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岩石各向异性波速三维全方位表征方法与声发射定位优化

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工程科学学报 2025年第3期47卷 454-467页

作者：苗胜军余文轩梁明纯杨鹏锦李从豪刘泽京北京科技大学城市地下空间工程北京市重点实验室北京100083 北京科技大学资源与安全工程学院北京100083

为了探究岩石波速各向异性特征及其对声发射定位精度的影响,开展了大理岩与粉砂岩单轴压缩试验.单轴压缩过程中,大理岩几乎完全处于弹性阶段,平均波速保持基本不变,水平波速始终大于斜纵向波速,说明初始状态下纵向裂隙较少.粉砂岩在压... 详细信息

为了探究岩石波速各向异性特征及其对声发射定位精度的影响,开展了大理岩与粉砂岩单轴压缩试验.单轴压缩过程中,大理岩几乎完全处于弹性阶段,平均波速保持基本不变,水平波速始终大于斜纵向波速,说明初始状态下纵向裂隙较少.粉砂岩在压密阶段,水平、斜纵向及平均波速均呈现增加趋势;在弹性阶段,水平波速及平均波速缓慢下降,说明该阶段岩石在纵向上已出现微小裂隙;在损伤阶段,水平、斜纵向与平均波速的快速减小表明裂隙已贯通.根据岩石不同方向波速演化特征提出了基于罗德里格矩阵的岩石各向异性波速三维椭球体表征方法,通过统计椭球体长轴与真实裂纹分布方位角,大理岩和粉砂岩波速椭球体77%以上的长轴方位角与裂纹方位角分布一致,说明该方法可应用于裂纹扩展预测.同时提出了结合各项异性波速演化特征的声发射定位方法,通过断铅试验确定该方法平均误差在大理岩中为1.89 mm,在粉砂岩中为2.76 mm.粉砂岩的定位误差大于大理岩,主要因为粉砂岩孔隙率较大、波速变化不稳定性强以及波速的各向异性更为严重.在两种岩石中本文方法相较于传统单纯形法和Geiger方法定位精度均提高了58%以上,验证了该定位方法的准确性.

关键词：罗德里格矩阵波速各向异性三维表征声发射定位

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钛涂层制备与后处理工艺及应用研究进展

材料导报 2025年第2期39卷 138-146页

作者：万福程梁继超于爱华张嘉振路新北京科技大学工程技术研究院高效轧制与智能制造国家工程研究中心北京100083 北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083 北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083

钛及其合金因低密度、高强度、优异耐蚀性等优点而应用于诸多领域,但钛价格较为昂贵,限制了其更广泛的应用。在基体表面制备钛涂层可以较低的成本对钛的优异特性加以利用,实现远高于传统有机涂层的耐久性与力学性能,因而围绕钛涂层所展... 详细信息

钛及其合金因低密度、高强度、优异耐蚀性等优点而应用于诸多领域,但钛价格较为昂贵,限制了其更广泛的应用。在基体表面制备钛涂层可以较低的成本对钛的优异特性加以利用,实现远高于传统有机涂层的耐久性与力学性能,因而围绕钛涂层所展开的研究日益增多。本文系统介绍了钛涂层的常用制备技术及后处理方式,并综合国内外研究进展,对钛涂层在海洋工程、生物医疗、航空航天等领域的应用现状进行了综述,最后总结了当前钛涂层发展所面临的问题并对未来趋势进行了展望。

关键词：钛涂层喷涂技术后处理耐蚀性耐磨性

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磷石膏充填技术研究进展

工程科学学报 2025年第2期47卷 195-214页

作者：陈秋松吴爱祥北京科技大学土木与资源安全学院北京100083

磷石膏充填是大宗固废处置和磷矿安全高效开采的重要途径,响应国家生态文明建设发展战略、符合绿色矿山可持续发展要求,应用前景广阔.本文系统分析了磷石膏材料性能与充填制备工艺、充填性能、充填污染风险与控制的研究成果,主要包括:(1... 详细信息

磷石膏充填是大宗固废处置和磷矿安全高效开采的重要途径,响应国家生态文明建设发展战略、符合绿色矿山可持续发展要求,应用前景广阔.本文系统分析了磷石膏材料性能与充填制备工艺、充填性能、充填污染风险与控制的研究成果,主要包括:(1)概述了磷石膏充填研究现状,介绍了相关研究成果产出及政策动态;(2)整理了国内外不同地区磷石膏化学成分、物理性能,分析了胶凝材料类型以及理论最佳化学计量组成范围,汇总了磷石膏充填料浆流变性能、力学性能影响因素及演化机理;(3)评价了磷石膏充填的潜在环境污染风险,总结了现有磷石膏预处理技术与有毒元素固定机理;(4)从预处理技术、靶向材料、原位监测三个方面对未来研究进行了展望.

关键词：磷石膏充填膏体充填胶结充填绿色矿山磷石膏

设计师如何与AI合作——AIGC赋能下的设计工作坊教学模式探索

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艺术设计研究 2025年第01期 123-129+144页

作者：何思倩吴佳洁覃京燕北京科技大学机械学院北京科技大学

随着生成式人工智能（AIGC）技术的迅速发展，设计教育和实践正面临前所未有的挑战与机遇。本文探讨了AIGC技术在设计工作坊教学中的应用，旨在提升设计教学的智能化、高效化和个性化水平。通过北京科技大学与腾讯研究院联合举办的“AIG... 详细信息

随着生成式人工智能（AIGC）技术的迅速发展，设计教育和实践正面临前所未有的挑战与机遇。本文探讨了AIGC技术在设计工作坊教学中的应用，旨在提升设计教学的智能化、高效化和个性化水平。通过北京科技大学与腾讯研究院联合举办的“AIGC与未来城市”主题工作坊，本文分析了AIGC工具在设计工作坊中的融入对于提升学生设计思维、创新能力、自我效能、团队合作的积极作用，并结合教学过程、实施方法、教学效果和学生反馈，探究了AIGC背景下的设计工作坊教学模式的成效与可行性。同时，本文也指出了AIGC工具在文化多样性和道德责任方面的局限性及相应改进建议，并对未来设计教育的发展方向进行了展望。

关键词： AIGC 设计工作坊设计教学

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固液界面水化膜结构研究进展

工程科学学报 2025年第3期47卷 401-410页

作者：张娜寇珏孙春宝北京科技大学资源与安全工程学院北京100083

固液界面广泛存在于物质世界中,界面性质的变化在矿物浮选、石油开采以及土壤改良等领域具有重要作用,水化膜作为固液界面上的微纳米结构,对固液界面性质起到决定性的作用,水化膜的结构与厚度受固体表面性质与溶液性质的影响.本文以云... 详细信息

固液界面广泛存在于物质世界中,界面性质的变化在矿物浮选、石油开采以及土壤改良等领域具有重要作用,水化膜作为固液界面上的微纳米结构,对固液界面性质起到决定性的作用,水化膜的结构与厚度受固体表面性质与溶液性质的影响.本文以云母和方解石两种常见矿物为例,总结了利用X射线反射率测量和原子力显微镜观察两种方法探索矿物-水界面水化膜结构的研究进展,探讨了不同矿物表面水化膜的结构特点,讨论了溶液中金属阳离子及矿物表面解离离子对水化膜结构的影响,对比了两种方法所测水化膜结构的异同点.旨在深化对固液界面水合结构的理解,推动水化膜动力学行为的深入研究.

关键词：水化膜 X射线反射率原子力显微镜云母方解石

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扑翼飞行器的变幅飞行策略的设计与实现

机器人 2025年第1期47卷 76-84页

作者：张良何修宇王者奇贺威北京科技大学智能科学与技术学院北京100083 北京科技大学人工智能研究院北京100083 智能仿生无人系统教育部重点实验室北京100083

自然界的鸟类在面对不断变化的气流条件时,会主动调整翅膀的扑动幅度来提升飞行效率。本文模仿这一行为(变幅飞行)设计了扑翼飞行器,并提出了一种基于电机闭环控制的变幅飞行策略。首先考虑电机的动力学模型以及翅膀运动的动态特性,建... 详细信息

自然界的鸟类在面对不断变化的气流条件时,会主动调整翅膀的扑动幅度来提升飞行效率。本文模仿这一行为(变幅飞行)设计了扑翼飞行器,并提出了一种基于电机闭环控制的变幅飞行策略。首先考虑电机的动力学模型以及翅膀运动的动态特性,建立翅膀扑动角度的闭环模型,设计控制器实现对翅膀扑动角度的精确控制。在此基础上,设计了包含滑翔飞行功能的变幅飞行策略,并通过数值仿真验证了策略的有效性。给出了一种适用于多种中大型扑翼飞行机器人的解决方案实现变幅飞行策略的实际应用,该方案以仿猎鹰扑翼飞行器作为基础平台,添加了采集翅膀扑动角度的传感器以及用于运行变幅飞行控制算法的Falcon 2.0飞控板。改进后平台总质量增加不到30 g。地面实验结果显示,翅膀可以在0.2 s内达到滑翔指定角度,也可以进行扑频在1~4 Hz的变幅飞行;地面转台实验表明该策略可以进一步提升气流利用效率,升力较传统周期扑动方式提升了14.7%。飞行试验表明,飞行器能够在0.5 s内实现稳定滑翔,也可进行频率2~3 Hz的变幅飞行,充分验证了所提出的变幅飞行策略的有效性。本文设计的变幅飞行策略提升了扑翼飞行器翅膀扑动的自由度,为扑翼飞行器的性能优化和实际应用提供了有效的解决方案。

关键词：仿生扑翼飞行器滑翔飞行变幅飞行电机控制

基于贝叶斯图注意力Transformer的航空发动机剩余使用寿命概率预测

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工程科学学报 2025年第2期47卷 374-388页

作者：胡艳艳白雅婷北京科技大学智能科学与技术学院北京100083

航空发动机作为飞机的心脏,其健康状态对飞机的安全飞行至关重要.深度学习强大的数据挖掘能力,为通过海量历史数据预测航空发动机的剩余使用寿命提供了新方法.然而,传统基于深度学习的方法大都关注于挖掘数据在时间上的关联,而忽略了多... 详细信息

航空发动机作为飞机的心脏,其健康状态对飞机的安全飞行至关重要.深度学习强大的数据挖掘能力,为通过海量历史数据预测航空发动机的剩余使用寿命提供了新方法.然而,传统基于深度学习的方法大都关注于挖掘数据在时间上的关联,而忽略了多个传感器监测数据之间复杂的非欧氏空间关系.此外,少有研究考虑数据或者预测过程本身具有的不确定性,缺乏对预测结果可靠性的评估.为解决上述问题,本文提出了一种基于贝叶斯网络和图注意力Transformer的航空发动机剩余使用寿命概率预测方法.将图注意力机制融入Transformer的时间多头注意力模块,结合图注意力网络在空间特征提取上的优势和Transformer模型在时间特征提取的优势,实现数据特征时空关系的联合提取.同时,利用改进的贝叶斯网络度量预测不确定性,在得到剩余使用寿命预测点值的同时给出相应的置信区间.最后,通过在公开航空发动机数据集上的实验,证明了所提模型的有效性和先进性.

关键词：航空发动机剩余使用寿命图注意力Transformer 贝叶斯网络概率预测

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锆合金表面Al_(0.2)CrFeNiCu_(1.5)高熵合金涂层的组织与性能研究

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原子能科学技术 2025年第2期59卷 429-435页

作者：陈志培任晓娜葛昌纯北京科技大学北京100083

采用超高速激光熔覆技术在锆合金棒上成功制备了Al_(0.2)CrFeNiCu_(1.5)高熵合金涂层,涂层与基体具有良好的冶金结合,没有裂纹和气孔等缺陷。采用扫描电子显微镜对涂层进行了形貌和能谱分析,用显微维氏硬度计和电化学工作站对涂层的硬... 详细信息

采用超高速激光熔覆技术在锆合金棒上成功制备了Al_(0.2)CrFeNiCu_(1.5)高熵合金涂层,涂层与基体具有良好的冶金结合,没有裂纹和气孔等缺陷。采用扫描电子显微镜对涂层进行了形貌和能谱分析,用显微维氏硬度计和电化学工作站对涂层的硬度和耐腐蚀性能进行了研究。结果表明:涂层底部与基体之间存在元素的相互扩散,热影响区宽约86μm,在其界面处可以观察到垂直生长的柱状晶。涂层组织主要由灰黑色的枝晶区和灰白色的枝晶间区组成。涂层成分均匀,硬度最高可达690 HV,高熵合金特有的固溶强化、晶格畸变和缓慢扩散效应是其具有高硬度的主要原因。涂层的自腐蚀电流密度为6.241×10^(-8) A/cm^(2),极化电阻为1.181×10^(6)Ω/cm^(2),阻抗为2.326×10^(6)Ω/cm^(2),Al_(0.2)CrFeNiCu_(1.5)高熵合金涂层提高了锆合金基体的耐腐蚀性能。

关键词：激光熔覆高熵合金涂层耐腐蚀性能

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高熵合金高周和低周疲劳行为研究进展

材料导报 2025年第3期39卷 196-207页

作者：宋少龙王晓地张哲任学冲栾本利北京科技大学国家材料服役安全科学中心北京100083

高熵合金因具有优异的性能,如高强度、高韧性、良好的耐磨性和耐蚀性等,成为材料领域的研究热点之一。随着对高熵合金基本力学性能研究的深入,其长期服役性能——疲劳性能逐渐受到关注。根据目前文献报道,高熵合金具有优良的抗疲劳性能... 详细信息

高熵合金因具有优异的性能,如高强度、高韧性、良好的耐磨性和耐蚀性等,成为材料领域的研究热点之一。随着对高熵合金基本力学性能研究的深入,其长期服役性能——疲劳性能逐渐受到关注。根据目前文献报道,高熵合金具有优良的抗疲劳性能,具备成为工程材料的潜力。然而,目前高熵合金疲劳研究体系众多,且制备工艺方法和微观结构等复杂多样,导致其疲劳分散性很大。因此,有必要对相关工作进行归纳和总结,加深有关认识和理解,从而推动高熵合金的进一步发展。本文主要从不同体系高熵合金的微观结构出发,详细介绍了疲劳研究的最新成果,总结并对比了高熵合金的高周和低周疲劳性能及相应的疲劳机理,最后对目前研究中存在的问题进行了说明以及对未来发展方向进行了展望。

关键词：高熵合金微观结构疲劳行为疲劳机理