矿业工程
| 基于关联度分析的炼焦煤稀有性研究 引用本文: 吴玉程，金智新，包研科，邓存宝，郝朝瑜，王雪峰，陈曦，李雨成.基于关联度分析的炼焦煤稀有性研究[J].太原理工大学学报,2020,51(02):157-161;  PDF浏览：次摘要↓
炼焦煤资源十分稀缺,但造成其稀缺的影响因素尚不明确。应用列联表分析方法,分析了炼焦煤煤种与成煤植物、成煤年代、沉积环境、变质动力、地温梯度之间的关联性。结果表明:炼焦煤只存在于我国聚煤期的部分成煤年代;成煤植物中可形成凝胶体的物质是成煤的必要条件;湖泊相沉积环境具有较高的成煤概率;在满足上述条件后,变质动力和古地温条件是影响植物演化为炼焦煤的关键因素。研究成果可为更好地预估炼焦煤储量、保护炼焦煤资源提供参考。... |
| 基于运动过程还原法的液压支架巡检机器人位姿检测 引用本文: 杨学军，王然风，王怀法，李卫国.基于运动过程还原法的液压支架巡检机器人位姿检测[J].太原理工大学学报,2020,51(02):162-170; PDF浏览：次摘要↓
液压支架的位姿、直线度及其工作状态是评价综采工作面工程质量的重要指标,是保证无人工作面能够自动连续推进的关键。提出了用运动过程还原法来描述液压支架的6个自由度位姿,即3个位置自由度(u,v,w)和3个姿态自由度(θ,φ,ψ).基于该方法,设计了利用巡检机器人对液压支架位姿和直线度进行检测的模型,并重点对支架位姿检测过程中巡检机器人位姿的检测进行了研究。确定了激光发射装置及激光接收装置的结构及尺寸;分析了激光装置的结构模型,建立了装置坐标系,并根据激光接收装置上3个激光点的6个坐标值,推导出机器人6个自由度位姿的逆运动解算公... |
| 基于PSO-BP神经网络的地铁盾构场地土体参数反演 引用本文: 郭子奇，杨双锁，李彦斌，杨欢欢，庞星，罗百盛.基于PSO-BP神经网络的地铁盾构场地土体参数反演[J].太原理工大学学报,2020,51(02):171-176; PDF浏览：次摘要↓
土体参数赋值与工程实际的差异是导致数值计算结果与工程实际不符的主要原因之一。针对BP神经网络参数反演存在的缺点,依托实测的太原地铁地表沉降数据,利用MATLAB神经网络工具箱结合正交法和数值模拟技术,构建了PSO-BP神经网络,对土体参数进行反演修正,并采用反演修正后的土体参数对下一工况进行了预测分析。分析结果表明:PSO-BP具有较高的计算精度,所建立的神经网络反演结构能够很好地反映地表沉降与土体参数之间的非线性关系,可以为同地区类似工程的土体参数取值提供参考。... |
| 层间岩层厚度对上组煤的影响分析 引用本文: 王庆龙，杨永康，张智敏，张慧军，何宏伟.层间岩层厚度对上组煤的影响分析[J].太原理工大学学报,2020,51(02):177-182; PDF浏览：次摘要↓
下组煤的开采直接影响着上组煤及其顶底板的稳定性,层间岩层厚度及岩层垮落特征是能否进行上行开采的关键因素。以山西省吕梁某矿4号煤层与42采区煤层层间岩层为背景,采用理论分析、数值模拟、现场实测等方法,研究层间岩层厚度变化对层间岩层及其垮落特征的影响,以便确定42采区上组煤层开采的可行性。结果表明:当层间岩层厚度为18.2～28.2 m时,42采区煤层位于4号煤层裂隙带,顶底板较完整,可进行上行开采,同时在4号煤层采空区边界上方出现悬空结构,上行开采时应采取底板充填、调斜工作面等措施以避免矿压灾害的发生;当层间岩层厚度为10.2 m时,... |
| 高瓦斯综放工作面低位高抽巷瓦斯治理数值模拟研究 引用本文: 张丽娜，刘先新，宋博，李泽天，王明远.高瓦斯综放工作面低位高抽巷瓦斯治理数值模拟研究[J].太原理工大学学报,2020,51(02):183-189; PDF浏览：次摘要↓
为了有效解决大采高综放工作面部分区域瓦斯超限问题,本研究采用数值模拟方法对不同层位高抽巷进行对比分析,研究沿采场垂直高度、采场走向深度及倾向长度的瓦斯流动规律及瓦斯浓度分布规律。以上隅角瓦斯浓度和抽采浓度作为判断依据,模拟分析无高抽巷、高位高抽巷、低位高抽巷三种情形下的不同区域瓦斯浓度和抽采量。结果显示,随着瓦斯扩散距离增加,瓦斯浓度逐渐升高,瓦斯的升浮-扩散效应就越明显。应用高位高抽巷和低位高抽巷后,瓦斯体积分数在回风巷侧下降率分别为22.9%～37.7%和31.8%～46.2%;其中,上隅角处瓦斯体积分数分别降低了33.4%和... |
信息与计算机
| 基于空洞U-Net神经网络的PET图像重建算法 引用本文: 杜倩倩，强彦，李硕，杨晓棠.基于空洞U-Net神经网络的PET图像重建算法[J].太原理工大学学报,2020,51(02):190-197; PDF浏览：次摘要↓
为了提高PET重建的图像质量,提出一种基于空洞U-Net神经网络(Dilated U-Net,D-Unet)的PET图像重建方法。首先,在不增加参数量的情况下,为了更好地增强上下文语义信息,提取更深层次的图像特征,设计了嵌套空洞卷积的残差块(residual dense blocks nested with dilations,RnD Blocks)对含有径向条纹伪影和高噪声的图像进行处理。另外,结合基于预先训练的VGG网络特征的感知损失代替传统的均方误差作为训练损失函数来保留图像细节,构建了端到端的PET图像重构网络。实验结果表明,该算法在降低复杂性、保持较高收敛速度的同时,能够更好地抑制噪声,重... |
| 基于两阶段随机森林的螺丝锁附结果判别研究 引用本文: 邓煜，李明，周稻祥.基于两阶段随机森林的螺丝锁附结果判别研究[J].太原理工大学学报,2020,51(02):198-205; PDF浏览：次摘要↓
螺丝锁附结果的判断是智能螺丝机的核心要点。为更好地判别螺丝锁附结果,针对螺丝锁附数据不等长、类别不平衡的特点以及相似锁附类别易发生误判的问题,将随机森林分两阶段对螺丝锁附数据建立判别模型。第一阶段,根据原始数据的物理特性构造特征,对数据欠采样并使用随机森林算法进行特征筛选。第二阶段,首先以各物理特性的概率主成分分析方差作为特征进行聚类,将相似类别归在同簇中;然后对各簇分别使用随机森林算法建立分类模型。最终以先确定数据所属簇,再由簇内分类器分类的方式对螺丝锁附结果进行判别。实验结果显示,与传统螺丝锁附判别方... |
| 桥梁应变采集系统设计及温度效应研究 引用本文: 王煜，李艳萍，张博，吕立程，宋相荣.桥梁应变采集系统设计及温度效应研究[J].太原理工大学学报,2020,51(02):206-211; PDF浏览：次摘要↓
针对工程中所使用的应变数据采集仪测量精度低、多为单点测量且接线复杂等问题,结合FPGA技术设计了一种基于振弦式应变计的桥梁应变采集系统,可同步采集8路应变数据,并优化了测频方法。同时依托山西省晋蒙黄河大桥实地监测,采用时变的平均值法研究应变及温度数据的变化规律,最终可对应变进行温度补偿来得到准确数据。实验结果表明:该系统测量误差小、采集效率高、接线简单、运行稳定,具有很高的应用价值。... |
| 基于无人机前端和SSD算法的输电线路部件检测模型对比研究 引用本文: 杨罡，孙昌雯，王大伟，晋涛，徐澄宇，卢志博，张兴忠.基于无人机前端和SSD算法的输电线路部件检测模型对比研究[J].太原理工大学学报,2020,51(02):212-219; PDF浏览：次摘要↓
基于深度学习的目标检测技术因其自身复杂的模型结构和对算力的需求,导致应用于无人机输电线路巡检中无法在机载前端实现高效且准确的检测。针对这一问题,面向输电线路无人机前端巡检中绝缘子、悬垂线夹及防震锤3类部件,选取Single Shot MultiBox Detector(SSD)目标检测算法,通过使用不同的骨干网络对比性能差异,选择最佳网络结构并采用特征融合手段提高检测准确率。实验结果表明,采用Mobilenetv1作为SSD的骨干网络进行特征提取,并融合不同层次特征进行检测,Mean Average Precision(mAP)可达90.21%,在具有边缘计算能力的嵌入式设备上可以达到... |
| 基于旅游领域本体的语义检索模型 引用本文: 张婷，段跃兴，张月琴.基于旅游领域本体的语义检索模型[J].太原理工大学学报,2020,51(02):220-225; PDF浏览：次摘要↓
传统的关键字搜索方法缺乏对搜索内容在语义上的处理,搜索出的结果可能会出现不全面、不准确的问题,从而导致搜索结果无法达到用户的要求。为了提高检索的质量,在构建旅游领域本体的基础上,利用检索模块对检索预处理过程中所筛选出的查询条件进行语义层面上的分析,采用语义相似度计算方法对检索关键词进行语义上的扩展分析,结合Jena推理机制与旅游领域内所包含的实际信息的各种属性关系制定出符合该领域的推理规则集合,通过查询条件筛选出符合条件的推理规则并与已建立好的数据资源库进行语义推理查询,最终提出了基于旅游领域本体的语义检索模... |
机械工程
| 矿用对旋式局部通风机仿鸮叶片降噪性能研究 引用本文: 陈庆光，李晓凯.矿用对旋式局部通风机仿鸮叶片降噪性能研究[J].太原理工大学学报,2020,51(02):226-233; PDF浏览：次摘要↓
局部通风机在工作时,由于叶片的高速旋转产生强烈的气动噪声,为了研究仿生叶片对通风机气动性能和气动噪声的影响规律,借鉴鸮翼后缘锯齿形态和前缘非光滑形态的降噪性能,针对一台矿用对旋式局部通风机的前级叶轮进行叶片仿生结构设计,分别设计了锯齿状后缘、圆齿状前缘和锯齿状后缘加圆齿状前缘3种叶片仿生结构。在保证不显著降低对旋式局部通风机气动性能的情况下,应用大涡模拟方法和FW-H方程,对比分析了风机在相同流量下分别采用原始叶片和3种仿生叶片的气动噪声性能。结果表明:3种仿生叶片与原始叶片相比均具有一定程度的降噪效果,而锯齿状... |
| 面向用户的滚磨光整加工数据库平台构建及工序模板设计 引用本文: 高炜，杨胜强，田建艳，李文辉，高云松.面向用户的滚磨光整加工数据库平台构建及工序模板设计[J].太原理工大学学报,2020,51(02):234-241; PDF浏览：次摘要↓
滚磨光整加工技术大规模应用在高端装备和零件制造企业,有效解决了零件表面质量、表面完整性问题。在企业制造零件材质、结构、形状、大小及加工要求不断变化的情况下,如何用好分散布置的多类别多型号滚磨光整加工设备,并保证现场操作人员实施好滚磨光整加工工艺是企业提质增效的实际需求。以国内某大型航空发动机制造企业为例,提出并实现了通过构建滚磨光整加工数据库平台并生成工序模板,实现工艺统一管理的研发思路。数据库平台既有成功案例的收集整理入库,也可实现生产数据的实时入库,还能依据加工过程规范化操作要素形成包含设备确定、介... |
| 板形调控工艺对轧辊间接触及磨损的影响 引用本文: 吴琼，秦晓峰.板形调控工艺对轧辊间接触及磨损的影响[J].太原理工大学学报,2020,51(02):242-247; PDF浏览：次摘要↓
六辊UCM冷轧机目前采用工作辊窜辊、中间辊窜辊和弯辊等板形调控工艺以改善板形质量,但上述工艺对轧辊间接触应力和轧辊的磨损亦有一定的影响,进而会影响轧机的板形调控能力。利用ABAQUS有限元软件建立了某厂采用的六辊UCM冷轧机1/2辊系有限元模型,对不同板形调控工艺参数情形下的辊间接触应力进行了分析,结合轧辊磨损深度计算模型,分析并揭示了板形调控工艺对轧辊磨损的影响规律。结果表明:工作辊和中间辊窜辊不仅会增加与其直接接触的轧辊表面接触应力分布不均匀性,亦会引起轧辊反窜辊方向一侧表面磨损随窜辊量增加而急剧增加;而中间辊弯辊... |
材料科学与工程·化学与化学工程
| Y对Mg-5Si合金微观组织和力学性能的影响 引用本文: 范晋平，王浩，武改林，蒋一锋，王晧，李尚明.Y对Mg-5Si合金微观组织和力学性能的影响[J].太原理工大学学报,2020,51(02):248-252; PDF浏览：次摘要↓
针对耐热镁合金的应用需求,以Mg-5Si基础合金为研究对象,采用金属型铸造方法制备Mg-5Si-Y合金。利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱仪(EDS)、光学显微镜(OM)和ICP光谱仪对合金组织及成分进行分析,利用拉伸试验机和布洛维硬度计对合金的屈服强度、抗拉强度、伸长率及硬度进行测试,探讨了Y含量对Mg-5Si合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:不同Y含量下,初生Mg2Si相由树枝状变为多边形状,共晶Mg2Si相由汉字状变为层片状。Y质量分数为0.4%或0.8%时,α-Mg枝晶得到细化。Y质量分数为0.8%时,力学性能最佳。抗拉强度为107 MPa,屈服强度为91 M... |
| Bi2MoO6/g-C3N4Z型异质结的合成及其光催化性能的研究 引用本文: 孟亚楚，李育珍，张艾明，石建惠，李震，王晓瑾.Bi2MoO6/g-C3N4Z型异质结的合成及其光催化性能的研究[J].太原理工大学学报,2020,51(02):253-258; PDF浏览：次摘要↓
本研究制备了Bi2MoO6/g-C3N4 Z型异质结光催化剂。通过XRD和紫外-可见漫反射光谱表征来测试样品的晶体结构和光吸收性能等性质。结果表明:掺杂Bi2MoO6形成异质结后,g-C3N4的禁带宽度变窄,增强了光催化活性。以罗丹明B为目标污染物,在可见光下研究了pH对Bi2MoO6/g-C3N4的光催化降解性能的影响,研究显示Bi2MoO6/g-C3N4光催化性能优于g-C3N4,在光照1 h内基本可将污染物100%完全降解。最后通过捕获实验验证在光催化过程中起主要作用的是O-2自由基,并推测出可能的光催化机理。... |
| 自模板法制备硫化镍空心纳米颗粒去除废水中铅离子 引用本文: 杜鹃，李大利，王忠德.自模板法制备硫化镍空心纳米颗粒去除废水中铅离子[J].太原理工大学学报,2020,51(02):259-264; PDF浏览：次摘要↓
采用自模板法合成了硫化镍空心纳米颗粒用于选择性去除废水中的铅离子。研究表明,硫化镍空心纳米颗粒对废水中的铅离子具有良好的吸附效果,吸附容量高达695.47 mg/g,10分钟可以将铅离子浓度从10 mg/L降低到3μg/L的痕量水平。该吸附动力学符合拟二阶模型,表明吸附机理是通过M-S键结合的化学吸附。铅离子的吸附等温线与Langmuir等温模型一致,表明该吸附是单层吸附。在其他离子共存的情况下,硫化镍空心纳米颗粒仍然对铅离子表现出显著的选择性。... |
| 天然橡胶/碳纳米管混合基质膜的气体传递特性 引用本文: 李龙，王永洪，王娟娟，张新儒，刘成岑，高宏华.天然橡胶/碳纳米管混合基质膜的气体传递特性[J].太原理工大学学报,2020,51(02):265-270; PDF浏览：次摘要↓
为了提高CO2分离膜的性能,将多壁碳纳米管(MWCNTs)添加到天然橡胶(NR)中制备NR/MWCNTs混合基质膜。考察了MWCNTs含量对混合基质膜机械性能的影响,研究了MWCNTs含量、进料气压力和热交联时间对NR/MWCNTs混合基质膜CO2分离性能的影响,研究了膜的耐老化性能,探讨了混合基质膜的CO2传递机制。结果表明:随着MWCNTs的增加,混合基质膜的CO2渗透系数逐渐增加,而CO2/N2选择性先增加后减少;当MWCNTs与NR的质量比为2.0%,混合基质膜的气体分离性能达到最优,其CO2渗透系数和CO2/N2选择性分别为138 Barrer和12.5.随着压力的增加,膜的CO2渗透系数和CO2/N2选择... |
土木工程·环境科学与工程
| 黄土状粉土击实过程中土底压应力规律研究 引用本文: 李婕，马富丽，白晓红.黄土状粉土击实过程中土底压应力规律研究[J].太原理工大学学报,2020,51(02):271-276; PDF浏览：次摘要↓
通过系列室内击实试验,利用自主研发的土底压应力测试系统获得了土底压应力随击实作用时间、击实能、铺土层数、含水量的变化曲线,揭示了不同击实条件下土底压应力的发展规律。研究表明,土底压应力随击实作用时间的变化与土体的松密状态有直接关系。土体在击实过程中吸收击实锤冲击能量而变密实,提高了土体介质的传力效果。密实程度越大,传力介质越稳定,当达到相应条件下最大干密度时,土底压应力最大,作用时间最短。相同击实能条件下,土底压应力随铺土厚度增大而减小。当土体形成稳定传力介质后将不再吸收能量,土底压应力趋于稳定。含水量(质... |
| 拱梁组合的钢结构人行天桥静载试验研究及承载力评定 引用本文: 吴植安.拱梁组合的钢结构人行天桥静载试验研究及承载力评定[J].太原理工大学学报,2020,51(02):277-283; PDF浏览：次摘要↓
以太原市滨河西路一座拱梁组合搭建而成的人行天桥(钢桥)为例,从安全运营的角度出发,对其进行了静载试验及承载能力评定,以判定该桥的实际工作性能。采用MIDAS有限元软件对天桥结构进行模拟计算,确定出静载试验方案,选择混凝土试块加载方式,现场采用建筑方木进行支垫。静载试验表明,在试验荷载作用下,结构各测点应力与位移校验系数均远小于0.95,人行天桥结构的承载能力满足标准荷载4.05 kN/m2作用下的正常使用要求,结构具有一定的安全与刚度储备。试验结果为该桥日后运营阶段的管养提供技术依据,同时对类似工程的设计、施工与检测提供有益参考... |
| 日光温室内浅层土壤温湿度场的数值模拟 引用本文: 张艳，杜震宇.日光温室内浅层土壤温湿度场的数值模拟[J].太原理工大学学报,2020,51(02):284-290; PDF浏览：次摘要↓
为研究日光温室内浅层土壤温湿度场的变化规律,建立了浅层土壤温湿度场的三维非稳态数值模型,模拟日光温室内浅层土壤温湿度的动态分布。结果表明:不同深度的土壤温湿度变化趋势一致,都随时间呈现周期性的变化,随着土壤深度的增加,温度波的振幅逐渐减小,含水率的变化幅度也逐渐减小,延迟时间逐渐增大;50 cm深度土壤层温湿度基本保持恒定;土壤的初始体积含水率与土壤层温度梯度成反比;根据不同深度浅层土壤温度梯度的变化规律,0～100 cm的土层可分为三个特征层:多变层,缓变层,均稳层。... |
电气与动力工程·水利科学与工程
| 基于修正Cole-Cole模型的Nomex绝缘纸频域介电特性研究 引用本文: 李璐，宋建成，吝伶艳，高智崴，王政宇，马赟，李勇智.基于修正Cole-Cole模型的Nomex绝缘纸频域介电特性研究[J].太原理工大学学报,2020,51(02):291-297; PDF浏览：次摘要↓
矿用干式变压器Nomex绝缘在老化过程中其介电特性会发生改变,为定量描述其频域介电谱(frequency domain spectroscopy,FDS)随测量温度和老化的变化规律,本文采用修正Cole-Cole模型研究了Nomex绝缘纸的FDS特性,将该模型参量作为Nomex绝缘纸的FDS特征参量,用以反映其绝缘性能。在对不同测量温度和老化程度下Nomex绝缘纸介电特性进行测量后,提取了修正Cole-Cole模型参数,分析其变化规律后发现,随着测量温度的上升,复介电常数实部和虚部的频谱曲线向上和向高频方向偏移;随着老化时间的增加,Nomex复介电常数实部和虚部均有变大的趋势且在低频段下上... |
| 基于ALE流固耦合作用的管道车静止于不同流量管流时壁面应力的分布 引用本文: 杨小妮，马娟娟，李永业，孙西欢.基于ALE流固耦合作用的管道车静止于不同流量管流时壁面应力的分布[J].太原理工大学学报,2020,51(02):298-309; PDF浏览：次摘要↓
采用数值模拟和试验验证相结合的方法对管道车静止于管道水流时管道内部流体域与管道车固体域之间的流固耦合作用对管道车壁面应力的特性进行了研究。结果表明:管道车料筒壁面剪切应力的方向与沿管道水流的方向一致,且最大值出现在料筒中后段的两组支脚之间;在该试验的四种流量工况下,管道车料筒壁面主应力的周向分量σc的最大值为35 653,主应力的轴向分量σa的最大值为33 144,主应力的径向分量σr的最大值为32 470,即σc>σa>σr,且从管道车的后端到前端依次为先增大后减小再增大再减小的“M”型分布。管流的流量越大,单位管流流量对管... |
物理与光电工程
| 面向冰凌密度监测的图像校正算法优化及系统设计 引用本文: 邓霄，王玎睿，冯健，张琳，秦建敏.面向冰凌密度监测的图像校正算法优化及系统设计[J].太原理工大学学报,2020,51(02):310-315; PDF浏览：次摘要↓
针对开河期河流凌汛监测手段的不足,设计了一种可用于野外极端低温环境的河道定点冰凌图像监测系统,介绍了系统的组成及工作过程,探讨了对所采集冰凌图像的校准算法优化问题,进而获得了相对准确的观测区域河道水面冰凌密度数据。系统于2015年12月-2016年5月部署在黑龙江漠河县北极广场(5328′43″N,12221′38″E)的防洪堤上,在汛期有效获取了流冰密度分布、流速等相关参数,为提高该河段凌汛测报的精度提供了一种有效的技术装备。... |
| 基于激光背向散射干涉的微通道内液体温度检测技术 引用本文: 陈小红，张校亮，谭慷，李晓春.基于激光背向散射干涉的微通道内液体温度检测技术[J].太原理工大学学报,2020,51(02):316-320; PDF浏览：次摘要↓
针对微通道内液体温度的检测问题,发展了一种基于激光背向散射干涉(back-scattering interferometry,BSI)和热光效应的透明微通道内液体温度检测技术。当微通道内液体温度发生变化时,由于热光效应液体的折射率会发生改变,从而使得BSI干涉条纹发生移动。文中以超纯水为例,采用波长为532 nm的激光作为光源,石英毛细管作为微通道,利用傅里叶变换对不同温度下的BSI干涉条纹光强曲线进行处理,建立了温度与BSI信号相位值之间的关系,从而实现了透明微通道内水温的高灵敏度非接触式定量检测,所得的温度分辨率为0.003℃.... |