2D numerical manifold method based on quartic uniform B-spline interpolation and its application in thin plate bending

A new numerical manifold （NMM） method is derived on the basis of quartic uniform B-spline interpolation. The analysis shows that the new interpolation function possesses higher-order continuity and polynomial consistency compared with the conven- tional NMM. The stiffness matrix of the new element is well-conditioned. The proposed method is applied for the numerical example of thin plate bending. Based on the prin- ciple of minimum potential energy, the manifold matrices and equilibrium equation are deduced. Numerical results reveal that the NMM has high interpolation accuracy and rapid convergence for the global cover function and its higher-order partial derivatives.

基于B样条与鲸鱼优化算法的机械臂轨迹规划

为了提高机械臂的工作效率,构建一种基于B样条与鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)的机械臂时间最优轨迹规划方法.用蒙特卡罗法描绘机械臂的工作空间,用B样条对给出的路径点进行插值处理,根据机械臂各个关节的性能,引入角速度与角加速度约束,同时加入边界条件.在构建时间最优的目标函数后,利用引入惯性权重值的WOA对机械臂运行时间进行优化.用Matlab进行仿真验证,结果表明构建的算法在时间优化方面效果好于传统的5次多项式方法,并且角速度与角加速度曲线连续平滑,验证了算法的有效性和可行性.

基于最小二乘法和BP神经网络的磁流变阻尼器H-B模型参数辨识方法

针对Bingham模型磁流变阻尼器由于剪切稀化效应带来的阻尼力计算误差,在理论和仿真分析的基础上,提出一种最小二乘法和BP神经网络相结合的方法,对磁流变阻尼器H-B模型进行参数辨识,获得各参数与电流的关系,从而对磁流变阻尼器的阻尼力进行准确计算。最后通过磁流变阻尼器实验对理论方法进行验证。结果表明:借助于磁流变阻尼器的仿真分析,最小二乘法和BP神经网络相结合的磁流变阻尼器H-B模型参数辨识方法精确度高、吻合性好,验证了参数辨识结果的通用性及准确性。

纳米材料ZIF-8@TOCN的制备及对罗丹明B的吸附

以微晶纤维素、六水合硝酸锌和2-甲基咪唑为原料,通过水热法成功合成ZIF-8@TOCN纳米复合材料,同时利用多种仪器对其形貌、官能团和所含元素进行分析。探究不同吸附剂用量、染料质量浓度、pH和温度等条件下,ZIF-8@TOCN对罗丹明B的吸附效果,通过吸附/解吸实验评价其回用性能。结果表明:在温度为40℃,染料溶液pH为中性的50 mg/L罗丹明B溶液中,ZIF-8@TOCN用量为20 mg时,对RhB吸附率可达91.50%,ZIF-8@TOCN在连续的吸附/解吸实验中表现出良好的再生循环能力。

碳微球/多孔VO_(2)(B)复合材料的水热合成及其电化学性能研究

钒氧化物及其复合材料是一种理想的锂离子电池电极材料。使用一步水热法合成了碳微球/多孔VO_(2)(B)复合材料,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和电池测试系统对该复合材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征测试。结果表明:碳微球/多孔VO_(2)(B)复合材料由无定型碳微球和由柔性弯曲的VO_(2)(B)纳米条自构筑的多孔VO_(2)(B)复合而成,当电流密度分别为0.5A/g、1A/g、2A/g和5A/g时,其放电比容量可分别达到748.4mAh/g、612.2mAh/g、457.5mAh/g和359.6mAh/g,经250次循环,其容量保持率可达90.7%(在5A/g时)。

TpBD-3COOH COF的制备及对废水中罗丹明B吸附性能研究

研究了以三醛基间苯三酚(Tp)、4,4-二氨基联苯-2,2-二羧酸(DBd)和联苯二胺(BD)为原料,通过溶剂热法制备新型羧基官能化的二维共价有机框架材料TpBD-3COOH COF,并用于吸附罗丹明B染料废水,采用XRD、FT-IR、SEM对其形貌进行了表征。结果表明:在pH=4、TpBD-3COOH COF用量8 mg、废水中罗丹明B质量浓度10 mg/L条件下吸附60 min,罗丹明B去除率可达95%;5次重复试验后,TpBD-3COOH COF对罗丹明B的去除率仍可达70%以上,且吸附过程与准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型相吻合。

一种采用B样条插值的改进能量算子在电梯电机轴承故障诊断中的应用

针对传统Teager能量解调算子方法对电梯运行系统中存在的强背景噪声较为敏感的不足,提出了一种改进的能量解调算子方法;采用了B样条技术与传统Teager能量算子方法进行结合,其中建立的B样条曲线对信号进行插值起到滤波作用;然后再利用Teager能量算子对滤波信号进行转换;最后利用傅里叶变换得到转换信号的频谱图从而揭示故障特征;所提出的基于B样条插值的能量解调方法不仅保留了传统能量解调算法的优点,如较高的解调精度和优秀的时间分辨率等,并且可以在强噪声背景下提取出微弱轴承故障特征;经实验验证实现了提高强背景噪声下的轴承故障检测的性能,能够在故障退化的早期检测故障,满足了实际工况下故障诊断上的应用。

不同核酸提取方法对HBV-DNA检测性能验证情况分析

目的评估2种乙型肝炎病毒(HBV)-DNA提取方法及2家检测试剂的性能,有助于选择优化提取试剂和检测试剂。方法2023年4月采用达安全自动核酸提取仪提取法(磁珠法)和手工提取法(一步法),并用达安和圣湘2种HBV-DNA试剂检测,对其进行精密度、正确度、线性范围、检出限及抗干扰能力等性能进行验证和评价。结果达安全自动核酸提取仪提取达安试剂检测、手工提取达安试剂检测和手工提取圣湘试剂检测在精密度、正确度、线性范围、检出限方面验证结果均达标;达安全自动核酸提取仪提取圣湘试剂检测在低值检测中变异系数大于5%,最低检测限验证不合格;抗干扰能力方面,全自动核酸提取仪提取的2.0 g/dL血红蛋白浓度的样本用达安和圣湘试剂检测结果均不受影响。手工提取甘油三酯浓度达3000 mg/dL的样本用达安和圣湘试剂检测的结果均不受影响。结论不同厂家的提取和检测试剂避免混用,达安和圣湘试剂对HBV-DNA定量检测的结果均符合要求。

基于改进T-B法的宽带高斯过程疲劳损伤分析

针对宽带高斯随机应力过程造成的疲劳损伤问题,本文提出一种基于改进Tovo-Benasciutti(T-B)法的疲劳损伤频域分析方法。通过不同参数形式的功率谱进行时域的疲劳损伤分析,针对T-B法中的关键参数bTB提出一个新的非线性函数模型。与原T-B法相比,新提出的函数模型bMTB可以考虑S-N曲线斜率参数m的影响,并以此为基础提出基于改进T-B法的疲劳损伤分析方法。以时域的雨流计数法结果作为基准,分别采用参数化功率谱和真实响应谱进行数值试验,并与现有的多种宽带高斯疲劳损伤分析方法进行对比,验证本文所提出的改进T-B法的准确性和适用性。

冻干b型流感嗜血杆菌结合物疫苗中磷含量测定方法建立及验证

目的:建立冻干b型流感嗜血杆菌(Hib)结合疫苗磷含量检测的超滤法联合紫外分光光度法,并对该方法进行验证及初步应用。方法:用去离子水将样品溶解后超滤,收集超滤管中Hib多糖,采用等体积比硫酸高氯酸消解样品,使用钼酸铵在酸性条件下与磷形成磷钼酸,与维生素C生成蓝色化合物,在825 nm下有最大吸收。对该方法进行线性、精密度、稳定性、准确度验证。用建立的方法检测3批次商业化冻干Hib结合疫苗磷含量。结果:标准磷在质量浓度1~10μg·mL^(-1)内线性关系良好(r=1.000),线性方程为Y=8.878×10^(-2)X+2.402×10^(-3),方法在低、中、高浓度水平下回收率均值分别为在97.35%、96.65%、97.42%(n=3),RSD分别为2.55%、0.95%、0.95%;重现性试验的RSD为2.81%;中间精密度RSD 2.14%;磷标准品衍生物溶液室温放置1 h稳定,RSD为0.39%。结论:该方法结果准确、可靠,可用于冻干b型流感嗜血杆菌结合疫苗磷含量检测,同时也为其他多糖蛋白结合疫苗磷含量测定提供了思路。

Oldroyd-B黏弹性液滴撞击弯曲壁面的数值研究

液滴撞击弯曲壁面现象广泛存在于冶金、化工和航空航天等领域,在某些场景下,液滴混入高分子聚合物后会表现黏弹性特性,为了进一步认识液滴黏弹性对撞击弯曲壁面的影响,对黏弹性液滴撞击弯曲壁面的过程进行数值模拟研究.研究基于相场方法和格子玻尔兹曼(LBM)方法,采用应力场分布函数求解Oldroyd-B本构方程,并施加适用于弯曲壁面的接触角模型,发展了固-液-气三相黏弹性流体模拟方法,对Oldroyd-B黏弹性液滴撞击弯曲壁面问题进行数值模拟,主要研究了黏度比β、韦伯数We和壁面接触角θ对撞击过程的影响.结果表明:撞击过程主要包括4个阶段:运动阶段、铺展阶段、拉伸阶段和撕裂阶段.黏度比β越低,液滴在铺展拉伸阶段动能衰减越慢,转化的表面能更多,但更早进入撕裂阶段,液滴撞击弯曲壁面后,更容易脱离壁面.韦伯数We较小时,液滴主要在壁面处附着或反弹;We较大时,液滴会撕裂并脱离壁面,We越大,液滴在铺展拉伸阶段动能衰减越快,进入撕裂阶段更慢.壁面的亲疏水性会影响液滴最终的状态,疏水性越高,对铺展阶段的阻碍作用越强,液滴越容易发生撕裂和脱离.

广义b方程的孤立波解及周期波解

对于广义b方程的研究主要集中在b≥0的情况,该文利用分支方法研究了b=−3这类特殊广义b方程的分支、非线性波解及动力学特征.在一定参数条件下,得到了该方程的分支相图,还发现了不同于b>0情况的新现象,在行波系统中有无限多周期轨穿过奇异直线φ=c.同时,给出了光滑孤立波解和光滑周期波解的存在性及其精确表达式,共获得了15个非线性波解的显式表达式.

一种基于B样条曲线拟合的带式输送机煤流量激光检测方法

针对带式输送机运输煤炭过程中煤流量检测难度较大且精度较低的问题,提出了一种基于B样条曲线拟合的带式输送机煤流量激光检测方法。利用激光测距仪获得了输送带上煤流的横向轮廓数据,将数据预处理后,使用三次准均匀B样条曲线拟合方法进行拟合,再通过梯形面积累积法计算出煤流轮廓截面积的瞬时值,并通过面元积分法,结合输送带的运行速度、煤炭密度等参数,实现对输送带煤炭流量的实时检测。搭建了基于LabVIEW2018的数据传输系统和煤流量计算系统,并进行了仿真实验。实验结果表明:该方法能在保证测量稳定的情况下有效减小数据噪声,测量精度达到92%以上,具有较强的可行性和有效性。

B样条函数法的任意荷载近似计算方法

为优化B样条函数法数值计算流程,提升解决复杂荷载问题的能力。本文基于B样条函数法,通过与相关文献数值算例结果进行比较分析,研究任意荷载的新型计算方法。论文以解圆柱壳结构模型为数值算例,基于文中提出的计算方法,构建出三组不同的单方向荷载逼近函数,分别求解得到特殊点的位移、弯矩、轴力,以及位移和内力沿坐标轴方向的分布,与精确解(扁壳解法)进行比较研究,分析近似计算方法的精确性与实用性。结果显示,在特殊点处二次插值方法的相对误差均低于1.5%,三次、四次插值方法的相对误差均低于0.6%,沿坐标轴方向的分布与精确解均一致,表明本方法具有精度高、处理复杂荷载简便、易于程序编写、构造函数灵活等特点。本方法用逼近函数替代原函数便于数值积分的想法,为未来B样条函数法处理复杂荷载提供新思路。

一步合成纳米CuO及其催化降解玫瑰红B染料废水的应用研究

采用以硝酸铜、氨水和氢氧化钠为原料的沉淀法,一步合成出纳米CuO,并进一步考察这些材料对催化过氧化氢分解玫瑰红B染料废水的脱色性能。通过XRD、N_(2)-吸附脱附及SEM等表征手段对纳米CuO的结构进行表征。XRD结果表明,所获样品均为具有单斜晶体结构的纳米CuO。N_(2)-吸附脱附结果表明,纳米CuO是介孔结构,孔径多集中分布在3~4nm处。SEM结果表明,合成的纳米CuO为球状,且由大量的纳米CuO薄片自组装而成。脱色率测试结果表明,纳米CuO对催化H2O_(2)降解玫瑰红B染料废水具有较好的效果,反应约2h的脱色率可达97%。

助产士参与下的COM-B模型干预在分娩初产妇中的应用效果

目的探究助产士参与下的COM-B模型干预在分娩初产妇中的应用效果。方法选取于本院分娩的初产妇92例为研究对象,随机分为对照组(46例)及观察组(46例)。对照组采用常规助产护理,观察组在此基础上采用助产士参与下的COM-B模型干预。比较两组初产妇的各产程用时、分娩恐惧量表(CAQ)评分及分娩结局。结果观察组第一、二产程及总产程用时均短于对照组(P<0.05)。观察组CAQ中各维度评分及总分均低于对照组(P<0.05)。观察组非指征剖宫产率、胎儿窘迫发生率、初产妇产后出血率分别为6.52%、0、2.17%,均低于对照组的21.74%、13.04%、17.39%(P<0.05)。结论助产士参与下的COM-B模型干预可有效缩短初产妇产程,减轻其分娩恐惧,改善分娩结局。

两条B样条曲线求交的高效计算方法

曲线曲面间求交计算在CG和CAD中有着广泛的应用.牛顿法等迭代法计算效率高但需要良好的初始值;裁剪法具有良好的鲁棒性但计算效率不理想,尤其是对于相切情况的求交问题.为此,提出一种计算2条B样条曲线交点的混合方法.首先提出一种高效的线性复杂度裁剪方法,用于获得良好的初始值;然后提出一种与导数无关且效率更高的改进的割线法,用于验证贯穿性相交情况;最后提出一个相切情况下收敛阶为2的迭代公式,其性能远优于现有的牛顿法和裁剪法.理论上,混合方法若与根隔离法相结合,可以应用于更多类型曲线间的求交问题.数值实验结果表明,与现有的同类方法相比,在贯穿情况下,所提方法的计算效率提高约10%,在相切情况下则提高约100%~300%.

基于B样条的(保边界的)高精度符号距离函数重建

针对隐式符号距离函数重建这一问题,提出一种高精度的符号距离函数重建方法.首先,基于快速行进法获得离散的符号距离场;其次,针对离散符号距离场进行B样条自适应拟合;最后,为了提高重建的边界拟合精度,在拟合的目标函数中考虑了边界误差,得到了在边界上具有较高精度的离散符号距离函数重建结果.实验结果表明,通过上述方法获得的隐式符号距离函数重建结果,在保证符号距离函数拟合良好的情况下其零水平集能很好的贴合原始边界.

一类Caputo-Fabrizio型分数阶微分方程的三次B样条方法

基于分数阶微积分基本定理和三次B样条理论,构造了求解线性Caputo-Fabrizio型分数阶微分方程数值解的三次B样条方法,利用分数阶微积分基本定理将初值问题转化为关于解函数的表达式,再使用三次B样条函数逼近表达式中积分项的被积函数,进而计算了一类Caputo-Fabrizio型分数阶微分方程的数值解.给出了所构造的三次B样条方法的误差估计、收敛性和稳定性的理论证明.数值实验表明,该文数值方法在求解一类Caputo-Fabrizio型分数阶微分方程数值解时具有一定的可行性和有效性,且计算精度和计算效率优于现有的两种数值方法.

Bi_(4)O_(5)Br_(2)制备及其对罗丹明B的光催化降解性能

采用室温原位沉淀法制备Bi_(4)O_(5)Br_(2),以罗丹明B(RhB)为目标污染物,研究所制备催化剂的可见光光催化性能。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、氮气吸附-脱附、瞬态光电流等对催化剂的结构、形貌、元素价态、比表面积和催化反应过程中光生载流子分离效率等进行表征分析。可见光照射时,样品产生了明显的光电流,说明样品具有可见光响应,催化剂合成成功并可应用于可见光催化反应。可见光照射30 min后,Bi_(4)O_(5)Br_(2)对20 mg/L RhB的去除率为89.76%,反应速率常数k值为0.069 min^(-1)。合成的催化剂Bi_(4)O_(5)Br_(2)由微纳米片状结构组成,存在纳米团簇现象。催化剂的孔径分布主要集中在5~10 nm,比表面积为32.52 m^(2)/g。Bi_(4)O_(5)Br_(2)禁带宽度值约为2.31 eV,载流子的平均寿命为40.44 ns。