最新刊期
2024年第56卷第3期
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锦屏大理岩原位应力环境水软化特性分析 AI导读
“据最新报道，中国西部高山峡谷地区的水电资源开发面临极深洞室围岩力学特性演化规律和长期稳定性的关键科学问题。专家通过深部原位应力环境岩石饱水试验，揭示了锦屏大理岩水软化机理，为深部地下工程稳定性分析提供了重要参考。”摘要：中国水电资源主要集中在西部高山峡谷地区，将水电站建筑物布置在极深洞室群常常是经济且较优的选择。受典型河谷地貌特征和区域强烈高地应力、高渗透压环境影响，极深洞室围岩力学特性演化规律和长期稳定性是亟需解决的关键科学问题。不同赋存深度应力环境下，水岩耦合作用对岩石力学性质的影响尚不明确，导致深部岩体工程面临一定的风险性和低效性。基于自主设计并研制的深部原位应力环境岩石饱水试验系统，开展锦屏大理岩原位应力环境与无压环境下饱水时长为1、23、60和100 d的水软化试验，并进行5组不同围压下的三轴压缩试验。研究发现：深部原位应力环境下锦屏大理岩饱水100 d后峰值强度劣化程度约为无压饱水100 d的3倍，其余力学参数（如内聚力、内摩擦角等）劣化度也远大于无压饱水条件；锦屏大理岩峰值强度劣化度随水岩耦合环境深度的增加（100、1 000、1 400、1 800和2 400 m）均呈现先减小后增大的非线性变化特征；通过探索锦屏大理岩水软化机理，发现摩擦弱化效应与孔隙水压力作用共同造就了锦屏大理岩峰值强度非线性变化规律。结果表明，原位应力环境下的水软化效应及其对围岩力学性质的影响更加突出，在对深部地下工程进行稳定性分析时必须考虑围岩水软化特性，该结论对锦屏地下工程的建设和维护具有重要的指导意义。关键词：锦屏大理岩;原位应力环境;水软化特性;水软化机理1249|230|0更新时间：2024-08-22 -
深部硬岩脆–延性转化行为的细观损伤模型 AI导读
“最新研究揭示了围压对低孔隙率硬岩力学行为的影响，建立了细观损伤力学模型，并通过有限元模拟验证了模型的准确性，为深部岩石力学行为研究提供了理论支撑。”摘要：既有试验研究表明，在压缩荷载作用下，围压对低孔隙率硬岩的强度、破坏模式、剪胀性等具有重要影响。在围压不断增大的条件下，硬岩的破坏特性将呈现由脆性向延性转变的趋势。本文基于细观力学方法分析硬岩的脆–延性破坏机理，探究脆–延性转化过程中非弹性变形、损伤与围压的定量关系，继而构建细观损伤力学模型以描述深部硬岩在不同压缩荷载作用下的脆–延性转化力学行为。为了验证所构建模型的合理性和有效性，通过UMAT子程序将其嵌入有限元软件Abaqus模拟低孔隙率砂岩（围压10～120 MPa）和Tavel石灰岩（围压10～150 MPa）在常规三轴加载下的力学行为。对比发现，数值模拟结果与试验数据具有较好的一致性，说明细观损伤力学模型能够较好地捕捉硬岩随着围压增加表现出的从脆性到延性转化的力学特性，也初步表明基于细观力学的分析方法可以为解译深部岩石的力学行为提供理论支撑。关键词：脆性–延性转化;围压效应;摩擦滑移;损伤临界值;细观力学模型1206|654|0更新时间：2024-08-22 -
深埋大理岩三轴压缩渐进破坏裂纹扩展特征 AI导读
“在深埋大理岩渐进变形破坏研究领域，专家利用PFC3D颗粒流模型，基于室内试验参数标定，模拟了不同围压下的裂纹扩展过程，揭示了宏、细观破坏特征及其对应规律，为深埋岩体稳定性分析提供了新视角。”摘要：为深入研究深埋大理岩渐进变形破坏过程中的裂纹扩展特征，基于常规三轴室内试验完成数值模拟参数标定，利用PFC3D颗粒流模型对深埋大理岩开展25、50、80 MPa 3种不同围压下的裂纹扩展数值模拟试验，根据大理岩加载过程中微裂纹演化状态参数定义3种特征应力，并据此开展深埋大理岩渐进破坏过程中的宏、细观破坏特征及其对应裂纹扩展特征的规律研究。结果表明：1）室内试验与数值模拟的应力–应变曲线吻合较好，峰值应力相差较小，破坏形式与室内试验一致，故数值模拟参数标定合理。2）依据总裂纹、张拉裂纹和剪切裂纹扩展数量演化曲线斜率变化规律，将深埋大理岩渐进破坏过程划分为弹性压缩阶段、裂纹稳定扩展阶段、裂纹加速扩展阶段和峰后残余阶段4个阶段，并根据裂纹数量定义3个特征应力点。3）随着围压的增加，深埋大理岩达到起裂应力σci时，裂纹从两端开始萌发；加载至损伤应力σcd点时，裂纹向中间扩展；达到峰值应力σc点时，在宏观破坏面附近扩展、增生；加载至峰值点后70%峰值应力点时，最终形成以剪切破坏为主的贯通宏观破坏面。4）随着围压的增加，裂纹出现的范围更广，贯通性减弱，峰值应力σc点处产生的裂纹对宏观破坏产生的影响更为剧烈，峰后残余阶段张拉裂纹发育更明显。5）加载前期，围压的增长对裂纹数量增长促进作用更强；加载后期促进作用减弱；最终裂纹扩展形成的实际宏观破坏角度大约为210°。关键词：深埋大理岩;围压;裂纹扩展;渐进破坏;细观破坏特征931|425|0更新时间：2024-08-22 -
基于知识图谱的大坝安全智能监控预警方法 AI导读
“在大坝安全监控领域，专家建立了基于知识图谱的智能监控预警方法，为解决多测点大坝安全监控问题提供解决方案。”摘要：大坝监测点数量众多、分布无序，传统监控方法难以描述监测点之间的空间关系和结构机理关联特性。针对此问题，本文提出一种基于知识图谱的大坝安全智能监控预警方法。首先，参照知识图谱要素特征，明确大坝监测点命名规则、拟定监测点空间相邻关系和数据序列相似关系的判定规则、提取监测点的内在属性特征，提出大坝安全监控知识体系；其次，以Neo4j图数据库为基底，采用网状图结构描述监测点的复杂关系和内部特征，构建大坝安全监控知识图谱；然后，基于图数据库知识引导和多级关系查询能力，建立监测点的关联响应机制，将异常监测点识别出来并划分为不同异常测点组，明确各异常测点组之间的结构机理关联特性；进一步，提出多测点聚集度概念并构建异常测点组的空间影响区域算法，并以坝体的异常影响区域为核心计算大坝运行性态分数，从大坝整体结构层面进行综合监控预警；最后，以一座混凝土重力坝的部分坝段为例，验证所提出方法的可行性。研究表明：该方法充分利用知识图谱在信息融合、类脑推理方面的优势，将大坝监测点整合成数据网络进行统一分析，提出异常监测点的结构影响区域概念，并以此为依据对大坝安全进行评判，在综合考虑监测点数量、空间分布、结构机理关联特性情况下实现多测点大坝安全监控预警。关键词：知识图谱;大坝;多测点;监控预警;聚集度;多级查询1051|439|0更新时间：2024-08-22 - “在能源供给结构改革领域，专家提出了一种结合时移多尺度波动散布熵和改进核极限学习机的水电机组智能故障诊断方法，有效解决了振动信号中噪声干扰问题，显著提高了诊断精度。”摘要：水电在能源供给结构改革中承担重要角色，随着风、光、潮汐等新型能源的不断接入，水电机组的负荷运行范围不断加宽，导致水电机组发生事故的概率增加，因此，开展水电机组智能故障诊断研究具有十分重要的现实意义。本文针对水电机组振动信号中蕴含大量噪声信号，干扰故障诊断的问题，提出一种时移多尺度波动散布熵和改进核极限学习机相结合的水电机组故障诊断方法。首先，结合信息熵理论与时移思想，在多尺度波动散布熵的基础上，采用时移理论替代多尺度波动散布熵（MFDE）中传统的粗粒化过程，提出时移多尺度波动散布熵（TSMFDE），通过仿真实验，证明所提方法具有良好的时序长度鲁棒性、抗噪性及特征提取能力，解决了传统多尺度熵粗粒化不足的问题。然后，利用具有可移植性强、寻优能力强和收敛速度快等特征的算术优化算法（AOA）对核极限学习机（KELM）的正则化参数和核函数参数进行寻优，建立AOA–KELM分类器，解决了KELM超参数难以调节的问题。最终，通过转子试验台模拟实验，将TSMFDE提取的特征输入分类器中，完成模式识别工作。仿真结果表明，所提模型取得最高的诊断精度，达到了100.0%，相对于其他流行模型，本文所提模型展现了明显的优势，验证了所提模型的良好诊断精度。关键词：时移多尺度波动散布熵;核极限学习机;算术优化算法;水电机组;故障诊断863|371|1更新时间：2024-08-22
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水电主导现货市场优化出清研究 AI导读
“在梯级水电市场出清领域，专家提出了一种水力、电力、价格三因素耦合的出清方法，通过优化算法提高求解效率，为解决水–电不匹配问题提供了新思路。”摘要：针对传统以购电经济性为唯一目标的市场出清中梯级水电一边缺水一边弃水的水–电不匹配问题，本研究结合梯级水电运行特性，提出一种水力、电力、价格3因素耦合的出清方法。首先，梳理了梯级水电出清后缺水和弃水两种水–电不匹配的工况，提出用水–电耦合度指标来度量水量与电量匹配的程度，并给出了水–电耦合度的计算方法。其次，建立了适用于水电主导电力市场的水力、电力和价格耦合出清模型，设计了购电成本最小化和水–电耦合度最大化两个目标函数。为了提高模型求解效率，提出模型结构分层、搜索空间缩减和计算时段合并的模型求解综合降维策略，并基于价格排序–粒子群耦合优化算法实现模型求解。最后，以四川省串并混联开发的“3梯8站”组成的虚拟市场进行日前模拟出清。结果表明：与传统以经济性为唯一目标的出清模型相比，水–电–价耦合出清模型的购电费用不变，但水–电耦合度提高了1.57%，证明水–电耦合度最大化目标的加入不会增加购电成本，但对减少出力不足、提升出清结果的可执行率和降低弃水都有显著成效；所提求解策略降低了模型复杂度，提高了求解效率，为解决梯级水电现货市场出清中水–电–价的不耦合问题提供了新思路。关键词：梯级水电;现货电力市场;出清;水–电–价耦合832|566|0更新时间：2024-08-22
雅砻江流域清洁能源开发及深地工程
- “在山区铁路桥梁与区域环境协调发展领域，专家构建了耦合协调优化调控模型，为评估和优化桥梁与环境协调状况提供新思路。”摘要：山区铁路沿线地形复杂，桥梁占比高。为科学评估及优化山区铁路桥梁与区域环境协调状况，促进山区铁路桥梁与区域环境高质量协调发展，提出了一种山区铁路桥梁与区域环境耦合协调优化调控模型。在分析山区铁路桥梁与区域环境耦合作用的基础上，从设计视角构建山区铁路桥梁绿色设计要素及特征指标体系，并运用CRITIC法提取绿色设计关键要素；结合时间累积效应，以绿色设计关键要素为着手点，通过分析山区铁路桥梁可持续能力和环境承载水平，构建了山区铁路“桥梁–环境”复合系统耦合协调模型，对山区铁路桥梁与区域环境耦合协调程度进行测度，并以耦合协调指数最大化为目标函数建立反映“桥梁–环境”复合系统动态反馈机制的优化调控模型，运用粒子群优化算法求解，并提出了使山区铁路桥梁与区域环境向高质量协调发展的管控方案。优化结果表明，在保证“桥梁可持续能力≤环境承载水平”且获得偏离度最小的前提下，绿色设计关键要素优化比例分布于2%～40%，“桥梁–环境”耦合协调指数达到最大值622.4。该研究提高了桥梁与区域环境的协调发展水平，可为山区铁路桥梁与区域环境耦合协调状况评估及桥梁绿色设计提供新思路。关键词：山区铁路桥梁;区域环境;耦合协调;关键要素;优化调控;粒子群算法875|325|0更新时间：2024-08-22
- “金沙江构造结合带的白格滑坡研究揭示了黏土化蚀变岩的灾变力学特性及其在滑坡形成中的关键作用，为青藏高原东缘岸坡稳定性分析和防灾减灾提供了重要启示。”摘要：金沙江构造结合带是典型的板块碰撞作用形成的构造混杂岩带，不仅地质结构复杂，而且发育了工程特性极差的特殊岩土体。本文在金沙江上游白格滑坡成因机理调查与分析过程中，新发现了巨型滑坡体后缘滑壁发育厚度较大、分布较连续的黏土化蚀变岩，是构成滑动带的重要组分。基于相关样品的原位测试和室内系统的物质组成、耐崩解、环形剪切、动三轴等物理力学试验研究，揭示了黏土化蚀变岩的灾变力学特性及其在白格滑坡形成演化中的作用。主要结论如下：1）白格滑坡黏土化蚀变岩是金沙江构造结合带中蛇绿岩蚀变的产物，蚀变程度高，蚀变系数介于0.64～0.86之间，黏土矿物成分以伊利石为主、伊/蒙混层矿物次之，遇水极易崩解，崩解指数达50%以上；2）黏土化蚀变岩中工程性质最差的是蚀变黏土，水和振动荷载作用下剪切强度弱化显著，含水率由10%增至20%后剪切强度降幅达34%，动强度远小于其静强度，并随着振动次数的增加不断降低，蚀变黏土是促进斜坡岩体结构面贯通、破坏的重要因素；3）白格滑坡滑动面的形成受节理结构面与黏土化蚀变岩联合控制，整体上可分为2种模式：黏土化蚀变岩厚层软弱夹层型和充填节理裂隙贯通型；4）金沙江上游发育的不少巨型高位滑坡与黏土化蚀变岩不良工程特性具有密切的关系，岩体结构与特殊岩性的组合是值得关注的区域性易滑地质结构。以上结论对于青藏高原东缘大江大河岸坡稳定性分析和防灾减灾具有较好的启示意义。关键词：白格滑坡;黏土化蚀变岩;强度弱化;易滑地质结构;控滑作用1064|357|0更新时间：2024-08-22
- “在大跨度拱桥施工领域，专家提出了一种改进零位移法结合无应力状态控制法的复合扣索力计算方法，有效解决了索力优化计算和扣索状态控制问题，为大跨度非对称式钢结构拱肋施工提供了便捷、准确的解决方案。”摘要：大跨度拱桥常采用斜拉扣挂法开展拱肋施工，但在节段拼装过程中扣索索力和拱肋空间位形之间互相影响，索力优化计算以及扣索状态控制问题复杂。提出改进零位移法结合无应力状态控制法的复合扣索力计算方法：基于改进型零位移法快速得到满足成拱线形要求的扣索力大小，基于成拱索力采用无应力状态法反推各施工阶段扣索索力。该复合方法可避免传统零位移法扣索力不准和反复迭代计算的缺陷，施工中扣索可实现一次张拉，后续节段拼装中无需对扣索进行索力调整。以某跨径430 m大跨度钢管混凝土拱桥缆扣合一施工为工程应用背景，采用的零位移法结合无应力状态法对大跨度非对称式钢结构拱肋进行斜拉扣挂拼装的扣索力求解和施工模拟。分析拼装过程中扣索力变化规律，并对比验证实际线形与目标线形偏差，以及拱肋应力与设计应力之间偏差程度。结果表明，所提出的复合算法理论简单且索力求解计算便捷。所求的扣索力可有效保证拱肋拼装完成及松索后拱肋线形和受力均满足要求。关键词：钢管混凝土拱桥;斜拉扣挂法;扣索力计算;零位移法;无应力状态法783|456|0更新时间：2024-08-22
- “在应对全球气候变暖导致的极地冰川稳定性问题上，专家基于三剪统一强度理论，建立了多晶冰弹塑性本构模型，并通过试验验证，为冰川稳定性评价提供理论及数值模拟基础。”摘要：随着全球气候变暖情况不断加剧，极地冰川正在加速退缩，冰川发生大规模崩塌、滑塌的频率逐渐增加。冰川冰的主要存在形式为多晶冰，开展多晶冰本构模型研究对于分析冰川稳定性具有重要的意义。本文基于三剪统一强度理论提出了能够反映中主应力影响的屈服函数和塑性势函数，考虑黏聚力随加载过程的变化规律，构建了基于等效塑性应变的硬化函数。采用非相关联流动法则建立能够反映多晶冰力学软化特性的弹塑性本构模型，利用多晶冰常规三轴剪切试验结果对提出的本构模型进行验证，结果表明，提出的弹塑性本构模型能够很好地描述多晶冰的偏差应力–轴向应变及体应变–轴向应变行为。随后，预测了不同中主应力系数条件下的多晶冰真三轴偏差应力–轴向应变及体应变–轴向应变行为。预测结果表明：多晶冰偏差应力–轴向应变曲线均表现出明显的软化，随着中主应力影响系数的增加，残余强度和峰值强度不断增加；体应变随着轴向应变的均表现出先体缩后体胀趋势，并且随着中主应力影响系数的增加，最大体缩量和最大体胀量不断增加。推导出多晶冰弹塑性本构模型的有限差分格式，并写入到数值软件Flac3d中，利用单个单元对写入的本构模型的正确性进行了验证。研究结果旨在为冰川的稳定性评价提供理论及数值模拟基础。关键词：冰川稳定性;本构模型;多晶冰;数值模拟989|342|0更新时间：2024-08-22
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振杆密实法加固粗粒混合土模型试验 AI导读
“在粗粒混合土地基处理领域，中国中西部地区专家通过振杆密实法，有效提高了地基承载力和消除不均匀性，为现场施工提供关键参数依据。”摘要：中国中西部地区粗粒混合土分布广泛，但其松散性和不均匀性导致这些散体材料难以作为构筑物的地基。以提高粗粒混合土地基的承载力和消除不均匀性为主要目标，提出使用振杆法处理粗粒混合土地基，以室内模型试验为主要研究手段，分别进行了振动加固试验、轻型动力触探试验和密度测量试验，并在试验过程中实时监测振动和沉降指标，探究了振杆密实法对粗粒土的加固效果，分析了k值（d90/振杆直径）和振动频率对加固效果的影响。结果表明：振动处理后，式样的轻型动力触探击数平均可达13击，较处理前提高了11击，试样底部的平均压实度可达81%，相应的承载力提高200 kPa以上，经振杆密实法处理后变为低压缩性地基土；当k值在1/2.0时，加固效果优于k值为1/10.0的情况，前者的地基承载力和沉降率比后者分别高出50 kPa和7%左右；粗粒混合土在14 Hz振动频率下的地表振动速度较大，可达36 mm/s，对采集到的振动数据进行了希尔伯特–黄变换（HHT），其HHT能谱图显示振动频率在14 Hz附近时，地震响应较大；以正三角型布置加固点位，群点作用可以有效地消除地基土的不均匀性，地基土的不均匀系数K从试验前的26.40减小到1.39。振杆密实法可为粗粒混合土地基处理提供新思路，也可为现场施工提供关键参数依据。关键词：振杆密实法;粗粒混合土;室内试验;振动频率;压实度703|346|0更新时间：2024-08-22 - “在公路隧道支护领域，最新研究通过引入脱硫石膏、混杂纤维等材料，成功研发出性能优越的喷射型ECC。现场监测显示，与传统C25喷射混凝土相比，新型ECC能有效降低隧道沉降变形，提高支护稳定性，具有广泛应用前景。”摘要：传统纤维增强水泥基复合材料（ECC）存在成本高、收缩大和应用场景局限等问题，且关于开挖扰动下公路隧道喷射型ECC层稳定性的研究尚不完善，此外缺乏对其工程应用后的监测评估。基于此，本文研究了公路隧道喷射型ECC的物理力学性能，分析了开挖扰动下围岩及喷射型ECC层的稳定性，并通过现场监测分析了其应用效果。结果表明：将脱硫石膏、混杂纤维、机制砂、膨胀剂和减缩剂引入ECC中，所研发的喷射型ECC物理力学性能满足公路隧道喷射混凝土的要求。基于数值模拟，当支护12 m后，喷射型ECC层的拉伸和压缩最大主应力较C25喷射混凝土（C25SC）层分别提高了36.8%、28.4%，并且其内侧拱顶的最大竖向位移较C25SC可降低3.15%，仅为1.23 mm。基于现场实测，在近似相同的围岩地质条件下，使用喷射型ECC较C25SC，能够降低10.26%的竖直沉降变形，此外其喷层表面未发现开裂、线状渗水等情况。因此，喷射型ECC在公路隧道支护领域具有广阔的应用前景。关键词：喷射型ECC;公路隧道;物理力学性能;数值模拟;稳定性800|375|0更新时间：2024-08-22
复杂艰险山区重大工程与环境
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大孔隙参数对斜坡非均匀渗流与稳定性的影响 AI导读
“在斜坡稳定性研究领域，专家基于两域模型与稳定系数场原理，建立了降雨入渗下斜坡非均匀渗流与稳定性求解模型，并通过COMSOL Multiphysics平台验证了模型的合理性，为揭示大孔隙参数对斜坡水分运移与稳定性的影响提供了解决方案。”摘要：为揭示降雨条件下大孔隙参数对斜坡水分非均匀运移与稳定性的影响，基于两域模型与稳定系数场原理，建立降雨入渗下斜坡非均匀渗流与稳定性求解模型，并借助COMSOL Multiphysics多物理场有限元平台，编制相应的模型求解程序，通过大孔隙土柱降雨试验验证数值模型的合理性，对比均匀流与非均匀流条件下斜坡体积含水率和点稳定系数，分析大孔隙参数（大孔隙占比ωf、两域导水系数之比μ、大孔隙经验参数rw）对斜坡渗流场及稳定系数场的影响规律。结果表明：相比不考虑大孔隙，考虑大孔隙时的基质域和大孔隙域表层体积含水率分别增长7.7%和降低5.1%，入渗深度分别增长83.3%和150.0%；边坡浅层失稳面积增大3.9%。基质域和大孔隙域入渗深度均随大孔隙占比ωf的增大而减小；随着大孔隙域与基质域饱和渗透系数之比μ增大，两者入渗深度变化趋势相反，即μ越大，基质域入渗深度越小，大孔隙域反之；两者与经验参数rw无显著关系。至降雨结束，基质域表层土体体积含水率已达最大值；大孔隙域则随着ωf和μ的增大而增大，但几乎不受经验参数rw的影响。非均匀流条件下，边坡水分交换沿着剖面从上往下分为负交换区、正交换区和无交换区，水分交换平衡深度与基质域入渗深度变化趋势一致；水分交换负交换区与正交换区的深度均存在一个峰值，并随大孔隙占比ωf的增大而减小，随着μ和rw的增大而增大。不同参数取值下，边坡均为浅层失稳破坏，ωf和μ越大，失稳层深度越大，表层点稳定系数越小，因此大孔隙不利于边坡稳定。关键词：大孔隙参数;非均匀流;点稳定系数;水分交换;入渗深度206|303|0更新时间：2024-08-22 - “最新研究揭示，橡胶颗粒及脲酶诱导碳酸钙沉淀技术可有效改善黄土动力特性，提高黄土地区抗震性能，同时为废轮胎无公害处理提供新途径。”摘要：为探究橡胶颗粒及脲酶诱导碳酸钙沉淀（EICP）技术对黄土动力特性的改良效果，以西安地区黄土为研究对象，分析了仅掺橡胶颗粒和橡胶颗粒联合EICP技术两种改良方式下不同橡胶掺量、橡胶粒径及围压对改良土动强度、动剪切模量及阻尼比的影响，并对其加固机理做出阐述。结果表明：相比于素土，适当掺量的橡胶颗粒能有效改善土体孔隙结构，提高土体骨架，但不同粒径橡胶颗粒在土体中的分布形式及作用形式均不相同，因此两种改良方式下，试样动强度随橡胶掺量的增加先增大后减小，随橡胶粒径的增大先减小后增大，随围压的增大而增大；动强度峰值所对应的橡胶掺量为7%。考虑到不同掺量及不同粒径的橡胶颗粒均对EICP技术起抑制作用，导致生成碳酸钙晶体的沉淀量及碳酸钙晶体在土体中的分布形式存在差异，因此动强度增长率随橡胶掺量的增加而减小，随橡胶粒径的增大先增大后减小，且当橡胶粒径为(1, 2] mm时，试样动强度增长率峰值为29.51%。橡胶颗粒及EICP技术均对黄土动力特性有较大影响，试样动剪切模量随橡胶掺量的增加而减小，随橡胶粒径的增加先减小后增大，随围压的增加而增大；动剪切模量比的变化规律可用修正的Hardin–Drnevich双曲线模型较好拟合。阻尼比随橡胶掺量的增加而增大，随橡胶粒径的增大先减小后增大，随围压的增大而减小。采用橡胶颗粒及EICP联合技术对黄土进行改良时，不仅增加了黄土的动力特性，还弥补了因掺入橡胶颗粒而减少的部分抗压强度，试验结果可为黄土地区抗震性能的提高提供科学依据，同时可为废轮胎的无公害处理提供途径。关键词：橡胶颗粒;EICP技术;动强度;动剪切模量;阻尼比;改良黄土265|373|0更新时间：2024-08-22
- “在桥梁工程领域，一项新研究揭示了连续刚构桥主梁与过渡墩碰撞效应对地震系统易损性和概率地震风险性的影响。通过动力弹塑性分析模型和增量动力分析法，研究者发现忽略碰撞效应会显著低估地震风险，为桥梁抗震设计提供了重要参考。”摘要：为研究连续刚构桥主梁与过渡墩碰撞效应对其地震系统易损性和概率地震风险性的影响，以一座主桥跨径为（120+220+120）m的连续刚构桥为研究背景，通过模拟实际施工过程以获得真实成桥内力状态，基于等效荷载法建立考虑该内力状态的动力弹塑性分析模型，采用Hertz–damp接触模型考虑包括主梁与过渡墩碰撞在内的伸缩缝处碰撞效应。选取90条具有速度脉冲的脉冲型近断层地震动沿纵桥向输入，通过时程分析解释了墩梁碰撞过程和破坏机理；采用增量动力分析法，建立考虑桥墩和支座权重系数的全桥复合系统易损性曲线，并与一阶界限法串联模型下限和并联模型上限系统易损性曲线进行对比，将场地危险性函数与易损性函数卷积，建立概率地震风险曲线，考察桥梁系统易损性、概率地震风险性及墩梁碰撞效应的影响。结果表明，若忽略过渡墩与主桥梁体的碰撞效应，将会低估过渡墩的位移反应3～5倍，低估其地震风险性概率120%；当地震动强度为0.2g～0.6g时，轻微破坏和中等破坏的损伤概率被低估了35%～80%；地震动强度为0.6g～1.5g时，严重破坏和完全破坏分别被低估13%～68%和15%～59%。关键词：连续刚构桥;碰撞效应;内力状态;脉冲地震动;系统易损性;地震风险性分析320|418|0更新时间：2024-08-22
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曲线盾构隧道掘进地表沉降计算模型 AI导读
“在盾构隧道掘进领域，专家建立了地表沉降的地层损失模型，考虑了曲线隧道的非对称性，为预测地表沉降提供了更准确的计算模型。”摘要：盾构隧道掘进过程中产生的地层损失和施工荷载是引起地表沉降的主要因素，曲线盾构隧道的非对称性使得掘进引起的地表沉降规律更加复杂。基于直线盾构隧道掘进引起地表沉降的研究成果，考虑实际工程中隧道会由于自重而沉降到土体边界底部，以及曲线盾构隧道地层损失的非对称特征，建立了曲线盾构隧道掘进引起地表沉降的地层损失模型，同时将建立的模型与已有曲线隧道地层损失模型进行对比研究。结果表明：本文建立的地层损失模型引起的地表沉降变形值更大，受转弯半径的大小影响，当隧道转弯半径大于800 m时，曲线隧道与直线隧道地层损失引起的地表沉降值变化较小；当隧道转弯半径小于300 m时，地表沉降值对隧道转弯半径的敏感性较高；本文建立的计算模型很好地体现出小转弯半径隧道对其引起的地表沉降值的影响程度更大。通过将两种不同地层损失模型引起的地表变形与实际工程进行比较分析，验证了本文建立的计算模型与实际数据更接近，误差更小，显示该模型能够较好地反映实际情况。研究成果可为曲线盾构隧道掘进引起地表沉降分析和预测提供参考。关键词：曲线盾构隧道;地层损失;理论模型对比;地表沉降286|497|0更新时间：2024-08-22
土木工程
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旋流排沙渠道中旋转水流的排沙效果研究 AI导读
“旋流排沙渠道技术在水沙分离领域取得新进展，通过数值模拟和模型试验，验证了其高效连续排沙能力，为工程应用和水沙特性研究提供有益参考。”摘要：旋流排沙渠道是基于旋转水流强挟带能力的特点提出的一种渠道水沙分离新技术，为了明晰其水沙特性，在试验研究的基础上，采用Realizable k–ε模型、VOF法及离散相模型，对旋流排沙渠道内的水沙两相流特性进行了数值模拟，通过与模型试验成果的对比确定了不同粒径泥沙的球度，研究了持续来沙条件下旋流排沙渠道的排沙效果，分析了渠道和排沙洞内泥沙的分布规律。结果表明：不同粒径泥沙的球度介于0.2～1.0之间时，在渠道顶部局部来沙条件下旋流排沙渠道对粒径为(0.075，3.000] mm泥沙的计算截沙率与试验值吻合良好，二者的相对误差仅为3.5%，误差主要来源于(0.075，0.160] mm的极细颗粒泥沙；当上游渠道水流进口来沙质量流量为60 g/s时，渠底高含沙水流由起旋室的分流，渠道含沙量迅速降低，起旋室前部和后部渠底水流含沙量分别为44.00 kg/m3和0.07 kg/m3；排沙洞内的旋转水流对泥沙的挟带作用明显，在强离心作用下泥沙主要分布在排沙洞近壁面，最大泥沙含量约为200.00 kg/m3；在持续来沙条件下旋流排沙渠道对粒径为(0.075，3.000] mm泥沙的截沙率为95.98%，仅少量极细泥沙以悬移质形式进入下游渠道，渠道和排沙洞内无大量的泥沙淤积，表明旋流排沙渠道是一种可实现高效且连续排沙的水沙分离技术。本成果可为旋流排沙渠道在工程中的应用和水沙特性的研究提供有益参考。关键词：旋流排沙渠道;水沙特性;数值模拟;离散相模型;截沙率920|249|0更新时间：2024-08-22 - “在岩石高边坡开挖爆破振动研究领域，专家对白鹤滩水电站工程的实测数据进行概率统计分析，发现正态分布和Gamma分布模型拟合效果良好，为岩石高边坡爆破振动预测提供科学理论基础。”摘要：为科学准确判定岩石高边坡开挖爆破振动的概率分布形式，为岩石高边坡爆破振动幅值和频率的不确定性预测提供科学理论基础，以白鹤滩水电站右岸坝肩岩石高边坡开挖工程为研究背景，对典型开挖程序和爆破方案下的岩石高边坡爆破振动幅值和主频实测数据进行了概率统计分析，研究了岩石高边坡开挖爆破振动幅值和主频的概率分布及其主要特征。研究结果表明：正态分布和Gamma分布模型对岩石高边坡开挖预裂和主爆破质点峰值振速概率分布的拟合效果均较好，岩石高边坡开挖预裂和主爆破质点峰值振速的概率分布较好地服从正态或Gamma分布；Gamma分布模型相较于正态分布模型对岩石高边坡开挖预裂和主爆破振动视主频的概率分布存在明显拟合优势，岩石高边坡开挖预裂和主爆破振动视主频概率分布较好地服从Gamma分布。岩石高边坡预裂爆破质点峰值振速和视主频的平均值大于对应主爆破质点峰值振速和视主频的平均值，预裂爆破质点峰值振速和视主频下四分位～上四分位量值范围分别为5.4～11.6 cm/s和36.7～97.6 Hz，主爆破质点峰值振速和视主频下四分位～上四分位量值范围分别为3.8～8.9 cm/s和26.7～97.6 Hz。研究结果显示，经常采用的正态分布并不一定是岩石高边坡开挖爆破振动幅值或主频的最佳概率分布形式，其他典型岩石高边坡工程爆破振动幅值和主频的概率分布有待进一步研究。关键词：白鹤滩水电站;岩石高边坡;爆破振动;质点峰值振速;视主频;概率分布742|300|0更新时间：2024-08-22
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不同密度下相邻植被群的水流结构发展特性 AI导读
“最新研究揭示了植被群对河道水流结构的影响，通过模拟实验，发现了水流结构的五个纵向发展分区，并提出了相关流速计算公式，为河流动力学研究提供了新的视角。”摘要：植被群是河流动力系统的基本组成要素，通常成群存在于河道中，相邻植被群之间相互作用，对河道水流结构产生影响。本文采用均匀圆柱体木棍模拟刚性植株，交错排列组成疏密不同的圆形植被群，并排布置于水槽中，研究不同密度下相邻植被群的水流结构特性。试验结果表明：与单一植被群相比，水流流经并排植被群时，其结构呈现不一样的特点，据此提出相邻植被群的水流结构纵向发展分区：上游调整区、内部调整区、内外剪切层发展区、尾流融合区以及流速恢复区。流速自植被群上游某一断面开始减小，并一直持续至植被群前端，流速减幅随植被群密度增大而增大，此区域为上游调整区；植被群密度对上游调整区长度无显著影响。流经植被区时，单植中心线流速进一步减小，两植中心线流速迅速增加，此区域为内部调整区；该区域内植被群密度越大，单植中心线流速减幅越大。植被群下游，单植中心线流速自植被群末端沿程减小，直至产生流速最小值，此区域为内外剪切层发展区；单植中心线最小流速随植被群密度增大而减小并趋于0，内外剪切层发展长度L1随植被群密度增大先减小后趋于稳定。两植中心线流速在植被群末端出现最大值，随后沿程减小，在距离植被群末端Lm处出现最小值，植被群密度越大，两植中心线最大流速越大，两植中心线最小流速及Lm越小。定义（Lm–L1）为尾流融合区，此区域内单植中心线流速沿程增加，在Lm处与两植中心线流速相等，此时两个外剪切层相遇，左右植被群尾流在横向掺混的作用下，融合成一个大的尾流结构。本文还提出了出流流速、最小尾流流速及两植中心线最小流速的计算公式。关键词：相邻植被群;植被密度;流速;水流结构发展;尾流751|324|0更新时间：2024-08-22 - “在微结构壁面湍流减阻机理研究领域，专家采用PIV技术观测水流特性，建立新的ΩM涡识别方法，定量分析涡结构分布，为减阻机理研究奠定基础。研究结果表明，微结构壁面能有效降低水流输运能耗、提高输运效率。”摘要：为探究微结构壁面湍流减阻机理，采用粒子图像测速技术（PIV）观测微结构壁面的水流特性，分别对超疏水壁面和微沟槽壁面的流速发展、雷诺切应力变化及涡的分布规律进行分析。引入流速的概念，对Omega（Ω）涡识别方法进行改进，建立新的ΩM涡识别方法，并采用该方法对近壁面涡结构进行识别，提出液流涡密度定义，定量分析近壁处不同强度涡的分布，为研究微结构壁面减阻机理奠定基础。研究结果表明：在相同雷诺数下，边界层内流速由大到小分别为超疏水壁面、微沟槽壁面和光滑壁面，两种微结构壁面对数律层流速分布与光滑壁面相比明显外移，说明微结构壁面具有减阻效果；雷诺切应力随法向无量纲距离y+的增大而先增大后减小，其中，超疏水壁面雷诺切应力的最大值与其他壁面相比最小；采用ΩM方法对近壁处涡进行识别，发现近壁0.1倍水深内，两种微结构壁面上水流中涡结构以弱涡为主，在0.2倍水深内开始出现强涡；与光滑壁面相比，微结构壁面近壁处水流弱涡的涡密度增加，强涡的涡密度减小，说明微结构壁面抑制了水流中强涡的发展；在3种壁面中，微沟槽壁面的减阻率大于7.60%；超疏水壁面的弱涡涡密度大，强涡涡密度小，减阻效果最好，减阻率大于9.48%。微结构壁面可有效降低水流输运能耗、提高其输运效率。关键词：超疏水壁面;沟槽壁面;ΩM方法;涡密度;减阻740|351|1更新时间：2024-08-22
水利工程
- “在壁画修复领域，研究人员提出了一种新的深度学习模型，通过多层次特征融合与超图卷积技术，有效提升了破损壁画的修复质量。该方法在敦煌壁画数字化修复实验中表现出色，修复结果更加清晰自然。”摘要：针对现有壁画深度学习修复方法，存在上下文信息关注不足及结果欠佳的问题，提出了一种多层次特征融合与超图卷积的生成对抗修复模型。首先，利用金字塔特征分层对壁画进行多尺度层次特征提取，并采用混合空洞卷积单元扩大多层特征提取感受野，以克服单尺度卷积操作对于壁画特征提取能力不足的问题。然后，提出多分支短链融合层及门控机制融合多分支特征方法，将相邻分支间的特征信息进行融合，使融合后的壁画特征图中既有同分支的特征，又有相邻分支的特征，以提高特征信息的利用率；并引入门控机制对特征进行选择融合，以减少细节信息的丢失。接着，将融合特征通过卷积长短期记忆网络（ConvLSTM）特征注意力方法，增强对壁画上下文信息的关注。最后，设计超图卷积壁画长程特征增强模块，通过在编码器和解码器的跳跃连接之间建立超图卷积层，利用超图卷积捕获编码器的空间特征信息，并将其迁移到解码器中，有助于解码器更好地生成壁画图像，以加强特征的长程依赖关系，并与SN–PatchGAN判别器对抗博弈从而完成修复。通过敦煌壁画数字化修复实验，结果表明：所提方法客观评价优于对比算法，对于破损壁画修复结果更加清晰自然。关键词：壁画修复;多层次特征;多分支短链融合;超图卷积;卷积长短期记忆网络303|420|0更新时间：2024-08-22
- “在提高COVID-19检测效率和准确性方面取得新进展，研究者开发了MHRA-RCNet模型，通过局部特征提取和全局信息建模，显著提升了胸部X射线图像分类的精度和有效性。”摘要：为了提高新型冠状病毒肺炎（COVID–19）检测的效率和准确性，本文提出一种自动识别COVID–19胸部X射线（CXR）图像的网络模型（MHRA–RCNet）。在ResNet50模型的基础上，首先，采用残差卷积对CXR图像中形状复杂的感染区域进行局部特征提取。其次，选择在ResNet50的第2、3阶段引入多头关系聚合模块，以增强对全局信息的建模能力；为了进一步将局部信息和全局信息进行融合，以提高特征的表达能力和特征之间位置的相关性，在ResNet50的最后阶段引入了空洞视觉Transforme模块，有助于识别CXR图像中复杂的病变区域。最后，将融合后的特征以串联方式输入全局平均池化层进行全局空间信息整合，通过多层感知机进行图像分类并进行可视化分析。在公开访问的COVID–19 Radiography Database数据集与其他深度学习模型进行实验对比。实验结果表明：本文模型在多项分类指标上具有较好的分类精度；另外，从精确度、灵敏度和特异性上也可以直观地看出本文模型能够较好地识别新冠肺炎，进一步证明了本文模型在图像分类任务中的优越性和有效性。关键词：新型冠状病毒肺炎;图像分类;残差卷积;多头关系聚合;空洞视觉Transformer322|362|0更新时间：2024-08-22
- “最新研究进展：内蒙古风电场采用特征选择和改进麻雀搜索算法优化的CNN-BiGRU模型，实现短期风电功率高精度预测，平均绝对百分比误差仅2.6440%，验证了模型的准确性和泛化能力。”摘要：针对风电功率随机性大、平稳性低，以及直接输入预测模型往往难以取得较高精度等问题，提出了一种基于特征选择及改进麻雀搜索算法（ISSA）优化卷积神经网络–双向门控循环单元（CNN–BiGRU）的短期风电功率预测方法。首先，利用变分模态分解（VMD）将原始功率分解为一组包含不同信息的子分量，以降低原始功率序列的非平稳性，提升可预测性，同时通过观察中心频率方式确定模态分解数。其次，对每一分量采用随机森林（RF）特征重要度的方法进行特征选择，从风速、风向、温度、空气密度等气象特征因素中，选取对各个分量预测贡献度较高的影响因素组成输入特征向量。然后，建立各分量的CNN–BiGRU预测模型，针对神经网络算法参数难调、手动配置参数随机性大的问题，利用ISSA对模型超参数寻优，自适应搜寻最优参数组合。最后，叠加各分量的预测值，得到最终的预测结果。以中国内蒙古某风电场实际数据进行仿真实验，与多种单一及组合预测方法进行对比，结果表明，本文所提方法相比于其他方法具有更高的预测精度，其平均绝对百分比误差值达到2.6440%；在其他4个数据集上进行的模型准确性及泛化性验证结果显示，模型平均绝对百分比误差值分别为4.3853%、3.1749%、1.5761%和1.3588%，均保持在5.000 0%以内，证明本文所提方法具有较好的预测精度及泛化能力。关键词：短期风功率预测;变分模态分解;特征选择;改进麻雀搜索算法;卷积神经网络;双向门控循环单元295|499|2更新时间：2024-08-22
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虹膜与眼周深度特征融合网络模型 AI导读
“在生物识别技术领域，研究者提出了一种新颖的虹膜与眼周深度特征融合网络模型，有效提升了识别准确率，为远距离和移动端生物识别提供了高效解决方案。”摘要：虹膜识别的识别率虽然很高，但单模态识别时受环境、欺骗攻击等影响，并且在远距离或移动端、较少约束等场景下，识别率会大大下降。利用位置与虹膜相近并且被研究证明鉴别性很强的眼周生物特征，将虹膜和眼周进行双模态融合识别是较好的思路。为实现精确自适应的融合识别，本文提出新颖的虹膜与眼周深度特征融合网络模型（MultipleFusionNet）。根据特征通道注意力和通道分组注意力的思想，设计自动权值生成网络，通过网络学习自动获得虹膜与眼周的权值。权值与卷积神经网络（CNN）生成的虹膜与眼周深度特征加权计算，可实现两个模态的深度特征动态精确融合，从而提高识别准确率。本文网络模型中融合部分可作为通用的深度特征融合模块使用，该模块可灵活地嵌入在任何CNN主干网络中，轻便且易于实现。在中国科学院公开的远距离虹膜库图像库CASIA–Iris–Distance和近距离光照变化虹膜图像库CASIA–Iris–Lamp上进行了实验验证，多种方法的对比实验和距离度量实验结果显示：本文的特征融合模型准确率最高为99.56%，采用余弦距离度量的等误率（EER）最低为0.0027，优于单模态方法和相关的特征融合方法；计算复杂度方面，参数量和计算量比单模型的两倍少1.5%，计算量只比基准融合方法高1%，这表明该融合模型计算复杂度低，具有良好的性能。关键词：双模态融合;虹膜识别;眼周识别;深度特征融合198|358|1更新时间：2024-08-22
信息工程
- “在电力系统通信网络领域，专家提出了基于采样特性的离散负荷频率控制方案，为解决时滞和DoS攻击问题提供解决方案。”摘要：针对电力系统通信网络中存在的时滞和DoS攻击现象，本文提出了基于采样特性的电力系统离散负荷频率控制方案。首先，计及电力系统负荷波动的情况，在多区域电力系统负荷频率控制系统（LFC）模型的基础上，将通信网络中DoS攻击的危害量化为采样信号连续丢失数，并分别考虑通信网络中通信时滞和输出信号采样特性，建立包含输出状态反馈控制器的电力系统LFC模型。其次，基于此模型，利用含有控制命令更新周期、DoS攻击导致的最大采样信号连续丢失数、通信时滞、
$ {H_\infty } $ $ {H_\infty } $ $ {H_\infty } $ $ {H_\infty } $ 关键词：时滞;DoS攻击;负荷频率控制方案;采样特性;Lyapunov泛函249|433|0更新时间：2024-08-22 - “在防雷领域，研究人员通过多重雷击试验研究平台，探索了不同雷击参数对氧化锌阀片劣化特性的影响，为提高阀片性能和延长使用寿命提供了解决方案。”摘要：多重雷击会加速劣化氧化锌阀片，造成阀片的电、热性能急剧下降，不同多重雷击参数下氧化锌阀片的破坏具有显著差异性。为此，开展了不同多重雷击参数对氧化锌阀片劣化特性的研究：首先，搭建了多重雷击试验研究平台，对阀片进行了单重1.0倍额定电流、单重1.5倍额定电流、4重1.0倍额定电流、单重1.5倍额定电流和12重1.0倍额定电流的5种工况冲击试验，测试了阀片的直流参数和温升；其次，分析了多重雷击参数对试验结果的影响，最后对阀片的非线性系数、热应力和破坏形式进行了讨论。结果表明：不同工况下直流参考电压变化均呈“下降—平稳—下降”趋势，4重出现直流参考电压陡降现象，12重出现泄漏电流陡升现象；1.5倍额定电流工况下阀片泄漏电流在前期与标称电流工况的变化幅度相近，后期急剧劣化；非线性系数也存在“下降—平稳—下降”规律，增大冲击重数和幅值会使非线性系数下降趋势增大；冲击重数和幅值增大使阀片外圈处最大热应力增加，阀片外圈出现不同长度的缺块。关键词：氧化锌阀片;多重雷击;泄漏电流;非线性系数;热应力240|413|0更新时间：2024-08-22
电气工程
- “最新研究显示，振荡热压烧结技术成功应用于90W-10Cu难熔合金制备，显著提升其低温烧结效果，实现高致密度、晶粒细化、高硬度和高电导率，为合金材料发展提供新方向。”摘要：用于高压电触头材料的90W–10Cu难熔合金由于具有高熔点和高比重差异，在高温长时间的粉末冶金过程中存在致密化困难和晶粒异常长大而影响其性能。在常规热压烧结基础上，振荡热压烧结（HOP）技术采用一定频率的循环振荡单轴压力代替静单轴压力，可快速促进陶瓷等材料的致密化。因此，为了研究振荡热压烧结对90W−10Cu难熔合金的低温烧结效果，本文将振荡热压烧结技术应用到90W–10Cu（质量分数）难熔合金的制备中，研究了烧结温度（1 000～1 300 ℃）对其微观组织、致密度、晶粒尺寸、硬度及电导率性能的影响。研究结果发现，振荡热压烧结90W–10Cu合金由W相基体和Cu相黏结相组成。随着烧结温度的升高，90W–10Cu难熔合金的致密度逐渐增大，在烧结温度最高为1 300 ℃时，其致密度最高可达到99.35%，均高于同等温度下的热压烧结样品的致密度；而晶粒尺寸仅为4.97 μm左右，没有异常长大，达到了细化晶粒的效果；同时，其W晶粒邻接度逐渐降低，合金的微观组织均匀性得到优化和改善；维氏硬度和电导率分别达到225.78 HV30和27.88% 国际退火铜标准（IACS），高于同等温度甚至高100 ℃时的热压烧结体，性能得到显著提升，达到了低温烧结效果。结果表明，振荡热压烧结能够有效地促进90W–10Cu难熔合金的致密化，降低烧结温度和抑制晶粒生长，显著优化其微观组织均匀性，有利于在较低温度下获得高致密度、晶粒细小、高硬度和高电导率的90W–10Cu难熔合金材料。关键词：烧结;难熔合金;致密化;晶粒尺寸及形貌;硬度;电导率209|430|0更新时间：2024-08-22
- “在混凝土抗冻融性能研究领域，专家通过添加粉煤灰和碱激发剂，改善了市政污泥对混凝土耐久性的劣化效果，为提高混凝土服役寿命提供了有效解决方案。”摘要：为改善市政污泥对混凝土抗冻融性能的劣化效果，在氢氧化钠及水玻璃的复合激发下，用经生石灰改性后的市政污泥取代10%细骨料，粉煤灰分别取代10%、20%与30%水泥，制备了混凝土；分析不同冻融循环次数下，混凝土的表观现象、相对质量、相对动弹性模量、相对抗压强度及微观结构随粉煤灰掺量与碱当量的变化规律；分别以相对动弹性模量与相对抗压强度为损伤变量建立不同的冻融损伤模型。研究结果表明：随冻融循环次数增加，混凝土表观损伤愈发严重，内部孔隙增多，相对动弹性模量及相对抗压强度逐渐降低；与对照组相比，粉煤灰及碱激发剂的加入可以改善市政污泥对混凝土冻融耐久性的劣化效果，降低混凝土在冻融循环作用下的质量损失、动弹性模量损失及抗压强度损失；当粉煤灰掺量10%、碱当量4%时，粉煤灰会在碱激发剂及改性污泥中残余碱的联合作用下被较充分地激发，消纳改性污泥中的残余碱，减弱市政污泥对混凝土抗冻融性能的劣化效果，此时，混凝土水化程度最高，在冻融循环作用下的质量损失、动弹性模量损失及抗压强度损失最小，且服役寿命最长，约为16 a以上；相对动弹性模量与相对抗压强度相关性良好，分别以两者为损伤变量的冻融损伤模型与试验结果均吻合良好。关键词：市政污泥;固废资源化利用;冻融循环;微观结构;冻融损伤模型291|447|1更新时间：2024-08-22
材料科学与工程
- “在斯特林机活塞杆帽式密封性能提升领域，研究人员通过数值仿真和回归设计法，优化了O型圈和C型环的关键参数，显著提高了密封性能和使用寿命。实验验证了优化设计方法的准确性和普适性。”摘要：为改善斯特林机活塞杆帽式密封性能，首先采用数值仿真分析了5 MPa工质压力下其静、动态力学特性，从而获取了O型圈内径尺寸LN、C型环径向壁厚T和装配过盈量S这3个关键结构参数对密封性能的影响规律。在此基础上，利用回归设计法以配伍面最大接触压力平稳且密封可靠为优化目标，对密封结构的上述3个关键参数进行优化设计以确定其最佳匹配方案，最后通过密封试验台验证了本文优化设计方法的准确性和普适性。结果表明：活塞杆与C型环密封面中间区域上最大接触压力随LN和S的增大而增大，但随T的增大而减小；通过估计回归系数和方差分析（ANOVA）发现，LN对密封性能影响最为显著、S次之、T影响最小；LN和T、LN和S交互项对响应显著，而T和S交互项对响应不显著；当LN为13.745 mm、T为0.40 mm和S为0.020 mm时，优化密封件对应的正行程最大接触压力为9.01 MPa、回程为9.75 MPa，较工程在用密封件（LN=13.780 mm、T=0.50 mm、S=0 mm）最大接触压力分别降低了14.7%和25.5%。实验进一步验证了优化密封件的密封性能和使用寿命均优于工程在用密封件，并且在不同工质压力下优化密封件的接触压力均匀性更好，减摩延寿效果显著，充分证明本文性能分析与优化设计方法准确有效。关键词：斯特林机;帽式密封;性能分析;参数优化;回归设计541|346|1更新时间：2024-08-22
机械工程
- “最新研究进展，科学家们建立了基于深度学习的图像超分辨率重建技术体系，为解决图像质量提升问题提供新方案。”
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