基于深度学习方法的盾构掘进姿态预测

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作者 高苏 陈城 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第7期181-189,共9页

为保证盾构掘进施工路线尽可能地吻合设计轴线,提高工程施工质量,基于深度学习技术,提出了一种新的盾构姿态WM-CTA预测模型。该模型主要由数据前处理模块(小波变换、最大信息系数)和预测模块(卷积神经网络和注意力机制)2个框架组成,选... 为保证盾构掘进施工路线尽可能地吻合设计轴线,提高工程施工质量,基于深度学习技术,提出了一种新的盾构姿态WM-CTA预测模型。该模型主要由数据前处理模块(小波变换、最大信息系数)和预测模块(卷积神经网络和注意力机制)2个框架组成,选取沈阳某在建盾构隧道某区间的监测数据对模型的预测性能进行验证。首先利用试验对数据进行了降噪和相关性分析,然后分析了模型的预测性能和泛化能力。试验结果表明:经过小波变换处理后的监测曲线更平滑,减少了数据点之间发生突变的频率;通过相关性分析发现盾构施工参数对盾构姿态的影响大于土体参数,可对输入参数维度进行精简;与4种基准模型进行对比发现,提出的WM-CTA预测模型预测效果最好,且计算效率较高,同时还通过试验进一步验证了该模型具有较好的泛化能力,可为以后类似的工程提供参考。 展开更多

关键词 盾构掘进姿态 WM-CTA预测模型 深度学习 降噪 相关性分析 泛化能力

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低周反复荷载作用下钢纤维自密实混凝土箱型柱的抗震性能研究

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作者 尤志国 褚艳敏 +2 位作者 习智琳 蔡新江 毛小勇 《世界地震工程》 北大核心 2025年第2期93-102,共10页

对不同混凝土强度、单掺钢纤维、混杂钢纤维,以及不同配箍率的自密实混凝土箱型柱抗震性能进行研究,探究钢纤维替代部分箍筋的可行性。设计了C30和C40两种强度的自密实混凝土,制作了3根钢纤维自密实混凝土箱型柱和1根无纤维自密实混凝... 对不同混凝土强度、单掺钢纤维、混杂钢纤维,以及不同配箍率的自密实混凝土箱型柱抗震性能进行研究,探究钢纤维替代部分箍筋的可行性。设计了C30和C40两种强度的自密实混凝土,制作了3根钢纤维自密实混凝土箱型柱和1根无纤维自密实混凝土箱型柱,进行低周反复荷载试验。结果表明:所有箱型柱均发生弯曲破坏;钢纤维可以提升箱型柱的水平承载力和耗能;单掺40 kg/m^(3)钢纤维的箱型柱与混杂40 kg/m^(3)钢纤维的箱型柱都可以替代配箍率0.23%的箍筋;C30混凝土强度和配箍率为0.83%柱的耗能能力最好。采用ABAQUS对箱型柱的抗震性能进行模拟并与试验结果进行对比,模拟值与试验值比较接近。 展开更多

关键词 钢纤维 箍筋 箱型柱 抗震性能 有限元模拟

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寒区高速铁路冻土路基的水热耦合响应特性分析 被引量：1

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作者 陈佩佩 尚智 +3 位作者 王熳祺 祁凌豪 杨光昌 吴楠 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第3期153-162,共10页

冻土水热耦合问题的控制方程具有强耦合特性,使得相应的数值计算存在一定挑战,进而影响其在工程实践中的应用。根据能量守恒、质量守恒原理及土体冻结曲线,给出了考虑相变效应的冻土水热耦合理论模型,而后数学推导得到解耦的理论模型方... 冻土水热耦合问题的控制方程具有强耦合特性,使得相应的数值计算存在一定挑战,进而影响其在工程实践中的应用。根据能量守恒、质量守恒原理及土体冻结曲线,给出了考虑相变效应的冻土水热耦合理论模型,而后数学推导得到解耦的理论模型方程以便优化数值求解。基于COMSOL平台二次开发实现了冻土水热耦合过程的数值建模。使用兰州—乌鲁木齐(兰新)客运专线路基的实测数据进行数值计算的验证,并在拟合的地表边界条件下开展了该冻土路基水热耦合的数值分析。分析表明:(1)不同深度观测点对应的温度和含水率数值解与实测值具有较好的一致性,从而验证了所解耦的冻土水热耦合理论模型的可靠性。(2)土层对温度和含水率周期性变化时的幅值均有“削峰”作用,且不同深度观测点的温度和含水率正弦变化曲线均有一定的相位滞后现象;其中,温度幅值削峰和相位滞后是热传导过程的能量耗散引起,而含水率曲线的类似现象则可能是冰水相变改变土层渗透性的缘故。(3)近地表附近温度等值线较密,而远地表土层中温度等值线较疏,表明路基表层更易受外界温度波动影响,夏季时温度自上而下逐渐降低,而冬季时温度自上而下逐渐升高。(4)路基断面中含水率随着深度的增加而增大,约在含水泥粗粒土材料和填料的界面附近达到峰值,体现了材料界面对水分迁移的影响效应,而后随深度增加含水率逐渐降低。研究成果可为寒区路基等工程的建造提供一定的理论支撑。 展开更多

关键词 寒区路基 水热耦合理论 解耦计算 数值分析

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400 km·h-1高速铁路级配碎石基床建养期劣化的细观机制 被引量：1

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作者 李泰灃 邓逆涛 +5 位作者 赵有明 陈中蕊 许嘉文 张新冈 王立军 谢康 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第1期27-37,共11页

针对400 km·h^(-1)高速铁路级配碎石基床,依据施工及列车荷载特征,提出基于智能振动压实仪的级配碎石基床建养快速模拟方法;开展骨架悬浮、骨架密实与悬浮密实3个类型的级配碎石试样建养模拟试验,采用干密度、动刚度等指标表征基... 针对400 km·h^(-1)高速铁路级配碎石基床,依据施工及列车荷载特征,提出基于智能振动压实仪的级配碎石基床建养快速模拟方法;开展骨架悬浮、骨架密实与悬浮密实3个类型的级配碎石试样建养模拟试验,采用干密度、动刚度等指标表征基床宏观劣化特性;分别选取6个典型建养节点,进行级配碎石试样X射线计算机断层(X-CT)试验,揭示基床建养期劣化细观机制。结果表明:通过优化调整振动压实设备的激振参数能够有效模拟基床动应力;建养模拟试验中不同类型试样动刚度曲线均存在嵌锁点,可用其表征基床宏观劣化特性;随着加载次数的增加,不同类型试样孔隙率均逐渐减小且在劣化阶段渐趋稳定,骨架密实型试样孔隙率最小且趋近于1%;不同类型试样孔隙丰度变化与动刚度一致,均存在嵌锁点,且随加载次数先减后增,骨架密实型试样的孔隙丰度最小,为0.67,故可将孔隙丰度作为表征基床劣化的指标。 展开更多

关键词 高速铁路 基床 级配碎石 建养期 劣化 细观机制 X-CT

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混杂纤维高性能轻骨料混凝土对称倾角梁抗剪性能试验研究

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作者 尤志国 褚艳敏 +2 位作者 李杰 毛小勇 周云龙 《广西大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期28-37,共10页

为了研究不同纤维组合对轻骨料混凝土对称倾角梁的抗剪性能的影响,对7根混杂纤维高性能轻骨料混凝土对称倾角梁进行抗剪性能试验研究,并利用ABAQUS有限元软件进行数值模拟以验证其可性行。结果表明:混杂纤维可以提高试验梁的抗剪性能,... 为了研究不同纤维组合对轻骨料混凝土对称倾角梁的抗剪性能的影响,对7根混杂纤维高性能轻骨料混凝土对称倾角梁进行抗剪性能试验研究,并利用ABAQUS有限元软件进行数值模拟以验证其可性行。结果表明:混杂纤维可以提高试验梁的抗剪性能,混杂钢纤维、仿钢纤维与聚丙烯短纤维具有正混杂效应。混杂纤维的加入有效抑制裂缝的产生与发展,明显提高对称倾角梁的极限荷载。三元混杂钢纤维、仿钢纤维和聚丙烯短纤维梁的抗剪性能优于二元混杂钢纤维和聚丙烯短纤维的梁。经研究得出二元混杂钢纤维和聚丙烯短纤维的梁中最优纤维组合分别为50、1 kg/m^(3),三元混杂钢纤维、仿钢纤维和聚丙烯短纤维的梁中最优纤维组合分别为40、3、0.7 kg/m^(3)。 展开更多

关键词 混杂纤维 轻骨料 抗剪性能 数值模拟 极限荷载

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基于MADM-QM的风电机组风功率异常数据处理方法

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作者 莫丰源 王卫华 郭前 《可再生能源》 北大核心 2025年第3期339-345,共7页

针对风电机组非正常运行时导致远程中央监控与数据采集(SCADA)系统所采集的风速-功率数据中存在大量的横向、纵向分布的异常值问题,文章提出了一种基于中值绝对偏差法(MADM)和四分位法(QM)的异常数据清洗方法,即MADM-QM算法。首先,基于... 针对风电机组非正常运行时导致远程中央监控与数据采集(SCADA)系统所采集的风速-功率数据中存在大量的横向、纵向分布的异常值问题,文章提出了一种基于中值绝对偏差法(MADM)和四分位法(QM)的异常数据清洗方法,即MADM-QM算法。首先,基于风速-桨距角关系模型,通过对风速区间的风速-桨距角数据集中绝对中位差(MAD)的求解,清洗掉±4.5MAD外的风速-桨距角数据;然后,基于风速-功率关系模型,先对功率区间的风速-功率数据集中异常值进行剔除,再对风速区间的风速-功率数据集中异常值进行剔除,完成异常数据的清洗;最后,以某风电场复杂工况下风电机组的实际运行数据为算例进行验证,并与MADM,QM和基于密度的空间聚类(DBSCAN)法进行对比分析。结果表明,MADM-QM算法不仅能够有效识别异常数据,而且能够高效完成异常数据清洗,相比其他3种方法,MADM-QM算法处理异常数据效率良好且清洗质量最优。 展开更多

关键词 风电机组 风功率 数据清洗 MADM-QM SCADA数据

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连杆曲线导引的织机开口机构设计 被引量：1

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作者 詹葵华 朱家程 白伦 《现代纺织技术》 北大核心 2024年第6期61-69,共9页

传统连杆开口机构难以使梭口保持停歇,无法适应高速、宽幅的现代新型织机的工艺要求。引入特殊连杆曲线导引的概念,利用带鲍尔点和带圆点连杆曲线能使从动件产生停歇的原理,设计了两种新型连杆开口机构。该机构由四连杆机构和综框导引... 传统连杆开口机构难以使梭口保持停歇,无法适应高速、宽幅的现代新型织机的工艺要求。引入特殊连杆曲线导引的概念,利用带鲍尔点和带圆点连杆曲线能使从动件产生停歇的原理,设计了两种新型连杆开口机构。该机构由四连杆机构和综框导引组件组成,四连杆机构的曲柄、连杆、摇杆和机架杆杆长比分别为1∶2∶2∶2.76、1∶2∶2∶2.3,连杆点的位置角分别为62.49°、49.15°,其与摇杆相连的连接杆与连杆等长。综框运动规律显示:两种机构梭口满开时主轴的相对静止角分别为约150°,40°和200°;综框处于最高和最低位时速度和加速度均为0,表明综框运动平稳,无冲击。该机构突破了传统连杆开口机构的局限,为低成本新型织机的开发创造了条件。 展开更多

关键词 织机 开口机构 四连杆机构 连杆曲线 梭口

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新型连杆式双料分装供送机构的设计及应用 被引量：1

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作者 詹葵华 盛跃 《包装与食品机械》 CAS 北大核心 2024年第2期93-98,共6页

为实现双物料缓急有度地输出并分装入容器,提出一种新型连杆式供送机构。由1个能生成对称、自切且带有鲍尔点的特殊连杆曲线的四连杆机构,驱动2个阀门推杆执行带停歇的直线往复运动,以控制2个阀门交替开启和闭合。四连杆机构中曲柄、连... 为实现双物料缓急有度地输出并分装入容器,提出一种新型连杆式供送机构。由1个能生成对称、自切且带有鲍尔点的特殊连杆曲线的四连杆机构,驱动2个阀门推杆执行带停歇的直线往复运动,以控制2个阀门交替开启和闭合。四连杆机构中曲柄、连杆、摇杆及机架杆的杆长比为1:1.8371:1.8371:2,连接杆与连杆等长,夹角为109.47°。分装过程的仿真结果表明:锥形阀门在开启/闭合阶段,其运动位置对出料区域的控制可使落料量变化平稳;在1个运动周期内完成双物料的分装,提高装料的效率。研究为包装机械中的其他推送装置的设计提供新思路。 展开更多

关键词 供送机构 分装 四连杆机构 连杆曲线 直线往复运动

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非饱和成层土稳态渗流问题的解析计算 被引量：2

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作者 陈佩佩 乔栋 吴楠 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期68-78,共11页

广泛存在的成层土非饱和稳态渗流的解析计算研究相对薄弱。基于达西渗流定律和土层界面的连续性条件,构建了描述非饱和成层土稳态渗流过程的数学模型。使用分离变量技术和数学归纳思想,获得了成层土同一剖面的基质吸力、有效饱和度与吸... 广泛存在的成层土非饱和稳态渗流的解析计算研究相对薄弱。基于达西渗流定律和土层界面的连续性条件,构建了描述非饱和成层土稳态渗流过程的数学模型。使用分离变量技术和数学归纳思想,获得了成层土同一剖面的基质吸力、有效饱和度与吸应力沿高程分布的解析表达式。基于COMSOL数值分析平台对解析算法进行了验证计算,从而实现了非饱和成层土稳态渗流过程的解析求解。而后,探讨了土层界面的存在对渗流过程的影响并开展了参数敏感度分析。分析表明:(1)相同入渗条件下相同高程处砂土的基质吸力最大,黏土最小;地表渗流速率的不同对粉土层有效饱和度分布影响最大,砂土最小。(2)黏土层中吸应力近乎线性增长,砂土的吸应力则沿高程先增大后减小;土层界面的存在会影响基质吸力沿高程的增长速率,可使有效饱和度和吸应力沿高程分布发生突变。(3)Gardner模型参数α值越小,相同高程处基质吸力值越大,饱和土渗透系数(ks值)越小,基质吸力增长速率越慢;α与k_(s)取值越小,有效饱和度降低速率越慢;α取值越小或ks取值越大,地表处的吸应力值越大。研究成果可为诸如边坡稳定等工程地质问题提供一定的理论支撑。 展开更多

关键词 非饱和成层土 稳态渗流 基质吸力 有效饱和度 吸应力 解析解

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CFRP加固RC梁力学性能试验研究及有限元分析 被引量：1

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作者 刘冰 占陈文 毛小勇 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第5期930-941,共12页

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)对钢筋混凝土梁的加固效果,对6组钢筋混凝土梁的抗弯性能开展试验研究,在试验研究中重点考察了CFRP加固对RC梁受弯时力学性能的影响。结果表明:①经CFRP布加固后的RC梁相较于未加固的RC梁,开裂荷载增加... 为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)对钢筋混凝土梁的加固效果,对6组钢筋混凝土梁的抗弯性能开展试验研究,在试验研究中重点考察了CFRP加固对RC梁受弯时力学性能的影响。结果表明:①经CFRP布加固后的RC梁相较于未加固的RC梁,开裂荷载增加47.4%,屈服荷载增加34.2%,极限荷载增加27.4%。②CFRP加固后,梁内纵筋屈服时最大裂缝宽度减小0.1 mm,梁破坏时最大裂缝宽度减小0.8 mm。③CFRP加固能较大程度提高梁的力学性能及梁的延性,改善梁的破坏过程。为了继续探究CFRP的最佳加固形式,通过ABAQUS有限元数值模型模拟未加固及不同加固形式作用下梁加载的受力全过程,模拟结果与试验结果基本吻合。结果表明:增加加固层数、加固层厚度及改变加固形式都能显著提高梁的承载力,其中四面环绕式及三面U形的加固形式加固效果最好,加固层数控制在3层内加固效果最佳。 展开更多

关键词 钢筋混凝土梁 碳纤维增强复合材料 力学性能 有限元分析

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加权多尺度卷积稀疏表示及其在滚动轴承复合故障诊断中的应用 被引量：6

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作者 王爽 丁传仓 +2 位作者 曹懿 王报祥 江星星 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期197-207,共11页

故障特征精确提取是实现轴承故障诊断的重要环节。卷积稀疏表示能够刻画特征的移位不变特性,非常适用于滚动轴承故障特征提取。然而,卷积稀疏表示忽略了故障冲击特征的周期性及不同尺度下的信号特性差异,制约了其在谐波成分和背景噪声... 故障特征精确提取是实现轴承故障诊断的重要环节。卷积稀疏表示能够刻画特征的移位不变特性,非常适用于滚动轴承故障特征提取。然而,卷积稀疏表示忽略了故障冲击特征的周期性及不同尺度下的信号特性差异,制约了其在谐波成分和背景噪声等干扰下的特征提取能力。因此,提出了加权多尺度卷积稀疏表示用于分离振动信号中的周期性故障冲击特征,从而实现轴承故障诊断。在构建的稀疏表示模型中,利用多尺度变换将原始信号转换到不同尺度下,并在不同尺度下采用不同权重系数以达到抑制谐波成分等干扰的目的。同时,为了凸显故障冲击特征,建立了约束故障特征稀疏系数周期性的正则项,提高冲击特征分离能力。此外,引入交替方向乘子法和受控极小化方法推导出迭代求解算法。最后,通过分析提取特征的波形、包络谱及两种故障信息定量评估指标,验证了提出方法拥有优异的轴承复合故障冲击特征提取和诊断能力。 展开更多

关键词 加权多尺度卷积稀疏表示 滚动轴承 故障诊断 故障特征提取

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锥段结构对旋流器内部流场和分级性能的影响 被引量：2

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作者 梁志涛 李峰 +2 位作者 韩虎 王延超 纪祥飞 《有色金属工程》 CAS 北大核心 2024年第3期133-138,167,共7页

针对常规旋流器分级精度低、运行能耗高的问题,提出了一种改进旋流器锥段的方法用于提高旋流器分级性能,通过数值计算法呈现了直线型、抛物线型和双曲线型锥段结构旋流器对内部流场特性和分离性能的影响规律。数值模拟结果表明:采用抛... 针对常规旋流器分级精度低、运行能耗高的问题,提出了一种改进旋流器锥段的方法用于提高旋流器分级性能,通过数值计算法呈现了直线型、抛物线型和双曲线型锥段结构旋流器对内部流场特性和分离性能的影响规律。数值模拟结果表明:采用抛物线锥段可使其旋流器的切向速度和轴向速度减小,降低乱流的发生概率,流场稳定性得到有效提升,双曲线锥段内部流场不稳定,不利于颗粒的平稳运行。抛物线型旋流器零速包络面外移,细内旋流空间变大,细颗粒得到充分分离,分级精度得到一定提升。相比于常规型和双曲线型,抛物线型旋流器具有较小的湍流强度,颗粒稳定性得到有效提升,同时,抛物线型旋流器的陡度指数从0.61提升为0.72,旋流器分级精度得到大幅提升,由于其分离空间的变大,切割粒径稍有增大。 展开更多

关键词 数值分析 水力旋流器 湍流强度 分级精度

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基于特征融合及混合注意力的小目标船舶识别

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作者 严荣慧 郭前 +2 位作者 雷鸣 蔡雁翔 羊箭锋 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第6期284-292,共9页

[目的]旨在解决由于小目标船舶特征不显著导致网络模型识别率低的问题,提出基于图像与运动特征融合方法。[方法]在小目标船舶图像特征不明显的情况下,融合运动特征信息,丰富小型船舶的特征表达,同时提出混合注意力模型。在数据驱动条件... [目的]旨在解决由于小目标船舶特征不显著导致网络模型识别率低的问题,提出基于图像与运动特征融合方法。[方法]在小目标船舶图像特征不明显的情况下,融合运动特征信息,丰富小型船舶的特征表达,同时提出混合注意力模型。在数据驱动条件下加入船舶目标先验信息,提高模型对关键特征的感知和利用能力。[结果]在720P分辨率图像中能实现10×10像素的小目标船舶识别,识别距离达到4 km范围,实现了广域船舶识别与定位功能。[结论]改进后的目标识别网络既具备像素级别的小目标船舶检测能力,同时又具备对环境噪声的抗干扰能力,突破了网络模型对小目标船舶识别率低的瓶颈。 展开更多

关键词 目标跟踪 图像处理 小目标船舶 运动特征 特征融合 先验信息 混合注意力模型 YOLOv5

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干式空心电抗器匝间过电压绝缘检测实验虚拟仿真教学系统设计与开发

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作者 彭芳 王旭 +3 位作者 姜杏辉 张桂炉 雷鸣 苏梓豪 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第1期91-96,共6页

针对学生在干式空心电抗器匝间过电压绝缘检测实验教学过程中存在的危险性大、成本高、消耗高、特高压等问题,应用虚拟仿真技术,通过视景建模与仿真运行,高度还原变电站营运环境,设计和开发了干式空心电抗器匝间过电压绝缘检测实验虚拟... 针对学生在干式空心电抗器匝间过电压绝缘检测实验教学过程中存在的危险性大、成本高、消耗高、特高压等问题,应用虚拟仿真技术,通过视景建模与仿真运行,高度还原变电站营运环境,设计和开发了干式空心电抗器匝间过电压绝缘检测实验虚拟仿真教学系统,包含实验仿真、实验考评以及实验服务。教学系统采取虚实结合的方式,推进现代信息技术融入特高压实验教学,激发学生的实验兴趣,取得了良好的教学效果,实现学生工程实践、问题分析、科学研究等能力的提升,对培养学生的创新意识和科研能力发挥重要作用。 展开更多

关键词 干式空心电抗器 虚拟仿真 实验教学系统

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