网络混凝土性能预测模型

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碱激发矿渣胶凝材料高温力学性能研究进展

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新型建筑材料 2023年第5期50卷 106-110,120页

作者：秦枭宇马倩敏郭荣鑫林志伟周浩雪昆明理工大学建筑工程学院云南省土木工程防灾重点实验室云南昆明650500

介绍了碱矿渣胶凝材料高温后残余力学性能变化规律,包括抗压强度、抗拉强度和抗折强度,并讨论了碱浓度、模数、集料、掺合料等材料参数,养护条件及高温作业机制对高温力学性能的影响。并通过碱矿渣胶凝材料微观结构及产物的高温变化进... 详细信息

介绍了碱矿渣胶凝材料高温后残余力学性能变化规律,包括抗压强度、抗拉强度和抗折强度,并讨论了碱浓度、模数、集料、掺合料等材料参数,养护条件及高温作业机制对高温力学性能的影响。并通过碱矿渣胶凝材料微观结构及产物的高温变化进一步解释了宏观力学性能的高温变化。

关键词：碱矿渣胶凝材料高温力学性能影响因素微观结构

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一种适用于混合三端直流输电线路的故障定位方法

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西安交通大学学报 2025年第1期59卷 37-46页

作者：高淑萍杨莉莉武心宇周晋宇宋国兵西安科技大学电气与控制工程学院西安710054 西安市电气设备状态监测与供电安全重点实验室西安710054 西安交通大学电气工程学院西安710049

针对因结构复杂导致的混合三端直流输电线路故障定位困难的问题,提出了一种结合变分模态分解算法与改进卷积神经网络(CNN)的故障定位方法(VMD-CNN)。首先,利用PSCAD/EMTDC软件构建混合三端直流输电系统模型,获得故障电流数据,应用克拉... 详细信息

针对因结构复杂导致的混合三端直流输电线路故障定位困难的问题,提出了一种结合变分模态分解算法与改进卷积神经网络(CNN)的故障定位方法(VMD-CNN)。首先,利用PSCAD/EMTDC软件构建混合三端直流输电系统模型,获得故障电流数据,应用克拉克变换对其解耦,获取故障电流的线模分量;其次,对得到的线模分量进行变分模态分解(VMD),得到多个本征模态函数(IMF)分量,选取特征信息最丰富的IMF分量作为VMD-CNN模型的输入;然后,利用高效的分类模型支持向量机(SVM)判别故障发生的区域,将提取到的IMF分量作为SVM输入进行训练学习,可以准确判断出故障发生区域;最后,搭建VMD-CNN模型进行故障定位,挖掘出行波信号中蕴藏的故障信息,同时通过麻雀搜索算法优化CNN中的超参数,实现混合三端直流输电线路的精确定位。仿真结果表明:过渡电阻为100Ω,不同故障位置情况下的定位相对误差均在0.17%以内;故障位置为460 km,不同过渡电阻情况下的定位相对误差均在0.25%以内;过渡电阻为50Ω,不同故障类型情况下的相对误差均在0.3%以内。所提方法能够提升不同故障位置、过渡电阻和故障类型下的定位准确性。

关键词：混合三端直流输电故障定位变分模态分解卷积神经网络麻雀搜索算法

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棘手问题何以应对：基于试验学习的理论解释——以北京市“接诉即办”改革为例

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求实 2025年第1期 46-59+110-111页

作者：周昕宇杨宏山中国政法大学政治与公共管理学院中国人民大学公共管理学院

应对棘手问题，需要做好知识管理和利益协调工作，创新科学性和共识性兼具的政策方案。中国政策试验以高效率学习为导向，针对不同问题情境灵活调整学习策略，形成了多样化的试验学习模式，促进知识生产和价值共创，为应对棘手问题提供... 详细信息

应对棘手问题，需要做好知识管理和利益协调工作，创新科学性和共识性兼具的政策方案。中国政策试验以高效率学习为导向，针对不同问题情境灵活调整学习策略，形成了多样化的试验学习模式，促进知识生产和价值共创，为应对棘手问题提供了中国智慧。从政策问题的棘手程度和决策系统的知识需求两个维度，区分了试验学习的4种模式，即溯因性学习、研究性学习、协商性学习和倡导性学习。通过选择北京市“接诉即办”改革试验进行案例分析发现，政策问题棘手程度和知识需求直接影响试验学习模式的选择，随着问题棘手程度降低或知识需求变化，试验学习模式也会相应作出调整。不同模式的组合运用，可以为解决棘手问题提供一套相对完整的知识体系和共识性的价值基础。

关键词：政策试验试验学习棘手问题接诉即办知识需求

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热-结构耦合作用下压电式力传感器热应力分析

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西安交通大学学报 2025年第1期59卷 194-205页

作者：周远琴李映君李宏宇王桂从济南大学机械工程学院济南250022

针对极端环境下高温传感器的可靠性受限于热应力,导致传感器零漂和温漂甚至失效的问题,提出了一种基于热-结构耦合的高温压电式力传感器热应力计算方法及其有限元模型。基于平衡方程和热-弹性理论,建立了传感器热弹性力学物理方程,分析... 详细信息

针对极端环境下高温传感器的可靠性受限于热应力,导致传感器零漂和温漂甚至失效的问题,提出了一种基于热-结构耦合的高温压电式力传感器热应力计算方法及其有限元模型。基于平衡方程和热-弹性理论,建立了传感器热弹性力学物理方程,分析了封装材料和温度对压电式力传感器热应力的影响规律。通过分析高温环境下压电式力传感器的热应力分布,确定传感器应力集中位置。对传感器热应力进行溯源,得到封装材料和晶组材料的热膨胀系数不一致导致热失配应力产生。将随机振动功率谱密度转换为加速度时域信号,利用多物理场耦合方法,分析得到传感器的最大热应力为134.61 MPa,小于材料的屈服强度300 MPa,验证了传感器在高温、高压和随机振动综合环境下具有良好的可靠性。通过研究氧化铝和氧化锆绝缘层对传感器最大热应力的影响,研究结果表明,温度为420℃时氧化铝绝缘层传感器的最大热应力比无绝缘层传感器的最大热应力小9.18 MPa,比氧化锆绝缘层传感器最大热应力小79.31 MPa,该工作可为高温环境下减小传感器热应力措施提供一定的参考。

关键词：高温传感器热应力多物理场压电

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基于结构化学习历程培养化学系统思维的策略

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化学教育(中英文) 2025年第1期 2-10页

作者：刘玉荣马敬宇河南师范大学化学化工学院

系统思维是核心素养的重要组成部分，具有“识别系统组织”“分析系统行为”“建立系统模型”等3个核心技能，是学生应对真实、复杂问题的重要思维方式，发展学生系统思维在教学中尤为重要。依据化学教学中内容的结构化形式，总结梳理... 详细信息

系统思维是核心素养的重要组成部分，具有“识别系统组织”“分析系统行为”“建立系统模型”等3个核心技能，是学生应对真实、复杂问题的重要思维方式，发展学生系统思维在教学中尤为重要。依据化学教学中内容的结构化形式，总结梳理学生的结构化学习历程：知识关联结构化、认识思路结构化及核心观念结构化等3个阶段；依托化学结构化学习的3个阶段，搭建与系统思维3个核心技能连接的桥梁，对应提出“知识关联”“思想方法形成”“实际问题解决”等3个层次的策略，以期为教师在化学教学中培养学生的系统思维提供有益的参考。

关键词：结构化学习系统思维培养策略

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采用端口阻抗测试的车载充电机传导电磁干扰建模方法研究

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西安交通大学学报 2025年第1期59卷 172-182页

作者：李季风耿宇宇贾晋廖兴林路青洋重庆理工大学电气与电子工程学院重庆400054 重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室重庆400054

针对电动汽车车载充电机的设计过程中普遍存在的电磁干扰频率范围广、干扰源复杂的问题,提出了一种基于端口阻抗测试的等效电路建模和系统级协同仿真方法。首先,通过对车载充电机系统各部件进行阻抗测试和三维电磁仿真,建立了无源器件... 详细信息

针对电动汽车车载充电机的设计过程中普遍存在的电磁干扰频率范围广、干扰源复杂的问题,提出了一种基于端口阻抗测试的等效电路建模和系统级协同仿真方法。首先,通过对车载充电机系统各部件进行阻抗测试和三维电磁仿真,建立了无源器件、端口滤波器和高压屏蔽线缆模型,提取了系统印制电路板关键回路的高频寄生参数。其次,建立了有源器件的仿真电路模拟器等效模型,并通过双脉冲实验验证模型的精度;针对功率因数校正电路控制环节的仿真与建模难以同步实现的问题,采用协同建模的方法构建整个系统的等效电路模型。最后,将各部件模型组合在一起,建立了完整的车载充电机系统传导电磁干扰预测模型,并依据相关测试标准进行了系统传导电磁干扰仿真和实验。结果表明:在150 kHz~30 MHz频率范围内,预测结果与实际结果的误差小于9 dB,具有良好的一致性,表明该模型能够精确预测车载充电机系统高压交流端的传导干扰水平,可以有效指导充电机系统的电磁兼容正向设计。

关键词：车载充电机电磁干扰端口阻抗测试协同仿真

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星形AB共聚物和A均聚物的共组装模拟研究

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原子与分子物理学报 2025年第5期42卷 90-94页

作者：段润宇新疆大学物理科学与技术学院乌鲁木齐830017

具有独特结构的纳米粒子在高分子材料领域具有广泛的应用.本文采用耗散粒子动力学模型系统的研究了三臂星形AB二嵌段共聚物和A均聚物共混体系的共组装相行为.通过调节聚集体中星形共聚物浓度和AB嵌段的长度比有效地控制了AB/A共混体系... 详细信息

具有独特结构的纳米粒子在高分子材料领域具有广泛的应用.本文采用耗散粒子动力学模型系统的研究了三臂星形AB二嵌段共聚物和A均聚物共混体系的共组装相行为.通过调节聚集体中星形共聚物浓度和AB嵌段的长度比有效地控制了AB/A共混体系中聚集体的共组装形貌.预测了一些有趣的结构,比如,具有较厚壳层的核-壳-补丁结构、具有壳层的且中心凹陷的圆盘状结构以及不规则椭球的多室结构.本文还发现对于具有较长A嵌段的星形链,增大A均聚物在聚集体中的浓度能够消除聚集体内B嵌段形成的核;对于具有较短A嵌段的星形链,少量的A均聚物能够诱导聚集体共组装成具有长条状核的多室纳米粒子.

关键词：耗散粒子动力学星形二嵌段共聚物共组装纳米粒子

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