基于压缩感知的缺失机械振动信号重构新方法

针对工业机械设备实时监测中不可控因素导致的振动信号数据缺失问题,提出一种基于自适应二次临近项交替方向乘子算法(adaptive quadratic proximity-alternating direction method of multipliers, AQ-ADMM)的压缩感知缺失信号重构方法。AQ-ADMM算法在经典交替方向乘子算法算法迭代过程中添加二次临近项,且能够自适应选取惩罚参数。首先在数据中心建立信号参考数据库用于构造初始字典,然后将K-奇异值分解(K-singular value decomposition, K-SVD)字典学习算法和AQ-ADMM算法结合重构缺失信号。对仿真信号和两种真实轴承信号数据集添加高斯白噪声后作为样本,试验结果表明当信号压缩率在50%~70%时,所提方法性能指标明显优于其它传统方法,在重构信号的同时实现了对含缺失数据机械振动信号的快速精确修复。

基于长序列的航空发动机剩余使用寿命预测方法

针对多传感器长序列数据下航空发动机剩余使用寿命预测方法存在预测准确度不足的问题,提出一种基于堆叠膨胀卷积神经网络(SDCNN)的航空发动机剩余使用寿命预测方法。将多传感器长序列数据归一化处理,降低因量纲和取值范围不同引起的误差;构建预测目标函数表征航空发动机的真实退化情况;搭建基于SDCNN的预测模型,扩大模型感受野,提取数据中的长期、深层和全局时序特征用于回归分析,得到航空发动机的剩余使用寿命预测结果;采用Hyperband优化算法和StratifiedKFold交叉验证方法优化模型,提升模型预测准确度和不同条件下的适应性,并采用商用模块化航空推进系统仿真(C-MAPSS)数据集验证所提方法的有效性。在C-MAPSS中FD003数据集上的实验结果表明:所提方法可有效提高基于长序列的航空发动机剩余使用寿命预测准确度,模型预测准确度得分指标明显降低32.62%。

不同采样环节对黄瓜中农药残留测定结果的影响

为明确黄瓜中农药残留风险评估不确定性的因素及其影响程度,对山西省抽取的300个黄瓜样品采用超高效液相色谱-串联质谱和气相色谱串联质谱仪测定75种农药检出数量、检出率和超标率。结果显示,黄瓜样品农药检出率为97.3%,检出农药39种,检出率最高的农药为霜霉威;黄瓜中农药残留的种类和数量存在种植季节和种植地区的差异,一季度农药残留的检出率和超标率大于二季度,南部地区的农药残留检出率和检出农药数量较中部地区高。综上所述,不同采样时间、不同采样地区和不同点数(村),黄瓜中农药残留均存在一定的差异,这种差异的存在可能是由于各地独特的气候环境、种植环境的多样性、病虫害的区域性特征及长期以来形成的农业用药传统所共同作用的结果。该结论对指导各地黄瓜农药残留的取样与分析具有一定的借鉴意义。

峡东寒武纪第二期三管缠绕形壳Anabarites cf.tripartitus的螺旋手性

在现生生物和化石记录中螺旋手性十分常见,然而,其发生机制一直悬而未决,尤其是寒武纪早期小壳化石。阿纳巴管类(anabaritids)是一类广布于寒武纪纽芬兰世地层中呈明显三辐射对称的管状化石,前人对该类化石中螺旋扭转属种的研究大多仅限于形态描述,其手性机制讨论甚少。本文依托湖北宜昌寒武系纽芬兰统岩家河组中111枚右手螺旋手性的小壳化石——Anabarites cf.tripartitus,探讨该类化石右手螺旋模式生长机制,认为螺旋扭转原因并非外部环境所致(水流变化、埋藏作用、科里奥利力),而应从生物自身因素(功能形态学、分子发育生物学)出发探究其固定的右旋不对称性机制。

高压换热器设计容易忽视的几个问题

随着我国工业的发展,特别是石油化工的迅猛崛起,我们的化工设备需要众多的高压换热器来完成复杂的工艺流程,这些高压换热器在整个装置中起着关键性环节作用。在设计高压换热器时,常常会忽视一些重要问题,导致设备性能不佳或者安全隐患。针对高压换热器设计中容易忽视的几个问题进行了分析和讨论,包括材料许用应力垮档、球形封头切线位置错误、高压换热器的布管直径过大、高压换热器的结构形式选取等。通过对这些问题的分析,提出了相应的解决方案,以提高高压换热器的性能和安全性。

空冷器管束的腐蚀分析与控制

空冷器是石油、化工等行业常见的一种换热设备,用于对塔顶产物进行换热。在整个装置中,空冷器扮演着至关重要的角色。它通常处于高温、高压和高腐蚀的工况下,对其耐腐性能提出了巨大的挑战。耐蚀性的好坏直接影响设备的安全性和稳定运行。因此,对于空冷器管束常见的腐蚀类型进行了分析,并提出了保护措施和控制方法,以延长产品的使用寿命。

基于大数据分析的电力工程智能化评审管理系统设计

电力工程评审涉及大量的数据分析计算,导致评审结果的精度难以得到保障。为此,文章提出基于大数据分析的电力工程智能化评审管理系统。在构建了电力工程智能化评审管理系统逻辑架构的基础上,利用大数据分析的方式制定了电力工程评审标准,并开展具体的评审分析。测试结果表明,该系统评审精度始终稳定在90.0%以上,具有实际应用价值。

基于对不平衡数据集进行二次迁移学习的滚动轴承剥落类故障诊断方法

滚动轴承在运行过程中正常工作状态时间长,故障时间很短,导致数据集不平衡,从而极大地影响深度学习模型故障诊断的准确率.针对该问题,提出一种基于二次迁移学习的滚动轴承不平衡数据集故障诊断方法.首先使用源域和目标域中的少量数据通过条件梯度惩罚生成对抗网络(CWGAN-GP)生成过渡数据集,然后将搭建好的卷积神经网络模型在源域数据集、过渡数据集和目标域数据集之间进行两次迁移,最后使用目标域的少量数据对迁移后的模型进行微调,得到最终的故障诊断模型.实验结果表明,该方法对不同工况下数据集不平衡的滚动轴承剥落类故障有较好的诊断识别效果.

低温环境对矿物掺合料水化活性的影响

为了探究低温下矿物掺合料的水化活性,通过净浆抗压强度试验和XRD测试,对比研究了偏高岭土、粉煤灰和矿渣分别在常温[(20±2)℃]和低温(5℃)环境下的水化活性。结果表明:与常温情况相比,低温下,掺矿物掺合料试件中的Ca(OH)2衍射峰增强,Ca(OH)2主峰面积增大,说明低温在一定程度上抑制了胶凝体系的水化程度;低温对粉煤灰的早期水化活性降低最明显,其次是偏高岭土,对矿渣的早期水化活性影响相对较小;低温对偏高岭土的后期水化活性降低最明显,其次是粉煤灰,对矿渣的后期水化活性影响相对较小。

含大块石泥石流冲击下连续刚构桥动力学行为研究

为研究连续刚构桥在含大块石泥石流冲击作用下的动力学行为,基于欧拉-拉格朗日(CEL)流固耦合理论,建立了泥石流浆体-大块石-连续刚构桥动态相互作用模型。以牛栏江特大桥为研究对象,分析泥石流冲击下桥梁的动力学行为,探讨了不同泥石流特性对桥梁横向振动的影响。结果表明:泥石流浆液-大块石耦合作用对桥梁冲击力更大,大块石撞击位置处桥墩混凝土发生破碎;泥石流浆液冲击速度、大块石冲击速度和大块石直径对桥梁横向振动影响较大,增大泥石流冲击速度和大块石直径,主梁跨中和墩顶横向位移均急剧变大。

寒武纪生命大爆发与地球生态系统起源演化

生命活动加速地球有机界和无机界之间的循环,从而成为驱动地球生物圈、岩石圈和大气圈层物质循环和能量流动的主要动力。生态系统是由生物群落及其环境组成的统一整体,生物圈是地球上最大的生态系统。根据生态系统的组成及其演化阶段,综合全球重大地质事件和寒武纪大爆发动物界成型,本文提出地球生态系统可分为原始进化生态系统、初级进化生态系统和现代进化生态系统三大演化阶段。原始进化生态系统以陆核形成、成熟,早期超大陆聚合、裂解和潘基亚大陆形成早期阶段之前等不稳定大陆演化为地质背景,生物类群主要以蓝藻(又称蓝细菌)和真核藻类为生产者,以细菌微生物为分解者的2极食物链结构,生活底质仅以海洋底质(岩石)和沉积物为界面,在原始海洋中仅以海水、海底为介质的2相(液相和固相)生态环境,时间包括太古宙和元古宙的大部分地史时间,代表着以菌藻类初级生产者诱导的生态系统形成和演化,反映了生物圈与岩石圈物质循环的原始阶段。初级进化生态系统以冈瓦纳大陆聚合为地质背景,现代板块构造建立、全球板块联动,大陆风化加强,时间上包括埃迪卡拉纪末到早古生代的加里东运动时期。通过寒武纪大爆发,地球首次诞生了动物,代表着宏体消费者出现,由生产者、消费者和分解者组成的完整3极食物链结构形成,地球进入了以动物消费需求牵引的生态系统循环。消费者以海洋无脊椎动物为主,出现底栖、游移、浮游和游泳等现代海洋群落生态类型,期间礁体动物出现,生物礁繁盛,包壳、刻蚀(污损)生物开始大量增殖,由于生物的相互作用导致海底岩石生物风化急速加快,生物圈和岩石圈物质循环在海洋中迅速加强,代表地球现代复杂海洋生态系统初步形成。现代进化生态系统以潘基亚大陆聚散和古新特提斯构造域形成演化为地质背景,初级生产者发生重大改变、陆地植物出现,动植物登陆,陆地生态系统逐步形成、发展和繁盛。海陆高级消费者不断出现、演替,由生产者、消费者和分解者组成3极食物链结构稳定循环,系统能自我修复和自我完善,不同时期部分动物已跨越陆地和海洋两个生态系统进行繁衍生息,陆地生产者与分解者通过河流交相辉映、周而复始、循环不断。高山、河流和海洋生物生态分层分带明显,不同动物在陆地、海洋和大气不同界面(液相、气相和固相)穿梭,不同介质(海水、陆地和空气)交流互动。脊椎动物鱼类登陆从而导致四足动物(两栖类、爬行类和哺乳动物包括人类)的后续发生,不同地史时期不同类型的脊椎动物呈现“登陆下海”生态奇观,生态群落和营养结构复杂多变,生态类型繁多,时间横跨晚古生代、中生代和新生代直至现在,代表海陆交互的复杂地球现代进化生态系统的形成、发展、演替和繁盛。生物圈、岩石圈、水圈和大气圈以生物为纽带,物质交流和能量流动速度加快,成为现代地球生态系统的最大特征。因此,前寒武纪诞生了原始生命并衍生了现代海洋生态系统的初级生产者(菌藻类),地球进入初级生产者维持的原始进化生态系统;寒武纪大爆发诞生了地球动物消费者,历时4千万年地球动物界成型、建立了现代动物系统框架,之后5亿年再无新的动物门类出现,现代海洋生态系统格局形成,地球开启了动物需求驱动的初级进化生态系统;晚志留世和早泥盆世后陆地生态系统诞生,历时3亿年植物界成型,地球原始生产力不断革新,动植物海陆交互,现代生态系统形成,不断修复并完善。对比研究动物消费驱动的地球初级进化生态系统和高级生产者植物引导的现代进化生态系统的演化过程对理解地球的宜居性演化有重要意义。

煤层采动影响下底板巷道稳定性分析

上覆煤层采动引起底板围岩应力重分布,导致底板巷道极易产生变形破坏,甚至发生安全事故并造成经济损失。为研究采动影响下底板巷道稳定性,本文基于陕北孙家岔龙华煤矿3煤采动实际工况,运用仿真软件FLAC3D进行数值模拟,设计工程监测方案并处理相关数据,最后将数值模拟结果与实测数据进行对比,验证研究一致性。分析得出,数值模拟显示随着3煤开采,底板应力改变了巷道应力场分布,但对底板巷道塑性区及内应力影响较小;监测结果表明,设计的大巷监测方案所得数据与数值模拟相似,3煤层采动对大巷影响较小,对于原有巷道支护无需加强支护。

华南寒武纪早期刺胞动物演化框架

刺胞动物是华南寒武纪早期海洋生态系统的重要组成部分,针对这类化石的研究有助于深入了解寒武纪多幕式爆发事件。本文主要根据寒武纪早期扬子板块陕南宽川铺生物群、湖北岩家河生物群以及澄江生物群产出的刺胞动物,探讨刺胞动物在寒武纪早期的演化框架,取得了以下初步认识。截至目前,所发现的寒武纪早期刺胞动物绝大多数都属于水母超纲,珊瑚纲的化石记录在寒武系幸运阶、第二阶保存较为罕见。其中寒武系幸运阶刺胞动物的化石记录全部属于底栖类型,体型小,且具有多种类型的身体辐射对称形式,绝大多数类型可以确定属于直接发育。第二阶刺胞动物仍以底栖固着类型为主,体形增大,仅见两、四辐射对称形式;而寒武系第三阶刺胞动物仍有底栖固着类型,但游泳的水母开始出现,体型增大明显,代表水母冠群的出现,以及世代交替的复杂生命周期的正式建立。从幸运阶到第三阶刺胞动物体型明显增大,可能与海水氧气含量增加有关。在寒武纪大爆发的背景下,刺胞动物的分异度和丰度在寒武系幸运阶就已经达到顶峰,然后在第二阶、第三阶开始衰减,这种变化可能与两侧对称动物辐射演化有关。华南刺胞动物的化石记录表明,寒武纪大爆发并非纯粹的一幕式爆发,其中充斥着一系列生物群的替代甚至灭绝事件。

博格达山东段苏吉山A型花岗岩地球化学特征、LA-ICP-MS定年及其构造意义

新疆巴里坤县苏吉山花岗岩体在构造上位于博格达造山带东段,岩性为铁浅闪石碱长花岗岩。全岩具有较高的SiO_2、K_2O+Na_2O、NK/A和较低的A/CNK含量;轻稀土相对富集、铕弱亏损;不同程度的富集大离子亲石元素和高场强元素,亏损Cs、Sr、P、Ti;HFSE元素组合(Zr+Nb+Ce+Y)介于451×10^(-6)~674×10^(-6),锆石饱和温度范围841~883℃;以上特征都表现为典型的A型花岗岩特征,判别图解进一步显示其为A2型花岗岩。造岩矿物角闪石属钙质普通角闪石,铁浅闪石亚类,主量成分Al_2O_3介于2.9%~4.5%,Si/(Si+Ti+A1)为0.88~0.93,显示出壳源角闪石的特征。LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为301.5±2.4 Ma,表明其形成时代为晚石炭世格舍尔阶。苏吉山A型花岗岩壳源角闪石特征指示其不同于A1亚型与地幔热柱、裂谷有关的伸展机制,裂谷中晚期侵位表明其不同于A2亚型所代表的后造山环境。结合邻区花岗岩侵位时空特征,苏吉山A型花岗岩应标志着一种裂谷作用减弱的局限伸展环境,也表明博格达裂谷作用受控于古亚洲洋沿卡拉麦里蛇绿岩带的斜向俯冲作用。

失效相关的齿轮一次四阶矩可靠性分析

齿轮是机械传动的关键零件之一,为了分析其可靠性,在改进的验算点一次二阶矩可靠性方法基础上,应用Taylor级数展开和Hermite多项式近似等方法,推导了齿轮功能函数的验算点前四阶矩,分析了具有齿根断裂和齿面点蚀两种主要相关失效模式的齿轮传动可靠性,给出了其相关系数和齿轮的可靠度。另一方面,因影响齿轮失效的因素繁杂众多,计算齿轮的可靠度时,不管是用一次二阶矩可靠性方法还是四阶矩可靠性方法,其计算量均偏大,且容易出错。针对该问题,提出了一种分类变差系数验算点一次四阶矩可靠性分析方法,该方法对齿轮功能函数的不同基本随机变量进行分类综合,减少了设计变量,使计算量明显减小,解决了用矩方法分析结构可靠性时计算量偏大且易出错的难题。最后应用所提分类变差系数验算点一次四阶矩可靠性分析法估计了某车床主轴箱一对传动齿轮的可靠性,计算结果显示该对齿轮齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度有一定的相关性,所用一次四阶矩方法因包含偏度、峰度等更高阶的统计信息可进一步提高估计精度。

基于多参数耦合的滚动轴承油膜刚度分析

针对传统经验公式难以准确反映滚动轴承正常工作时油膜刚度动态变化的问题,根据滚动轴承运行时油膜状态分布,基于非Newton流体弹流润滑理论,考虑表面粗糙形貌、热效应、时变效应等因素,建立滚动轴承油膜刚度计算模型。通过数值计算,得到一个完整工作周期内油膜压力、膜厚、温度和刚度变化规律。结果表明:油膜刚度在一个周期内呈非线性变化,并随载荷、黏度、表面粗糙度幅值的增大而增大,随卷吸速度的增大而有所减小;油膜刚度的振荡频率随表面粗糙度波长和粗糙表面纹理走向与轴承滚动方向夹角增大而增大;滚动轴承正常工作时,油膜的温升最大,内圈次之,滚动体最小且不可忽略。

三峡地区寒武系纽芬兰统岩家河组小壳化石研究进展

埃迪卡拉纪—寒武纪转换时期小壳化石的突然出现是世人瞩目的重要演化事件之一,它见证了动物的爆发式快速演化过程,标志着以两侧对称动物为特征的寒武纪生态系统的开始。湖北三峡地区寒武系纽芬兰统岩家河组处于幸运阶—第二阶这一关键层段,是研究上述问题的理想地区之一。岩家河组小壳化石研究最近取得的进展,为寒武系纽芬兰统幸运阶/第二阶界线的标定,和寒武纪早期软体动物和刺胞动物的演化及个体发育提供了重要的化石依据,本文对其进行了总结。全球界线层型剖面和点位(GSSP)寒武系第二阶底界划分标志的Watsonella crosbyi和Aldanella attleborensis在岩家河组第5段底部的同时出现,意味着岩家河组第5段已归属寒武系第二阶。这两类软体动物化石均广泛分布于华南、蒙古、西伯利亚和北美等大陆碳酸盐岩相寒武系第二阶地层中,它们均是定义寒武系第二阶底界的有力竞争者。另外,W.crosbyi壳顶下方一对肌肉附着结构的发现提供了重要的软组织结构信息,证实了W.crosbyi为内腹型壳,归属为未扭曲的软体动物太阳女神螺类。新发现六方锥石类Septuconularia yanjiaheensis具侧向压扁、两辐射对称的、14个等大锥面的围鞘,是迄今所描述的六方锥石类中锥面数最多的类型。根据横肋疏密程度,围鞘由下向上可分为三部分,可能代表胚胎期、幼年期和成年期不同的生长阶段。Septuconularia显然由寒武系幸运阶Hexaconularia通过扇面扩增演变而来,证明Hexaconularia可能是Arthrochites和Septuconularia之间的中间过渡类型。新发现的橄榄蛋类Octapyrgites elongatus与幸运阶Olivooides和Quadrapyrgites十分相似,围鞘由方形的壳顶区和波纹状倒宝塔形的远顶区组成。然而Octapyrgites只有8个口折叶,有别于具12个口折叶的Quadrapyrgites。通过与幸运期水母类多种对称方式对比,发现在寒武系第二阶橄榄蛋类数量减少和五辐射对称骨状壳类缺失,表明在幸运期/第二期转换时期,底栖固着型的刺胞动物水母类多样性发生了明显衰落,甚至部分绝灭,而同期的两侧对称动物则迅速辐射演化。

采动影响下底板破坏规律及底板巷道稳定性分析

为进行采动影响下煤层底板变形破坏规律的研究,建立底板破坏深度求解力学模型,依据关键层理论和弹性理论得到沿走向底板内支承压力传播规律,再借助FLAC3D数值模拟软件分析3煤底板破坏特征,将倾斜煤层底板采动最大破坏深度按照相关理论进行核算。研究表明:底板浅位置的岩层,垂直应力等值线变化梯度相对较大,形状为半椭圆形;工作面回采重新达到平衡后,煤层底板的主要破坏形式为剪切破坏,且3煤工作面采动底板破坏最大破坏深度在21 m左右,底板巷道塑性区无明显增加;滑移线理论计算出采空区底板最大屈服破坏深度为10.68 m,而3号煤底板巷道与3号煤层相距约30 m,3号煤层的开采几乎不会对底板巷道造成影响,计算结果与仿真模拟结论相近。

我国消费中心城市识别、集聚特征与驱动因素——基于空间计量模型的研究

随着我国经济进入新常态,消费增长对经济的可持续发展将发挥更加突出的作用,因此构建具有强大集聚与辐射能力的消费中心城市愈发迫切。本文首先通过构建消费中心城市指数,有效识别了我国消费中心城市,其次基于空间重心与自相关模型描述了我国消费中心的演变及其空间集聚性,最后借助空间计量模型检验了消费中心城市发展的驱动因素。研究结果表明:北京市、上海市及广州市是我国典型的全国性消费中心城市,在所有区域消费中心城市中,内陆城市数量较少。我国消费中心城市呈现出明显的空间集聚特征,并且消费中心不断向东南地区转移。人口流动、收入差距、金融发展以及产业升级是影响消费中心城市指数的重要因素。

基于最优型确定性测量矩阵的振动信号数据压缩采集方法

针对目前机械振动信号频带越来越宽,依据奈奎斯特采样定律进行数据采集时,会得到海量的振动数据,对存储、传输和处理带来困难的问题,结合压缩感知理论,提出了一种基于最优型确定性测量矩阵的振动信号数据压缩采集方法。该方法的核心内容为测量矩阵的设计:以托普利兹(Toeplitz)矩阵为基础,建立正交对称托普利兹(Orthogonal Symmetric Toeplitz, OST)测量矩阵模型;为了降低测量矩阵与稀疏基之间的互相干性,应用阈值迭代收缩算法对该矩阵进行迭代,得到改进的OST矩阵;为了提高OST矩阵自身列独立性,采用奇异值分解(Singular Value Decomposition, SVD)算法继续优化OST矩阵,从而得到最优型确定性矩阵。仿真实验结果显示,提出的最优型测量矩阵与Toeplitz矩阵、高斯矩阵及优化前的OST矩阵相比,在重建振动信号时,重建精度较高,并且易于工程实现。