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纤铁矿与重金属的相互作用——从界面过程到环境行为的研究进展

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中国环境科学 2024年第8期44卷 4484-4495页

作者：范聪方君然李晓飞郭楚玲申渝卢桂宁梅远飞党志重庆工商大学环境与资源学院智能制造服务国际科技合作基地重庆400067 佛山科学技术学院环境与化学工程学院广东佛山528225 华南理工大学环境与能源学院工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室广东广州510006 重庆工商大学管理科学与工程学院重庆400067

铁的生物地球化学循环在土壤物质迁移转化过程尤其是重金属环境行为影响方面扮演着关键角色.纤铁矿是一种常见的亚稳态铁(羟基)氧化物,通常存在于季节性氧化还原交替的土壤环境中,具有较大的比表面积和高表面活性,驱动着土壤物质循环等... 详细信息

铁的生物地球化学循环在土壤物质迁移转化过程尤其是重金属环境行为影响方面扮演着关键角色.纤铁矿是一种常见的亚稳态铁(羟基)氧化物,通常存在于季节性氧化还原交替的土壤环境中,具有较大的比表面积和高表面活性,驱动着土壤物质循环等重要过程.本文以纤铁矿稳定性为纽带,阐述了纤铁矿在不同晶相重组路径中作为起始物种､前驱体(中间产物)和最终产物三种不同定位角色的演化规律.从生物地球化学循环角度对纤铁矿形成和晶相重组过程与重金属的相互作用机制进行了系统论述.重点讨论了典型环境因子(如pH值､含氧阴离子､有机质和微生物等)对纤铁矿稳定性及重金属赋存形态的影响.展望了未来研究发展趋势,包括多过程耦合下铁氧化物相转化机制､重金属在矿物-水界面的微观反应机制､以及重金属归趋的环境因子调控等,以期为基于铁循环调控重金属赋存状态的污染修复及铁矿物作用下重金属环境行为预测等提供参考.

关键词：纤铁矿稳定性环境因子重金属环境行为

可延展压电薄膜基底结构界面脱粘的预测与调控

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工程力学 2024年第4期41卷 247-256页

作者：周煜棠王博张博涵毕皓皓黄永安王烁道西北工业大学工程力学系西安710072 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024 华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074 俄克拉荷马州立大学机械与宇航工程学院美国俄克拉荷马74078

调控薄膜基底结构的表面不稳定性已被成功应用于制备可延展的新型电子设备中。然而,该类电子器件在工作中需要承受外部载荷作用,致使薄膜-基底结构界面处残余应力集中,容易诱发薄膜电子器件与基底脱粘与分层。该文将从理论分析和数值仿... 详细信息

调控薄膜基底结构的表面不稳定性已被成功应用于制备可延展的新型电子设备中。然而,该类电子器件在工作中需要承受外部载荷作用,致使薄膜-基底结构界面处残余应力集中,容易诱发薄膜电子器件与基底脱粘与分层。该文将从理论分析和数值仿真角度,研究压电薄膜在柔性基底表面上的失稳特性。由于压电薄膜变形具有大位移小应变的特点,该文基于非线性Euler-Bernoulli梁理论与能量最小化原理,建立压电薄膜基底结构无屈曲、褶皱、局部屈曲及全脱层屈曲模式的理论分析模型;从能量角度定量分析了薄膜-基底结构4种模式相互演变的临界条件;通过数值仿真,验证了该文解析结的有效性,定量、定性的讨论了薄膜基底结构的材料、几何参数对4种模式演变的影响。研究结果表明:改变基底弹性模量、预应变、物理场强度和界面粘附系数能够调控压电薄膜基底结构的屈曲模式;通过调控温度变化量和电压的方式,能够实现对压电薄膜基底结构的失稳特性精细化调控。该文的研究结果将为提升薄膜基底型的电子器件的稳定性及优化设计提供理论支持。

关键词：压电薄膜-柔性基底结构脱粘分层表面失稳临界应变

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多筋梳形件气辅成型气指缺陷模拟与控制研究

高分子通报 2024年第3期37卷 345-357页

作者：沈祖炎王子秦夏琴香肖刚锋程秀全明门(中国)幼童用品有限公司东莞523648 华南理工大学机械与汽车工程学院广州510640 广州民航职业技术学院飞机维修工程学院广州510403

多筋梳形件具有多加强筋及中空的复杂结构,传统注射成型难以获得良好的成型效果,故通常采用气辅成型作为制造工艺。然而,复杂结构下的气辅成型将产生气指缺陷,严重制约零件成型质量。以某多筋梳形件小腿靠为研究对象,针对零件气指缺陷,... 详细信息

多筋梳形件具有多加强筋及中空的复杂结构,传统注射成型难以获得良好的成型效果,故通常采用气辅成型作为制造工艺。然而,复杂结构下的气辅成型将产生气指缺陷,严重制约零件成型质量。以某多筋梳形件小腿靠为研究对象,针对零件气指缺陷,基于对产品的结构设计和成型技术方法的分析,对气指缺陷的形成原因进行了理论分析;基于Moldflow软件建立了小腿靠有限元模型,对气指形成进行有限元分析;基于薄化壁厚原则,改进了主体壁厚和加强筋壁厚,并提出了火山口减胶方案。结果表明,随着主体壁厚和加强筋壁厚的减少,气指缺陷得到改善。采用火山口减胶方案可在消除气指缺陷的基础上避免大面积减薄。试模验证了局部减薄可加快零件冷却,形成有效冻结层,从而消除气指缺陷。

关键词：多筋梳形件气体辅助注射成型气指缺陷气指量化分析缺陷控制

激光能量密度对65Mn钢表面Ni60A/WC复合涂层摩擦磨损性能的影响规律

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表面技术 2024年第11期53卷 181-192页

作者：王超姜芙林杨发展梁鹏青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520 青岛理工大学工业流体节能与污染控制教育部重点实验室山东青岛266520 山东省主要农作物机械化生产装备协同创新中心山东青岛266109

目的改善旋耕刀65Mn钢的摩擦磨损性能,提高农机触土零部件的使用寿命。方法采用激光熔覆技术在65Mn钢基体表面制备Ni60A/WC复合涂层。通过改变激光功率调节激光能量密度,在不同能量密度下制备Ni60A/WC复合涂层,观察并测试不同参数下复... 详细信息

目的改善旋耕刀65Mn钢的摩擦磨损性能,提高农机触土零部件的使用寿命。方法采用激光熔覆技术在65Mn钢基体表面制备Ni60A/WC复合涂层。通过改变激光功率调节激光能量密度,在不同能量密度下制备Ni60A/WC复合涂层,观察并测试不同参数下复合涂层试样的宏观形貌、微观结构、物相组成、元素分布、显微硬度及摩擦磨损特性,研究激光能量密度对Ni60A/WC复合涂层组织演变及摩擦磨损性能的影响规律和机理。结果Ni60A/WC复合熔覆层顶部主要有胞状晶和树枝晶,分布较紧密,熔覆层中部主要有树枝状晶,熔覆层底部主要为胞状晶和垂直交界面生长的枝晶,且分布均匀致密。随着激光能量密度的升高,熔覆层的熔高和熔深增加显著,WC硬质相颗粒发生分解,硬质相的数量明显减少,涂层的平均显微硬度降低。在激光能量密度为120 J/mm^(2)时,熔覆层的平均显微硬度为587.1HV1.0,相较于基体,提升了约1.8倍。此时熔覆层的平均摩擦因数最小,为0.312,相较于基体,得到显著提升,摩擦磨损机制为轻微的磨粒磨损。经田间试验测试发现,在激光能量密度为120 J/mm^(2)时制备的带有熔覆层的旋耕刀相较于无熔覆层的旋耕刀,其磨损质量降低了63%。结论通过控制激光能量密度,可以有效调控Ni60A/WC熔覆层的硬度和耐磨性,可为农机触土易磨损件的减摩耐磨表面强化改性提供理论指导。

关键词：旋耕刀激光能量密度 Ni60A-WC涂层微观组织物相组成硬度耐磨性

考虑最小尺寸约束的内嵌可移动压电驱动柔顺机构拓扑优化设计

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中国机械工程 2024年

作者：刘敏卢飞扬占金青吴剑朱本亮华东交通大学机电与车辆工程学院华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室华南理工大学广东省精密装备与制造技术重点实验室

基于压电驱动的柔顺机构广泛应用于精密工程领域，为了使柔顺机构构型与压电驱动分布同时达到最优，并满足工艺制造要求，提出考虑最小尺寸约束的内嵌可移动压电驱动柔顺机构拓扑优化设计方法。采用独立点密度插值模型描述主体结构的材... 详细信息

基于压电驱动的柔顺机构广泛应用于精密工程领域，为了使柔顺机构构型与压电驱动分布同时达到最优，并满足工艺制造要求，提出考虑最小尺寸约束的内嵌可移动压电驱动柔顺机构拓扑优化设计方法。采用独立点密度插值模型描述主体结构的材料分布，利用水平集函数表征任意形状的内嵌可移动压电驱动器，通过结构指示函数识别实体和空相材料，采用滤波阈值技术控制主体结构的最小尺寸。同时建立非重叠约束以保证压电驱动器在优化过程中不与设计域边界发生重叠，并以柔顺机构的输出位移最大化为目标函数，建立独立点密度插值-水平集联合拓扑优化模型，利用移动渐近线法求解拓扑优化问题。数值算例证明所提方法可以有效地同时优化主体结构和压电驱动器的位置分布，并满足最小尺寸要求。

关键词：柔顺机构拓扑优化压电驱动最小尺寸约束可移动组件

无量纲与SVM的石化机组旋转机械故障诊断方法

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噪声与振动控制 2024年第1期44卷 119-125,161页

作者：周凌孟张清华邓飞其孙国玺苏乃权朱冠华华南理工大学自动化科学与工程学院广州510000 广东石油化工学院广东省石化装备故障诊断重点实验室广东茂名525000

针对石化机组旋转机械故障信息存在非线性、重叠性等特点,提出一种无量纲与支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的石化机组旋转机械故障诊断方法。首先对采集的振动信号进行分析并将其无量纲化;接着通过特征选择选取高价值与敏感性... 详细信息

针对石化机组旋转机械故障信息存在非线性、重叠性等特点,提出一种无量纲与支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的石化机组旋转机械故障诊断方法。首先对采集的振动信号进行分析并将其无量纲化;接着通过特征选择选取高价值与敏感性强的无量纲特征,降低分类模型复杂度并提高算法速度;最后通过选取合适的SVM分类模型进行分类诊断。结合具有无量纲特征的故障敏感性与SVM的非线性分类性进行诊断分类,并通过石化机组故障诊断实验平台进行验证,表明该方法相比于其他经典分类方法分类效果更好,分类正确率为99.1%,证明了方法的有效性。

关键词：故障诊断旋转机械无量纲特征特征选择 SVM

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成形网对液压过滤材料性能稳定性的影响

液压与气动 2024年第4期48卷 173-180页

作者：董锬黄昱杰梁云唐敏贾晓楠田伟空军装备部驻新乡地区军事代表室河南新乡453000 华南理工大学轻工科学与工程学院广东广州510641 新乡航空工业(集团)有限公司河南新乡453000

液压过滤材料在过滤过程中会出现过滤比严重下降的问题,极大影响了滤材过滤性能的稳定性。首先利用Geodict软件模拟了滤材孔径分布不均匀对过滤性能的影响,结果表明,在平均孔径一定的情况下,滤材的最大孔径越大,滤材过滤性能的稳定性越... 详细信息

液压过滤材料在过滤过程中会出现过滤比严重下降的问题,极大影响了滤材过滤性能的稳定性。首先利用Geodict软件模拟了滤材孔径分布不均匀对过滤性能的影响,结果表明,在平均孔径一定的情况下,滤材的最大孔径越大,滤材过滤性能的稳定性越差;然后采用实验探究了成形网目数对滤材孔径分布以及液体过滤性能的影响,结果表明,当成形网的目数大于等于400目时,不同直径、不同定量的滤材在成形过程中的流失率和孔径分布逐渐趋于稳定,在滤材的物理参数和过滤精度接近时,500目成形网制备的滤材过滤性能的稳定性要高于80目成形网制备的滤材。

关键词：液压过滤材料成形网液体过滤性能测试过滤性能稳定性

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新工科背景下嵌入式系统实验教学改革

中国现代教育装备 2024年第13期 63-66页

作者：黄智聪秦甜华南理工大学吴贤铭智能工程学院广东广州511442

针对原有的嵌入式系统课程实验教学中学生很难直接面向真实物理信息系统进行嵌入式系统实践、实际课程教学效果不如预期的问题,提出基于处理器在环的半实物仿真实验教学方案。为了在仿真环境中使物理信息系统的输入输出与真实的微处理... 详细信息

针对原有的嵌入式系统课程实验教学中学生很难直接面向真实物理信息系统进行嵌入式系统实践、实际课程教学效果不如预期的问题,提出基于处理器在环的半实物仿真实验教学方案。为了在仿真环境中使物理信息系统的输入输出与真实的微处理器产生直接交互,通过嵌入式系统控制逼近真实的物理信息系统,同时设置实战化的创新实践课程,培养学生基于半实物化的开发方法快速完成原型开发验证的能力,鼓励学生自主探索和创新。

关键词：嵌入式系统物理信息系统实验教学半实物开发

智能算法优化XGBoost的聚能-爆破装药比冲量预测

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小型微型计算机系统 2024年第5期45卷 1076-1082页

作者：刘芳李士伟卢熹郭策安马元婧沈阳理工大学理学院沈阳110159 辽宁省兵器工业智能优化与控制重点实验室沈阳110159 沈阳理工大学自动化与电气工程学院沈阳110159 沈阳理工大学装备工程学院沈阳110159

为了探索聚能-爆破装药结构、爆破距离等参数与比冲量间的复杂关系,提出一种智能算法优化极端梯度提升(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)的聚能-爆破装药比冲量预测模型.采用相关性分析方法,探寻聚能-爆破装药结构参数、爆破距离参... 详细信息

为了探索聚能-爆破装药结构、爆破距离等参数与比冲量间的复杂关系,提出一种智能算法优化极端梯度提升(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)的聚能-爆破装药比冲量预测模型.采用相关性分析方法,探寻聚能-爆破装药结构参数、爆破距离参数与比冲量之间的关联程度.使用具有数据并行处理能力和集成学习思想的XGBoost算法,挖掘结构参数、爆破距离参数与比冲量间的潜在非线性关系.基于粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)良好的全局搜索能力和蚁群算法(Ant Colony Optimization,ACO)优良的局部搜索能力,设计双智能算法优化XGBoost的融合预测模型PSO-ACO-XGBoost,提高聚能-爆破装药比冲量预测精度.PSO和ACO分别用于搜索XGBoost超参数解空间的全局最优解与局部最优解.实验结果表明,PSO-ACO-XGBoost模型相较于BP、XGBoost、PSO-BP、ACO-XGBoost等其它8种预测模型,在预测精度、拟合程度、速度和稳定性等方面具有最佳性能.

关键词：聚能装药爆破装药比冲量极端梯度提升粒子群算法蚁群算法