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ISSN:1007-9432
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综述

3D打印与化学化工:共生发展与风险控制
引用本文: 秦蕾,刘伟峰,刘旭光.3D打印与化学化工:共生发展与风险控制[J].太原理工大学学报,2023,54(03):399-409;HTMLPDF浏览:摘要↓

新兴的3D打印技术同传统的化学化工领域之间存在着互利共生的发展关系。化学化工材料以及化学化工领域学科知识的合理有效运用,有助于3D打印技术的施展与提升。而3D打印,作为一种增材制造的先进技术,其发展也有助于通过其物质转化的能力,推动化学化工领域的研究和实践进程。首先对3D打印的概念发展、技术手段和优势特色进行介绍。随后,重点综述总结现阶段常见的化学化工材料在3D打印领域中的应用现状,以及在3D打印影响下的化学化工行业今后的发展趋势。最后,对3D打印技术目前在危险化学品、化学伦理、社会安全和市场秩序方面所显现出的...

化学工程与技术·材料科学与工程

干凝胶蒸汽辅助晶化构筑包覆结构ZSM-5及其甲醇制芳烃性能
引用本文: 付廷俊,马倩,惠燕,李忠.干凝胶蒸汽辅助晶化构筑包覆结构ZSM-5及其甲醇制芳烃性能[J].太原理工大学学报,2023,54(03):410-417;HTMLPDF浏览:摘要↓

煤基甲醇经催化转化制苯、甲苯和二甲苯是煤炭高效清洁转化的重要技术。由于其反应步骤复杂,单一结构催化剂上难以调控反应过程,实现高的芳烃选择性。采用干凝胶蒸汽辅助晶化方法将硅铝比(Si/Al)约为50的ZSM-5原粉放入硅铝比为220的干凝胶中进行晶化制备包覆结构ZSM-5,以催化耦合甲醇制烯烃和烯烃芳构化两步反应,提升芳烃选择性。考察不同硅包覆比对甲醇制芳烃性能的影响发现,硅包覆比小于0.5时,凝胶中硅铝物种可于原粉表面成功包覆。外部的高硅铝比包覆结构促进了甲醇到低碳烯烃的转化,进而强化了甲醇分步芳构化过程,总芳烃选择性可...

萃取剂性质对煤液化油渣萃取性能的影响
引用本文: 刘洋,黄剑波,闫国春,王建立,卢卫民,李艺,闫伦靖,廖俊杰,鲍卫仁,王建成.萃取剂性质对煤液化油渣萃取性能的影响[J].太原理工大学学报,2023,54(03):418-424;HTMLPDF浏览:摘要↓

针对煤液化油渣如何高效萃取的问题,选择脂肪烃、芳烃、含氧化合物和模拟焦化苯等不同性质的萃取剂对煤液化油渣进行萃取,考察了萃取剂的溶解度参数和极性参数对煤液化油渣萃取物收率和萃取物组成的影响。结果表明:随着萃取剂溶解度和极性参数的增加,萃取物收率呈先增大后减小的趋势,萃取剂溶解度参数对煤液化油渣萃取效果的影响主要体现在其与可萃取组分溶解度参数的匹配上,萃取剂极性参数对萃取效果的影响主要体现在其对煤液化油渣缔合结构的破坏作用。当萃取剂和萃取物的溶解度参数相近时,具有较好的萃取效果,并且它们的萃取物以多...

压缩载荷下锂离子电池锑碳负极的稳定性研究
引用本文: 孙维岩,孟伟嘉,赵松楠,郭春丽,郭美卿.压缩载荷下锂离子电池锑碳负极的稳定性研究[J].太原理工大学学报,2023,54(03):425-431;HTMLPDF浏览:摘要↓

采用锑碳复合材料作为负极活性材料组装纽扣锂离子电池,对其进行准静态平板和接触(钢球)挤压加载实验,研究其在载荷作用下的电化学循环稳定性、电极表面裂纹及其失效。结果表明,在0~960 N的范围内,接触压缩载荷和准静态平板载荷均会对电池容量造成损伤,随着载荷增大,电极表面裂纹越大,活性材料剥落越多,导致可逆容量损失越大。接触压缩载荷作用后,电池外壳出现凹陷,电极表面形成较大裂纹,导致电池可逆容量大幅度下降,循环稳定性差;准静态平板载荷作用后,电池可逆容量损失较小,循环稳定性没有明显变化,归因于电池外壳的保护作...

焊丝中稀土金属对纯CO2保护气体GMAW熔滴过渡形态的影响
引用本文: 孙咸.焊丝中稀土金属对纯CO2保护气体GMAW熔滴过渡形态的影响[J].太原理工大学学报,2023,54(03):432-442;HTMLPDF浏览:摘要↓

综述了焊丝中稀土金属对纯CO2保护气体GMAW熔滴过渡形态的影响。结果表明,含稀土金属的焊丝以正极性纯CO2保护气体焊时,由于电弧中阴极斑点面积扩大(位于熔滴上方的电弧呈圆锥形),被细化的熔滴形成轴向喷射过渡形态,飞溅很小,工艺性优良。稀土金属降低了阴极电子逸出功,同时高的电磁夹持力使熔滴以更小的尺寸轴向过渡,还有作用在熔滴上的主导力方向有利熔滴过渡,最终纯CO2保护气下完全满足了熔滴喷射过渡形成条件。含有稀土金属的焊丝在电流波形控制新型电源中的应用,使J-STAR焊接方法在一个较宽电流范围内实现了超低飞溅,拓宽了该...

矿业工程

陕蒙深部矿区基于防冲的区段煤柱宽度研究
引用本文: 王博,冯国瑞,姜福兴.陕蒙深部矿区基于防冲的区段煤柱宽度研究[J].太原理工大学学报,2023,54(03):443-450;HTMLPDF浏览:摘要↓

以陕蒙深部矿区纳林河二号井双巷快速掘进条件下首个临空工作面开采为背景,采用理论分析、数值模拟和现场监测等方法,研究了不同宽度区段煤柱应力分布规律,揭示了宽区段煤柱应力叠加诱冲机理,并在此基础上指出下阶段基于防冲的窄区段煤柱宽度设计方法。研究结果表明: 宽区段煤柱受采空区侧向支承压力、走向支承压力和上覆厚硬岩层破断产生的动载应力等多个因素影响,当形成的叠加应力达到冲击发生的临界应力时,将使冲击显现;下阶段纳林河二号井留设区段煤柱宽度为5~7 m较为合理。陕蒙深部矿区其他类似条件矿井可在此基础上积极探索窄煤...

碳钢渣处理煤矿酸性废水及其去除机理
引用本文: 车志远,刘虎,周,晋华.碳钢渣处理煤矿酸性废水及其去除机理[J].太原理工大学学报,2023,54(03):451-457;HTMLPDF浏览:摘要↓

根据阳泉市山底河流域煤矿酸性废水的特点配制了低pH值、高Fe2+和Mn2+质量浓度的煤矿酸性废水,利用碳钢渣对其进行处理,研究了碳钢渣对去除率的影响因素,并且着重探讨了去除机理。结果表明:碳钢渣对Fe2+去除率最高可达98.72%,对Mn2+的去除率最高仅为39.79%;处理煤矿酸性废水后碳钢渣表面生成了新物质Fe(OH)3,但没有生成含Mn的新物质,证明碳钢渣对Fe2+的去除以化学反应为主,对Mn2+的去除以吸附作用为主。...

钙质泥岩粉尘对混烧体系中乏风瓦斯的氧化影响研究
引用本文: 马艺桐,郝朝瑜,何文浩,邓存宝.钙质泥岩粉尘对混烧体系中乏风瓦斯的氧化影响研究[J].太原理工大学学报,2023,54(03):458-465;HTMLPDF浏览:摘要↓

为降低乏风瓦斯排放对温室效应的影响,提高乏风瓦斯的利用率,探究了体积分数为0.75%的乏风瓦斯及其与褐煤、无烟煤混烧方法下的氧化规律。随后进一步探究矿井乏风中裹挟的钙质泥岩粉尘对混烧体系中乏风瓦斯的影响。研究利用管式炉系统,模拟乏风瓦斯与空气预混气体环境,将金属氧化物含量不同的钙质泥岩粉尘与不同煤种混合,置于该气体环境中。结合X射线衍射分析(XRD)测试,分析混烧产物。研究表明:钙质泥岩粉尘可以促进瓦斯的氧化,且随着金属氧化物含量的增多,氧化效率增加。钙质泥岩粉尘可以促进同等温度下两个煤种混烧体系中乏风瓦斯...

大采高大断面迎采沿空巷道窄煤柱宽度研究
引用本文: 郑文翔,庄志鹏,郭帅,杨家琦.大采高大断面迎采沿空巷道窄煤柱宽度研究[J].太原理工大学学报,2023,54(03):466-472;HTMLPDF浏览:摘要↓

根据山西马堡煤矿地质条件,通过极限平衡理论、内外应力场理论计算出迎采巷道煤柱宽度范围为6.48~8.97 m.采用FLAC3D数值模拟软件,分别模拟了煤柱宽度为5~9 m时,在15202运输顺槽掘进过程中,煤柱应力分布、塑性区分布及迎采沿空巷道围岩变形规律,结果表明:随着煤柱宽度的增加,煤柱峰值应力及塑性区范围不断减小,煤柱宽度为7 m以后,峰值应力减小趋势和塑性区变化均不明显,围岩变形逐渐趋于稳定,综合考虑安全开采和资源高效利用,最终确定煤柱宽度为7 m.通过模拟煤柱不同位置在采掘过程中的应力变化,确定采掘应力叠加影响范围为采掘...

土木工程

单钢管避雷针高柔结构横风向风致响应研究
引用本文: 焦晋峰,苏亚兰,邓婕,付兴强,陈鹏程.单钢管避雷针高柔结构横风向风致响应研究[J].太原理工大学学报,2023,54(03):473-481;HTMLPDF浏览:摘要↓

单钢管避雷针结构横截面为圆形且基频较低,在运营过程中容易发生风振现象,采用双向流固耦合方法对其进行3维数值风洞模拟,探讨7种风速下钢管避雷针结构受力性能及风振响应,并与现行的国家规范条文对比。分析结果表明:在典型风速下避雷针结构两侧所受横风向风压力最大为1.03 kPa,是顺风向风压力的1.72倍,且在不同节段钢管连接处风压力突变现象显著;当风速大于10 m/s时,避雷针结构所受横风向风压大于规范提供的风荷载标准值,两者相差42%,且结构顶端位移相差30.6%;当风速大于20 m/s时,避雷针结构横风向振动频率与避雷针结构高阶自振...

四柱传统摇摆木构架恢复性的试验研究
引用本文: 陈亚茜,牛庆芳,魏剑伟,李铁英.四柱传统摇摆木构架恢复性的试验研究[J].太原理工大学学报,2023,54(03):482-489;HTMLPDF浏览:摘要↓

为了探究宋式传统摇摆木构架的结构受力特征,对1∶2宋式四柱四梁木构架缩尺模型进行了水平低周往复试验,基于滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线的变化特征,采用滞回环屈服刚度、位移恢复系数和层间位移集中系数探究其恢复性。结果表明:各狭长S型带状滞回环具有相似性,其等效刚度退化显著;水平位移超过屈服位移后,滞回环屈服刚度趋于整体屈服刚度;位移恢复系数介于0.6~0.8之间,木构架具有良好的位移恢复能力;木构架的层间位移集中系数在1.08~1.65之间,水平变形集中在柱架层,柱架层是木构架恢复性的来源。研究成果是建立传统木构架...

再生保温混凝土剪力墙抗震性能试验研究及模拟分析
引用本文: 李波,杨日震,张玉,马钢.再生保温混凝土剪力墙抗震性能试验研究及模拟分析[J].太原理工大学学报,2023,54(03):490-499;HTMLPDF浏览:摘要↓

设置了4个再生保温混凝土剪力墙对照组进行拟静力试验,结合ANSYS有限元分析软件进行再生保温混凝土剪力墙模型建立和分析,研究再生保温混凝土剪力墙的抗震性能。通过对比低周往复荷载下剪力墙构件应力云图和钢筋Mises应力云图,将试验结果与模拟分析相结合,深入研究轴压比、剪跨比、暗柱配筋率及箍筋约束对于剪力墙抗震性能的影响。结果表明:模拟采用的混凝土及钢筋计算模型,其计算值与实验值之间偏差不超过10%,是较为可靠的计算模型;再生保温混凝土比一般混凝土的最大承载力高1.2%~4.7%,因剪跨比不同再生保温混凝土延性系数比普通混...

超高性能混凝土梁受剪性能的尺寸效应试验研究
引用本文: 曹霞,全勇鹏,杨振轩,金奇志,郑艳.超高性能混凝土梁受剪性能的尺寸效应试验研究[J].太原理工大学学报,2023,54(03):500-508;HTMLPDF浏览:摘要↓

为研究超高性能混凝土梁受剪性能的尺寸效应,对不同截面尺寸HRB500级钢筋超高性能混凝土梁进行受剪试验。首先分析UHPC梁的试验现象及结果,其次探究截面尺寸对梁剪切延性、剪切裂缝强度及抗剪强度的影响规律,最后基于所得试验数据比较现行公式的适用性。结果表明:不同截面尺寸梁的失效模式均为剪压破坏,梁的应力重分布能力、挠度、刚度及主裂缝特征参数均与截面尺寸呈正相关;梁的位移延性系数、剪切裂缝强度及抗剪强度均随梁高的增大而减小,存在明显的尺寸效应;经对比分析,陈宝春提出的抗剪承载力公式的预测值较好。...

信息与计算机

融合多通道信息的社交网络人格预测模型
引用本文: 孙丽璐,董森,陈孟维,朱玲,朱小飞,张袁籽妍,冯榆.融合多通道信息的社交网络人格预测模型[J].太原理工大学学报,2023,54(03):509-517;HTMLPDF浏览:摘要↓

构建了融合多通道信息的社交网络人格预测模型(MCIPP),在深度学习框架内用客观行为数据自动预测用户人格特质,并分析用户在线行为与其线下人格特质是否具有一致性。具体而言,利用双向长短期记忆网络(BiLSTM)和注意力机制(Attention)捕捉文本的上下文语义特征,通过图卷积网络((GCN)构造句法依存树,得到基于句法的结构表示,将Attention融入主题模型(Topic Model)从而提取深层语义信息,最后共同输入Softmax层得到用户微博的人格倾向。结果表明:MCIPP模型预测效果较好,准确率最高可达0.806 4.个体线上线下对应维度存在显著正相关,因此可...

基于RHT斜率抑制法和自适应载波信号跟踪的多径抑制算法研究
引用本文: 马晓丽,李灯熬,赵菊敏.基于RHT斜率抑制法和自适应载波信号跟踪的多径抑制算法研究[J].太原理工大学学报,2023,54(03):518-524;HTMLPDF浏览:摘要↓

从传统的接收机环路多径抑制方法出发,通过纠正码环相关曲线畸变和自适应载波信号更新机制跟踪弱动态载波信号两个层次,并行减缓多径效应对接收机跟踪捕获带来的延迟影响。首先,针对码环内部函数畸变带来的自相关迭代误差问题,利用机器学习领域中的随机霍夫变换(RHT)斜率检测法辅助减小窄相关器的误差;其次,设计了一种自适应阈值载波跟踪信号状态模型,用于解决高遮挡低载噪比(CNR)条件下的信号跟踪受限问题。从不同的角度将该方法与现有方法做了对比和分析,结果表明:应用RHT斜率抑制法辅助自适应增强载波信号跟踪的定位模型性能相较...

基于BP神经网络非线性组合的SARIMA-GRU犯罪预测模型
引用本文: 翟圣昌,韩晓红,王莉,吴永飞,王俊严.基于BP神经网络非线性组合的SARIMA-GRU犯罪预测模型[J].太原理工大学学报,2023,54(03):525-533;HTMLPDF浏览:摘要↓

针对当前犯罪预测模型无法捕捉到犯罪时序数据的复合特征且无法及时反应环境变化等问题,提出基于BP神经网络非线性组合的SARIMA-GRU犯罪预测模型。该模型将SARIMA和GRU对犯罪数量的预测结果通过BP网络实现非线性组合,采用反向传播算法进行权重学习,将各层神经元所确定的权重矩阵作为两种方法在组合预测中的比重,综合利用SARIMA模型在线性时序预测中的优势和GRU网络在非线性特征挖掘上的优势,从而获得更好的预测结果。通过温哥华和旧金山的真实犯罪数据对组合后的模型与其他模型进行对比实验,结果表明,基于BP神经网络非线性组合的SARIM...

基于改进卷积神经网络的RFID单标签非接触手势识别研究
引用本文: 朱飑凯,邓文雯,宋杰,袁纬杰,梁鑫葛,董美亚4,刘三满,张倩,赵菊敏.基于改进卷积神经网络的RFID单标签非接触手势识别研究[J].太原理工大学学报,2023,54(03):534-547;HTMLPDF浏览:摘要↓

提出基于卷积神经网络的单标签非接触式手势识别系统,在不需要携带任何设备的情况下,利用单标签、单天线实现精准的手势识别。首先,通过人为添加干扰物,读取受多径效应影响的标签相位信号;其次,对标签相位信号进行预处理,选取动态时间规整算法(dynamic time wrapping,DTW)匹配与先验指纹库粗粒度手势识别;最后,将标签相位信号利用马尔可夫变迁场(markov transition field,MTF)生成特征图像,利用IM-AlexNet模型进行深度训练和实验测评。实验结果表明,改进后的模型训练参数减少为初始的7%,且准确率达到96.76%.该系统可大范围扩展...

机械工程

挖掘机意象仿生设计方案分析及实验研究
引用本文: 辛运胜,李新雨,白伟,段铸成,李浩林,苏妮娜.挖掘机意象仿生设计方案分析及实验研究[J].太原理工大学学报,2023,54(03):548-554;HTMLPDF浏览:摘要↓

针对以挖掘机为代表的工程机械产品造型设计需求,结合意象仿生、语义差异法和眼动追踪实验,提出了具有借鉴价值的造型设计流程体系。以挖掘机为研究对象,合理选用意象仿生对象,研究分析其生物特征和造型特点,建立生物仿生特征和挖掘机造型特征的映射关系,借助多重排列组合方式形成不同的设计方案,并运用眼动追踪实验采集数据评价造型。结果表明,眼动追踪实验结果与意象仿生设计方案基本保持一致。所提出的设计流程在一定程度上为挖掘机的造型设计提供了新的思路。...

50 MWe光热电站填充床储罐的高温蠕变与机械性能研究
引用本文: 杜保存,贾凡,郭一帆,李秀峰,雷勇刚,王飞.50 MWe光热电站填充床储罐的高温蠕变与机械性能研究[J].太原理工大学学报,2023,54(03):555-561;HTMLPDF浏览:摘要↓

针对光热电站填充床储罐在高温蠕变与交变应力作用下存在断裂失效致熔盐泄漏的现象,在综合考虑罐体真实结构与应力荷载的基础上,发展了可用于分析大型商用填充床储热器蠕变与机械性能的热-力耦合数值方法,并模拟获得了不同储-放热时刻下典型347H材质储罐蠕变损伤时间与机械应力的动态变化规律。结果显示:储-放热过程中,罐体壁面的温度变化速率明显低于填充床区域,壁板1-4(4.2

FeCoCrNiCu高熵合金纳米压痕力学响应的分子动力学模拟
引用本文: 孙业伟,张路明,马胜国,张团卫,辛浩.FeCoCrNiCu高熵合金纳米压痕力学响应的分子动力学模拟[J].太原理工大学学报,2023,54(03):562-569;HTMLPDF浏览:摘要↓

采用分子动力学(MD)模拟建立FeCoCrNiCu高熵合金纳米压痕模型,从杨氏模量、位错行为等方面对FeCoCrNiCu高熵合金进行相关力学性能分析。研究分析了纳米压痕过程中温度和加载速度对合金基体变形的影响。经模拟以及数据拟合发现,杨氏模量与实验结果近似一致;纳米压痕过程依次经历弹性-塑性阶段,进入塑性阶段后基体内部产生位错,随着压头的不断深入,位错不断形核扩展最终成环;由于高熵合金复杂的元素组成以及应变梯度效应,剪切应变在合金体内的分布是不均匀的。加载速度对弹性阶段影响不大,但会对位错的增长产生影响,临界塑性压深也会...

平面流铸冷却辊热变形预测及恒间距控制
引用本文: 姜海蛟,李铖,李永康.平面流铸冷却辊热变形预测及恒间距控制[J].太原理工大学学报,2023,54(03):570-576;HTMLPDF浏览:摘要↓

基于非均匀热流边界条件,采用热流固耦合方法,研究了喷嘴长度与宽度、合金液喷射速度、冷却辊厚度和转速对冷却辊热变形的影响。在此基础上,建立了基于广义回归神经网络(GRNN)的冷却辊热变形预测模型,进一步提出了基于该预测模型的恒间距控制方法。结果表明,相比冷却辊转速和厚度,合金液参数如喷嘴长度、宽度与喷射速度对冷却辊变形的影响更为明显;基于GRNN的神经网络预测模型的精度较高,平均相对误差为5.98%;与传统PID控制方法相比,本文提出的间距控制策略可实现喷嘴包快速、精确地跟踪冷却辊变形,保证了间距的恒定,显著提高薄带...


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