基于改进YOLOv8的地铁列车焊缝缺陷轻量化检测方法

针对现有的地铁列车车体焊接质量检测技术存在检测模型较大、检测精度和效率较低的问题,提出一种基于改进YOLOv8的焊缝缺陷轻量化检测方法。首先,利用相控阵超声波检测仪采集对接焊缝内部缺陷图像,通过图像预处理制作成焊缝缺陷数据集。然后,在YOLOv8模型基础上,利用Inner-SIoU优化原有损失函数、采用C2f-PConv替换C2f模块、引入大型可分离核注意力(LSKA)模块和挤压激励(SE)注意力机制,建立了基于改进YOLOv8的地铁列车车体焊缝缺陷质量检测模型,以提高焊缝缺陷特征提取和多尺度特征融合的能力。最后,利用改进的YOLOv8模型对焊缝缺陷数据集进行训练和测试。结果表明,改进的YOLOv8模型大小为7.91 M,对于焊缝缺陷的检测精度达到98.30%,检测速度达到138.9帧/s,与YOLOv8原始模型相比,模型更小,检测精度更高。

广西甘蔗碳汇测算方法研究及时空格局分析

为了实现广西全区植被减源增汇目标,对广西主要经济作物甘蔗的碳吸收和碳排放量进行科学的测算,并开展甘蔗碳汇时空格局的研究分析;利用广西全区14个地级市2010—2020年甘蔗产量、农资投入等相关统计数据测算广西全区甘蔗净碳汇量,并运用空间自相关分析法分析2005—2020年间广西各市时空分布格局。结果表明:2010—2020年,广西全区甘蔗净碳汇量逐步上升;2005—2020年,广西全区甘蔗碳汇量在地级市尺度下不存在明显的全局空间自相关关系;广西全区甘蔗碳汇量逐步形成以南宁市为核心的局部溢出格局,充分利用南宁市的技术、产业优势扩大甘蔗碳汇的空间溢出效应,对提高广西全区的甘蔗碳汇水平至关重要。

GFRP布无损加固输电铁塔角钢受力性能研究

针对现役输电铁塔在覆冰、风荷载、边坡变形等作用下可能存在承载力不足的问题,研究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)布无损加固铁塔角钢的受力性能。首先,利用文献中的物理试验对加固钢材数值试验方法进行验证;其次,以铁塔角钢为研究对象,基于验证的数值试验方法建立72组有限元分析模型,探讨长细比、GFRP布粘贴层数、粘贴长度等因素对角钢极限承载力的影响;最后,推导并改进GFRP布角钢复合构件理论承载力计算方法。结果表明:不同长细比对构件极限承载力影响较大,当角钢长细比大于70时,加固后的承载力提升不明显;增加GFRP布粘贴层数,角钢承载力大幅提升,粘贴8层GFRP布的承载力提升率最高达41.03%;柱中GFRP布粘贴长度为75%与粘贴长度为100%的角钢极限承载力相比提升不大,仅为0.27%~2.10%;对推导的GFRP布角钢复合构件理论承载力计算方法引入修正系数后,数值试验与理论计算值相对误差缩小至-2.70%~1.77%,有效提升理论解计算精度。在对现役铁塔加固时,只需对角钢全长的75%粘贴6~8层GFRP布进行加固,且对于长细比λ≤70的角钢加固效果更好。

基于机器学习的茶树DNA聚类算法

为了研究茶树基因序列的聚类问题,设计一种基于累计方差贡献率进行改进的核主成分分析(KPCA)与k均值(k-means)++聚类算法相结合的降维聚类算法(KPCA-k-means++)。将基因库数据集筛选分组后,利用k-mers算法提取基因数据的数据特征,根据累计方差贡献率的占比大于85%的标准确定降维主元个数对KPCA进行降维改进并采用k-means++算法对降维后数据聚类,通过CH(Calinski-Harabaze Index)指标和响应时间分析聚类结果。结果表明:在单独聚类、KPCA聚类、改进PCA聚类、改进KPCA聚类4种处理方式中,改进KPCA-k-means++算法在不同处理方式和不同样本数的对比下,CH指标均为最高,与未改进时相比平均高出33%。在响应时间方面,改进KPCA-k-means++算法与同样改进PCA-k-means++算法在不同聚类数和样本数的对比下响应时间均较短。改进KPCA-k-means++算法能够保证对于茶树的基因序列的聚类准确率和聚类速度,表现出极好的聚类稳定性。

有机硅烷对介孔Y型分子筛理化特性及费托性能影响研究

为了合成对汽油段、柴油段产物有高选择性的催化剂载体,以多种有机硅烷为模板剂原位合成了高结晶度介孔Y型分子筛,考察了硅烷剂浓度以及有机硅烷剂中的取代基对Y型分子筛性能的影响,并以合成的介孔分子筛为载体通过浸渍法负载钴制备了催化剂,考察了催化剂的费托反应性能;采用X射线衍射、比表面积测试、扫描电子显微镜等测试手段分析了介孔分子筛及催化剂的物性特征,分别使用气相色谱质谱联用仪、气相色谱对反应产物进行了定性和定量分析。结果表明:有机硅烷剂中的硅与硅凝胶中的硅摩尔比为1∶30时达到饱和,继续提高硅烷剂浓度将导致分子筛结晶度下降,且大量的微孔损失,粒径明显减小。通过改变有机硅烷剂的取代基链长,分子筛的平均介孔尺寸可在4.9~9.0 nm进行调控。极性有机硅烷剂更有利于合成高结晶度与大比表面积的介孔分子筛,其中最大比表面积达到683.7 m^(2)/g,且相较于相同链长的非极性有机硅烷剂合成的分子筛其微孔孔容增加了约30%,而介孔孔容几乎相同。在以合成气为原料气的费托合成实验中,极性有机硅烷剂合成的分子筛催化剂对柴油段C_(10-20)产物具有较高选择性,最高达31.1%;非极性有机硅烷剂合成的分子筛催化剂对汽油段C_(5-12)产物具有较高选择性,最高达39.7%。

两桥臂交叉解耦不平衡控制策略研究

由于非不平衡控制策略中没有考虑线电压和相电流的相角差,造成三相电网的有功、无功电流无法完全补偿。为了解决这一问题,根据电压电流相角差,推导出单相补偿器中无功参考补偿电流与负载电流的关系,提出一种两桥臂交叉解耦不平衡控制策略,利用多变量滤波器和交叉解耦双复系数滤波器优化锁相环,精确锁定三相不平衡电网的电压频率和相位,对2个单相背靠背变换器的无功电流分别控制,进而利用两桥臂变换器补偿三相不平衡无功。实验结果验证了所提两桥臂交叉解耦不平衡控制策略,可抑制三相有功不平衡及补偿三相不平衡无功,将三相电流的不平衡度从150.0%降低至2.6%,三相电网功率因数从0.257提升至0.997,减少了三相无功补偿器的开关管个数。

基于多目标优化的箱梁渡槽结构设计研究

针对箱梁渡槽所受水荷载远大于同等跨径箱梁桥所受汽车荷载导致槽身纵向受力突出的问题,在渡槽结构设计中统筹考虑箱梁纵向应力储备和造价,构建了以截面尺寸、钢筋用量等6个参数为设计变量,以渡槽边缘正应力和造价为目标函数,以槽身挠度、法向应力等9个验算指标为约束条件的多目标优化模型,并基于支持向量机近似模型和NSGA2遗传算法求解多目标优化模型的Pareto最优解集,然后综合专家打分、COWA算子、博弈论综合赋权与TOPSIS法从Pareto最优解集中选出最佳方案。结果表明:与初始方案相比,最佳方案的渡槽边缘正应力储备提高了17.55%,渡槽上部结构总造价降低8.84%;与有限元分析相比,该方法在保持较高计算精度的同时节省了65.42%的计算时间成本。

高原环境下重型车辆排放物生成机制分析

针对高原环境下重型车辆排放物生成机制尚不清晰的问题,以1辆搭载国六重型柴油发动机的车辆作为研究对象,在海拔2 400 m左右高原环境下,利用便携式排放测量系统(PEMS)设备,对不同负荷工况车辆冷启动过程排放污染物的瞬态变化趋势进行了研究。结果表明,受高原稀薄空气的影响,运行前期,车辆在高负荷工况下CO排放更高,且与10%和50%负荷不同,100%负荷下,NOx、NO和NO2排放峰值主要出现在运行时间300~500 s;在高负荷工况下,车辆碳烟颗粒排放量高,但水温增加后,碳烟颗粒排放迅速下降。冷起动过程中CO、NOx和碳烟颗粒数量浓度(PN)仍是排放污染物控制的关键项目,特别是在高原环境下。

基于准Z源的高增益DC-DC变换器拓扑研究

为了解决传统的DC-DC升压电路电压增益较低,以及光伏发电、风力发电等新能源输出电压低且不稳定,从而影响后级逆变等操作的问题,将准Z源网络与高增益DC-DC拓扑相结合,提出一种基于准Z源的非隔离型高增益DC-DC变换器拓扑;充分利用准Z源网络的高电压增益特性,有效解决DC-DC拓扑在升压方面的不足;为了深入研究变换器的性能,对其在连续导通模式下的拓扑结构、工作原理进行详细分析;同时基于状态空间平均法,建立变换器的小信号模型,并推导其开环传递函数。通过与其他新型拓扑的性能对比,得到该变换器不仅显著提高了电压增益,同时具有较低的开关电压应力。最后搭建仿真及实验平台来验证拓扑理论分析的正确性。

分数阶Boost变换器的混沌控制研究

基于电容电感均为分数阶的事实,对分数阶连续导通模式Boost变换器的非线性动力学特性进行分析,提出了基于优化参数共振微扰法的分数阶Boost变换器混沌控制策略。首先,采用预估-校正算法建立了峰值电流控制分数阶Boost变换器的预估-校正模型,通过分岔图详细分析了电路参数对变换器非线性动力学特性的影响。然后,采用优化参数共振微扰法对变换器进行混沌控制,推导了系统的稳定判据,计算了扰动信号的最优幅值与相位。最后,在MATLAB/Simulink中进行仿真实验。研究表明,选择合理的扰动信号,能够有效抑制变换器的混沌现象,使变换器由混沌回归稳定状态。与参数共振微扰法相比,优化后的控制策略提高了系统的鲁棒性。仿真结果验证了所提策略的有效性。

基于遗传算法的溶洞智慧处治决策方法

为了应对多因素影响导致溶洞处理方案决策困难的问题,提出以价值工程为依据的智慧处治决策方法,综合考虑处理方案适应性和施工成本2个评价目标,并基于遗传算法构建多方案最优决策模型。结果表明:在决策过程方面,该决策模型在兼顾决策精度的同时具有较好的收敛性和收敛速度,简化决策过程,节省决策时间;在决策结果方面,相较于方案适应度单目标决策结果,该决策方法通过价值优化,将方案的适应度降低9.05,使得施工成本节省937064.71元,最终方案价值指数提升2.76。与方案成本单目标决策结果相比,该决策方法仅通过增加成本38215.78元,将方案适应度提升3.35,最终方案价值指数提升0.2,其优化成效在一定程度上解决了溶洞处理过程中成本浪费或者处理方案功能过剩的问题。

蔗渣灰基修补砂浆的经济性能环境影响的综合评价研究

为了开发用于复杂服役环境下混凝土受损结构的低碳修补砂浆,研究了不同掺量的蔗渣灰对修补砂浆的力学性能和抗氯盐侵蚀性的影响规律,对不同配比蔗渣灰修补砂浆的单位强度经济成本、单位强度碳排放、单位服役寿命碳排放3项指标进行分析,基于灰色聚类评估法对蔗渣灰修补砂浆的经济、性能和环境的影响程度进行评价。结果表明:考虑蔗渣灰修补砂浆处于潮汐浪溅区且保护层厚度为80 mm时,蔗渣灰掺量质量分数为15%的BA15蔗渣灰砂浆的服役寿命增长最大为213 a,相较于普通砂浆的103 a提高了106.7%,并且BA15蔗渣灰砂浆表现出最优异的经济成本和环境指标,在长期服役条件下的环境影响具有明显优势,相较于普通砂浆,其单位强度经济成本降低了18.8%,单位强度碳排放量降低了22.4%,单位服役寿命碳排放量降低了142.7%。基于灰色聚类评估法可知,蔗渣灰砂浆单位服役寿命碳排放的组合权重最大,通过提高蔗渣灰修补砂浆的服役寿命可以最大程度减轻砂浆碳排放造成的环境影响。建立了蔗渣灰基修补砂浆的综合评价模型,BA15蔗渣灰砂浆的综合评价指数K s最大为8.57,表现出最优异的综合评价。应控制蔗渣灰掺量质量分数在20%内才能使蔗渣灰修补砂浆的经济性能环境综合评价优于普通砂浆。

基于区块链和联邦学习的运单准点预测算法

为了克服平台之间数据分布差异性带来的训练结果不理想,提出了一种带客户端漂移控制的动量加速联邦学习算法,利用采集的运单数据对改进算法进行验证。实验结果表明:在不同的数据分布情况下,改进的联邦学习算法相较传统的联邦平均算法(FedAvg)在性能方面得到了提高,其中收敛速度最高提升36%,F_(1)值最高提升5.7%。

废弃橡胶轮胎在路桥过渡段沉降影响因素研究

为了研究废弃橡胶轮胎作为路基的加筋材料改善道路桥梁过渡段差异沉降的影响因素,建立了ABAQUS有限元数值模型。通过施加单一与交通荷载,对不同加筋层数、筋材特性、交通荷载的幅值、频率、循环次数等因素对土体沉降量的影响进行分析。结果表明,3层加筋效果优于2层,远优于1层。加筋后的桥头路基抵抗沉降的能力有显著提高,且随着模量的提高,效果更明显。在交通荷载作用下,随深度的增加,轮胎的影响深度逐渐减小;随荷载频率的增大,交通荷载作用在土层的次数增加,荷载的影响深度随之增大;随循环次数的增加,土体塑性位移递增。轮胎通过将软土层分层,提高了土体的整体性和连续性,减小了差异性沉降,使路桥的过渡段平稳过渡。

考虑订单接受的云制造调度研究

为了使云制造模式更面向商业实际和保证云制造任务实际执行率,考虑实际生产和交易订单接受要求,在云制造资源调度问题中引入订单接受与调度问题的解决思路,提出考虑订单接受的云制造联合调度问题。从服务提供者订单接受逻辑角度出发,考虑生产连续性的影响,以最大化用户满意度和平台资源利用率为目标构建了云制造调度模型,引入Circle混沌映射和模拟退火机制设计了一种改进的蜣螂优化算法实现对模型的优化求解。使用铸造云的实例进行测试,验证所提方法有效,优于不考虑订单接受的调度目标,改进算法更高效,获得了更优适应度。

全模块化铝制天桥下部结构设计与力学分析

为了解决目前现存人行天桥桥墩设计过于保守,未能充分利用铝合金材料自重轻的优点,以及城市管网密集布设导致的城市地下结构施工困难等问题,结合钢材和混凝土2种材料的特性,采用钢材降低桥墩材料用量,并采用灌浆套筒、预埋件和螺栓锚固的连接方式,提出一种具有轻量化、模块化、拼装简单的新型全模块化铝制天桥桥墩;通过与传统独柱式桥墩对比,分析结构的力学性能,对桥墩的承载力水平、基础对土体的影响范围等方面进行研究。有限元数值分析结果表明,新型结构的承载能力高于传统结构,在减少材料消耗的基础上保证了结构的可靠性;基础的数值模拟结果表明,微型群桩承台基础对土层的影响范围小于桩柱式基础,有利于减小施工时城市管网造成的施工困难。

不同箍筋形式UHPC梁受扭性能试验

为了揭示箍筋形式对超高性能混凝土(UHPC)矩形梁受扭性能影响,以箍筋形式、间距为变量,开展UHPC梁纯扭试验和计算方法研究。对6根UHPC矩形梁进行纯扭试验。分析受扭梁的失效模式和受扭性能,最后基于螺旋箍筋UHPC梁受力机制,推导极限扭矩计算公式,并与现行规范进行比较。结果表明:不同箍筋形式UHPC矩形梁的失效模式均为延性破坏;箍筋间距相同时,螺旋箍筋梁的裂缝分布更密集;极限扭矩、扭转延性及屈服刚度与箍筋间距呈负相关,螺旋箍筋屈服刚度提升更为显著;本文提出的螺旋箍筋UHPC梁极限扭矩公式计算值与试验值结果吻合良好,表明螺旋箍筋UHPC梁具有较好的抗扭性能,提出的计算公式可较好地预测极限扭矩。

对称度量空间上的一个注记

本注记证明了一个具有度量型性质的对称度量空间是一个半度量空间,从而正面回答了Arandelovic和Keckic提出的一个公开问题。

大直径嵌岩灌注桩竖向承载特性试验研究

为了探讨泥岩地基大直径灌注桩竖向承载性能,依托青岛某机场桩基工程,对嵌入泥岩的9根大直径灌注桩进行了竖向抗压静载试验和桩身应力监测,分析大直径嵌岩灌注桩的竖向抗压性能,明确大直径灌注桩的荷载传递规律。结果表明,试桩桩身完整性较好,桩身质量可靠;试桩荷载沉降(Q-s)曲线均为缓变型,加载初期存在明显的压密段,桩顶沉降量为10.31 mm,最低回弹率大于50%;最大荷载作用下,各试桩的竖向抗压极限承载力特征值均不小于6480 kN,试桩竖向抗压承载能力仍有较大潜力;试桩均表现出端承摩擦桩的特性,轴力自桩顶到桩端逐渐衰减,桩侧摩阻力峰值发生在中风化泥岩段,桩端阻力占桩顶荷载的10.55%~34.48%。

基于遥感图像的甘蔗收割机路径规划方法

针对我国目前甘蔗收割机作业高度依赖人工操作、自主导航效率低的问题,本文提出了一种基于遥感图像特征提取技术的新颖路径规划方法。首先利用图像处理技术建立了甘蔗田遥感图像的环境模型,然后利用Floyd算法进行田间转场路径的搜索与长度计算。此外,通过将转场路径长度作为亲和度评价标准,对免疫算法进行改进,实现了多田块的遍历次序优化,进而解决了对不规则形状甘蔗田的全局路径规划问题。基于Floyd算法的改进免疫算法迭代进化最快,收敛时间最短,且能够更有效适应不同复杂程度的甘蔗田遥感图像。