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Application of machine learning in predicting the rate-dependent compressive strength of rocks

Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 2022年第5期14卷 1356-1365页

作者： mingdong wei Wenzhao Meng Feng Dai wei Wu School of Civil and Environmental Engineering Nanyang Technological UniversitySingapore State Key Laboratory of Hydraulics and Mountain River Engineering College of Water Resource and HydropowerSichuan UniversityChengdu610065China

Accurate prediction of compressive strength of rocks relies on the rate-dependent behaviors of rocks, and correlation among the geometrical, physical, and mechanical properties of rocks. However, these properties may not be easy to control in laboratory experiments, particularly in dynamic compression experiments. By training three machine learning models based on the support vector machine(SVM), backpropagation neural network(BPNN), and random forest(RF) algorithms, we isolated different input parameters, such as static compressive strength, P-wave velocity, specimen dimension, grain size, bulk density, and strain rate, to identify their importance in the strength prediction. Our results demonstrated that the RF algorithm shows a better performance than the other two algorithms. The strain rate is a key input parameter influencing the performance of these models, while the others(e.g. static compressive strength and P-wave velocity) are less important as their roles can be compensated by alternative parameters. The results also revealed that the effect of specimen dimension on the rock strength can be overshadowed at high strain rates, while the effect on the dynamic increase factor(i.e. the ratio of dynamic to static compressive strength) becomes significant. The dynamic increase factors for different specimen dimensions bifurcate when the strain rate reaches a relatively high value, a clue to improve our understanding of the transitional behaviors of rocks from low to high strain rates.

关键词： Machine learning Rock dynamics Compressive strength Strain rate

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A fracture model for assessing tensile mode crack growth resistance of rocks

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Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 2023年第2期15卷 395-411页

作者： mingdong wei Feng Dai Yi Liu Ruochen Jiang State Key Laboratory of Hydraulics and Mountain River Engineering College of Water Resources and HydropowerSichuan UniversityChengdu610065China

Evaluating the fracture resistance of rocks is essential for predicting and preventing catastrophic failure of cracked structures in rock engineering.This investigation developed a brittle fracture model to predict tensile mode(mode I)failure loads of cracked rocks.The basic principle of the model is to estimate the reference crack corresponding to the fracture process zone(FPZ)based on the maximum normal strain(MNSN)ahead of the crack tip,and then use the effective crack to calculate the fracture toughness.We emphasize that the non-singular stress/strain terms should be considered in the description of the MNSN.In this way,the FPZ,non-singular terms and the biaxial stress state at the crack tip are simul-taneously considered.The principle of the model is explicit and easy to apply.To verify the proposed model,laboratory experiments were performed on a rock material using six groups of specimens.The model predicted the specimen geometry dependence of the measured fracture toughness well.More-over,the potential of the model in analyzing the size effect of apparent fracture toughness was discussed and validated through experimental data reported in the literature.The model was demonstrated su-perior to some commonly used fracture models and is an excellent tool for the safety assessment of cracked rock structures.

关键词： Brittle fracture model Fracture toughness Maximum normal strain(MNSN) Fracture process zone(FPZ) Size effect

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静水压环境下岩石动态压剪耦合力学响应与本构模型

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工程科学与技术 2024年第2期56卷 186-195页

作者：杜洪波王鑫婷魏明东阿比尔的王浩然重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心重庆400074 重庆交通大学水利水运工程教育部重点实验室重庆400074 四川大学山区河流保护与治理全国重点实验室四川成都610065

静水压环境是深部岩石的典型应力赋存状态,并且岩石内存在多尺度的结构面,易遭受压剪耦合的复杂动力扰动。因此,探究静水压环境下岩石动态压剪耦合力学响应及损伤本构模型对于深部岩石结构安全评估和动力灾害防控极为重要。本文应用霍... 详细信息

静水压环境是深部岩石的典型应力赋存状态,并且岩石内存在多尺度的结构面,易遭受压剪耦合的复杂动力扰动。因此,探究静水压环境下岩石动态压剪耦合力学响应及损伤本构模型对于深部岩石结构安全评估和动力灾害防控极为重要。本文应用霍普金森压杆试验装置,对倾斜砂岩试样进行动态压剪耦合试验,揭示静水围压、动态荷载压剪耦合比及加载率对岩石力学特性的影响规律;基于Drucker–Prager准则和weibull分布,建立静水压环境下深部岩石动态压剪耦合损伤本构模型。结果表明:1)岩石动态强度及变形模量随着加载率及静水围压的增大呈增加趋势,强度的围压效应及加载率效应明显,动态荷载中的剪切分量能削减岩石承载能力并提升岩石的变形能力。2)随着动态荷载剪压比和静水围压的增加,岩石冲击破坏模式由拉伸主导的内部锥形破裂面及表面劈裂转变为剪切主导的单一平面破坏;动态荷载中的剪切分量对静水围压作用下岩石的动态破碎存在明显的限制作用。3)采用极值解析法推导了模型分布参数F0和m的解析表达式,探究了模型分布参数F0、m和损伤修正系数q的物理意义及其对本构模型的影响规律;同时,对比不同工况下试验和理论应力应变曲线,验证了该模型的合理性。本文揭示的静水压环境下岩石动态压剪耦合动力响应与建立的损伤本构模型,可为复杂动力扰动下深部岩石工程安全建设与灾害防护提供理论支撑。

关键词：深部岩石静水围压霍普金森压杆动态压剪耦合动力响应损伤本构模型

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Single-cell transcriptome sequencing reveals the mechanism regulating rice plumule development

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The Crop Journal 2024年第3期12卷 688-697页

作者： mingdong Zhu Meng Zhang Kunyong Huang Feifei Lu Hong Wang Shaolu Zhao Yinghong Yu Shaoqing Tang Haining Wu Peisong Hu Xiangjin wei State Key Laboratory of Rice Biology and Breeding China National Center for Rice ImprovementChina National Rice Research InstituteHangzhou 310006ZhejiangChina b State Key Laboratory of Hybrid Rice Hunan Rice Research InstituteHunan Academy of Agricultural SciencesChangsha 410125HunanChina Hunan Provincial Key Laboratory of Plant Functional Genomics and Developmental Regulation College of BiologyHunan UniversityChangsha 410082HunanChina Hubei University Wuhan 430062HubeiChina

Seed plumules comprise multiple developing tissues and are key sites for above-ground plant organ morphogenesis.Here,the spatial expression of genes in developing rice seed plumules was characterized by single-cell transcriptome sequencing in Zhongjiazao 17,a popular Chinese indica rice cultivar.Of 15 cell clusters,13 were assigned to cell types using marker genes and cluster-specific genes.Marker genes of multiple cell types were expressed in several clusters,suggesting a complex developmental system.Some genes for signaling by phytohormones such as abscisic acid were highly expressed in specific clusters.Various cis-elements in the promoters of genes specifically expressed in cell clusters were calculated,and some key hormone-related motifs were frequent in certain clusters.Spatial expression patterns of genes involved in rapid seed germination,seedling growth,and development were identified.These findings enhanced our understanding of cellular diversity and specialization within plumules of rice,a monocotyledonous model crop.

关键词： Rice Plumule Single-cell sequencing Regulatory network

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中速辊式磨煤机运行参数测量与优化

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现代工业经济和信息化 2022年第5期12卷 268-270页

作者：魏明东湖北华电襄阳发电有限公司湖北襄阳441000

随着“30·60”碳达峰、碳中和目标的提出,传统的火力发电厂面临着较大的碳排放压力。将以改造磨煤机的方式对整个制粉系统进行改造,并在改造后通过数值模拟和实验两种方法来验证本次磨煤机改造方案的有效性,提升磨煤机出力,降低能耗指标。

关键词：中速辊式磨煤机改造优化

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基于能量优化的无线传感器网络动态分簇目标跟踪

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计算机应用 2017年第6期37卷 1539-1544页

作者：魏明东何小敏许亮广东工业大学自动化学院广州510006

针对无线传感器网络动态分簇目标跟踪中的数据碰撞与簇首选择过程导致能耗过高问题,提出一种基于能量优化的无线传感器网络动态分簇方法。首先,构建时分竞选传输模型,主动避免动态簇内数据碰撞,降低节点能耗;然后,基于能量信息与跟踪质... 详细信息

针对无线传感器网络动态分簇目标跟踪中的数据碰撞与簇首选择过程导致能耗过高问题,提出一种基于能量优化的无线传感器网络动态分簇方法。首先,构建时分竞选传输模型,主动避免动态簇内数据碰撞,降低节点能耗;然后,基于能量信息与跟踪质量,提出能量均衡的最远节点调度策略,优化簇头节点调度;最后,根据加权质心定位算法,完成目标跟踪任务。实验结果表明:在节点随机部署的环境下,所提方法对于非线性运动目标的平均跟踪精度为0.65 m,与多目标跟踪动态簇员选择方法(DCMS)相当,比分布式事件定位动态分簇目标跟踪算法(DELTA)提高了45.8%;能量消耗方面,与DCMS和DELTA相比,所提方法的动态跟踪簇能量消耗有效降低了61.1%,延长了网络寿命。

关键词：无线传感器网络目标跟踪能量优化动态分簇时分竞选传输模型

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不同视觉条件平衡训练对慢性踝关节不稳患者本体感觉的影响

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中国组织工程研究 2025年第5期29卷 1050-1057页

作者：吴一晗刘中强魏乔叶刘明冬陈科奕李志刚西南医科大学体育学院四川省泸州市646000 重庆市武隆区人民医院康复医学科重庆市408500 四川省射洪市中医院康复治疗中心四川省射洪市629200

背景:频闪视觉训练可以迫使感觉重新加权,通过增强对于本体感觉信息的敏感性而使其重新恢复原有权重,这可能是改善本体感觉的有效方法。目的:确定低频、高频和正常视觉条件下的平衡训练对慢性踝关节不稳患者踝关节本体感觉的影响。方法... 详细信息

背景:频闪视觉训练可以迫使感觉重新加权,通过增强对于本体感觉信息的敏感性而使其重新恢复原有权重,这可能是改善本体感觉的有效方法。目的:确定低频、高频和正常视觉条件下的平衡训练对慢性踝关节不稳患者踝关节本体感觉的影响。方法:在西南医科大学学生中招募36例慢性踝关节不稳患者,随机分为低频视觉训练组(n=12)、高频视觉训练组(n=12)和正常视觉训练组(n=12),均进行渐进跳跃稳定平衡训练,其中低频视觉训练组、高频视觉训练组在训练过程中佩戴频闪眼镜,频闪频率分别为1.75,5 Hz,每周训练3次,连续训练4周。训练前及训练完成后1周内,评估所有受试者的踝关节本体感觉、动态姿势稳定性和踝关节稳定性自我评价。结果与结论:①踝关节本体感觉具有显著的时间主效应(P<0.05);与训练前相比,低频视觉训练组和高频视觉训练组受试者训练4周后的踝关节本体感觉有明显改善(P<0.05);训练4周后,低频视觉训练组受试者的踝关节本体感觉较正常视觉训练组有明显改善(P<0.05);②踝关节稳定性自我评价具有显著的时间主效应、组别×时间因素主效应(P<0.05);与训练前比较,3组训练4周后的踝关节稳定性自我评价均提高(P<0.05);训练4周后,高频视觉训练组受试者的踝关节稳定性自我评价高于正常视觉训练组(P<0.05);③与训练前相比,低频视觉训练组、高频视觉训练组受试者训练4周后的前向动态姿势稳定性、后内侧动态姿势稳定性、后外侧动态姿势稳定性均有明显改善(P<0.05),正常视觉训练组受试者训练4周后的前向动态姿势稳定性、后外侧动态姿势稳定性均有明显改善(P≤0.05);④结果表明,无论频率如何,在频闪视觉条件下进行平衡训练均可以改善慢性踝关节不稳患者的本体感觉、踝关节稳定性自我评价及动态姿势稳定性。

关键词：慢性踝关节不稳频闪视觉平衡训练感觉重新加权本体感觉动态姿势稳定性

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基于简化模型的变压器励磁涌流计算方法

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北华大学学报（自然科学版） 2024年第2期25卷 274-280页

作者：宋曦王蔚张明栋谢伟栋曹少荣王媛国网甘肃省电力公司电力科学研究院甘肃兰州730070 国网甘肃省电力公司庆阳供电公司甘肃庆阳745000 东北电力大学计算机学院吉林吉林132012

提出一种基于简化模型的变压器励磁涌流及电压计算方法。将变压器励磁电路的电流-磁通特性由非线性模型简化为线性模型,基于线性模型进行公式推导,得到励磁涌流及电压计算公式,并进行验证试验。试验结果表明,利用简化计算公式得到的励... 详细信息

提出一种基于简化模型的变压器励磁涌流及电压计算方法。将变压器励磁电路的电流-磁通特性由非线性模型简化为线性模型,基于线性模型进行公式推导,得到励磁涌流及电压计算公式,并进行验证试验。试验结果表明,利用简化计算公式得到的励磁涌流和电压与瞬时分析法相比误差不超过0.012%。本文方法能够有效防止励磁涌流误动,提高电网系统的继电保护水平。

关键词：电力变压器励磁涌流电压暂降电流-磁通特性

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Dinitrogen Functionalization Affording Structurally Well-Defined Cobalt Diazenido Complexes

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CCS Chemistry 2022年第2期4卷 532-539页

作者： mingdong Zhong Xianlu Cui Botao Wu Gao-Xiang Wang Wen-Xiong Zhang Junnian wei Lili Zhao Zhenfeng Xi Beijing National Laboratory for Molecular Sciences(BNLMS) Key Laboratory of Bioorganic Chemistry and Molecular Engineering of Ministry of EducationCollege of ChemistryPeking UniversityBeijing 100871 Institute of Advanced Synthesis School of Chemistry and Molecular EngineeringJiangsu National Synergetic Innovation Center for Advanced MaterialsNanjing Tech UniversityNanjing 211816

Cobalt-bis(dinitrogen)complexes[LCo(N_(2))_(2)]−(3,4)with simple and commercially available bidentate phosphine ligands(L:Cy_(2)PCH_(2)CH_(2)PCy_(2))were synthesized and structurally characterized.Further N2 functionalization by treating the complex 3b with i Pr_(3)SiCl afforded the first structurally characterized cobalt diazenido complex 5.These complexes 3–5 were found to be effective catalysts for the transformation of N2 into N(SiMe_(3))_(3).The electronic structure of the cobalt diazenido complex 5 is supported by quantum computational calculations based on stateof-the-art energy decomposition analysis(EDA)in conjunction with the natural orbitals for chemical valence(NOCV)method.

关键词： bidentate phosphine ligand cobalt-bis(dinitrogen)complex cobalt diazenido complex dinitrogen functionalization dinitrogen silylation EDA-NOCV method

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涡轴发动机涡轮叶片三维瞬态热分析研究

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航空科学技术 2018年第3期29卷 35-39页

作者：赵明东李维赵尊盛周志翔中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002

本文研究了瞬态热边界条件的处理方法,以ANSYS CFX软件为平台,提出了一种自定义权系数的方法,并利用软件自带的step函数构建权系数的表达式,用于描述全时段内某一边界区域的瞬态换热边界数据,最终应用该方法对某涡轴发动机涡轮叶片成功... 详细信息

本文研究了瞬态热边界条件的处理方法,以ANSYS CFX软件为平台,提出了一种自定义权系数的方法,并利用软件自带的step函数构建权系数的表达式,用于描述全时段内某一边界区域的瞬态换热边界数据,最终应用该方法对某涡轴发动机涡轮叶片成功加载了边界条件,完成了瞬态热分析,为今后发动机零件的三维瞬态热分析提供了参考。

关键词：涡轮叶片瞬态热分析

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