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基于多目标遗传算法的PDC复合片交界结构优化设计

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石油钻探技术 2024年

作者：吴泽兵袁若飞张文溪刘家乐西安石油大学机械工程学院

为改善PDC复合片界面处的结合能力，提升其整体的抗冲击性和稳健性，提出一种新型交界结构。使用有限元方法，对比了外界应力影响下所设计交界结构和常规界面结构的复合片应力分布状态，并基于提出的交界结构，考虑其结构参数的影响，... 详细信息

为改善PDC复合片界面处的结合能力，提升其整体的抗冲击性和稳健性，提出一种新型交界结构。使用有限元方法，对比了外界应力影响下所设计交界结构和常规界面结构的复合片应力分布状态，并基于提出的交界结构，考虑其结构参数的影响，使用最优填充空间法进行采样，结合最小二乘法构建了结构场的二阶响应面近似模型；以交界结构参数为设计变量，结构场等效应力、最大剪应力、最大主应力最大值为设计目标，采用多目标遗传算法对响应面近似模型优化。结果表明，相同模拟条件下，相比常规交界结构，提出的新型交界结构等效应力最大值减小50.7%，剪应力最大值减小了52%，最大主应力减小22.4%。优化后的复合片在相同条件下，等效应力、最大剪应力及最大主应力最大值均降低14%以上，且具有更好的破岩稳定性，能有效避免应力集中，同时热稳定性增强。研究结果为PDC复合片优化提供了设计参数和理论依据，同时提供了新的优化方法，有助于降低研发成本。

关键词： PDC复合片交界结构多目标遗传算法破岩性能优化

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基于多模态数据的人体行为识别方法研究综述

计算机工程与应用 2024年第9期60卷 1-18页

作者：王彩玲闫晶晶张智栋西安石油大学计算机学院西安710065

人体行为识别广泛应用于智能安防、自动驾驶和人机交互等领域。随着拍摄设备和传感器技术的发展,可获取用于人体行为识别的数据不再局限于RGB数据,还有深度、骨骼和红外等多模态数据。详细介绍了基于RGB和骨骼数据模态的人体行为识别任... 详细信息

人体行为识别广泛应用于智能安防、自动驾驶和人机交互等领域。随着拍摄设备和传感器技术的发展,可获取用于人体行为识别的数据不再局限于RGB数据,还有深度、骨骼和红外等多模态数据。详细介绍了基于RGB和骨骼数据模态的人体行为识别任务中特征提取方法,包括基于手工标注和基于深度学习的方法。对于RGB数据模态,重点分析了基于双流卷积神经网络、3D卷积神经网络和混合网络的特征提取算法。对于骨骼数据模态,介绍了目前流行的单人和多人姿态评估算法;重点分析了基于卷积神经网络、循环神经网络和图卷积神经网络的分类算法;进一步全面展示了两种数据模态的通用数据集。此外,基于RGB和骨骼各自的数据结构特征,探讨了目前面临的挑战,最后对未来基于深度学习的人体行为识别方法的研究方向进行了展望。

关键词：视频理解人体行为识别深度学习特征提取姿态评估算法

气泡强干扰小波调制的全视场在线可视铁谱磨屑图像分割算法

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机械工程学报 2024年

作者：李博袁勋吴伟魏航信万志国西安石油大学机械工程学院

为解决全视场在线可视铁谱(Online visual ferrograph, OLVF)工程应用存在的离焦气泡干扰状态下反射光谱片磨屑图像分割问题，构建了基于双曲正切函数的低频与高频非线性阈值函数，以此为基础，提出了气泡强干扰小波调制的磨屑图像分割... 详细信息

为解决全视场在线可视铁谱(Online visual ferrograph, OLVF)工程应用存在的离焦气泡干扰状态下反射光谱片磨屑图像分割问题，构建了基于双曲正切函数的低频与高频非线性阈值函数，以此为基础，提出了气泡强干扰小波调制的磨屑图像分割算法，抑制了反射光谱片中的气泡阴影，消除了背景噪声，增强了磨屑图像锐度和对比度，实现了全视场OLVF反射光谱片磨屑图像的有效分割。对比不同算法处理的磨屑图像分割效果，结果显示：本算法通过调制气泡阴影和背景噪声能够更准确达到磨屑图像完整分割。最后，开展了齿轮磨损在线监测实验，提取了磨屑浓度指标反映齿轮全生命期的磨损变化，结果表明：本算法克服了全视场OLVF采样过程中气泡阴影对反射光谱片磨屑图像分割的影响，可准确的探测出齿面异常磨损失效故障，进一步验证了本算法应用于全视场OLVF油液磨屑监测之有效性。

关键词：全视场在线可视铁谱气泡阴影小波调制反射光谱片磨屑图像分割

附加弯矩工况下管柱特殊螺纹接头密封性能仿真研究

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西安石油大学学报(自然科学版) 2024年

作者：梁豪樊恒任旭西安石油大学电子工程学院中海石油(中国)有限公司海南分公司

附加弯矩会对特殊扣管柱密封性能产生较大影响,为分析附加弯矩作用下特殊扣接头密封参数对接头的结构完整性和密封完整性的影响规律,依据实物测量和拉伸试验确定了管体几何尺寸、材料性能及螺纹几何尺寸及密封结构参数等,建立了特殊螺... 详细信息

附加弯矩会对特殊扣管柱密封性能产生较大影响,为分析附加弯矩作用下特殊扣接头密封参数对接头的结构完整性和密封完整性的影响规律,依据实物测量和拉伸试验确定了管体几何尺寸、材料性能及螺纹几何尺寸及密封结构参数等,建立了特殊螺纹接头的有限元模型。利用因素轮换法对不同影响因素进行了规律性分析。结果表明:附加弯矩的存在会影响接头密封面及台肩部位的密封性能;主密封过盈量控制在0.13 mm以内能有效控制特殊螺纹接头在装配过程中产生的塑性变形;密封面锥度范围控制在1:12～1:16之间能有效保证螺纹接头的完整性;密封面长度在3～7 mm范围内可保证特殊螺纹接头的良好工作状态;台肩角度为逆向角15°可提高接头的辅助密封效果,实现最佳的连接性能和可靠性。研究结论可为特殊螺纹结构的设计和性能优化提供参考。

关键词：特殊螺纹接头上扣扭矩因素轮换法有限元分析

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测地激光陀螺仪的倾斜角误差分析

光电子．激光 2024年第5期35卷 544-551页

作者：武威郭文阁江兴涛杨哲高玉平张首刚西安石油大学电子工程学院陕西西安710065 中国科学院国家授时中心时间频率基准重点实验室陕西西安710600 西安石油大学理学院陕西西安710065

测地激光陀螺仪是测量地球自转角速度的重要工具,为世界时(universal time,UT1)解算提供依据。环境变化会影响测地激光陀螺仪光学腔的几何形状,从而影响陀螺仪的测量精度。本文主要针对由测地激光陀螺仪平面倾斜带来的陀螺仪萨格奈克(Sa... 详细信息

测地激光陀螺仪是测量地球自转角速度的重要工具,为世界时(universal time,UT1)解算提供依据。环境变化会影响测地激光陀螺仪光学腔的几何形状,从而影响陀螺仪的测量精度。本文主要针对由测地激光陀螺仪平面倾斜带来的陀螺仪萨格奈克(Sagnac)频差之误差进行研究,结合基本误差理论、坐标系理论,推导出倾斜对陀螺仪旋转角速度影响的理论模型;利用艾伦方差法(Allan deviation,AD)分析3个实验室的倾斜数据,并根据分析结果对原始数据作去噪处理;在此基础上使用时间序列法建立倾斜误差补偿模型,将倾斜造成的角速度误差降低一个量级,使输出的Sagnac频差更接近理论值。表明通过构建合理的倾斜误差补偿模型,可以改善陀螺仪输出数据的噪声水平,为陀螺仪进一步优化运行环境及相关数据的处理方法提供参考。

关键词：测地激光陀螺仪误差分析艾伦方差倾斜角时间序列法

PDC混合布齿钻头破碎非均质花岗岩数值模拟

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天然气工业 2024年第5期44卷 105-117页

作者：吴泽兵袁若飞张文溪王刚胡诗尧西安石油大学机械工程学院

非常规油气资源所处地层复杂,开采难度大,钻井过程中钻遇地层密实度高,对钻头性能提出了更高要求。普通PDC钻头主要依靠切削齿剪切破碎岩石,攻击性弱,不仅导致钻头寿命和破岩效率严重下降,而且增加了钻井成本。为探究混合布齿PDC钻头的... 详细信息

非常规油气资源所处地层复杂,开采难度大,钻井过程中钻遇地层密实度高,对钻头性能提出了更高要求。普通PDC钻头主要依靠切削齿剪切破碎岩石,攻击性弱,不仅导致钻头寿命和破岩效率严重下降,而且增加了钻井成本。为探究混合布齿PDC钻头的破岩机理和效果,提升PDC钻头破岩效率和寿命,建立了非均质花岗岩模型,使用有限元方法对比了斧形、三棱形和圆形PDC齿混合布齿的破岩效果,优选了最佳布齿方案,并使用响应面法优化了齿间距,对前后排齿不同高度差情况下的钻头破岩效果及规律进行了分析,最后结合钻头的现场应用对比分析了混合布齿、斧形齿和三棱形齿PDC钻头的破岩过程。研究结果表明:①斧形齿攻击性强,有利于吃入岩石,适用于刀翼前排,而三棱形齿更稳定,适用于刀翼后排;②混合布齿最佳方案为前排斧形齿,后排三棱形齿与斧形齿交替布置,后排齿距离前排齿的最佳横向距离为10.0 mm、10.1 mm,最佳纵向距离均为7.0 mm;③前排齿破岩后能释放岩石内应力,便于后排齿的破岩,但产生的应力区域有限,建议前后排齿高度差不超过1 mm;④围压条件下按照最佳方案布齿的PDC钻头相较于单斧形齿和三棱形齿的PDC钻头,钻井进尺分别提升了21.4%和44.1%。结论认为,混合布齿钻头兼具高破岩效率和稳定性,在深部和难钻地层具有较好的钻进效果,具有良好的现场推广应用价值。

关键词： PDC钻头混合布齿非均质花岗岩有限元响应面法齿间距优化高度差

耐盐性PAM-AMPS/Fe_(3)O_(4)纳米减阻剂流变性

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石油学报（石油加工） 2024年第1期40卷 137-145页

作者：秦文龙李璐李国庆李晗晰秦国伟西安石油大学陕西省油气田特种增产技术重点实验室陕西西安710065 西安石油大学石油工程学院陕西西安710065

采用丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AM/AMPS)共聚物接枝纳米Fe_(3)O_(4)合成了一种PAM-AMPS/Fe_(3)O_(4)纳米减阻剂,并利用动态流变仪研究了PAM-AMPS/Fe_(3)O_(4)减阻剂的剪切稀释性,分析了纳米Fe_(3)O_(4)、盐含量及剪切作用对... 详细信息

采用丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AM/AMPS)共聚物接枝纳米Fe_(3)O_(4)合成了一种PAM-AMPS/Fe_(3)O_(4)纳米减阻剂,并利用动态流变仪研究了PAM-AMPS/Fe_(3)O_(4)减阻剂的剪切稀释性,分析了纳米Fe_(3)O_(4)、盐含量及剪切作用对其流变行为的影响规律。结果表明:PAM-AMPS/Fe_(3)O_(4)纳米减阻剂的粒径为100~500 nm、黏均分子质量为4.99×10^(6)g/mol;在30℃下,剪切速率大于0.3 s^(-1)时PAM-AMPS/Fe_(3)O_(4)减阻剂表现出显著的剪切稀释特征,该减阻剂具有更复杂的微观结构,其超临界质量分数为0.035%,相比空白聚合物表现出更优良的增黏性能和黏弹性;由于AMPS含有耐温耐盐基团,在NaCl和CaCl2质量分数分别为10%和5%的条件下,PAM-AMPS/Fe_(3)O_(4)减阻剂黏度保留率分别为69%和53%,表现出了较强的耐盐性;同时,该减阻剂在剪切速率1000 s^(-1)条件下剪切3600、7200 s后的黏度回复率分别为100%和94%,表现出良好的耐剪切性。

关键词：减阻剂聚丙烯酰胺纳米Fe_(3)O_(4) 黏弹性流体耐盐性耐剪切性流变行为

单颗粒NaYbF_(4):2%Er^(3+)@NaYbF_(4)核壳微米盘的上转换红光发射增强机理

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物理学报 2024年第5期73卷 147-156页

作者：严学文张景蕾张正宇丁鹏韩庆艳张成云高伟董军西安邮电大学电子工程学院西安710121

本文借助外延生长及离子掺杂技术,基于NaYbF_(4):2%Er^(3+)微米晶体构建了多种不同的核壳微米盘,通过降低材料的表面猝灭效应及增强离子间的能量传递效应,实现了NaYbF_(4):2%Er^(3+)微米晶体上转换红光发射的增强.研究结果表明:在980 n... 详细信息

本文借助外延生长及离子掺杂技术,基于NaYbF_(4):2%Er^(3+)微米晶体构建了多种不同的核壳微米盘,通过降低材料的表面猝灭效应及增强离子间的能量传递效应,实现了NaYbF_(4):2%Er^(3+)微米晶体上转换红光发射的增强.研究结果表明:在980 nm近红外激光激发下,构建的NaYbF_(4):2%Er^(3+)@NaYbF_(4)@NaYF_(4)核-壳-壳微米盘的上转换红光发射强度相比于NaYbF_(4):2%Er^(3+)微米盘增强了4.6倍,红绿比由6.3提高至8.1.当少量Ho^(3+)离子引入到NaYbF_(4):2%Er^(3+)@NaYbF_(4):2%Ho^(3+)@NaYF_(4)核-壳-壳微米盘时,Er^(3+)离子与Ho^(3+)离子间相互作用的发生使其上转换红光发射强度相比于NaYbF_(4):2%Er^(3+)微米盘增强了近6.7倍,且红绿比更是提高到9.4.通过对不同核壳微米盘光谱特性和发光动力学的研究,表明Er^(3+)离子的红光发射增强主要源自于不同核壳结构中Yb^(3+)离子的高效的能量传递有效促进了Er^(3+)离子间的交叉弛豫、Er^(3+)和Yb^(3+)离子间反向能量传递及Ho^(3+)离子向Er^(3+)离子间的能量传递的发生,进而提高了红光发射能级的粒子数布居.其研究可为构建具有高效红光发射的上转换微纳晶体提供新途径.

关键词：上转换发光核壳结构能量传递交叉弛豫

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单空位缺陷对二维δ-InSe稳定性的影响

物理学报 2024年第4期73卷 127-135页

作者：苗瑞霞王业飞谢妙春张德栋西安邮电大学电子工程学院西安710121

二维InSe半导体材料由于其优异的电学性能以及适中可调的带隙等优点,引起了研究者的关注.材料中的空位缺陷不仅影响材料的光电学特性,还影响材料的环境稳定性.相比于InSe材料中的其他相,δ-InSe具有更优异的材料性能,然而关于对该材料... 详细信息

二维InSe半导体材料由于其优异的电学性能以及适中可调的带隙等优点,引起了研究者的关注.材料中的空位缺陷不仅影响材料的光电学特性,还影响材料的环境稳定性.相比于InSe材料中的其他相,δ-InSe具有更优异的材料性能,然而关于对该材料环境稳定性影响的研究未见报道.本文基于密度泛函理论,系统研究了O_(2)环境下二维δ-InSe材料的稳定性问题.结果表明:1)在O_(2)环境下,完美δ-InSe表面具有良好的惰性和稳定性,O_(2)分子在其表面从物理吸附到解离吸附需要克服1.827 eV的势垒;2)Se空位(V_(Se))的存在则会促进δ-InSe的氧化反应,被氧化的过程仅需克服0.044 eV的势垒,说明V_(Se)的存在使δ-InSe在O_(2)环境下的稳定性显著下降,此外被O_(2)分子氧化的δ-InSe单层有利于H_(2)O分子的解离吸附;3)含有In空位(V_(In))的δ-InSe被氧化的速率较慢,O_(2)分子在V_(In)表面的物理吸附的吸附能和电荷转移与完美表面基本一致,被氧化的过程需克服1.234 eV的势垒.这一研究结果将为更好地理解单空位缺陷对δ-InSe单层的氧化行为提供理论指导,同时为高可靠二维δ-InSe器件的实验制备提供参考.

关键词： δ-InSe O_(2) 单空位缺陷稳定性