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持续静力荷载作用下钢渣-沙漠砂混凝土的劣化机理 被引量:1
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作者 秦拥军 龙镇吉 +2 位作者 龚磊 黄东 田元 河南科技大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第2期59-68,M0005,M0006,共12页
通过正交试验,优选出满足C30强度等级的钢渣-沙漠砂混凝土配比,后续再对优选组和对照组混凝土试件各施加0.3倍和0.5倍的极限抗压强度,分别在30 d、60 d和90 d测量其损伤参数和微观结构。研究结果表明:新型沙漠砂混凝土最优水灰比为0.45... 通过正交试验,优选出满足C30强度等级的钢渣-沙漠砂混凝土配比,后续再对优选组和对照组混凝土试件各施加0.3倍和0.5倍的极限抗压强度,分别在30 d、60 d和90 d测量其损伤参数和微观结构。研究结果表明:新型沙漠砂混凝土最优水灰比为0.45,沙漠砂最优替换率为30%,粉煤灰最优替换率为20%,钢渣粉最优替换率为10%。持续的荷载作用会引起混凝土外表面剥落从而导致质量损失,质量损失率在60 d后趋于稳定。混凝土的相对动弹性模量随着加载时间的增加,先增大后降低。持续加载会导致混凝土内部孔隙的孔径逐步发育并增大。孔隙率随着施加荷载时间的增加呈现出先减后增的趋势。持续荷载对混凝土的物相组成及晶体结构基本无影响。 展开更多
关键词 沙漠砂 钢渣 冶金固废 持续荷载 劣化机理
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不同水热工艺对钨酸钴涂层锌负极保护的影响
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作者 柳勇 高雨萌 +3 位作者 邢艺博 贺明亮 张万红 熊毅 河南科技大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第1期16-24,M0003,共10页
水系锌离子电池在循环过程中,锌负极表面会发生枝晶生长以及析氢、钝化等副反应,极大地降低了电池的循环可逆性和使用寿命。为解决上述问题,采用水热法制备钨酸钴,并将其涂覆在锌负极上作为保护层,从而抑制锌负极上存在的问题,提高水系... 水系锌离子电池在循环过程中,锌负极表面会发生枝晶生长以及析氢、钝化等副反应,极大地降低了电池的循环可逆性和使用寿命。为解决上述问题,采用水热法制备钨酸钴,并将其涂覆在锌负极上作为保护层,从而抑制锌负极上存在的问题,提高水系锌离子电池的电化学性能。研究了采用不同的水热工艺制备的钨酸钴对锌负极性能的改善效果,对循环前、后的样品进行X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及电化学性能的分析。结果表明:当水热温度为180℃,水热时间为8 h,制备出的钨酸钴作为锌负极涂层材料效果最好,可以有效抑制锌负极的副反应。在0.5 mA·cm^(-2)的电流密度下,采用CoWO4@Zn负极组装的半电池可以稳定循环200圈,且平均库仑效率保持在98.78%。组装的CoWO4@Zn||NH4V4O10全电池在5 A·g^(-1)的条件下循环100圈后,比容量仍保持在160 mAh·g^(-1)左右。 展开更多
关键词 锌离子电池 钨酸钴涂层 负极保护 锌枝晶 副反应
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考虑中心构件浮动的复合行星轮系动态特性分析
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作者 杨建军 任延波 +3 位作者 李聚波 蒋闯 信稳 程波 河南科技大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第2期11-19,M0003,共10页
为揭示输入转速对考虑中心构件浮动的复合行星轮系振动特性的影响规律,基于集中参数法并考虑了时变啮合刚度、啮合相位和啮合误差等非线性因素,构建了系统动力学模型。利用龙格-库塔法求解了系统在系列输入转速下中心构件的浮动量、动... 为揭示输入转速对考虑中心构件浮动的复合行星轮系振动特性的影响规律,基于集中参数法并考虑了时变啮合刚度、啮合相位和啮合误差等非线性因素,构建了系统动力学模型。利用龙格-库塔法求解了系统在系列输入转速下中心构件的浮动量、动态特性和均载特性,分析出了输入转速对系统振动特性的影响规律。试验结果表明:随着输入转速的增加,中间级行星架和输出级太阳轮的浮动量分别从304.62μm、345.23μm减小到177.25μm、203.48μm,与理论计算出的趋势基本一致。试验与理论结果共同表明:随着输入转速的增加,中心构件的浮动量逐渐减小,行星轮系的均载特性变差,系统产生的额外振动更强烈。 展开更多
关键词 复合行星轮系 浮动量 输入转速 中心构件 振动特性
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基于复合修形的新能源汽车星型减速器动态性能实验
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作者 邓静 王自林 +1 位作者 蒋闯 苏建新 河南科技大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第3期10-17,共8页
针对新能源汽车减速器传动系统中行星销轴变形引发的啮合性能问题,探索齿轮拓扑修形对系统振动特性的优化路径。基于某星型减速器,构建包含螺旋线修形、二阶齿廓修正以及齿向拓扑优化的斜齿轮修形模型,综合考虑惰轮轴变形等非线性因素... 针对新能源汽车减速器传动系统中行星销轴变形引发的啮合性能问题,探索齿轮拓扑修形对系统振动特性的优化路径。基于某星型减速器,构建包含螺旋线修形、二阶齿廓修正以及齿向拓扑优化的斜齿轮修形模型,综合考虑惰轮轴变形等非线性因素。采用刚柔耦合建模方法在Masta软件中建立传动系统仿真模型,并利用啮合仿真和加载振动实验双重验证组合修形对减速器的啮合性能的影响。实验结果显示:优化后减速器振动幅值由原来的0.023 mm·s^(-2)下降到0.015 mm·s^(-2),下降了34.70%;齿面接触印痕面积扩大,内外啮合副接触应力分别减少20.5%和11.62%,且应力分布均匀;实测接触斑点与仿真预测接触斑点高度吻合。所提出的综合拓扑修形方法能有效改善动态啮合性能,建立的刚柔耦合模型可为复杂工况下的齿轮传动系统优化设计提供可靠分析工具,修形优化策略对新能源商用车传动装置降噪减振具有工程指导价值。 展开更多
关键词 星型减速器 拓扑修形 接触斑点 传递误差 振动试验
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钢混叠合梁面板开裂因素及裂缝控制
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作者 于英霞 郭洁 +1 位作者 王艳明 李文杰 河南科技大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第1期58-67,M0005,M0006,共12页
钢混叠合梁跨径大,负弯矩区附近面板易出现裂缝,明确开裂影响因素并确定有效的裂缝控制措施,对大跨径钢混桥发展具有重大意义。基于混凝土开裂机理和80 m跨钢混梁精细化模型,分析各影响因素在不同施工荷载下裂缝开展情况。结合原位试验... 钢混叠合梁跨径大,负弯矩区附近面板易出现裂缝,明确开裂影响因素并确定有效的裂缝控制措施,对大跨径钢混桥发展具有重大意义。基于混凝土开裂机理和80 m跨钢混梁精细化模型,分析各影响因素在不同施工荷载下裂缝开展情况。结合原位试验确定裂缝控制效果较好的施工方法并应用。结果表明:混凝土强度、钢筋应力对裂缝开展的影响呈线性减小,且0.5%~1.5%的钢纤维掺量能够提高混凝土抗裂性能。配筋率适当增大可抑制裂缝开展,当超过2.0%时效果不再显著。在负温差及汽车超载60%时,裂缝宽度增加49%。采用提拉叠合技术+优化施工顺序后,面板压应力储备增加6.32 MPa,且受拉区域收敛。次边跨的监测值证明了在该控制措施的作用下桥面板能够更好地抵抗裂缝开展。 展开更多
关键词 大跨径钢混梁 负弯矩区 裂缝宽度 原位试验 裂缝控制 提拉叠合
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深度学习和分布式光纤传感在基坑变形监测和预测中的应用
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作者 樊成 彭彦力 +2 位作者 赵杰 程树凯 樊一江 河南科技大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第3期79-90,共12页
随着中国城市化程度的不断增加,对深基坑变形进行监测与预测变得愈发必要。提出一种以时序监测数据为输入的卷积神经网络-长短期记忆神经网络-自注意力机制(CNN-LSTM-SAM)组合神经网络模型。针对大连东港商务区某内支撑深基坑工程,结合... 随着中国城市化程度的不断增加,对深基坑变形进行监测与预测变得愈发必要。提出一种以时序监测数据为输入的卷积神经网络-长短期记忆神经网络-自注意力机制(CNN-LSTM-SAM)组合神经网络模型。针对大连东港商务区某内支撑深基坑工程,结合分布式光纤传感(DFOS)技术,利用CNN-LSTM-SAM模型对桩顶水平位移进行预测,将得到的变形预测值与反向传播神经网络(BP)、长短期记忆神经网络(LSTM)和卷积神经网络-长短期记忆神经网络(CNN-LSTM)模型的预测结果进行对比分析。结果表明:CNN-LSTM-SAM模型相比其他3种模型具有更高的准确性。再选取其他监测点的监测数据进行训练及预测,从而更深入地验证模型的预测效果,证明了CNN-LSTM-SAM模型的适用性和鲁棒性。研究成果可为类似深基坑工程设计和施工提供参考。 展开更多
关键词 卷积神经网络 长短期记忆神经网络 自注意力机制 变形预测 分布式光纤
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摆线轮设计齿廓修形参数优化方法
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作者 李天兴 李天睿 +3 位作者 张世豪 徐家科 贡林欢 苏建新 河南科技大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第1期8-15,M0002,M0003,共10页
旋转矢量减速器(RV)中摆线轮的抛物线修形方法缺乏合理的修形参数,导致其改善传动精度的效果无法得到完整体现。因此,基于抛物线修形原理,提出了齿廓修形参数的优化方法。用摆线针轮传动轮齿接触分析方法,研究了抛物线修形参数对摆线轮... 旋转矢量减速器(RV)中摆线轮的抛物线修形方法缺乏合理的修形参数,导致其改善传动精度的效果无法得到完整体现。因此,基于抛物线修形原理,提出了齿廓修形参数的优化方法。用摆线针轮传动轮齿接触分析方法,研究了抛物线修形参数对摆线轮传动误差的影响关系。以最小传动误差为优化目标,建立修形参数优化模型,利用粒子群优化算法对优化模型进行求解,获取最佳修形参数。进行修形参数优化前后的摆线轮传动误差对比测量实验。结果表明:优化后的参数使摆线片的传动误差在齿轮接触理论分析中降低约1.393 2″,为优化前的65%,验证了方法的有效性。 展开更多
关键词 RV减速器 摆线针轮 轮齿接触分析 齿廓修正
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基于响应面分析法的机械锤击辅助激光熔覆工艺参数优化分析
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作者 张辉 王军航 +2 位作者 刘刚田 王军华 李东林 河南科技大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第3期18-25,共8页
为了有效提升激光熔覆修复再制造熔覆层与基体间的界面结合强度,采用在激光熔覆过程中同步辅助机械锤击的工艺方法,以机械锤击力、锤击次数和锤击频率为因素,以熔覆成形结构的抗拉强度、延伸率和显微硬度为优化目标,设计3因素、3水平实... 为了有效提升激光熔覆修复再制造熔覆层与基体间的界面结合强度,采用在激光熔覆过程中同步辅助机械锤击的工艺方法,以机械锤击力、锤击次数和锤击频率为因素,以熔覆成形结构的抗拉强度、延伸率和显微硬度为优化目标,设计3因素、3水平实验,采用响应面分析法,优化了机械锤击工艺参数组合,以期获得理想的熔覆层与基体间界面结合强度。结果表明:当机械锤击力为2 000 N,锤击次数为3次,锤击频率为2 Hz时,抗拉强度为1 209 MPa,延伸率为11.8%,显微硬度为486HV,综合力学性能最优。 展开更多
关键词 激光熔覆 机械锤击 响应面分析法 工艺参数优化
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可更换梁段翼缘开孔型节点抗震性能
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作者 熊晓莉 李飞平 +1 位作者 张宇 海闯 河南科技大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第1期68-79,M0006,共13页
为实现地震作用下塑性铰的外移和震后结构的快速修复,提出一种可更换梁段翼缘开孔型节点。在低周反复荷载下对可更换梁段翼缘开孔型节点进行试验,研究该节点的抗震性能,得到该节点的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、等效黏滞阻尼系数曲... 为实现地震作用下塑性铰的外移和震后结构的快速修复,提出一种可更换梁段翼缘开孔型节点。在低周反复荷载下对可更换梁段翼缘开孔型节点进行试验,研究该节点的抗震性能,得到该节点的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、等效黏滞阻尼系数曲线和刚度退化曲线,并借助有限元软件对该节点进行不同梁柱截面尺寸的开孔直径变参数分析。结果表明:该节点可使梁端塑性铰外移至翼缘开孔削弱处,且具有良好的承载力、延性和震后快速修复能力。随着开孔直径的增加,该节点的延性、耗能能力和刚度逐渐降低,但仍都能满足抗震性能指标要求,建议开孔削弱程度为0.20~0.35。改变梁柱截面尺寸后发现,只要保证开孔削弱程度在0.20~0.35之间,不同梁柱截面尺寸的可更换梁段翼缘开孔型节点仍然能够满足抗震性能指标要求且极限承载力下降幅度不超过10%。 展开更多
关键词 可更换梁段 翼缘开孔 梁柱节点 抗震性能 试验研究 有限元分析
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堆肥替代化肥对冬小麦产量、农学及环境效益的影响
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作者 徐晓峰 田燕娇 河南科技大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第1期80-87,M0006,M0007,共10页
为明确有机肥替代化肥比例对冬小麦产量和效率的影响,大田试验以不施肥为对照(CK),共设置常规施氮即全用化肥(0%OM)、有机肥氮替代20%(质量分数)化肥氮(20%OM)、有机肥氮替代50%化肥氮(50%OM)、有机肥氮替代70%化肥氮(70%OM)共4个堆肥... 为明确有机肥替代化肥比例对冬小麦产量和效率的影响,大田试验以不施肥为对照(CK),共设置常规施氮即全用化肥(0%OM)、有机肥氮替代20%(质量分数)化肥氮(20%OM)、有机肥氮替代50%化肥氮(50%OM)、有机肥氮替代70%化肥氮(70%OM)共4个堆肥替代化肥处理,监测了2021—2024年共3个年度冬小麦的群体动态、花前干物质输出特点、产量及产量构成,并计算了氮肥利用效率、碳减排量及环境和农学综合效益。结果表明:连续3年不施肥和施用全量化肥产量均表现为逐年下降。20%OM处理在第1年的产量低于0%OM处理,但后2年与0%OM处理相比,20%OM处理下小麦产量增加了34%~44%,穗数增加了7%~16%、穗粒数增幅了8%~39%,产量均达到最高。50%OM、70%OM处理在第1年的产量均高于20%OM处理,但后2年的产量均低于20%OM处理,但差异不显著。各堆肥替代率下冬前和拔节期苗数无显著差异,但堆肥替代部分化肥处理的穗数略高于化肥处理。与0%OM处理相比,20%、50%和70%替代率下可分别减少碳排放量82.82 kg/hm^(2)、165.64 kg/hm^(2)和248.46 kg/hm^(2)。综合小麦籽粒产量最高带来的效益,与0%OM处理相比,20%、50%和70%替代率下的综合效益分别为4 157.02元/hm^(2)、3 644.24元/hm^(2)和3 651.32元/hm^(2),而单纯不施化肥因产量损失将导致损失1 022.40元/hm^(2)。堆肥对化肥替代率的选择对冬小麦产量和效益有显著的影响。采用20%的替代率综合效益更好。 展开更多
关键词 堆肥 碳减排 替代率 冬小麦 产量
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既有砌体结构墙体开裂与加固实例
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作者 王俊波 申贺文 +1 位作者 王新宇 梁耀哲 河南科技大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第3期69-78,共10页
地基不均匀沉降易引发砌体结构墙体开裂。针对某既有砌体结构,通过实测不同时期地基沉降与墙体开裂数据,揭示了上部结构沉降及裂缝扩展规律。建立加固前后的三维有限元模型,结合扩展有限元法(XFEM)分析土体-结构变形相互作用,阐明墙体... 地基不均匀沉降易引发砌体结构墙体开裂。针对某既有砌体结构,通过实测不同时期地基沉降与墙体开裂数据,揭示了上部结构沉降及裂缝扩展规律。建立加固前后的三维有限元模型,结合扩展有限元法(XFEM)分析土体-结构变形相互作用,阐明墙体开裂与地基沉降的关联性及裂缝分布特征。结果表明:有限元计算结果能准确反映墙体实际开裂规律,裂缝扩展方向与主应力、主拉应变方向正交;在结构局部倾斜达到0.000 2后,墙体裂缝便迅速扩展,实际工程中需在此时开始重点监测。通过实例研究,可为预防地基不均匀沉降引发的结构安全隐患提供实践指导。 展开更多
关键词 砌体 裂缝 扩展有限元 不均匀沉降 加固
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基于自注意力机制与高斯混合变分自编码器的飞行轨迹聚类方法研究
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作者 张召悦 李莎 鲍水达 河南科技大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第1期25-33,M0003,M0004,共11页
为精确识别飞行轨迹的运行模式,提出了一种基于自注意力机制(SA)与高斯混合变分自编码器(GMVAE)的飞行轨迹聚类方法。SA-GMVAE是一种端到端的深度聚类方法,GMVAE利用变分推断估计每条轨迹的潜在分布,将输入的飞行轨迹数据映射到由多个... 为精确识别飞行轨迹的运行模式,提出了一种基于自注意力机制(SA)与高斯混合变分自编码器(GMVAE)的飞行轨迹聚类方法。SA-GMVAE是一种端到端的深度聚类方法,GMVAE利用变分推断估计每条轨迹的潜在分布,将输入的飞行轨迹数据映射到由多个高斯分布组成的潜在空间,同时依据轨迹分布特征进行聚类。考虑到GMVAE无法兼顾潜在特征的全局关键信息,将自注意力机制嵌入到编码器中,以便于在特征提取时能够捕获全局依赖关系并自动分配权重,突出关键特征,提升轨迹聚类效果。最后,以天津滨海国际机场的进场飞行轨迹数据集为例验证了模型的有效性,实验结果表明:SA-GMVAE相较于K-means、DBSCAN、DTW+HDBSCAN、AE+DP与AE+GMM 5种聚类方法,轮廓系数分别提高了27.6%、20.2%、18.2%、18.6%、15.7%;与未引入自注意力机制的GMVAE聚类模型相比,轮廓系数提高了9.5%,能够更准确地对飞行轨迹进行聚类。 展开更多
关键词 飞行轨迹 模式识别 变分自编码器 自注意力机制
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奇素数与平方因子乘积群的4度Cayley图的正规性
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作者 王丽 林丽青 河南科技大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第1期88-93,M0007,M0008,共8页
群G关于子集S(S■G\{1})的Cayley图X:=Cay(G,S)称为正规的,如果G的右正则表示在Aut(X)中是正规的。图的全自同构群是刻画图对称性的一个重要指标。Cayley图作为具有高度对称性的图,Cayley图的正规性可以很好的反映出图的全自同构群,从... 群G关于子集S(S■G\{1})的Cayley图X:=Cay(G,S)称为正规的,如果G的右正则表示在Aut(X)中是正规的。图的全自同构群是刻画图对称性的一个重要指标。Cayley图作为具有高度对称性的图,Cayley图的正规性可以很好的反映出图的全自同构群,从而来刻画图的对称性,研究所有pq 2阶群的连通4度Cayley图,其中p,q是素数且p>q>5,并得到这样的Cayley图都是正规的。 展开更多
关键词 有限群 非交换群 CAYLEY图 正规性
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豫西旱地烤烟/甘薯间轮作种植模式对土壤微生物及线虫群落的影响
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作者 杜荆山 王玉洁 +9 位作者 何冰 温烜琳 张书豪 和梦颖 王惠 高佳凯 申洪涛 焦念元 王艳芳 刘领 河南科技大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第2期78-86,M0007,M0008,共11页
为探索适宜豫西旱地烤烟高质量持续发展的种植模式,以烤烟“河洛1号”和鲜食甘薯“普薯32”为材料,采用田间试验和高通量测序技术,研究了烟-烟连作(对照处理)和烟薯间轮作(T处理,2垄烟2垄甘薯,隔年交替换垄)对植烟土壤微生物和线虫群落... 为探索适宜豫西旱地烤烟高质量持续发展的种植模式,以烤烟“河洛1号”和鲜食甘薯“普薯32”为材料,采用田间试验和高通量测序技术,研究了烟-烟连作(对照处理)和烟薯间轮作(T处理,2垄烟2垄甘薯,隔年交替换垄)对植烟土壤微生物和线虫群落结构及多样性的影响。结果表明:与对照处理相比,T处理土壤细菌群落ACE指数和Chao1指数分别显著提高了3.47%和2.39%,真菌群落Chao1指数显著提高了1.95%。T处理土壤微生物群落结构与对照处理存在差异。T处理细菌放线菌门、酸杆菌门及真菌子囊菌门的相对丰度分别增加了2.49%、23.98%和19.14%,细菌变形菌门、绿弯菌门以及真菌担子菌门、被孢霉门和壶菌门的相对丰度分别降低了11.52%、12.20%、48.21%、14.86%和12.23%。T处理主要刺激细菌群落Hymenobacteraceae、草酸杆菌科、土黏结杆菌属以及真菌群落粪壳菌纲、粪壳菌目等显著富集。不同处理土壤共有优势线虫为拟丽突属,优势营养类群均为食细菌类线虫。T处理降低了食细菌线虫、植物寄生线虫和杂食性/捕食性线虫的相对丰度,增加了食真菌线虫的相对丰度。土壤有机质分解途径以细菌通道为主。与对照处理相比,T处理线虫多样性和丰度分别降低了45.38%和69.62%,土壤线虫的结构指数和富集指数分别提高了130.79%和6 892.31%。烟薯间轮作有利于增加土壤微生物群落丰富度,改善微生物群落结构,提高优势菌群比例。同时,烟薯间轮作较烟-烟连作的线虫生态系统稳定性较好,土壤食物网的连通性和复杂性较高,可以为烟草生产提供良好土壤环境。 展开更多
关键词 豫西旱地 烤烟 种植方式 土壤 细菌群落 真菌群落 线虫群落
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Bi/Bi_(2)O_(3)涂层的制备及其在锌金属负极保护中的应用
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作者 哈斯呼 邢艺博 +2 位作者 柳勇 张万红 熊毅 河南科技大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第3期26-34,共9页
水系锌离子电池在电池循环过程中负极所发生的枝晶生长以及副反应等一系列问题,导致电池表现出较低的库仑效率以及较短的循环寿命。为解决上述问题,采用刮刀法在锌箔上涂覆Bi/Bi_(2)O_(3)材料,制备了一种高循环稳定性、低成本的Bi/Bi_(2... 水系锌离子电池在电池循环过程中负极所发生的枝晶生长以及副反应等一系列问题,导致电池表现出较低的库仑效率以及较短的循环寿命。为解决上述问题,采用刮刀法在锌箔上涂覆Bi/Bi_(2)O_(3)材料,制备了一种高循环稳定性、低成本的Bi/Bi_(2)O_(3)@Zn锌金属负极。在半电池测试中,Bi/Bi_(2)O_(3)@Zn负极在0.5 mA·cm^(-2)的电流密度下能够稳定循环340圈,平均库仑效率可达98.28%。组装的对称电池在电流密度为1 mA·cm^(-2)、沉积量为1 mAh·cm^(-2)的测试条件下可稳定循环740 h。此外,以钒酸铵为正极组装的全电池也表现出比纯锌负极更优异的循环性能。 展开更多
关键词 锌离子电池 Bi/Bi_(2)O_(3)涂层 负极保护 锌枝晶 副反应
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基于NRBO-XGBoost和ABKDE融合可解释模型的TBM掘进速度预测
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作者 杨腾杰 高新强 +4 位作者 杨志国 孔超 董北毅 李铁峰 朱正国 河南科技大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第4期73-87,M0006,M0007,共17页
精准可靠的隧道掘进机(TBM)掘进速度预测对于提升施工效率、保障施工安全具有重要工程价值。针对现有TBM掘进速度预测模型精度较差和对施工时不确定性考虑不足的局限,提出了一种基于机器学习的可解释性TBM掘进速度区间预测方法。首先,... 精准可靠的隧道掘进机(TBM)掘进速度预测对于提升施工效率、保障施工安全具有重要工程价值。针对现有TBM掘进速度预测模型精度较差和对施工时不确定性考虑不足的局限,提出了一种基于机器学习的可解释性TBM掘进速度区间预测方法。首先,收集国内多组TBM隧道工程数据,选取岩石单轴抗压强度(UCS)、岩体完整性系数(Kv)、推力(TF)与刀盘转速(RPM)作为输入特征,构建基于牛顿拉弗森优化(NRBO)算法与交叉验证策略协同优化的极端梯度提升(XGBoost)点预测模型,并引入可解释性(SHAP)框架解析特征参数对预测结果的贡献度。进而,采用自适应带宽核密度估计(ABKDE)方法对点预测结果进行不确定性量化,实现掘进速度的区间预测。最后,通过伊朗克尔曼输水隧洞工程案例验证模型有效性。研究结果表明:与未采用NRBO算法的XGBoost模型相比,NRBO-XGBoost模型的预测误差均方误差(MSE)、平均绝对误差(MAE)和平均绝对百分比误差(MAPE)分别降低了13.9%、19.1%和0.7%,决定系数R2提高了0.0151;特征重要性排序为UCS(0.4156)>TF(0.1554)>RPM(0.1045)>Kv(0.0047),揭示岩石强度为掘进速度的主导影响因素;所提模型在区间预测性能上超越了自适应提升(AdaBoost)和随机森林(RF)模型,NRBO-XGBoost、AdaBoost和RF模型的预测区间覆盖概率(PICP)分别达到92.1%、88.4%和90.2%,具备更优的不确定性量化能力;工程实例验证中,点预测R2达0.9676且预测区间完全覆盖实测值,证实模型具有良好工程适用性。 展开更多
关键词 隧道掘进机 掘进速度 区间预测 融合模型 机器学习 NRBO算法 可解释性
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基于麦克斯韦定律的仿石器材雷达性能
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作者 宋旭超 张伟 +2 位作者 李明玉 于英霞 刘柯柯 河南科技大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第2期69-77,M0006,共10页
在伪装工程中,为降低岩石仿石器材的雷达暴露特性,可在金属骨架外层添加雷达吸波结构。将高电导率材料(石墨粉末)和高磁导率材料(Fe_(3)O_(4)粉末)作为吸波结构的电磁损耗物质,以麦克斯韦定律为理论基础,设计了阻抗渐进式分层雷达吸波... 在伪装工程中,为降低岩石仿石器材的雷达暴露特性,可在金属骨架外层添加雷达吸波结构。将高电导率材料(石墨粉末)和高磁导率材料(Fe_(3)O_(4)粉末)作为吸波结构的电磁损耗物质,以麦克斯韦定律为理论基础,设计了阻抗渐进式分层雷达吸波结构。通过电磁仿真确定电磁损耗物质质量配比为石墨粉末∶Fe_(3)O_(4)粉末=1∶3、结构分层为3层,此时,吸波结构电磁屏蔽性能最优。据此,制备了吸波混凝土试件,通过试验对比,研究了吸波混凝土试件相对于普通混凝土试件的雷达屏蔽效果。试验结果显示:频率为2~18 GHz,吸波混凝土试件在入射角为60°时,小于-10 dB的雷达反射率带宽为8.1 GHz,占整体的45%,入射角为30°时小于-10 dB的雷达反射率带宽为6.8 GHz,占整体的37.8%。反射率平均值与普通混凝土相比降低5.08 dB。所研制的雷达吸波结构吸波效果明显,吸收频带宽,为仿石器材雷达伪装提供了技术支持。 展开更多
关键词 分层阻抗 电磁损耗 雷达反射率 仿石 复合材料 伪装
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不同施磷量对小麦-玉米种植体系土壤磷吸附-解吸特征的影响
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作者 何依龙 周文利 常会庆 河南科技大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第3期91-96,104,共7页
以河南省洛阳市长期定位试验为依托,对冬小麦-夏玉米种植体系中低施磷量处理(P1:45 kg P2O5/hm^(2))和高施磷量(P5:270 kg P_(2)O_(5)/hm^(2))处理土壤磷吸附-解吸特征进行了研究。结果表明:高磷处理显著提高了土壤速效磷质量比,达到了1... 以河南省洛阳市长期定位试验为依托,对冬小麦-夏玉米种植体系中低施磷量处理(P1:45 kg P2O5/hm^(2))和高施磷量(P5:270 kg P_(2)O_(5)/hm^(2))处理土壤磷吸附-解吸特征进行了研究。结果表明:高磷处理显著提高了土壤速效磷质量比,达到了19.41 mg/kg,较低磷处理提高了189%。高磷处理土壤磷最大吸附量(Q)较低磷处理下降了17.62%,磷吸附饱和度(DPS)升至5.61%,虽然未超过25%的淋失临界值,但较低磷处理增加了253%。高磷处理土壤易解吸磷(RDP)含量较低磷处理也增加了157%,表明长期高施磷可能加剧磷素迁移风险。高磷处理与低磷处理间磷吸附亲和力常数(K)与最大缓冲容量(MBC)未显著变化,说明土壤磷吸附强度与缓冲能力相对稳定。需结合区域年降水量优化施磷策略,以平衡农业生产效益与生态安全。 展开更多
关键词 土壤 磷肥 吸附 解吸 环境风险
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地下水分级冷却的地源热泵供冷性能实验
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作者 冯森 马爱华 +1 位作者 周西文 龙滨 河南科技大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第1期42-49,M0004,M0005,共10页
传统地下水源热泵(GWHP)对地下水储存的冷量利用十分有限。结合温湿度独立控制空调系统优点,构建了一种地下水分级冷却的地源热泵(GGWHP)空调系统,并搭建GGWHP空调系统实验装置。实验研究新风量、地下水温度和地下水流量对GWHP和GGWHP... 传统地下水源热泵(GWHP)对地下水储存的冷量利用十分有限。结合温湿度独立控制空调系统优点,构建了一种地下水分级冷却的地源热泵(GGWHP)空调系统,并搭建GGWHP空调系统实验装置。实验研究新风量、地下水温度和地下水流量对GWHP和GGWHP空调系统供冷性能的影响。实验结果表明:GGWHP空调系统的能耗低于GWHP空调系统。新风量从305 m^(3)/h增加到1 835 m^(3)/h, GGWHP空调系统与GWHP空调系统相比,能耗节省4.78%;GGWHP空调系统的性能系数(COP)减少0.89。地下水温度从17℃增加到21℃,GGWHP空调系统与GWHP空调系统相比,能耗节省8.41%;GGWHP空调系统的COP减少1.02。地下水流量从550 kg/h增加到1 320 kg/h, GGWHP空调系统与GWHP空调系统相比,能耗节省8.59%;GGWHP空调系统的COP增加1.03。 展开更多
关键词 地下水源热泵 分级冷却 新风量 地下水流量 空调
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CoS_(2)-MoS_(2)复合催化剂的水热合成及电解水催化性能
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作者 浮琳萍 鲁耀宗 +3 位作者 李明 张龙华 何玉 刘伟 河南科技大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第3期35-44,54,共11页
目前电解水制氢所用催化剂价格昂贵,且各类催化大多功能单一,不利于电解水的工程化应用。针对以上问题,结合二硫化钼材料和钴硫化物的催化反应特点,通过一步水热法合成具有双功能催化活性的非贵金属CoS_(2)-MoS_(2)复合催化剂。利用场... 目前电解水制氢所用催化剂价格昂贵,且各类催化大多功能单一,不利于电解水的工程化应用。针对以上问题,结合二硫化钼材料和钴硫化物的催化反应特点,通过一步水热法合成具有双功能催化活性的非贵金属CoS_(2)-MoS_(2)复合催化剂。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)以及电催化测试等手段对不同钴钼比的CoS_(2)-MoS_(2)样品进行表征和性能分析。实验结果表明;当钴钼摩尔比为1∶3时,CoS_(2)-MoS_(2)样品呈现出微米花状形貌结构,并表现出最优的催化活性。在0.1 M KOH电解液中,析氧反应(OER)的过电位比纯CoS_(2)降低了约128 mV,而析氢反应(HER)的过电位比纯MoS_(2)降低了约131 mV。在1 M KOH电解液中,CoS_(2)-1-3分别连续进行OER和HER过程50 h后,其电流密度仍能保持在99.38%和84.13%,表明其具有良好的电催化稳定性。当复合催化剂同时作为阳极和阴极进行全水解时,仅需1.77 V即可达到10 mA·cm^(-2)的电流密度,且稳定运行50 h后电流密度保持率为89.08%。 展开更多
关键词 二硫化钼(MoS_(2)) 二硫化钴(CoS_(2)) 析氧反应 析氢反应 复合催化剂 双功能催化 电解水
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