钢筋增强钢夹板-螺栓连接胶合木梁受力性能试验研究

为改善钢夹板-螺栓连接胶合木梁的刚度在到达极限荷载55%~70%区间内存在减小的问题,设计制作了3组共12根钢筋增强钢夹板-螺栓连接胶合木梁,通过改变配筋率进行三分点加载试验,并与相同设计参数的胶合木梁和钢夹板-螺栓连接胶合木梁进行对比试验。观察记录试件的受力过程和破坏现象,实测各组试件的极限承载力、荷载位移曲线和应变曲线,对比分析增强筋对各组试件破坏机理、抗弯刚度和极限承载力的影响规律。试验结果表明:与钢夹板-螺栓连接胶合木梁相比,钢筋增强钢夹板-螺栓连接胶合木梁的抗弯承载力和整体弯曲刚度在增强筋的作用下均有显著提高,钢夹板-螺栓连接试验梁在到达极限荷载55%~70%区间内刚度减少问题得到明显改善。钢筋增强钢夹板-螺栓连接试验梁的破坏形式随着配筋率的增大,逐渐由受拉脆性破坏向受拉延性破坏再到受压延性破坏进行转变。增强梁截面应变沿高度方向的分布基本符合平截面假定。依据试验数据和理论推导,得出了钢筋增强钢夹板-螺栓连接试验梁抗弯计算公式,其理论结果与试验结果吻合较好。研究表明,在钢夹板-螺栓连接胶合木梁受拉区配置增强筋可以有效改善其后期刚度减少的问题,并提升其抗弯性能,可为此类连接木梁的增强提供理论依据和试验支撑。

ZnO/TiO_(2)核-壳纳米结构的低温制备及其光电性能研究

ZnO因其自身的高电荷复合、化学性质活泼,导致其应用受到限制,通过表面修饰进行复合可实现电子-空穴的分离并提高其化学稳定性。以二水合醋酸锌、六水合硝酸锌、六氟钛酸铵为原料,采用溶胶-凝胶、水热和液相沉积相结合的方法,在低温条件下制备出ZnO/TiO_(2)单异质结。采用XRD、SEM、EDS、TEM、PL等对样品进行表征并对其光电性能进行测试。结果表明,在沉积时间为20 min时,ZnO/TiO_(2)核-壳结构形貌最规整,其中ZnO直径约115 nm,TiO_(2)薄膜厚度约7.6 nm;TiO_(2)的负载,降低了电极中光生电荷的复合,提高了ZnO对光子的收集能力,光电流密度提升大约10倍,达到0.21μA/cm^(2),表现出优异的光电化学性能。

基于社区性训练的助行康复系统研究与实现

为了循序渐进地恢复脊髓损伤患者受损部分神经及下肢运动功能,在已有早期减重步行训练的基础上,增加减重模式下空间运动功能。构建可根据患者下肢运动功能损伤程度实现不同模式康复训练、状态监测和助行功能的系统,进行包括减重、助行装置、移动平台和控制模块的结构设计。集成平地行走和上下楼梯训练步态轨迹模型,通过对比正常髋、膝关节的运动角度数据,验证应用该轨迹的可行性与合理性,并进行了设定行走路线的社区任务导向性训练轨迹规划试验。研究结果表明,助行系统支持患者自主设定模拟社区任意行走模式,有助于帮助患者恢复部分肢体运动功能,以尽快融入社会。

SnO_(2)(110)/FAPbBrI_(2)(001)界面电子结构与光学性质的第一性原理研究

通过基于密度泛函理论的第一性原理对SnO_(2)(110)/FAPbBrI_(2)(001)界面的电子结构及光学性质进行了研究。FAPbBrI_(2)是带隙值为1.58 eV的直接带隙半导体材料,通过构建SnO_(2)(110)和FAPbBrI_(2)(001)的界面模型,发现其晶格失配率为4.28%,界面结合能为-0.116 eV/A^(2),说明此界面结构可以稳定存在。通过态密度(DOS)分析SnO_(2)(110)/FAPbBrI_(2)(001)界面的电子结构,发现了主要由界面处O_(2)p、I 5p、Br 4p、Pb 6p轨道电子杂化形成的界面态。差分电荷密度及Bader电荷分析结果说明在界面处存在明显的电荷转移,这促进了界面处原子之间的成键,提高了界面稳定性。同时,有效的电荷分离也使SnO_(2)(110)/FAPbBrI_(2)(001)界面的光吸收系数相比于SnO_(2)(110)表面和FAPbBrI_(2)(001)表面有了明显提升。

Co_(3)O_(4)/Fe_(2)O_(3)异质结复合材料的制备及其紫外光光电探测性能

分别采用旋涂法和水热法在FTO衬底上制备Co_(3)O_(4)种子层和Co_(3)O_(4)薄膜,再在Co_(3)O_(4)薄膜上水热生长Fe_(2)O_(3)纳米棒,获得了高质量的Co_(3)O_(4)/Fe_(2)O_(3)异质结复合材料。通过改变Fe_(2)O_(3)前驱体溶液浓度来改变异质结复合材料中Fe_(2)O_(3)组分的含量。结果表明,Fe_(2)O_(3)纳米棒覆盖在呈网状结构的Co_(3)O_(4)薄膜上,随着Fe_(2)O_(3)前驱体溶液浓度即Fe_(2)O_(3)组分含量的增加,Co_(3)O_(4)/Fe_(2)O_(3)异质结复合材料对紫外光的响应逐渐增强,当Fe_(2)O_(3)前驱体溶液浓度为0.015mol/L时,异质结复合材料有着很好的光电稳定性,并表现出较高的响应率(12.5mA/W)和探测率(4.4×10^(10)Jones)。

工程领域裂纹检测实验方法的进展

裂纹故障是影响生产生活和设备安全运行的一大因素,裂纹检测实验对于检测技术应用和裂纹故障信息获取具有重要意义,但领域内缺乏对检测实验的系统性归纳与剖析。该文对当前代表性的裂纹检测实验方法进行了分类比较,针对裂纹信息介绍了定位、形貌和深度的检测实验,从先进传感器、数据处理与机器学习应用等3个方面探究了裂纹检测实验方法进展。最后根据国内外裂纹检测实验的研究现状,提出了在裂纹扩展方向检测、误报漏报及实验与实际工况贴近程度方面所面临的挑战,并从实时动态、远程无线和多故障耦合检测等方面进行了展望,为今后裂纹检测实验方法的研究与发展提供了参考。

分布式驱动电动汽车状态与路面附着系数估计

【目的】准确获取车辆行驶状态参数和路面附着系数对于维持分布式驱动电动汽车的安全性和稳定性十分重要,针对于此,研究了一种能够准确估计其参数的算法,既能降低量产车辆的成本,又能达到车辆安全稳定的目的。【方法】首先,建立三自由度车辆模型,应用基于奇异值分解方法(SVD)的容积卡尔曼滤波算法搭建参数估计器。然后,搭建Carsim/Simulink联合仿真实验平台,采用高、低附着和对接路面双移线工况进行仿真验证。【结果】仿真实验结果表明,估计器能够较准确地估计出参数的真实值。基于仿真的良好估计效果,搭建实车实验平台,进一步进行验证得出,实车实验结果与仿真结果趋势一致,该算法具有较好的估计准确性和时效性。

益景汤调控MMPs/TIMPs相关分子拮抗高糖诱导的iBRB模型基底膜损害

目的:观察益景汤拮抗高糖诱导的体外血-视网膜内屏障(iBRB)模型基底膜(BM)损害及机制。方法:分离、培养大鼠内皮细胞(ECs)和视网膜微血管周细胞(RMPs)构建体外iBRB模型,随机分成低糖组、高糖组、米诺环素组、益景汤组,分别予25 mmol/L葡萄糖、60 mmol/L葡萄糖、60 mmol/L葡萄糖+10μg/mL米诺环素、60 mmol/L葡萄糖+10%益景汤含药血清干预,各组干预12 h后终止孵育。采用Western blot法检测各组BM相关蛋白[Ⅳ型胶原(collagenⅣ,CⅣ)、层黏连蛋白(laminin,LN)]及MMPs/TIMPs相关蛋白(MMP-2、MMP-3、MMP-9、TIMP-1、TIMP-2)的表达。结果:与低糖组相比,高糖组、米诺环素组、益景汤组CⅣ蛋白表达增加,高糖组、米诺环素组LN蛋白表达增加(均P<0.05)。益景汤及米诺环素能够抑制高糖诱导的CⅣ、LN蛋白表达增加,益景汤组、米诺环素组与高糖组相比具有差异(均P<0.05)。与低糖组相比,高糖组、米诺环素组MMP-2、MMP-3、MMP-9蛋白表达增加(均P<0.05)。益景汤能够抑制高糖诱导的MMP-2、MMP-3、MMP-9蛋白表达增加,益景汤组与高糖组相比具有差异(均P<0.05)。低糖组、高糖组、米诺环素组、益景汤组各组之间TIMP-1、TIMP-2表达未见明显差异(均P>0.05)。结论:益景汤可能通过调控MMP-2、MMP-3、MMP-9、CⅣ、LN的表达,干预高糖介导的BM重塑,抑制iBRB的损害,从而干预DR。

螺钉及克氏针内固定治疗儿童肱骨外髁骨折疗效的Meta分析

目的:通过Meta分析系统评价螺钉及克氏针内固定治疗儿童肱骨外髁骨折的临床疗效。方法:计算机检索PubMed、Embase、Cochrane、Web of Science、中国知网、万方数据库建库至2022年2月国内外发表的有关螺钉和克氏针内固定治疗儿童肱骨外髁骨折的文献。根据设定的纳入与排除标准筛选文献并进行质量评价,结局指标为愈合优良率、畸形愈合率、延迟愈合率或骨不连率、感染率、活动受限(>10°)发生率,使用RevMan 5.3软件进行统计分析。结果:共纳入9项回顾性研究涉及647例患者,其中螺钉固定组(含螺钉联合克氏针)255例,克氏针固定组392例。Meta分析显示,与克氏针组相比,螺钉组(含螺钉联合克氏针)在术后有更低的感染率[OR=0.22,95%CI(0.09,0.56),P=0.001]。两组间愈合优良率、畸形愈合率比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。亚组分析显示,单纯螺钉组术后感染率显著低于克氏针组[OR=0.18,95%CI(0.05,0.65),P=0.009]。结论:对于手术治疗儿童肱骨外髁骨折,与克氏针内固定和螺钉联合克氏针内固定相比,单纯螺钉内固定拥有更低的感染率。而在愈合优良率、畸形愈合率方面三者无显著差异。就术后疗效及内固定安全性方面而言,更推荐骨科医师使用螺钉进行儿童肱骨外髁骨折的固定。

腓骨固定在胫腓骨关节外骨折中治疗效果的Meta分析

目的:通过Meta分析比较腓骨固定在胫腓骨关节外骨折中的作用及重要性。方法:通过对中国知网、维普、万方、The Cochrane Library、Web of science、Pubmed等数据库关于固定腓骨与否对胫腓骨关节外骨折治疗疗效比较的相关文献进行检索,检索时间为2012年1月至2022年2月,使用RevMan 5.3软件进行统计分析。对腓骨固定组与不固定组的复位不良率、旋转畸形率、内翻或外翻畸形率、前或后发畸形率、不愈合率、术后感染率、二次手术率及手术时间进行比较。结果:共纳入11篇文献,6篇随机对照研究和5篇病例对照研究,有8篇为高质量文献,共813例患者,其中腓骨固定治疗383例,未固定腓骨430例。Meta分析结果显示,与未固定腓骨相比,治疗胫腓骨关节外骨折时固定腓骨可以降低术后旋转畸形率[RR=0.22,95%CI(0.10,0.45),P<0.000 1]和内翻或外翻畸形率[RR=0.34,95%CI(0.14,0.84),P=0.02],并促进骨折愈合[RR=0.76,95%CI(0.58,0.99),P=0.04]。而复位不良率[RR=0.48,95%CI(0.10,2.33),P=0.36],前或后畸形率[RR=1.50,95%CI(0.76,2.96),P=0.24],术后感染率[RR=1.43,95%CI(0.76,2.72),P=0.27],二次手术率[RR=1.32,95%CI(0.82,2.11),P=0.25,手术时间[MD=10.21,95%CI(-17.79,38.21),P=0.47]比较差异均无统计学意义(P>0.05)。结论:在治疗胫腓骨关节外骨折时腓骨固定组相较于不固定组在防止旋转畸形和内翻或外翻畸形以及促进愈合方面更具优势。

深度神经网络在线训练硬件加速器的数据量化综述

随着算法和数据的爆炸式增长,深度神经网络(Deep Neural Network, DNN)逐渐在实际应用中扮演愈发重要的角色。然而,真实场景中的数据与线下训练数据之间往往并不满足独立同分布假设,导致预训练DNN模型在实际应用中性能严重下降。所以,在资源供给相对有限的平台上进行DNN模型在线训练成为其有效应用的保证。为了满足真实场景对DNN模型质量与速度的多维度性能要求,如何在保证算法精度的同时显著降低计算复杂度是在此类应用中部署DNN的关键。数据量化是降低计算复杂度的主流优化技术之一,能够通过降低模型参数、中间值等数据的位宽来减少硬件加速器的资源耗费。因此,从软件和硬件两个方面对深度神经网络训练加速器中关于数据量化的研究进行总结。对国内外最新发表的相关文献进行归纳总结。首先,从软件的角度总结了不同的量化方法,包括简单映射数据量化和复杂映射数据量化;其次,从硬件的角度总结了DNN加速器对网络在线训练各计算步骤的量化支持;再次,阐述了数据量化对加速器设计的影响,包括存储单元和计算单元;最后,对本领域的研究进行总结,并展望了未来本领域的发展方向。文章提出的分类方法有助于对之前的DNN加速器在数据量化方面的工作进行分类。

磁敏感成像联合经颅黑质超声对帕金森病具有良好诊断价值

目的 探讨磁共振磁敏感成像(SWI)联合经颅黑质超声(TCS)在帕金森病(PD)中的诊断价值。方法 选择2021年1月~2023年12月就诊于佛山市第一人民医院的PD患者42例作为PD组,选取同期43例健康志愿者作为对照组,两组均行SWI及TCS检查,观察中脑黑质部“燕尾征”消失情况,TCS中黑质高回声面积、中脑面积、黑质高回声/中脑面积比(S/M),分析组间差异;将差异有统计学意义的指标纳入多因素Logistic回归分析,筛选PD发生的独立预测因素并构建预测模型,通过列线图进行可视化。采用ROC曲线、校准曲线和决策曲线分析评价模型的区分度、校准度和临床实用价值。结果 PD组与正常组黑质高回声面积(P<0.001)、黑质高回声与中脑面积的比值(P<0.001)的差异有统计学意义。单纯SWI、TCS在鉴别PD组、对照组中的AUC值分为0.80(95%CI:0.716~0.886)、0.857(95%CI:0.774~0.940)。多因素Logistic回归分析显示黑质高回声面积、燕尾征是预测PD发生的独立风险因素。基于上述独立预测因素构建PD风险预测模型,AUC值为0.94(95%CI:0.896~0.984),校正曲线显示预测概率与实际概率具有良好的一致性。决策曲线分析显示预测模型较单一模型,体现出更高的净获益。结论 联合SWI和TCS定量指标的预测模型对PD发生风险具有良好的预测能力,预测效能高于任意单一指标,具有良好的临床实用性。

兼顾调节特性和经济成本的调压室体型优化策略

过渡过程动态特性和调压室建设成本是调压室体型设计中需要关注的两个主要方面。如何选取调压室体型参数使两者均达到最优对水电站建设和运行具有重要意义。针对这一问题,基于第三代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅲ)和优劣解距离评价方法(TOPSIS),提出了一种兼顾大小波动调节特性和工程投资最优的调压室体型优化策略。首先,基于特征线法,建立水力发电系统精细化模型。其次,以调压室断面直径、阻抗孔直径和安装位置为决策变量,分别建立以大波动动态特性(机组最大水头+机组转速最大上升率)与调压室体积为目标的大波动优化模型和以转速超调量与ITAE为目标的小波动优化模型,并引入NSGA-Ⅲ算法,得到调压室在两种优化模型下的Pareto解集。最后,基于TOPSIS评价方法,以上述4个优化目标为决策层,对Pareto解集进一步评价,得到兼顾大小波动调节特性和经济性最优的调压室体型。结果表明,与得分最低的方案相比,最优方案在牺牲较小调压室经济性的前提下,能够有效改善大小波动综合调节特性,实现平衡调压室建设成本和大小波动综合调节特性的目标。研究结果对水电站调压室结构设计具有重要指导意义。

活性炭纤维/木棉复合针刺材料的制备及其海水淡化性能研究

随着人口数量剧增,人类社会对自然资源的需求不断增加,加上全球气候变化,特别是在土地干旱与内陆地区,淡水需求持续增加。文章利用针刺非织造技术制备活性炭纤维(activated carbon fiber,ACF)/木棉纤维(kapok fiber,KF)双层复合毡(activated carbon fiber/kapok fiber,CKF),得到纤维基太阳能界面蒸发器。其中,底层KF的疏水性保证了材料具有良好的自浮性,顶层ACF的亲水性能够将水分向上传输。考察了纤维基太阳能界面蒸发器的结构稳定性、亲水性、热管理性能对蒸汽产生性能的影响,并探究其对海水的净化能力。选用不同面密度木棉针刺毡与活性炭纤维毡进行针刺复合,经过工艺优化,将针刺密度设定为120次/m^(2),使得材料在300~2500 nm太阳光波段的吸收率高于95%。研究发现:选用面密度为200 g/m^(2)的木棉针刺毡与面密度为278 g/m^(2)的活性炭纤维毡进行针刺加固复合得到的材料,蒸汽产生性能最佳,在1.0 kW/m^(2)的光照强度下蒸发效率达到1.01 kg/(m^(2)·h),光热转换效率为65%,最高温度为64.6℃。研究结果可为高效太阳能水蒸发器的构筑提供新思路。

包载型聚丙烯腈/SiO_(2)气凝胶复合纳米纤维制备及其隔热性能

针对传统气凝胶纤维后处理操作复杂、加工不稳定等问题,且为有效集成纳米气凝胶与纳米纤维功能和结构优势,本文围绕新型气凝胶复合纳米纤维成形与结构调控的关键难题,利用溶液喷射同轴纺丝技术将聚丙烯腈(PAN)与SiO_(2)气凝胶通过一步法制备PAN/SiO_(2)气凝胶复合纳米纤维,研究了复合纳米纤维中SiO_(2)气凝胶质量浓度对纤维形态结构、稳定性、孔径分布、隔热性能的影响。结果表明:所制备的PAN/SiO_(2)气凝胶复合纳米纤维形态结构上呈三维卷曲状,SiO_(2)气凝胶的引入使纤维表面形成多孔褶皱型结构,且纤维表面的微孔、介孔含量随SiO_(2)气凝胶质量浓度的增加逐渐增多;该气凝胶复合纳米纤维具有优异的隔热性能,当SiO_(2)气凝胶质量浓度为6 mg/mL时,PAN/SiO_(2)气凝胶复合纳米纤维在40℃的导热系数低至0.03738 W/(m·K),未来在服用保暖、工业隔热、军用热红外屏蔽等方面具有广阔的应用前景。

城市污泥水热碳化影响因素研究

研究污泥水热碳化过程中反应温度、反应时间和反应介质对污泥水热炭性质的影响。结果表明,在酸性条件下,水热碳化处理能够更好地去除污泥中的水分(水分去除率分别为酸性条件下42.8%~53.3%和中性条件下28.9%~45.2%),其中污泥在240℃条件下进行1小时水热碳化反应后脱水效果最佳。随着反应温度和反应时间的增加,脱水和脱羧反应更充分,污泥水热炭的产率减少,H/C与O/C比值降低。此外,污泥水热碳化处理破坏了污泥的团聚体结构,使水热炭表面产生孔洞和凹槽,比表面积、孔体积和孔径均有所增加,其中在中性、220℃的反应条件下,污泥进行1小时水热碳化反应后得到的水热炭产物具有最高的比表面积(129.98m^(2)/g)和孔体积(0.66cm^(3)/g)。影响水热炭主要成分及晶型结构的因素排序为反应介质>反应温度>反应时间,随着反应温度升高和反应时间延长,水热炭中挥发分的含量降低,固定碳和灰分的含量增加,并且水热炭燃烧的主要放热区间在250~550℃范围内。

地下交叉互联高压电缆分布式护层电流传感系统的时滞控制方法

交叉互联高压电缆系统中的分布式护层电流检测对于护层接地故障诊断至关重要。为解决地下高压电缆不依赖外部时标的分布式护层电流传感时间同步问题,该文基于交叉互联高压电缆护层间的耦合关系,采用并联Smith预估补偿器提升时滞补偿效率,获取残差最小的时间偏置补偿时滞量,提出多护层电流传感器时滞误差的递归最小二乘跟踪方法,以电容电流短时不变为稳定判据,对实际测量时分布式护层电流传感器之间的时延进行估计和控制。该方法在220 kV高铁牵引变压器一次侧高压电缆分布式护层电流传感系统上进行了试验验证,验证结果表明,该方法收敛至最小残差值点,平均残差为0.30 A,准确时滞量为3.93 s,能实现分布式护层电流传感的时间同步。

水电煤电协同发展促进电力系统低碳转型方案评价

为协同开发水电(抽蓄),积极谋划煤电退役规模与时序、整合风光资源,保证系统稳定低碳过渡,以及探究电力系统转型(主要考虑水电发展与煤电发展)中多指标、多层次的综合效益问题,以新疆维吾尔自治区电力系统转型方案为例,构建了详细考虑水库运行条件与机组运行特性的电力系统机组组合模型,依据地区发展规划制定基础退役、水电改造、煤电改造、增加抽蓄以及加速退役5种转型场景,结合层次分析法-熵权法建立了经济、环境、技术与社会4个维度的综合评价指标体系。结果表明:(1)在协同煤电转型下增加抽水蓄能可有效降低电力系统弃风弃光量与系统失负荷概率;(2)增加抽蓄并合理规划退役煤电未增加电力系统年度成本,且可以减少系统碳排放;(3)加速退役场景的综合评价得分最高,为71.53。研究成果可为新型电力系统构建与水电(抽蓄)开发、煤电退役以及整合风光资源提供理论支撑。

平行电极式电致发光纱线的构筑成型及其水上救援可穿戴应用

为了开发一种结构简单、高光亮的交流电致发光器件,采用硫化锌掺杂铜(ZnS:Cu)电致发光复合材料作为发光层,导电镀银纱线作为柔性电极,设计了一种平行电极式电致发光纱线。同时研究了电致发光颗粒含量对发光纱线的表面形貌、发光性能、耐摩擦性能、发光稳定性能等的影响。结果表明:所制备的电致发光纱线在电压和频分别为700 V和8 kHz时的最大光亮度达到161.71 cd/m^(2),同时随着频率的逐渐增大,发光波长可从513 nm变化到453 nm,具有出色的发光稳定性能、耐摩擦性能和力学性能。此外,发光纱线可在水下工作稳定,水下光亮度保持率保持在100%±2%,具有水上应急救援警示的应用潜力。该研究结果可为新型交流电致发光纱线的制备提供新思路,制备的电致发光纱线在视觉交互和环境示警方面具有一定的应用前景。

基于卷积神经网络和Transformer的高效图像超分辨率重建

深度学习推动了图像超分辨率重建技术的显著进步,但复杂的操作导致计算和内存成本高昂,限制了其实际应用。为此,提出了一种新颖的算法,融合了Transformer和卷积神经网络,同时采用膨胀卷积和深度可分离卷积技术。在五个基准数据集上的实验证明,所提EHN模型能够高效提取超分辨率特征,在更少参数和推理时间下实现与现有方法相当甚至更好的超分辨率效果。特别地,在×2、×3和×4放大倍数下,EHN的推理时间仅为现有网络的18.4%、18.9%和20.3%,这一优势对于处理大量图像的场景至关重要,能够显著减少计算时间和资源消耗,提升整体效率。