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花岗岩及细粒花岗岩声发射时频域特征分析

地下空间与工程学报 2024年

作者：王创业隋青瑞游茹韩天宇刘城成内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古自治区矿业工程重点实验室内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心

为进一步研究不同粒度花岗岩内部裂纹演化特征,对花岗岩及细粒花岗岩进行单轴压缩声发射实验。结果表明:对比事件率、累积事件数、能率、累积能量可知细粒花岗岩在裂纹不稳定扩展阶段裂纹萌生能力弱于花岗岩,在峰后破坏阶段表现出较强... 详细信息

为进一步研究不同粒度花岗岩内部裂纹演化特征,对花岗岩及细粒花岗岩进行单轴压缩声发射实验。结果表明:对比事件率、累积事件数、能率、累积能量可知细粒花岗岩在裂纹不稳定扩展阶段裂纹萌生能力弱于花岗岩,在峰后破坏阶段表现出较强的脆性特征;花岗岩高幅值声发射(AE)信号占比约为细粒花岗岩的两倍,花岗岩高幅值声发射信号占比更多,破坏更剧烈;主破裂发生之前细粒花岗岩的平均频率(AF)值高于花岗岩,细粒花岗岩在主破裂发生之前孕育更高占比的张拉裂纹;对试样求取主频熵值,发现主频熵值的“波动升高波动降低”的拐点可作为试样的临界破坏前兆点;试样内部各阶段不同类型AE信号演化规律进行分析,发现在裂纹稳定扩展阶段中花岗岩出现大量低幅值中主频的声发射信号,说明花岗岩在此阶段会积累更多的损伤。

关键词： RA-AF值主频熵值时频域归一化频谱图

数控车床主轴热误差SHO–LSTM预测建模

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工程科学与技术 2024年第2期56卷 277-288页

作者：陈庚郭世杰丁强强苏哲唐术锋内蒙古工业大学机械工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古自治区特殊服役机器人重点实验室内蒙古呼和浩特010051

在高精度加工过程中,数控机床主轴误差对加工精度的影响较为严重。数控机床热误差占总误差比例高达40%~70%,是主要的误差源之一。为了提高热误差预测的精度,本文提出一种使用海马优化算法(SHO)优化时序预测网络(LSTM)的精密车床主轴热... 详细信息

在高精度加工过程中,数控机床主轴误差对加工精度的影响较为严重。数控机床热误差占总误差比例高达40%~70%,是主要的误差源之一。为了提高热误差预测的精度,本文提出一种使用海马优化算法(SHO)优化时序预测网络(LSTM)的精密车床主轴热误差预测建模方法。首先,利用羚羊优化算法(GOA)对模糊C均值聚类(FCM)的模糊矩阵常数、最大迭代次数、迭代终止条件进行优化并结合皮尔逊(Person)、斯皮尔曼(Spearman)和肯德尔(Kendall)相关分析方法优化温度测点,使用手肘法确定最优分组规模,根据DB(Davies–Bouldin)、BWP(Bregman Within–class Projection)和Silhouette(Silhouette coefficient)聚类评估指标评估温度测点聚类效果。其次,以车床主轴五点法获取的热误差数据和优化后的温度数据作为输入,使用海马优化算法(SHO)对时序预测网络(LSTM)的隐含层节点、全连接层节点、学习率、L2正则化常数进行优化,并使用S折交叉试验方法确定最优分组规模,建立主轴热误差SHO–LSTM预测模型。再次,在不同转速下对构建的热误差模型对基于平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和平均绝对百分比误差(MAPE)的预测效果进行评估。最后,在CKA6163A型车床上进行实例验证,使用五点法进行测量辨识,同时测量主轴附近的温度。结果表明:本文所提出的温度测点优化算法相比未优化的模糊C均值聚类(FCM)的DB指标降低了89.00%,BWP和Silhouette分别提高了59.00%和8.17%,优化后的聚类算法可有效降低温度测点间的共线性,提高预测模型的预测效率。本文所提出的海马优化算法(SHO)优化时序预测网络(LSTM)与未优化的时序预测网络(LSTM)相比,均方根误差降低了42%,表明海马优化算法(SHO)可以提高时序预测网络(LSTM)的准确性;与天鹰(AO)优化卷积神经网络(CNN)、反向传播神经网络(BP)相比,本文所提出的预测网络的均方根误差分别降低了3%、57%,SHO–LSTM主轴热误差预测模型的鲁棒性和准确性更高。

关键词：数控机床主轴热误差 GOA-FCM算法热误差预测 SHO-LSTM网络

金属及碳基材料电催化还原CO_(2)研究进展与展望

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洁净煤技术 2024年第4期30卷 58-71页

作者：赵峻标于秋阳姜洋郝海刚高瑞内蒙古大学化学化工学院内蒙古自治区呼和浩特010021

随着全球工业化快速发展,化石燃料大量使用导致碳排放量急剧增加,造成严重环境问题。因此,寻找有效方法降低CO_(2)浓度以遏制全球变暖成为紧迫任务。目前,减少CO_(2)主要策略包括限制传统化石能源使用和将多余CO_(2)转化为高附加值化学... 详细信息

随着全球工业化快速发展,化石燃料大量使用导致碳排放量急剧增加,造成严重环境问题。因此,寻找有效方法降低CO_(2)浓度以遏制全球变暖成为紧迫任务。目前,减少CO_(2)主要策略包括限制传统化石能源使用和将多余CO_(2)转化为高附加值化学品。由于经济发展仍极度依赖化石能源,简单地限制其使用存在显著困难。因此,高效转化CO_(2)成为高附加值化学品显得尤为关键。在众多CO_(2)转化技术(生物还原、热化学加氢还原、光电化学及电化学还原CO_(2))中,电化学还原CO_(2)因其高效性和良好的工业应用前景而显得尤为突出。基于此,对CO_(2)转化技术、电催化还原CO_(2)原理、主要产物、反应途径、评价参数及目前发展迅速的金属基及非金属碳基材料电催化剂的研究现状进行了综述。金属基和非金属碳基材料的结合能够提高催化剂的催化活性,具有良好的研究前景。从新型高效低成本催化剂开发及其形貌和表面活性位点的微观调控,利用原位表征技术和密度泛函理论计算加深对反应机理的揭示,加快组装器件设计开发、促进CO_(2)RR工业应用等方面提出CO_(2)RR未来发展方向。

关键词：电催化二氧化碳还原金属催化剂碳材料催化剂

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混合动力矿用卡车节能协同优化及最优实时控制综合研究

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机械传动 2024年第7期48卷 30-39页

作者：李洪亮张国靖樊平内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区矿业工程重点实验室内蒙古包头014010 内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心内蒙古包头014010 内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心内蒙古包头014010

混合动力汽车的燃油经济性很大程度上取决于系统的传动系参数和能量管理策略。然而,针对传动系参数和能量管理策略对燃油经济性优化存在交互影响的问题,以及能量管理策略实时性和全局最优性难以兼顾的问题,尚缺乏一套行之有效的实现方... 详细信息

混合动力汽车的燃油经济性很大程度上取决于系统的传动系参数和能量管理策略。然而,针对传动系参数和能量管理策略对燃油经济性优化存在交互影响的问题,以及能量管理策略实时性和全局最优性难以兼顾的问题,尚缺乏一套行之有效的实现方法。为此,以混合动力矿用卡车为研究对象,建立整车数学模型,以减少燃油消耗为目标,建立了综合考虑传动系参数与能量管理策略交互作用的协同优化模型;联合粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法和动态规划(Dynamic Programming,DP)算法构建双层交互式优化算法进行求解,以消除传动系参数和能量管理策略之间的交互效应,实现在对传动系参数最优化的同时完成最优能量分配。在此基础上,针对DP算法难以实现在线控制的问题,对最优传动系参数对应的DP能量管理最优解进行整合,设计了一种有效提取DP最优控制规则的方法,建立了基于最优控制规则的能量管理策略,以此来实现混合动力矿用卡车的在线控制。依据建立的传动系参数和能量管理策略协同优化及最优能量管理实时控制策略的一体化实现方法,将获得的最优传动系参数和对应的最优能量管理实时控制策略一同在Stateflow-AMESim联合仿真平台上进行仿真验证。结果表明,该方法所得到的燃油消耗结果优于单独的DP优化结果,并且与PSO-DP优化得到的结果接近程度较高,表明了该优化方法是有效、可行的。

关键词：混合动力矿用卡车传动系参数能量管理策略燃油经济性协同优化

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采用改进YOLOv5s检测牧区牲畜

农业工程学报 2024年

作者：苏宇肖志云鲍鹏飞内蒙古自治区高等学校智慧能源技术与装备工程研究中心内蒙古工业大学电力学院内蒙古自治区机电控制重点实验室

畜牧业自动化管理面临的一个关键挑战是如何准确地检测大规模放牧养殖牲畜的种群，确定其数量和实时更新群体信息。牲畜规模化、自动化检测受环境场地等因素影响，当前目标检测算法经常出现漏检、误检等情况。该研究基于YOLOV5s目标检... 详细信息

畜牧业自动化管理面临的一个关键挑战是如何准确地检测大规模放牧养殖牲畜的种群，确定其数量和实时更新群体信息。牲畜规模化、自动化检测受环境场地等因素影响，当前目标检测算法经常出现漏检、误检等情况。该研究基于YOLOV5s目标检测网络设计了一种牲畜检测算法LDHorNet(livestock detect hor net)，参考HorNet的递归门控卷积设计了HorNB模块对网络模型进行改进，以提高检测算法的空间交互能力和检测精度。然后在网络结构中嵌入CBAM(convolutional block attention module)注意力机制，以提高小目标的检测精度和注意力权重，并利用Repulsion损失函数提高目标检测网络的召回率和预测精度。试验结果表明，所提出的LDHorNet算法的精准率、召回率分别为95.24%、 88.87%，平均精准率均值mAP＿0.5、 mAP＿0.5:0.95分别为94.11%、 77.01%，比YOLOv5s、 YOLOv8s、YOLOv7-Tiny精准率分别提高了2.83、2.93和9.79个百分点，召回率分别提高了6.66和4.95、13.42个百分点，平均精准率均值mAP＿0.5:0.95分别提高12.46、5.26和20.97个百分点。该算法对于小目标和遮挡场景下的牲畜检测效果优于原算法与对比算法，表现出良好的鲁棒性，具有广泛的应用前景。

关键词：目标检测深度学习牧区牲畜检测 LDHorNet 注意力机制损失函数

重复采动巷道围岩裂纹跨尺度演化规律及其力学机理

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煤炭学报 2024年

作者：吴祥业庞政赵善坤张玉江吕坤王帅煤炭科学技术研究院有限公司安全分院内蒙古科技大学矿业与煤炭学院太原理工大学矿业工程学院内蒙古自治区矿业工程重点实验室内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心

为探究双巷布置工作面留巷受重复采动影响围岩破坏程度及劣化表征问题，以布尔台矿22205回风巷为工程背景，综合运用连续-离散耦合数值模拟、理论分析、现场观测等研究方法，研究叠加应力路径下巷道围岩裂纹分布状态以及微裂纹萌生、扩... 详细信息

为探究双巷布置工作面留巷受重复采动影响围岩破坏程度及劣化表征问题，以布尔台矿22205回风巷为工程背景，综合运用连续-离散耦合数值模拟、理论分析、现场观测等研究方法，研究叠加应力路径下巷道围岩裂纹分布状态以及微裂纹萌生、扩展和贯通的细-宏观跨尺度裂隙行为演化规律，阐明裂纹跨尺度演化力学机理。研究结果表明：①裂纹演化与时间阶段存在对应关系，根据数值模拟得到围岩宏观破坏四个阶段：掘进影响稳定阶段、一次采动影响阶段、一次采动后稳定阶段、二次采动影响阶段。②根据裂纹萌生、扩展和贯通呈现的“点、线、面”分布形式，得到剪切裂纹“点”状萌生、扩展形成“线”型破裂带，贯通闭合区域形成“面”型破碎区；两帮剪切裂纹发育以竖直方向为主，顶板以倾斜向上、底板以倾斜向下为主；拉伸裂纹在巷道浅部位置以“点”型裂纹与“线”型破裂带形式存在，两帮拉伸裂纹分布以水平方向为主。③叠加采动应力路径下巷道围岩主应力差决定裂纹扩展深度，主应力方向决定裂纹扩展方向，主应力差和方向共同造成巷道围岩裂纹非对称分布；裂纹从应力集中区域内萌生，导致此区域内应力集中现象向新生裂纹尖端区域转移，产生宏观裂纹，应力集中区域随最小主应力偏转方向逆时针旋转。④通过现场窥视将围岩裂隙分为裂隙充分发育、微裂隙萌生和围岩稳定区域，裂隙充分发育区域内裂隙分布复杂，由拉伸和剪切破坏导致，微裂隙萌生区域内裂隙发育形态呈现环向裂隙与轴向裂隙，主要由剪切破坏导致，围岩稳定区域内无裂纹。验证裂纹破坏形式与钻孔窥视结果基本吻合。

关键词：采动影响保留巷道连续-离散耦合裂纹发育巷道破坏

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裂隙煤岩组合体单轴压缩力学响应及失稳机制

岩土力学 2024年

作者：陈光波唐薇李谭王创业王二雨张国华内蒙古科技大学矿业与煤炭学院山东科技大学能源与矿业工程学院内蒙古科技大学内蒙古自治区矿业工程重点实验室内蒙古科技大学内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心内蒙古科技大学内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心黑龙江科技大学

煤岩系统中煤层与岩层之间的层间薄弱带是裂隙分布的主要区域，这些裂隙贯穿于两岩层，严重影响着煤岩系统的力学性质与工程稳定。为探究贯穿裂隙对煤岩系统力学性质的影响，对5种裂隙长度、5种裂隙角度的裂隙煤岩组合体开展轴向加载试... 详细信息

煤岩系统中煤层与岩层之间的层间薄弱带是裂隙分布的主要区域，这些裂隙贯穿于两岩层，严重影响着煤岩系统的力学性质与工程稳定。为探究贯穿裂隙对煤岩系统力学性质的影响，对5种裂隙长度、5种裂隙角度的裂隙煤岩组合体开展轴向加载试验，结果表明：（1）随裂隙长度的增加，抗压强度、弹性模量、峰值能量、冲击能量指数呈线性减小。随裂隙角度的增大，抗压强度、弹性模量、峰值能量、冲击能量指数先减小后增大。（2）试样破坏声发射活动均经历平静期、活跃期、剧烈期3个阶段。随裂隙长度的增加，声发射累计能量先增加后减小。随裂隙角度的增大，声发射峰值能量和累计能量先增大后减小。（3）裂隙长度和角度对翼裂纹、次生倾斜裂纹、次生共面裂纹、斜裂纹、次生衍生裂纹、翼裂纹衍生裂纹、远场裂纹以及剥落现象有一定影响。（4）随裂隙长度的增加，黏聚力和内摩擦角逐渐降低。随裂隙角度的增加，黏聚力和内摩擦角先减小后增大。（5）构建了考虑裂隙长度和裂隙角度的Drucker-Prager强度准则，合理性验证发现：试样误差在1.367%～5.055%合理范围之内。（6）基于耗散结构理论，分析了组合体失稳破坏机制，组合体破坏主要经历了准稳态、亚稳态、失稳、新稳态4个阶段；构建了裂隙煤岩组合体能量运移模型，分析了裂隙煤岩组合体失稳破坏过程中的能量运移规律。裂隙两端是能量积聚的主要区域，煤组分裂隙端破坏时，一部分能量运移到岩石组分裂隙端，以岩石组分破坏或变形的形式释放出去。研究结果可为探究深部煤岩力学性质、揭示煤岩动力灾害发生机制提供有益参考。

关键词：预制裂隙煤岩组合体力学响应能量运移试验研究

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精密镗床旋转轴几何误差完备性测量与辨识

农业机械学报 2024年第1期55卷 446-458页

作者：郭世杰丁强强邹云鹤萨日娜唐术锋内蒙古工业大学机械工程学院呼和浩特010051 内蒙古自治区特殊服役机器人重点实验室呼和浩特010051

针对四轴卧式镗床旋转轴需测几何误差的数目不统一与完备性缺失的问题,提出了基于形状创成函数的四轴卧式镗床旋转轴PIGEs形成机理分析方法与旋转轴完备几何误差测量辨识方法。基于形状创成机理构建了卧式镗床几何误差创成函数,确定了... 详细信息

针对四轴卧式镗床旋转轴需测几何误差的数目不统一与完备性缺失的问题,提出了基于形状创成函数的四轴卧式镗床旋转轴PIGEs形成机理分析方法与旋转轴完备几何误差测量辨识方法。基于形状创成机理构建了卧式镗床几何误差创成函数,确定了旋转轴可通过误差补偿进行调整的最少与位置无关的几何误差(Position-independent geometric error, PIGEs)数目。建立了卧式镗床旋转轴4项PIGEs、6项与位置有关的几何误差(Position-dependent geometric error, PDGEs)、6项安装误差(Setup error, SEs)与球杆仪(Double ball bar, DBB)测量轨迹半径之间的完备性函数模型,设计了基于DBB的四轴联动Viviani曲线测量轨迹,构建了旋转轴6项PDGEs的NURBS表征与PIGEs、SEs辨识方法。开展了误差补偿对比实验验证,结果表明,利用几何误差完备性测量与辨识结果进行误差补偿,较仅单一补偿6项PDGEs可提升圆轨迹测量精度40.69%。

关键词：卧式镗床几何误差创成机理旋转轴完备性测量与辨识

绿色技术溢出对晋陕蒙煤炭行业碳排放强度影响路径分析

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中国煤炭 2024年第3期50卷 27-38页

作者：苏红梅张成斌王彩霞韩丽萍内蒙古工业大学经济管理学院内蒙古自治区呼和浩特市010050 内蒙古现代物流与供应链管理研究中心内蒙古自治区呼和浩特市010050 内蒙古互联网经济研究中心内蒙古自治区呼和浩特市010050

我国煤炭生产消费过程的碳排放占总量的70%~80%,晋陕蒙地区煤炭生产消费占全国的60%左右,因此,对晋陕蒙地区煤炭行业进行碳排放强度影响路径分析具有重要意义。运用DDF与Global-Malmquist-Luenberger指数相结合的方式测算晋陕蒙地区煤... 详细信息

我国煤炭生产消费过程的碳排放占总量的70%~80%,晋陕蒙地区煤炭生产消费占全国的60%左右,因此,对晋陕蒙地区煤炭行业进行碳排放强度影响路径分析具有重要意义。运用DDF与Global-Malmquist-Luenberger指数相结合的方式测算晋陕蒙地区煤炭行业绿色技术溢出,根据《IPCC国家温室气体指南》中公布的碳排放主要来源,通过层层分类的方法对晋陕蒙地区煤炭行业碳排放强度进行测算,并通过结构方程模型探究绿色技术溢出对碳排放强度的作用机制和影响路径。研究发现:2006-2021年间晋陕蒙地区煤炭行业绿色技术溢出呈现波动上升变化趋势和碳排放强度呈现倒“V”型变化趋势;晋陕蒙地区煤炭行业绿色技术溢出与碳排放强度显著负相关;绿色技术溢出通过经济发展水平、行业结构和从业人口数量等变量构成的3条影响路径降低晋陕蒙地区煤炭行业碳排放强度。

关键词：绿色技术溢出煤炭行业影响路径碳排放强度晋陕蒙地区