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宽温度环境下基于迁移模型的锂电池组SOC估计

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中国公路学报 2024年第5期37卷 383-396页

作者：申江卫刘伟强高承志陈峥刘永刚昆明理工大学交通工程学院云南昆明650000 重庆大学机械与运载工程学院重庆400030

锂离子电池组内单体不一致性以及外界环境温度变化给其荷电状态(State of Charge, SOC)精确且高效估计带来挑战,而传统方法往往忽略电池不一致性影响或者计算复杂度高,难以对电池组进行高效且精确的SOC估计。为提升实际使用环境下锂电池... 详细信息

锂离子电池组内单体不一致性以及外界环境温度变化给其荷电状态(State of Charge, SOC)精确且高效估计带来挑战,而传统方法往往忽略电池不一致性影响或者计算复杂度高,难以对电池组进行高效且精确的SOC估计。为提升实际使用环境下锂电池组SOC估计精度和效率,开发了一种基于迁移模型的锂电池组SOC估计方法。首先,在传统二阶RC等效电路模型的基础上通过参数辨识、SOC与模型参数关系曲线拟合等工作完成迁移模型搭建,以此来应对温度变化对模型参数的影响并降低重复建模所需的工作量;之后,结合V_(min)+V_(max)模型(V_(min)+V_(max) Model, VVM)对电池组SOC进行了表征,充分考虑电池不一致性影响并且减少了电池组SOC估计的复杂程度。同时在电池组SOC估计的过程中融入权重因子,调整电池组输出SOC,防止电池组出现过充过放现象,保证电池组的使用安全;最后,设计开展了不同温度以及变温状态下的电池组试验测试,对电池组中单体级及模组级SOC估计精度进行了验证,并与传统的电池组SOC估计方法进行对比分析。验证结果表明:所提方法在几种不同温度下的单体及模组SOC估计结果均保持较好的计算精度;在变温状态下,电池组SOC估计方法仍然具有较高的精度。其中,单体电池SOC估计结果平均绝对误差最大为1.30%;在恒温状态下,电池组SOC估计结果的最大平均绝对误差为1.49%;而电池组SOC估计结果在变温状态下的最大平均绝对误差为1.21%。证明了所提方法具有计算精度高、计算复杂程度低以及安全可靠的优点。

关键词：汽车工程荷电状态估计迁移模型电池组温度

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增材制造硼化钛增强钛基复合材料的研究进展

中国有色金属学报 2024年第4期34卷 1113-1139页

作者：李树丰王少迪潘登刘磊李少龙惠东旭刘慧颖高丽娜张兆洋杨鑫张鑫李波周圣银西安理工大学材料科学与工程学院西安710048 西安市先进粉末冶金材料与新技术重点实验室西安710048 西安赛隆增材技术股份有限公司西安710018 浙大城市学院先进材料增材制造创新研究中心杭州310015

增材制造(AM)技术以其可设计性强、近净成型等优点,在非连续增强钛基复合材料(DRTMCs)等金属基复合材料领域引起了广泛关注。AM技术通过快速凝固的成型方式,能有效拓宽对DRTMCs微观组织和力学性能的调控窗口。金属AM技术主要分为粉床熔... 详细信息

增材制造(AM)技术以其可设计性强、近净成型等优点,在非连续增强钛基复合材料(DRTMCs)等金属基复合材料领域引起了广泛关注。AM技术通过快速凝固的成型方式,能有效拓宽对DRTMCs微观组织和力学性能的调控窗口。金属AM技术主要分为粉床熔融法(PBF)和定向能量沉积法(DED)。粉床熔融法包括选区激光融化(SLM)技术和电子束熔融(EBM)技术,定向能量沉积法主要包括激光熔化沉积(LMD)技术和电弧增材制造(WAAM)技术。本文综述了近年来利用以上技术制备硼化钛(TiBw)增强DRTMCs的研究现状。从粉末状态出发,讨论了混合粉末和预合金化复合粉末对DRTMCs中TiBw的尺度特征参数、基体组织以及力学性能的影响规律。在此基础上,对目前存在的关键问题和未来的发展趋势进行了展望。

关键词：增材制造 TiBw增强DRTMCs TiBw特征参数显微形貌力学性能

基于相干光调控的无透镜光纤成像及其应用（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第6期 35-63页

作者：程圣福仲天庭胡子敏李浩然赖溥祥香港理工大学生物医学工程学系香港理工大学光子技术研究院香港理工大学深圳研究院

基于多模光纤或多芯光纤的无透镜超细光纤内窥成像技术近些年获得了快速发展，有望成为下一代的极微创、高分辨率内窥显微镜。通过对相干入射光场的时空调控，该技术可克服多模光纤中模式色散或多芯光纤中相位畸变的影响，在无需光纤末... 详细信息

基于多模光纤或多芯光纤的无透镜超细光纤内窥成像技术近些年获得了快速发展，有望成为下一代的极微创、高分辨率内窥显微镜。通过对相干入射光场的时空调控，该技术可克服多模光纤中模式色散或多芯光纤中相位畸变的影响，在无需光纤末端透镜或扫描器件的情况下实现高分辨率的聚焦、成像及相关应用。此外，在无透镜光纤内窥成像或图像传输等场景下，通过构建物理或深度学习模型，从光纤输出测量中也能实现物体信息重建。对相干光纤无透镜成像技术的发展进行综述，首先说明无透镜光纤成像的基础原理，并从主动波前调控和被动目标重建这两类角度阐述无透镜光纤成像方法，接着介绍一些先进光纤成像模态和技术，列举光纤成像相关应用，最后分析该领域所面临的挑战，总结并展望其进一步发展方向和应用前景。

关键词：多模光纤多芯光纤波前整形内窥成像光学显微成像深度学习

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煤体张开型裂隙演化规律及失稳前兆试验

中国矿业大学学报 2024年第2期53卷 250-263页

作者：王磊刘化强李少波张宇刘怀谦陈礼鹏王安铖安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083

为探究不同裂隙分布特征参数煤体失稳前兆信息,基于MTS 816试验系统开展单轴加载试验,分析了煤体力学特征及裂隙演化规律,推导出起裂角精确表达式,建立了弯折裂纹力学模型.结果表明:随裂纹方位角减小,煤体劣化程度增加,但均低于完整试件... 详细信息

为探究不同裂隙分布特征参数煤体失稳前兆信息,基于MTS 816试验系统开展单轴加载试验,分析了煤体力学特征及裂隙演化规律,推导出起裂角精确表达式,建立了弯折裂纹力学模型.结果表明:随裂纹方位角减小,煤体劣化程度增加,但均低于完整试件,裂隙长度同试件强度呈负相关性;剪切互锁效应使含裂隙煤体应力-应变曲线表现为双驼峰形态,互锁强度同方位角呈负相关性,但与长度无明显关联;裂隙分布特征参数对初始应变场形成局部高应变区具有显著引领作用,方位角于0°~90°之间时,应变集中、弥散与裂隙扩展的空间演绎形式高度统一;定义了端部动态剪切因子(τ_(0))并求得其表达式,完善了Ⅱ型SIF(应力强度因子)并推导出精确起裂角表达式,得出起裂角同方位角呈负相关性;比较剪切互锁前后扰动系数ε(K_(Ⅱ)/K_(Ⅰ))可知,剪切互锁效应可通过抑制裂纹端部的翼状Ⅰ型扩展从而发生Ⅱ型破坏,且抑制效果与方位角呈负相关性;相较于表面应变监测,互锁强度变化特征可对煤体在不同裂隙分布特征参数下的骤然破坏提供更加积极的前兆信息.

关键词：非闭合裂纹 DIC监测剪切互锁强度端部动态剪切因子等效裂纹模型

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不均衡小样本下的设备状态与寿命预测

计算机集成制造系统 2024年第1期30卷 217-226页

作者：陈扬刘勤明郑伊寒上海理工大学管理学院上海200093

针对面向小样本不均衡设备健康监测数据时AdaBoost处理效果差的问题,提出了基于裁剪过采样新增AdaBoost算法的设备健康状态分析以及寿命预测模型。首先,基于AdaBoost计算出样本权值分布和容量,根据样本最大权值与样本个数生成改进裁剪系... 详细信息

针对面向小样本不均衡设备健康监测数据时AdaBoost处理效果差的问题,提出了基于裁剪过采样新增AdaBoost算法的设备健康状态分析以及寿命预测模型。首先,基于AdaBoost计算出样本权值分布和容量,根据样本最大权值与样本个数生成改进裁剪系数,选择性地对权值大于裁剪系数的样本进行处理从而提高计算效率。其次,通过类k近邻法则过滤出错分类样本权值,随后引入合成少数类过采样技术提升该种类样本权值个数,有效规避迭代过程中不均衡数据集可能引起的过拟合问题。最后,通过对设备运行状态进行准确分类并拟合出与时间相关的设备寿命曲线预测设备寿命。算例结果表明,所提模型能够有效分析出不均衡数据下的设备健康状况,同时也可以对剩余寿命进行有效预测。

关键词：小样本不均衡数据 AdaBoost算法合成少数类过采样技术剩余寿命预测

注意力重调制引导局部知识转移的弱监督语义分割

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：李梦圆梁兴柱李厚国林玉娥安徽理工大学计算机科学与工程学院安徽理工大学第一附属医院(淮南市第一人民医院) 安徽理工大学环境友好材料与职业健康研究院(芜湖)

弱监督语义分割方法大多采用带有分类任务的类激活映射生成伪标签，只能识别前景区域的局部特征，导致在分割任务中缺乏足够的语义信息。针对该问题，设计了一个局部知识转移框架，采用注意力激活重调制方法实现弱监督语义分割任务。首... 详细信息

弱监督语义分割方法大多采用带有分类任务的类激活映射生成伪标签，只能识别前景区域的局部特征，导致在分割任务中缺乏足够的语义信息。针对该问题，设计了一个局部知识转移框架，采用注意力激活重调制方法实现弱监督语义分割任务。首先，利用注意力重调制机制来获得加权的类激活映射，从通道和空间的角度来重新分配重要特征的分布，扩大识别区域，从而获得较多的语义信息；为了进一步挖掘对象的注意力，设计了一个在线局部到全局知识转移框架，用输入图像的局部补丁替换分类模型可以获得目标区域更加详细的语义信息。实验结果表明，该方法在PASCAL VOC 2012数据集和MS COCO 2014验证集上都取得了卓越的成绩，分别达到了72.1%和41.1%的准确率。

关键词：语义分割注意力重调制类激活映射知识转移

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红黏土裂隙湿化自愈行为及强度影响机制

中国公路学报 2024年第6期37卷 157-168页

作者：高乾丰吴昕阳曾铃余慧聪余涵长沙理工大学特殊环境道路工程湖南省重点实验室湖南长沙410114 长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114 长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114

许多黏性土在干缩开裂后受湿化作用会呈现裂隙自愈现象。为探究红黏土裂隙自愈行为及其对土体强度特性的影响机制,基于摄影识别与数字图像相关技术,分析湿化过程中红黏土试样顶面裂隙自愈与应变演化规律;并开展单轴拉伸试验与直剪试验,... 详细信息

许多黏性土在干缩开裂后受湿化作用会呈现裂隙自愈现象。为探究红黏土裂隙自愈行为及其对土体强度特性的影响机制,基于摄影识别与数字图像相关技术,分析湿化过程中红黏土试样顶面裂隙自愈与应变演化规律;并开展单轴拉伸试验与直剪试验,获取不同条件下红黏土的抗拉强度、抗剪强度及指标恢复率。最后采用扫描电镜观察裂隙自愈前后试样的微观形貌,阐明红黏土裂隙自愈及强度影响机制。结果表明:红黏土在湿化条件下表现出裂隙自愈行为,自愈过程中压应变区域不断向裂隙靠近,裂隙率快速减小并趋于稳定,裂隙自愈率可达90%以上;随饱水湿化时间增加,含裂隙红黏土的抗拉强度小幅提升,此时土表裂隙痕迹几乎消失;湿化条件下土颗粒膨胀程度有限,裂隙宽度越大其愈合难度越高,抗拉强度恢复程度也越低;裂隙深度增加后裂隙自愈率小幅提升,抗拉强度与黏聚力的恢复率增加,内摩擦角恢复率先减小后稳定;裂隙自愈主要源于土颗粒膨胀变形后引起裂隙两侧壁相互黏结,以及土颗粒崩解剥落后对裂隙的填充效应;由于细小颗粒与水混合后可能吸附在裂隙内形成假愈合现象,且土颗粒膨胀崩解将影响土体强度,故尽管表观上裂隙愈合程度良好,但抗拉强度与抗剪强度指标仅小幅恢复。

关键词：路基工程红黏土微观机制裂隙自愈强度特性

深部高瓦斯煤层爆破致裂增透裂纹扩展规律研究

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煤炭科学技术 2024年第7期52卷 89-100页

作者：张鑫刘泽功张健玉傅师贵乔国栋杨帅常帅安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232001 安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001

针对深部高瓦斯煤层在地应力作用下爆破增透时裂纹扩展规律尚不明确的问题,首先根据爆破应力波的传播和叠加,从理论上分析了地应力和爆破荷载耦合作用下炮孔周围的应力分布规律;然后通过室内试验研究了不同地应力条件下单孔爆破裂纹扩... 详细信息

针对深部高瓦斯煤层在地应力作用下爆破增透时裂纹扩展规律尚不明确的问题,首先根据爆破应力波的传播和叠加,从理论上分析了地应力和爆破荷载耦合作用下炮孔周围的应力分布规律;然后通过室内试验研究了不同地应力条件下单孔爆破裂纹扩展特征,在此基础上,对不同侧压系数下双孔爆破裂纹扩展机理以及贯通过程进行数值模拟研究,并结合ImageJ图像识别软件和LS-Pre-Post软件,以裂纹密度和扩展长度为量化指标表征地应力对裂纹发育程度的影响;最后根据室内试验和数值模拟研究结果,给出考虑地应力影响下的煤层爆破致裂增透爆破孔布置方案建议。单孔爆破室内试验结果表明:地应力可以减小爆破荷载引起的拉应力,从而抑制裂纹扩展;在非静水地应力条件下,与较大主应力方向正交的拉应力受到削弱,导致该方向的裂纹扩展受到抑制,使裂纹优先向高应力方向扩展;双孔爆破数值模拟研究结果表明:侧压系数不为1时,爆生裂纹扩展呈现出方向性,主裂纹倾向于向较高地应力方向扩展,造成爆破裂纹区域呈椭圆形,长轴和较大地应力方向一致。根据室内试验和数值计算结果,在深部煤层进行爆破致裂增透时,宜沿较大地应力方向钻孔,有利于提高爆破致裂增透效果。研究成果对深部高瓦斯煤层爆破增透时了解裂纹扩展机理以及优化炮孔布置方案具有指导意义。

关键词：高瓦斯煤层地应力裂纹扩展裂隙区范围爆破增透

基于局部线性嵌入的油纸绝缘拉曼光谱老化状态判别

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激光与光电子学进展 2024年

作者：陈新岗张文轩范益杰马志鹏张知先曾慧敏敖怡王博重庆理工大学电气与电子工程学院重庆市能源互联网工程技术研究中心

为解决拉曼光谱高维数据带来的冗余信息对变压器油纸绝缘老化状态快速准确判别的影响，提出基于局部线性嵌入的油纸绝缘拉曼光谱特征提取方法。采用加速热老化实验获取不同老化阶段的100组油纸绝缘样本，根据绝缘纸聚合度将样本划分为1... 详细信息

为解决拉曼光谱高维数据带来的冗余信息对变压器油纸绝缘老化状态快速准确判别的影响，提出基于局部线性嵌入的油纸绝缘拉曼光谱特征提取方法。采用加速热老化实验获取不同老化阶段的100组油纸绝缘样本，根据绝缘纸聚合度将样本划分为10类，并对样本进行拉曼光谱检测；分别采用传统PCA与LLE特征提取方法对拉曼光谱进行特征提取；引入Adaboost构建判别模型，对两种特征提取结果进行老化状态判别，比较两种特征提取方法的后续判别准确率。结果表明：采用LLE与PCA进行特征提取后的拉曼光谱样本判别准确率分别为98.8%与90.2%，证明了经LLE特征提取后拥有更高的判别准确率，为后续判别模型提供了更易于识别的光谱信息，体现了LLE特征提取结合Adaboost判别模型对油纸绝缘拉曼光谱样本的数据简化与准确判别，对变压器油纸绝缘老化评估具有实际的工程意义。

关键词：拉曼光谱油纸绝缘特征提取局部线性嵌入状态判别