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SSA-XGBoost与时空特征选取的大坝变形预测模型

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水力发电学报 2024年第1期43卷 84-98页

作者：张孟昕陈波刘伟琪漆一宁张明河海大学水利水电学院南京210098 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210098 江苏省泰州引江河管理处江苏泰州225300

针对目前部分单测点模型未考虑大坝监测数据空间关联性、难以描述大坝变形整体响应特性的问题,以及传统回归模型未考虑环境量与变形量的非线性关系导致预测精度较低的问题,本文提出了一种预测模型,包括对监测数据进行基于自适应噪声完... 详细信息

针对目前部分单测点模型未考虑大坝监测数据空间关联性、难以描述大坝变形整体响应特性的问题,以及传统回归模型未考虑环境量与变形量的非线性关系导致预测精度较低的问题,本文提出了一种预测模型,包括对监测数据进行基于自适应噪声完备集合经验模态分解-小波包降噪,结合弹性网络对考虑了空间关联性的变形效应量因子进行特征选取,辅以交叉验证特征因子的有效性,并使用麻雀搜索算法提高计算效率。基于锦屏一级拱坝实测变形数据,探究了考虑空间关联性的最优因子集,并通过对比多种模型的MSE、RMSE等参数验证了本文方法的有效性,在大坝变形性态分析中具有一定应用价值。

关键词：弹性网络麻雀搜索算法 XGBoost 时空多因子特征选取

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Maisotsenko燃气轮机循环技术经济分析与参数优化

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哈尔滨工业大学学报 2024年第6期56卷 143-151页

作者：施其乐何纬峰苏鹏飞姚照辉高燕飞韩东南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 先进航空发动机协同创新中心北京100191 长寿命高温材料国家重点实验室(东方电气集团东方汽轮机有限公司) 四川德阳618000

Maisotsenko燃气轮机循环(MGTC)的能效需进一步提升且其经济适用性未被合理评估,为此,区别于具备后冷及回热过程的两级MGTC,充分考虑对于冷却水的重复使用和能量回收,构建另耦合有中冷过程的3级MGTC系统(IMGTC)布局。研究压比(R_c)、饱... 详细信息

Maisotsenko燃气轮机循环(MGTC)的能效需进一步提升且其经济适用性未被合理评估,为此,区别于具备后冷及回热过程的两级MGTC,充分考虑对于冷却水的重复使用和能量回收,构建另耦合有中冷过程的3级MGTC系统(IMGTC)布局。研究压比(R_c)、饱和器出口气流湿化程度(H_(ASD))以及燃烧室出口温度(T_(CO))对于热效率、饱和器载水量、当量二氧化碳排放(E_(EC))和平准化电力成本(C_(LOE))的影响。最后,基于ISIGHT平台对系统展开多目标优化并筛选出最佳参数组合。结果表明,IMGTC的中冷器及其能效增进能够调节并有效减少饱和器载水量,可实现IMGTC系统饱和器最低载水量仅为无中冷模式下饱和器载水量的57.55%。多目标优化表明,IMGTC在采用最佳参数组合时热效率达49.89%,E_(EC)和C_(LOE)分别仅为5.496 kg/s和0.059 5 USD/kWh。研究证实了IMGTC相比MGTC在热力学性能及经济性方面的显著优势。

关键词： Maisotsenko燃气轮机循环中冷热效率载水量平准化电力成本

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考虑异形孔的泡沫混凝土单轴压缩离散元模拟

复合材料学报 2024年第7期41卷 3726-3736页

作者：周程涛陈波高志涵陈家林陈锴河海大学水灾害防御全国重点实验室南京210098 河海大学水利水电学院南京210098 国家能源局大坝安全监察中心杭州311122 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司杭州311122

为了研究异形孔隙对泡沫混凝土单轴压缩特性的影响,本文对密度等级500 kg/m^(3)的泡沫混凝土开展了X射线计算机断层扫描(X-CT)试验及单轴压缩-声发射联合试验,基于实测孔结构特征建立了不同非球形颗粒占比的三维细观离散元模型并模拟了... 详细信息

为了研究异形孔隙对泡沫混凝土单轴压缩特性的影响,本文对密度等级500 kg/m^(3)的泡沫混凝土开展了X射线计算机断层扫描(X-CT)试验及单轴压缩-声发射联合试验,基于实测孔结构特征建立了不同非球形颗粒占比的三维细观离散元模型并模拟了单轴压缩过程。结果表明:离散元模型模拟的单轴压缩损伤过程与声发射试验结果基本一致,具有明显的阶段特征;异形颗粒离散元模型能表征初步密实阶段应力-应变曲线的振荡,模拟出应力消散阶段基质的剪切和互锁,在建立泡沫混凝土离散元模型时,应考虑孔隙形状的影响;离散元模型的抗压强度随模型中孔隙非球形率的提高而线性衰减,相关系数达0.94。

关键词：泡沫混凝土离散元法孔隙结构非球形颗粒单轴压缩声发射

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冻融环境下泡沫混凝土的孔结构与力学性能

复合材料学报 2024年第2期41卷 827-838页

作者：高志涵陈波陈家林袁志颖河海大学水利水电学院南京210098 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210098

对4种不同密度的泡沫混凝土试样进行了冻融循环试验,借助X-CT设备扫描了泡沫混凝土的孔隙结构,并使用声发射装置测试了泡沫混凝土单轴压缩过程中的声发射特征。结果表明:泡沫混凝土在单轴压缩过程中的应力-应变关系曲线具有明显的阶段性... 详细信息

对4种不同密度的泡沫混凝土试样进行了冻融循环试验,借助X-CT设备扫描了泡沫混凝土的孔隙结构,并使用声发射装置测试了泡沫混凝土单轴压缩过程中的声发射特征。结果表明:泡沫混凝土在单轴压缩过程中的应力-应变关系曲线具有明显的阶段性,单轴压缩过程中的声发射事件主要集中在接触期和陡增期。冻融循环后,泡沫混凝土的孔隙率和平均孔隙直径均增大,孔径分布更离散,孔隙壁厚度不断减小,引起力学性能的下降;冻融循环降低了试样的脆性,使其声发射累计振铃计数曲线更光滑,信号的活跃度随冻融次数的增加而降低;密度为1000 kg/m^(3)的试样在冻融循环100次后,其大部分孔径在1000μm以下,抗压强度只降低了23.7%,具有良好的抵抗冻融侵蚀的能力。

关键词：泡沫混凝土冻融循环单轴压缩声发射孔隙结构

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自然弯曲体的动态黏附行为

科学通报 2024年第23期69卷 3443-3453页

作者：周罗慧魏泽峰宋恒旭郭早阳梁旭东哈尔滨工业大学(深圳)理学院深圳518055 中国科学院力学研究所北京100190

自然界中大量结构在卷曲变形时与外界环境产生动态黏附的相互作用,展现出与静态黏附不同的力学响应与现象.本研究以一种速度可调的自然弯曲体为基础,通过高速摄影实验深入分析了不同自然曲率的自然弯曲体在薄层黏附基底上高速运动的力... 详细信息

自然界中大量结构在卷曲变形时与外界环境产生动态黏附的相互作用,展现出与静态黏附不同的力学响应与现象.本研究以一种速度可调的自然弯曲体为基础,通过高速摄影实验深入分析了不同自然曲率的自然弯曲体在薄层黏附基底上高速运动的力学特性.结果表明,随着运动速度增加(>1 m/s),黏附表面剥离强度减小.基于上述实验现象,本研究建立了自然弯曲体在黏附基底上定向高速运动的理论模型,采用匹配渐近展开法,并结合打靶法建立了基底动态黏附性能、自然弯曲体运动前沿速度以及自然曲率的联系,成功实现了对自然弯曲体高速运动的调控,揭示了软材料动态黏附性能与界面脱黏速度的关系.受汽车减速带的设计启发,制备了黏附-非黏附模式的基底,发现该模式基底存在黏附基底占比的临界特征尺寸,使得其与全黏附基底表现出相近的减速效果.这一研究为深入理解软材料动态黏附性能与开发新型黏附结构提供了力学基础.

关键词：动态黏附自相似解匹配渐近展开法卷曲运动黏附强度

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稳态渗流下非饱和土涵洞竖向土压力的迭代解与简化

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哈尔滨工业大学学报 2024年第3期56卷 68-77页

作者：张常光吴凯孟祥忠王晓轮长安大学建筑工程学院西安710061 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学) 成都610059 中国兵器工业试验测试研究院陕西华阴714200

为描述稳态渗流下不同类别非饱和土涵洞的竖向土压力变化,应用圆弧小主应力轨迹法和Mohr应力圆获得考虑土拱效应的滑移面土压力系数,继而基于非饱和土的有效应力强度公式与吸应力理论,由水平薄层单元的竖向力平衡分别建立稳态渗流下上埋... 详细信息

为描述稳态渗流下不同类别非饱和土涵洞的竖向土压力变化,应用圆弧小主应力轨迹法和Mohr应力圆获得考虑土拱效应的滑移面土压力系数,继而基于非饱和土的有效应力强度公式与吸应力理论,由水平薄层单元的竖向力平衡分别建立稳态渗流下上埋式/沟埋式非饱和土涵洞竖向土压力的迭代解,给出应用步骤并开展对比验证与方法拓展,最后结合吸应力沿深度分布规律提出涵洞竖向土压力的简化实用公式。研究结果表明:涵洞竖向土压力迭代解能合理反映土体类别、水分蒸发、降雨入渗和土拱效应的综合影响,并得到文献现场实测和理论公式数据的正确性验证以及对非饱和土涵洞的适用性;涵洞竖向土压力实用公式可显式表达且精度良好,方便估算不同稳态渗流下涵洞主要荷载;砂土涵洞可忽略非饱和特性影响而按饱和土计算竖向土压力,粉土和黏土涵洞可简化吸应力沿深度为线性分布;上埋式涵洞土拱负效应使得竖向土压力增大,而沟埋式涵洞土拱正效应使得竖向土压力减小。

关键词：涵洞非饱和土竖向土压力稳态渗流实用公式

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仿人眼双目图像特征点提取与匹配方法

哈尔滨工业大学学报 2024年第4期56卷 92-100页

作者：向浩鸣夏晓华葛兆凯曹雨松道路施工技术与装备教育部重点实验室(长安大学) 西安710064

模仿人眼的视觉特性已成为机器迈向智能感知、智能认知的研究热点和难点。图像边缘蕴含着丰富的信息,因此人眼对场景中物体的边缘更加敏感。为在机器上实现这一视觉特性,提出了一种仿人眼双目图像特征点提取与匹配方法。首先选择边缘特... 详细信息

模仿人眼的视觉特性已成为机器迈向智能感知、智能认知的研究热点和难点。图像边缘蕴含着丰富的信息,因此人眼对场景中物体的边缘更加敏感。为在机器上实现这一视觉特性,提出了一种仿人眼双目图像特征点提取与匹配方法。首先选择边缘特征提取能力突出的SUSAN(small univalue segment assimilating nucleus)算子作为特征检测器;然后改进尺度不变特征变换(scale-invariant feature transform,SIFT)描述子的采样邻域,减少远离特征点的梯度信息因视点和视角差异带来的匹配误差,保留靠近特征点的主要梯度信息;随后对输入图像建立多尺度结构,在不同尺度上计算同一特征的主要梯度信息;最后利用平方根核比较梯度信息的相似性,生成多尺度描述子,增强描述向量的独特性。实验采用多种评价指标分别对提出的多尺度描述子和整体算法进行评估,并与经典的SIFT、SURF(speeded up robust features)、Root-SIFT等算法和先进的BEBLID (boosted efficient binary local image descriptor)、SuperGlue、DFM等算法进行对比。结果表明:提出的多尺度描述子能够提高边缘特征点的匹配准确率,并对光照变化具有更强的适应能力,体现出更好的匹配稳定性;与其他算法相比,本算法具有更高的匹配准确性。

关键词：特征点提取特征点匹配仿人眼双目图像多尺度结构特征描述子

增材制造316L不锈钢组织结构特征与硬化机理

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材料导报 2024年第3期38卷 148-153页

作者：刘源寇浩南何怡清尤瑞昶张鑫滕居珩李尧张凤英长安大学材料科学与工程学院西安710064

通过电弧送丝技术(WAAM)、激光同轴送粉(DED)以及激光选区熔化(SLM)增材制造技术制备出含有不同胞晶/枝晶尺寸的316L不锈钢,揭示了枝晶/胞状结构的形成及对力学性能的影响。结果表明:WAAM、DED和SLM试样的胞晶/枝晶尺寸依次减小,对应的... 详细信息

通过电弧送丝技术(WAAM)、激光同轴送粉(DED)以及激光选区熔化(SLM)增材制造技术制备出含有不同胞晶/枝晶尺寸的316L不锈钢,揭示了枝晶/胞状结构的形成及对力学性能的影响。结果表明:WAAM、DED和SLM试样的胞晶/枝晶尺寸依次减小,对应的冷却速率依次增大。同时,在WAAM和DED样品中枝晶/胞晶间区域发现骨状δ铁素体以及Cr、Mo的富集,但在SLM样品中未观察到以上现象,这主要是因为SLM过程中的高冷却速率显著抑制了δ铁素体的形成和元素偏析。WAAM、DED、SLM样品的显微硬度依次增加,其硬化机制与凝固胞状结构尺寸密切相关,且增材制造过程的热应力导致的高密度位错也对硬度有一定贡献。

关键词：金属增材制造胞状结构硬化机理

油气田非金属管道失效预测及防控技术研究进展

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化工进展 2024年第3期43卷 1118-1132页

作者：张玉红李轩宇冯春健马春迅张晨周洋洋毕海胜青岛科技大学机电工程学院山东青岛266061 中国石油集团渤海石油装备制造有限公司辽河热采机械制造分公司辽宁盘锦124209 中石化石油工程设计有限公司山东东营257000

油气田金属管道腐蚀穿孔风险日趋严重,管道泄漏事故时有发生,玻璃钢管、钢骨架增强聚乙烯复合管、柔性复合管等非金属管道以其良好的耐蚀性和适用性在油气田开发生产系统中逐渐受到青睐。然而,由于管道在长期服役过程中遭受内外压载荷... 详细信息

油气田金属管道腐蚀穿孔风险日趋严重,管道泄漏事故时有发生,玻璃钢管、钢骨架增强聚乙烯复合管、柔性复合管等非金属管道以其良好的耐蚀性和适用性在油气田开发生产系统中逐渐受到青睐。然而,由于管道在长期服役过程中遭受内外压载荷、介质腐蚀等老化作用,随之而来的诸如基体开裂、管体脆断、纤维/基体界面脱黏、层间分离等各种失效问题亟待解决。基于此现状,文章综述了油气田常用非金属管道特点、应用、失效原因,以及非金属管道探测定位、无损检测技术、风险评估和寿命预测方法,针对非金属管道损伤失效的预防在管道制造、施工、运行、应用、维修及关键技术等方面提出了相关建议,并对非金属管道失效预防技术攻关方面进行展望,为非金属油气管道失效预测方法及其防控技术的相关研究提供有效支撑。

关键词：非金属管道失效检测技术风险评估预测方法