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基于卷积神经网络的土体含水率智能识别

地球科学 2024年第5期49卷 1746-1758页

作者：庞元恩王智诚李旭杜赛朝北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

土体含水率是影响细粒土性质的主要因素.土体表层含水率的快速识别是农业和岩土工程中智能监测和智能建造技术发展中的急迫需求.为了克服传统含水率测量或监测方法无法满足土体表层含水率的实时无损监测的局限性,特研发基于图像的含水... 详细信息

土体含水率是影响细粒土性质的主要因素.土体表层含水率的快速识别是农业和岩土工程中智能监测和智能建造技术发展中的急迫需求.为了克服传统含水率测量或监测方法无法满足土体表层含水率的实时无损监测的局限性,特研发基于图像的含水率智能识别算法.首先在实验室中收集了4种不同类别的土体、在不同含水率下的表面照片,获得了超过1400张图片的高质量样本库,为机器学习模型构建奠定了数据基础.然后采用经典的卷积神经网络对土体含水率图像数据集进行学习,建立了土体含水率智能识别模型.模型比选结果表明:基于ResNet34架构的土体含水率识别模型效果最佳,在测试集上的含水率预测平均误差约为2%.该模型初步满足了土体表层含水率的实时无损监测需求,能够为农业和岩土工程中智能监测和智能建造技术发展提供重要手段.

关键词：土体含水率深度学习卷积神经网络智能监测智能建造工程地质

多芯超模光纤放大器增益均衡设计(内封底文章)

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红外与激光工程 2024年第1期53卷 193-201页

作者：朱福喜裴丽王建帅徐文轩郑晶晶李晶宁提纲北京交通大学电子信息工程学院北京100044

多芯超模光纤(MCSMF)的芯间距较小,多个芯子共同形成芯区支持多个超模传输,与普通单芯少模光纤相比,其具有较大的有效模场面积和较小的模式串扰,备受关注。MCSMF用于长距离传输时,与其相匹配的新型增益均衡放大器是实现信号中继并保持... 详细信息

多芯超模光纤(MCSMF)的芯间距较小,多个芯子共同形成芯区支持多个超模传输,与普通单芯少模光纤相比,其具有较大的有效模场面积和较小的模式串扰,备受关注。MCSMF用于长距离传输时,与其相匹配的新型增益均衡放大器是实现信号中继并保持信号稳定传输的必要器件。文中提出了一种基于粒子群优化算法的19芯超模光纤增益均衡放大器,该光纤支持10个超模共同传输。通过粒子群算法分别优化各纤芯内掺铒浓度来降低不同超模的交叠积分因子,从而减小模式增益差(DMG)。结果表明,在包层泵浦条件下,最大DMG从1.33 dB (各纤芯均匀掺杂)降低至0.20 dB,在1 550 nm信号波长处10模式的平均增益为27.79 dB,且该放大器在整个C波段的增益平坦度低于1 dB。

关键词：光通信多芯超模光纤放大器粒子群优化算法增益均衡

新型模块化钢结构插入式连接节点受力性能研究

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工程力学 2024年第1期41卷 30-38页

作者：徐龙河杨晓乐张格北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

为推广钢结构集成模块在高层建筑及抗震设防区域的应用,提出了一种具有附加耗能的新型全装配模块化钢结构插入式连接节点,节点采用T型连接件代替传统焊接连接实现模块单元全装配,连接件与摩擦板进行相对滑移提供附加耗能。根据节点受力... 详细信息

为推广钢结构集成模块在高层建筑及抗震设防区域的应用,提出了一种具有附加耗能的新型全装配模块化钢结构插入式连接节点,节点采用T型连接件代替传统焊接连接实现模块单元全装配,连接件与摩擦板进行相对滑移提供附加耗能。根据节点受力及变形机理,推导其初始转动刚度理论公式。建立半装配与全装配模块化钢结构插入式连接节点的精细化数值模型,对比分析两种节点的滞回曲线、耗能能力及应力应变分布规律。结果表明,全装配插入式节点具有饱满的类平行四边形滞回曲线,其初始转动刚度理论计算值与数值结果吻合良好,有效验证了节点刚度公式的准确性。与半装配插入式节点相比,全装配插入式节点最大承载力降低约26.59%,整体能量耗散系数最大增加约70.06%,可通过T型连接件将塑性损伤转移至预设区域,保护主要构件并实现损伤可控,显著提高节点的抗震性能。

关键词：模块化钢结构全装配插入式连接节点数值模拟理论初始转动刚度附加耗能损伤可控

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钢轨砂带磨削温度场建模与仿真

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第4期51卷 105-113页

作者：高贵敏刘月明杨策赵超越北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

结合钢轨与砂带的接触几何关系,建立接触区域磨削深度和轮廓计算模型,阐明磨削工艺参数对接触区参数的影响规律.随着砂带磨削半径的增加,不同钢轨廓形处接触区域面积呈对数增加,接触区域轴长半径位置也在不同截面上变化.结合钢轨砂带磨... 详细信息

结合钢轨与砂带的接触几何关系,建立接触区域磨削深度和轮廓计算模型,阐明磨削工艺参数对接触区参数的影响规律.随着砂带磨削半径的增加,不同钢轨廓形处接触区域面积呈对数增加,接触区域轴长半径位置也在不同截面上变化.结合钢轨砂带磨削过程特性,求解接触区域热流密度计算模型并进行理论验证.基于接触区域磨削深度和轮廓计算模型,以及区域热流密度计算模型,应用瞬时点热源温度场、连续作用点热源温度场、连续作用移动点热源温度场对接触区域连续作用移动面热源温度场进行离散化求解.研究结果表明,在设定磨削工艺参数下,钢轨磨削表面的仿真和理论温度的变化趋势相似,且几乎在同一时间达到温度最大值,最高温度的仿真和理论计算的相对误差为6.14%,验证了本文理论模型和仿真的正确性.

关键词：磨削加工温度分布磨削过程热流密度

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同轴旋转可压缩气流中黏性液体射流形态研究

内燃机学报 2024年第1期42卷 53-60页

作者：吕明郭立梅宁智北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

采用射流线性稳定性分析方法,考虑液体黏性、周围气流的同轴旋转运动以及可压缩性的条件下,建立了描述同轴旋转可压缩气流中黏性液体射流的数学模型,并进行了验证,研究了气流量纲为1旋转强度以及流体物性对液体射流不稳定形态的影响.研... 详细信息

采用射流线性稳定性分析方法,考虑液体黏性、周围气流的同轴旋转运动以及可压缩性的条件下,建立了描述同轴旋转可压缩气流中黏性液体射流的数学模型,并进行了验证,研究了气流量纲为1旋转强度以及流体物性对液体射流不稳定形态的影响.研究表明:周围气流的旋转速度较小时,对射流起促稳作用,继续增大气流量纲为1旋转强度,开始对射流起促分裂作用;且随着气流旋转强度的增大,射流扰动沿周向方向发展,射流柱变的高度不对称.在研究参数范围内,气体可压缩性和气/液密度比均能促进射流的失稳,并会影响射流空间形态,尤其是在周向方向上能够改变射流的占优模式,增强射流的不对称性;液体黏性以及表面张力对射流均具有增强稳定性的作用.

关键词：液体射流气流旋转数学模型射流形态

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基于对比学习的电液转辙机故障智能诊断方法

铁道学报 2024年第5期46卷 92-99页

作者：温伟刚刘洋北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

道岔转辙机是铁路运行调度的关键设备,由于其外部使用环境恶劣、内部设备结构复杂,使得转辙机在工作过程中容易产生不同的运行故障。针对广泛应用于高速铁路的电液转辙机,提出基于对比学习的电液转辙机故障智能诊断方法:对电液转辙机左... 详细信息

道岔转辙机是铁路运行调度的关键设备,由于其外部使用环境恶劣、内部设备结构复杂,使得转辙机在工作过程中容易产生不同的运行故障。针对广泛应用于高速铁路的电液转辙机,提出基于对比学习的电液转辙机故障智能诊断方法:对电液转辙机左右液压缸油压监测信号使用对比学习的思想正则化特征空间;使用实例级权重策略增强模型泛化能力;使用多种数据增强方法提高模型鲁棒性。最后通过电液转辙机的运行故障实验验证本方法的有效性与优越性。

关键词：电液转辙机对比学习故障诊断智能诊断神经网络

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基于多巴胺改性纳米复合水凝胶的制备和性能

材料研究学报 2024年第4期38卷 269-278页

作者：王仲楠郭慧母悦山北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

分别在酸性和碱性条件下用多巴胺修饰纳米羟基磷灰石制备纳米粒子改性的复合水凝胶并研究其性能,结果表明:多巴胺能在纳米羟基磷灰石表面生成氧化膜,且改性纳米粒子中的苯环与两性离子水凝胶高分子链形成共价键结合。同时,在酸性条件下... 详细信息

分别在酸性和碱性条件下用多巴胺修饰纳米羟基磷灰石制备纳米粒子改性的复合水凝胶并研究其性能,结果表明:多巴胺能在纳米羟基磷灰石表面生成氧化膜,且改性纳米粒子中的苯环与两性离子水凝胶高分子链形成共价键结合。同时,在酸性条件下多巴胺能提高纳米羟基磷灰石的分散性进而提高两性离子水凝胶的热稳定性(323℃才发生分解),也能提高水凝胶的网络结构强度(储能模量为2.7 MPa)和内耗能力(损耗因子为0.041)。而且,酸性纳米复合水凝胶的抗压能力达到11.66 MPa,比纯PSBMA两性离子水凝胶提高了32倍。这表明,酸性纳米复合水凝胶的结构特点和力学性能与天然软骨相似。

关键词：高分子材料纳米复合水凝胶力学性能多巴胺改性纳米羟基磷灰石

结构参数对环形线性感应电磁泵性能的影响分析

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电机与控制学报 2024年第4期28卷 92-101,110页

作者：刘慧娟易元元张振洋周佳明王宇北京交通大学电气工程学院北京100044 浙江大学电气工程学院浙江杭州310027

环形线性感应电磁泵(ALIP)是液态金属反应堆中泵送冷却剂的关键驱动设备。在电磁泵的设计和分析中,结构参数是影响电磁泵输出性能的重要因素。为了进一步研究环形线性感应电磁泵结构设计参数对输出性能的影响,首先利用有限元分析软件建... 详细信息

环形线性感应电磁泵(ALIP)是液态金属反应堆中泵送冷却剂的关键驱动设备。在电磁泵的设计和分析中,结构参数是影响电磁泵输出性能的重要因素。为了进一步研究环形线性感应电磁泵结构设计参数对输出性能的影响,首先利用有限元分析软件建立考虑端部效应和环形导电管道影响的环形线性感应电磁泵仿真模型,然后基于模型计算分析了不同齿槽比、流道高度和管道壁厚度对电磁泵的磁密分布、电磁力密度分布和输出电磁力的影响,最后进一步对比分析了不同结构参数下环形线性感应电磁泵的输出特性和效率,研究结果为环形线性感应电磁泵的结构参数优化提供了参考依据。

关键词：环形线性感应电磁泵电磁泵有限元电磁场结构参数端部效应

基于磁性液体的磁浮式振动俘能器系统建模与输出性能分析

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振动与冲击 2024年第1期43卷 218-229页

作者：张宪文李国正王伟杰苏树强北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

针对现有振动俘能器输出功率低、工作频带范围小等问题,提出了一种基于磁性液体的非线性磁浮式振动俘能器新型结构。提出新型俘能器的结构形式,分析其工作原理,建立磁偶极子非线性力学模型,对比仿真结果与试验数据,验证其准确性;分析磁... 详细信息

针对现有振动俘能器输出功率低、工作频带范围小等问题,提出了一种基于磁性液体的非线性磁浮式振动俘能器新型结构。提出新型俘能器的结构形式,分析其工作原理,建立磁偶极子非线性力学模型,对比仿真结果与试验数据,验证其准确性;分析磁性液体的二阶浮力和黏性阻尼,建立其数学模型,运用多尺度变换方法求解俘能器动力学方程的近似解,进而获得输出性能响应模型;分析三类系统结构参数和激励加速度变化对俘能器输出性能的影响,对比了有无磁性液体时俘能器的输出性能。结果表明:磁铁间距、悬浮磁铁与磁性液体的总质量和激励加速度能有效地改变俘能器的工作频率范围和输出功率幅值,而阻尼比主要影响输出功率幅值。新型俘能器输出电压峰峰值和输出功率峰值分别达到426.88 mV和0.56 mW,增加磁性液体后输出电压和功率分别提升了22.67%和75%,对比其它低频振动俘能器,具有较优的输出功率特性。新型磁浮式俘能器的结构形式与建立的动力学模型能为拓宽此类俘能器工作频带范围和增强输出功率性能提供新的解决思路,具有良好的参考价值。

关键词：振动俘能非线性磁性液体多尺度变换法输出性能