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金属材料表面纳米化研究与进展

表面技术 2024年第4期53卷 20-33页

作者：杨庆徐文文周伟刘璐华赖朝彬江西理工大学材料冶金化学学部江西赣州341000

大多数金属材料的失效都是从其表面开始的,进而影响整个材料的整体性能。研究表明,在金属材料表面制备纳米晶,实现表面纳米化,可以提升材料的表面性能,延长其使用寿命。金属材料表面纳米化是指利用反复剧烈塑性变形让表层粗晶粒逐步得... 详细信息

大多数金属材料的失效都是从其表面开始的,进而影响整个材料的整体性能。研究表明,在金属材料表面制备纳米晶,实现表面纳米化,可以提升材料的表面性能,延长其使用寿命。金属材料表面纳米化是指利用反复剧烈塑性变形让表层粗晶粒逐步得到细化,材料中形成晶粒沿厚度方向呈梯度变化的纳米结构层,分别为表面无织构纳米晶层、亚微米细晶层、粗晶变形层和基体层,这种独特的梯度纳米结构对金属材料表面性能的大幅度提升效果显著。根据国内外表面纳米化的研究成果,首先对表面涂层或沉积、表面自纳米化以及混合纳米化3种金属表面纳米化方法进行了简要概述,阐述了各自优缺点,总结了表面自纳米化技术的优势,在此基础上重点分析了位错和孪晶在金属材料表面自纳米化过程中所起的关键作用,提出了金属材料表面自纳米化机制与材料结构、层错能大小有着密不可分的联系,对金属材料表面自纳米化机制的研究现状进行了归纳;阐明了表面纳米化技术在金属材料性能提升上的巨大优势,主要包括对硬度、强度、腐蚀、耐磨、疲劳等性能的改善。最后总结了现有表面强化工艺需要克服的关键技术,对未来的研究工作进行了展望,并提出将表面纳米化技术与电镀、气相沉积、粘涂、喷涂、化学热处理等现有的一些表面处理技术相结合,取代高成本的制造技术,制备出价格低廉、性能更加优异的复相表层。

关键词：金属材料表面纳米化梯度纳米结构纳米化机理表面性能

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高水压高应力岩石声波传播频域特性试验研究

岩石力学与工程学报 2024年第6期43卷 1316-1334页

作者：金解放黄方博赵康艳王宇方立兴江西理工大学土木与测绘工程学院江西赣州341000 江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州341000

深部岩体工程处于高水压高地应力环境中,其损伤演化特性受赋存环境的影响;声波广泛用于表征岩石(体)损伤累积演化程度。为研究高水压高地应力下岩石的声波传播规律和衰减机制,基于自主研发的高水压高应力岩石声波测试系统,设置6个水压力... 详细信息

深部岩体工程处于高水压高地应力环境中,其损伤演化特性受赋存环境的影响;声波广泛用于表征岩石(体)损伤累积演化程度。为研究高水压高地应力下岩石的声波传播规律和衰减机制,基于自主研发的高水压高应力岩石声波测试系统,设置6个水压力和5个轴向静应力等级,分别模拟不同的地下水压力和地应力环境,对孔隙率差别较大的红砂岩和石灰岩开展声波传播试验。确定声波首波选取方法,将首波进行傅立叶变换,分析频谱曲线的变化特性;定义频域传输系数,分析频域传输系数、质心频率和品质因子的变化规律,探索波阻抗与品质因子的关系,构建岩石频域衰减的经验模型。研究结果表明,随水压力增大,红砂岩的声波频谱面积和频域传输系数先增加后减小,频域传输系数与水压力呈高斯函数关系;而石灰岩的2个参数先整体增大后缓慢变化。随轴向静应力增大,2种岩石的频域传输系数均先增加后减小。随水压力增大,红砂岩的质心频率呈线性下降,出现“频率漂移”现象,而石灰岩的先上升后缓慢发展;随轴向静应力增大,不同岩石声波质心频率先上升后下降。2种岩石品质因子随水压力先快速增加后减小,但减小程度具有差别,红砂岩品质因子减小显著,石灰岩减小较小。2种岩石处于压密阶段时品质因子增大,达到损伤阶段时品质因子减小。研究成果为探索深部高水压环境下岩石损伤演化声学研究方法奠定了理论基础。

关键词：岩石力学深部高水压岩石声波传播频域传输系数质心频率品质因子

基于多任务学习多目标优化的稀土元素组分含量与浓度多维度软测量

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控制理论与应用 2024年第3期41卷 454-467页

作者：张水平张奇涵王碧江西理工大学信息工程学院江西赣州341000

稀土混合萃取溶液中各元素组分含量的在线软测量是优化连续萃取生产过程、确保产品高纯化的前提.现有软测量方法可独立求解单个稀土元素组分含量,但忽略了多元素组分含量间或组分含量与其它相关因素(如浓度)间的共性.本文为探索多稀土... 详细信息

稀土混合萃取溶液中各元素组分含量的在线软测量是优化连续萃取生产过程、确保产品高纯化的前提.现有软测量方法可独立求解单个稀土元素组分含量,但忽略了多元素组分含量间或组分含量与其它相关因素(如浓度)间的共性.本文为探索多稀土元素组分含量间及组分含量与浓度间的共性,将多任务学习方法用于稀土元素组分含量软测量中.首先,构建多任务深度神经网络,提高模型的泛化能力和鲁棒性.其次,提出基于多目标优化算法的稀土多元素组分含量预测方法,通过搜索Pareto最优以提升各任务的预测精度.经多组对比实验表明,该方法在多元素组分含量或多元素组分含量与浓度同时训练时性能最佳,能满足稀土元素组分含量在线检测的精确性和实时性.

关键词：稀土萃取组分含量多任务学习多目标优化机器学习深度学习帕累托

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轻量级重参数化的遥感图像超分辨率重建网络设计

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光学精密工程 2024年第2期32卷 268-285页

作者：易见兵陈俊宽曹锋李俊谢唯嘉江西理工大学信息工程学院江西赣州341000

针对当前基于深度学习的遥感图像超分辨率重建模型部署时对硬件要求较高,本文设计了一种轻量级基于重参数化的残差特征遥感图像超分辨率重建网络。首先,采用重参数化方法设计了一种残差局部特征模块,以有效地提取图像局部特征;同时考虑... 详细信息

针对当前基于深度学习的遥感图像超分辨率重建模型部署时对硬件要求较高,本文设计了一种轻量级基于重参数化的残差特征遥感图像超分辨率重建网络。首先,采用重参数化方法设计了一种残差局部特征模块,以有效地提取图像局部特征;同时考虑到图像内部出现的相似特征,设计了一个轻量级的全局上下文模块对图像的相似特征进行关联以提升网络的特征表达能力,并通过调整该模块的通道压缩倍数来减少模型的参数量和改善模型的性能;最后,在上采样模块前使用多层特征融合模块聚合所有的深度特征,以产生更全面的特征表示。在UC Merced遥感数据集上进行测试,该算法在遥感图像3倍超分辨率下的参数量为539 K,峰值信噪比为30.01 dB,结构相似性为0.8449,模型的推理时间为0.010 s;而HSENet算法的参数量为5470 K,峰值信噪比为30.00 dB,结构相似性为0.8420,模型的推理时间为0.059 s。实验结果表明,该算法相比HSENet算法,参数量更少,运行速度较快,且峰值信噪比与结构相似性也有一定的提高。在DIV2K自然图像数据集上进行测试,该算法的峰值信噪比和结构相似性相比其他算法也有一定的优势,表明该算法的泛化能力较强。

关键词：超分辨率遥感图像全局上下文重参数化残差网络

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基于多维动态拓扑学习图卷积的骨架动作识别

电子学报 2024年第3期52卷 991-1001页

作者：罗会兰曹立京江西理工大学信息工程学院江西赣州341000

图卷积由于其对图数据的强大表示能力被广泛应用于基于骨架的动作识别任务中.但是现有的图卷积方法在所有帧或通道上都使用共享的图拓扑进行特征聚合,这极大限制了图卷积网络的表示能力.为了解决这些问题,本文提出多维动态拓扑学习图卷... 详细信息

图卷积由于其对图数据的强大表示能力被广泛应用于基于骨架的动作识别任务中.但是现有的图卷积方法在所有帧或通道上都使用共享的图拓扑进行特征聚合,这极大限制了图卷积网络的表示能力.为了解决这些问题,本文提出多维动态拓扑学习图卷积用于动态建模具有时序与通道特异性的拓扑结构.多维动态拓扑学习图卷积主要包含三个组成部分:纯粹节点拓扑学习图卷积(pure Joint topology learning Graph Convolution,J-GC)、动态时序特异性拓扑学习图卷积(Dynamic Temporal-Wise topology learning Graph Convolution,DTW-GC)和通道特异性拓扑学习图卷积(Channel-Wise topology learning Graph Convolution,CW-GC).特别地,在DTW-GC中使用了动态骨架拓扑建模方法(Dynamic Skeleton Topology Learning,DSTL),以高效地建模富含全局时空拓扑特征的动态骨架拓扑.将多维动态拓扑学习图卷积与多尺度时间卷积(Multi-Scale Temporal Convolution,MS-TC)相结合,本文构建了具有强大建模能力的图卷积网络.此外,为了对骨架数据的空间信息进行补充,本文额外引入了相对节点数据和相对骨骼数据进行多流网络的融合.本文所提出的方法在NTU-RGB+D与NTU-RGB+D 120数据集上分别取得了92.64%和89.29%的准确率,超过了当前最先进方法.

关键词：动作识别深度学习图卷积动态骨架拓扑数据融合

农村电商物流下无人机与车辆协同配送路径优化研究

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计算机工程与应用 2024年第1期60卷 310-318页

作者：许菱杨林超朱文兴钟少君江西理工大学经济管理学院江西赣州341000 江西理工大学商学院南昌330013

无人机配送正在成为解决物流末端配送难题的重要手段。无人机与车辆协同配送模式克服了无人机配送能力不足、安全性不高的弊端,是无人机参与配送的重要途径之一。针对农村电商物流“最后一公里”配送难、配送贵问题,考虑无人机与车辆协... 详细信息

无人机配送正在成为解决物流末端配送难题的重要手段。无人机与车辆协同配送模式克服了无人机配送能力不足、安全性不高的弊端,是无人机参与配送的重要途径之一。针对农村电商物流“最后一公里”配送难、配送贵问题,考虑无人机与车辆协同方式、多无人机多包裹配送等约束,以配送成本最小化为目标构建混合整数规划模型并提出一种两阶段算法对无人机与车辆协同配送路径优化问题进行求解。第一阶段通过带约束的自适应K-means算法确定车辆停靠点范围,第二阶段设计爬山算子与分裂算子改进遗传算法,求得无人机与车辆配送路径。最后,通过算例实验验证了模型和算法的可行性与有效性。研究成果有望为农村电商物流末端配送降本增效提供新思路和参考价值。

关键词：无人机与车辆协同配送农村电商物流路径优化两阶段算法

不同流向上小流道加热管内超临界CO_(2)的压降特性

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化工进展 2024年第2期43卷 830-843页

作者：王磊曹雄金罗凯王艳费华江西理工大学土木与测绘工程学院江西赣州341000

针对不同流动方向上超临界CO_(2)流体在小流道加热管径为0.75mm内的压降特性进行了实验研究。结果表明,不同流动(水平流动、垂直向上流动以及垂直向下流动)方向上,实验总压降、摩擦压降以及加速度压降均随着系统压力的升高而逐渐减小,... 详细信息

针对不同流动方向上超临界CO_(2)流体在小流道加热管径为0.75mm内的压降特性进行了实验研究。结果表明,不同流动(水平流动、垂直向上流动以及垂直向下流动)方向上,实验总压降、摩擦压降以及加速度压降均随着系统压力的升高而逐渐减小,而随着质量流量的增大、加热功率以及进口温度的升高而增大。然而,在垂直流动方向上重力压降随着系统压力的升高以及质量流量的增大而逐渐增大,但随着加热功率以及进口温度的升高而逐渐减小。当系统压力、质量流量、加热功率以及进口温度保持恒定时,不同流动方向上超临界CO_(2)流体的摩擦压降均在实验总压降中所占有的比例最大,而重力压降在实验总压降中所占有的比例最小。通过两种测试管径的压降数据比较可知,超临界CO_(2)流体在不同流动方向上实验总压降的变化趋势始终保持一致,并且小管径的实验总压降远大于大管径的实验总压降,从而说明测试管径的尺寸大小对实验总压降的变化有着显著影响。

关键词：超临界CO_(2) 不同流动方向总压降摩擦压降加速度压降重力压降

改进轻量化VTG-YOLOv7-tiny的钢材表面缺陷检测

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光学精密工程 2024年第8期32卷 1227-1240页

作者：梁礼明龙鹏威冯耀卢宝贺江西理工大学电气工程与自动化学院江西赣州341000

针对钢材表面缺陷形态多样、结构复杂且存在检测目标漏检现象和算法参数量过大等问题,提出一种轻量化VTG-YOLOv7-tiny的钢材缺陷检测算法。该方法一是设计VoVGA-FPN网络,以减少信息传递过程中的丢失,增强网络特征融合能力;二是构建三重... 详细信息

针对钢材表面缺陷形态多样、结构复杂且存在检测目标漏检现象和算法参数量过大等问题,提出一种轻量化VTG-YOLOv7-tiny的钢材缺陷检测算法。该方法一是设计VoVGA-FPN网络,以减少信息传递过程中的丢失,增强网络特征融合能力;二是构建三重坐标注意力机制,提升模型对空间和通道信息的特征提取能力;三是引入鬼影混洗卷积,在提高精度的同时降低模型参数量和计算量;四是增加大目标检测层,改善特征图中部分缺陷占比较大,导致检测精度低的问题。在NEU-DET和Severstal钢材缺陷数据集进行实验验证,改进后算法与原模型相比,mAP分别提升5.7%和8.5%;参数量和计算量分别降低0.61 M和4.2 G;精确度和召回率分别提升7.1%,1.8%和8.9%,7.0%。实验结果表明,改进后的算法更好地平衡了检测精度和轻量化,为边缘终端设备提供了参考。

关键词：缺陷检测轻量化YOLOv7-tiny VoVGA-FPN网络三重坐标注意力鬼影混洗卷积

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腔室清洗的单臂组合设备初始暂态调度

控制理论与应用 2024年第2期41卷 303-310页

作者：郭文有潘春荣江西理工大学机电工程学院江西赣州341000

为了提升腔室洁净度,晶圆厂需对组合设备腔室进行清洗操作,从而提高晶圆的加工质量.考虑腔室清洗时间和晶圆驻留时间的约束条件下,本文研究了单臂组合设备的初始暂态调度问题.首先,提出了机械手的初始暂态活动规则,并对机械手活动序列... 详细信息

为了提升腔室洁净度,晶圆厂需对组合设备腔室进行清洗操作,从而提高晶圆的加工质量.考虑腔室清洗时间和晶圆驻留时间的约束条件下,本文研究了单臂组合设备的初始暂态调度问题.首先,提出了机械手的初始暂态活动规则,并对机械手活动序列进行描述,实现了系统的初始暂态可调度性;其次,对机械手在初始暂态和稳态的活动时间进行了建模;然后,根据系统的时间特性,建立了初始暂态调度的线性规划模型;最后,通过实例验证了该方法的有效性.与已有的虚拟晶圆方法相比,该调度方法能有效减少初始暂态的完工时间,提高了组合设备的晶圆生产效率.

关键词：组合设备腔室清洗初始暂态晶圆制造