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基于多任务门控网络的滚动轴承寿命预测方法

中国舰船研究 2025年

作者：宋浏阳郑传浩金烨林天骄韩长坤王华庆北京化工大学高端机械装备健康监控与自愈化北京市重点实验室北京化工大学高端压缩机及系统技术全国重点实验室

[目的]为实现船舶机械设备中轴承的剩余寿命预测，提出基于双向门控循环单元（BiGRU）、变分自编码器（VAE）和多门控专家混合层（MMoE）的多任务门控网络预测模型。[方法]首先，计算轴承信号时域特征以表征监测数据中的基本退化趋势；... 详细信息

[目的]为实现船舶机械设备中轴承的剩余寿命预测，提出基于双向门控循环单元（BiGRU）、变分自编码器（VAE）和多门控专家混合层（MMoE）的多任务门控网络预测模型。[方法]首先，计算轴承信号时域特征以表征监测数据中的基本退化趋势；然后，建立轴承健康状态（HS）评估和剩余使用寿命（RUL）预测子任务构成多任务门控网络预测模型，子任务中使用BiGRU和VAE提取时域特征趋势信号中的退化信息，再利用MMoE自适应分离子任务的差异特征。最后，在XJTU-SY轴承数据集上进行有效性验证。[结果]结果表明，与长短期记忆网络（LSTM）等经典时序数据预测模型相比，多任务门控网络预测模型的预测精度更高，误差指标MAE和RMSE分别提升62.5%和67.81%。[结论]所提方法可以实现轴承剩余寿命的预测，对船舶机械设备健康管理与智能运维具有一定的参考价值。

关键词：船舶设备剩余寿命预测轴承多任务门控网络预测模型

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焦耳热催化

中国科学:化学 2025年

作者：崔国庆姜桂元徐春明段雪中国石油大学(北京)重质油全国重点实验室北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室

随着可再生能源发电技术的迅速发展,利用绿电供能生产高值化学品和燃料成为大规模储能和推进清洁低碳发展的重要途径,有望为促进国家能源结构转型和实现“双碳”目标提供全新解决方案.利用电流流经催化剂产生的焦耳热对化学反应直接供热... 详细信息

随着可再生能源发电技术的迅速发展,利用绿电供能生产高值化学品和燃料成为大规模储能和推进清洁低碳发展的重要途径,有望为促进国家能源结构转型和实现“双碳”目标提供全新解决方案.利用电流流经催化剂产生的焦耳热对化学反应直接供热,具有强化传热和提高性能等诸多优势,其在重整、脱氢、降解等能源和环境催化领域开始有报道,是化工、物理和材料等领域交叉融合的新方向,正在成为国际科学研究前沿,但对焦耳热作用机制、相匹配催化剂设计及化学品可控合成等理解仍存在不足.为进一步深化认识并推进相关领域的深入研究,本文尝试提出“焦耳热催化”概念,阐释其基本原理、科学内涵及作用机制.在此基础上,探讨焦耳热催化的应用场景及未来发展的机遇与挑战.

关键词：焦耳热催化传热反应机理

HMFI分子筛Bronsted酸性位点与碱性分子的作用机制

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原子与分子物理学报 2025年第4期42卷 1-7页

作者：郑健秦康秦玉才宋丽娟中石化石油化工科学研究院有限公司北京100083 辽宁石油化工大学辽宁省石油化工催化科学与技术重点实验室抚顺113001

采用密度泛函理论(DFT)方法,以单铝、双铝和三铝酸性位点HMFI分子筛为模型分子筛,计算去质子化能考察HMFI分子筛的本征酸性,以NH_(3)分子作为模型分子,计算NH_(3)分子在HMFI分子筛中的吸附能与去质子化能进行关联性分析,并进一步考察NH_... 详细信息

采用密度泛函理论(DFT)方法,以单铝、双铝和三铝酸性位点HMFI分子筛为模型分子筛,计算去质子化能考察HMFI分子筛的本征酸性,以NH_(3)分子作为模型分子,计算NH_(3)分子在HMFI分子筛中的吸附能与去质子化能进行关联性分析,并进一步考察NH_(3)分子与HMFI分子筛的作用机制.研究表明分子筛Bronsted酸(简称B酸)强度与B酸数量没有强相关性,在考虑B酸位数量的同时须考虑B酸位的分布.酸性位点数量和分布的差异均可以调控NH_(3)分子的吸附构象,并且可以通过调节HMFI分子筛孔道对分子施加相互作用的模式,解析分子的结构和电子性质,精准调控分子的进一步转化.此项工作可以为未来高效多孔材料有效物种活性位的构建提供新思路.

关键词：密度泛函理论 HMFI分子筛 Bronsted酸性质吸附性能

亲水性石墨烯@TiO2@石蜡光热相变微胶囊的制备及性能

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中国粉体技术 2025年第1期31卷 35-45页

作者：程辉赵梦雪毋伟北京化工大学化学工程学院北京100029

【目的】解决光热相变材料(phase change materials,PCMs)在实际光热储存领域中存在易泄漏、导热以及光热转换效率低的问题。【方法】采用微胶囊法,氧化石墨液相剥离可膨石墨制备亲水性石墨烯;亲水性石墨烯与无机材料TiO2复合作为壳层,... 详细信息

【目的】解决光热相变材料(phase change materials,PCMs)在实际光热储存领域中存在易泄漏、导热以及光热转换效率低的问题。【方法】采用微胶囊法,氧化石墨液相剥离可膨石墨制备亲水性石墨烯;亲水性石墨烯与无机材料TiO2复合作为壳层,以石蜡为核,制备复合相变微胶囊,系统研究微胶囊性能。【结果】亲水性石墨烯添加量(质量分数)为1%时,制备的微胶囊为形状规则的球形结构,泄漏率为6.90%,热导率为0.459 W(/m·K),熔融焓为84.58 J/g,结晶焓为91.26 J/g,微胶囊化效率为63.33%;在模拟光照10 min后,微胶囊的温度最高达到64.8℃,相比纯石蜡提升31.4℃。【结论】亲水性石墨烯的加入对复合PCMs的光热转换效率有显著提升,具有良好的光热转换及储存性能。

关键词：太阳能相变材料微胶囊石墨烯石蜡

面向筋板布局的机床基础件立柱的多目标拓扑优化

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北京工业大学学报 2025年 241-249页

作者：牛鹏程强杨聪彬刘志峰北京工业大学先进制造与智能技术研究所北京工业大学先进制造技术北京市重点实验室北京工业大学机械工业重型机床数字化设计与测试技术重点实验室吉林大学数控装备可靠性教育部重点实验室

为提高机床关键基础大件立柱的综合性能,本文通过振动噪声测试分析系统,开展不同方向上某机床立柱的敲击测试实验,以得到其全部模态。在实验结果分析基础上,利用Abaqus软件进行面向筋板布局的立柱多目标拓扑优化分析。根据分析结果,修... 详细信息

为提高机床关键基础大件立柱的综合性能,本文通过振动噪声测试分析系统,开展不同方向上某机床立柱的敲击测试实验,以得到其全部模态。在实验结果分析基础上,利用Abaqus软件进行面向筋板布局的立柱多目标拓扑优化分析。根据分析结果,修整并重构新的立柱筋板布局。优化前后立柱有限元分析对比显示,其质量减轻10.09%,最大变形量减少5%,固有频率亦有一定程度提升。优化结果表明本文所进行的工作,既减轻立柱整体质量,节省立柱工程用料,又在一定程度上提升了其动静态性能。

关键词：数控机床机床立柱筋板布局多目标优化拓扑优化多目标优化

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基于聚四氟乙烯的干法电极性能

化工进展 2025年

作者：徐美玲汪宇邹娜姜会何美琪李风海邱介山菏泽学院化学化工学院伊犁师范大学重质碳资源化学与化工重点实验室北京化工大学化学工程学院

干法电极技术是目前先进的锂离子电池制造技术之一，但目前研究报导的文献较少，且研究中粘结剂聚四氟乙烯（PTFE）含量均大于5%。为此，采用物料均纤维化后热压法制备了不同PTFE含量的140 μm及180 μm三元干法电极膜片，探究了PTFE的... 详细信息

干法电极技术是目前先进的锂离子电池制造技术之一，但目前研究报导的文献较少，且研究中粘结剂聚四氟乙烯（PTFE）含量均大于5%。为此，采用物料均纤维化后热压法制备了不同PTFE含量的140 μm及180 μm三元干法电极膜片，探究了PTFE的含量对三元材料纤维化、膜片结构形貌、接触角、拉伸强度、电阻率、充放电等物理和电化学性能的影响及其机制。结果表明，宏观上PTFE含量不影响物料的均纤维化，微观上膜片扫描电镜截面中的细纤维状粘结剂数量远多于表面，2.5%PTFE膜片具有最小的接触角68°左右、最低的电阻率10.35 Ω·cm和较高的拉断力4.512 MPa，180 μm厚的膜片中具有最好的倍率性能，1 C放电克容量达到149.13 m Ah/g。通过以上研究，认为干法电极技术是一种非常可行性的产业化电极制备技术。

关键词：干法电极聚四氟乙烯,锂离子电池三元电极

梯度人工骨修复支架调控骨骼系统组织的修复与再生

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中国组织工程研究 2025年第4期29卷 846-855页

作者：张煜徐睿安方蕾历龙飞刘姝妍丁凌雪王悦熹郭子琰田丰薛佳佳有机无机复合材料国家重点实验室生物医用材料北京实验室先进弹性体材料研究中心材料科学与工程学院北京化工大学北京市100029

背景:梯度人工骨修复支架模拟了骨骼系统中的独特特征,在骨骼系统再生中具有巨大的应用潜力。目的:综述梯度人工骨修复支架在骨骼系统组织工程中的最新研究进展,并阐述了其优势与制造策略。方法:由第一作者检索Web of Science和PubMed... 详细信息

背景:梯度人工骨修复支架模拟了骨骼系统中的独特特征,在骨骼系统再生中具有巨大的应用潜力。目的:综述梯度人工骨修复支架在骨骼系统组织工程中的最新研究进展,并阐述了其优势与制造策略。方法:由第一作者检索Web of Science和PubMed数据库2000-2023年发表的文献,英文检索词为“gradient,bone regeneration,scaffold”,最终筛选后对76篇文献进行分析总结。结果与结论:①作为骨骼系统组织高效、高质量修复的重要手段,梯度人工骨修复支架目前针对骨组织、骨-软骨、肌腱-骨组织的天然梯度特征进行了仿生设计,这些支架能够一定程度地从结构、成分上模拟原生组织的细胞外基质,从而促进细胞黏附、迁移、增殖和分化,促进受损组织向原生状态再生恢复。②先进制造技术为梯度人工骨修复支架制备提供了更多可能;目前已经开发了通过空间差异化纤维排布和生物活性物质加载构建的梯度电纺纤维支架;分层叠加、分级孔隙率与生物3D打印技术制造的梯度3D打印支架;原位分层注射、简单逐层叠加、冷冻干燥法制造的梯度水凝胶支架;另外还包括其他方式或多方法联用的支架;这些支架在体外实验中展示了良好的生物相容性,在小型动物实验中能够加速组织再生并且观察到组织学结构明显改善。③目前开发的梯度人工骨修复支架仍需进一步优化,提高在梯度尺度上的匹配性,进一步明确材料与组织相互作用,避免降解产物导致的副反应等问题,未来需要结合相关学科优势与临床需求进一步优化。

关键词：梯度支架骨骼系统先进制造组织再生应用策略骨组织修复静电纺丝水凝胶 3D打印

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高等院校对接“揭榜挂帅”制度的研究与对策

科学管理研究 2023年第1期41卷 60-64页

作者：李燕高擎北京化工大学先进技术与装备研究院北京100029

“揭榜挂帅”制度是我国科技管理机制的一次重要变革。自2016年以来,中央及各地方政府就关于“揭榜挂帅”制度做出了许多有益探索,陆续出台了一系列政策文件。在梳理现行“揭榜挂帅”政策的基础上,深入考察了政策的实施情况和存在的问题... 详细信息

“揭榜挂帅”制度是我国科技管理机制的一次重要变革。自2016年以来,中央及各地方政府就关于“揭榜挂帅”制度做出了许多有益探索,陆续出台了一系列政策文件。在梳理现行“揭榜挂帅”政策的基础上,深入考察了政策的实施情况和存在的问题,并以此为依据提出了高校对接“揭榜挂帅”制度的政策建议。

关键词：揭榜挂帅高校科研管理创新政策

产学研融合赋能“双循环”发展路径与对策——创新生态系统视角

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科技管理研究 2023年第22期43卷 31-37页

作者：李燕高擎北京化工大学先进技术与装备研究院北京100029

在新发展格局背景下,探索从创新生态系统视角对产学研融合与区域创新关系进行深入研究。分析创新生态系统中各主体发挥的作用,结合世界著名湾区的发展历程分析国际产学研融合经验,探讨产学研融合赋能区域创新“双循环”发展的路径,并通... 详细信息

在新发展格局背景下,探索从创新生态系统视角对产学研融合与区域创新关系进行深入研究。分析创新生态系统中各主体发挥的作用,结合世界著名湾区的发展历程分析国际产学研融合经验,探讨产学研融合赋能区域创新“双循环”发展的路径,并通过分析总结我国区域科技创新发展的劣势与不足提出发展对策。结果表明:在产学研创新生态系统中,各创新主体与创新环境相互作用,形成相互依存、共生演进的良性循环网络推动产学研深度融合,并通过以科技创新国内大循环建设为主体,主动适应和深度嵌入全球创新链,充分发挥各主体优势赋能“双循环”发展;我国在基础研究能力、科技人才结构、科技领军企业培育、产学研融合生态、大科学基础设施建设等方面仍有待改进和完善。最后,从畅通国内创新大循环、强化技术供给能力,深度融入国际创新大循环,加快科技基础设施布局和建设等方面提出促进发挥产学研融合作用赋能“双循环”发展的具体对策建议。

关键词：产学研融合 “双循环” 创新生态系统区域科技创新