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  • 2021年第0卷第6期文章目次
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    • 玄武岩织物增强碱激发砂浆高温后抗弯力学性能

      2021, 48(6):1-7.

      摘要 (552) HTML (0) PDF 2.23 M (57) 评论 (0) 收藏

      摘要:对高温处理后的玄武岩织物增强碱激发矿渣粉煤灰砂浆试件进行了三点弯曲试验,并探讨了环氧涂层、基体类型、织物层数对玄武岩织物增强试件耐高温性能的影响. 试验结果表明:随着温度升高,由于基体和玄武岩纤维的劣化,玄武岩织物增强碱激发矿渣粉煤灰砂浆试件抗弯承载力近乎呈线性下降,并且破坏模式由多重开裂转变为单一裂缝破坏;经800 ℃高温处理1 h后,试件的残留抗弯强度仅为1.67 MPa. 改性环氧树脂浸渍在600 ℃以下对抗弯强度有增强作用,超过600 ℃时,随着环氧树脂的挥发和界面黏结性能下降,环氧浸渍试件的抗弯强度会大幅下降. 相比玄武岩织物增强硅酸盐水泥砂浆试件,碱激发砂浆试件表现出更好的耐高温性能,在400 ℃及以上高温情况下,抗弯强度的降幅更小. 织物层数在一定程度上能提高试件高温后的力学性能,但提高作用随温度升高逐渐减弱,当温度到600 ℃时,增加织物层数对涂覆处理后试件的抗弯承载力几乎没有影响.

    • 基于熵权多属性决策的充填胶凝材料 开发及料浆配比优化

      2021, 48(6):8-16.

      摘要 (330) HTML (0) PDF 2.45 M (31) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对金川矿山采用水泥胶凝材料充填成本较高的问题,以矿渣为主要原料开发低成本胶凝材料,在满足矿山要求的前提下,对料浆配比进行优化,以期降低充填成本. 对试验材料进行物化分析及混合骨料粒径级配分析;采用正交试验、极差分析等方法进行新型胶凝材料配比优化试验,确定优化配比:熟料、脱硫石膏和矿渣微粉质量分数分别为8%、14%和78%,并利用XRD和SEM等方法探究新型胶凝材料的水化产物及其微观结构,揭示其水化机理;在此基础上进行充填料浆配比试验,并分别以7 d强度、28 d强度、坍落度、泌水率和充填成本为评判指标,基于多属性决策法进行料浆配比优化. 结果表明:采用新型胶凝材料,废石和棒磨砂质量配比最优为7 ∶ 3,胶砂比1 ∶ 4,料浆质量分数80%,并以此配比进行验证试验,得到相应的7 d强度、28 d强度、坍落度和泌水率分别为4.36 MPa、6.62 MPa、26.8 cm和11.1%,均满足金川矿山要求,并且充填成本为139 元/m3,较原来198 元/m3的充填成本降低了29.8%.

    • 烧结温度对Cu-P金属结合剂堆积磨料 结构和性能的影响

      2021, 48(6):17-23.

      摘要 (281) HTML (0) PDF 1.38 M (32) 评论 (0) 收藏

      摘要:在不同烧结温度下,以Cu-P合金为结合剂制备金刚石堆积磨料. 利用差热分析(DTA)和X射线衍射(XRD)测试Cu-P合金的熔化特性与物相组成,采用扫描电镜(SEM)方法对堆积磨料的显微结构、金刚石和结合剂界面润湿性进行分析,并测试堆积磨料的单颗粒抗压强度、冲击韧性、气孔率、平均孔径尺寸等物理性能. 对比了不同温度下烧结制备的堆积磨料的磨削性能,并阐述磨料磨损机理. 结果表明,760 ℃烧结的堆积磨料,Cu-P结合剂对金刚石的包裹程度好,润湿性好,金刚石出刃高度适宜,并具有优异的力学性能. 其单颗粒抗压强度、冲击韧性、气孔率、平均孔隙尺寸分别为23 N、78%、29.33%、18.53 μm. 760 ℃烧结的堆积磨料具有最优的磨削性能,磨削后砂轮中的堆积磨料处于半磨损状态,当氧化锆陶瓷的磨削比为24.8时,工件表面粗糙度为1.01 μm.

    • 热处理对中间相沥青-碳纤维 黏结界面相容性的影响

      2021, 48(6):24-29.

      摘要 (724) HTML (0) PDF 1.73 M (25) 评论 (0) 收藏

      摘要:中间相沥青在碳化过程中轻组分不断逸出而发生剧烈膨胀,对以其为黏结剂或基体的碳纤维增强复合材料的界面结合性能有显著影响. 利用TG、XRD和SEM等考察了预氧化条件对碳纤维的热稳定性、碳收率、晶体结构和纤维在乙醇水溶液中分散性的影响规律. 从多个预氧化条件中甄选出以270 ℃保温150 min处理的氧化纤维进行碳化条件影响规律的考察. 利用光学显微镜观察发现700~900 ℃碳化的碳纤维直径变化最显著. 利用FTIR和SEM考察不同碳化温度碳纤维与中间相沥青黏结剂制备的碳黏碳纤维网络体的界面相容性. 结果表明,500 ℃碳化的碳纤维与碳质黏结剂的结合紧密,结点平滑无裂纹,具有优异的界面相容性. 500 ℃碳化的碳纤维与中间相沥青黏结剂在后续碳化处理中共同经历碳结构的主要形成阶段,可改善黏结界面,为提高材料性能提供有效途径.

    • 基于化学改性的废胶粉复合 改性沥青性能与机理研究

      2021, 48(6):30-37.

      摘要 (749) HTML (0) PDF 1.69 M (35) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究废胶粉复合改性沥青性能与改性机理,采用软化点、5 ℃延度、弹性恢复、动态剪切流变试验指标等来评价其性能,通过微观形貌观测、红外光谱图、差示扫描量热法进行微观分析,将其与普通胶粉改性沥青、基质沥青进行对比,分析废胶粉复合改性沥青的改性机理. 结果表明,废胶粉复合改性沥青具有更高的PG高温等级,表现出更好的高温性能;储存48 h废胶粉复合改性沥青仅有少量的废胶粉大颗粒开始被沥青胶团吸附并下沉,至储存72 h后才出现明显的离析现象,储存稳定性能得到明显改善;微观形貌下废胶粉复合改性沥青大部分胶粉颗粒均匀分散在沥青中,排列致密,形成亚均相结构;废胶粉复合改性沥青表现为物理共混改性的同时存在化学反应;相较于单一的物理改性,在复合改性的作用下,整个体系呈致密交联型网络状结构,使得分子间结合牢固,低温性能方面表现更好.

    • 多重碳纳米材料对润滑脂减摩性能的影响

      2021, 48(6):38-44.

      摘要 (318) HTML (0) PDF 2.38 M (21) 评论 (0) 收藏

      摘要:将还原氧化石墨烯和碳纳米管亲油改性后获得的改性还原氧化石墨烯(Modified Reduced Graphene Oxide,MR-GO)和改性碳纳米管(Modified Carbon Nanotubes,M-CNT),经复配后分别加入基础脂中. 选用红外光谱仪等设备表征了纳米粒子改性结果,采用球盘式摩擦试验和四球试验测试了样品的摩擦性能,发现亲油改性能降低碳纳米添加剂对润滑的负面影响. 研究表明,MR-GO和M-CNT复配的润滑脂具有较好的减摩性能,扫描电镜微观形貌观察表明,MR-GO和M-CNT均能改善摩擦表面的粗糙程度,在2种添加剂协作下,摩擦表面的自动修复作用更完善,使磨损面粗糙程度降低,摩擦表面平均摩擦因数更低且随摩擦时长的增加更平稳,形成了一种稳定可持续的润滑机制.

    • 快速制备不锈钢自支撑析氧催化剂的性能研究

      2021, 48(6):45-51.

      摘要 (849) HTML (0) PDF 1.96 M (49) 评论 (0) 收藏

      摘要:将304不锈钢网在含2 mol·L-1 Ni2+的沸腾溶液中处理120 s,制得了催化析氧性能优异、能规模化生产的自支撑电催化剂(SS/Ni-OH2M-120s). 该催化剂在10 mA·cm-2电流密度下的过电位为214 mV,比未经处理的304不锈钢网降低约127 mV,在20 mA·cm-2的电流密度下恒电位极化10 h后,催化性能没有出现明显变化,说明具有良好的稳定性. 将其与Pt网电极组成全分解水装置,在1.61 V总分解电压下,便可以提供10 mA·cm-2的电流密度,比Pt-Mesh//IrO2 /SS全分解水装置电压降低了0.23 V.

    • Y元素对ZL114A合金微观气孔的影响

      2021, 48(6):52-57.

      摘要 (723) HTML (0) PDF 2.01 M (36) 评论 (0) 收藏

      摘要:ZL114A合金是由北京航空材料院自主研发的铸造亚共晶Al-Si合金,合金铸锭的孔隙率、微观气孔的分布位置及形貌对合金的力学性能有很大的影响. 利用密度测量仪,SEM结合EDX,研究了砂型铸造条件下,Y元素对ZL114A合金铸锭的孔隙率、微观气孔的分布及形貌的影响. 结果表明,由于Y元素的原子序数较大,ZL114A合金的理论密度和实际密度都有少量增加;同时合金的孔隙率下降,铸锭微观气孔的分布位置由分布于整个合金基体中变为多分布于共晶区域;微观气孔的形貌由颗粒状、网络状共同存在变为以网络状存在为主;虽然Y元素对合金铸锭的孔隙率、微观气孔的分布位置以及形貌都有影响,但不是通过直接与合金熔体中的气体作用来发挥作用的.

    • 深度优先局部聚合哈希

      2021, 48(6):58-66.

      摘要 (808) HTML (0) PDF 1.58 M (36) 评论 (0) 收藏

      摘要:已有的深度监督哈希方法不能有效地利用提取到的卷积特征,同时,也忽视了数据对之间相似性信息分布对于哈希网络的作用,最终导致学到的哈希编码之间的区分性不足. 为了解决该问题,提出了一种新颖的深度监督哈希方法,称之为深度优先局部聚合哈希(Deep Priority Local Aggregated Hashing,DPLAH). DPLAH将局部聚合描述子向量嵌入到哈希网络中,提高网络对同类数据的表达能力,并且通过在数据对之间施加不同权重,从而减少相似性信息分布倾斜对哈希网络的影响. 利用Pytorch深度框架进行DPLAH实验,使用NetVLAD层对Resnet18网络模型输出的卷积特征进行聚合,将聚合得到的特征进行哈希编码学习. 在CIFAR-10和NUS-WIDE数据集上的图像检索实验表明,与使用手工特征和卷积神经网络特征的非深度哈希学习算法的最好结果相比,DPLAH的平均准确率均值要高出11%,同时,DPLAH的平均准确率均值比非对称深度监督哈希方法高出2%.

    • 全双工多中继网络的中断分析与中继决策

      2021, 48(6):67-73.

      摘要 (204) HTML (0) PDF 663.62 K (51) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了降低无线通信的中断概率,改善无线网络的通信性能,针对含有多个用户节点与中继节点的全双工无线网络,在考虑聚集干扰与节点自干扰的前提下,分析了网络的中断性能并设计了相应的中继决策方案. 首先,基于Nakagami-m衰落信道条件和放大转发中继策略对网络进行中断概率分析,并求解出相应的闭合表达式. 然后,基于最大带权匹配的思想,根据用户节点对中继节点的渴求度提出一种最小化系统中断概率的最大渴求度匹配算法(Maximum Craving Matching,MCM)来实现中继决策. 最后,通过蒙特-卡罗仿真模拟了不同系统参数条件下系统中断概率变化情况,并验证了MCM算法的有效性. 仿真结果表明,提升节点发射功率能降低系统中断概率,但其改善效果在达到某一特定值后趋于饱和状态,此后继续增加功率对中断性能不再有改善作用. 饱和状态下,与现有部分中继选择算法相比,采用MCM算法的系统中断概率会降低约4%~7%.

    • 基于Gammatone倒谱系数的直升机声信号识别

      2021, 48(6):74-79.

      摘要 (816) HTML (0) PDF 1.24 M (34) 评论 (0) 收藏

      摘要:直升机辐射的声信号在空气中衰减速度慢、传播距离远,是直升机目标识别的主要依据.受人类听觉系统优异的声音信号识别能力的启发,提出了基于人耳听觉感知特性的Gammatone倒谱系数(Gammatone Cepstral Coefficients,GTCC)特征提取方法用于直升机声信号的识别. 通过仿真实验,详细研究了参数设置对识别系统性能的影响,以及识别算法在噪声环境下的鲁棒性、对各种分类器的普遍适用性和相对其他特征提取方法的优越性,对实验结果给出了合理的解释. 实验结果表明,所提出的方法能够根据声信号有效地辨识直升机的类别,具有很好的抗噪声干扰能力,有一定的应用前景. 不同参数设置对识别性能的影响程度不同,其中窗函数长度、Gammatone倒谱系数特征数量和低频声信号对识别率的影响较大,而高频声信号对目标识别的影响较小.

    • 基于竞争粒子群算法的云计算资源调度策略

      2021, 48(6):80-87.

      摘要 (531) HTML (0) PDF 864.50 K (43) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对大规模云计算环境下的资源调度问题,提出了改进的竞争粒子群优化算法,以提高云计算资源调度效率. 基于多目标综合评价模型,首先建立包含任务完成时间、功耗以及负载均衡度的适应度函数,再利用混沌优化方法产生分布更加均匀的初始化粒子,引入自适应概率的高斯变异对胜利粒子位置进行更新,以提高种群多样性并增强全局搜索能力. 仿真试验表明,在相同的条件下,本文算法能够寻到最佳的调度方案,适用于大规模资源调度,且结果优于对比模型.

    • 一种基于Bi-GRU的卫星对地观测 任务可调度性预测方法

      2021, 48(6):88-95.

      摘要 (502) HTML (0) PDF 1.16 M (29) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现有卫星观测任务可调度性预测模型难以建模长时间间隔的观测任务依赖关系的问题,提出一种基于双向门控循环单元(Bidirectional Gated Recurrent Unit,Bi-GRU)的卫星对地观测任务可调度性预测模型. 该模型以卫星历史规划方案作为学习样本,能够以较低计算代价较高准确率地预测出对地观测任务集合中可以被响应的子集. 该模型首先通过多层全连接感知机神经网络提取任务属性间的关联关系,然后采用多组多层双向门控循环单元组成的循环神经网络提取观测任务与其前驱及后继观测任务序列的潜在时序特征,最后融合各组双向门控循环单元的预测结果,从而利用观测任务之间的正向与反向信息依赖关系提升任务可调度性预测准确度. 实验结果表明,与现有主流预测模型相比,本文提出方法在准确率、精确率、召回率和F1分数等指标上分别提升了2.27%、2.36%、3.45%和2.37%.

    • 基于图卷积和全局对齐策略的图分类网络

      2021, 48(6):96-104.

      摘要 (583) HTML (0) PDF 892.25 K (36) 评论 (0) 收藏

      摘要:受限于图数据拓扑结构的不规则性,以及图结点的无序性和规模多变性,现有图分类网络往往对结点嵌入向量采取简单聚合或排序等方式来构建图级别的表示向量,这会导致特征过度压缩以及特征平移等问题. 针对这些问题,提出基于全局对齐策略的图卷积网络,通过构建子图特征近似分布将图表示特征向量做全局对齐,在避免过度压缩和特征平移、有效提高下游分类网络对于特征信息挖掘效率的同时,又利用子图特征的分布信息,进一步学习图数据之间内在的结构相似性,从而提升整体网络对于图分类任务的推理能力. 在多个图分类数据集上的实验结果表明,采用全局对齐的图卷积网络相较于其他网络模型有2%~6%左右分类精度的稳定提升,消融实验和超参数敏感性分析实验也进一步证实了全局对齐策略的有效性和鲁棒性.

    • 网络能量在混合图中的研究与应用

      2021, 48(6):105-111.

      摘要 (304) HTML (0) PDF 209.24 K (29) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的混合图的能量通过对方阵形式的矩阵特征值的计算而得到,难以推广应用到大规模的混合图中. 针对这个问题,本文将网络维数应用于混合图中,提出了混合图的网络能量,从而将网络能量从无向图及有向图推广应用到混合图. 混合图的网络能量可以通过混合图的节点数目及有向边与无向边的数目而得到,同时给出了混合图的网络能量的若干上下限. 在与混合图的Hermitian能量及有向图与无向图的网络能量的对比中分析了所提出的混合图的网络能量的若干重要性质,并论证了无向图、有向图及混合图的网络能量三者之间的内在关联.

    • 基于残差密集块与注意力机制的图像去雾网络

      2021, 48(6):112-118.

      摘要 (442) HTML (0) PDF 1.83 M (30) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于卷积神经网络的单幅图像去雾算法虽然取得了一定进展,但仍然存在去雾不完全和伪影等问题. 基于这一现状,提出了一种以编码器-解码器结构为基本框架,融合注意力机制与残差密集块的单幅图像去雾网络. 首先,利用网络中的编码器、特征恢复模块和解码器三个部分直接对去雾后的图像进行预测;然后,在网络中引入本文所设计的带有注意力机制的残差密集块,提升网络的特征提取能力;最后,基于注意力机制提出自适应跳跃连接模块,增强网络对去雾图像细节的恢复能力. 实验结果表明,与现有去雾方法相比,提出的去雾网络在合成有雾图像数据集和真实有雾图像上均取得了较为理想的去雾效果.

    • 基于mcODM-STA的风电机组变桨系统故障诊断

      2021, 48(6):119-125.

      摘要 (344) HTML (0) PDF 564.82 K (109) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对风力发电机组变桨系统故障诊断模型参数难以优化问题,提出了基于状态转移算法优化多类最优间隔分布机(multi-class Optimal Margin Distribution Machine optimized by the State Transition Algorithm,mcODM-STA)的风电机组变桨系统故障诊断方法. 该方法选择风电机组功率输出作为主要状态参数,利用Pearson相关系数对风电数据采集与监视控制系统中风电机组历史运行数据进行相关性分析,剔除与功率输出状态参数相关性较低的特征,对余下特征进行二次分析,减少样本特征. 将数据集分为训练集和测试集,训练集用来训练所提故障诊断模型,测试集用来进行测试. 利用国内风电场实际运行数据进行实验验证. 实验结果表明,与其他多种参数优化方法相比,所提方法故障诊断准确率和Kappa系数更高.

    • 巯基-炔紫外光固化聚氨酯的制备及性能研究

      2021, 48(6):126-131.

      摘要 (477) HTML (0) PDF 1.16 M (58) 评论 (0) 收藏

      摘要:以聚己二酸一缩二乙二醇酯(PADG)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和1,4-丁炔二醇(BD)通过聚加成反应,合成分子中含多个活性炔基的线性聚氨酯树脂,并利用红外和拉曼光谱进行表征. 以三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)(TTMP)为交联剂,制备系列巯基-炔紫外光固化聚氨酯薄膜(F-SAPU)及涂层(C-SAPU). 根据扩链参数、硬段质量分数、固化参数和光引发剂参数对巯基-炔紫外光固化树脂合成及固化进行配方设计. 结果表明,通过调节配方参数,F-SAPU的拉伸强度、断裂伸长率分别在0.48 ~5.32 MPa和106%~172%内灵活可调,玻璃化转变温度在-10.1~26.9 ℃内灵活可调;探究了不同硬段质量分数对C-SAPU涂层性能的影响,当硬段质量分数为45%时,涂层性能最优.

    • 麻疯树油加氢脱氧制备第二代生物柴油

      2021, 48(6):132-140.

      摘要 (603) HTML (0) PDF 1.45 M (29) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用硫化型NiMo/活性白土为催化剂,以非粮植物油麻疯树油为原料制备第二代生物柴油. 利用等体积浸渍和CS2原位活化结合的方法制备出硫化型NiMo/活性白土催化剂,并通过XRD、BET、Py-FTIR和NH3-TPD等技术对其结构和性能进行表征. 考察了不同反应温度、催化剂用量、反应初始氢压、反应时间下麻疯树油的转化率及生成C15-C18烃类的选择性. 实验结果表明,最优的反应条件为:反应温度300 ℃、催化剂质量分数为7.5%、反应初始氢压3.5 MPa和反应时间60 min,在该反应条件下,麻疯树油的转化率达到95.19%,生成C15-C18烃类的选择性为84.53%. 对最优油品的组分进行了分析,在硫化型NiMo/活性白土催化剂作用下,麻疯树油经加氢饱和、加氢脱氧、脱羰及裂化等反应生成含C15-C18链烃,即第二代生物柴油.

    • HBP21抑制胰岛素诱导的PI3K/AKT 信号通路机制

      2021, 48(6):141-148.

      摘要 (546) HTML (0) PDF 1.05 M (33) 评论 (0) 收藏

      摘要:磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)信号通路在肝细胞癌中处于异常激活的状态,并且促进癌症的发生发展. 在肝细胞癌中,热休克蛋白HSP70结合蛋白21(Hsp70 binding protein 21,HBP21)处于低表达状态,过表达HBP21显著诱发癌细胞发生凋亡. 利用qRT-PCR技术检测肝癌组织中HBP21的mRNA水平,发现癌组织中HBP21的mRNA水平要低于癌旁组织. 用胰岛素处理肝癌细胞Huh7以激活细胞内PI3K/AKT信号通路,采用qRT-PCR技术和蛋白免疫印迹实验检测细胞内HBP21的转录和翻译水平,随着胰岛素处理时间的延长,HBP21的mRNA水平和蛋白水平都呈现下降趋势. 在Huh7内过表达HBP21显著抑制胰岛素诱导的AKT和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)的磷酸化;通过泛素化实验和蛋白免疫印迹实验发现,HBP21不影响AKT的K48及K63位泛素化及人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源的基因(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten,PTEN)的蛋白水平. 利用抑制剂LY294002处理Huh7细胞,确定HBP21作用于PI3K/AKT信号通路. 进一步研究发现,HBP21不影响IRS1和IRS2的mRNA水平,而是抑制胰岛素受体β亚基(insulin receptor beta,IRβ)的磷酸化进而影响PI3K/AKT信号通路的活化. 在Huh7细胞中,HBP21抑制肝癌细胞中异常活化的PI3K/AKT发挥着重要作用. HBP21在肝细胞癌中的缺失表达,以及其抑制PI3K/AKT信号通路使其有可能成为潜在治疗癌症的靶点.

湖南大学学报(自然科学版)编辑部

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