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循环冲击下预加静载岩石损伤破坏机制

煤炭学报 2024年第4期49卷 1860-1872页

作者：王汉鹏王伟张冰邱廷麟侯夫斌山东大学齐鲁交通学院山东济南250061 山东大学岩土工程研究中心山东济南250061

为研究深部地下工程高地应力静载与采掘爆破施工等循环扰动耦合作用下岩石的损伤破坏机制,利用自主研发的多应变率动静叠加岩石力学试验系统,开展了不同预加静载(0.45σ_(c)、0.65σ_(c)、0.85σ_(c))叠加循环冲击荷载以及相同预加静载... 详细信息

为研究深部地下工程高地应力静载与采掘爆破施工等循环扰动耦合作用下岩石的损伤破坏机制,利用自主研发的多应变率动静叠加岩石力学试验系统,开展了不同预加静载(0.45σ_(c)、0.65σ_(c)、0.85σ_(c))叠加循环冲击荷载以及相同预加静载叠加不同频率(0.5、1.0、2.0 Hz)循环冲击荷载的砂岩动静叠加试验。试验结果表明:动静叠加试验中岩石峰值强度小于静载试验,最大变形量大于静载试验,表明动静叠加荷载对岩石损伤具有显著促进作用,且不同动静荷载叠加下岩石强度、变形、破坏等演化规律具有一致性,其中峰值强度、破碎持续时间与预加静载呈线性负相关,与循环冲击频率呈对数正相关;最大应变、裂隙分形维数、碎块分形维数与预加静载呈线性正相关,与循环冲击频率呈对数负相关;不同动静叠加下岩石表面裂隙与碎块粒径分形维数演化趋势基本一致,且前者略大于后者,表明岩石表面及内部裂隙发育的同步性,相比岩石内部三维应力状态,表面更利用裂隙萌生与扩展;不同动静叠加条件下岩样破坏模式发生转变,随着预加静载的增大或冲击频率的减小,破坏模式经历“斜面剪切破坏—竖向拉伸破坏—整体爆裂破坏”的转变,且爆裂破坏位置由底部向整体扩展。为定量表征循环冲击下预加静载岩石损伤机制,结合理论分析与试验数据,建立了综合考虑静载损伤与不同峰值、频率、次数循环冲击损伤以及应变率强化效应的动静叠加损伤因子,进而开展了4组不同参数下的动静叠加试验,理论计算与试验结果对照误差率分别为0.5%、1.8%、0.6%、1.7%,误差均较小;但基于动静叠加损伤因子的理论计算强度均小于试验强度,初步分析这是由于高频循环冲击下损伤发育存在细观滞后性,循环冲击实际产生的累积损伤小于单次冲击损伤的循环次数倍,后期可开展细观测试,探索循环冲击下岩石细观损伤演化规律,进一步完善理论模型。

关键词：岩石力学损伤机制破坏模式循环冲击预加静载

基于完全邻域保持嵌入的光伏组件热斑故障诊断

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计算机集成制造系统 2024年第2期30卷 460-468页

作者：宋远大易辉缪小冬冒泽慧李红涛南京工业大学电气工程与控制科学学院江苏南京211816 南京航空航天大学自动化学院江苏南京210016 中国电力科学研究院有限公司江苏南京210003

针对局部阴影遮挡引起的光伏组件热斑,提出一种基于完全邻域保持嵌入的热斑故障诊断方法。该方法采用流形学习从光伏组件运行数据中提取非线性特征,在不借助红外图像的前提下实现组件状态的高灵敏检测。所提方法较传统方法能够更精准地... 详细信息

针对局部阴影遮挡引起的光伏组件热斑,提出一种基于完全邻域保持嵌入的热斑故障诊断方法。该方法采用流形学习从光伏组件运行数据中提取非线性特征,在不借助红外图像的前提下实现组件状态的高灵敏检测。所提方法较传统方法能够更精准地反映组件运行状态,进而实现故障检测与故障分级。依托国家电网电力科学研究院实验平台,通过对15组不同程度的热斑故障样本进行性能验证与对比,所提方法能够有效实现故障检测与评估。

关键词：数据驱动光伏组件热斑故障评估函数

基于RRT^(*)-DR算法的机械臂避障路径规划

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计算机集成制造系统 2024年第3期30卷 1149-1160页

作者：商德勇汪俊杰樊虎索双富中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)智慧矿山与机器人研究院北京100083 煤矿智能化与机器人创新应用应急管理部重点实验室北京100083 清华大学机械工程系北京100081

为使机械臂在障碍物环境下快速规划较优路径,提出了一种基于动态区域采样的改进RRT^(*)-DR路径规划算法,将整个规划过程分为快速探索路径和优化初始路径两个步骤。首先利用半目标导向扩展快速探索,找到连接起始点和目标点的路径。随后... 详细信息

为使机械臂在障碍物环境下快速规划较优路径,提出了一种基于动态区域采样的改进RRT^(*)-DR路径规划算法,将整个规划过程分为快速探索路径和优化初始路径两个步骤。首先利用半目标导向扩展快速探索,找到连接起始点和目标点的路径。随后利用动态区域采样方法,始终在当前最优路径的周边范围内采样,优先密化当前最优路径附近的节点树,节省计算资源,使初始路径经过迭代快速向渐进最优路径收敛。同时,提出一种近障碍节点变步长机制,有选择性地缩短靠近障碍节点的扩展步长,可有效减少碰撞检测失败次数,提高算法效率。最后,在MATLAB和ROS系统下进行路径规划算法仿真,结果表明RRT^(*)-DR算法可在更短时间内实现路径规划,同时有效缩小路径代价。进一步通过实体机器人路径规划避障实验,验证了该算法的实用性和有效性。

关键词：机械臂路径规划动态采样区域变步长

基于Kane方程的Delta并联机器人刚柔耦合动力学研究

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机械工程学报 2024年第7期60卷 124-133页

作者：商德勇黄欣怡黄云山张天佑中国矿业大学(北京)机械与电气工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)智慧矿山与机器人研究院北京100083 煤矿智能化与机器人创新应用应急管理部重点实验室北京100083

针对Delta并联机器人在高负载和高速运行时,由刚度较小的从动臂发生弹性变形而造成的机器人定位精度降低和系统运行失稳等问题,采用假设模态法对从动臂杆件进行离散化处理,并基于Kane方程和增广拉格朗日乘子法建立了Delta并联机器人系... 详细信息

针对Delta并联机器人在高负载和高速运行时,由刚度较小的从动臂发生弹性变形而造成的机器人定位精度降低和系统运行失稳等问题,采用假设模态法对从动臂杆件进行离散化处理,并基于Kane方程和增广拉格朗日乘子法建立了Delta并联机器人系统的刚柔耦合动力学方程,从而量化了从动臂连杆变形对机器人定位精度造成的影响。通过对比在相同跟踪轨迹下ADAMS模型仿真与MATLAB数值分析结果,两者的动平台质心运动轨迹基本重合且主动关节旋转角度偏差小于0.01rad,验证了刚柔耦合动力学方程的正确性。最后,通过数值分析和Adams-Matlab联合仿真分析,得到机器人在不同负载条件下,末端动平台在X和Z方向的最大位移偏移量及主动关节驱动力矩最大偏差值,仿真结果反映了从动臂柔性对机器人动力学性能的影响规律,为机器人的精确控制提供了理论支撑。

关键词： Delta机器人高速重载刚柔耦合 Kane方程动力学建模

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苯甲羟肟酸在浮选中的应用及作用机理研究进展

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中国有色金属学报 2024年第3期34卷 877-898页

作者：曾勇程恺韩海生孙伟唐鸿鹄伍喜庆中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083 中南大学战略含钙矿物资源清洁高效利用湖南省重点实验室长沙410083

苯甲羟肟酸(Benzohydroxamic acid,简称BHA)是一种具有良好选择性的氧化矿捕收剂,近年来在浮选中得到了广泛的应用。本文介绍了BHA的物理化学性质,梳理了BHA及其衍生物在矿物浮选中的应用,总结了BHA在矿物表面的吸附机理。结果表明:BHA... 详细信息

苯甲羟肟酸(Benzohydroxamic acid,简称BHA)是一种具有良好选择性的氧化矿捕收剂,近年来在浮选中得到了广泛的应用。本文介绍了BHA的物理化学性质,梳理了BHA及其衍生物在矿物浮选中的应用,总结了BHA在矿物表面的吸附机理。结果表明:BHA是一种与金属离子容易形成杂环配合物的螯合剂,在白钨矿、锡石、钛铁矿、稀土矿物等矿物的浮选中已经广泛使用。BHA主要通过与矿物表面金属位点形成O,O五元环配位结构产生稳定吸附,其吸附性能与溶液中组分BHA−的含量息息相关。金属离子活化能显著提高BHA的捕收性能,分为经典金属离子活化和金属离子有机配合物活化两种形式,以BHA金属离子配合物作为捕收剂是金属离子活化的优选方案。基于以上结论,对BHA未来的研究趋势及重点进行了展望。

关键词：苯甲羟肟酸浮选氧化矿离子活化金属离子配合物

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探寻大脑的奥秘:神经示踪技术的发展与应用

东南大学学报（自然科学版） 2024年第3期54卷 789-798页

作者：谢浩高雨欣王楠韩俊海东南大学生命科学与技术学院南京210096

为了深刻理解神经示踪技术,综述了其演进历程、原理、应用及其在神经科学和其他领域中的应用价值和局限.首先,回顾了传统的神经示踪技术,以肽类标志物、传统染料等为例,分析了顺行和逆行标记2种方法.然后,介绍了用于示踪神经环路的病毒... 详细信息

为了深刻理解神经示踪技术,综述了其演进历程、原理、应用及其在神经科学和其他领域中的应用价值和局限.首先,回顾了传统的神经示踪技术,以肽类标志物、传统染料等为例,分析了顺行和逆行标记2种方法.然后,介绍了用于示踪神经环路的病毒工具的最新进展,包括狂犬病毒、伪狂犬病毒、单纯孢疹病毒、腺相关病毒等,揭示了其如何帮助理解大脑复杂的工作机制,探讨了其演化历史、类型以及在大脑科学和神经环路研究中的应用价值.最后,展望了神经环路示踪技术在脑连接组学、人类疾病研究和药物开发等领域的发展前景.这些技术的创新将有助于更深入地理解大脑的奥秘,改善神经健康,并应对神经相关疾病的挑战.

关键词：神经示踪技术神经科学病毒工具顺行标记逆行标记

催化剂对煤热解焦油品质的调控及其表面积炭行为的分析

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煤炭学报 2024年第2期49卷 1067-1082页

作者：鲍卫仁王倩李挺田茜王旎晨闫伦靖王美君常丽萍太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室山西太原030024 太原理工大学煤科学与技术教育部重点实验室山西太原030024 山西能源学院山西晋中030600

以催化剂为核心和焦油提质为目的的低阶煤热解技术是保障国家能源安全和实现“双碳”目标的煤炭清洁高效转化技术。鉴于煤焦油品质调控和催化剂表面积炭行为的复杂性,阐述了金属、金属氧化物、天然矿物质、分子筛和炭基催化剂对煤和热... 详细信息

以催化剂为核心和焦油提质为目的的低阶煤热解技术是保障国家能源安全和实现“双碳”目标的煤炭清洁高效转化技术。鉴于煤焦油品质调控和催化剂表面积炭行为的复杂性,阐述了金属、金属氧化物、天然矿物质、分子筛和炭基催化剂对煤和热解挥发物的催化作用及其对热解产物分布和组成的影响,并对比分析了各类催化剂的优缺点。探讨不同催化剂物理化学性质的区别及其与催化性能之间的关系,结合煤及热解挥发物中C—C、C—H、C=C、—OH、C=O、C—O和—COOH等化学键的断键行为,揭示了不同催化剂的作用机制。在此基础上,针对催化过程中存在的焦油产率低及提质效果差的问题,提出了利用金属尤其是过渡金属改性催化剂活化热解体系中的内部小分子氢供体和外部固体/气体氢供体对重质组分裂解碎片原位供氢的方法,实现焦油产率的提高及焦油品质的改善。同时,针对催化剂易积炭失活问题,分析了积炭的物理化学性质和组成以及积炭形成的原因。从催化剂设计及热解反应体系出发,分析了多种有效抑制积炭的途径,如多级孔与金属活性位点的组合效应、双金属改性调控Brønsted和Lewis酸性位点的比例、酸碱双功能催化剂的开发以及引入H_(2)O、CH_(4)、C_(2)H_(6)和CH_(3)OH等富氢小分子调控挥发物组成等,以期为低阶煤催化热解技术的发展提供理论基础。

关键词：低阶煤热解挥发物催化裂解焦油提质

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大孔对ZnO/SiO_(2)复合脱硫剂常温脱硫性能的影响机制

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煤炭学报 2024年第6期49卷 2851-2859页

作者：杨超刘栩妃刘植龙苏哲林樊惠玲太原理工大学环境科学与工程学院山西太原030024 太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室山西太原030024

煤化工行业作为我国主要的碳排放源,在双碳目标的约束下将面临巨大挑战。煤制气体精脱硫是煤炭高效清洁利用的重要组成部分,对于碳减排意义重大。氧化锌是目前普遍使用的干法精脱硫剂,但受动力学的限制,其在常温下的脱硫活性非常低,无... 详细信息

煤化工行业作为我国主要的碳排放源,在双碳目标的约束下将面临巨大挑战。煤制气体精脱硫是煤炭高效清洁利用的重要组成部分,对于碳减排意义重大。氧化锌是目前普遍使用的干法精脱硫剂,但受动力学的限制,其在常温下的脱硫活性非常低,无法满足工业应用要求。孔扩散是氧化锌与H_(2)S反应发生的前提,但目前鲜有报道研究孔径,特别是大孔对脱硫性能的影响及影响机制。基于此,采用溶胶凝胶法和胶晶模板法分别制备了以介孔为主和以大孔为主的ZnO/SiO_(2)复合脱硫剂,探究了大孔结构的引入对其常温脱硫性能的影响。研究表明,尽管大孔的引入会增加脱硫剂的比表面积、强化表面碱性、提高氧化锌的分散性以及增加脱硫剂中氧空位浓度,但会导致脱硫剂脱硫性能大幅下降。介孔脱硫剂的穿透硫容为151.9 mg/g,是大孔脱硫剂的脱硫性能的2.3倍。这是因为大孔结构不稳定,在脱硫过程中易坍塌,阻碍了氧化锌反应位点的获取。气氛中的水汽在大孔表面不利于凝聚成水膜,进而抑制了脱硫反应的发生。更为重要的是,大孔制备过程中由于模板剂的燃烧会释放大量热,致使SiO_(2)网络发生深度交联,从而减小了脱硫剂中的介孔孔径。较小的介孔孔径导致其表面物理吸附水的量过多,进而抑制了氧化锌与H_(2)S的反应。

关键词： ZnO/SiO_(2)复合脱硫剂大孔结构常温脱硫水膜吸附水

基于干扰观测器的复杂非线性系统优化控制方法

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第4期54卷 1046-1052页

作者：陈海郭肖旺刘琛封成玉陈聪中国电子信息产业集团有限公司第六研究所北京100083 中电智能科技有限公司北京102209 北京工业大学信息学部北京100124

为了提高具有未知干扰的复杂非线性系统的控制性能和运行性能,提出了一种基于干扰观测器的复杂非线性系统优化控制方法(IOCM).该方法设计了一个基于模糊神经网络的模型逼近器来捕捉系统的非线性动力学,并利用干扰观测器来描述系统的未... 详细信息

为了提高具有未知干扰的复杂非线性系统的控制性能和运行性能,提出了一种基于干扰观测器的复杂非线性系统优化控制方法(IOCM).该方法设计了一个基于模糊神经网络的模型逼近器来捕捉系统的非线性动力学,并利用干扰观测器来描述系统的未知干扰,以获得更准确的系统预测模型.然后,在多目标模型预测控制的框架下,提出了一种具有协同成本函数和多梯度算法的优化控制结构,以综合求解设定点和控制律.采用城市污水处理过程基准仿真平台(BSM1)验证所提方法的有效性.实验结果表明:暴雨天气条件下平均出水水质(EQ)为6711 mg/L、平均运行能耗(EC)为3805 kW·h;对比其他分步实现的优化控制方法,IOCM具有较好的鲁棒性,能够提高非线性系统的优化控制性能.

关键词：非线性系统模型逼近器干扰观测器复杂非线性系统优化控制方法