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ISSN:1007-9432
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特约来稿

激光表面织构化对316L不锈钢摩擦学行为的影响
引用本文: 林乃明 ,佘达 ,刘茹溢, 袁烁, 王玮华, 马冠水, 伏利.激光表面织构化对316L不锈钢摩擦学行为的影响[J].太原理工大学学报,2021,52(06):849-855;HTMLPDF浏览:摘要↓

采用激光加工技术在316L不锈钢表面形成矩阵分布的凹坑织构,以凹坑织构的形状、面积和间距等几何参数为因素建立正交实验表,研究激光表面织构化对316L不锈钢摩擦学行为的影响。利用极差和方差分析方法分析表面织构化316L不锈钢的磨损失重规律,利用扫描电子显微镜观察表面织构化316L不锈钢的表面和磨痕形貌。结果表明:表面织构化316L不锈钢试样的摩擦系数高于表面抛光316L不锈钢,这是激光表面织构化增大了表面粗糙度所致;但表面织构化试样的磨损失重明显低于表面抛光试样,这可归因于表面织构能起到捕捉磨屑、减小摩擦接触面积的作用,显...

材料科学与工程·环境科学与工程

基于活化碳布/Mn2O3复合材料的柔性、自修复超级电容器
引用本文: 任晶, 任瑞鹏, 吕永康.基于活化碳布/Mn2O3复合材料的柔性、自修复超级电容器[J].太原理工大学学报,2021,52(06):856-862;HTMLPDF浏览:摘要↓

采用活化碳布(activated carbon cloth,ACC)/三氧化二锰(Mn2O3)作为柔性电极材料,利用物理交联聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)-硫酸(H2SO4)凝胶电解质作为自修复电解质,构筑柔性、自修复超级电容器。结果表明,ACC/Mn2O3电极具有优异的电化学性能(1 mA/cm2时的面积比电容为2 264 mF/cm2,10 000次循环后的电容保持率为93%)。更为重要的是,基于ACC/Mn2O3电极的超级电容器具有优异的柔韧性和自修复能力,4次切割/修复循环后的电容保持率约为80.47%....

核桃壳衍生活性炭孔结构的调控及其对锂硫电池性能的影响
引用本文: 王乐,周娴娴,陈良,李瑜,段东红,张忠林,刘世斌.核桃壳衍生活性炭孔结构的调控及其对锂硫电池性能的影响[J].太原理工大学学报,2021,52(06):863-872;HTMLPDF浏览:摘要↓

以核桃壳(WS)为碳源,KOH为活化剂,通过改变KOH/初级碳化物的质量比(碱碳比)来调控核桃壳活性炭孔结构,进而考察孔结构与硫/碳复合正极材料电化学性能的关系。研究表明,提高碱碳比,核桃壳活性炭的比表面积、总孔容与介孔孔容比例都明显增大,其复合正极的初始放电比容量与倍率性能都随着其比表面积、总孔容、介孔孔容比例均有先提高后降低的趋势。当碱碳比为6∶1时,比表面积(3 913 m2/g)、总孔容(2.26 cm3/g)、介孔孔容比例(59.4%)较大的WSAC-6/S在0.2 C(1 C=279 mAh/g)下有最高的初始放电比容量(1 397 mAh/g)与良好的循环稳定性,在循环...

Mo-Bi-S@CNTs纳米双金属硫化物电催化CO2还原制取甲醇的性能
引用本文: 池琛 ,李春慧 ,段东红, 张忠林 , 卫国强 , 李瑜 ,刘世斌.Mo-Bi-S@CNTs纳米双金属硫化物电催化CO2还原制取甲醇的性能[J].太原理工大学学报,2021,52(06):873-879;HTMLPDF浏览:摘要↓

采用水热法原位合成碳纳米管(CNTs)负载Mo-Bi-S纳米颗粒的复合催化剂(Mo-Bi-S@CNTs),考察了水热温度对催化剂形貌结构和CO2电催化性能的影响。结果表明:水热温度为200 ℃时制备的Mo-Bi-S@CNTs催化剂的颗粒尺寸较小,约为10~15 nm,并且能够均匀地负载在CNTs上。同时,该催化剂在[NH2-emim]BF4-H2O(ω=40%)电解液中展现出了较为优异的电催化性能。在过电位为-0.3 V vs.SCE时,作为主产物甲醇的法拉第转化效率高达63.0%;恒电位下连续运行6 h电流密度保持在-13.5 mA/cm2左右。研究结果表明Mo-Bi-S@CNTs-200 ℃是一种具有良好应用前景的CO2还原...

四尾栅藻和蛋白核小球藻对模拟生活污水的处理性能研究
引用本文: 李超,惠晓梅,潘子鹤,武亚川,樊飙.四尾栅藻和蛋白核小球藻对模拟生活污水的处理性能研究[J].太原理工大学学报,2021,52(06):880-886;HTMLPDF浏览:摘要↓

城市化的迅速发展产生了数量巨大的生活污水,其化学需氧量(COD)、氨氮、总磷、总氮等指标较高,难以完全去除,造成生活污水难以回用。研究四尾栅藻和蛋白核小球藻两种不同的藻类对模拟生活原水COD、氨氮、总磷和总氮的去除效果,探索两种藻类在投加量为100 mg/L和200 mg/L时,对模拟生活原水各项指标随时间的去除效果。研究中采用SEM分析微藻处理污水前后的形貌变化,采用FTIR分析两种微藻在水处理前后表面化学组成的变化。结果表明:蛋白核小球藻和四尾栅藻对COD的去除效果十分显著,分别为77.92%和80.43%,而蛋白核小球藻对氨氮(58.34%)和...

新型家用生物质锅炉尿素脱氮设计研究
引用本文: 生物质能;氮氧化物;锅炉脱氮;尿素;烟气氧含量.新型家用生物质锅炉尿素脱氮设计研究[J].太原理工大学学报,2021,52(06):887-893;HTMLPDF浏览:摘要↓

针对现今农村家用生物质锅炉氮氧化物排放较高的问题,设计了沙漏型炉膛结构以及尿素喷淋脱氮系统,并通过搭建锅炉实验台进行燃烧实验。选用三种生物质成型燃料颗粒进行试验研究,通过测量其氮氧化物的排放浓度、烟气氧含量和炉膛燃烧温度,结合氮氧化物生成的机理,详细分析了喷淋尿素溶液的位置、所喷淋尿素溶液的质量分数和生物质燃料的种类对氮氧化物排放浓度的影响。结果表明:生物质燃料的氮氧化物主要由锅炉的二次燃烧区域产生,因此在二次燃烧区喷淋尿素溶液可以更好地脱除燃烧生成的氮氧化物;随着喷淋尿素溶液质量分数的升高,氮氧...

信息与计算机

基于图像级标签的弱监督图像语义分割综述
引用本文: 谢新林, 尹东旭, 续欣莹, 刘晓芳, 罗臣彦, 谢刚.基于图像级标签的弱监督图像语义分割综述[J].太原理工大学学报,2021,52(06):894-906;HTMLPDF浏览:摘要↓

依据图像级标签位置推断方式的不同,将基于图像级标签的弱监督图像语义分割划分为基于超像素的方法和基于分类网络先验的方法,并分别从各类方法的原理、优缺点、关键环节、主要技术、特征、超像素/候选区域分割方式、种子区域产生方式、网络结构和数据集等方面进行了详细的分析和总结。其次,对基于图像级标签的弱监督图像语义分割常用的数据集和评价指标进行了总结,并对各数据集的特点进行了详细的描述。最后,在MSRC、PASCAL VOC 2012、MS COCO和Sift Flow数据集上对基于图像级标签的弱监督图像语义分割方法的性能进行了对比与分析,并分...

基于多源数据协同感知的电气火灾预警算法研究
引用本文: 赵月爱,郭兴原.基于多源数据协同感知的电气火灾预警算法研究[J].太原理工大学学报,2021,52(06):907-912;HTMLPDF浏览:摘要↓

在考虑电气数据的时序性与不同传感数据之间相关性的基础上提出了基于多源数据协同感知的电气火灾预警算法。该算法首先将传感数据用“时间序列”形式表示,利用改进的传感数据时序连续性检测算法计算单源传感数据相对离群距离,进而进行异常值检测;用多视图低秩分析法分析多源传感数据之间的关系进而识别出异常值。最后将检测结果进行实时有效的融合处理,从而得到更加准确的异常数据检测结果。实验结果表明,该算法异常检测率更高。...

基于聚类分析的多天线标签环境反向散射系统
引用本文: 岳恒, 赵菊敏 ,李灯熬.基于聚类分析的多天线标签环境反向散射系统[J].太原理工大学学报,2021,52(06):913-919;HTMLPDF浏览:摘要↓

针对单天线标签环境反向散射通信系统无法适用于实时性要求高的问题,设计了一种多天线标签环境反向散射通信系统模型。该模型利用多个天线同时通信以提高通信速率,并且为了减少标签之间的干扰,使三天线标签使用双频段工作,即能量收集天线拟工作在415 MHz频段,数据通信天线拟工作在825 MHz频段,以减小两种天线之间的干扰,并提出一种改进的K-Means聚类分析(K-Means-Q)算法进行信号检测。仿真实验表明,提出的系统模型通信速率提高了1倍,对多天线标签环境反向散射通信系统的两种信号检测的算法进行对比,验证了算法的性能。...

一种非侵入式电梯运行状态智能监测方法
引用本文: 杨昱,王千山,李雪鹏,许增,李海芳.一种非侵入式电梯运行状态智能监测方法[J].太原理工大学学报,2021,52(06):920-927;HTMLPDF浏览:摘要↓

设计了一种非侵入式电梯运行状态智能监测方法。该方法通过Weiszfeld算法初始化重力加速度,将加速度信号分解为竖直分量和水平分量,使用卡尔曼滤波估计电梯的动力学特征,对水平分量进行振动分析并建立正常运行的基线,结合电梯的运行特性对传感器进行自动矫正。采用融合同步定位与建图技术(SLAM)的无迹卡尔曼滤波算法进行传感器信息耦合,跟踪电梯的实时位置。在实际运行中验证了该方法的有效性和鲁棒性,在不安装信标的前提下基本解决了电梯位置误差积累的问题。设计的非侵入式电梯状态智能监测方法成本低、普适性强,对推进电梯的按需维...

基于零序电流投影分量比值的小电阻接地系统故障保护
引用本文: 牛原,秦文萍,夏福良,上官鑫,左鹏飞.基于零序电流投影分量比值的小电阻接地系统故障保护[J].太原理工大学学报,2021,52(06):928-935;HTMLPDF浏览:摘要↓

通过分析单相接地故障时小电阻接地系统的电气量特征,提出了一种基于零序电流投影分量比值的小电阻接地系统故障保护方案,先根据零序电流投影法进行初次选线,再利用相位差值进行二次判断。通过Matlab/Simulink对所提保护方案进行了仿真验证,证明了该方案能够在高阻接地时可靠动作,切实提升了中性点经小电阻接地配电网络保护的灵敏性。...

卡尔曼滤波框架下基于最大相关熵的移动机器人位姿估计
引用本文: 李志鹏,程兰,王志飞,阎高伟.卡尔曼滤波框架下基于最大相关熵的移动机器人位姿估计[J].太原理工大学学报,2021,52(06):936-944;HTMLPDF浏览:摘要↓

在同时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)框架下,针对移动机器人传统滤波算法在非高斯噪声下位姿估计精度低的问题,提出了一种基于迭代无迹卡尔曼滤波(iterative unscented kalman filter,IUKF)和最大相关熵(maximum correntropy,MC)相结合的位姿估计算法(MCIUKF).利用MC来处理非高斯噪声,构造了基于MC的代价函数,然后利用麦夸尔特法(levenberg-marguardt method,LM)对该代价函数进行优化,在此基础上推导了状态和协方差的迭代更新过程,改进了IUKF的更新步骤。仿真结果表明,在非高斯噪声环境下,该算法与...

土木工程·矿业工程

温度对油页岩热解-力学-渗流特性的影响研究
引用本文: 张红鸽,赵阳升,杨栋,王磊.温度对油页岩热解-力学-渗流特性的影响研究[J].太原理工大学学报,2021,52(06):945-952;HTMLPDF浏览:摘要↓

为了得到油页岩热解化学结构、渗流特性以及力学特征对温度的响应规律,通过傅里叶红外光谱(FTIR)对不同温度作用下油页岩内部官能团的结构演变进行定性描述和定量分析,结合电子万能试验机和高温三轴渗透测试系统分别研究温度对油页岩强度和渗透率的影响规律;同时与其它地区油页岩的热解、渗流与力学特性进行对比研究。结果显示:油页岩内部含有脂肪族化合物、芳香族化合物、含氧官能团和硅酸盐。随着热解温度的升高,脂肪族化合物的C—H键首先发生断裂,高温下CC也会发生断裂。此外,C—O和Si—O等官能团的特征峰强度也出现了连续的波动。...

露天矿外排土场粒径及土层厚度对表土渗透规律影响
引用本文: 马力,罗强,武璟,毕银丽,彭苏萍,薛飞.露天矿外排土场粒径及土层厚度对表土渗透规律影响[J].太原理工大学学报,2021,52(06):953-959;HTMLPDF浏览:摘要↓

研究露天矿外排土场土壤粒径与土层厚度对渗透特性的影响规律,从而为露天矿外排土场土地复垦及生态修复植物灌溉用水量提供理论基础。选取露天矿外排土场表土为研究对象,分别以粒径和土层厚度为影响因素,制定0.5 mm、1 mm、2 mm粒径和5 cm、10 cm、15 cm、20 cm土层厚度为实验方案。基于土柱实验原理,以定水头法研究表土在不同粒径和土层厚度条件下的渗透规律。利用土柱实验计算获得的不同实验组渗透速率、渗透系数,结合有限元稳态渗流数值方法对累计入渗量进行了模拟,并与物理结果进行对比验证,其模拟结果与物理结果基本一致;再以灰...

基于土拱效应的单桩水平极限承载力分析
引用本文: 王卫中,李永辉.基于土拱效应的单桩水平极限承载力分析[J].太原理工大学学报,2021,52(06):960-965;HTMLPDF浏览:摘要↓

为了简便确定柔性单桩的水平极限承载力,将柔性长桩等代为刚性短桩,基于桩后土体楔形体破坏模式及土拱效应,假设大主应力拱轴线为圆弧,推导得出了桩后被动土压力系数和水平微分单元层间摩擦系数,获得了柔性单桩水平极限承载力的改进计算方法。与已有实验数据成果进行对比分析,本文计算得出的水平极限承载力平均误差仅为2.9%,能够较好地与试验结果吻合。结果表明,本文计算方法对柔性单桩的水平极限承载力的确定具有一定指导意义。...

煤矿冲击地压评价模型及其应用
引用本文: 陈光波,滕鹏程,李谭,王创业,陈世江,张国华.煤矿冲击地压评价模型及其应用[J].太原理工大学学报,2021,52(06):966-973;HTMLPDF浏览:摘要↓

煤矿冲击地压评价指标具有多样性、随机性等不确定性,无法确定合理的指标权重,导致评价结果与实际偏差较大。针对上述问题,构建了以地质条件、安全管理、开采技术、其它因素为准则层,以开采深度、煤岩力学特性等24种因素为指标层的煤矿冲击地压评价指标体系;将“AHP(层次分析法)和熵权法”计算的权重进行融合,引入Lagrange函数,构建优化决策模型,通过欧氏距离函数,获得偏好系数,得到指标组合权重,构建CW-TOPSIS煤矿冲击地压评价模型,评判冲击地压等级。运用该模型判断龙煤矿业集团某煤矿冲击地压等级,评价等级为“弱冲击”,评价...

基于SAR偏移量追踪技术的露天矿大梯度形变监测
引用本文: 孙军,张锦.基于SAR偏移量追踪技术的露天矿大梯度形变监测[J].太原理工大学学报,2021,52(06):974-980;HTMLPDF浏览:摘要↓

首先分析了不同参数对偏移追踪计算结果的影响,其次在SNAP8.0的偏移追踪工具中添加基于纹理特征的偏移量追踪法,两种偏移量追踪方法相结合对Sentinel-1升、降轨数据进行了处理,根据升、降轨观测几何解算出露天矿二维形变量。结果显示,在排土场、开采区和剥离区一共有6处大梯度形变区域,垂直向和东西向形变量范围为-42.41 m~40.71 m、-50.41 m~42.80 m,剥离区垂直向和东西向形变量达到最大,分别为-42.41 m、-50.41 m,识别的大梯度形变主要位于采掘和排土作业等频繁的区域,因此SAR偏移量追踪技术可对露天矿生产作业区的形变进行有效...

高耸结构临时支撑卸载过程的数值模拟与监测——以北疆明珠塔为例
引用本文: 杨会伟,董经民,郑芳俊,冯凌斐,张恩,路国运.高耸结构临时支撑卸载过程的数值模拟与监测——以北疆明珠塔为例[J].太原理工大学学报,2021,52(06):981-989;HTMLPDF浏览:摘要↓

高耸结构提升施工过程难度高、困难大,而提升完成后设备与临时支撑的卸载与拆除,则是对高耸结构施工安全提出的又一个难题。以北疆明珠塔为工程案例,结合Abaqus“生死单元”技术与卸载过程监测手段,对旋转餐厅临时支撑卸载过程进行研究,制定了五种卸载方案,分析和比较不同卸载次序对结构内力的影响。有限元模拟结果与现场监测数据基本一致,表明技术有效可行,二者结合有效保证了施工卸载过程的安全。分析结果表明:对于类似的高耸结构多层框架式外凸结构的整体提升施工,其临时支撑卸载时宜先拆除提升钢绞线吊点所在层以外的次要构件,...

生物医学工程·机械工程

星形电极介电泳芯片
引用本文: 武月园,燕鹏云,刘洋,冀健龙,菅傲群,桑胜波.星形电极介电泳芯片[J].太原理工大学学报,2021,52(06):990-995;HTMLPDF浏览:摘要↓

提出了一种利用负介电泳力在介电泳芯片上富集聚苯乙烯(PS)微球的有效方法:采用lift-off工艺在玻璃衬底上设计并制作了星形结构的微电极,在高频交流信号作用下,星形电极芯片能够提供一个特定的非均匀电场,从而产生负介电泳力。研究了交流信号的幅值和频率、工作液电导率和浓度等参数对PS微球富集效果的影响。结果显示,在交流信号的电压参数VP-P为9 V,频率参数为1 MHz时,低电导率PS微球悬浮液添加到介电泳芯片上时,PS微球在电极中心区域高效率富集。在负介电泳力辅助下,浓度范围在0.33 amol/mL~2.08 amol/mL的PS微球悬浮液内可形成微...

基于ZYNQ的皮肤支架打印机
引用本文: 孙建其,张博,张文栋,周传刚.基于ZYNQ的皮肤支架打印机[J].太原理工大学学报,2021,52(06):996-1002;HTMLPDF浏览:摘要↓

为了改善现有打印机的精度和速度问题,设计了一款皮肤支架打印机。整个打印机围绕Xilinx的ZYNQ-7000展开,利用它内嵌的ARM处理器来搭载Linux作为系统的主控,在它的可编辑逻辑器件上实现三轴驱动、高精度喷嘴和比例阀的控制。其中三轴驱动主要通过加减速控制器来提高打印机的精度和稳定性。并且根据设计需要,制作了加热和雾化等相关的硬件电路。通过对比PrototypeSK00打印机,得出了在打印相同尺寸的皮肤支架时,该打印机在精度、稳定性以及时间上有显著优势。...

基于胶原-琼脂糖的组织工程表皮替代物构建研究
引用本文: 赵雅静,曹燕燕,申治中,菅傲群,桑胜波.基于胶原-琼脂糖的组织工程表皮替代物构建研究[J].太原理工大学学报,2021,52(06):1003-1009;HTMLPDF浏览:摘要↓

从开发新的组织工程表皮替代物出发,选择胶原蛋白和琼脂糖构建复合水凝胶,用于支持表皮细胞生长。采用质量分数2%的胶原蛋白溶液和质量分数2%的琼脂糖溶液构建复合水凝胶,以胶原凝胶作为对照,分别测试胶原-琼脂糖复合水凝胶的形貌、理化性能和机械性能;观察胶原-琼脂糖复合水凝胶与人类永生化表皮(HaCaT)细胞的生物相容性。研究表明,琼脂糖可以改善胶原蛋白的机械性能,当胶原-琼脂糖复合水凝胶支架中两者的含量分别为65%和35%时,可以同时兼顾支架的机械性能与生物相容性。基于胶原-琼脂糖的复合水凝胶是一种理想的组织工程表皮替代物...

一种用于细胞牵引力测量的Parylene-C微板的制备
引用本文: 赵丽君,董晓,李晓娜,黄棣,张全有,侯晋川,陈维毅,.一种用于细胞牵引力测量的Parylene-C微板的制备[J].太原理工大学学报,2021,52(06):1010-1015;HTMLPDF浏览:摘要↓

为研究细胞在三维生长状态下的牵张力,采用微机电系统(MEMS)加工技术,以玻璃为微加工基底,采用气相淀积的方法制备聚一氯对二甲苯(Parylene-C)薄膜,通过光刻与刻蚀工艺将Parylene-C薄膜图形化,进而制备了用于细胞牵引力测量的微板。针对Parylene-C刻蚀工艺的刻蚀速率精度低与刻蚀均匀性差,难以实现直接在3 μm厚的Parylene图形上精确刻蚀2.9 μm深、余厚100 nm的凹槽问题,通过方案的优化设计,改良工艺步骤,将一次积淀、二次刻蚀的工艺流程优化为两次积淀、两次刻蚀,通过第二次直接积淀100 nm厚Parylene C薄膜与刻蚀凹槽外区域形成相...

角膜变形的三维球对称模型分析
引用本文: 任巧妹,高志鹏,李永胜,陈静.角膜变形的三维球对称模型分析[J].太原理工大学学报,2021,52(06):1016-1021;HTMLPDF浏览:摘要↓

为研究完整角膜对生理眼压的形变响应,用球形探针对完整角膜进行压痕实验,并用接触力学的JKR(Johnson-Kendall-Roberts)模型分析角膜在响应眼内压的等效弹性模量。在此基础上,将角膜简化为球对称模型,用弹性理论计算了完整角膜对生理眼压的三维应变,探讨了厚度、泊松比对角膜的三维应变的影响。结果表明,在眼内压作用下,完整角膜在周向和径向分别产生拉、压的应变响应;角膜周向和径向应变均随角膜厚度增加而增加;随着泊松比的增加,周向应变呈减小、径向应变呈增大的趋势。结果提示角膜周向-径向应变间存在拮抗作用,使完整角膜以均...

爆炸载荷下双层梯度夹芯板的抗爆性能
引用本文: 赵相江,马小敏,李世强,徐礼佳,吴桂英.爆炸载荷下双层梯度夹芯板的抗爆性能[J].太原理工大学学报,2021,52(06):1022-1028;HTMLPDF浏览:摘要↓

为了深入分析芯层尺寸参数对夹芯结构在爆炸载荷下抗爆性能的影响,在纤维增强三层蜂窝夹芯板基础上,采用实验和数值模拟方法,研究了纤维增强铝合金面板和铝合金蜂窝芯层复合而成的双层梯度夹芯板,在爆炸载荷作用下的动力响应。首先分析了实验中双层梯度夹芯板的变形失效模式:整体的塑性大变形,中心区域前面板的破坏及芯层压缩屈曲,中心区域前面板及芯层的贯穿失效;其次通过数值模拟手段在下芯层几何尺寸不改变的情况下,研究了上芯层孔边长和壁厚的变化对结构抗爆性能的影响。研究结果表明:保持结构质量一致的情况下,上下芯层孔边长...


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