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采用全局健康因子和残差模型的锂离子电池健康状态估计

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西安交通大学学报 2025年

作者：胡循泉耿莉敏舒俊豪张文博巫春玲尉小龙黄东陈昊长安大学陕西省交通新能源开发应用与汽车节能重点实验室长安大学西安市交通先进动力重点实验室陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院核工业二〇三研究所

为准确估计锂离子电池的健康状态（SOH），提出了一种卷积神经网络-残差网络-双向门控循环单元-注意力机制（CNN-Residual-BiGRU-Attention）模型和微调估计方法。首先，采用分段近似聚合算法对电池容量增量和恒流充电曲线进行降维，构... 详细信息

为准确估计锂离子电池的健康状态（SOH），提出了一种卷积神经网络-残差网络-双向门控循环单元-注意力机制（CNN-Residual-BiGRU-Attention）模型和微调估计方法。首先，采用分段近似聚合算法对电池容量增量和恒流充电曲线进行降维，构建全局健康因子；接着，利用卷积神经网络提取全局健康因子时序特征，通过注意力机制突出强相关特征，并引入残差网络保持信息完整性；最后，通过改进人工蜂群算法对模型超参数寻优，提升模型SOH估计精度。采用美国国家航空航天局和牛津大学锂离子电池数据集进行精度验证，结果表明：利用提出的微调估计方法，即使精度较差的卷积神经-长短期记忆模型，SOH估计结果的平均绝对误差e MAE、平均绝对百分比误差e MAPE和均方根误差e RMSE亦在2%以内；相较于卷积神经网络-双向门控循环单元-注意力机制模型，采用CNN-Residual-BiGRU-Attention模型对训练集比例为30%的同一电池SOH进行估计，得到的e MAE、e MAPE和e RMSE分别降低了41.86%、44.35%、42.11%；对训练集比例为40%的同类电池SOH进行估计，得到的e MAE、e MAPE和e RMSE分别降低了52.78%、53.11%、46.76%。研究结果可为低比例训练集条件下准确估计锂离子电池的SOH提供理论参考。

关键词：锂离子电池健康状态估计全局健康因子改进人工蜂群算法残差双向门控循环单元

基于氢氧稳定同位素的鄱阳湖流域“五河”新水比例及其滞留时间量化研究

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湖泊科学 2025年第1期37卷 266-278,I0027页

作者：李楷文丁梦瑶范宏翔吴华武雷蕊宇付丛生李静辛未张赐成湖南师范大学地理空间大数据挖掘与应用湖南省重点实验室长沙410081 湖南师范大学地理科学学院长沙410081 中国科学院南京地理与湖泊研究所南京211135 中国科学院大学北京100049 滁州学院地理信息与旅游学院滁州239000 中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室武汉430072

流域河流新水比例和滞留时间是表征径流过程以及污染物、营养物质运输的重要参数。确定水的来源及其在流域内的滞留时间,对于理解流域水文过程和功能至关重要。为了定量解析鄱阳湖流域河流的新水比例和滞留时间,本文通过对鄱阳湖流域降... 详细信息

流域河流新水比例和滞留时间是表征径流过程以及污染物、营养物质运输的重要参数。确定水的来源及其在流域内的滞留时间,对于理解流域水文过程和功能至关重要。为了定量解析鄱阳湖流域河流的新水比例和滞留时间,本文通过对鄱阳湖流域降水及河水(赣江、修河、信江、抚河、饶河,以下简称“五河”)稳定同位素(δ^(18)O和δD)的高频率监测与分析,利用正弦拟合方法分析了降水和河水δ^(18)O和δD值的变化。结果表明:(1)“五河”河水及降水氢氧同位素表现出相似的季节变化特征,雨季(57月)较为贫化,旱季(12月次年2月)较为富集,河水同位素变化与局地降水同位素、地下水同位素密切相关,说明流域内不同水体之间存在良好的水文连通性;(2)“五河”流域内小于3个月的新水占比范围为3%~42%,流域内滞留时间范围为123.83~2495.0 d,其中赣江平均滞留时间最长、新水比例最低,乐安河和昌江的新水比例最高、平均滞留时间最短;(3)流域面积和单位面积上干流长度是“五河”流域新水比例的主要控制因素,坡度与新水比例存在负相关关系,但其负相关性被单位面积上干流长度与新水比例的正相关性所掩盖;(4)修河、赣江流域较其他流域显著受到蒸发分馏的影响;(5)鄱阳湖湖水同位素值明显高于河水,且在湖口站点湖水同位素值较都昌站点偏低,这表明湖口站湖水受长江来水和蒸发分馏的影响。该研究结果有助于对鄱阳湖流域水文联系和水文过程进行解析,可为流域污染物的输移模拟及其机制阐释等提供科学参考。

关键词：鄱阳湖流域新水比例平均滞留时间氢氧同位素水文过程

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十六路超快光纤激光高效相干偏振合成

光学学报 2025年

作者：张嘉怡任博李灿常洪祥唐振强王涛郭琨谢戈辉冷进勇司磊李文雪周朴国防科技大学前沿交叉学科学院暨南大学物理与光电工程学院华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室国防科技大学南湖之光实验室国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室

超快激光相干合成（Coherent beam combination, CBC）技术是突破单路飞秒光纤激光功率极限的重要方法。本文基于随机并行梯度下降（Stochastic parallel gradient descent, SPGD）算法和光纤拉伸器进行锁相控制，实现了十六路超快光纤... 详细信息

超快激光相干合成（Coherent beam combination, CBC）技术是突破单路飞秒光纤激光功率极限的重要方法。本文基于随机并行梯度下降（Stochastic parallel gradient descent, SPGD）算法和光纤拉伸器进行锁相控制，实现了十六路超快光纤激光高效率填充孔径相干偏振合成。合成输出功率为15 W，合成效率为94%，相位控制闭环状态下锁相残差为λ/21，合成后压缩脉冲宽度为633 fs。通过进一步加入光束指向控制，可实现更高功率、更高效率的超快光纤激光相干合成输出。

关键词：超快激光光纤激光相干合成相干偏振合成

Cu合金化Mg_2Ni氢化物能量与电子结构的赝势平面波计算

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稀有金属材料与工程 2008年第8期37卷 1336-1341页

作者：张健周惦武彭平刘金水湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082

采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法,计算了Cu合金化前后Mg2Ni相及其氢化物的能量与电子结构。负合金形成热的计算结果表明:Cu合金化Mg2Ni形成Mg2Ni(Ⅱ)''1-xCux(x=1/3)的相结构稳定性最高,两个Cu原子最易占据Ni(Ⅱ)的(0,0.5... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法,计算了Cu合金化前后Mg2Ni相及其氢化物的能量与电子结构。负合金形成热的计算结果表明:Cu合金化Mg2Ni形成Mg2Ni(Ⅱ)''1-xCux(x=1/3)的相结构稳定性最高,两个Cu原子最易占据Ni(Ⅱ)的(0,0.5,0.16667)与(0.5,0,0.5)位置;进一步对其氢化物的解氢反应热进行计算,发现Cu合金化后,氢化物体系解氢反应热与合金化前相比,明显降低,表明Cu合金化Mg2Ni氢化物的解氢能力增强;电子态密度(DOS)与电子密度的计算结果发现:Mg2Ni(Ⅱ)''1-xCux(x=1/3)相结构最稳定的主要原因在于:Cu合金化后氢化物在费米能级处的成键电子数N(EF)与其它结构相比最少;而Cu合金化Mg2Ni氢化物解氢能力增强的主要原因在于:Cu合金化削弱了氢化物中Mg-Ni和Ni-H间的成键作用以及相应原子在低能级区成键电子数的减少。

关键词： Mg2Ni相 Mg2NiH4 赝势平面波方法解氢反应热解氢能力电子结构

添加Sn粉激光焊接钢/铝合金异种金属的显微组织与性能

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金属学报 2013年第8期49卷 959-968页

作者：周惦武彭艳徐少华刘金水湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

采用光纤激光器对厚度为1.4 mm的DC56D+ZF镀锌钢和厚度为1.2 mm的6016铝合金平板试件进行了添加Sn粉的激光搭接焊实验,利用卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射和微机控制电子万能试验机等研究了添加Sn粉前后焊接接头各区域的金相组织... 详细信息

采用光纤激光器对厚度为1.4 mm的DC56D+ZF镀锌钢和厚度为1.2 mm的6016铝合金平板试件进行了添加Sn粉的激光搭接焊实验,利用卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射和微机控制电子万能试验机等研究了添加Sn粉前后焊接接头各区域的金相组织、断口形貌、界面元素分布、主要物相与接头力学性能,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了添加Sn后新形成物相FeSn和FeAl化合物的模量和热力学性能.结果表明,在激光功率为2000 W,焊接速度45 mm/s,离焦量+2.0 mm,Ar气为保护气体且流量为15 L/min的条件下,添加Sn粉焊接试样的焊缝表面成形性良好,焊缝区晶粒细小,焊接接头的平均剪切强度为62.17 MPa,与没有添加Sn相比,剪切强度提高1.46倍.由于细晶强化,提高熔池金属的流动性,利于钢/铝合金界面结合,减少Fe-Al金属间化合物层厚度,新形成的FeSn的金属间化合物具有较好延性,高温下结构稳定,抑制或减少了Fe-Al脆性金属间化合物的生成,因而添加Sn粉改善了焊接接头的力学性能.

关键词：激光焊接钢铝合金异种金属金属间化合物添加Sn粉

镀锌钢/铝添加中间夹层Cu、Pb的激光搭接焊研究

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稀有金属材料与工程 2014年第5期43卷 1181-1186页

作者：周惦武田伟彭利张屹陈根余湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082

对1.2 mm厚DC56D+ZF镀锌钢和1.15 mm厚6016铝合金平板试件进行了添加中间夹层Cu、Pb的激光搭接焊实验研究,利用体视显微镜、卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、微机控制的电子万能试验机等手段研究了钢/铝焊缝的表面成形性、接头... 详细信息

对1.2 mm厚DC56D+ZF镀锌钢和1.15 mm厚6016铝合金平板试件进行了添加中间夹层Cu、Pb的激光搭接焊实验研究,利用体视显微镜、卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、微机控制的电子万能试验机等手段研究了钢/铝焊缝的表面成形性、接头各区域的金相组织、界面元素分布、断口形貌、主要物相与接头力学性能。结果表明:添加中间夹层Cu、Pb,焊接接头的平均抗拉强度分别为49.44、73.51 MPa,伸长率分别为1.63%、2.37%,与未添加夹层相比,抗拉强度和伸长率提高,其中Pb提高效果优于Cu;不加夹层,钢/铝试样断口呈明显脆性断裂特征;加入夹层Cu,脆性断裂特征不明显;而加入夹层Pb,试样断口呈韧性断裂特征;添加夹层Pb,钢/铝界面连接处Fe、Al、Zn、Mg、Pb元素变化剧烈,混合区宽度大,新生成Mg2Pb金属间化合物的结构比FeAl金属间化合物稳定,能抑制脆性FeAl金属间化合物生成。这是添加夹层Pb明显改善钢/铝焊接接头力学性能的重要原因。

关键词：激光搭接焊中间夹层金属间化合物结构稳定性

万瓦级光纤激光焊接过程中小孔内外等离子体研究

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物理学报 2014年第10期63卷 191-198页

作者：李时春陈根余周聪陈晓锋周宇湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

为了进一步深入了解超高功率光纤激光深熔焊接过程中等离子体特征,试验拍摄了深熔小孔内外等离子体形态,并采用光谱仪检测分析了光纤激光致等离子体光谱信号.利用检测得到的等离子体光谱信号,计算研究了等离子体的电子温度、电子密度、... 详细信息

为了进一步深入了解超高功率光纤激光深熔焊接过程中等离子体特征,试验拍摄了深熔小孔内外等离子体形态,并采用光谱仪检测分析了光纤激光致等离子体光谱信号.利用检测得到的等离子体光谱信号,计算研究了等离子体的电子温度、电子密度、电离度以及等离子体压力特征,并分析了在小孔内不同深度处及孔外等离子体的变化规律.结果表明,孔内等离子体呈现不均匀分布特征,孔外金属蒸气远多于等离子体.等离子体光谱分析显示,光纤激光致等离子体辐射出的谱线较少,即电离程度较低.进一步的计算结果同样证实了光纤激光致等离子体处于弱电离状态,但等离子体电子密度仍然处于较高水平,且等离子体瞬态压力可达到数百个大气压.

关键词：光纤激光深熔焊接等离子体压力

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空间盘绕型声学超材料的亚波长拓扑谷自旋态

物理学报 2017年第22期66卷 104-111页

作者：郑圣洁夏百战刘亭亭于德介湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

声子晶体的Dirac线性色散关系,使其具有奇特的声拓扑特性,在声波控制领域具有良好的应用前景.目前,声子晶体的拓扑边缘态主要基于Bragg散射所产生的能带结构,难以实现低频声波的受拓扑保护单向边缘传输.本文引入空间盘绕结构,设计了具有... 详细信息

声子晶体的Dirac线性色散关系,使其具有奇特的声拓扑特性,在声波控制领域具有良好的应用前景.目前,声子晶体的拓扑边缘态主要基于Bragg散射所产生的能带结构,难以实现低频声波的受拓扑保护单向边缘传输.本文引入空间盘绕结构,设计了具有C_(3v)对称性的空间盘绕型声学超材料,并研究其布里渊区高对称点(K/K'点)的亚波长Dirac锥形线性色散.接着,通过旋转打破空间盘绕型声学超材料的镜像对称性,使其Dirac简并锥裂开而产生亚波长拓扑相变和亚波长拓扑谷自旋态.最后,采用拓扑相位互逆的声学超材料构造拓扑界面,实现声拓扑谷自旋传输.空间盘绕型声学超材料的亚波长Dirac线性色散与亚波长拓扑谷自旋态突破了声子拓扑绝缘体的几何尺寸限制,为声拓扑稳健传输在低频段的应用提供理论基础.

关键词：空间盘绕结构亚波长声学超材料 Dirac简并锥拓扑谷自旋态

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基于相位一致性的激光熔覆熔池边缘提取方法

机械工程学报 2018年第5期54卷 166-172页

作者：刘坚向超前王方华易怀安湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室

针对激光熔覆过程中存在弧光、熔融金属液滴等干扰导致激光熔覆熔池边缘难以准确提取的问题,提出了基于相位一致模型的熔池边缘提取方法。为了得到完整、精准的熔池边缘,对获取的熔池图像进行预处理后,使用基于阈值的方法,对熔池进行初... 详细信息

针对激光熔覆过程中存在弧光、熔融金属液滴等干扰导致激光熔覆熔池边缘难以准确提取的问题,提出了基于相位一致模型的熔池边缘提取方法。为了得到完整、精准的熔池边缘,对获取的熔池图像进行预处理后,使用基于阈值的方法,对熔池进行初步分割,对剪裁后的熔池图像采用相位一致性模型进行边缘检测,将其边缘在粗分割区域进行标记,对标记图进行进一步分割并用sobel算子对精分割区域进行边缘提取。相关试验的对比分析表明,该方法具有良好的熔池边缘提取精度和干扰鲁棒性。

关键词：激光熔覆熔池相位一致性边缘提取