检索结果-南通市图书馆

作者：赵程阳华中师范大学

学位级别：硕士

黑盒全局优化问题被广泛地应用于工业制造、农业、人工智能等诸多领域.针对这一问题,国内外学者提出了多种优化搜索算法,其中基于代理模型和序贯设计的贝叶斯优化方法近年来受到广泛关注,成为了研究热门领域.期望提升(EI)函数是贝叶斯... 详细信息

黑盒全局优化问题被广泛地应用于工业制造、农业、人工智能等诸多领域.针对这一问题,国内外学者提出了多种优化搜索算法,其中基于代理模型和序贯设计的贝叶斯优化方法近年来受到广泛关注,成为了研究热门领域.期望提升(EI)函数是贝叶斯优化中被广泛使用的采集函数,文献中称基于EI准则和高斯过程(GP)替代模型的贝叶斯优化方法为高效全局优化(EGO)算法.EGO算法综合了高斯过程模型中的预测期望和方差,并在正态假设下给出了计算表达式,有效提高了优化效率和精度,但它也有一定局限性,如:当目标函数输入维度较高时,算法无法很好地平衡局部挖掘和全局探索,容易陷入局部最优;另外原始的EGO算法在后续的序贯试验中使用的是单点迭代,这在很多情况下特别是当黑盒试验昂贵时,无法更有效地使用当前的并行计算资源.针对这个缺点,多点并行的EGO算法被提出以提高算法的计算效率.另外针对EGO算法易陷入局部最优值的情形,广义期望提升(GEI)方法被提出,通过引入平衡参数,使得算法能够更大可能地跳出局部子区域,更好地平衡局部挖掘和全局探索.本文结合GEI准则和多点并行算法,提出并行化的GEI贝叶斯优化算法(AGEGO).考虑到多点并行优化时需要对GEI函数进行多点采点,传统的直接优化GEI函数方法容易造成点集的聚集,失去空间填充性和代表性以及计算复杂度高的缺点,本文借鉴加速EGO算法的做法,引入重抽样算法,直接将GEI函数视为广义的概率函数,并在一个事先给定的空间填充设计上进行重要性采样重采样,这样获得的更新点集在具有较大GEI值的同时具有较好的空间填充性,且避开了复杂的GEI函数优化,具有三重优点.为探究各种黑盒优化算法的实际表现,本文对不同的优化方法进行了大量计算机模拟试验.发现在固定序贯试验迭代次数时,EI函数的表现均好于其他类型的采集函数,如概率提升(PI),置信上界(UCB)等;其次,GEI在很多情形下能获得比EI更好的结果;同时还比较了并行GEI算法和单点GEI算法的效率,在达到相同的优化精度时,并行GEI算法的效率远高于单点GEI算法.最后,本文将并行GEI算法应用于机器学习分类算法支持向量机的超参数调优中,并在四种不同的数据集上,比较了单点EI、单点GEI和并行GEI算法.首先,固定迭代次数,四种数据集结果都是GEI准则的交叉验证准确率高于EI准则,说明GEI准则能更好地平衡局部挖掘和全局搜索;其次,在不增加迭代次数的条件下,并行GEI算法能获得更好的全局最优结果;再者,发现可以少量增加并行点数以提高算法的运行效率,但需要注意的是并行点数的增加和提高的效率并不是成比例的,因此最好的并行点数应该视实际问题和运算能力而定;最后,分别对单点EI、单点GEI和并行GEI算法选择不同迭代次数进行优化,绘制分类准确率变化折线图,直观验证了GEI函数比EI函数优化效果好,并行GEI算法确实显著提高了优化效率.

关键词：贝叶斯优化算法期望提升准则广义期望提升准则高斯过程模型

悬索桥主鞍座内钢丝复杂应力状态及其极限承载力分析

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悬索桥主鞍座内钢丝复杂应力状态及其极限承载力分析

作者：柳晨阳西南交通大学

学位级别：硕士

作为悬索桥的关键承载结构,主缆在通过索鞍实现跨间平顺过渡的同时,将在鞍槽内作用强大的挤压力。随着悬索桥的设计跨度突破2000m,上层钢丝对下层钢丝的径向压力作用以及底层钢丝与鞍槽间的竖向压力作用愈发显著,但目前设计人员将钢丝... 详细信息

作为悬索桥的关键承载结构,主缆在通过索鞍实现跨间平顺过渡的同时,将在鞍槽内作用强大的挤压力。随着悬索桥的设计跨度突破2000m,上层钢丝对下层钢丝的径向压力作用以及底层钢丝与鞍槽间的竖向压力作用愈发显著,但目前设计人员将钢丝的受力状态视为单向受拉状态,与鞍座内钢丝实际受力状态并不一致,因而探明复杂应力对钢丝极限承载力的影响极为必要。基于此,本文采用数值模拟的研究方法,对鞍座内钢丝极限承载力的变化规律及影响因素进行了系统的分析,主要研究工作如下:(1)以离散体钢丝及鞍座为研究对象,从几何构造和力学过程的角度对实际问题进行简化,并对接触关系的模拟、材料损伤破坏的定义以及求解的算法过程进行阐述,建立鞍座内钢丝极限承载力数值模型,为后续参数研究提供基本分析方法。结果表明:延性金属损伤本构模型以单元达到材料极限应力时对应的等效塑性应变作为损伤累积的起始点,以损伤失效位移作为单元失效的判定准则,可有效模拟复杂应力状态对结构极限承载力的影响,实现鞍座内钢丝断裂全过程分析。(2)基于对国内外悬索桥主缆尺寸的分析,考虑鞍座半径及鞍座内钢丝位置对钢丝极限承载力的影响,通过多工况的数值模拟,对不同应力状态下钢丝的断裂过程、断裂位置及极限承载力的发展规律等关键问题展开深入研究,并结合鞍座及钢丝的塑性发展趋势、鞍槽压入深度等参数,评价设计荷载下鞍座、钢丝的损伤程度。结果表明:在复杂应力状态下,钢丝与钢丝间、钢丝与鞍座间的接触挤压作用增强,造成钢丝最不利截面第三主应变显著增大,导致钢丝的断裂;随着鞍槽底面圆弧半径的减小,鞍座内钢丝极限承载力退化比率呈线性增大的发展趋势,但整体变化幅度较小;随着高度的增加,来自上部钢丝的径向总压力逐渐减小,钢丝极限承载力退化比率呈下降趋势,钢丝塑性变形分布由集中分布过渡为均匀分布,即钢丝受力状态由复杂应力状态过渡为单向拉伸应力状态。(3)考虑不同材料性能下钢丝与鞍座间接触摩擦作用的差异对结构实际受力及变形状态的影响,对不同钢丝、鞍座材料下钢丝极限承载力、塑性区域及鞍座应力、塑性区域的变化规律展开深入研究,并对钢丝与鞍座材料性能的合理匹配提供判断依据。结果表明:随着钢丝标准抗拉强度的提高,鞍座内底层钢丝极限承载力退化比率呈上升趋势,但总体涨幅较小;鞍座材料对钢丝极限承载力基本无影响,其根本原因是过大的接触应力导致鞍槽先于钢丝发生塑性变形,使得截面最不利位置由钢丝与钢丝接触面控制;若以设计荷载下鞍槽塑性区域比例小于10%作为评判材料匹配度好坏的标准,ZG200-400H和ZG230-450H鞍座材料均无法与现行主缆高强钢丝材料匹配。(4)基于1860MPa级高强钢丝加速腐蚀实验数据,建立不同腐蚀度下腐蚀坑随机分布的钢丝几何模型,分析复杂应力状态下鞍座内腐蚀钢丝的破坏模式、极限承载力以及塑性发展规律,为鞍座内腐蚀钢丝的工作性能评估提供依据。结果表明:随着腐蚀坑的增大,裂纹萌发于钢丝与钢丝接触面附近的重叠腐蚀坑区域,并沿其圆心连线迅速扩展,腐蚀坑的随机分布对钢丝纵向断裂位置影响较大;在复杂应力状态和腐蚀的联合作用下,钢丝极限承载力将进一步降低,当腐蚀度?(29)11.46%时,复杂应力状态对腐蚀钢丝极限承载力的影响极大,使钢丝在远小于屈服强度的拉力下脆性破坏。

关键词：悬索桥鞍座主缆钢丝极限承载力断裂材料匹配腐蚀

青海田鼠、布氏田鼠和昆明小鼠骨骼肌低氧适应分子机制

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青海田鼠、布氏田鼠和昆明小鼠骨骼肌低氧适应分子机制

作者：李孟阳郑州大学

学位级别：硕士

骨骼肌通过肌纤维的收缩和舒张实现机体的运动机能,该过程高度依赖物质氧化所产生的能量。低氧环境会导致肌细胞内氧化能力降低,能量供应不足,进而影响动物的运动机能和生存。长期生活在低氧环境的动物的骨骼肌在形态结构和生理功能等... 详细信息

骨骼肌通过肌纤维的收缩和舒张实现机体的运动机能,该过程高度依赖物质氧化所产生的能量。低氧环境会导致肌细胞内氧化能力降低,能量供应不足,进而影响动物的运动机能和生存。长期生活在低氧环境的动物的骨骼肌在形态结构和生理功能等方面形成了明显的低氧适应性进化特征。青海田鼠(Neodon fuscus)和布氏田鼠(Lasiopodomys brandtii)隶属于田鼠亚科(Arvicolinae),亲缘关系较近,具有相似的外部形态和生活习性。两种田鼠的分布海拔相差较大,青海田鼠栖息海拔3700米至4800米,布氏田鼠则通常生活在海拔1000米以下,是比较研究骨骼肌低氧适应的良好动物模型。本论文以青海田鼠和布氏田鼠为研究对象,以昆明小鼠为对照,采用比较生理学、转录组学和代谢组学等方法,从宏观与微观相结合、转录组和代谢组相结合角度探讨青海田鼠和布氏田鼠骨骼肌低氧适应的分子机制。主要研究结果如下:1.低氧暴露对3种动物骨骼肌组织形态的影响青海田鼠、布氏田鼠和昆明小鼠骨骼肌对慢性低氧(10%O,48h)的适应存在明显差异。低氧暴露对昆明小鼠骨骼肌组织的影响较大,呈现炎性细胞浸润、肌细胞核内移和胶原纤维含量显著增多(P<0.05)等现象;相同处理条件下,青海田鼠和布氏田鼠则表现出良好的低氧适应能力,处理前后骨骼肌形态未出现明显差异。2.低氧暴露对3种动物骨骼肌转录水平的影响基于严格的RNA提取及Illumina二代测序数据质控,在青海田鼠(n=6)、布氏田鼠(n=6)和昆明小鼠(n=6)中分别获得了55.17 Gbp、45.21 Gbp以及49.57 Gbp的高质量转录组数据。采用从头组装、去冗余、功能注释等无参转录组学分析手段,在青海田鼠、布氏田鼠和昆明小鼠中各获得了120,819、91,127和94,980条完整性较高的Unigenes,且分别有41,913、34,364和40,019条Unigenes至少被注释到Nr、Swissprot、KOG、Egg NOG、GO和KEGG数据库之一。差异表达基因筛选与功能富集分析结果表明,青海田鼠骨骼肌组织中221个差异表达基因主要与刺激响应、稳态过程、免疫功能等相关;布氏田鼠骨骼肌组织中243个差异表达基因主要与胞外成分、代谢、神经系统过程、发育过程等相关;昆明小鼠骨骼肌组织中326个差异表达基因主要与细胞结构、细胞周期、细胞粘附等相关。3.低氧暴露对3种动物骨骼肌代谢水平的影响基于严格的代谢物提取与HPLC-MS/MS系统检测,在青海田鼠、布氏田鼠和昆明小鼠骨骼肌中共鉴定出721种代谢物。代谢物注释结果显示,分别有343、483和74个代谢物被注释到KEGG、HMDB和LIPID MAPS数据库。差异代谢物筛选与KEGG富集分析结果表明,青海田鼠骨骼肌组织中66个差异代谢物显著富集到泛酸与辅酶A生物合成、碳水化合物消化与吸收两个通路;布氏田鼠骨骼肌组织中86个差异代谢物显著富集到碳水化合物消化吸收、磷酸肌醇代谢、胰岛素抵抗三个通路;昆明小鼠骨骼肌组织中87个差异代谢物显著富集到色氨酸代谢通路。此外,基于转录组与代谢组的关联分析,分别构建了低氧环境下青海田鼠、布氏田鼠以及昆明小鼠骨骼肌的转录-代谢调控网络。主要结论:青海田鼠和布氏田鼠的骨骼肌比昆明小鼠骨骼肌具有更好的低氧适应能力,但低氧适应分子机制有所不同,主要体现在氧气运输、能量代谢等方面。青海田鼠能够促进血红蛋白合成、降低血液粘稠度、舒张血管以提高骨骼肌的氧气运输能力,并通过调控脂质代谢、氧化磷酸化等多种能量代谢模式为骨骼肌提供能量。布氏田鼠骨骼肌能够直接或间接促进血红蛋白合成和血管生成,同时表现出显著的抗氧化防御能力,并通过调控糖酵解途径和氧化磷酸化途径为骨骼肌提供能量。

关键词：青海田鼠布氏田鼠昆明小鼠骨骼肌低氧适应转录组学代谢组学

考虑设备周期性维护的分布式流水车间智能调度方法

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考虑设备周期性维护的分布式流水车间智能调度方法

作者：茅家阳上海大学

学位级别：硕士

在全球化经济背景下,由于与多工厂生产环境的紧密联系,分布式调度问题成为了研究的热点。然而,现有的分布式调度问题却很少考虑设备维护对生产调度的影响。本文研究了考虑设备预防性维护的分布式流水车间调度问题。研究工作总结如下:首... 详细信息

在全球化经济背景下,由于与多工厂生产环境的紧密联系,分布式调度问题成为了研究的热点。然而,现有的分布式调度问题却很少考虑设备维护对生产调度的影响。本文研究了考虑设备预防性维护的分布式流水车间调度问题。研究工作总结如下:首先,提出了一种多起点迭代贪心算法来优化设备周期性维护分布式流水车间调度问题的生产周期。为了提高初始可行解的质量和多样性,在NEH2启发式算法中引入了抛弃操作。迭代过程中,采用简单而高效的分解和重构算子进行全局搜索。在邻域可行解的探索过程中使用了局部搜索算法。此外,算法引入重启策略,当陷入局部最优时放弃当前解,由启发式开始重新搜索。其次,提出一种基于哈希表的文化基因算法来优化设备周期性维护分布式流水车间调度问题的总流经时间。初始化阶段将NEH和DLR两种启发式相结合。在迭代过程中,算法使用哈希表的数据结构以键值对的形式保存可行解。在操作算子上,根据问题特性改进了选择、交叉和变异,扩大对可行解的搜索范围。局部搜索结合了工件的插入和交换算子,并利用种群哈希表的特性减少解的重复评估。再次,在前两个问题研究的基础上,对新工件加入的动态调度问题进行了研究,提出一种离散人工蜂群算法来优化生产周期和总流经时间。在初始阶段,采用改进的NEH启发式和随机操作算子增强了初始解群的多样性。在蜂群的迭代操作中,利用三个不同蜂群实现了不同的搜索策略,同时注重种群的多样性和个体质量。在选择阶段使用了非支配排序方法来提高算法效率。最后,通过对比大量的测试用例,验证了所提出算法的有效性。

关键词：流水车间调度分布式调度设备维护智能优化算法

过渡金属硒化物负极材料的制备及其电化学性能研究

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过渡金属硒化物负极材料的制备及其电化学性能研究

作者：袁欣阳中南大学

学位级别：硕士

过渡金属硒化物具有成本低、储量丰富且理论容量高等优点,但由于固有的低电子电导率以及转化型负极在充放电过程中因体积变化造成活性材料的粉化,导致容量衰减和倍率性能较差。基于此,本论文通过结构设计、双金属化合物的构造以及与碳... 详细信息

过渡金属硒化物具有成本低、储量丰富且理论容量高等优点,但由于固有的低电子电导率以及转化型负极在充放电过程中因体积变化造成活性材料的粉化,导致容量衰减和倍率性能较差。基于此,本论文通过结构设计、双金属化合物的构造以及与碳材料的复合,分别采用金属有机框架和配位聚合物衍生的前驱体为模板,进而硒化得到(双)金属硒化物,并对得到的复相材料进行系列物相检测和电学性能分析。本论文主要研究内容如下:1.以中空介孔碳球(HMCS)作为结构载体,在HMCS内均匀地形成钴基金属有机框架(ZIF-67),进而硒化合成了限域在空心碳壳中的Co Se纳米材料(Co Se@NC/HMCS)。研究了不同2-甲基咪唑(2-MIM)添加量下的各种中空分层结构材料的电化学性能,结果表明:由有机配体衍生的氮掺杂碳(NC)和HMCS的小孔组成的“双限制系统”可以有效抑制Co Se纳米晶体的过度生长。其中,2-MIM添加量最多的Co Se@NC/H-3材料在2.0 A g的电流密度下显示出490.6 m Ah g的可逆容量,在500 m A g下经200圈循环后仍保持了527 m Ah g的放电比容量。这种优异的性能归因于以导电介孔碳为壳和Co Se作为核的三维纳米材料的堆叠。2.采用Co(NO)·6HO为钴源,1,1’-二茂铁甲酸为铁源,合成了具有三维微球结构的Co Se/FeSe。研究了水热过程中不同氧化石墨烯纳米带(GONRs)加入量下合成的Co Se/FeSe@GNRs复合材料的电化学性能,结果表明:由于Co Se和FeSe两相边界处的晶格畸变,Li可以很容易地被吸附和快速转移;且GONRs的引入可以协同缓解循环过程中Co Se/FeSe活性材料的体积波动及粉化。石墨烯纳米带含量为31.8%的CFSe@GNRs-2材料在0.1 A g和4 A g的电流密度下分别表现出1568.2 m Ah g和611.0 m Ah g的放电比容量;在500 m A g下300圈循环可提供788.8 m Ah g的高可逆容量。3.针对原始Co Se/FeSe材料在长循环和高倍率下有限的电化学性能,采用氧化石墨烯(GO)为碳源,合成了Co Se/FeSe@r GO复合负极材料。结果表明:还原氧化石墨烯(r GO)不仅可以提高导电性,还可以防止Co Se/FeSe的团聚。同时,作为缓冲部分以适应充放电过程中产生的体积效应和应力。Co Se/FeSe和GO的质量比为2:1的CFSe@r GO-2材料不仅在初始容量上占据优势,在500m A g的电流密度下循环200圈后仍然具有695.8 m Ah g的放电比容量。此外,显著的赝电容电荷存储行为极大地提高了倍率性能,4 A g下放电比容量达到659.0 m Ah g。图49幅,表5个,参考文献152篇

关键词：锂离子电池负极材料硒化钴硒化钴铁碳复合

Luminal A型乳腺癌不同组织亚型的差异蛋白及磷酸化分析

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Luminal A型乳腺癌不同组织亚型的差异蛋白及磷酸化分析

作者：左晨阳江南大学

学位级别：硕士

乳腺癌是全世界范围内最常见的恶性肿瘤之一,浸润性导管癌(Invasive ductal carcinoma,IDC)和浸润性小叶癌(Invasive lobular carcinoma,ILC)是两种最常见的乳腺癌组织亚型。目前乳腺癌的治疗仅以其分子分型作为参考,不同组织亚型的乳... 详细信息

乳腺癌是全世界范围内最常见的恶性肿瘤之一,浸润性导管癌(Invasive ductal carcinoma,IDC)和浸润性小叶癌(Invasive lobular carcinoma,ILC)是两种最常见的乳腺癌组织亚型。目前乳腺癌的治疗仅以其分子分型作为参考,不同组织亚型的乳腺癌均被采用相同的治疗方案进行处理,这导致不同组织亚型乳腺癌患者的预后情况和五年存活率出现差异。本研究旨在通过综合蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学分析的方法,深入探讨乳腺癌在同一分子分型条件下,导管癌和小叶癌这两种组织亚型之间的分子特征、功能通路及磷酸化修饰差异,为乳腺癌的快速诊断与针对性治疗提供参考。首先,分别从配对的导管癌和小叶癌组织样本中获得具有Luminal A分子分型(雌激素受体和孕激素受体阳性,HER-2受体阴性)的特殊癌症组织和非癌症邻近组织(Noncancerous Adjacent Tissues,NAT)样本。使用非标记定量(Label Free)的蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学方法检测乳腺癌组织和NAT之间的蛋白质表达以及磷酸化修饰,并使用多种分析工具进行结果的标准化、可视化及生物信息学研究。完成包括蛋白质表达水平和磷酸化修饰程度的差异分析以及蛋白质的功能与通路分析,结果显示从乳腺癌组织中共鉴定出高置信度的5044种蛋白质和3808种磷酸化修饰蛋白质。磷酸化蛋白质组学鉴定到的结果显示,在小叶癌组织中鉴定到的磷酸化蛋白质数目显著高于导管癌组织。通过对组织样品中已鉴定到高置信度的1259种蛋白质和560种磷酸化修饰蛋白质的定量分析,发现组蛋白H1.10、补体蛋白C4-B和CRKL蛋白这三种蛋白质在两种组织亚型的乳腺癌中存在显著的差异表达。同时,发现根据隔膜蛋白2、隔膜蛋白9、异质核核糖核蛋白A1和驱动结合蛋白等这几种蛋白质的表达水平差异及磷酸化修饰差异能够更加显著地将二者区分开来。对差异蛋白质的功能富集分析发现小叶癌中的蛋白质与PI3K-Akt信号通路和ECM受体通路关系更为密切,这些功能与小叶癌的易转移性相关。此外,导管癌中的差异表达蛋白和差异磷酸化修饰蛋白主要富集到细胞能量代谢和线粒体相关通路,这与导管癌的肿瘤级别较高相关。同时,利用检测到的磷酸化信息进行激酶-底物富集分析(Kinase-Substrate Enrichment Analysis,KSEA),研究并揭示导管癌和小叶癌之间的激酶激活状态及激酶的归属差异,最终对已获得的所有数据进行对比,KSEA分析的结果显示小叶癌相关激酶与AGC组的关系更为密切,而来自导管癌的激酶主要在CMGC组中被显著激活,二者具有显著的偏好性。这些结果代表导管癌与小叶癌的相关分子功能,通路及激酶均存在差异。结论:本研究为导管癌和小叶癌这两种乳腺癌组织亚型的分子特征和功能差异提供了独特见解,并有助于发现用于进一步药物开发和靶向治疗的新靶点。

关键词：浸润性导管癌浸润性小叶癌蛋白质组学磷酸化蛋白质组学蛋白激酶

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含内置三维裂隙类岩石材料剪切破坏特性研究

含内置三维裂隙类岩石材料剪切破坏特性研究

作者：滕明阳贵州大学

学位级别：硕士

天然岩体中存在着许多不规则裂隙,这些原始的裂隙在工程施工安全中起着决定性的作用。目前,国内外学者关于裂隙岩体的研究大多集中在贯穿或半贯穿裂隙岩体上,而对内置三维裂隙岩体剪切破坏的研究涉及较少。本文使用易挥发性的樟脑丸作... 详细信息

天然岩体中存在着许多不规则裂隙,这些原始的裂隙在工程施工安全中起着决定性的作用。目前,国内外学者关于裂隙岩体的研究大多集中在贯穿或半贯穿裂隙岩体上,而对内置三维裂隙岩体剪切破坏的研究涉及较少。本文使用易挥发性的樟脑丸作为嵌入材料,用水泥砂浆制作形成的试样进行了一系列的剪切试验,同时使用声发射技术对试样破坏过程进行监测。最后使用PFC软件对含裂隙类岩石试样进行模拟分析,取得了以下主要研究成果:(1)本文提出了一种制作内置三维裂隙类岩石试样的方法,分别进行了恒定法向剪切试验和线性卸压剪切试验。分析发现裂隙倾角对类岩石试样的力学性质有着较大的影响。同时分别揭示了两种不同应力加载路径下裂隙岩体的变形性质、破坏模式和强度特征。(2)基于裂隙岩体剪切破坏过程中收集的声发射信号,分析总结出了声发射中三大特征参数的关联性,证明了声发射信号“突增”现象可作为判断岩石断裂破坏的前兆信号。对比分析了不同裂隙倾角和不同法向应力下,声发射信号特征参数的变化规律。(3)根据类岩石试样的微观结构性质和物理力学参数,使用PFC软件中平行黏结模型对含内置裂隙试样进行建模分析。从多个方面验证了模型微观参数的可靠性,分析了在应力加载过程中模型内部微裂纹的演化过程。结合模型试样接触力链的变化和质点位移场特征,进一步确定了模型试样的破坏模式。

关键词：裂隙岩体破坏模式卸压剪切声发射信号振铃计数数值模拟裂纹演化

功能化氧化石墨烯/自修复水性聚氨酯复合材料的制备与研究

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功能化氧化石墨烯/自修复水性聚氨酯复合材料的制备与研究

作者：张兆阳青岛科技大学

学位级别：硕士

水性聚氨酯具有挥发性有机化合物(VOCs)排放量少、环保低耗等诸多优点。但与传统溶剂型聚氨酯(PU)相比,水性聚氨酯的机械强度相对较低,由于其分子链中含有亲水基团,耐水性也相对较差。因此,通过改性来解决水性聚氨酯材料的现存问题,探... 详细信息

水性聚氨酯具有挥发性有机化合物(VOCs)排放量少、环保低耗等诸多优点。但与传统溶剂型聚氨酯(PU)相比,水性聚氨酯的机械强度相对较低,由于其分子链中含有亲水基团,耐水性也相对较差。因此,通过改性来解决水性聚氨酯材料的现存问题,探索其新的应用场景具有重要的意义。氧化石墨烯(GO)作为一种具有出色力学性能、超高比表面积、优异阻隔性能的新型材料被用来制备复合材料,人们通常先对其表面进行功能化修饰,然后再进行添加,使其在基材中得到良好的分散,更加有效的提高复合材料的性能。本论文中首先使用呋喃,顺丁烯二酸酐和乙醇胺合成N-(2-羟乙基)马来酰亚胺,然后使用糠醇和4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯合成双端呋喃基团的扩链剂分子HFA,将其添加到水性聚氨酯中得到不同DA可逆化学键含量的自修复水性聚氨酯WPU-1和WPU-2,同时合成了不含DA可逆化学键的水性聚氨酯WPU-0用作对照。DSC测试的第一次升温曲线可以看出,WPU-0和WPU-2均只有一个玻璃化转变温度,分别为-5.52℃和-6.22℃。WPU-2的曲线在145℃处出现一个明显的吸热峰,可能是由于DA化学键发生逆反应,体系吸收热量,化学键解离形成呋喃和马来酰亚胺基团。使用偏光显微镜观察材料表面的切痕在升温和保温的过程中的变化,发现切痕逐渐淡化,损伤被修复。对三种试样进行拉伸测试,WPU-0、WPU-1和WPU-2原始样条的拉伸强度为0.51 MPa、1.18 Mpa和1.28 Mpa,断裂伸长率分别为775%、575.49%和424.52%。将其置于同样的条件下进行修复,WPU-1和WPU-2修复样条的拉伸强度分别为0.82MPa和0.98MPa,修复效率为69.49%和76.56%。不含DA可逆化学键的试样WPU-0在同样的条件下无法修复断面。随着DA可逆化学键在聚合物链段中所占比例的提高,试样的拉伸强度逐渐增大,断裂伸长率减小,自修复效率逐渐增大。然后通过硅烷偶联剂KH560和糠胺反应合成了含有呋喃基团的分子KH560-FA,使用FT-IR和H NMR对其结构进行表征。使用硅烷偶联剂KH560-FA对氧化石墨烯(GO)进行表面修饰,得到改性氧化石墨烯KH560-FA-GO,改性后氧化石墨烯的层间距从0.78nm增大到0.92nm;I/I的比值从0.87增大到0.93,表面功能化之后,片层的无序性增大;SEM和TEM观察到KH560-FA-GO的片层表面出现更多的起伏与褶皱,EDS图像给出KH560-FA-GO表面的元素分布,除了GO中原有的C、O元素,还出现了N、Si元素;KH560-FA-GO的C1s的XPS谱图在283.6 ev和285.6 ev两处出现了新的峰,分别对应于由KH560-FA改性引入的C-Si键和C-N键;综合以上结果,KH560-FA已经成功修饰在GO表面上。对改性前后材料的热稳定性进行测试,GO在800℃处的热损失为52.18%,KH560-FA-GO在800℃时只有44.42%的热损失。KH560-FA修饰GO表面后产生了Si-O-Si键和Si-O-C键,这些含硅元素的化学键热稳定性较高,提高了KH560-FA-GO的热稳定性。最后,制备了KH560-FA-GO改性自修复水性聚氨酯。随着KH560-FA-GO在水性聚氨酯体系中添加含量从0wt%逐渐增大到0.4wt%,材料拉伸强度从h0WPU的3.59 MPa提高到h4WPU的15.27 MPa,当添加量为0.4wt%时,自修复效率达到最大值89.19%;随着改性氧化石墨烯含量的增加,材料的断面开始变得粗糙,当添加量为0.40wt%时,出现了轻微的团聚,纳米片在高伸长率下干扰聚合物链的取向,材料的断裂伸长率稍有降低。涂层的水接触角由0wt%的61°增大到0.4wt%含量的77°;吸水率从10.52%下降至3.40%,KH560-FA-GO的添加显著降低了吸水率。由于改性氧化石墨烯分散良好,涂层的铅笔硬度和耐冲击性有所提高,光泽度稍有下降,柔韧性与附着力一直保持最佳的等级;当KH560-FA-GO添加量为0.4wt%时,涂层在去离子水,5%氯化钠溶液及5%硫酸溶液中的耐腐蚀性较不添加KH560-FA-GO的涂层有明显的提升,对马口铁板带来较为出色的防护作用。

关键词：水性聚氨酯自修复 Diels-Alder(DA)反应功能化氧化石墨烯硅烷偶联剂

无人机表型技术在冬小麦产量性状鉴定中的应用

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无人机表型技术在冬小麦产量性状鉴定中的应用

作者：宋成阳新疆农业大学

学位级别：硕士

小麦是世界三大粮食作物之一,也是中国北方地区最重要的粮食作物。受人口增长、天气灾害、气候灾害、疫情生态灾害和水文灾害等不确定性因素的影响,我国粮食需求还将保持刚性增长的态势。应用无人机能够无损、快速准确、及时高效地估测... 详细信息

小麦是世界三大粮食作物之一,也是中国北方地区最重要的粮食作物。受人口增长、天气灾害、气候灾害、疫情生态灾害和水文灾害等不确定性因素的影响,我国粮食需求还将保持刚性增长的态势。应用无人机能够无损、快速准确、及时高效地估测小麦产量,可以有效加快作物高产基因型的筛选和辅助分子育种工作,同时为农业生产计划制定、粮食安全保障、国家经济和宏观决策提供科学依据。通过机器学习方法充分挖掘灌浆期冬小麦冠层无人机多传感器遥感信息对小麦籽粒产量的估测潜力,明确多传感器数据融合对估测精度的提升效果。主要研究与结果如下:(1)基于各生育时期不同传感器获取的遥感信息分别提取可见光植被指数和多光谱植被指数,与小区实测产量进行相关性分析,并进行显著性检验。研究所选取的植被指数(10个可见光植被指数和13个多光谱植被指数)均与小区产量达到0.01极显著水平。多光谱植被指数与小区产量相关系数绝对值在0.40-0.84之间,大于可见光植被指数与小区产量相关系数绝对值(0.37-0.66)。综合整个小麦生育时期,多数植被指数开花期与灌浆期的相关系数大于抽穗期和成熟期,整体呈现灌浆期>开花期>抽穗期>成熟期的特征。灌浆期具有更好的实测产量相关性,是产量估测的理想时期。(2)研究基于灌浆期遥感数据利用RR、SVR、RFR、GP、KNN和Cubist六种算法建立单一传感器的小麦产量估测模型进行产量预测。基于RGB传感器遥感数据构建小区产量估算模型,六种机器学习算法所构建的产量预测模型验证精度R最高可达0.51,平均RMSE和RRMSE分别为380kg·hm和4.47%。基于多光谱传感器遥感数据构建小区产量估算模型,六种机器学习算法所构建的产量预测模型验证精度R最高可达0.69,平均RMSE和RRMSE分别为310 kg·hm和3.69%。其中利用Cubist算法建立的基于单一传感器遥感数据的产量预测模型均表现出更好的精度。总体比较,多光谱传感器产量模型预测精度大于RGB传感器产量模型,且在RGB传感器及多光谱传感器产量预测模型精度均为灌浆期>开花期>抽穗期>成熟期,与植被指数相关性表现相一致。(3)论文发现相对于单一传感器产量估测模型精度受传感器数据类型限制,多传感器数据融合在无人机产量估测中表现出巨大潜力,而选取适合的算法有助于应对多传感器输入数据的有效融合,进而最大化提升产量估测精度。以灌浆期遥感数据为输入变量构建产量预测模型,多传感器数据融合产量估测模型(R=0.50-0.71)>多光谱传感器产量估测模型(R=0.53-0.69)>RGB传感器产量估测模型(R=0.35-0.51)。而综合各算法表现,Cubist算法能更好的处理多模态融合数据,可以有效应对多因子产量估测。多传感器数据融合相对于单一传感器产量预测模型,R由0.48提升至0.71,RMSE降低至290 kg·hm,表现出巨大潜力。

关键词：无人机遥感冬小麦产量光谱指数机器学习算法

脐带间充质干细胞外泌体促高糖环境下内皮细胞修复机制

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脐带间充质干细胞外泌体促高糖环境下内皮细胞修复机制

作者：刘姣阳中南大学

学位级别：硕士

背景:高糖环境下内皮细胞功能易受损,内皮细胞是伤口愈合关键细胞,干细胞外泌体可以促进伤口愈合,但是其如何调控受体细胞还有待深入研究。目的:探究脐带间充质干细胞外泌体对高糖环境下脐静脉内皮细胞的修复及其相关机制。方法:建立梯... 详细信息

背景:高糖环境下内皮细胞功能易受损,内皮细胞是伤口愈合关键细胞,干细胞外泌体可以促进伤口愈合,但是其如何调控受体细胞还有待深入研究。目的:探究脐带间充质干细胞外泌体对高糖环境下脐静脉内皮细胞的修复及其相关机制。方法:建立梯度高糖浓度(5.55、25、40、60、80m M)内皮细胞损伤模型,通过CCK8实验、划痕实验、Transwell实验、小管形成实验等功能实验,筛选出最适合作为高糖细胞损伤模型的糖浓度。在细胞损伤模型中加入脐带间充质干细胞外泌体,采用CCK8实验、Transwell实验、小管形成实验检测人脐带间充质干细胞外泌体对高糖损伤细胞模型的生物学功能。构建糖尿病鼠伤口模型,注射干细胞外泌体,以PBS做对照,通过测量皮肤表面伤口面积、HE、Masson染色以及检测CD31的表达情况来判断人脐带间充质干细胞外泌体在体内对于伤口愈合的影响。最后对外泌体干预的高糖细胞损伤模型进行转录本测序,筛选外泌体调控高糖损伤的受体细胞的差异m RNA及其可能的分子通路。结果:CCK8实验、划痕实验、Transwell实验、小管形成实验检测不同糖浓度对人脐静脉内皮细胞功能影响结果显示,建立细胞损伤模型最适糖浓度为60mmol/L。抽提人脐带间充质干细胞外泌体,干预高糖损伤内皮细胞,CCK8实验、Transwell实验、小管形成实验结果显示外泌体组的细胞增殖迁移能力和小管形成能力明显强于对照组。同样在糖尿病鼠伤口模型中也显示,加了外泌体组的伤口愈合程度好于对照组。外泌体干预的高糖细胞损伤模型转录本测序结果显示,发现509个差异基因,其中外泌体干预组267个m RNA上调,242个m RNA下调。生信分析结果显示这些差异基因分别参与血管的生成、脂多糖的反应、消化吸收和细胞因子-细胞因子受体相互作用,但具体分子及通路需要进一步进行验证。结论:高糖能抑制内皮细胞增殖迁移能力,人脐带间充质干细胞外泌体促进内皮细胞增殖迁移能力,同样能促进糖尿病损伤模型鼠的伤口愈合。人脐带间充质干细胞外泌体处理内皮细胞后,发现509个差异基因,其中上调267个,下调242个。这些差异基因分别参与血管的生成、脂多糖的反应、消化吸收以及细胞因子-细胞因子受体互作等生物学过程,促进高糖环境下内皮细胞的愈合。图:5副;参考文献:正文79篇,综述67篇

关键词：人脐带间充质干细胞外泌体糖尿病内皮细胞