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热处理对选区激光熔化Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金力学性能和腐蚀行为的影响

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中国有色金属学报 2024年第4期34卷 1240-1251页

作者：邓英曹俊昌赖毅郭一帆梁美婵潘清林徐国富中南大学材料科学与工程学院长沙410083 中南大学有色金属材料科学与工程湖南省重点实验室长沙410083 广东伟业铝厂集团有限公司佛山528000

以Al-4.77Mn-1.37Mg-0.67Sc-0.25Zr(质量分数,%)合金粉末为原料,在激光功率330 W和扫描速率700 mm/s下进行选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)形成SLM Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金,结合慢应变速率拉伸实验、电化学测试、析氢浸泡实验及显微组织表征手段,分析了(350℃,8 h)热处理对SLM Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金力学性能和腐蚀行为的影响。结果表明:SLM Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金力学性能优异,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为423 MPa、376 MPa和25.1%。热处理后,SLM Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金晶内析出大量针棒状纳米Al_(6)Mn相,抗拉强度和屈服强度分别提升至509 MPa和478 MPa。此外,SLM Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金具有良好的耐蚀性能,热处理可以促进SLM Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金的钝化,在-0.5 V极化电位时出现钝化台阶,降低SLM Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金的电流密度,增加SLM Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金的阳极极化率,使SLM Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金的平均析氢速率从0.242 mL/(cm^(2)·h)降至0.216 mL/(cm^(2)·h),应力腐蚀敏感因子从3.379%降至0.405%。与此同时,热处理也促进了晶内微米富Si相以及晶界富Mn相和Mg相的析出,增加了SLM Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金点蚀形核位置,增大了SLM Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金的晶界电化学成分非均匀性,降低了SLM Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金的点蚀和晶间腐蚀抗力。

关键词：选区激光熔化热处理应力腐蚀晶间腐蚀电化学显微组织

优化光谱指数结合PLSR的多金属矿区土壤As含量高光谱反演

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中国有色金属学报 2024年第2期34卷 653-667页

作者：周瑶成永生王丹平张泽文曾德兴李向阳毛春旺中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室长沙410083 有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室长沙410083 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083

砷(As)是我国多金属矿区的主要污染物之一,对环境、农业和人类健康构成严重威胁。近地高光谱技术具有快速、动态、无损、光谱分辨率高等优势,对于多金属矿区土壤As污染监测与综合治理具有巨大应用潜力。然而,由于受污染区域、土壤背景... 详细信息

砷(As)是我国多金属矿区的主要污染物之一,对环境、农业和人类健康构成严重威胁。近地高光谱技术具有快速、动态、无损、光谱分辨率高等优势,对于多金属矿区土壤As污染监测与综合治理具有巨大应用潜力。然而,由于受污染区域、土壤背景以及高光谱质量、光谱输入量等因素影响,高光谱反演模型的适用性和精度差异较大。本研究针对湘南某多金属矿区,基于Pearson相关性分析并结合变量投影重要性(VIP)准则,提取18种变换光谱形式下的单变量特征波段及4种光谱指数算法下的优化光谱指数作为光谱输入量,建立偏最小二乘回归(PLSR)模型,实现了矿区土壤As含量反演。结果表明:倒数(RT)、对数(L)、平方根(Sqrt)、标准正态变量变换二阶导(SNV_SD)等变换后的光谱数据与As含量具有较高的相关性;优化光谱指数能从二维光谱空间揭示As的光谱响应,相较于单变量特征波段,以优化光谱指数为自变量构建的模型性能更优;比值指数(RI)模型的R_(c)^(2)、RMSE_(c)、R_(p)^(2)、RMSE_(p)、RPD分别为0.908、50.8 mg/kg、0.949、35.6 mg/kg、4.45,是研究区土壤As含量反演的最优模型。单变量特征波段结合优化光谱指数预测土壤As含量具有较好的可行性,可为多金属矿区土壤As污染高光谱快速监测提供科学依据。

关键词：土壤重金属砷高光谱遥感光谱变换优化光谱指数偏最小二乘回归

地铁列车关键气密部件对车内压力舒适性的影响

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交通运输工程学报 2024年第3期24卷 227-237页

作者：李杨刘友梅中车株洲电力机车有限公司湖南株洲412001

为全面分析地铁列车运营时车外压力对车内乘客耳压舒适性的影响,采用实车线路试验方法,实测了地铁列车匀速通过隧道时,关键气密部件(空调压力波保护阀、车门气动辅助锁与贯通道排污孔筛)在不同密封条件下的车内、外压力,分析了车外压力... 详细信息

为全面分析地铁列车运营时车外压力对车内乘客耳压舒适性的影响,采用实车线路试验方法,实测了地铁列车匀速通过隧道时,关键气密部件(空调压力波保护阀、车门气动辅助锁与贯通道排污孔筛)在不同密封条件下的车内、外压力,分析了车外压力波动特性、沿列车长度方向的压力分布规律以及车内关键气密部件对车内压力变化幅值的影响。研究结果表明:头车和中间车的车外压力受车头进入隧道产生的压缩波影响较大,列车车身表面压力峰值从头车向尾车逐渐降低;在空调开启时,相较于启用压力波保护阀,未启用时车内3 s内压力变化幅值增加了48%~61%,1 s内增加了75%~90%,说明空调压力波保护阀对车内压力舒适性影响显著;在空调关闭时,与启用车门气动辅助锁相比,未启用时3 s内车内压力变化幅值增加了39%~46%,1 s内增加了69%~78%,表明车门气动辅助锁对车内压力舒适性的影响仅次于空调压力波保护阀;在空调关闭的情况下,与启用贯通道排污孔筛相比,未启用时3 s内车内压力变化幅值增加了3%~11%,1 s内增加了1%~13%,说明贯通道排污孔筛对车内压力的影响较小。

关键词：车辆工程地铁列车实车试验压力波气密性舒适性

内置传感器的沥青混合料变形协调及损伤行为研究

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铁道科学与工程学报 2024年第6期21卷 2272-2283页

作者：李文博刘朝晖柳力赵华张允宝王观次长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114 湖南省交通运输厅交通建设造价管理站湖南长沙410029 岳阳路桥集团有限公司湖南岳阳414100

为揭示应变传感器与沥青混合料协同工作性能的演化规律,提高传感器实测数据的应用价值和环境适应性,基于数字图像关联技术和小梁直接拉伸试验,对内置传感器的沥青混合料试件开展多重受力模式下的应变响应研究,分析不同温度条件下传感器... 详细信息

为揭示应变传感器与沥青混合料协同工作性能的演化规律,提高传感器实测数据的应用价值和环境适应性,基于数字图像关联技术和小梁直接拉伸试验,对内置传感器的沥青混合料试件开展多重受力模式下的应变响应研究,分析不同温度条件下传感器与沥青混合料的变形协调性能;并利用四点弯曲试验下的声发射信号和数字图像特征,揭示内置传感器的沥青混合料结构损伤演化规律。研究结果表明:内置应变传感器的沥青混合料变形协调特性与荷载类型、大小及响应时间紧密相关,传感器应变响应具有强烈的温度敏感性,在30~50℃的环境中,传感器应变响应的精准度会急剧衰减,其测量平均绝对误差Eˉa和相对误差Eˉr可分别增大3.49~11.79倍和2.01~2.91倍。利用声发射能量信号准确地刻画了传感器与沥青混合料协同受力下的4阶段损伤演化特征,反映出温度作用会改变结构损伤形式向非稳定开裂的态势发展;不同温度下声发射RA和AF的分布特征表明,内置应变传感器的沥青混合料结构破裂模式受温度影响显著,呈现为拉-剪混合、剪切破裂为主的破裂机制,且随温度不断增大,剪切破裂持续增强,剪切事件由55.7%增长至84.4%,增幅达1.52倍。研究成果对实现内置应变传感器与沥青路面协同工作性能的合理评判,推进传感器技术深度赋能传统沥青路面结构提供参考。

关键词：沥青路面数字图像关联技术声发射特征应变传感器变形协调

发酵枳实残渣对仔猪生长性能、抗氧化能力和肠道健康的影响

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动物营养学报 2024年第1期36卷 186-198页

作者：殷运菊史寒婧陈思思吴宜洋周媛媛汤赫汤佳郭秋平李凤娜中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室长沙410125 湖南农业大学动物科学技术学院长沙410128 湖南师范大学生命科学学院动物肠道功能调控湖南省重点实验室长沙410081 中国科学院大学现代农业科学学院北京100049 张家界继源科技有限公司张家界427099

本试验旨在探究发酵枳实残渣对仔猪生长性能、抗氧化能力和肠道健康的影响。选取32头体重为(7.65±0.18)kg杜×长×大三元杂交仔猪,随机分为4组,每组8个重复,每个重复1头猪。各组分别饲喂发酵枳实残渣添加水平为0(对照组)、4%(4%FF组)、... 详细信息

本试验旨在探究发酵枳实残渣对仔猪生长性能、抗氧化能力和肠道健康的影响。选取32头体重为(7.65±0.18)kg杜×长×大三元杂交仔猪,随机分为4组,每组8个重复,每个重复1头猪。各组分别饲喂发酵枳实残渣添加水平为0(对照组)、4%(4%FF组)、8%(8%FF组)、12%(12%FF组)的试验饲粮。试验期30 d。结果表明:1)与对照组相比,8%FF组的平均日增重和平均日采食量显著提高(P<0.05)。2)与对照组相比,8%FF组的血清总蛋白(TP)、免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白M(IgM)含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性显著提高(P<0.05),4%FF、8%FF、12%FF组的血清总抗氧化能力(T-AOC)显著提高(P<0.05),4%FF和8%FF组的血清丙二醛(MDA)含量显著降低(P<0.05)。3)与对照组相比,8%FF组的空肠绒毛高度、杯状细胞数量和绒毛高度/隐窝深度显著提高(P<0.05),空肠隐窝深度显著降低(P<0.05)。4)与对照组相比,8%FF和12%FF组的空肠闭锁小带蛋白-1(ZO-1)、超氧化物歧化酶1(SOD1)和核因子E2相关因子2(Nrf2)的mRNA相对表达水平显著提高(P<0.05),8%FF组的空肠封闭蛋白(Occludin)的mRNA相对表达水平显著提高(P<0.05)。5)与对照组相比,8%FF和12%FF组的结肠拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度显著提高(P<0.05),结肠厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度显著降低(P<0.05);4%FF和8%FF组的结肠乳杆菌属(Lactobacillus)相对丰度显著提高(P<0.05),12%FF组的结肠普氏菌属(Prevotella)相对丰度显著提高(P<0.05),4%FF、8%FF和12%FF组的结肠链球菌属(Streptococcus)相对丰度显著降低(P<0.05)。综上所述,饲粮中添加发酵枳实残渣对仔猪生长性能无负面影响,并且能提高机体抗氧化能力,改善肠道形态,增加肠道微生物多样性,最终改善仔猪的生长性能。本试验条件下,仔猪饲粮中发酵枳实残渣添加水平以8%为宜。

关键词：发酵枳实残渣抗氧化能力肠道健康仔猪

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低碳视角下多式联运网络设计优化问题研究

铁道科学与工程学报 2024年第5期21卷 1793-1804页

作者：张得志万卓群李双艳周赛琦宾松中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 中南林业科技大学物流与交通学院湖南长沙410004 中铁大桥勘测设计院集团有限公司武汉分公司湖北武汉430074

网络设计与低碳补贴激励措施,是推进多式联运可持续发展的重要途径。基于此,从低碳视角研究水陆联运网络设计优化与补贴模式问题,考虑政府管理部门与物流用户的互动博弈行为,构建基于双层规划的水陆联运物流网络优化模型。该模型中上层... 详细信息

网络设计与低碳补贴激励措施,是推进多式联运可持续发展的重要途径。基于此,从低碳视角研究水陆联运网络设计优化与补贴模式问题,考虑政府管理部门与物流用户的互动博弈行为,构建基于双层规划的水陆联运物流网络优化模型。该模型中上层规划(政府层)确定网络扩容投资决策及其补贴方案,从而最小化扩容投资与低碳补贴总成本,以及系统中碳排放量;下层模型(物流用户)则是基于广义费用的用户均衡分配模型。针对上述双层优化模型的特点,设计了基于相继平均配流算法(MSA)的改进快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)。以长江经济带中游地区的水陆联运物流网络为例,进行相应的实证研究,验证上述优化模型及算法的有效性;并且,在对网络进行扩容投资的情况下,对比4种补贴方案,即1)对铁路及水运弧段按固定值进行补贴;2)不进行补贴;3)不同地区的铁路及水运弧段的补贴不同;4)补贴值随机连续。研究结果表明:扩容投资可以减少网络中的超载弧段数量,同时提升网络性能;对铁路及水运弧段进行运输补贴能有效降低碳排放量;若政府关注预算限制,则倾向于按固定值补贴的方案;若更重视碳减排效果,则倾向于采取不同地区不同补贴值的方案。

关键词：多式联运物流网络设计双层规划模型改进非支配排序遗传算法实证研究

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铊短期暴露对SBR活性污泥性能的影响

中国环境科学 2024年第7期44卷 3780-3785页

作者：赵晓静罗远玲吴红辉丁雨葶向珂逸黄骏国高嘉妮贾美莹胡新将朱健王平徐海音中南林业科技大学环境科学与工程学院湖南长沙410004 长沙环境保护职业技术学院湖南长沙410018 湖南大学湖南长沙410082

以序批式活性污泥(SBR)工艺为例,从脱氮除磷性能、微生物及酶活性等方面研究了Tl暴露浓度对活性污泥性能的短期扰动及其恢复行为.结果表明:活性污泥的脱氮除磷性能和COD去除均易受Tl的影响.当Tl为500µg/L时,脱氮除磷被抑制,但Tl暴露消... 详细信息

以序批式活性污泥(SBR)工艺为例,从脱氮除磷性能、微生物及酶活性等方面研究了Tl暴露浓度对活性污泥性能的短期扰动及其恢复行为.结果表明:活性污泥的脱氮除磷性能和COD去除均易受Tl的影响.当Tl为500µg/L时,脱氮除磷被抑制,但Tl暴露消除后,性能可恢复.而当Tl为1000µg/L时,尽管除磷效率可恢复至65%,但脱氮过程完全被抑制且不可逆.低浓度Tl提高了COD去除率且高浓度Tl对COD去除的影响是可逆的.此外,200µg/L的Tl提高了微生物活性,但1000µg/L的Tl会导致过氧化氢酶和超氧化物歧化酶相对产量分别降低至71.9%和30.8%,极大抑制了微生物活性;比耗氧速率对Tl的存在与消失均很敏感,可作为污水处理厂Tl暴露的指示指标.傅里叶红外光谱和X射线光电子能谱表征结果表明,Tl与游离态胞外聚合物的羟基结合或由Tl^(+)氧化成Tl^(3+),可能是活性污泥降低Tl对其细胞毒性的作用机制.因此Tl短期暴露时,需增强活性污泥的脱氮除磷性能并强化其除Tl能力,以确保污水处理厂稳定运行.本研究揭示了Tl短期暴露对活性污泥系统的潜在影响并提出了应对措施.

关键词：铊 SBR 脱氮除磷酶活性

基于数据驱动的盾构竖向姿态预测深度学习模型

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第2期55卷 485-499页

作者：王树英汪来潘秋景中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学隧地工程研究中心湖南长沙410075 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075

在盾构掘进过程中,竖向姿态控制难度较大,盾体常与设计轴线产生偏差。为解决既有盾构姿态预测模型无法准确提取数据特征和有效去除数据噪声的问题,充分挖掘盾构掘进实测数据时间序列信息,依托合肥地铁7号线耕耘路站—清潭路站区间盾构... 详细信息

在盾构掘进过程中,竖向姿态控制难度较大,盾体常与设计轴线产生偏差。为解决既有盾构姿态预测模型无法准确提取数据特征和有效去除数据噪声的问题,充分挖掘盾构掘进实测数据时间序列信息,依托合肥地铁7号线耕耘路站—清潭路站区间盾构隧道工程,对收集的掘进数据进行预处理,包括去除停机状态数据及异常数据,提出用于盾构竖向姿态预测的CNN-LSTM组合模型,并将测试集上的模型预测结果与传统回归模型进行对比,最后对不同样本数量及固定网络参数时的模型性能进行研究。研究结果表明:CNN-LSTM组合模型对盾构竖向姿态的预测效果较好,在测试集上的预测平均绝对误差E_(MA)和均方根误差E_(RMS)较低,同时预测的决定系数R^(2)较高,表明模型具有较小的预测误差和较高的预测精度;与ARIMA、LSTM和SVR模型相比,CNN-LSTM模型在测试集上预测的R^(2)分别提高了1.04%、19.75%和79.63%,此外,模型的预测E_(MA)和E_(RMS)较低,并且训练耗时显著降低;不同训练集样本数量对CNN-LSTM模型性能有一定影响,当训练集样本数量与测试集样本数量之比为4:1时,模型预测的R^(2)最高,表明此时模型具有最佳的预测性能;增加训练集样本数量可能导致过拟合问题,降低模型的泛化能力,减少训练集样本数量则可能导致欠拟合问题,使模型在测试集上的预测精度下降;固定部分网络参数可以有效减少训练参数量和训练时间,同时提高模型的预测精度,当固定4层网络参数时,模型预测性能最佳,预测的R^(2)为0.93,预测的E_(MA)和E_(RMS)分别为0.029和0.048,训练耗时为46 s。

关键词：盾构隧道盾构竖向姿态停机状态 CNN-LSTM组合模型

面向低碳理念的桥梁群多目标维护决策优化研究

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中国公路学报 2024年第4期37卷 188-200页

作者：王磊陈瑞戴理朝涂荣辉长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 浙江省交通工程管理中心浙江杭州311215

为解决低碳理念下路网桥梁群维护策略制定难题,提出了基于改进第三代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅲ算法)的桥梁群多目标维护决策计算框架。首先,基于碳排放因子理论提出了路网桥梁群维护阶段碳排放计算方法,该方法涵盖了加固原材料生产、... 详细信息

为解决低碳理念下路网桥梁群维护策略制定难题,提出了基于改进第三代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅲ算法)的桥梁群多目标维护决策计算框架。首先,基于碳排放因子理论提出了路网桥梁群维护阶段碳排放计算方法,该方法涵盖了加固原材料生产、车辆通行以及辅助设施三级碳排放来源。以单个桥梁和节点连通可靠度为基准,建立了融合碳排放量、综合维护费用等指标的桥梁群多目标维护优化模型。其次,通过遗传K均值聚类法产生最佳聚类中心替代原NSGA-Ⅲ的参考点,利用基于遗传参数的动态交叉变异机制增强种群的多样性,提出了改进NSGA-Ⅲ算法;同时,结合组合权重逼近理想解排序法实现考虑决策者偏好的桥梁网络多目标维护优化模型的快速、精准求解。最后,以某地区桥梁网络为背景,分析了考虑决策者偏好的维护策略,并对比了不同目标组合对维护策略的影响。研究结果表明:不同的权重分配和不同的目标组合均会导致桥梁网络维护策略产生差异;相比于侧重经济效益的策略,侧重环境影响的策略费用增加了23.93%,但碳排放量减少了28.74%;在桥梁网络维修决策中,细化决策目标有助于获得更均衡的维护策略。

关键词：桥梁工程桥梁网络改进NSGA-Ⅲ算法碳排放维护决策