中高应变速率轧制AZ31镁合金板的抗拉强度预测

本文采集了不同轧制温度、应变速率以及压下量等三个工艺参数下中高应变速率轧制的AZ31镁合金抗拉强度的27组样本,通过惯性权重、学习因子的改进和引入变异操作对PSO-BP神经网络进行改进,并与BP、PSO-BP神经网络对比,进行抗拉强度的预测。结果表明:BP神经网络不能预测AZ31镁合金抗拉强度的非线性变化,PSO-BP神经网络和改进的PSO-BP(IPSO-BP)神经网络均能较好地预测AZ31镁合金抗拉强度的非线性变化;这三个模型中IPSO-BP神经网络预测最为准确,相较于PSO-BP神经网络,其平均绝对误差从15.3764降低至3.4288,平均相对误差从5.94%降低至1.32%,均方误差从251.3662降低至20.7199,相关系数从0.7753提高至0.8937;通过Pearson相关性计算判断出应变速率、压下量对抗拉强度的影响均大于轧制温度,而应变速率与抗拉强度呈负相关关系,压下量与抗拉强度呈正相关关系。

基于YOLOv5s−FSW模型的选煤厂煤矸检测研究

针对现有煤矸检测模型存在的特征提取不充分、参数量大、检测精度低且实时性差等问题,提出了一种基于YOLOv5s−FSW模型的选煤厂煤矸检测方法。该模型在YOLOv5s的基础上进行改进,首先将主干网络的C3模块替换为FasterNet Block结构,通过降低模型的参数量和计算量提高检测速度;然后,在颈部网络引入无参型SimAM注意力机制,增强模型对复杂环境下重要目标的关注,进一步提高模型的特征提取能力;最后,在输出端用Wise−IoU替换CIoU边界框损失函数,使模型聚焦普通质量锚框,提高收敛速度和边框的检测精度。消融实验结果表明:与YOLOv5s模型相比,YOLOv5s−FSW模型的平均精度均值(mAP)提高了1.9%,模型权重减少了0.6 MiB,参数量减少了4.7%,检测速度提高了19.3%。对比实验结果表明:YOLOv5s−FSW模型的mAP达95.8%,较YOLOv5s−CBC,YOLOv5s−ASA,YOLOv5s−SDE模型分别提高了1.1%,1.5%和1.2%,较YOLOv5m,YOLOv6s模型分别提高了0.3%,0.6%;检测速度达36.4帧/s,较YOLOv5s−CBC,YOLOv5s−ASA模型分别提高了28.2%和20.5%,较YOLOv5m,YOLOv6s,YOLOv7模型分别提高了16.3%,15.2%,45.0%。热力图可视化实验结果表明:YOLOv5s−FSW模型对煤矸目标特征区域更加敏感且关注度更高。检测实验结果表明:在环境昏暗、图像模糊、目标相互遮挡的复杂场景下,YOLOv5s−FSW模型对煤矸目标检测的置信度得分高于YOLOv5s模型,且有效避免了误检和漏检现象的发生。

泥沙粒径对轴流式水轮机磨损特性的影响

为了明确轴流式水轮机泥沙磨损特性,以某电站水轮机为研究对象,基于欧拉-拉格朗日多相流模型开展了固液两相流动数值研究,重点关注泥沙粒径对机组过流部件表面侵蚀率和侵蚀分布的影响.研究发现,叶片正、背面轮缘附近为泥沙磨损高风险区.随着泥沙粒径增大,叶片正面侵蚀程度加剧,背面侵蚀程度减小,磨损区域逐渐集中在轮缘附近;颗粒受泄漏涡影响在转轮室壁面形成沿旋转方向的条状侵蚀痕迹;尾水管锥管段侵蚀率逐渐降低,不同出口流道磨损程度的差异性增大,泥沙颗粒在锥管段形成沿泄漏涡延伸方向的带状螺旋侵蚀痕迹.在运行过程中,磨损程度最大的部件是尾水管,其次为转轮和转轮室,应避免机组长时间在过小或者过大泥沙粒径条件下运行,检修时应重点关注转轮叶片和转轮室的泥沙磨损情况.研究归纳出轴流式机组运行过程中的泥沙磨损高风险区,可为水轮机各过流部件泥沙磨损的定量分析提供一定参考,有助于合理安排机组检修周期,同时为轴流式水轮机进一步优化设计提供理论基础.

基于WPD-ARIMA-GARCH组合模型的酱卤肉制品安全风险区间预测

针对传统确定性预测不能提供不确定性信息的难题,本研究提出了一种点估计和区间估计组合预测模型,并将其创新性地应用在食品安全风险预警领域。在点估计部分,使用小波包分解(wavelet packet decomposition,WPD)对周风险等级序列分解后,应用差分自回归移动平均(autoregressive integrated moving average,ARIMA)模型进行预测;在区间估计部分,使用广义自回归条件异方差(generalized autoregressive conditional heteroskedast,GARCH)模型对残差进行预测。本实验将建立的WPD-ARIMA-GARCH组合模型运用于某地区酱卤肉制品的风险预测,结果表明2019年的3月底和7月底该地区的酱卤肉制品安全风险较高,与实际情况相符;同时,该模型在10个不同地区的酱卤肉制品风险预测中,均方误差、平均绝对误差和平均绝对百分比误差分别为1.626、0.806和20.824;其90%置信区间的预测区间平均宽度和覆盖宽度标准值均为0.024,可以覆盖所有真实值。该模型具有较高的预测精度和较低的误差,能对酱卤肉制品质量安全起到风险防控作用,可为日常食品安全监管提供相应的技术支持。

不同时间急性睡眠剥夺对大鼠行为学及突触生物标志物表达的影响

目的探究不同时间急性睡眠剥夺对大鼠行为学及突触蛋白表达的影响。方法健康雄性Wistar大鼠70只随机分为7组,即空白对照组(Control)、睡眠剥夺24 h组、48 h组、72 h组、96 h组、120 h组、144 h组,采用改良多平台水环境睡眠剥夺法建立大鼠睡眠剥夺模型,通过Morris水迷宫检测空间学习记忆能力,旷场实验检测大鼠焦虑状况,Nissl染色观察大鼠海马神经元形态、数量的改变,Western blot、Real-time PCR实验分别测定大鼠突触相关分子标志物突触素(synaptophysin,SYN)、突触后膜致密物质95(post-synaptic density protein-95,PSD-95)、脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)的表达。结果与Control组比较,随着睡眠剥夺时间的延长,大鼠的站立次数和修饰行为次数均显著增加(P<0.05);120 h、144 h组大鼠的逃避潜伏期与上台前路程均显著增加(P<0.05),而穿越平台次数和目标象限时间百分比均显著下降(P<0.01),且与睡眠剥夺时间呈负相关;BDNF、SYN及PSD-95蛋白/基因的表达量均随睡眠剥夺时间的延长呈明显下降趋势(P<0.01),且与睡眠剥夺时间呈负相关。结论随着睡眠剥夺时间的增加,模型大鼠空间学习记忆损害与焦虑情绪逐渐加重,其可能与突触相关分子标志物表达减少有关。

动态冲击载荷下7003铝合金的力学响应行为及力学本构建模

采用分离式霍普金森压杆装置对7003铝合金在不同应变速率下的室温动态力学响应行为进行了研究。结果表明:实验用7003铝合金的流变应力随应变速率的增加而增加,表现出正的应变速率敏感性,当加载应变速率增加至4100 s^(-1)时,剪切变形局域化所产生的绝热温升软化完全抵消了应变硬化和应变速率硬化,导致其流变应力在变形中期便随加载应变的增加而逐渐降低。随加载应变的增加,位错不断增殖使得位错密度不断增加。同时,这些位错在晶界处不断地塞积,并逐渐演变成胞状位错亚结构,导致位错密度逐渐达到饱和。通过优化原始J-C本构的应变硬化项、应变速率系数C和n,并引入绝热温升修正项,构建了能够准确预测7003铝合金在不同变形条件下应力响应行为的力学本构模型。拟合结果与实验结果的偏差均在±10%以内,预测值与实验值的相关系数(R)和平均相对误差(AARE)分别为99.17%和1.3%。

不同加载路径和应变速率下挤压Mg-8.0Al-0.1Mn镁合金的力学响应行为

采用准静态压缩,对不同加载路径和应变速率下挤压Mg-8.0Al-0.1Mn镁合金的力学响应行为进行了研究,加载应变速率为0.0001 s^(-1)、0.001 s^(-1)、0.01 s^(-1)、0.1 s^(-1)和0.33 s^(-1),加载路径为沿挤压方向(Extrusion direction,ED)和垂直挤压方向(Transverse direction,TD),固溶工艺分别为350℃保温6 h和410℃保温6 h。结果表明挤压Mg-8.0Al-0.1Mn镁合金的力学响应行为具有较强的各向异性。沿TD压缩的应力-应变曲线呈“C”形,在特定应变速率下还出现了不同类型的锯齿状波动;沿ED压缩的应力-应变曲线则为“S”形,仅在塑性失稳阶段产生了剧烈的锯齿状波动。加载应变速率越低和晶粒尺寸越小,Portevin-Le Chatelier(PLC)越显著。当加载应变速率为0.0001 s^(-1)时,PLC锯齿随加载应变的增加逐渐由A型转变为B型,最后演变为C型。沿ED压缩变形后,晶粒仍近似呈等轴状,但产生了多组相互平行的形变孪晶;沿TD压缩时除产生了一组相互平行的形变孪晶外,部分晶粒中还出现另一组与之交叉的形变孪晶。相比之下,沿TD压缩的协调变形能力较弱,需要晶界和孪晶界转动来协调各晶粒间的变形,导致晶粒及孪晶均出现了明显的扭曲。

不同加载路径下挤压WE43镁合金的高速冲击力学响应及本构模型

利用分离式霍普金森压杆和多种显微表征方法,研究了不同热处理状态和加载路径下挤压WE43镁合金的室温动态力学响应行为。结果表明挤压WE43镁合金的各向异性较弱,其真应力-真应变曲线都为“C”形,屈服强度和极限强度都具有正的应变速率敏感性。不同热处理状态和加载路径下,挤压WE43镁合金都产生了较多的形变孪晶,同时伴有少量的孪晶交叉。孪晶虽然对热处理状态和加载路径都不敏感,但能够促进胞状位错亚结构的形成。当加载应变速率增至4120 s^(-1)时,在绝热温升及其诱导的动态回复作用下,孪晶密度反而降低。孪生和非基面滑移相协调是室温下挤压WE43镁合金的主导变形机制。基于经典J-C本构,采用应变和应变速率的多项式函数对应变硬化项和应变速率硬化项进行修正,构建了不同热处理状态和加载路径下挤压WE43镁合金的力学本构模型。拟合结果与实验的偏差均在±10%以内,相关系数R和平均相对误差AARE分别为0.952和3.28%。

汽车用铝合金方形薄壁梁的压溃变形行为

建立了方形薄壁梁轴向压溃有限元模型,基于准静态拉伸试验获得的应力-应变数据,对6061-T6、6063-T6和6082-T6铝合金方形薄壁梁的压溃变形行为进行研究,分析了单排、双排、三排诱导孔对其压溃变形行为的影响。结果表明:模拟得到无诱导孔铝合金方形薄壁梁均出现3个完整的压溃褶皱,与试验结果相符,证明建立的有限元模型较准确;3种无诱导孔铝合金方形薄壁梁的压溃变形模式均为钻石压溃模式,Mises等效应力分布基本相同,在压溃变形过程中其方形截面上端面两组对边分别依次出现内凹和外鼓,然后顺序压溃形成3个褶皱;开设诱导孔对铝合金方形薄壁梁第一压溃褶皱形成后的压溃变形行为的影响较大,缩短了第二、三压溃褶皱形成所需压溃距离,提升了变形后期的承载能力,开设双排诱导孔时距离最小。

肉苁蓉总苷对Aβ_(1-42)寡聚体诱导的HT22细胞突触可塑性的影响

目的:探究肉苁蓉总苷(GCs)对Aβ_(1-42)寡聚体诱导小鼠海马神经元细胞系(HT22)细胞构建的阿尔茨海默病(AD)细胞模型突触可塑性的影响。方法:将HT22细胞分为对照组、模型组、空白大鼠血清组和GCs给药组。分别给予相应处理后记录各组细胞形态、活力以及突触相关mRNA和蛋白的表达水平情况。结果:与对照组相比,模型组细胞突触长度明显缩短、胞体较小、形态较差、凋亡细胞增多,细胞活力有所下降,脑源性神经营养因子(BDNF)、突触后致密蛋白(PSD-95)和N-甲基-D-天冬氨酸受体1(NMDAR1)的mRNA水平明显下降(P<0.05),PSD-95和NMDAR1的蛋白表达水平均显著下降(P<0.05);与模型组和空白大鼠血清组相比,GCs给药组的细胞突触长度、密度和细胞活力(P<0.05)均有所恢复,凋亡细胞的数量减少,BDNF、突触素(SYN)、PSD-95和NMDAR1的mRNA表达水平显著升高(P<0.05),NMDAR1和PSD-95蛋白的表达水平明显提高(P<0.05)。结论:GCs含药血清可明显提高AD细胞模型的突触可塑性,改善AD模型细胞病理进程。

有压管道瞬变流的非恒定摩阻模型改进

有压管道流动系统运行中经常发生水锤现象,极易导致爆管甚至人员伤亡,因此准确预测有压管道内的水锤现象对于保证系统安全运行具有重要意义。在有压管道内的水锤模拟中,以ZIELKE摩阻模型为代表的基于加权函数的非恒定摩阻模型能够描述有压管道瞬变流中的摩阻效应,但存在计算效率低下的问题。为提高计算效率,该研究提出了“先分段,后整体”的两阶段最小二乘拟合方法,建立了包含19个指数项的近似加权函数,并与已有近似加权函数进行对比,同时开展关阀水锤试验,对比了建立的摩阻模型与已有模型的计算效率和精度。结果表明,该研究建立的近似加权函数能够很好地拟合ZIELKE加权函数,其与ZIELKE加权函数的相对百分比误差近似为0;且其适用范围更宽,能够对无量纲时间在t∈[10-9,∞)范围内的非恒定流进行有效模拟。在计算精度方面,建立的模型与ZIELKE模型在阀门和中点处水头的最大相对百分比误差较小,分别为0.17%和0.15%,与URBANOWICZ模型的表现基本相同;在计算效率方面,建立的模型能够使ZIELKE模型计算效率提升约90%,能够使URBANOWICZ模型计算效率提升约30%。该研究建立的模型在适用范围、计算精度和计算效率方面具有较好的综合表现,能够在保证较宽适用范围和较高计算精度的前提下,提升计算效率。研究可为有压管道瞬变流的准确高效模拟提供理论支撑与参考。

基于VMD及深度学习的供水管道小尺度泄漏检测研究

针对常压、小尺度泄漏条件下,泄漏信号不明显、难以有效检测的问题,开展了供水管道泄漏检测研究,获取了100~220 kPa压力、40~80 m^(3)/h流量条件下的泄漏实验数据,并分析了压力泄漏信号的变化规律。为减少噪声干扰并增强泄漏信号特征,采用变分模态分解(VMD)对实验数据进行降噪,并进行标准化处理。基于长短期记忆网络(LSTM)、双向长短期记忆网络(BiLSTM)、门控循环单元(GRU)等典型循环神经网络,结合卷积神经网络(CNN),构建了CNN-LSTM、CNN-BiLSTM以及CNN-GRU等3种深度学习泄漏检测模型,并进行了预测性能评价,其中,CNN-GRU模型对全部实验数据的预测精度高达99.56%。结果表明:所构建的泄漏模型能够有效判断常压、小尺度条件下的管道是否发生漏损;利用CNN进行特征提取,能够有效提取泄漏特征,从而提升泄漏检测模型的预测精度和泛化性。研究工作可为管道泄漏检测系统智慧管理提供支撑。

不同负荷的Wingate测试对重竞技项目运动员无氧能力的影响

目的:运用Wingate无氧功测试(Wingate anaerobic test,WAnT)法比较73名重竞技项目运动员在不同阻力系数下10 s、30 s的无氧能力。方法:对73名运动员进行两种阻力系数下的10 s、30 s无氧功测试。以峰值功率(peak power,PP)、平均功率(mean power,MP)和疲劳指数(fatigue index,FI),以及运动后血乳酸值作为评价无氧能力的指标,运用t检验比较不同阻力系数下运动员无氧能力的差异。结果:10 s无氧功测试时,10%体质量(body mass,BM)阻力系数下运动员的PP、MP及FI与7.5%BM阻力系数下的各指标相比,差异均有统计学意义(P<0.01)。30 s无氧功测试时,男子运动员在10%BM阻力系数下的PP与7.5%BM阻力系数下的PP相比,差异有统计学意义(P<0.01),MP和FI的差异有统计学意义(P<0.05),而运动后血乳酸值的差异无统计学意义(P>0.05);女子运动员在10%BM阻力系数下的PP与7.5%BM阻力系数下的PP相比,差异有统计学意义(P<0.01),而MP、FI和血乳酸值的差异无统计学意义(P>0.05)。结论:在30 s无氧功测试中,男子运动员可以优先选择10.0%BM的阻力系数;在女子运动员10 s无氧功测试中,优选选择10.0%BM为佳,30 s无氧功测试时,评价磷酸原供能系统做功时优选10.0%BM的阻力系数,评价乳酸能供能系统做功时选用7.5%BM阻力系数。

沙粒粒径对水力机械材料磨蚀性能的影响

对于运行于多泥沙河流的水力机械而言磨蚀问题不可避免,磨蚀会造成水力机械过流部件失重、变形,带来效率下降、维护成本增加等问题。目前针对磨蚀破坏机理的研究尚不完善,该文利用旋转喷射磨蚀试验装置对4种水力机械常用材料进行5种不同沙粒粒径下的磨蚀试验,借助扫描电镜及激光共聚焦扫描电镜对试件磨蚀表面进行二维和三维形貌观察,探究沙粒粒径对水力机械材料磨蚀破坏失效行为的影响规律及作用机理。结果表明:沙粒粒径为0.043、0.147及0.248mm时,试件磨蚀累计质量损失与时间呈线性相关,而粒径为0.349与0.449mm时质量损失与时间满足Gauss函数关系;沙粒粒径会影响试件的磨蚀特征,粒径为0.043 mm时试件表面磨蚀破坏主要为沙粒的垂直冲击磨损与空蚀,无明显水平方向的切削磨损,粒径为0.147、0.248、0.349及0.449mm时试件表面的磨蚀破坏以水平方向的切削磨损和空蚀破坏联合为主,并伴有一定量的垂直冲击磨损;通过分析4种材料的磨蚀特征,发现磨蚀质量损失与粒径大小二者之间存在强相关区与弱相关区的关系。该研究可为合理控制水力机械过流粒径大小及制定抗磨措施提供参考。

大应变率范围内AM80镁合金的变形行为及组织演变

采用INSTRON准静态压缩试验机和分离式霍普金森压杆装置,研究固溶态AM80镁合金在室温准静态和冲击载荷下的变形行为及组织演变。准静态载荷下,流变应力随应变率(3×10^(-5)~4×10^(-1 )s^(-1))的升高逐渐降低,表现为负应变率敏感性;冲击载荷下,流变应力随应变率(7.00×10~2~5.20×10^(3 )s^(-1))的升高而升高,呈现出明显的正应变率敏感性。冲击载荷下AM80镁合金的变形机制以基面滑移和孪生为主,大量细小致密的形变孪生以及适量非基面滑移的启动是AM80镁合金在冲击载荷下流变应力明显高于准静态载荷的重要原因。此外,随应变率的升高,AM80镁合金变形的均匀性明显增强,当应变速率升至3.65×10^(3 )s^(-1)时,冲击变形所引起的局部绝热温升软化大于应变硬化与应变速率硬化的总和,部分晶粒产生了明显的动态回复,使得孪晶密度和变形均匀性反而降低。

基于BDS-GD的低截获概率雷达信号识别

针对在信号特征提取与识别中使用双谱估计数据量大、维度高的问题,提出了双谱对角切片(BDS)与广义维数(GD)相结合的识别方法。通过提取信号双谱对角切片减少数据量,并利用多重分形理论中的广义维数降低数据维度,对切片内部特性进行细微描述,基于距离测度提出特征评价指标,从而选出最具有区分度的3个阶数对应的广义维数作为特征向量,输入到最小二乘支持向量机中进行分类识别。使用4种低截获概率(LPI)雷达信号作为待识别信号,仿真结果表明,本文方法提取的信号特征在特征空间中有良好的聚集性和离散性,在0 dB信噪比下,识别准确率能达到92.2%,与选取的其他方法对比说明其具有很好的识别性能。

动态载荷下7005铝合金力学行为及数值模拟

本工作研究了7005铝合金在应变速率为(1～5)×103s-1条件下的力学行为。结果表明,7005铝合金有明显的应变速率敏感性。利用最小二乘法求得了材料的Johnson-Cook本构参数;应用ABAQUS软件,研究了高应变速率下的帽型试样的绝热剪切变形历程。数值模拟得到的应力-应变曲线与实验结果吻合。温度场的计算为绝热剪切带内微观组织是否发生动态再结晶提供了依据,当应变速率为15 000 s-1时,在120～240μs内,相比初始温度,试样的平均温升达到405℃。通过对冲击后试样的微观组织观测发现,绝热剪切带中有大量的等轴晶,具有典型的再结晶组织特征。7005铝合金在高应变速率下的变形温升和动态再结晶软化行为,将为其在汽车碰撞构件中的应用提供指导作用。

泄水锥加长与主轴中心孔补水对水轮机尾水管流态的影响

为了探究泄水锥加长与主轴中心孔补水对水轮机尾水管流态的影响,采用SST湍流模型对某混流式模型水轮机进行了全流道三维非定常模拟.对额定工况下原泄水锥、泄水锥加长这2种方案,以及对部分负荷工况下原泄水锥、泄水锥加长、泄水锥加长后补水这3种方案进行了计算.分析了不同方案下尾水管水流流线、尾水管各断面压力、尾水管涡带及流体的涡流黏度值的变化情况.结果表明:在额定工况下,泄水锥加长后对尾水管水流有稳流效果且水轮机效率略有提高;在部分负荷工况下,泄水锥加长后尾水管中心产生的涡带有变小的趋势,但涡带的偏心距稍有增加,而向尾水管补入2%额定流量的水流后,尾水管流态明显改善,直锥段水流的涡流黏度值降低,尾水管涡带的偏心距和涡带形态都有所减小,由偏心涡带引起的低频压力脉动幅值也有明显降低.

半开叶轮离心泵叶顶间隙非定常流动特性研究

为研究半开式离心泵叶顶间隙区域的非定常流动特性,应用SST k-ω两方程模型,对半开式离心泵进行了全流道数值模拟,利用快速傅里叶变换(FFT)将各监测点的时域值转换为频域值,并分析了泄漏涡轨迹与叶片载荷的相关机理以及泄漏涡的频谱特性。结果表明:泄漏涡涡核与叶片骨线的夹角θ随着叶尖载荷的变化发生了周期性脉动;泄漏涡加剧了叶尖处的流动分离,在叶片前缘形成了连接叶片表面与泵壳的涡管;在流量为0.75 Q d 时,叶顶前缘间隙处扰动主信号为0.51 f B ,该频率与二次泄漏以及叶尖处涡管的非定常脉动特性相关;随着流量减小,扰动信号频率有所波动,叶尖泄漏涡破碎位置向叶片前缘移动。

混流式水轮机叶道涡流动特性研究

叶道涡是混流式水轮机运行在偏工况下出现的一种典型的空化流动现象,其起源于两叶片之间而消失于转轮出口附近,对水轮机内部的压力及速度场有直接的影响。为了阐明叶道涡演化特征及其对水力性能的影响,该文基于SST k-ω湍流模型及Zwart空化模型对某一低水头混流式模型水轮机进行瞬态空化两相流动的数值模拟及试验研究。结果表明,叶道涡流动结构的数值模拟与试验观测结果基本一致。在叶道涡工况区,转轮内空泡体积呈周期性脉动,叶道涡频率为转频的90%。叶道涡沿叶片展向发展于轮毂面,主水流在离心力的作用下向下环方向偏移,迫使叶道涡向出水边方向移动,故涡束沿叶片出口边背面靠近轮缘处流出。转轮内有限空间限制及偏工况下负冲角的综合作用,是形成叶道涡的主要原因。压力脉动及其频谱分析表明,活动导叶与转轮之间的无叶区、转轮叶片以及尾水管内均捕捉到了叶道涡频率,表明叶道涡频率同时向上游及下游传播。叶道涡对尾水管内部流场有较大影响,表现为锥管段及肘管段中心处形成较大回流区。该研究为进一步深入理解复杂的叶道涡流动特性提供一定参考。