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倾斜矿体采空区非对称顶板-矿柱结构体协同承载机理

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中国有色金属学报 2024年第1期34卷 329-343页

作者：姜立春李金柱华南理工大学土木与交通学院广州510640 华南理工大学安全科学与工程研究所广州510640

为解决倾斜矿体回采后大倾角顶板和非对称空区可能引发的采空区支撑结构体变形及破坏失稳问题,以某石灰石矿非对称顶板-矿柱支撑结构体为研究对象,构建结构体承载力学模型,求解顶板挠曲变形值及矿柱安全系数,分析不同倾角、跨度比下顶... 详细信息

为解决倾斜矿体回采后大倾角顶板和非对称空区可能引发的采空区支撑结构体变形及破坏失稳问题,以某石灰石矿非对称顶板-矿柱支撑结构体为研究对象,构建结构体承载力学模型,求解顶板挠曲变形值及矿柱安全系数,分析不同倾角、跨度比下顶板变形特征及矿柱失稳破坏模式,研究其协同承载机理。结果表明:顶板变形、矿柱失稳破坏模式受采空区倾角θ和跨度比λ的双重影响,顶板变形大小随着θ的增加表现为双增长率,与λ的关系伴随着θ的变化而变化。矿柱失稳破坏模式受θ的影响程度随着λ的增加而减小,当0°<θ≤30°时,矿柱主要为小偏心受压破坏;当θ=0°和30°<θ≤60°时,随着λ值的增加,矿柱破坏模式从大偏心受压破坏向小偏心受压破坏转变。顶板维系采空区稳定的能力随着θ的增加逐渐降低,矿柱维系采空区稳定的最优λ值随着θ的增加逐渐减小,矿柱约束顶板变形作用大小随着λ的增加而降低。数值模拟和工程实例验证了理论计算结果的可靠性,为地下空场法矿山安全开采提供一定的理论支撑。

关键词：非对称空区顶板-矿柱倾斜矿体偏心载荷协同作用

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基于机器学习的含LPSO相镁合金腐蚀

中国有色金属学报 2024年第6期34卷 1964-1981页

作者：裴三略王海涛韩越兴李谦王敬丰重庆大学材料科学与工程学院重庆404100 广东腐蚀科学与技术创新研究院广州510530 上海大学计算机科学与工程学院上海200444

含LPSO相镁合金具备优异的综合力学性能,在轨道交通、航空航天、生物医疗等领域具有广泛的应用前景,然而其易腐蚀的特性极大制约了该类合金的广泛应用。本文聚焦机器学习辅助研究合金腐蚀这一新兴领域,首先重点概述了机器学习在合金腐... 详细信息

含LPSO相镁合金具备优异的综合力学性能,在轨道交通、航空航天、生物医疗等领域具有广泛的应用前景,然而其易腐蚀的特性极大制约了该类合金的广泛应用。本文聚焦机器学习辅助研究合金腐蚀这一新兴领域,首先重点概述了机器学习在合金腐蚀研究等领域的应用进展,以期通过机器学习方法构建含LPSO相镁合金腐蚀预测模型,阐明LPSO相腐蚀机理;其次系统总结了镁合金中LPSO相含量、形状、结构、分布等显微组织对合金腐蚀性能的影响,为建立准确可靠的腐蚀模型提供借鉴与理论指导。最后,讨论了机器学习在含LPSO相镁合金腐蚀领域的发展机遇和挑战,展望了其发展前景。

关键词：镁合金 LPSO相腐蚀性能机器学习腐蚀预测

基于龙伯格观测器的五相永磁同步电机无差拍模型预测电流控制

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第5期54卷 1302-1313页

作者：倪大成黄文涛夏卫国花为罗德荣湖南大学电气与信息工程学院长沙410082 江南大学物联网工程学院无锡214122 东南大学电气工程学院南京210096

为提高五相永磁同步电机(PMSM)抗参数扰动性能,设计了一种基于龙伯格观测器的无差拍模型预测电流控制(DB-MPCC)方法.首先,利用空间矢量调制技术构建DB-MPCC,并分析了定子电阻、电感和永磁体磁链变化对五相PMSM驱动系统电流性能及稳定性... 详细信息

为提高五相永磁同步电机(PMSM)抗参数扰动性能,设计了一种基于龙伯格观测器的无差拍模型预测电流控制(DB-MPCC)方法.首先,利用空间矢量调制技术构建DB-MPCC,并分析了定子电阻、电感和永磁体磁链变化对五相PMSM驱动系统电流性能及稳定性的影响;然后,根据电流微分方程提出了一种改进的龙伯格观测器,将参数扰动视为集总变量,并设计简化增益矩阵求解观测器增益;最后,通过实验验证了所提方法的有效性.结果表明:所提方法可以消除因参数变化产生的静态电流误差,同时保证系统稳定性;可以观测定子电阻、定子电感和永磁体磁链幅值参数在50%~200%变化范围内对系统的扰动,并进行有效抑制,降低d1-q1轴电流静态误差,提高控制系统对参数变化的鲁棒性.

关键词：多相电机模型预测控制参数变化干扰观测器

纤维素醚结构对CSA水泥砂浆拉伸黏结强度的影响

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建筑材料学报 2024年第2期27卷 146-152,160页

作者：许钰李建王茹同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室上海201804 同济大学材料科学与工程学院上海201804

研究了固定水灰比条件下具有不同取代度和取代基团的5种纤维素醚在0.3%和0.6%掺量时对硫铝酸盐(CSA)水泥砂浆拉伸黏结强度的影响,并结合保水率测试及压汞法对砂浆孔结构进行分析,探讨了纤维素醚结构对其拉伸黏结强度的影响机制.结果表明... 详细信息

研究了固定水灰比条件下具有不同取代度和取代基团的5种纤维素醚在0.3%和0.6%掺量时对硫铝酸盐(CSA)水泥砂浆拉伸黏结强度的影响,并结合保水率测试及压汞法对砂浆孔结构进行分析,探讨了纤维素醚结构对其拉伸黏结强度的影响机制.结果表明:对于同类纤维素醚,高取代度的引气多,改性砂浆孔隙率大、拉伸黏结强度低;对于不同类纤维素醚,羟乙基甲基纤维素醚改性砂浆的孔隙率较羟丙基甲基纤维素醚改性砂浆的要小,拉伸黏结强度更高.基于测试结果提出了CSA水泥砂浆拉伸黏结强度影响因子模型.

关键词：硫铝酸盐水泥纤维素醚取代度取代基拉伸黏结强度孔隙率

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激波/湍流边界层干扰中的自适应控制技术

国防科技大学学报 2024年第2期46卷 49-61页

作者：黄伟吴瀚钟翔宇杜兆波柳军国防科技大学高超声速技术重点实验室湖南长沙410073

从激波/湍流边界层干扰机理以及流动控制的迫切需求入手,从自适应涡流发生器、自适应鼓包、自适应微射流以及自适应次流循环四个方面对激波/湍流边界层干扰中的自适应控制技术研究进展进行了总结。分析认为,结合AI技术发展自适应流动控... 详细信息

从激波/湍流边界层干扰机理以及流动控制的迫切需求入手,从自适应涡流发生器、自适应鼓包、自适应微射流以及自适应次流循环四个方面对激波/湍流边界层干扰中的自适应控制技术研究进展进行了总结。分析认为,结合AI技术发展自适应流动控制技术,加速控制方式智能化,可作为新一代高超声速飞行器宽速域飞行的重要技术手段。具体来说,就是通过调节外加激励对高超声速飞行器不同区域实现局部流动加/减速、气动热防护、气动控制等功能,根据流场参数建立控制反馈回路,自适应调整局部流场结构,以满足工程实际需求。

关键词：自适应流动控制激波/湍流边界层干扰高超声速飞行器自主决策分离热流峰值

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人口特征对中国经济社会需水影响及峰值预测

水科学进展 2024年第2期35卷 220-231页

作者：何国华赵勇王浩何凡李海红秦长海朱翰林中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038

人口规模结构是决定水资源需求的关键因子,在人口总量负增长的重大变化背景下,中国经济社会需水如何演变直接关系到水资源管理宏观决策。本文通过分析中国人口城乡结构、年龄结构对经济社会需水的影响规律,构建了基于人口特征的需水变... 详细信息

人口规模结构是决定水资源需求的关键因子,在人口总量负增长的重大变化背景下,中国经济社会需水如何演变直接关系到水资源管理宏观决策。本文通过分析中国人口城乡结构、年龄结构对经济社会需水的影响规律,构建了基于人口特征的需水变化曲线,并在此基础上预测了经济社会需水演变态势及峰值时点。研究结果表明:中国经济社会需水峰值可能出现在2042年,达峰规模约为7300亿m^(3);2050年之前,城镇地区需水总量将会持续增加,农村地区需水峰值将于2030年左右出现。经济社会需水规模是决定区域用水特征的边界条件,研究认为在中国经济社会需水还未到达拐点、国际贸易环境动荡加剧的背景下,未来中国供水保障还应该保持一定的弹性和韧性。

关键词：需水峰值人口负增长城乡结构年龄结构需水变化曲线

基于图像识别仿生木纹的三维打印路径规划方法

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 268-275页

作者：于颖白捷仁李帅帅李思齐王玉同济大学机械与能源工程学院上海201804 同济大学中德工程学院上海201804

针对传统三维打印采用的诸如网格、三角等均匀同构介观结构填充存在结构效率低、与承载零件应力场不协调等问题,受自然生长的木纹可提高木材整体性能的启发,提出基于图像识别仿生木纹的三维打印路径规划方法,旨在借鉴木材的纤维排布以... 详细信息

针对传统三维打印采用的诸如网格、三角等均匀同构介观结构填充存在结构效率低、与承载零件应力场不协调等问题,受自然生长的木纹可提高木材整体性能的启发,提出基于图像识别仿生木纹的三维打印路径规划方法,旨在借鉴木材的纤维排布以改善零件的机械性能。通过木材铣削分层,依次提取各层图像木纹并生成对应打印路径,并逐层打印出仿生木纹试件。拉伸试验结果表明:相比同质量的网格填充、三角填充、直线填充三种传统均匀同构填充试件,基于仿生木纹的非均匀异构打印试件最大拉伸载荷分别提高了115.03%、72.89%、64.39%,证明了基于仿生木纹的非均匀介观填充结构能够显著提高打印件拉伸强度。

关键词：仿生木纹介观结构图像识别路径规划三维打印

黄河水源涵养区土地利用变化的区域分异特征及未来格局

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水科学进展 2024年第2期35卷 325-337页

作者：梁康公丽宋小青张永勇刘昌明中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地水循环及地表过程重点实验室北京100101 中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院湖北武汉430074

解析黄河水源涵养区历史和未来的土地利用/覆盖变化(LUCC)对于保护黄河流域水土资源和维系生态系统服务功能等具有重要意义。在研究区及其三大子区(Ⅰ黄河上游水源区、Ⅱ渭河南山区、Ⅲ伊洛河区),基于1990—2020年的土地覆盖产品数据,... 详细信息

解析黄河水源涵养区历史和未来的土地利用/覆盖变化(LUCC)对于保护黄河流域水土资源和维系生态系统服务功能等具有重要意义。在研究区及其三大子区(Ⅰ黄河上游水源区、Ⅱ渭河南山区、Ⅲ伊洛河区),基于1990—2020年的土地覆盖产品数据,采用转移矩阵、地理探测器、CA-Markov模型等方法,分析LUCC特征、探测驱动因素和预测未来期(2025年)空间格局。结果表明:自2000s以来,研究区及分区地类呈现退耕还林还草和建设用地快速增长的2条主线变化趋势,其中,全区LUCC主要受到粮食产量、高程和人口密度驱动,Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区LUCC的主导驱动因素分别是高程、人口密度和粮食产量。未来生态保护情景相对于自然发展情景,耕地和建设用地扩张将受到约束,能更好地保障生态用地面积以支撑水源涵养等生态服务功能。

关键词：水源涵养土地利用/覆盖变化地理探测器 CA-Markov模型黄河流域

煤矿采动影响体微生物采残煤与CO_(2)-粉煤灰协同充填关键技术

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煤炭学报 2024年第1期49卷 400-414页

作者：苏现波赵伟仲王乾周艺璇汪露飞河南理工大学资源环境学院河南焦作454000 河南理工大学非常规天然气研究院河南焦作454000 中国地质大学资源学院湖北武汉430074 中原经济区煤层(页岩)气协同创新中心河南焦作454000

煤矿采空区是我国实现“双碳”目标的重要突破口,煤炭开采形成的、能够富集煤层气、为后期微生物活动和矿化充填提供底物和空间的地质体定义为采动影响体。以采动影响体为研究对象,提出了采动影响体微生物采残煤与CO_(2)-粉煤灰协同矿... 详细信息

煤矿采空区是我国实现“双碳”目标的重要突破口,煤炭开采形成的、能够富集煤层气、为后期微生物活动和矿化充填提供底物和空间的地质体定义为采动影响体。以采动影响体为研究对象,提出了采动影响体微生物采残煤与CO_(2)-粉煤灰协同矿化充填关键技术,并从必要性和可行性2个方面阐述了该技术在采动影响体资源二次开发、CO_(2)安全封存以及燃煤电厂粉煤灰固废高效处置等的广阔前景。其总体思路是将采动影响体作为一个厌氧发酵“工厂”,高产高效产甲烷菌群作为“劳动者”对“工厂”已有的原材料——残煤、薄煤层和分散有机质以及注入的CO_(2)进行加工,其“产品”是甲烷,进而实现微生物采残煤和CO_(2)资源化。同时,CO_(2)与碱性的粉煤灰结合,在实现了CO_(2)矿化封存的同时,也实现了采动影响体的充填。该技术涉及的关键科学问题包括采动影响体类型划分与有机质特征、采动影响体原位条件下厌氧发酵产甲烷机制、微生物-CO_(2)-粉煤灰协同矿化/固化机制以及微生物采残煤与充填关键技术示范工程建设。实验室物理模拟采动影响体原位条件实验表明其中残煤和富含有机质的泥页岩能够在微生物作用下生成生物甲烷,且添加少量的粉煤灰能够进一步强化甲烷的产出。物理模拟地下水补给的动态实验表明营养物质的补给对厌氧发酵系统的影响尤为重要,补给循环周期为14 d的厌氧发酵系统恰与产甲烷菌群繁殖的周期一致,能够保证厌氧发酵系统的持续高效运行。高钙粉煤灰-CO_(2)-矿井水协同胶结的试件经过28 d的养护后抗压强度为12.31 MPa,其矿化封存潜力约为21.99 m3 CO_(2)/t(粉煤灰),说明粉煤灰在实现采空区固化的同时能够实现CO_(2)减排。此外,基于微生物采残煤与粉煤灰充填目的对工程试验靶区进行优选,地下水滞留区是CO_(2)矿化和粉煤灰充填的最佳场所,因采掘活动自然形成的自然圈闭和人工充填形成的圈闭是较有利的工程试验靶区之一。针对这些靶区提出了微生物采残煤与CO_(2)-粉煤灰协同充填关键技术,旨在为中国碳减排和采空区生态环境治理提供一条新的技术路径。

关键词：煤矿采动影响体微生物采残煤 CO_(2)封存粉煤灰胶结充填动静态特征有机质特征