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米花型银-氮化钛薄膜SERS基底的制备及罗丹明6G的检测研究

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红外与激光工程 2024年第2期53卷 159-167页

作者：邸志刚高建鑫贾春荣周昊李金鑫刘花菊魏恒勇华北理工大学电气工程学院河北唐山063210 华北理工大学材料科学与工程学院河北唐山063210

罗丹明6G的痕量检测需要具有较高的灵敏度,为提高SERS基底的增强因子从而提高检测灵敏度,设计了米花型SERS基底,采用有限元法对其拉曼增强效果进行仿真,模拟不同中心球半径r、米花花瓣轴a、b、c以及中心球与花瓣间距d条件下电场强度的变... 详细信息

罗丹明6G的痕量检测需要具有较高的灵敏度,为提高SERS基底的增强因子从而提高检测灵敏度,设计了米花型SERS基底,采用有限元法对其拉曼增强效果进行仿真,模拟不同中心球半径r、米花花瓣轴a、b、c以及中心球与花瓣间距d条件下电场强度的变化,得出最佳结构参数,并计算其SERS增强因子。随后利用电化学沉积法制备该基底,并探究电压值以及柠檬酸三钠和AgNO_(3)的浓度配比对基底结构和性能的影响,从而制备出与理想物理模型形态最接近的米花型银/氮化钛薄膜基底。然后用其对罗丹明6G(R6G)进行痕量检测,探究该基底的拉曼增强效果以及稳定性。实验结果表明,当沉积电压为2V,柠檬酸三钠与AgNO_(3)浓度配比为1∶1 (2 mmol/L∶2 mmol/L)时,得到的米花型TiN-Ag复合SERS基底与理想化模型仿真形态最接近。经过计算得到该基底的增强因子可达10^(15),对罗丹明6G的检测限可达10^(-13)mol/L。实验结果证明设计的基底灵敏度高、稳定性强,可对食品非法添加剂的痕量检测提供技术支撑。

关键词：表面增强拉曼光谱米花型结构氮化钛薄膜痕量检测罗丹明6G

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单面叠合剪力墙不锈钢拉结件抗剪试验研究

建筑结构 2024年第6期54卷 115-120页

作者：张玉敏许笑林徐振华王宇亮李京慧华北理工大学建筑工程学院唐山063210 河北省地震工程研究中心唐山063210

为研究单面叠合剪力墙不锈钢拉结件的抗剪性能,采用3种不同锚固端的拉结件,制作了4个双侧抗剪试件,分别考虑施工阶段和使用阶段,进行了单向加载试验。对试件的破坏形态、承载能力等进行了研究。试验结果表明,不锈钢拉结件的抗剪性能较好... 详细信息

为研究单面叠合剪力墙不锈钢拉结件的抗剪性能,采用3种不同锚固端的拉结件,制作了4个双侧抗剪试件,分别考虑施工阶段和使用阶段,进行了单向加载试验。对试件的破坏形态、承载能力等进行了研究。试验结果表明,不锈钢拉结件的抗剪性能较好,试件均发生混凝土锚固破坏,锚固端对试件抗剪承载力性能影响不显著。建立了抗剪承载力计算模型,并对试件抗剪承载力进行了计算,计算所得理论值与试验值吻合较好,并有一定的安全储备,可满足工程设计的要求。

关键词：单面叠合剪力墙抗剪性能不锈钢拉结件试验研究

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轻梯度提升机算法的发展与应用

计算机工程与应用 2024年

作者：魏佳妹袁书娟孔闪闪杨爱民赵晨颖华北理工大学理学院华北理工大学铁矿石优选与铁前工艺智能化河北省工程研究中心华北理工大学河北省数据科学与应用重点实验室华北理工大学唐山市工程计算重点实验室华北理工大学唐山市智能工业与图像处理技术创新中心

轻梯度提升机算法（LightGBM， Light Gradient Boosting Machine）是机器学习领域中比较强大的算法之一，LightGBM采用高效的树学习算法，以更快地训练模型。其独特的直方图分桶方法和基于梯度的单边叶子生长技术降低了内存的使用和计... 详细信息

轻梯度提升机算法（LightGBM， Light Gradient Boosting Machine）是机器学习领域中比较强大的算法之一，LightGBM采用高效的树学习算法，以更快地训练模型。其独特的直方图分桶方法和基于梯度的单边叶子生长技术降低了内存的使用和计算成本。LightGBM被广泛应用于医疗、自然语言处理、金融、工业制造等领域。然而，LightGBM在高维数据处理、类别特征处理、模型解释性等方面仍面临许多挑战。目前，解决这些问题的方法主要集中在特征工程、可视化、模型混合等方面，并取得了很好的效果。首先，介绍了决策树家族的相关算法原理和变体研究。其次，对LightGBM的原理、优缺点进行梳理，归纳出算法所面临的挑战，并指出LightGBM未来的研究热点和难点。最后，对LightGBM的发展进行了总结和展望。

关键词：轻梯度提升机算法决策树集成学习机器学习

不同支承条件下两类单层网壳地震响应随PGA的变化规律

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空间结构 2024年第3期 27-33+43页

作者：孙震阳王宁刘璐白文彪华北理工大学建筑工程学院华北理工大学轻工学院

采用ABAQUS有限元软件建立两种采用不同支承(考虑和不考虑山墙)的单层柱面网壳模型，对比两种模型的动力响应差异，及其随PGA的变化规律，并进一步对比两种支承下梁单元和壳单元两类网壳的动力特性.两类模型的主要差别为是否能考虑球节... 详细信息

采用ABAQUS有限元软件建立两种采用不同支承(考虑和不考虑山墙)的单层柱面网壳模型，对比两种模型的动力响应差异，及其随PGA的变化规律，并进一步对比两种支承下梁单元和壳单元两类网壳的动力特性.两类模型的主要差别为是否能考虑球节点的刚度，模型均考虑SSI的影响.由两种支承方式下壳单元模型之间的位移-时程曲线可知，考虑山墙作用的壳单元模型由于网壳与山墙之间的作用力加剧了支承处构件的变形，相较于不考虑山墙的壳单元模型，大大降低了结构的稳定性；节点刚度对不同支承条件下结构的动力特性影响很明显，当不考虑山墙作用时，梁单元模型的整体稳定性比壳单元模型要好得多.

关键词：单层网壳精细化模型支承方式土-结构相互作用

铜合金化轻质钢屈服强度及氢脆性能的研究进展

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钢铁 2024年第3期59卷 19-31页

作者：李运刚任喜强齐艳飞吴志杰冯汉坤李彦泽华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 华北理工大学机械工程学院河北唐山063210 唐山市环境监控中心自动监测室河北唐山063000

随着全球能源危机及环境恶化的加剧,汽车行业在以高安全性为基础的前提下逐步推进汽车轻量化的发展模式,以实现低能耗低污染的目标。汽车所用材料中,钢铁材料约占整车质量的70%,因此,研发高性能的汽车用轻质钢迫在眉睫。目前,Fe-Mn-Al-... 详细信息

随着全球能源危机及环境恶化的加剧,汽车行业在以高安全性为基础的前提下逐步推进汽车轻量化的发展模式,以实现低能耗低污染的目标。汽车所用材料中,钢铁材料约占整车质量的70%,因此,研发高性能的汽车用轻质钢迫在眉睫。目前,Fe-Mn-Al-C轻质钢,尤其是奥氏体基双相轻质钢和奥氏体轻质钢,凭借良好的综合性能及显著的减重效果成为发展潜力较强的汽车用钢,但是其同其他高强钢一样也面临屈服强度和抗氢脆断裂性能需要进一步提升的问题。基于此,聚焦国内外的相关研究现状发现添加铜元素是改善上述问题比较理想的合金化思路之一,钢中添加铜元素且配以合理的热处理工艺,可以实现晶粒内细小富铜颗粒和细小κ-碳化物颗粒的共同析出,且富铜颗粒的析出可以促进κ-碳化物颗粒的析出,充分利用各个析出相的特点达到提高轻质钢综合性能的目的。总结了铜元素对Fe-Mn-Al-C轻质钢屈服强度和氢脆性能的影响及作用机理,针对研究现状提出以下亟需解决的问题,即富铜颗粒和κ-碳化物颗粒共同析出的交互作用规律和耦合机制及其对钢变形行为的作用机制;富铜相和κ-碳化物的氢陷阱结合能及其对氢俘获位点及氢扩散速率的影响;富铜析出相的晶格转变类型及其与热处理工艺参数之间的关系。对进一步提高Fe-Mn-Al-C轻质钢的综合性能及促进其早日实现工业化生产应用具有一定的参考价值。

关键词： Fe-Mn-Al-C 轻质钢铜屈服强度氢脆性能

基于BCF模型的城市人口规模对二氧化碳排放强度的影响

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自然资源遥感 2024年

作者：田丽君王春磊晁晖华北理工大学矿业工程学院自然资源部咨询研究中心

全球气候变化形势严峻,实现“双碳”目标意义重大。在控制其他驱动变量的条件下,研究某种因子对二氧化碳排放强度影响效应仍然面临一定挑战。该文首先以中国地级市尺度的二氧化碳排放强度为数据源,采用地理探测器模型和空间自相关方法... 详细信息

全球气候变化形势严峻,实现“双碳”目标意义重大。在控制其他驱动变量的条件下,研究某种因子对二氧化碳排放强度影响效应仍然面临一定挑战。该文首先以中国地级市尺度的二氧化碳排放强度为数据源,采用地理探测器模型和空间自相关方法分别分析二氧化碳排放强度空间异质性和空间相关性;其次构建贝叶斯因果森林(Bayesian causal forest,BCF)模型,在控制混杂因子的基础上,得到了2005—2020年城市人口规模对二氧化碳排放强度的因果效应呈现出“U”形曲线特征,探究了中国城市人口规模对二氧化碳排放强度的影响机制;最后基于上述分析,针对不同地区提出合理减排政策建议,可为增强城市的可持续发展提供参考依据。

关键词：二氧化碳排放强空间异质空间相关贝叶斯因果森林模因果效城市人口规模

钢中TiN表面性质及Fe原子吸附的第一性原理研究

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热加工工艺 2024年

作者：陈伟陈思李耀孙风杰张庆军华北理工大学冶金与能源学院华北理工大学综合测试分析中心河北省高品质钢连铸工程技术研究中心

为研究钢中钛系粒子Ti N对氧化物冶金的作用，基于第一性原理，研究了Ti N的表面性质及Fe原子在Ti N低指数面的吸附构型性质。然后从Ti N表面能、电子结构、态密度、分态密度及Fe原子在Ti N表面的吸附能等方面展开计算分析。结果表明，... 详细信息

为研究钢中钛系粒子Ti N对氧化物冶金的作用，基于第一性原理，研究了Ti N的表面性质及Fe原子在Ti N低指数面的吸附构型性质。然后从Ti N表面能、电子结构、态密度、分态密度及Fe原子在Ti N表面的吸附能等方面展开计算分析。结果表明，依据能量越低表面结构越稳定原则，Ti N的（001）表面结构最稳定。在3种Fe原子吸附模型Fe-Ti位、Fe-N位和Fe-bridge位中，Fe-N位吸附结构吸附能绝对值最大，结构最稳定，Fe-N位为最佳吸附原子位置。因此，本文为钢中Ti N粒子细化晶粒作用提供了理论基础，同时为钢中Ti N粒子与钢基体的界面结合分析提供了理论依据。

关键词： Ti N粒子第一性原理表面能电子结构吸附能

基于多维特征融合与多元宇宙优化算法的脑电信号处理

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中国测试 2024年

作者：谷学静杨赵辉郭宇承刘佳华北理工大学机械工程学院华北理工大学电气工程学院唐山市数字媒体工程技术研究中心

针对运动想象脑电信号（MI-EEG）具有非线性、时变复杂、分类识别准确率低等问题，提出一种基于多维特征融合并使用多元宇宙算法优化支持向量机的方法进行脑电信号处理。首先，使用小波包变换（WPT）对预处理后的EEG信号进行时频分解，... 详细信息

针对运动想象脑电信号（MI-EEG）具有非线性、时变复杂、分类识别准确率低等问题，提出一种基于多维特征融合并使用多元宇宙算法优化支持向量机的方法进行脑电信号处理。首先，使用小波包变换（WPT）对预处理后的EEG信号进行时频分解，并选择与运动想象相关的时频信息；然后，分别通过模糊散布熵（FuzzyDispersionEntropy，FDE）和公共空间模式（CSP）对WPT获得的特征集进行处理，得到相应的非线性特征和空域特征，并通过并行特征融合方法将两组特征进行融合；最后，导入基于多元宇宙优化算法（MultiVerseOptimizer，MVO）优化的支持向量机（SVM）分类器中实现最终的分类任务。分别在2003年和2005年国际BCI大赛数据集上进行验证，最终平均分类准确率达到93.57%和88.03%，可知该文方法在分类准确率上得到显著提高。

关键词：脑电信号特征融合模糊散布熵多元宇宙优化算法

基于位移-速度输入法结构多点激励FPS支座隔震效果研究

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防灾减灾工程学报 2024年第1期44卷 165-174页

作者：王浩霆葛楠韩流涛于建东华北理工大学建筑工程学院河北唐山063210

受行波效应、相干效应、场地效应的影响,大跨度结构的多点激励地震反应分析非常复杂,且考虑多点激励下对大跨空间网格结构隔震性能的影响是结构工程抗震方向中有重大意义的研究课题。以单层圆柱面大跨度空间网架结构为研究对象,基于直... 详细信息

受行波效应、相干效应、场地效应的影响,大跨度结构的多点激励地震反应分析非常复杂,且考虑多点激励下对大跨空间网格结构隔震性能的影响是结构工程抗震方向中有重大意义的研究课题。以单层圆柱面大跨度空间网架结构为研究对象,基于直接位移法,应用SAP2000有限元软件建立了多点激励动力反应时程分析模型,进行结构在地震动一致激励和多点激励作用下的动力反应分析计算。结果表明:水平地震动多点激励效应对大跨度空间结构的影响十分显著,需采取使用多点激励输入方式。不设置隔震支座时,多点激励下,支撑柱弯矩与剪力随波速的减小而明显增加,柱顶位移变小,中柱轴力略微上升。基础隔震时,各支撑柱柱顶内力与位移的分配较无隔震时存在差异。边柱的弯矩、剪力及轴力均小于中柱的相应值,但柱顶位移增加明显。柱弯矩减震效率保持在45%~75%,柱剪力减震效率保持在60%~85%;柱顶隔震时,能得到比基础隔震更高的隔震效率,且柱弯矩隔震效率高达90%左右,柱剪力隔震效率保持在85%~90%。柱顶位移显著减小,柱轴力比基础隔震时略有增加。

关键词：空间网架结构多点激励时程分析 FPS摩擦摆支座大质量法