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玻璃钢隧道防护门优化分析及安全性评估

大连交通大学学报 2024年第2期45卷 51-57,100页

作者：王悦东魏壮王秋实董祺大连交通大学机车车辆工程学院辽宁大连116028

通过玻璃钢(FRP)材质的疲劳试验数据,利用单侧容限法拟合出置信度为95%、存活率为97.5%的p-S-N曲线,得出玻璃钢防护门的疲劳极限。使用Box-Behnken(BBD)抽样方法完成了试验设计,建立了防护门的应力幅值和长度、宽度、厚度的二阶多项式,... 详细信息

通过玻璃钢(FRP)材质的疲劳试验数据,利用单侧容限法拟合出置信度为95%、存活率为97.5%的p-S-N曲线,得出玻璃钢防护门的疲劳极限。使用Box-Behnken(BBD)抽样方法完成了试验设计,建立了防护门的应力幅值和长度、宽度、厚度的二阶多项式,利用二代遗传算法(NSGA-Ⅱ)、粒子群算法(PSO)、二次规划法(NLPQL)3种算法进行多目标优化分析,对防护门的应力幅值和体积进行了优化,结果表明:使用NSGA-Ⅱ算法时体积和应力幅值优化效果最好,体积减小率为13.73%,应力幅值减小率为14.68%。根据优化结果进行仿真验证,仿真结果和优化结果一致,证明了优化结果的有效性。根据BS 7910:2019对优化后含缺陷的防护门进行结构安全性评估,计算结果表明:含裂纹缺陷的玻璃钢防护门满足结构安全性需求,a/c值越小,裂纹在后期扩展中越容易趋近BS 7910:2019中FAD图的临界线。

关键词：铁路隧道 p-S-N曲线优化分析玻璃钢单侧容限安全性评估

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基于CNN+GRU的网络恶意流量检测算法

计算机仿真 2024年第3期41卷 388-394,469页

作者：高新成魏壮壮王莉利李林旭东北石油大学现代教育技术中心黑龙江大庆163318 东北石油大学计算机与信息技术学院黑龙江大庆163318

针对网络恶意流量检测精确度和效率低等问题,提出了一种基于CNN+GRU算法的网络异常流量检测模型(CN-RU)。模型使用卷积神经网络和门控循环单元来分别自动化提取流量的空间和时间特征,全方位的收集网络流量特征。模型使用多个小卷积核和... 详细信息

针对网络恶意流量检测精确度和效率低等问题,提出了一种基于CNN+GRU算法的网络异常流量检测模型(CN-RU)。模型使用卷积神经网络和门控循环单元来分别自动化提取流量的空间和时间特征,全方位的收集网络流量特征。模型使用多个小卷积核和少参数的门控循环单元来准确提取流量特征的同时减小模型参数,达到提高检测精度与效率的目的。实验使用ISCX IDS2012、CIC-IDS2017、UNSW-NB15三种数据集进行效果评估,对比不同算法的网络流量检测模型,实验结果表明所提出的CNN+GRU结构模型解决了神经网络模型梯度消失问题的同时大幅度提高准确率和检测效率。模型具有较高的应用价值,在网络安全管理应用上有更好的普适性。

关键词：流量检测特征选择卷积神经网络门控循环单元注意力机制

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石膏-赤泥协同处理资源化利用：小试和中试

环境工程 2024年

作者：路坊海柴洪云何海军魏壮强舒娅陈肖虎龙显泽国家电投集团贵州遵义产业发展有限公司贵州理工学院材料与能源工程学院

磷石膏和赤泥是典型的两大工业废渣，排放量大、成分复杂、环境风险高，再利用难度较大。基于磷石膏属高钙碱性，赤泥为富铝硅酸性的矿物特点，本文采用两渣协同处理实现钙质循环再用同步回收铝钠的技术思路。小试试验结果表明，最适宜... 详细信息

磷石膏和赤泥是典型的两大工业废渣，排放量大、成分复杂、环境风险高，再利用难度较大。基于磷石膏属高钙碱性，赤泥为富铝硅酸性的矿物特点，本文采用两渣协同处理实现钙质循环再用同步回收铝钠的技术思路。小试试验结果表明，最适宜工艺条件：烧结温度850 ℃，2倍还原剂理论添加量，C/S=2.1，N/A=1.1，烧结时间7 min，该条件下铝和钠的回收率分别为82.14%和83.48%。以此条件开展了中试试验，结果表明，比较于小试试验，中试试验获得的铝钠回收率略低(Al2O376.32%，Na2O 81.25%)；其烧结熟料及浸出渣XRD分析表明，与熟料比较，渣中铝酸钠峰值减弱，而钙硅等化合物峰值加强，表明熟料中铝钠溶出效果良好，钙硅等化合物进入渣相；从SEM图可见，熟料微观形貌疏松，表明烧结质量良好；而浸出渣粒度变细、分散，表明熟料浸出性能优异；采用碳酸化分解溶出工序制备的铝酸钠溶液，所得Al(OH)3产品比较于氧化铝企业种分工艺生产的Al(OH)3，两者Al2O3含量相当，但前者纯度低，这可能是源于原料和工艺的差异；再者浸出渣碱含量较高(Na2O 3.19%)，制约其大规模利用。试验验证两渣高温协同处理资源化利用的技术思路是完全可行，但该技术在制备合格Al(OH)3及降低渣中碱含量方面仍需进一步优化。

关键词：磷石膏赤泥协同处理资源化利用新技术中试试验

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石膏-赤泥协同处理资源化利用

环境工程 2024年第3期42卷 156-163页

作者：路坊海柴洪云何海军魏壮强舒娅陈肖虎龙显泽贵州理工学院材料与能源工程学院贵阳550003 国家电投集团贵州遵义产业发展有限公司贵州遵义564300

磷石膏和赤泥是典型的2大工业废渣,排放量大、成分复杂、环境风险高,再利用难度较大。基于磷石膏属高钙碱性,赤泥为富铝硅酸性的矿物特点,采用两渣协同处理实现钙质循环再用同步回收铝钠的技术思路。小试试验结果表明:最适宜工艺条件为... 详细信息

磷石膏和赤泥是典型的2大工业废渣,排放量大、成分复杂、环境风险高,再利用难度较大。基于磷石膏属高钙碱性,赤泥为富铝硅酸性的矿物特点,采用两渣协同处理实现钙质循环再用同步回收铝钠的技术思路。小试试验结果表明:最适宜工艺条件为烧结温度850℃,2倍还原剂理论添加量,C/S=2.1,N/A=1.1,烧结时间7 min,该条件下铝和钠的回收率分别为82.14%和83.48%。在此条件下进行了中试试验,结果表明:相较于小试试验,中试试验获得的铝钠回收率略低(Al_(2)O_(3)76.32%,Na_(2)O 81.25%);其烧结熟料及浸出渣XRD分析表明,与熟料比较,渣中铝酸钠峰值减弱,而钙硅等化合物峰值加强,表明熟料中铝钠溶出效果良好,钙硅等化合物进入渣相;从SEM图可见,熟料微观形貌疏松,表明烧结质量良好;而浸出渣粒度变细、分散,表明熟料浸出性能优异;采用碳酸化分解溶出工序制备的铝酸钠溶液,所得Al(OH)_(3)产品相比氧化铝企业种分工艺生产的Al(OH)_(3),两者Al_(2)O_(3)含量相当,但前者纯度更低,这可能是源于原料和工艺的差异,且浸出渣碱含量较高(Na_(2)O 3.19%),制约了其大规模利用。试验验证了两渣高温协同处理资源化利用的技术思路可行,但该技术在制备合格Al(OH)_(3)产品及降低渣中碱含量方面仍需进一步优化。

关键词：磷石膏赤泥协同处理资源化利用中试试验

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大伞裙结构对复合绝缘子积污特性的影响

中国电机工程学报 2023年第10期43卷 4046-4054页

作者：吕玉坤魏壮王晶华北电力大学能源动力与机械工程学院河北省保定市071003

为了探究在不同部位改装大伞裙对复合绝缘子积污特性的影响,以FXBW4-110/100型复合绝缘子为基础原模型,构建3种大伞裙结构模型。采用COMSOL Multiphysic对4种绝缘子模型进行积污特性数值模拟,对比分析其附近流场和电场分布差异,探究其... 详细信息

为了探究在不同部位改装大伞裙对复合绝缘子积污特性的影响,以FXBW4-110/100型复合绝缘子为基础原模型,构建3种大伞裙结构模型。采用COMSOL Multiphysic对4种绝缘子模型进行积污特性数值模拟,对比分析其附近流场和电场分布差异,探究其在不同风速、粒径、和电压类型下绝缘子表面的积污规律。结果表明:在适当部位改装大伞裙可以改变复合绝缘子近壁区域的流场分布;当所改装的大伞裙尺寸相对较小且片数较少时,复合绝缘子附近的直流电场强度分布几乎不发生变化;同一污秽颗粒粒径下,随风速的增大,积污量呈上升趋势;直流电压作用下,复合绝缘子始末端改装大伞裙即模型I,在低风速时积污量为原模型的75%~95%,且随着风速的增大,积污量差距先增大后减小;交流电压作用下,模型I的积污量以原模型积污量为基值上下浮动,而模型II和模型III在1~3 m/s时的积污量约为原模型的50%~90%。

关键词：大伞裙结构复合绝缘子数值模拟积污特性

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轨道车辆车轮疲劳强度分析及剩余寿命评估

轨道车辆车轮疲劳强度分析及剩余寿命评估

作者：魏壮大连交通大学

学位级别：硕士

车轮作为高速动车组重要的组成部分,对确保列车的安全运行发挥着至关重要的作用。随着技术的不断发展,列车运行的速度和轴重也在不断的提高,车轮的运行工况也变得更加复杂,车轮疲劳问题也显得更加突出。许多车轮在运行一段时间后就会出... 详细信息

车轮作为高速动车组重要的组成部分,对确保列车的安全运行发挥着至关重要的作用。随着技术的不断发展,列车运行的速度和轴重也在不断的提高,车轮的运行工况也变得更加复杂,车轮疲劳问题也显得更加突出。许多车轮在运行一段时间后就会出现微小的疲劳裂纹,如果盲目的进行更换新车轮势必会造成人力、物力的浪费,如何使含微小裂纹车轮在不影响安全运行的前提下最大化的发挥其价值,已经成为了现阶段研究的重点。因此,对车轮进行疲劳强度分析及剩余寿命的评估显得尤为重要。首先,建立了某动车组车轮有限元模型,参考UIC 510-5标准及BS EN13979-1标准对某动车组车轮有限元模型进行工况加载,对车轮整体进行静强度评估。对于车轮辐板和辐板孔危险区域分别使用Haigh-Goodman准则和Crossland准则进行疲劳强度评估,确定了最危险的疲劳工况。其次,建立了弹塑性轮轨接触有限元模型,有限元模型加入了轮轨真实的应力-应变数据。研究了不同轴重、横移量、轨底坡以及冲角对轮轨接触区域应力和等效塑性应变的影响,从力学角度分析车轮轮辋发生塑性变形后裂纹容易萌生的位置。结果表明,冲角对轮轨接触区域的应力影响最大,其次是横移量,再者是轨底坡,轴重影响最小,最大应力和最大塑性变形发生在距踏面表面2mm～3mm处,这也是滚动接触疲劳裂纹经常萌生的位置。再次,提出了适用于车轮辐板及辐板孔危险区域失效评估的方法,针对于车轮辐板及辐板孔区域易发生疲劳裂纹失效问题,结合BS 7910标准中的FAD图对车轮辐板和辐板孔危险区域进行失效评估,分析危险部位的安全性,确定裂纹扩展的规律,并根据裂纹扩展规律确定了临界裂纹尺寸。最后,使用ABAQUS联合FRANC3D软件建立了轮辋含裂纹车轮的有限元模型,分析了裂纹尖端的应力强度因子,确定了轮辋处的裂纹的类型。通过实测数据和仿真数据进行对比,确定仿真模型的有效性,并根据轮轨接触应力分析得出的裂纹容易萌生位置进行了裂纹的插入,计算了其剩余寿命。此外,分析了不同位置及不同尺寸的初始裂纹对车轮剩余寿命的影响,根据仿真的裂纹扩展寿命曲线确定了损伤容限值,对不同位置及不同尺寸的裂纹提出了一种损伤容限值和剩余寿命的计算方法。本文的研究内容为设计阶段不含缺陷车轮的疲劳评估以及服役阶段含缺陷车轮的剩余寿命计算提供了指导意义,有助于在保证车轮安全运行的前提下,提高使用寿命。

关键词：轨道车辆车轮疲劳分析疲劳裂纹失效评估剩余寿命评估

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基于深度学习的暴力异常行为检测的研究

基于深度学习的暴力异常行为检测的研究

作者：魏壮哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

随着科技进步与社会发展,各个地区对于安防的建设都加大了投入,随着监控系统的需求日益增多,导致产生的视频数据量空前增加。但是随着工作量的增多,传统的监控对于不经常发生的突发事件尤其是带有暴力性质的突发事件无法做到实时检测,... 详细信息

随着科技进步与社会发展,各个地区对于安防的建设都加大了投入,随着监控系统的需求日益增多,导致产生的视频数据量空前增加。但是随着工作量的增多,传统的监控对于不经常发生的突发事件尤其是带有暴力性质的突发事件无法做到实时检测,经常有信息滞后的情况发生。随着深度学习的发展,智能监控系统应运而生,因此本文结合实际情况,使用基于深度学习的方法,针对带有暴力性质的异常行为检测展开研究。首先,提出一种基于改进图卷积神经网络的暴力异常行为检测方法。通过提取人体骨骼肌关键点,使用多过滤器从不同维度提取数据特征。通过引入注意力机制来优化网络模型,提升检测准确率。结果表明经过改进的图卷积神经网络在对异常行为检测的准确率达到98.17%,相比于其它方法有所提升。然后,提出一种基于改进3D卷积神经网络的暴力异常行为检测方法。采用光流信息与视频信息相结合,通过修改损失函数和网络结构进行模型优化。训练好的网络模型在两个公开的数据集分别进行测试,结果表明改进的3D卷积神经网络相比与其它神经网络在异常行为检测的准确率上有所提升,在两个数据集上分别达到了98.1%和92.8%。最后,在检测暴力异常行为的同时加入了基于YOLOv5网络的目标检测,对行为人的手中是否持有武器进行检测。在网络结构中添加的注意力机制模块来优化网络模型,在训练过程中加入标签平滑来防止网络出现过拟合。实验结果表明,在添加了注意力机制和标签平滑后的网络模型在武器检测的精确度和召回率分别达到95%和87%。

关键词：深度学习异常行为行为检测卷积神经网络

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基于深度学习的网络恶意流量检测方法研究

基于深度学习的网络恶意流量检测方法研究

作者：魏壮壮东北石油大学

学位级别：硕士

随着互联网规模的不断增长,网络结构复杂化、网络应用多样化、网络安全威胁化等给网络管理和应用提出了新的挑战,尤其是网络攻击方式愈发多样,给网络空间安全造成了严重威胁。因此,网络流量安全管理变得非常重要,网络恶意流量检测作为... 详细信息

随着互联网规模的不断增长,网络结构复杂化、网络应用多样化、网络安全威胁化等给网络管理和应用提出了新的挑战,尤其是网络攻击方式愈发多样,给网络空间安全造成了严重威胁。因此,网络流量安全管理变得非常重要,网络恶意流量检测作为网络安全管理的重要部分,成为当前网络安全领域研究的热点问题。本文分析目前网络恶意流量检测方法,以提高恶意流量的检测效率为目标,将深度学习技术与网络恶意流量检测有效结合,分别从网络恶意流量特征选择算法和网络模型结构两方面进行改进,提出了一种基于深度学习的网络恶意流量检测方法,能够有效检测网络恶意流量攻击,为网络安全运行提供保障。主要研究内容如下:1.提出基于改进的信息熵和鲸鱼优化算法特征向量选择算法。针对传统方法提取网络恶意流量特征向量表征能力不强的问题,该方法通过改进现有网络状态信息熵计算方式,融合改进的鲸鱼优化算法来提取网络恶意流量特征向量,多次迭代后逐步排除冗余属性,寻找出最稳定的属性集作为特征向量进行检测。通过实验对比分析,检测准确率优于PCA、LDA、SVD等提取方法,有效提高网络恶意流量特征向量的表征能力。2.提出基于IWOA特征选择的CNN-GRU恶意流量检测方法。针对恶意流量时空特征造成传统检测方法准确率和效率不佳等问题,在完成IWOA特征向量选择基础上,通过改进卷积神经网络和门控循环单元的结合方式,再次对经过特征提取的恶意流量进行时空特征自动化提取。使用双交叉卷积神经网络和门控循环单元来构建检测模型,在卷积操作提取空间特征之后门控循环单元来提取数据的时间特征,以防止再次卷积造成特征丢失,同时缩短模型收敛时间。实验结果表明:该方法相比CNN、LSTM、CNN-LSTM等方法在三种数据集上的准确率、召回率、F1值均表现出更优的效果。3.提出基于注意力的CNN-Bi GRU-PRLU恶意流量检测方法。针对卷积神经网络无法聚焦于局部与门控循环单元无法反向传递时序特征导致检测性能不高的问题,通过融合注意力机制与卷积神经网络使CNN聚焦于重要特征、使用双向门控循环单元来反向传递恶意流量时序特征,同时使用PRLU激活函数来增强模型的非线性拟合能力。实验结果表明:该方法相比CNN-GRU、ACNN-GRU、CNN-Bi GRU等检测方法,能够更加有效聚焦局部特征的同时反向传递时序特征,提高时间相关恶意流量的检测性能。

关键词：网络恶意流量检测深度学习鲸鱼优化算法卷积神经网络门控循环单元

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高效有机发光材料的理论模拟与设计

高效有机发光材料的理论模拟与设计

作者：魏壮壮福建师范大学

学位级别：硕士

有机发光材料凭借低成本、响应快、高效节能及重量轻等优点,在平板显示和固态照明领域应用前景广阔。具有100%激子利用率的热活化延迟荧光（TADF）材料被称为“第三代”有机电致发光材料,最近受到研究人员越来越多的关注。本论文基于密... 详细信息

有机发光材料凭借低成本、响应快、高效节能及重量轻等优点,在平板显示和固态照明领域应用前景广阔。具有100%激子利用率的热活化延迟荧光（TADF）材料被称为“第三代”有机电致发光材料,最近受到研究人员越来越多的关注。本论文基于密度泛函理论（DFT）和分子动力学模拟方法,定量分析了有机发光分子的光物理过程,模拟并讨论了聚集态下TADF分子的发光性质并对新型TADF分子的设计提供指导。主要研究内容如下:（1）系统地计算了两个基于二甲基吖啶的蓝光TADF分子（AC-OSO和ACRXTN）的完整光物理过程和内量子效率。理论计算证明这两个分子较高的内量子效率是由于反系间窜越速率较高(K=4.98×10～8)和非辐射速率(K=1.68×10～6)被抑制共同导致。研究发现这两个分子的荧光非辐射速率和反系间窜越速率主要受到给体二甲基吖啶（DMAC）和受体部分的扭转振动影响。理论计算结果很好地解释了实验中观察到的高效荧光效率,并对设计高效的基于TADF的OLED材料提供理论支持。（2）使用量子力学和分子力学（QM/MM）耦合方法研究了具有聚集诱导发光（AIE）特性的TADF分子(4,4'-(6-(9,9-二甲基吖啶-10（9H）-yl)喹啉-2,3-二苯甲腈（DMAC-CNQ）),分析其在气态、晶态和无定形态中的光物理性质。模拟计算表明DMAC-CNQ分子在聚集态中的分子堆积限制了分子的几何扭转从而抑制了荧光非辐射速率,并增加了跃迁偶极矩和反系间窜越速率。具体而言,在固态和无定形态中,给体DMAC部分的几何扭转被限制从而降低了荧光非辐射速率,而受体二苯甲腈（CNQ）部分的扭转被限制从而增加了反系间窜越速率。计算结果与实验现象高度吻合,模拟结果显示DMAC-CNQ分子在气态、晶态和无定形态的荧光量子效率分别为0.01%、67%和26%。通过理论研究揭示了具有AIE特性的TADF机制,这将有助于设计高效的TADF分子。（3）利用多尺度方法从理论上模拟研究了两种新报道的聚集诱导延迟荧光分子(4-（9,9-二甲基-9,10-二氢吖啶）苯基（吡啶-4-基）-甲酮（Pyb-dmac）)和(（4-9,9-二苯基-9,10-二氢吖啶）苯基（吡啶-4-基）-甲酮（Pyb-dpac）)的光物理过程。在模拟中,固相中的分子堆积限制了分子的几何扭转,从而降低了重组能。这些聚集效应有利于抑制S-S的非辐射速率,增加RISC速率,从而有效促进TADF过程。计算得到的Pyb-dmac在晶体相中的荧光量子效率为42%,与实验结果基本一致。模拟研究证明了具有聚集诱导发光性质的热活化延迟荧光分子的发光机制,从而验证了实验观测。此外,在这两个分子的基础上,重新设计了24种新的TADF分子,通过分析单线态-三线态能隙(ΔE)、跃迁偶极矩（TDM）和均方根位移（RMSD）,筛选出了Pyb F-dmac和OSOF-dmac两个分子,并成功模拟了它们在甲苯溶剂和无定形态下的光物理过程。模拟结果显示它们在甲苯溶剂和无定形态下的发光量子效率分别高达45%,57%和93.6%,95%。

关键词：热活化延迟荧光聚集诱导发光热振动关联函数分子设计量子力学/分子力学耦合方法