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基于深度学习的装备剩余寿命区间预测研究进展

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工程科学学报 2024年第4期46卷 723-734页

作者：陈闯李先锋史建涛南京工业大学电气工程与控制科学学院南京211816

深度学习因其强大的特征提取能力,在装备剩余寿命预测中得到了广泛应用.然而,深度学习的预测结果往往受到随机噪声、建模参数等因素影响,极大降低了点预测的可信度,进而引发甚至导致装备运行崩溃.因此,精确的剩余寿命区间预测对于理解... 详细信息

深度学习因其强大的特征提取能力,在装备剩余寿命预测中得到了广泛应用.然而,深度学习的预测结果往往受到随机噪声、建模参数等因素影响,极大降低了点预测的可信度,进而引发甚至导致装备运行崩溃.因此,精确的剩余寿命区间预测对于理解装备退化过程的随机性以及进行可靠的风险分析和维护决策至关重要.本文面向深度学习背景下装备剩余寿命预测建模中不确定性量化的现实需求,重点介绍并归纳了自举深度学习、局部不确定性、随机过程深度学习、贝叶斯深度学习以及深度学习分位数回归5种先进剩余寿命区间预测模型的发展动态、优势和缺点,进而探讨了基于深度学习的装备剩余寿命区间预测研究中面临的挑战性问题以及未来潜在的研究方向.

关键词：寿命预测区间预测不确定性深度学习维护决策

超薄2D/2D NiPS_(3)/C_(3)N_(5)异质结的界面工程促进光催化产氢

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物理化学学报 2024年第5期40卷 45-49页

作者：胡佳伟夏楷杨奥张志豪肖雯刘超张勤芳盐城工学院材料科学与工程学院江苏盐城224051 盐城工学院江苏省生态环境材料重点实验室江苏盐城224051

探索高效水分解光催化剂具有获得氢能源的巨大潜力。调控异质结界面可以有效地促进电荷载流子的分离和太阳能的利用,从而提高光催化活性。本工作使用了一种机械混合辅助自组装方法来构建NiPS_(3)(NPS)纳米片(NSs)/C_(3)N_(5)(CN) NSs (N... 详细信息

探索高效水分解光催化剂具有获得氢能源的巨大潜力。调控异质结界面可以有效地促进电荷载流子的分离和太阳能的利用,从而提高光催化活性。本工作使用了一种机械混合辅助自组装方法来构建NiPS_(3)(NPS)纳米片(NSs)/C_(3)N_(5)(CN) NSs (NPS/CN)异质结,即在二维(2D) CN NSs表面紧密沉积2D NPS NSs以形成2D/2D异质结构。在可见光下,通过在去离子水和海水中分解水生成氢气来评价样品的光催化性能。与CNNSs和NPSNSs相比,NPS/CN复合材料显示出较高的光催化产氢(PHE)活性,这是由于光捕获能力增加和异质结形成的协同作用所致。然而,过量的NPS NSs沉积在CNNSs表面会降低NPS/CN中CNNSs组分的光吸收,从而降低NPS/CN复合材料的PHE活性。这表明,NPS/CN复合材料要获得良好的光催化活性,需要两个组分之间适当的质量比。优化后的光催化剂(3-NPS/CN)具有良好的结构稳定性,在可见光下PHE效率最高,为47.71 μmol·h^(-1),是CN NSs的2385.50倍。此外,3-NPS/CN在海水中也表现出良好的PHE活性,反应速率为8.99 μmol·h^(-1)。采用光电化学、稳态光致发光(PL)、时间分辨光致发光(TR-PL)、稳态表面光电压(SPV)和时间分辨表面光电压(TPV)技术研究了不同光催化剂上的电荷分离和迁移。根据表征结果提出了一种可能的PHE机理。在NPS/CN光催化剂中,由于CN NSs和NPS NSs之间的电位差和强的界面电子耦合,光生电子从CN NSs的导带迅速迁移到NPS NSs的导带。然后,聚积在NPS NSs组份导带上的光生电子可以有效地还原质子生成氢气分子。同时,在三乙醇胺(TEOA)分子存在下,CN NSs和NPS NSs的价带上的光生空穴被消耗。本研究提供了一种简单的2D/2D异质结构光催化剂制备方法,该方法对于构建高效二维异质结光催化剂在能源领域中的应用具有重要价值。

关键词： C_(3)N_(5)纳米片 NiPS_(3)纳米片光催化产氢异质结

金属网格-透明导电氧化物复合型透明电极的瑞利分析和仿真

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物理学报 2024年第14期73卷 201-213页

作者：丁怡洋邹帅孙华苏晓东苏州大学物理科学与技术学院江苏省薄膜材料重点实验室苏州215006 江苏省先进负碳技术重点实验室苏州215123

以氧化铟锡(indium tin oxide,ITO)为代表的透明导电氧化物(transparent conducting oxide,TCO)在当前光电器件中的重要性日益增长.通过在TCO中引入金属网格构成复合电极,可以在保持良好透明性的前提下有效提升电学性能,同时降低对铟的... 详细信息

以氧化铟锡(indium tin oxide,ITO)为代表的透明导电氧化物(transparent conducting oxide,TCO)在当前光电器件中的重要性日益增长.通过在TCO中引入金属网格构成复合电极,可以在保持良好透明性的前提下有效提升电学性能,同时降低对铟的需求量,并为可穿戴设备所需的柔性电极提供可能方案.对此类电极的电学性能分析,如复合电极方阻随金属网格结构参数的变化,可为电极设计与制备提供基本的出发点,但相关理论尚十分缺乏.本文针对典型的方孔方格型金属网格-TCO复合电极,分别展开基于瑞利模型和基于有限元仿真的电学性能分析.结果表明,孔型近似导致的金属通道显著畸变是复合电极的电学计算中瑞利模型在中高开口率下失效的主要原因.据此,我们采用格型修正,通过提升瑞利模型中的原胞外边界对称性来改善金属通道的畸变.与电极仿真的对比表明,修正后瑞利模型的适用范围明显扩大,其结果可与实验数据很好地拟合,为此类复合透明电极的电学数据分析与结构设计提供了简洁高效的理论工具.

关键词：透明导电体金属网格电极复合介质有限元仿真

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基于PT对称的声波超前/延迟线

科学通报 2024年第13期69卷 1794-1802页

作者：张海啸夏一宁廖丹薇刘昕昀刘小利张含鲍彧常州工学院电气信息工程学院常州213032 南京大学物理学院近代声学教育部重点实验室南京210093 常州大学微电子与控制工程学院常州213001

低损耗、长带宽、时间可控的声波延迟线在音频、射频、声表面波信号处理等领域具有非常广泛的应用,然而设计满足上述三点特性的声延迟线是一项极具挑战性的工作.近年来,量子力学中的宇称时间(parity-time,PT)对称概念被引入到声学系统中... 详细信息

低损耗、长带宽、时间可控的声波延迟线在音频、射频、声表面波信号处理等领域具有非常广泛的应用,然而设计满足上述三点特性的声延迟线是一项极具挑战性的工作.近年来,量子力学中的宇称时间(parity-time,PT)对称概念被引入到声学系统中,其散射矩阵在特殊点处的实数本征值揭示了声波在此类系统中可实现宽带的无损传输,且传输相位可调.本文设计了一种由一对PT对称的导纳超表面及夹在中间的等效声学介质组成的声学系统,通过设置导纳超表面参数调节其工作机制,从而实现了两类互补的特殊点.其中防反射层模式下的特殊点导致了一种声波延迟线的形成,而相干完美吸收-激“声”模式下的特殊点则用于设计一种罕见的声波超前线.由于此声学损耗-增益超表面在自然界中是不存在的,本文利用可主动控制的电热声碳纳米管薄膜来模拟它.仿真结果表明,PT对称系统是实现低损耗、长带宽且时间可控的声波超前/延迟线的优良载体,其应用可扩展至包括光学、力学、弹性波等诸多波动领域.

关键词： PT对称声学声学超表面碳纳米管薄膜声波超前/延迟线

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形状记忆合金研究进展与高熵形状记忆合金

中国材料进展 2024年第2期43卷 124-135页

作者：高晓轲安旭龙孙文文东南大学材料科学与工程学院江苏南京211189 常州大学材料科学与工程学院江苏常州213164

形状记忆合金具有形状记忆效应、超弹性、良好的耐蚀性及力学性能等,是一种极具发展潜力和应用价值的功能材料,形状记忆合金自研发之初就受到了人们的广泛关注,目前已在诸多领域得到了广泛应用。系统总结了形状记忆合金的种类、制备方... 详细信息

形状记忆合金具有形状记忆效应、超弹性、良好的耐蚀性及力学性能等,是一种极具发展潜力和应用价值的功能材料,形状记忆合金自研发之初就受到了人们的广泛关注,目前已在诸多领域得到了广泛应用。系统总结了形状记忆合金的种类、制备方法、主要应用领域和最新的研究成果等,重点综述了目前研究的热点——高熵形状记忆合金的研究进展,并从合金成分、热机械处理、相结构3方面阐明了影响高熵形状记忆合金性能的因素,理清了阻碍形状记忆合金发展的主要因素,分析了高熵形状记忆合金的研究价值,并对形状记忆合金的未来发展方向进行了展望。

关键词：形状记忆效应高熵形状记忆合金材料制备热处理相变材料应用

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桥墩受侧向撞击作用下静力简化分析方法

东南大学学报（自然科学版） 2024年第1期54卷 117-125页

作者：方海高涵祝露贾恩实陈志跃南京工业大学土木工程学院南京211816 中铁大桥勘测设计院集团有限公司武汉430056

为了深入探究钢筋混凝土桥墩受侧向撞击时的静力简化方法,基于桥墩受撞击作用与静力作用下产生的侧向变形效应相等,建立了桥墩弯曲应变能和剪切应变能的计算公式.针对不同截面形式和不同约束条件下的桥墩模型,分别得出了桥墩在正弦、三... 详细信息

为了深入探究钢筋混凝土桥墩受侧向撞击时的静力简化方法,基于桥墩受撞击作用与静力作用下产生的侧向变形效应相等,建立了桥墩弯曲应变能和剪切应变能的计算公式.针对不同截面形式和不同约束条件下的桥墩模型,分别得出了桥墩在正弦、三角形和矩形撞击荷载波形作用下的等效撞击力简化公式,并分析了撞击力峰值和等效值之间的关系.结果表明:当矩形截面桥墩撞击点距墩底距离与截面长度的比值小于3.7,或圆形截面桥墩撞击点距墩底距离与截面半径的比值小于6.2时,需充分考虑桥墩剪切应变能的影响;荷载波形对等效撞击力取值影响较大,当撞击荷载波形接近正弦、三角形和矩形波时,等效撞击力系数的建议值分别为0.64、0.52和0.91.研究结果可为桥墩等效撞击力取值提供参考依据.

关键词：桥梁工程静力简化侧向撞击桥墩应变能

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基于相场法的极地船舶结冰再辉过程模拟

船舶力学 2024年第7期28卷 1081-1089页

作者：白旭杨苏杰张健杜越陈冠宇江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212003

极地船舶结冰是空气或海水中的过冷液滴落到船上后形成的。过冷液滴中的结晶核形成后,晶核进一步凝固放热使液滴温度重新回到凝固点并形成冰水混合物的过程被称为再辉,这是冻结阶段的开始。使用相场法,对不同过冷度下结冰再辉过程进行模... 详细信息

极地船舶结冰是空气或海水中的过冷液滴落到船上后形成的。过冷液滴中的结晶核形成后,晶核进一步凝固放热使液滴温度重新回到凝固点并形成冰水混合物的过程被称为再辉,这是冻结阶段的开始。使用相场法,对不同过冷度下结冰再辉过程进行模拟,研究再辉后的结冰形貌和冰相比例。结果表明,过冷度对再辉结果有一定影响,再辉过程中的枝晶生长速度先快后慢,再辉结束后的冰相比例随过冷度增大而增大,过冷度从30K增至45K时,冰相比例从11.92%增至29.17%。

关键词：相场法再辉极地船舶结冰过冷液滴

生物质连续式水热预处理及固相产物热解特性研究

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燃料化学学报（中英文） 2024年第6期52卷 893-904页

作者：刘天龙李琦李中宏杨沛艳庞新博黄鑫赵小燕曹景沛中国矿业大学江苏省碳资源精细化利用工程研究中心江苏徐州221116 重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044

生物质复杂的多组分体系和致密交联的化学结构是制约其高值化利用的关键,实现木质纤维组分预分离对生物质分级转化具有重要意义。实验采用连续式水热法预处理稻壳,考察了水热温度和流量对稻壳分解速率以及固相产物化学组成与热解特性的... 详细信息

生物质复杂的多组分体系和致密交联的化学结构是制约其高值化利用的关键,实现木质纤维组分预分离对生物质分级转化具有重要意义。实验采用连续式水热法预处理稻壳,考察了水热温度和流量对稻壳分解速率以及固相产物化学组成与热解特性的影响。结果表明,稻壳的水热分解符合表面化学反应过程控制的未反应收缩核模型,预处理在180℃下能脱除稻壳95%的碱及碱土金属、92%的半纤维素和59%的木质素,极大保留了纤维素组分,这使得稻壳热解产物中以左旋葡聚糖为主的脱水糖的相对含量从9.9%提高至48.2%。

关键词：稻壳水热预处理脱水糖热解

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以CeO_(2)为载体的Fe基载氧体与CO反应机理模拟

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洁净煤技术 2024年第2期30卷 114-122页

作者：穆林孙萌张彬尚妍东明陈建标霍兆义大连理工大学能源与动力学院海洋能源利用与节能教育部重点实验室辽宁大连116024 南京工业大学能源科学与工程学院江苏南京211816 辽宁科技大学材料与冶金学院辽宁鞍山114051

化学链燃烧技术是一种新型的近“零碳”排放燃烧技术,载氧体在化学链燃烧反应过程中发挥着载氧和传热的双重作用。以活性催化组分为载体,通过调谐微观结构提高Fe基载氧体的反应性能是目前化学链领域的研究热点之一。基于密度泛函理论,以... 详细信息

化学链燃烧技术是一种新型的近“零碳”排放燃烧技术,载氧体在化学链燃烧反应过程中发挥着载氧和传热的双重作用。以活性催化组分为载体,通过调谐微观结构提高Fe基载氧体的反应性能是目前化学链领域的研究热点之一。基于密度泛函理论,以CeO_(2)为活性催化载体,对Fe基载氧体进行催化调谐。通过优化构建组合物模型,系统分析了组合物模型中Fe_(2)O_(3)团簇不同点位吸附CO的态密度、吸附能、差分电荷密度和活化能等电子结构特性参数。研究结果表明,Fe_(2)O_(3)团簇的电子向CeO_(2)(111)表面转移,Fe_(2)O_(3)团簇的吸附能为-3.92 eV,Fe2O3团簇与CeO_(2)(111)表面稳定结合;态密度(DOS)分析发现负载后的Fe_(2)O_(3)团簇p和d轨道在-8~0 eV电子向费米能级方向迁移,表明吸附作用增强。Fe_(2)O_(3)团簇p和d轨道中电子减少,现存电子向高能级跃迁,Fe_(2)O_(3)团簇电子活性增强,CO分子在Fe_(2)O_(3)/CeO2复合载氧体的Fe_(2)O_(3)团簇3个吸附位反应的活化能均降低。此外,CeO_(2)(111)增强了CO在Fe_(2)O_(3)团簇Fe顶位的吸附作用,吸附能由-0.33 eV增至-1.78 eV;同时,削弱了在O顶位的过强吸附作用,吸附能由-2.69 eV降至-2.32 eV,有利于后期CO_(2)分子脱离Fe_(2)O_(3)团簇表面,从而有效调谐Fe2O3团簇整体对CO的吸附效果,为Fe基载氧体的设计制备和优化调谐提供理论指导。

关键词： Fe基载氧体 CeO_(2)载体密度泛函理论一氧化碳催化