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一种局域共振型声学超材料的半解析建模与带隙机制研究

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振动与冲击 2024年第3期43卷 27-36,45页

作者：赵振成张涵柯郑玲重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

基于声学黑洞(acoustic black hole, ABH)弧形梁体积小且模态频率丰富的特点,将声学黑洞弧形梁作为附加结构周期分布在直梁上,达到促进局域共振效应和拓宽低频带隙的作用,由此构建一种新的局域共振型声学超材料。针对局域共振型超材料,... 详细信息

基于声学黑洞(acoustic black hole, ABH)弧形梁体积小且模态频率丰富的特点,将声学黑洞弧形梁作为附加结构周期分布在直梁上,达到促进局域共振效应和拓宽低频带隙的作用,由此构建一种新的局域共振型声学超材料。针对局域共振型超材料,采用高斯展开法,建立其半解析理论分析模型,基于零空间法处理其内部连接以及周期边界条件,并通过有限元法验证半解析理论分析模型的准确性。分析和计算其能带结构,研究结构参数以及ABH效应对布拉格带隙以及局域共振带隙的影响机理。研究结果表明,该半解析理论模型能够对结构的带隙进行有效计算,附加弧形ABH的陷波机制能够促进结构的局域共振效应并对主梁进行有效减振,为声学黑洞声学超材料的应用提供了新的思路。

关键词：声学黑洞(ABH) 局域共振声学超材料低频带隙

考虑微动磨损下蒸汽发生器传热管时变可靠性评估方法

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核动力工程 2024年第1期45卷 164-170页

作者：薛颖成吴宗辉何建哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院哈尔滨150001

为了探究微动磨损对冲击作用下蒸汽发生器传热管可靠性的影响,建立了一种蒸汽发生器传热管安全性能的评估方法。通过拟合传热管磨损系数的分布形式,建立了传热管的磨损时变模型;运用乘子降维法获得传热管极限状态分数阶矩,使用NM(Nelder... 详细信息

为了探究微动磨损对冲击作用下蒸汽发生器传热管可靠性的影响,建立了一种蒸汽发生器传热管安全性能的评估方法。通过拟合传热管磨损系数的分布形式,建立了传热管的磨损时变模型;运用乘子降维法获得传热管极限状态分数阶矩,使用NM(Nelder-Mead)单纯形算法优化最大熵参数来计算传热管的失效概率;基于时间离散法,对冲击作用下蒸汽发生器传热管在微动磨损影响下的时变可靠性进行研究。结果表明,在以可靠性指标大于2作为结构可靠的接受标准时,在第10年磨损状态下,遭受冲击作用的蒸汽发生器传热管时变可靠性已不能满足要求。

关键词：时变可靠性微动磨损蒸汽发生器传热管最大熵原理

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基于改进DQN的移动机器人避障路径规划

中国惯性技术学报 2024年第4期32卷 406-416页

作者：田箫源董秀成西华大学电气与电子信息学院成都610000 四川大学锦江学院眉山620860

针对一般强化学习方法下机器人在避障路径规划上学习时间长、探索能力差和奖励稀疏等问题,提出了一种基于改进深度Q网络(DQN)的移动机器人避障路径规划。首先在传统DQN算法基础上设计了障碍学习规则,避免对同一障碍重复学习,提升学习效... 详细信息

针对一般强化学习方法下机器人在避障路径规划上学习时间长、探索能力差和奖励稀疏等问题,提出了一种基于改进深度Q网络(DQN)的移动机器人避障路径规划。首先在传统DQN算法基础上设计了障碍学习规则,避免对同一障碍重复学习,提升学习效率和成功率。其次提出奖励优化方法,利用状态间的访问次数差异给予奖励,平衡状态点的访问次数,避免过度访问;同时通过计算与目标点的欧氏距离,使其偏向于选择接近目标的路径,并取消远离目标惩罚,实现奖励机制的自适应优化。最后设计了动态探索因子函数,在后期训练中侧重利用强化学习策略选取动作和学习,提高算法性能和学习效率。实验仿真结果显示,与传统DQN算法相比,改进算法在训练时间上缩短了40.25%,避障成功率上提升了79.8%以及路径长度上缩短了2.25%,均体现了更好的性能。

关键词：移动机器人 DQN算法路径规划避障深度强化学习

阻抗渐变型丙烯酸复合涂层的可控构筑及其5G高频波段低反射高效电磁屏蔽研究

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高分子学报 2024年第1期55卷 58-66页

作者：柴哲元王子成江南大学化学与材料工程学院无锡214122 江南大学合成与生物胶体教育部重点实验室无锡214122

选用耐候性好、易加工、易成膜且保色性好的水性丙烯酸涂料作为基体,添加高效导电填料碳纳米管(CNT),通过添加不同比例的碳纳米管,以实现阻抗渐变型电磁屏蔽材料的有效构筑;当CNT质量含量达到1 wt%+5 wt%+25 wt%以及1 wt%+10 wt%+25 wt... 详细信息

选用耐候性好、易加工、易成膜且保色性好的水性丙烯酸涂料作为基体,添加高效导电填料碳纳米管(CNT),通过添加不同比例的碳纳米管,以实现阻抗渐变型电磁屏蔽材料的有效构筑;当CNT质量含量达到1 wt%+5 wt%+25 wt%以及1 wt%+10 wt%+25 wt%时制备的多层级复合涂层,在K波段(18~27 GHz)与Ka波段(27~40 GHz),即5G高频波段表现出优异的低反射高效电磁屏蔽性能,电磁屏蔽效能(EMI SE)均可达到20 dB以上,且呈现出低反射的特点,吸收系数最多可以达到0.92.

关键词：阻抗渐变型丙烯酸涂层 5G高频波段低反射高效电磁屏蔽

干湿循环下花岗岩残积土胶结物溶蚀-微结构演化规律与力学行为

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第1期51卷 159-169页

作者：康馨赵士成刘鹏湖南大学地下空间先进技术研究中心湖南长沙410082 建筑安全与节能教育部重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

花岗岩残积土中的游离氧化铁粒间胶结作用使其具有高结构性和水敏性.因此,在干湿循环过程中,粒间胶结氧化物被溶蚀,残积土表现出结构崩解重组和复杂的剪切变形特性.为进一步研究干湿循环过程中花岗岩残积土中游离氧化铁溶蚀造成的土体... 详细信息

花岗岩残积土中的游离氧化铁粒间胶结作用使其具有高结构性和水敏性.因此,在干湿循环过程中,粒间胶结氧化物被溶蚀,残积土表现出结构崩解重组和复杂的剪切变形特性.为进一步研究干湿循环过程中花岗岩残积土中游离氧化铁溶蚀造成的土体组构变化及其对力学性能弱化的影响,进行一系列的宏微观试验以揭示不同干湿循环次数(0、1、2、4)下残积土的复杂力学特性.研究结果表明,随着干湿循环次数的增加,花岗岩残积土的应力-应变关系将由弱应变硬化型逐渐转变为应变软化状态.微观分析表明游离氧化铁会促使黏土颗粒胶结形成团聚体,随着干湿循环的进行其含量逐渐降低最终趋于稳定.此外,原状残积土粒度分布(PSD)曲线呈现明显的双峰,然后在干湿循环或去除氧化铁后转变为单峰曲线.反复干湿循环会削弱残积土的胶结结构特性,进而导致土体出现明显的软化特征.在剪切过程中,残积土首先表现出剪切收缩特性,随后出现明显的扩张趋势.随着干湿循环次数增加,残积土的有效黏聚力逐渐减小,但有效内摩擦角呈现逐渐增加的趋势.干湿循环过程中花岗岩残积土复杂的力学性能特点是不可逆的体积收缩和胶粒含量的变化以及微裂缝发展之间的耦合效应.

关键词：花岗岩残积土干湿循环结构特性游离氧化铁剪切行为

基于光热纳米材料的热信号侧向层析技术研究进展

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材料导报 2024年第8期38卷 89-94页

作者：成翊榕李万万上海交通大学材料科学与工程学院上海200240

侧向层析检测(LFA)由于简单、快速、便携、成本低廉等优势在疾病快速诊断筛查领域得到了广泛应用。然而,随着医学检验的发展,传统的LFA越来越难以满足其对高灵敏度检测的需求。许多新型功能纳米材料已被引入LFA作为信号标签来实现其高... 详细信息

侧向层析检测(LFA)由于简单、快速、便携、成本低廉等优势在疾病快速诊断筛查领域得到了广泛应用。然而,随着医学检验的发展,传统的LFA越来越难以满足其对高灵敏度检测的需求。许多新型功能纳米材料已被引入LFA作为信号标签来实现其高灵敏度检测,其中基于光热纳米材料的热信号LFA技术具有信号稳定、可探测检测线内所有标签信号、成本低、灵敏度较高等优势,近年来得到了快速的发展。建立热信号LFA的核心问题是用于热信号标签的理想光热纳米材料的开发与应用。本文介绍了光热效应的机制和几种典型光热纳米材料的性能特点,然后综述了近年来基于光热纳米材料构建的热信号LFA及其读卡设备设计开发的研究进展,最后总结了热信号标签材料的评价标准和LFA读卡设备开发改进的方向。希望本文的系统介绍可以助力基于光热纳米材料的热信号LFA技术的未来发展。

关键词：侧向层析检测光热纳米材料光热效应体外诊断

Al-Mg-Si合金双辊铸轧板坯不同位置处微观组织差异及其对板坯性能的影响

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材料工程 2024年第7期52卷 130-139页

作者：王旭成黄元春中南大学机电工程学院长沙410083 中南大学轻合金研究院长沙410083

传统的热轧法生产Al-Mg-Si合金板材存在工序多、时间长和成本高等缺点,严重制约了Al-Mg-Si合金的发展,因此,近年来采用双辊铸轧工艺生产Al-Mg-Si合金板材获得了极大的关注。本工作采用双辊铸轧工艺制备Al-Mg-Si铝合金铸轧板坯,探究板坯... 详细信息

传统的热轧法生产Al-Mg-Si合金板材存在工序多、时间长和成本高等缺点,严重制约了Al-Mg-Si合金的发展,因此,近年来采用双辊铸轧工艺生产Al-Mg-Si合金板材获得了极大的关注。本工作采用双辊铸轧工艺制备Al-Mg-Si铝合金铸轧板坯,探究板坯不同位置的微观组织差异及其对板坯性能的影响,结果表明:板坯边部和心部的晶粒形貌差异明显,织构组成复杂,大量第二相沿晶界处不均匀分布,板坯内部存在明显的元素偏析。通过理论计算,铸轧板坯边部的织构强化贡献强度为10.7 MPa,晶界强化贡献强度为86.8 MPa,而铸轧板坯心部的织构强化贡献强度为15.1 MPa,晶界强化贡献强度为82.4 MPa,板织构和随机织构对于铸轧板坯的强度贡献有限,边部和心部的强度差异主要取决于晶界强化。板坯边部和心部存在不同程度的位错缠结,边部的位错密度高于心部,这与小角度晶界统计结果相一致。针对板坯组织不均匀性的特点,通过热力学计算,为板坯后续热处理制度提供了理论指导。

关键词： Al-Mg-Si合金双辊铸轧微观表征晶界强化热力学计算

银-铜双金属纳米粒子/聚乳酸复合纳米纤维膜的制备及其抗菌性能

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纺织学报 2024年第1期45卷 48-55页

作者：戎成宝孙辉于斌浙江理工大学纺织科学与工程学院(国际丝绸学院) 浙江杭州310018 浙江省现代纺织技术创新中心浙江绍兴312000

为制备高效抗菌的生物可降解聚乳酸(PLA)静电纺丝纤维膜,首先利用L-抗坏血酸对银和铜的硝酸盐溶液进行化学还原,得到银-铜双金属纳米粒子(Ag-Cu NPs)。然后将Ag-Cu NPs与PLA纺丝液共混,通过静电纺丝技术制备了不同组成的Ag-Cu NPs/PLA... 详细信息

为制备高效抗菌的生物可降解聚乳酸(PLA)静电纺丝纤维膜,首先利用L-抗坏血酸对银和铜的硝酸盐溶液进行化学还原,得到银-铜双金属纳米粒子(Ag-Cu NPs)。然后将Ag-Cu NPs与PLA纺丝液共混,通过静电纺丝技术制备了不同组成的Ag-Cu NPs/PLA复合纳米纤维膜,并对其形貌、结构、亲水性和抗菌性能等进行测试。结果表明:合成的Ag-Cu NPs的粒径约为32 nm,复合纳米纤维膜中Ag-Cu NPs被PLA基体包覆,且沿着纤维径向排列,纤维表面存在大量微小的孔洞;加入Ag-Cu NPs后,Ag-Cu NPs/PLA的水接触角略微降低,亲水性增加,且Ag-Cu NPs和PLA之间仅发生物理作用,未产生明显的化学作用;相比于纯PLA纳米纤维膜,Ag-Cu NPs/PLA的抗菌率明显提高,当纺丝液中Ag-Cu NPs相对于PLA质量为7%时,复合纳米纤维膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均达到99%。

关键词：聚乳酸银-铜双金属纳米粒子静电纺丝复合纳米纤维膜抗菌性能

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SGTR事故工况下射流行为模拟实验研究

工程热物理学报 2024年第4期45卷 955-961页

作者：陈松徽程辉成松柏中山大学中法核工程与技术学院珠海519082 哈尔滨工程大学核科学与技术学院哈尔滨150001

蒸汽发生器传热管破口(SGTR)事故属于铅冷快堆(LFR)中一类较为严重的事故。在SGTR事故工况下,二回路冷却剂水会与一回路中的高温熔融铅铋合金直接接触,从而发生强烈的相互作用。为了进一步研究水射流在熔融铅铋中的注入行为,本研究设计... 详细信息

蒸汽发生器传热管破口(SGTR)事故属于铅冷快堆(LFR)中一类较为严重的事故。在SGTR事故工况下,二回路冷却剂水会与一回路中的高温熔融铅铋合金直接接触,从而发生强烈的相互作用。为了进一步研究水射流在熔融铅铋中的注入行为,本研究设计和搭建了液体射流两相流动可视化实验平台,并进行了一系列模拟实验。研究中首先探讨了沸腾(包含闪蒸)和非沸腾工况下的射流流型演化过程及规律,并定量分析了射流注入速率对最大注入深度的影响规律,最后基于实验数据运用Froude数理论对非沸腾工况下注入速度与最大注入深度进行了分析,并获得了无量纲半经验关系式。

关键词：铅冷快堆蒸汽发生器破口事故射流注入深度射流行为