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ISSN:1007-9432
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特约来稿

Mg3Sb2基热电材料的研究进展
引用本文: 张强 李家荡 胡良禄 陈少平 樊建锋.Mg3Sb2基热电材料的研究进展[J].太原理工大学学报,2021,52(05):683-692;HTMLPDF浏览:摘要↓

首次实现n型传导以来,无毒低成本Mg3Sb2基热电材料的研究便得到快速发展,有望能成为目前唯一大规模商业化的Bi2Te3热电化合物的替代材料。介绍了热电转化原理、Mg3Sb2基材料的晶体结构、电子结构及其p型、n型热电性能的研究现状。同时,简要分析了Mg3Sb2基材料性能优化的主要策略及其作用机制,如掺杂、固溶、晶粒尺寸调控和能带结构设计等对载流子浓度、载流子散射、迁移率和Seebeck系数等热电性能的影响机制。最后,讨论了Mg3Sb2基热电材料应用于发电和制冷的初步研究结果和后期热电模块应用的相关问题。...

化学与化学工程·环境工程

超亲水超轻聚乙二醇/石墨烯气凝胶对喹啉的吸附性能研究
引用本文: 吕文刚 康伟伟 赵宏 秦蕾 刘旭光 杨永珍.超亲水超轻聚乙二醇/石墨烯气凝胶对喹啉的吸附性能研究[J].太原理工大学学报,2021,52(05):693-701;HTMLPDF浏览:摘要↓

以抗坏血酸为还原剂、聚乙二醇为交联剂,采用还原自组装和交联诱导相结合的策略,制备聚乙二醇/石墨烯气凝胶(LPGA).该策略不仅能改善LPGA的亲水性,而且能提高其结构稳定性。结果显示,LPGA具有超亲水性(水接触角为0)、超轻(密度约为6.5 mg/cm3)和良好的结构稳定性(承受约自身重量2 500倍的重量)的特性。在298 K温度下,在初始质量浓度为50 mg/L的喹啉水溶液中进行吸附时,LPGA对喹啉的平衡吸附容量可达83.62 mg/g....

高热稳定性碳点及其荧光薄膜的制备
引用本文: 肖斌,刘兴华,郑静霞,何品一,杨永珍.高热稳定性碳点及其荧光薄膜的制备[J].太原理工大学学报,2021,52(05):702-711;HTMLPDF浏览:摘要↓

碳点(CDs)具有优异的荧光性能、良好的化学稳定性、易于功能化等优点,作为荧光材料已用于固态照明领域。然而,大部分CDs的热稳定性欠佳,限制了其在激光照明中的广泛应用。为了获得热稳定性高且成本低的CDs,以柠檬酸和2,7-二羟基萘为反应原料,采用一步水热法并调控反应物浓度,得到荧光量子产率为49%的Y-CDs;对其进行退火处理,退火后的YG-CDs在250 ℃时仅失重10%,热稳定性得到较大提升。将YG-CDs与三种不同的成膜剂(聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇和硅烷偶联剂)进行复合得到荧光薄膜,三种薄膜均表现出良好的透过率、荧光性能和热稳定性...

压电纤维复合材料作动行为研究
引用本文: 陈浩,涂建维,张家瑞,李召.压电纤维复合材料作动行为研究[J].太原理工大学学报,2021,52(05):712-717;HTMLPDF浏览:摘要↓

宏纤维复合材料(MFC)是一种出力大、环境适应性强的新型高性能压电纤维复合材料。目前,MFC的作动性能多基于经典板理论(CPT)计算得到且无法得到MFC的作动力分布与精确的作动力施加位置。为此,在考虑MFC复合平板结构剪切变形的基础上,采用三阶剪切变形理论(TSDT)推导了MFC作动力公式,并以MFC复合梁结构为例,完成了不同幅值电压下基于CPT和TSDT的MFC复合梁结构作动仿真。结果表明:基于TSDT的MFC作动力计算精度更高且可以准确地反映出MFC作动力的分布特点。...

信息与计算机·电气与动力工程

基于分数阶混沌系统和RNA编码的立体图像加密算法
引用本文: 李振宇 张昊 王莉 冯秀芳.基于分数阶混沌系统和RNA编码的立体图像加密算法[J].太原理工大学学报,2021,52(05):718-727;PDF浏览:摘要↓

针对使用日益广泛的立体图像,提出了一种基于分数阶超混沌系统和动态核糖核酸(RNA)编码的立体图像加密算法。在混沌序列生成阶段,使用SHA-256散列函数构造初始密钥,将密钥输入分数阶超混沌系统产生混沌序列。在图像加密阶段,首先使用混沌序列构造动态S盒,之后分别对明文图像进行行列循环移位置乱,对置乱后的图像进行动态RNA编码,生成密码子序列,然后使用构造的S盒对RNA序列进行翻译,最后使用混沌序列对翻译后的图像进行行列异或扩散操作,最终得到加密图像。在实验仿真部分分别对密文图像进行了直方图分析,相邻像素相关性分析,信息...

人和猕猴Broca区跨物种解剖连接差异分析
引用本文: 任凯欣 王千山 夏潇鸾 邓红霞 李海芳.人和猕猴Broca区跨物种解剖连接差异分析[J].太原理工大学学报,2021,52(05):728-739;HTMLPDF浏览:摘要↓

基于比较神经科学的思想,采用脑图谱配准法从人和猕猴的每一个被试大脑中提取了Broca目标脑区和10个感兴趣区域,构建了从被试大脑的Broca脑区到10个感兴趣区域之间的连接性指纹图,从大脑连接结构的角度对人脑和猕猴大脑中的Broca区进行了跨物种连接差异分析。针对样本特征分布不均匀的问题,运用了独立样本t检验方法,从物种总体均值的角度对Broca脑区与某一目标大脑区域之间的连接差异进行了分析。针对样本数量少、对结果刻画能力不足的问题,运用了排列置换测试的统计学分析方法,通过大量计算,对实验结果的可信度进行了分析。此外,还...

一种改进稀疏表示的多图谱脑MR图像分割算法
引用本文: 曹敏 侯金秀 张月芳 邓红霞 李海芳.一种改进稀疏表示的多图谱脑MR图像分割算法[J].太原理工大学学报,2021,52(05):740-746;HTMLPDF浏览:摘要↓

猕猴大脑和人脑具有很高的相似性,可以通过研究猕猴大脑组织加深对人脑功能的认知。为了对猕猴大脑皮下核团进行更加准确的分割,提出了一种新的改进稀疏表示的多图谱分割算法。该算法首先在稀疏表示图像块构建时引入标签图像的信息,然后通过改变信息熵的计算方式改进互信息,将其用于对目标图像和图谱图像进行整体相似性度量,这两项措施使融合各图谱的权重更加合理。其次,为了将非局部块的标签融合方法与稀疏表示的融合方法分割结果进行综合,提出了一种基于Dice系数和余弦距离结合的相似性度量指标。实验结果表明,本方法对海马体、纹状...

基于优先经验回放的多智能体协同算法
引用本文: 黄子蓉 甯彦淞 王莉.基于优先经验回放的多智能体协同算法[J].太原理工大学学报,2021,52(05):747-753;HTMLPDF浏览:摘要↓

针对多智能体协同训练中存在的经验缓存机制构建和回放问题,提出一种基于优先经验回放的多智能体协同算法(prioritized experience replayfor multi-agent cooperation,PEMAC)。该算法在MAAC(actor-attention-critic for multi-agent reinforcement learning)算法的基础上引入优先经验回放的思想。训练过程中,算法基于TD误差(temporal-difference)对经验数据比例优先级进行标记,每次采样均采取优先级较高的经验数据更新网络。实验结果表明该算法提升了训练数据的质量,从而提升了模型收敛速度和学习效率,且该算法在合作寻宝和漫游者-发射...

基于FF R-CNN钢材表面缺陷检测算法
引用本文: 韩强 张喆 续欣莹 谢新林.基于FF R-CNN钢材表面缺陷检测算法[J].太原理工大学学报,2021,52(05):754-763;HTMLPDF浏览:摘要↓

针对深度学习算法检测钢材表面缺陷时,结构信息减少导致检测精度低的问题,提出一种特征融合和级联检测网络的Faster R-CNN钢材表面缺陷检测算法。首先利用主干网络提取特征图,通过融合特征图的方式,达到减少结构信息丢失的目的;进一步将生成的特征图输入RPN网络生成区域建议框;最后利用检测网络对区域建议框进行分类与回归,通过级联2个检测网络,实现精确检测结果的目标。对模型进行对比性实验分析,找出检测精度最优的算法模型。在NEU-DET数据集上对提出的算法进行了检验,主干网络采用VGG-16比采用Resnet-50的检测精度提高了2.40%;...

改进DM-SVDD算法的异常检测研究及应用
引用本文: 王杰 张雪英 李凤莲 杜海文 于丽君 马秀.改进DM-SVDD算法的异常检测研究及应用[J].太原理工大学学报,2021,52(05):764-768;HTMLPDF浏览:摘要↓

针对传统异常检测模型在数据不平衡情况下对少数异常类样本识别效果较差的问题,提出了一种基于改进扩散映射的支持向量数据描述算法(DM-SVDD),构建新的模型并将其应用于工业异常检测。通过引入欧氏距离和马氏距离两种距离度量公式,构造新的近邻图改进扩散映射算法,结合支持向量数据描述算法进行建模,新模型不仅提高了对多数正常类样本的识别性能,且对少数异常类样本的检测性能也优于传统模型。实验数据选取多晶硅铸锭生产过程中的配料数据,研究结果表明:对于异常类样本较少所形成的不平衡数据,与传统的异常检测模型相比,所提出的改...

基于主辅网络特征融合的语音情感识别
引用本文: 胡德生 张雪英 张静 李宝芸.基于主辅网络特征融合的语音情感识别[J].太原理工大学学报,2021,52(05):769-774;HTMLPDF浏览:摘要↓

为了有效特征提取与融合提高语音情感识别率,提出了一种使用主辅网络进行深度特征融合的语音情感识别算法。首先将段特征输入BLSTM-Attention网络作为主网络,其中注意力机制能够关注语音信号中的情感信息;然后,把Mel语谱图输入CNN-GAP网络作为辅助网络,GAP可以减轻全连接层带来的过拟合;最后,将两个网络提取的深度特征以主辅网络方式进行特征融合,解决不同类型特征直接融合带来的识别结果不理想的问题。在IEMOCAP数据集上对比4种模型的实验结果表明,使用主辅网络深度特征融合的WA和UA均有不同程度的提高。...

矿业工程

基于水化学和稳定同位素的黄土区地下水硝酸盐来源示踪
引用本文: 苏贺 康卫东 杨永康.基于水化学和稳定同位素的黄土区地下水硝酸盐来源示踪[J].太原理工大学学报,2021,52(05):775-788;HTMLPDF浏览:摘要↓

为明确黄土区地下水中硝酸盐的来源,选择陕北典型黄土区为研究区,在取样分析基础上, 综合运用特征离子、稳定同位素(δ(D)、δ(18O-H2O)、δ(15N-NO-3)、δ(18O-NO-3))等多种环境示踪剂对地下水硝酸盐空间分布特征、来源及转化过程进行研究,并运用同位素混合模型(SIAR)定量评价不同来源对地下水硝酸盐的贡献。结果表明,浅层地下水与深层地下水NO-3质量浓度超过世界卫生组织(WHO)饮用水标准(50 mg/L)的样品占比分别为73.7%和51.9%,浅层地下水硝酸盐污染程度(均值91.40 mg/L)整体高于深层地下水(均值78.24 mg/L).地下水NO-3含量空间分布受...

断续节理倾角对围岩变形破坏影响的数值分析
引用本文: 张宝玉,张昌锁.断续节理倾角对围岩变形破坏影响的数值分析[J].太原理工大学学报,2021,52(05):789-796;HTMLPDF浏览:摘要↓

断续节理的存在使围岩的稳定性、变形特征和应力分布更加复杂。基于颗粒流强度折减法,用PFC2D分析不同倾角断续节理围岩的应力分布、变形特征及破坏模式。结果表明:随着节理倾角的增加,洞周应力集中的位置从倾角为0时在洞左上、右下角逐渐逆时针旋转至倾角为90时在洞两侧,同时节理间的应力分布从集中在对角线上逐渐变成均匀分布于整个岩块上,应力分布的不同最终导致围岩的破坏不同;节理与洞壁相交处位移较大,左右边墙中点位移受到断续节理倾角的影响远大于拱顶底中点位移受到的影响;断续节理倾角较小时,围岩损伤的范围更大且损伤更严...

岩石节理轮廓线的数字表征方法影响研究
引用本文: 杨凯 林木景 王晨龙 王梅.岩石节理轮廓线的数字表征方法影响研究[J].太原理工大学学报,2021,52(05):797-802;HTMLPDF浏览:摘要↓

岩体结构面形貌特征对结构面剪切力学行为具有重要影响作用。以BARTON十条标准轮廓线为研究对象对其进行图像去噪以及数字表征,计算不同离散点间距的数字表征轮廓线的Rp、SF、Z2统计参数值,并以此获取结构面粗糙度JRC值。通过JRC计算值和理论值对比验证图像处理方法的合理性,探讨离散点间距的影响。结果表明:离散点间距对JRC和统计参数有较大影响,不同参数对于离散点间距的敏感程度不同。通过数字表征方法计算得出的JRC值与真实JRC范围吻合程度较高。本工作对JRC的研究具有一定的参考价值。...

矿区土壤污染水平分布特征与成因分析
引用本文: 陈涛,王奇花,付兴涛.矿区土壤污染水平分布特征与成因分析[J].太原理工大学学报,2021,52(05):803-809;HTMLPDF浏览:摘要↓

通过对比分析吕梁某煤层气井场受污染土壤与未受污染土壤化学性质,探讨煤层气采出水对土壤污染的水平分布特征。结果表明,受污染土壤含水率、pH值均高于未受污染土壤,含水率随剖面距漏排水体距离的增加呈现先减小后平稳的趋势,pH值在水平方向上变化不明显;Na+和Cl-是该井场采出水污染土壤的主要离子,二者在受污染土壤中含量明显高于未受污染土壤;0~10 cm深度受污染土壤的Na+、Cl-含量在水平方向上数值差异很大但无明显变化规律,10~30 cm深度受污染土壤的Na+、Cl-呈现出靠近漏排水体处含量较高且变化明显,随剖面距漏排水体距离的增...

基于门循环单元神经网络模型的煤层底板突水动态预测
引用本文: 邓强 张召千 王震.基于门循环单元神经网络模型的煤层底板突水动态预测[J].太原理工大学学报,2021,52(05):810-816;HTMLPDF浏览:摘要↓

在煤层底板突水理论及现场实测数据分析基础上,建立了煤层底板突水影响因素突水指标,并通过Wrapper评价策略的特征选择,筛选出了影响煤矿底板突水的主控因素。在对动态的煤层底板突水门循环单元神经网络模型进行训练并完成构建之后,将其与三种静态神经网络预测模型进行比较。结果表明:煤层底板突水门循环神经网络模型预测的准确率在训练、验证及测试阶段都高于静态神经网络预测模型,能够很好地完成煤层底板突水预测,提高煤矿生产安全。...

土木工程·建筑

结构参数对交错百叶折流板管壳式换热器性能影响的研究
引用本文: 范雅婷,雷勇刚,李亚子,杜保存.结构参数对交错百叶折流板管壳式换热器性能影响的研究[J].太原理工大学学报,2021,52(05):817-821;HTMLPDF浏览:摘要↓

研究了不同百叶折流板倾角α、不同相邻百叶折流板组夹角β对交错百叶折流板管壳式换热器性能的影响。结果表明,交错百叶折流板换热器的壳侧压降随百叶折流板倾角α的增大逐渐降低,随相邻百叶折流板组夹角β的增大逐渐增加。与弓形折流板换热器相比,百叶折流板倾角为75时压降最明显,降低幅度为79.26%~79.61%;相邻百叶折流板组夹角为15时压降最明显,降低幅度为76.65%~77.12%.当百叶折流板倾角α大于45时,交错百叶折流板换热器的单位泵功换热系数随倾角α的增大而减小。与弓形折流板换热器相比,百叶折流板倾角和相邻百叶折流板组夹角...

空间结构销铰节点销轴常幅疲劳数值模拟
引用本文: 李渊 胡帅 刘宇雄 邢颖 焦晋峰.空间结构销铰节点销轴常幅疲劳数值模拟[J].太原理工大学学报,2021,52(05):822-829;HTMLPDF浏览:摘要↓

空间结构的受力关键是节点受力是否满足其强度或刚度要求。以空间结构销铰节点销轴常幅疲劳强度为研究对象,基于相似数值模型和nCode Designlife疲劳分析软件对节点进行5个因素共32个理论模型的疲劳仿真,得到其销轴应力-循环次数曲线(S-N curve)并建立其疲劳寿命理论估算公式。分析结果表明:销轴在对称循环加载作用下(应力比R=-1),其热点应力位于外侧内外耳板交界与销轴接触面处,且2106循环次数对应名义允许应力幅为94.42 MPa;销轴常幅疲劳性能与节点销孔间隙、耳板厚度、耳板间距3个参数负相关,与销轴直径、销轴材质屈服强度2个参数正...

硫酸长期腐蚀环境下赤泥-煤系偏高岭土地聚合物耐久性研究
引用本文: 高黎明 武涛 郭天天 何斌 马富丽 白晓红.硫酸长期腐蚀环境下赤泥-煤系偏高岭土地聚合物耐久性研究[J].太原理工大学学报,2021,52(05):830-836;HTMLPDF浏览:摘要↓

以工业废弃物赤泥和煤系偏高岭土为原料,水玻璃和NaOH的混合溶液为激发剂制备赤泥-煤系偏高岭土地聚合物(RCG)试件。探究试件养护7 d后在pH值为2的硫酸溶液中浸泡3~112 d耐酸腐蚀性能。试件抗压强度、X射线光谱分析(EDS)及扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明,赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的聚合反应在酸液中浸泡14 d后基本结束,酸性环境下地聚合物发生解聚并在内部结构中形成裂纹,导致其抗压强度随浸泡时间延长而逐渐降低。酸液中不同浸泡时间下RCG的应力应变曲线上升段差异明显,随浸泡时间延长上升段斜率和峰值应力呈先增大后减小的趋势,浸...

机械工程·生物医学工程

纳米润滑对波纹轧制铝合金板材表面质量的影响研究
引用本文: 马丽楠,赵敬伟,齐艳阳,王琛,王涛,万善宏.纳米润滑对波纹轧制铝合金板材表面质量的影响研究[J].太原理工大学学报,2021,52(05):837-841;HTMLPDF浏览:摘要↓

针对波纹轧制工艺,设计实验研究了纳米润滑对波纹轧制铝合金板材表面质量的影响。在室温、轧制速度为0.1 m/s、压下率为40%的工艺条件下,对规格为200 mm60 mm3 mm的1060铝合金板材分别进行了无润滑和纳米润滑状态下的波纹轧制实验。对轧后铝合金板材的波峰、波谷表面形貌及表面质量进行了分析。结果表明:纳米润滑后铝合金板材的波峰、波谷处较为光滑,缺陷较少。波峰全域及局域的表面粗糙度数值较无润滑时分别降低25%和24%,波谷全域及局域的表面粗糙度数值较无润滑时分别降低22%和24%.纳米颗粒在波纹轧制过程中对铝合金板材表面进行了修饰...

GelMA复合水凝胶的制备与性能
引用本文: 李媛媛,温瑜,李俊,李鹏飞,白天宇,张庆涛,王颖.GelMA复合水凝胶的制备与性能[J].太原理工大学学报,2021,52(05):842-848;HTMLPDF浏览:摘要↓

为实现组织工程的各种三维构建,需要寻找一种合适的生物墨水来进行活体组织的打印。甲基丙烯酸酐化明胶(GelMA)已被用于各种组织工程的三维构建,其力学性能的设计需要在满足生物打印和细胞生长的要求中寻求平衡。为了改善GelMA水凝胶力学性能和物理性质,使其满足不同组织器官的机械性能,采用丙烯酰化的方法将甲基丙烯酸酐(MA)与明胶反应,在明胶分子链上引入双键结构,并通过制备GelMA水凝胶、GelMA-ChelMA(甲基丙烯酸酐化壳聚糖)水凝胶、GelMA-PEG(200)DA水凝胶,进行力学和物理性能分析。结果表明,GelMA中加入ChelMA、PEG(200)DA可以增...


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