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基于迁移卷积神经网络的桥梁结构损伤识别方法

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：罗旭欣陈龙梁韬黄天立中南大学土木工程学院

针对实际桥梁结构损伤模式识别时有限元模型与实际结构存在差异的情况，为提高有限元数值模拟数据集训练的深度神经网络识别实际桥梁结构损伤模式的准确率，提出一种结合迁移学习（Transfer Learning, TL）和一维卷积神经网络（One Dime... 详细信息

针对实际桥梁结构损伤模式识别时有限元模型与实际结构存在差异的情况，为提高有限元数值模拟数据集训练的深度神经网络识别实际桥梁结构损伤模式的准确率，提出一种结合迁移学习（Transfer Learning, TL）和一维卷积神经网络（One Dimensional Convolutional Neural Network, 1D-CNN）的结构损伤识别方法。首先，基于结构有限元数值模拟数据训练1D-CNN模型，选择损伤识别效果较好、性能优良的模型作为源模型；然后，将源模型中的网络结构和超参数迁移到实际结构实测数据集（目标域）网络模型的对应位置并冻结，得到预训练模型；最后，使用实测数据微调预训练模型得到目标模型。为验证该方法的有效性，通过3层钢框架结构实验室试验和日本某简支钢桁梁桥的现场试验，对比源模型（模型I）、仅采用实测数据训练得到的CNN模型（模型II）和采用迁移学习得到的CNN目标模型（模型III）等3种神经网络模型的结构损伤模式识别准确率。研究结果表明：3层钢框架结构实验室试验中，3种CNN模型的最高损伤模式识别准确率分别为63.44%,98.44%,99.06%；日本某简支钢桁梁桥的现场试验中，3种CNN模型的最高损伤模式识别准确率分别为59.50%,97.00%,99.50%。针对不同结构，目标模型（模型III）的损伤模式识别准确率均最高，收敛速度最快，优于其他2种CNN模型。基于迁移卷积神经网络的桥梁结构损伤识别方法具有较好的实际结构损伤识别能力，为解决数据有限情况下的结构损伤识别问题提供了一种有效的解决途径。

关键词：桥梁结构损伤模式识别一维卷积神经网络迁移学习源域目标域

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工业监控器外罩收缩侧型芯注射模设计

塑料 2024年第3期53卷 72-78,123页

作者：余健陈龙李兴秀嘉兴南洋职业技术学院机电与交通分院浙江嘉兴314031 嘉兴信元精密模具科技有限公司浙江嘉兴314031 宁波德科精密模塑有限公司浙江宁波315600

结合工业监控器外罩塑件的注射成型,设计了一副两板式热流道模具。在模具整体结构设计的基础上,利用CAE仿真辅助分析并验证了复合式浇注系统的可行性及冷却系统的有效性。分析结果表明,成型后塑件的变形可减小至0.58 mm,能满足MT3级要... 详细信息

结合工业监控器外罩塑件的注射成型,设计了一副两板式热流道模具。在模具整体结构设计的基础上,利用CAE仿真辅助分析并验证了复合式浇注系统的可行性及冷却系统的有效性。分析结果表明,成型后塑件的变形可减小至0.58 mm,能满足MT3级要求。为解决模具结构中塑件转轴套内壁环凹槽的自动脱模问题,设计了一种2次抽芯复合机构,相向收缩抽芯的2个差速滑块在有限空间内(20 mm)实现了环槽的自动脱模。为解决内壁上倒钩柱的自动脱模问题,设计了一种两瓣式弹性顶针用作该特征的脱模。当两瓣弹性顶针顶出倒钩柱时,两瓣弹性顶针由于弹性原因而张开,与倒钩柱分离,实现了该特征的自动脱模。

关键词：差速滑块环槽抽芯注射模弹性顶针机构设计热流道模具结构

加载速率影响下板裂化脆性岩石失稳破坏试验研究

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岩土工程学报 2024年第6期46卷 1215-1225页

作者：金爱兵陈龙吴顺川郭沛孙贝贝北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 中铁开发投资集团有限公司云南昆明650500 昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室北京102211

深部脆性岩体开挖常发生板裂破坏,并可能进一步发生片帮剥落、岩爆等工程灾害,严重威胁深埋隧(巷)道施工安全。在深部岩体工程中,受构造应力、开挖条件和工程扰动等因素的影响,岩体开挖后应力重分布的速率、来压快慢均存在差别。为探究... 详细信息

深部脆性岩体开挖常发生板裂破坏,并可能进一步发生片帮剥落、岩爆等工程灾害,严重威胁深埋隧(巷)道施工安全。在深部岩体工程中,受构造应力、开挖条件和工程扰动等因素的影响,岩体开挖后应力重分布的速率、来压快慢均存在差别。为探究加载速率对板裂围岩失稳破坏的影响,采用脆性岩石加工成的板裂试样进行单侧限单轴压缩试验,对不同加载速率下试样宏观破裂、强度特性、声发射(AE)特征以及能量机制进行综合研究。结果表明:(1)低加载速率下试样发生大块剥落,整体失稳并发生分离,高加载速率下试样未发生大块分离,但有小块动力弹射现象;(2)低频、高幅信号的增多及b值的变化表明试样产生了突发式的裂纹失稳扩展,且这个过程中大小尺度破裂不断交替产生;(3)在平稳加载阶段,高加载速率使试样AE活动更加剧烈,而临近失稳及失稳破坏阶段则相反,且低加载速率下低频信号、大尺度破裂事件占比更大。因不同开挖方案、施工方法导致的围岩应力重布快慢差异,在工程上会导致围岩发生板裂后,进一步诱发不同模式破坏。

关键词：板裂声发射脆性岩石参数分析破坏模式

超滤-高效液相色谱联用筛选愈白丸中的抗白癜风活性成分

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分析科学学报 2024年

作者：陈龙吴丛婷周明卞芳李静湖北文理学院附属医院襄阳市中心医院白癜风特色制剂襄阳市重点实验室中国科学院植物种质创新与特色农业重点实验室

愈白丸为本院自制的白癜风口服特效制剂,君药为蒺藜,但有效成分及抗白癜风作用机制缺乏深入研究。本研究分别以酪氨酸酶(TYR)和过氧化氢酶(CAT)为靶点,通过超滤-高效液相色谱法筛选其中的抗白癜风活性成分并探索其作用机制。筛选结果显... 详细信息

愈白丸为本院自制的白癜风口服特效制剂,君药为蒺藜,但有效成分及抗白癜风作用机制缺乏深入研究。本研究分别以酪氨酸酶(TYR)和过氧化氢酶(CAT)为靶点,通过超滤-高效液相色谱法筛选其中的抗白癜风活性成分并探索其作用机制。筛选结果显示,皂苷类物质与TYR亲和力较强,黄酮类物质与CAT亲和力较强,体外酶活性测试证实皂苷类物质能提高TYR的活性,而黄酮类物质则对CAT活力影响较大,其中蒺藜苷元和槲皮素效果最为显著,亲和结合常数分别为0.3846和0.5895,激活率分别为28.24%和43.78%。细胞实验结果显示,当浓度超过5μg/mL时,蒺藜苷元和槲皮素均能促进黑色素细胞增殖,前者可通过激活CAT而降低体内活性氧等自由基水平,后者可激活TYR促进黑色素的合成,两者可在愈白丸治疗白癜风的过程中发挥协同作用。

关键词：白癜风蒺藜愈白丸超滤亲和筛选槲皮素蒺藜苷元

基于Lasso-Huber的近红外光谱特征波长选择方法及应用

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光谱学与光谱分析 2024年第3期44卷 737-743页

作者：郭拓徐凤捷马晋芳肖环贤陕西科技大学电子信息与人工智能学院陕西西安710021 暨南大学光电系广东广州510632 江西保利制药有限公司江西赣州341900

在近红外光谱(NIRS)波长筛选过程中,当变量数目远大于样本量时,特征波长的选择是一个极具挑战性的问题。Lasso与Elastic Net算法虽被用于大维小样本数据的变量选择,但二者均以最小平方误差作为损失函数的度量方法来选择特征变量。因此,... 详细信息

在近红外光谱(NIRS)波长筛选过程中,当变量数目远大于样本量时,特征波长的选择是一个极具挑战性的问题。Lasso与Elastic Net算法虽被用于大维小样本数据的变量选择,但二者均以最小平方误差作为损失函数的度量方法来选择特征变量。因此,当样本中含有异常点时,经两种算法建立的模型对异常点更加敏感,导致模型向异常点偏移,鲁棒性降低。针对上述问题,采用Huber函数作为损失函数,提出了Lasso-Huber法进行近红外特征波长选择,结合偏最小二乘(PLS)方法建立安胎丸质控指标成分的定量校正模型,并与全波长建模、 Lasso与Elastic-Net方法波长选择后建模的模型性能进行对比。本实验采集21批安胎丸的近红外光谱数据共116条,其中101条数据作为校正集,采用留一交叉验证法对模型进行内部验证,另外15条数据则作为验证集用于外部验证。对于校正集中的异常光谱,使用基于主成分分析(PCA)的马氏距离法(MD)进行检测。以安胎丸的质控指标成分之一阿魏酸为例,采用Lasso、 Elastic-Net和Lasso-Huber方法分别筛选了安胎丸样品无异常光谱中69、 155和87个特征波长。其中Lasso-Huber法结合PLS建立的预测模型效果最佳,外部验证的RP2和SEP分别为0.953 1和0.058 7。此外,通过对校正集中是否包含异常光谱的校正模型预测性能对比发现,Lasso-Huber法在包含异常光谱的建模中更具优势。结果显示,Lasso-Huber算法优选出最佳波长点数为88,结合PLS建立的模型性能R_(v)^(2)为0.967 3,而Lasso方法的R_(v)^(2)为0.840 5, Elastic-Net方法的R_(v)^(2)为0.834 7,全波长建模的R_(v)^(2)为0.852 0。可见,在含有异常光谱的样本中,Lasso-Huber法不仅减少了特征波段的数量,同时降低了算法对异常光谱的敏感性,提高了模型的准确度和鲁棒性。从简化模型的角度上比较,Lasso法和Elastic-Net法的建模时间分别为61.826 0和79.959 9 s,而Lasso-Huber建模时间仅为1.360 8 s,因此,该算法更有望未来集成于实际生产应用的近红外光谱建模软件中。

关键词：近红外光谱波长选择大维小样本定量校正模型 Lasso-Huber

离散驱动磁致伸缩执行器用伺服放大器理论与实验研究

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机械科学与技术 2024年

作者：王彦文朱玉川陈龙南京航空航天大学机电学院

磁致伸缩执行器凭借其高动态响应目前已应用在许多领域，控制电压-电流转换是影响磁致伸缩执行器动态特性的重要环节。基于运放和功率转换电路研制了八通道伺服放大器，针对现有伺服放大器大电流和高频不能同时输出，采用MOSFET并联方... 详细信息

磁致伸缩执行器凭借其高动态响应目前已应用在许多领域，控制电压-电流转换是影响磁致伸缩执行器动态特性的重要环节。基于运放和功率转换电路研制了八通道伺服放大器，针对现有伺服放大器大电流和高频不能同时输出，采用MOSFET并联方式提高了驱动能力。对伺服放大器的数学模型和实验进行了研究，结果表明：伺服放大器的非线性度为0.06%，8A输出电流下阶跃响应上升时间约为0.18ms，在8A、1000Hz下输出基本无相位滞后。与美国AE Techron LVC7224功率放大器相比，八通道伺服放大器驱动方式可显著提高线圈电流的动态响应，且体积大大减小。

关键词：磁致伸缩执行器离散驱动伺服放大器运算放大器

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带热回收的闪蒸级联热泵干燥系统性能分析

过程工程学报 2024年

作者：杨惠鹏叶楷陈龙祥中国科学院海西研究院泉州装备制造研究中心中国科学院大学福建学院福建农林大学机电工程学院

针对传统单级热泵的效率随着温升要求的提高急剧恶化及辅助冷凝器余热直接排出造成巨大能源浪费的问题，本文结合干燥过程前期较低温度干燥对物料烘干品质的提升具有促进作用的特点，提出了带热回收闪蒸级联热泵干燥系统(HRFCHP)。本文... 详细信息

针对传统单级热泵的效率随着温升要求的提高急剧恶化及辅助冷凝器余热直接排出造成巨大能源浪费的问题，本文结合干燥过程前期较低温度干燥对物料烘干品质的提升具有促进作用的特点，提出了带热回收闪蒸级联热泵干燥系统(HRFCHP)。本文建立了热力学模型，采用文献中的数据进行验证，并对系统进行了全面的热力学分析，同时将所提系统与单级热泵干燥系统(SSHP)、基础闪蒸级联热泵干燥系统(FCHP)和并联冷凝器热泵干燥系统(PCHP)在相同的运行工况下依次进行对比。结果表明：较于SSHP,FCHP和PCHP系统，所提出的HR-FCHP系统具有更高的节能效果和干燥效果，其系统能效比(COPh)和单位能耗除湿量(SMER)为5.40与4.31 kg/kWh，与其他系统的COPh和SMER相比分别高出53.85%和65.77%、33.00%和20.73%以及7.14%和9.40%。此外，所提HR-FCHP系统的初始投资成本(CIC)最低，为6.64万元，该系统的生命周期成本(CLCC)能够比其他系统分别降低69.86%, 40.92%和8.57%。

关键词：热回收闪蒸级联热泵干燥热力学模型

华南快速循环同化模式在湖南不同环流型下的小时降水预报性能检验

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气象 2024年第4期50卷 434-448页

作者：陈龙陈静静胡媚陈鹤湖南省气象台长沙410118 气象防灾减灾湖南省重点实验室长沙410118

利用T-mode斜交旋转主成分分析法,对湖南2021年汛期(4—9月)逐小时850 hPa风场进行环流分型,在此基础上开展同期华南快速循环同化模式(CMA-GD-R3)小时降水预报性能检验。结果表明:影响湖南2021年汛期的主要环流型为西南涡切变型、切变... 详细信息

利用T-mode斜交旋转主成分分析法,对湖南2021年汛期(4—9月)逐小时850 hPa风场进行环流分型,在此基础上开展同期华南快速循环同化模式(CMA-GD-R3)小时降水预报性能检验。结果表明:影响湖南2021年汛期的主要环流型为西南涡切变型、切变型、副热带高压边缘南风型和台风外围东风型4类;模式小时降水预报的晴雨准确率和分级降水TS评分日变化特征明显,晴雨准确率夜间高于白天,分级降水TS评分峰值出现在早晨,各环流型的临近时效降水预报效果较好,短时强降水发生频次最高的西南涡切变型晴雨准确率较低,副热带高压边缘南风型在较大量级降水表现相对较差;SAL(structure amplitude and location)检验显示,西南涡切变型、切变型过程模式位置预报较接近实况,强度预报表现为前弱后强,副热带高压边缘南风型过程预报落区分散,位置预报不稳定,整体强度较实况明显偏弱,台风外围东风型过程在短时预报时效落区接近实况,强度预报显著偏弱,该方法能较客观地反映模式降水预报空间偏差。

关键词：华南快速循环同化模式(CMA-GD-R3) 环流分型小时降水预报 SAL检验

不同化学改性方法提高玉米芯骨料混凝土的性能

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农业工程学报 2024年第11期40卷 220-226页

作者：范炜刘国超陈龙辉王德辉福建江夏学院新型高性能混凝土材料与结构福建省高校工程研究中心福州350108 福州大学土木工程学院福州350108 福建筑兆建设有限公司厦门361000

玉米芯具有较低的导热系数,可以作为天然的保温材料,用于混凝土砌块中。然而,由于玉米芯的多孔结构,导致玉米芯骨料混凝土的抗压强度偏低,亟需进行改性。为了推广玉米芯的规模化利用,该研究以玉米芯为原料改善混凝土砌块的性能,通过红... 详细信息

玉米芯具有较低的导热系数,可以作为天然的保温材料,用于混凝土砌块中。然而,由于玉米芯的多孔结构,导致玉米芯骨料混凝土的抗压强度偏低,亟需进行改性。为了推广玉米芯的规模化利用,该研究以玉米芯为原料改善混凝土砌块的性能,通过红外光谱、拉曼光谱和扫描电镜等测试手段,探讨了3种不同改性技术对玉米芯骨料混凝土水化产物化学键、分子结构、界面过渡区微观结构、抗压强度和导热系数的影响。结果表明:与环氧树脂改性相比,陶粒法改性和裹浆法改性不仅增加了玉米芯骨料混凝土界面过渡区的水化硅酸钙凝胶含量,同时也降低了界面过渡区的厚度,优化了混凝土砌块的微观结构、提高了混凝土砌块的抗压强度、降低了混凝土砌块的导热系数。其中,陶粒法改性技术的效果尤为明显。界面过渡区厚度水化硅酸钙特征峰由大到小顺序分别为陶粒法改性、裹浆法改性、环氧树脂改性。经过陶粒法改性、裹浆法改性和环氧树脂改性后,玉米芯骨料混凝土的界面过渡区分别为无明显界面过渡区、55~66 μm和93~101 μm之间。和未改性玉米芯骨料混凝土相比,掺30%陶粒法改性玉米芯骨料混凝土的抗压强度的导热系数分别降低了51.5%和32.2%。当掺入不超过15%的改性玉米芯骨料时,混凝土砌块满足国家标准GB/T8239-2014中对抗压强度的要求。为了改善玉米芯骨料混凝土砌块的综合性能,建议掺入不超过15%的陶粒法改性玉米芯骨料。研究结果为玉米芯在混凝土砌块中的大规模利用提供了依据,同时也为进一步改善混凝土砌块的相关性能提供了参考。

关键词：抗压强度导热系数玉米芯改性技术水化产物界面过渡区