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无监督领域自适应轴承故障诊断方法研究

机械强度 2024年第3期46卷 527-539页

作者：吴晟凯邵星王翠香皋军盐城工学院信息工程学院盐城224051 盐城工学院机械工程学院盐城224051

针对基于深度学习的轴承故障诊断算法在不同工作条件和真实环境中故障样本缺乏标记的情况下诊断效果不佳的问题,提出了一种无监督的领域自适应轴承故障诊断方法,实现在无监督的情况下对不同工况的轴承进行故障诊断。首先,用快速傅里叶... 详细信息

针对基于深度学习的轴承故障诊断算法在不同工作条件和真实环境中故障样本缺乏标记的情况下诊断效果不佳的问题,提出了一种无监督的领域自适应轴承故障诊断方法,实现在无监督的情况下对不同工况的轴承进行故障诊断。首先,用快速傅里叶变换对数据进行预处理,并用卷积神经网络提取轴承故障的特征。然后,通过生成对抗网络中反转标签的方法使源域和目标域输出的特征分布趋同。最后,使用源域的分类器完成不同工况下的轴承故障诊断任务。为验证该方法有效性,在美国凯斯西储大学轴承数据集和德国帕德博恩大学轴承数据集上开展验证实验。验证结果表明,可使用无标签的目标域数据完成迁移任务,在两个数据集上表现出了较好的迁移效果,取得较高的诊断准确率。

关键词：领域自适应迁移学习无监督学习故障检测旋转机械

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超薄2D/2D NiPS3/C3N5异质结的界面工程促进光催化产氢

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物理化学学报 2024年第5期40卷 48-51页

作者：胡佳伟夏楷杨奥张志豪肖雯刘超张勤芳盐城工学院材料科学与工程学院盐城工学院江苏省生态环境材料重点实验室

探索高效水分解光催化剂具有获得氢能源的巨大潜力。调控异质结界面可以有效地促进电荷载流子的分离和太阳能的利用,从而提高光催化活性。本工作使用了一种机械混合辅助自组装方法来构建NiPS3（NPS）纳米片（NSs）/C3N5（CN） NSs （NPS... 详细信息

探索高效水分解光催化剂具有获得氢能源的巨大潜力。调控异质结界面可以有效地促进电荷载流子的分离和太阳能的利用,从而提高光催化活性。本工作使用了一种机械混合辅助自组装方法来构建NiPS3（NPS）纳米片（NSs）/C3N5（CN） NSs （NPS/CN）异质结,即在二维（2D） CN NSs表面紧密沉积2D NPS NSs以形成2D/2D异质结构。在可见光下,通过在去离子水和海水中分解水生成氢气来评价样品的光催化性能。与CNNSs和NPSNSs相比,NPS/CN复合材料显示出较高的光催化产氢（PHE）活性,这是由于光捕获能力增加和异质结形成的协同作用所致。然而,过量的NPS NSs沉积在CNNSs表面会降低NPS/CN中CNNSs组分的光吸收,从而降低NPS/CN复合材料的PHE活性。这表明,NPS/CN复合材料要获得良好的光催化活性,需要两个组分之间适当的质量比。优化后的光催化剂（3-NPS/CN）具有良好的结构稳定性,在可见光下PHE效率最高,为47.71 μmol·h-1,是CN NSs的2385.50倍。此外,3-NPS/CN在海水中也表现出良好的PHE活性,反应速率为8.99 μmol·h-1。采用光电化学、稳态光致发光（PL）、时间分辨光致发光（TR-PL）、稳态表面光电压（SPV）和时间分辨表面光电压（TPV）技术研究了不同光催化剂上的电荷分离和迁移。根据表征结果提出了一种可能的PHE机理。在NPS/CN光催化剂中,由于CN NSs和NPS NSs之间的电位差和强的界面电子耦合,光生电子从CN NSs的导带迅速迁移到NPS NSs的导带。然后,聚积在NPS NSs组份导带上的光生电子可以有效地还原质子生成氢气分子。同时,在三乙醇胺（TEOA）分子存在下,CN NSs和NPS NSs的价带上的光生空穴被消耗。本研究提供了一种简单的2D/2D异质结构光催化剂制备方法,该方法对于构建高效二维异质结光催化剂在能源领域中的应用具有重要价值。

关键词： C3N5纳米片 NiPS3纳米片光催化产氢异质结

Cu/TiBN电接触材料的导电性及抗电弧侵蚀机理

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稀有金属材料与工程 2024年第1期53卷 188-196页

作者：张秋涛刘双宇陆萍刘梦冉刘学然张福隆 Vasilieva Tatiana Mikhailovna 盐城工学院机械工程学院江苏盐城224051 盐城工学院汽车工程学院江苏盐城224051 盐城工学院材料科学与工程学院江苏盐城224051 莫斯科物理技术学院俄罗斯莫斯科141700

采用渗硼烧结法合成了一种新型TiBN粉体材料,它兼有陶瓷性和金属性,电阻率为2.6×10^(-3)Ω·cm。以TiBN和TiN为增强相,采用粉末冶金法制备了Cu/TiBN和Cu/TiN电接触材料,研究了不同含量TiBN和TiN的电接触材料的微观结构和物理性能。结... 详细信息

采用渗硼烧结法合成了一种新型TiBN粉体材料,它兼有陶瓷性和金属性,电阻率为2.6×10^(-3)Ω·cm。以TiBN和TiN为增强相,采用粉末冶金法制备了Cu/TiBN和Cu/TiN电接触材料,研究了不同含量TiBN和TiN的电接触材料的微观结构和物理性能。结果表明,与TiN相比,TiBN增强相能明显改善Cu基电接触材料的导电性能、抗氧化性能、硬度和抗电弧侵蚀性能。当含量为5%(质量分数)时,Cu/TiBN电接触材料的抗电弧侵蚀能力最好,质量损失仅为1.5mg。电弧侵蚀时,在Cu/TiBN表面生成Ti_(x)O_(y)、B_(2)O_(3)和N_(2)等产物,这些产物能明显改善Cu/TiBN电接触材料的抗电弧侵蚀能力。新开发的Cu/TiBN电接触材料具有优异的物理性能和抗电弧侵蚀性能,在电接触行业中拥有广阔的应用前景。

关键词： TiBN导电陶瓷 Cu/TiBN电接触材料粉末冶金法抗电弧侵蚀

由质子化D-A型聚合物和MoS_(2)构建S型异质结实现高效光催化析氢

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第3期58卷 180-193页

作者：潘劲康张艾彩珺张莉华董鹏玉盐城工学院江苏省新型环保重点实验室江苏盐城224051 盐城工学院化学化工学院江苏盐城224051 盐城工学院机械工程学院江苏盐城224051

化石能源的过度消耗及其所引发的环境污染已经成为制约人类社会可持续发展的关键因素,因此开发绿色、可再生的能源已成为全球的迫切需求.氢能作为一种新型能源,具有能量密度高、清洁以及可持续等优点,备受研究者的关注.光催化分解水制... 详细信息

化石能源的过度消耗及其所引发的环境污染已经成为制约人类社会可持续发展的关键因素,因此开发绿色、可再生的能源已成为全球的迫切需求.氢能作为一种新型能源,具有能量密度高、清洁以及可持续等优点,备受研究者的关注.光催化分解水制氢技术能够将太阳能转化为可储存的清洁能源,被视为未来解决能源和环境问题的可行性方案.在过去几十年里,众多科学家致力于研发各种高效的析氢光催化剂,以推进光催化分解水制氢技术的实际应用.其中,S型异质结光催化剂因其快速的光生电荷转移效率和出色的氧化还原能力,被认为是提高光催化析氢性能的有效途径之一.本文以质子化、具有供体-受体(D-A)构型的PyDTDO-3共轭聚合物和二维层状MoS_(2)为原料,构建了一种S型异质结(PPMS),并将其用于光催化分解水制氢.红外光谱结果表明,质子化处理导致PyDTDO-3表面吸附了大量H^(+),使其Zeta电势降低,表面负电荷减少,更有利于MoS_(2)的吸附,进而形成具有紧密接触界面的PPMS S型异质结.在可见光照射下,PPMS-0.5%(即MoS_(2)占PyDTDO-3的质量百分数为0.5%)S型异质结的性能最佳,其光催化析氢效率达到75.4 mmol g^(–1)h^(–1),是纯PyDTDO-3的4.6倍.此外,在550 nm光激发下,PPMS-0.5%异质结的光催化析氢表观量子效率最高达到19.6%.光电流响应和电化学阻抗谱结果表明,PPMS异质结展现出了显著提升的光生电荷分离效率.通过密度泛函理论计算发现,PyDTDO-3和MoS_(2)具有不同的功函数,这导致费米能级间隙的产生,从而形成了内建电场.该内建电场有助于MoS_(2)上的电子自发转移到PyDTDO-3上,从而在PyDTDO-3与MoS_(2)的界面上产生了明显的差分电荷密度分布:PyDTDO-3表面带有负电荷,MoS_(2)表面则带有正电荷.在可见光激发下,得益于PyDTDO-3独特的D-A型结构,光生电子可以快速从供体(芘供体)的最高占据分子轨道传递到受体(DTDO受体)的最低未占据分子轨道(LUMO);随后,这些被激发的光生电子进入MoS_(2)的表面.利用飞秒瞬态吸收光谱研究动力学行为,结果表明,来自PyDTDO-3的LUMO电子转移加速了MoS_(2)价带的空穴消耗,这进一步证实了S型光生电荷分离机制.此外,与单组分PyDTDO-3和MoS_(2)相比,PPMS S型异质结具有较低的吉布斯自由能(ΔGH*,0.77 eV),表明它更有利于过渡态(H*)的形成以及分子氢在PPMS上的有效解吸.总之,PPMS S型异质结表现出促进的电荷定向迁移和增加的活性位点,共同增强了其光催化析氢性能.综上,本文首先对D-A构型的PyDTDO-3进行质子化处理,再与MoS_(2)复合,制备了具有紧密接触界面的S型PPMS异质结.该异质结结构显著促进了PyDTDO-3和MoS_(2)之间的电荷定向迁移;此外,通过引入MoS_(2)中丰富的S原子,增加了光催化析氢活性位点,从而大大提高了光催化析氢效率.本文为设计和开发新型高效的光催化析氢材料提供了新的思路和参考.

关键词： S型异质结质子化D-A型聚合物 MoS_(2) 光催化析氢密度泛函理论计算

融合改进YOLOv5及Mediapipe的手势识别研究

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计算机工程与应用 2024年第7期60卷 108-118页

作者：倪广兴徐华王超盐城工学院信息工程学院江苏盐城224000 盐城师范学院物理与电子工程学院江苏盐城224000

针对现有手势识别算法计算量大、鲁棒性差等问题,提出一种基于IYOLOv5-Med(improved YOLOv5 Mediapipe)算法的手势识别方法。该算法将改进的YOLOv5算法和Mediapipe方法结合,包括手势检测和手势分析两部分,算法有效降低了训练的时间成本... 详细信息

针对现有手势识别算法计算量大、鲁棒性差等问题,提出一种基于IYOLOv5-Med(improved YOLOv5 Mediapipe)算法的手势识别方法。该算法将改进的YOLOv5算法和Mediapipe方法结合,包括手势检测和手势分析两部分,算法有效降低了训练的时间成本,增加了识别的鲁棒性。手势检测部分,改进了传统YOLOv5算法,利用FastNet重构C3模块,将CBS模块替换为GhostNet中GhostConv模块,在Backbone网络末端加入SE注意力机制模块,改进后的算法,模型体积更小,更适用于资源有限的边缘设备。手势分析部分,提出了一种基于Mediapipe的方法,对手势检测部分定位到的手势区域进行手部关键点检测,并提取相关特征,然后通过朴素贝叶斯分类器进行识别。实验结果证实了提出的IYOLOv5-Med算法的有效性,与传统YOLOv5算法相比,参数量下降34.5%,计算量减少34.9%,模型权重降低33.2%,最终平均识别率达到0.997,且实现方法相对简单,有较好的应用前景。

关键词：手势识别 YOLOv5 Mediapipe FastNet 注意力机制

基于多尺度知识蒸馏与增量学习的滚动轴承故障诊断方法

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振动与冲击 2024年第12期43卷 276-285页

作者：夏逸飞皋军邵星王翠香盐城工学院信息工程学院江苏盐城224000 盐城工学院机械工程学院江苏盐城224000

为了缓解单任务轴承故障诊断方法在不同工况诊断时产生的灾难性遗忘问题,提出一种基于多尺度知识蒸馏与增量学习(multi-scale knowledge distillation and continual learning,CL-MSKD)的滚动轴承故障诊断方法。以一维卷积神经网络作为C... 详细信息

为了缓解单任务轴承故障诊断方法在不同工况诊断时产生的灾难性遗忘问题,提出一种基于多尺度知识蒸馏与增量学习(multi-scale knowledge distillation and continual learning,CL-MSKD)的滚动轴承故障诊断方法。以一维卷积神经网络作为CL-MSKD主要框架,余弦归一化层作为多任务共享的分类器,通过标签与特征两个尺度的知识蒸馏实现模型知识的保存与传递。CL-MSKD能够以一个统一结构的网络模型对在不同工况下的轴承故障进行诊断,通过知识压缩方法不断地学习和保存知识,最终缓解增量阶段产生的灾难性遗忘问题,提升跨工况场景下轴承故障诊断性能。试验表明,CL-MSKD能够有效缓解灾难性遗忘并保持良好的诊断效果。在任务环境差异较大的情况下,准确率指标仍能达到97.09%,与其他增量方法相比稳定性更好,精度更高。

关键词：增量学习知识蒸馏卷积神经网络轴承故障诊断共享分类器

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激光增材制造TPMS多孔结构力学性能研究

应用激光 2024年第4期44卷 1-6页

作者：张浩立陆萍张福隆刘双宇盐城工学院机械工程学院江苏盐城224051 盐城工学院汽车工程学院江苏盐城224051

三周期极小表面金属多孔结构是一种用于轻量化和多功能结构应用的新结构。设计并制备Diamond、Gyroid和Primitive 3种TPMS多孔结构,采用选择性激光熔化(SLM)制备3种Ti6Al4V多孔结构样件,研究不同结构的变形行为和能量吸收特性。综合分... 详细信息

三周期极小表面金属多孔结构是一种用于轻量化和多功能结构应用的新结构。设计并制备Diamond、Gyroid和Primitive 3种TPMS多孔结构,采用选择性激光熔化(SLM)制备3种Ti6Al4V多孔结构样件,研究不同结构的变形行为和能量吸收特性。综合分析表明,不同类型TPMS结构在压缩过程中呈现不同的变形行为和力学响应,该种结构可以用于抗冲击车辆或植入体的应用。

关键词：极小曲面仿生结构设计激光增材制造有限元仿真

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复合材料在汽车防撞梁上的应用研究进展

工程塑料应用 2024年第4期52卷 169-174页

作者：袁铁军孙强吕红明宋树权盐城工学院机械工程学院江苏盐城224051 盐城工学院汽车工程学院江苏盐城224051

为促进复合材料在汽车构件中的应用,以汽车保险杠防撞梁为例,对复合材料防撞梁的材料、结构设计以及保险杠内部零件连接的研究进展进行综述。简述了碳纤维、玻璃纤维以及天然纤维等复合材料在汽车防撞梁上的研究进展,介绍了不同结构复... 详细信息

为促进复合材料在汽车构件中的应用,以汽车保险杠防撞梁为例,对复合材料防撞梁的材料、结构设计以及保险杠内部零件连接的研究进展进行综述。简述了碳纤维、玻璃纤维以及天然纤维等复合材料在汽车防撞梁上的研究进展,介绍了不同结构复合材料防撞梁对于耐撞性能的影响,分析了保险杠内部零件不同连接方式的优缺点。最后提出了汽车复合材料防撞梁的未来发展方向,应注重新型复合材料的开发、防撞梁结构的优化设计以及新型连接方式的研究。

关键词：复合材料防撞梁结构设计连接方式

极小曲面Al_(2)O_(3)/Al复合材料的压缩断裂行为研究

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应用激光 2024年第4期44卷 87-92页

作者：胡琳杰陆萍张福隆钱凯刘双宇盐城工学院机械工程学院江苏盐城224051 盐城工学院汽车工程学院江苏盐城224051

通过光固化3D打印技术制备三维网络蜂窝结构和TPMS结构陶瓷骨架,采用无压金属熔渗方法将金属填充在骨架内并成功制备三维连续网络互穿Al_(2)O_(3)/Al复合材料。研究2种结构的Al_(2)O_(3)/Al复合材料的压缩断裂行为和主要断裂机制。结果... 详细信息

通过光固化3D打印技术制备三维网络蜂窝结构和TPMS结构陶瓷骨架,采用无压金属熔渗方法将金属填充在骨架内并成功制备三维连续网络互穿Al_(2)O_(3)/Al复合材料。研究2种结构的Al_(2)O_(3)/Al复合材料的压缩断裂行为和主要断裂机制。结果表明,三周期极小曲面(triply periodic minimal surface, TPMS)结构Al_(2)O_(3)/Al复合材料的极限抗压强度和吸能分别为260.64 MPa和791.19 kJ/m^(3),分别是蜂窝结构的4.8倍和15.5倍。研究发现,复合材料受压破坏是由韧性和脆性断裂组成的混合断裂,所以三周期极小曲面(TPMS)结构复合材料因其平滑且规则的拓扑结构,能很好地分解应力和传递负荷,具有更高的强度和延展性,进而有更广阔的应用前景。

关键词：紫外光固化Al_(2)O_(3)浆料三周期极小曲面 Al_(2)O_(3)/Al复合材料