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抽采钻孔孔周破裂煤体瓦斯径向渗透流态转捩特征试验研究

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煤炭学报 2024年第S1期49卷 295-303页

作者：张天军刘荣涛潘红宇庞明坤武晋宇西安科技大学安全科学与工程学院西安科技大学理学院

钻孔孔周煤体瓦斯径向渗流流态是反映抽采瓦斯渗流运动的重要因素之一。为探究钻孔孔周煤体的不同孔隙结构和瓦斯压力对瓦斯径向渗流运动特征的影响，分别制作了5种不同级配的含孔试样，利用自主设计的瓦斯径向渗流试验系统，采用稳态... 详细信息

钻孔孔周煤体瓦斯径向渗流流态是反映抽采瓦斯渗流运动的重要因素之一。为探究钻孔孔周煤体的不同孔隙结构和瓦斯压力对瓦斯径向渗流运动特征的影响，分别制作了5种不同级配的含孔试样，利用自主设计的瓦斯径向渗流试验系统，采用稳态渗流法对含孔试样进行径向渗流试验研究，分析Forchheimer数和非Darcy误差随渗流速度与级配的变化规律，运用Hazen-Dupuit-Darcy方程和雷诺数理论得到了不同流态的流速区间和雷诺数范围。结果表明：(1)通过对Forchheimer数和非Darcy误差随渗流速度变化曲线的分析可知，Forchheimer数随渗流速度呈二次多项式曲线增加，而非Darcy误差呈线性增加，Forchheimer数和非Darcy误差与孔隙结构密切相关，2者都随级配的增大而变大，说明渗流速度和孔周煤体的孔隙结构是瓦斯渗流偏离线性渗流的重要因素；(2)利用Hazen-Dupuit-Darcy方程对瓦斯径向渗透流态进行表征和划分，随着渗流速度的增大，瓦斯径向渗流运动依次出现前达西、达西和Forchheimer流态，且n=0.2与n=0.4的小级配含孔试样易发生达西层流，而n=0.6、n=0.8和n=1.0的含孔试样却更易于发生Forchheimer流态；(3)通过对达西定律应用时压力梯度的相对误差曲线分析可知，相对误差随渗流速度的增大呈现减小、保持稳定、再增大的变化规律，与瓦斯渗流流态随渗流速度的变化规律相吻合；(4)在双对数坐标中分析了瓦斯渗流不同流态与雷诺数的关系，得出了不同流态的雷诺数区间，发现瓦斯径向渗流运动符合达西层流的雷诺数为0.001 2～0.002 5。研究结果可为煤层瓦斯预抽工作中依据钻孔孔周煤体瓦斯渗流运动流态变化规律确定钻孔抽采影响范围，从而设计钻孔布孔参数提供重要的理论依据。

关键词：孔周煤体径向渗流流态转捩孔隙结构

B位空位补偿型钐掺杂PZT(54/46)陶瓷中的缺陷分析及其对压电性能的影响

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物理学报 2024年第7期73卷 307-315页

作者：杨静冯少蓉张涛牛旭平王荣李敏于润升曹兴忠王宝义西安科技大学理学院西安710600 西安科技大学材料科学与工程学院西安710600 中国科学院高能物理研究所北京100049

-用固相反应法制备了B位空位补偿型钐掺杂非准同型相界组分PZT(54/46)陶瓷.通过正电子湮没寿命谱(PALS)和符合多普勒展宽能谱(CDBS)对陶瓷中的缺陷结构进行综合表征,结合常规表征手段如X射线衍射(XRD),电子扫描显微镜(SEM),介电、铁电... 详细信息

-用固相反应法制备了B位空位补偿型钐掺杂非准同型相界组分PZT(54/46)陶瓷.通过正电子湮没寿命谱(PALS)和符合多普勒展宽能谱(CDBS)对陶瓷中的缺陷结构进行综合表征,结合常规表征手段如X射线衍射(XRD),电子扫描显微镜(SEM),介电、铁电和压电性能测量,研究缺陷对陶瓷压电性能的影响.XRD结果显示所有陶瓷均为纯钙钛矿相,掺杂诱导了菱方-四方(R-T)相变,准同型相界位于Sm掺杂量x=0.010.02.电学测量结果反映:介电、铁电和压电性能均先增强后减弱,MPB附近两个样品都有优异的介电和铁电性能,但其压电性能差别很大.x=0.01给出最优压电性能d_(33)=572 p C/N,较未掺杂样品增强了一倍.PALS结果表明掺杂使陶瓷中缺陷类型发生变化,x≤0.01,样品中同时含有A位空位与B位空位;x≥0.02,样品中以A位相关缺陷为主,B位空位浓度很低.CDBS结果进一步证实x=0.01和0.02中B位空位浓度分别是该体系中最高和最低的.由以上结果推断出:x=0.01获得的最优压电性能与其中较高浓度的B位空位有关,B位空位可稀释A位空位浓度,降低氧空位浓度,从而降低A位空位与氧空位形成缺陷偶极子的几率,促进畴壁运动,使压电性能增强.

关键词： PZT压电陶瓷正电子湮没技术空位缺陷

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突发事件协同研判行为的演化博弈分析

清华大学学报（自然科学版） 2024年第5期64卷 900-910页

作者：袁晓芳于鸿志曹玉静王新平西安科技大学管理学院西安710054 西安科技大学人因与管理工效学研究中心西安710054

突发事件协同研判中多个主体决策立足的收益路径不同,易导致突发事件研判失效、风险事件损失扩大,是目前亟待解决的关键性问题。该文以前景理论-心理账户(PT-MA)为基础,应用演化博弈模型研究了突发事件协同研判的参与主体(公众、一线人... 详细信息

突发事件协同研判中多个主体决策立足的收益路径不同,易导致突发事件研判失效、风险事件损失扩大,是目前亟待解决的关键性问题。该文以前景理论-心理账户(PT-MA)为基础,应用演化博弈模型研究了突发事件协同研判的参与主体(公众、一线人员、应急指挥部)之间复杂行为的互动机制,分析了各博弈主体策略选择的稳定性,并对关键参数变化下的行为演化路径进行仿真分析。模型分析结果表明:三方主体的协同研判策略选择存在3个平衡点;当应急指挥部的感知收益提高且处罚力度加大时,系统将达到最优。仿真分析结果表明:通过调整初始概率、收获感知参照点和惩罚力度3个参数,主体策略趋于正向,且收敛速度随着参数的增加而显著提升。因此可以通过加大奖励措施,提升决策初始概率值;通过表彰先进个人和组织公益宣讲等,降低收益感知参考点;通过完善相关惩罚条例并增加监督举报措施,提高消极策略的惩罚力度。以此促进协同研判主体的策略选择向积极方向演化。

关键词：突发事件协同研判前景理论心理账户演化博弈

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黄河流域工业碳排放时空演化特征及影响因素

环境科学 2024年第10期45卷 5613-5623页

作者：王喜莲屈丽航西安科技大学管理学院西安科技大学能源经济与管理研究中心

科学评估黄河流域工业碳排放并识别其影响因素，对于推动黄河流域绿色转型、生态保护和高质量发展具有重要意义.以黄河流域9省域为研究对象，利用2000～2019年黄河流域工业发展和能源消耗等相关数据，借助IPCC碳排放测算、空间自相关及L... 详细信息

科学评估黄河流域工业碳排放并识别其影响因素，对于推动黄河流域绿色转型、生态保护和高质量发展具有重要意义.以黄河流域9省域为研究对象，利用2000～2019年黄河流域工业发展和能源消耗等相关数据，借助IPCC碳排放测算、空间自相关及LMDI分解等方法，对黄河流域工业及工业行业碳排放的时空演化特征及影响因素进行了分析，提出了降低黄河流域工业碳排放的合理化建议.结果表明：(1)2000～2019年黄河流域工业碳排放呈波折性增长趋势，增长率不断降低；空间格局由“上游低，中、下游高”向“高低值相间分布”转变，空间差异逐步扩大.(2)高碳行业是黄河流域工业碳排放最主要来源，占比高达96.35%，行业间碳排放呈持续增长态势且差异显著；中、低碳行业碳排放量及总占比都较小，呈不同的波动性变化；9省份碳排放9大工业行业存在显著的空间差异性.(3)能源结构强度、经济规模和人口规模对黄河流域工业碳排放量具有正向促进作用，能源消费强度具有负向抑制作用；经济规模效应正向显著，抵消了能源消费强度负效应；9省份工业碳排放因素影响效应贡献值存在空间差异性.

关键词：工业碳排放时空演化特征因素分解黄河流域工业行业

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耦合温度特征的工业热源ANN遥感识别与时空演化分析

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遥感学报 2024年第4期28卷 956-968页

作者：张钦挺邹滨刘宁马绪瀛李沈鑫李梦涛中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083 西安科技大学测绘学院西安710054

准确识别工业热源是中国大气污染防治的重要前提,然而因热源特征不明、类型判定不准等问题,工业热源遥感监测目前难以大范围推广应用。本文对此提出了一种耦合温度特征的工业热源人工神经网络遥感分类精准识别方法。该方法首先基于DBSCA... 详细信息

准确识别工业热源是中国大气污染防治的重要前提,然而因热源特征不明、类型判定不准等问题,工业热源遥感监测目前难以大范围推广应用。本文对此提出了一种耦合温度特征的工业热源人工神经网络遥感分类精准识别方法。该方法首先基于DBSCAN聚类算法和土地利用类型从Suomi-NPP VIIRS Nightfire数据中识别全部类型工业热源;其次利用频率统计方法分类建立工业热源温度特征模板;最后构建人工神经网络模型判别工业热源类型并由此分析了中国近年工业热源的时空动态演化特征。结果表明:(1)煤炭加工业、金属冶炼及压延加工业、水泥、石灰和石膏制造业、精炼石油产品制造业4类工业热源各级温度频率与分布形态、主次峰峰值均呈现明显类间差异,主峰温度分别为795 K、830 K、760 K、1725 K。(2)温度特征模板增强下的人工神经网络方法工业热源分类识别效果好,模型训练集与验证分类识别精度分别为99%和87.86%。(3)中国工业热源时空分布呈现出“地域集中”与“波动下降”双特征。工业热源空间上主要集中分布在北方地区,数量占比高达85.4%。煤炭加工业、金属冶炼及压延加工业、精炼石油产品制造业和水泥、石灰和石膏制造业的主要分布地分别为山西、河北、新疆以及安徽;以2015年和2018年为拐点,2013年—2020年4类工业热源在整体表现出先降后升再降的波动变化趋势。本研究提出的工业热源遥感识别方法可为基于卫星手段的大气工业污染源遥感监测提供技术支撑。

关键词：工业热源温度特征模板人工神经网络 VIIRS 大气遥感

关中平原城市群韧性空间关联网络及其影响因素研究

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干旱区地理 2024年第2期47卷 270-280页

作者：史玉芳牛玉西安科技大学管理学院陕西西安710054

基于熵值法测度2011—2020年关中平原城市群11个地市的城市韧性综合评价指数,分析其韧性时空演化特征,并采用社会网络分析法和二次指派程序剖析其空间关联网络结构及影响因素。结果表明:(1)关中平原城市群内各城市韧性整体呈上升趋势,... 详细信息

基于熵值法测度2011—2020年关中平原城市群11个地市的城市韧性综合评价指数,分析其韧性时空演化特征,并采用社会网络分析法和二次指派程序剖析其空间关联网络结构及影响因素。结果表明:(1)关中平原城市群内各城市韧性整体呈上升趋势,韧性水平呈现出从省会开始向外围降低的态势。(2)城市群韧性网络结构变得更加复杂和稳健,但地区间韧性联系呈现较强的层级性特征,也尚未完全实现互相联通的状态。(3)西安市、咸阳市、铜川市的中心性较强,能够对周边或边缘城市产生较多资源溢出,城市群“核心-边缘”结构明显。(4)地理空间邻近、经济发展水平、对外开放度、政府财政支持、科技发展水平、交通基础设施的差异均显著影响城市群韧性空间网络结构的变化。关中平原城市群可通过建设城际数字化管理与交流平台、加强交通网络建设、增加科技创新投入等途径提升城市韧性与城市间的关联性。

关键词：城市韧性空间关联社会网络分析关中平原城市群

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考虑局部损伤区变化的能量平衡尺寸效应模型

力学学报 2024年第1期56卷 157-172页

作者：刘小宇张慧梅杨政西安科技大学理学院西安710600 西安交通大学人居环境与建筑工程学院西安710049

尽管研究者已经提出各种各样的尺寸效应模型,但是建立能描述不同类型尺寸效应规律的模型依旧是力学和材料学中最具挑战性的问题之一.首先通过系统深入分析局部损伤区(localized damage zone,LDZ)随试件尺寸的变化规律,提出能够准确地描... 详细信息

尽管研究者已经提出各种各样的尺寸效应模型,但是建立能描述不同类型尺寸效应规律的模型依旧是力学和材料学中最具挑战性的问题之一.首先通过系统深入分析局部损伤区(localized damage zone,LDZ)随试件尺寸的变化规律,提出能够准确地描述LDZ非线性尺寸效应的理论模型并验证.在此基础上,建立考虑LDZ随尺寸变化的能量平衡尺寸效应模型.考虑LDZ变化的能量平衡尺寸效应模型能体现5种不同类型的尺寸效应规律.随着尺寸增大,类型1:名义抗压强度逐渐减小,最终趋于单轴压缩弹性极限;类型2:名义抗压强度先在一定尺寸范围内为真实抗压强度,然后逐渐减小,最终趋于单轴压缩弹性极限;类型3:名义抗压强度先增加,然后逐渐减小,最终趋于单轴压缩弹性极限;类型4:名义抗压强度先逐渐增加到真实抗压强度,然后在一定尺寸范围恒为真实抗压强度,再逐渐减小,最终趋于单轴压缩弹性极限;类型5:名义抗压强度不随尺寸变化.文章模型首次理论预测类型4尺寸效应存在,并证实微纳尺度钛合金尺寸效应试验中存在这一规律.对考虑LDZ变化的能量平衡尺寸效应模型分析表明:LDZ尺寸与试件尺寸相对变化率之间的竞争是本文尺寸效应模型能体现5种类型的尺寸效应的原因.由于笔者先前已经证明能量平衡尺寸效应模型能很好预测类型1,2和5尺寸效应,但其不能体现类型3和4尺寸效应.因此,文章应用考虑LDZ变化的能量平衡尺寸效应模型和IUSEL(improved unified size-effect law)预测类型3和4尺寸效应试验数据,结果表明:考虑LDZ变化的能量平衡尺寸效应模型能很好预测各种材料类型3和4尺寸效应试验数据变化规律,而IUSEL不能描述类型4尺寸效应数据变化规律.考虑LDZ变化的能量平衡尺寸效应模型和IUSEL预测所有尺寸效应数据的总平均确定系数接近.

关键词：局部损伤区抗压强度能量平衡不同类型尺寸效应

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长期浸润状态下煤岩损伤机制研究

岩土工程学报 2024年第6期46卷 1206-1214页

作者：张慧梅夏浩峻张嘉凡杨更社袁超申艳军路亚妮西安科技大学理学院陕西西安710054 西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054 西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 湖北工程学院土木工程学院湖北孝感432000

富水状态下煤岩力学性能的持续劣化是导致煤矿水害的重要原因,为探究长期浸润作用下煤岩的渐进损伤特征,以神木地区弱黏煤为研究对象,首先以无压力水浸泡的方式模拟煤岩的长期浸润(15,30,60,120,240 d);然后对干燥及浸润试样进行渐进破... 详细信息

富水状态下煤岩力学性能的持续劣化是导致煤矿水害的重要原因,为探究长期浸润作用下煤岩的渐进损伤特征,以神木地区弱黏煤为研究对象,首先以无压力水浸泡的方式模拟煤岩的长期浸润(15,30,60,120,240 d);然后对干燥及浸润试样进行渐进破坏试验,辅以声发射(AE)监测,定量分析煤岩的软化特性;最后利用扫描电镜(SEM)和核磁共振(NMR)研究不同浸润时长下煤岩孔隙结构的劣化规律。研究表明:(1)煤岩饱和度随浸润时长的增加而增加,增加速度先快后慢,最后达到稳定。(2)随饱和度的增加,煤岩力学性能劣化;饱和后,随浸润时长的持续增加,煤岩力学性能仍持续劣化,表现为抗压强度、弹性模量的减小和累计振铃数的增加;(3)干燥处理后,原状煤岩表面干燥收缩,浸水后吸水膨胀,随着浸润时间的增加,小孔隙逐渐增多,孔隙结构趋于复杂。研究结果可为浸水煤岩失稳破坏问题提供有益参考。

关键词：煤岩浸润时长力学特性多尺度损伤机制

冲击激励下轴线失准转子-磁轴承系统不对中定量研究

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西南交通大学学报 2024年第4期59卷 737-745页

作者：肖玲李园超赵晨曦程文杰冯圣西安科技大学理学院陕西西安710054 西安交通大学机械工程学院陕西西安710049

为研究和识别转子系统在轴承处发生的平行角度混合不对中,提出一种频谱辨识转子-磁轴承系统固有不对中量大小的方法.采用动量矩定理将圆盘不平衡力对转轴的影响等效到转子轴向力上,建立考虑轴向径向耦合效应的刚性双偏置圆盘转子-磁轴... 详细信息

为研究和识别转子系统在轴承处发生的平行角度混合不对中,提出一种频谱辨识转子-磁轴承系统固有不对中量大小的方法.采用动量矩定理将圆盘不平衡力对转轴的影响等效到转子轴向力上,建立考虑轴向径向耦合效应的刚性双偏置圆盘转子-磁轴承系统的动力学模型;通过SIMULINK仿真得到系统时域下的位移和电流响应,分析不对中条件下转子系统动力学特性,并利用快速傅里叶变换将时域响应转换为频域响应,基于频域下最小二乘算法得到转子系统不对中量大小.结果表明:在冲击激励影响条件下,采用该方法计算的不对中量大小误差均在5.0%以内,当转子受到外界扰动力时,该算法能够准确定量识别转子的不对中量,可为不对中转子-磁轴承系统故障诊断及自修复提供理论参考.

关键词：冲击载荷轴承-转子系统不对中量快速傅里叶变换轴向径向耦合