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关键词： 下肢生物力学   跑步损伤   疲劳失效力学机制   物理信息神经网络   损伤智能评估  

摘要： 针对传统长跑损伤评估方法难以量化组织累积载荷与机械疲劳效应的局限性,文章通过融合个性化肌骨系统建模、疲劳失效力学分析与深度物理信息神经网络,构建了一套从力学机理揭示到相对风险预测的生物力学研究框架.研究聚焦于连续冲击载荷下组织的损伤演化规律,旨在系统阐明足部生物力学特征与跑步里程对组织疲劳损伤的协同调控机制,为长跑损伤的力学风险评估提供新的理论依据.研究首先基于个体医学影像数据构建了具有解剖特异性的下肢肌骨模型,并引入表征肌腱等致密结缔组织的非线性粘弹性本构关系,以精确刻画其在循环载荷下的应力松弛、蠕变等时变力学行为.基于累积损伤理论建立了组织层次的疲劳失效力学模型,定量揭示了足底筋膜、跟腱、胫骨及髌股关节在长跑过程中的损伤累积呈现明显的三阶段非线性演化规律,并识别出11~16 km为关键的“疲劳敏感窗口”.定量分析表明,足部姿态指数随跑程显著变化,且与各组织疲劳失效概率存在高度非线性正相关.此外,为实现损伤风险的动态评估,本研究创新性地将疲劳失效力学机理嵌入深度物理信息神经网络,通过将组织累积损伤演化方程作为物理约束引入损失函数,构建了以足部姿态指数和跑步里程为核心输入参数的智能预测模型.基于45名跑者半程马拉松跑实验数据验证了该模型在预测精度和泛化能力上均显著优于纯数据驱动方法.结果表明,长跑过程中下肢组织疲劳损伤具有非线性、多阶段演化的生物力学特征,且不同组织对累积载荷的响应存在时空差异性.所提出的融合力学机理与深度学习的新型框架,能够有效实现从运动学到组织内部损伤状态的动态映射与力学趋势预测.本研究不仅为理解长跑相关损伤演化机制提供了更深入的力学解释,也为发展基于生物力学原理的个性化损伤预防与康复策略提供了重要的方法论支持.

关键词： 软枣猕猴桃   硫酸盐转运蛋白   生物信息学分析   RT-qPCR   转录因子预测  

摘要： 硫酸盐转运蛋白(SULTR)基因家族在植物硒的吸收、转运和储存中发挥重要作用,然而,该家族成员在软枣猕猴桃(Actinidia arguta)中的相关研究尚未见报道。运用生物信息学方法,结合RT-qPCR技术,鉴定软枣猕猴桃SULTR家族成员,并对其进行表达模式分析及转录因子预测。从软枣猕猴桃中共鉴定出17个AarSULTR基因,其蛋白理化性质差异较大,编码蛋白多为疏水性蛋白,所有AarSULTR均定位于细胞膜。系统发育分析将AarSULTR划分为4个亚家族;该家族中15个成员含有完整的suIP保守结构域,2个成员含有PRK11660superfamily结构域,全部成员均含有核心保守基序Motif1,Motif2,Motif4,Motif6,Motif9,且分布在15条染色体上。共线性分析显示软枣猕猴桃与中华猕猴桃有31对同源基因,多于软枣猕猴桃与拟南芥的20对同源基因。该家族成员启动子区域富含参与茉莉酸甲酯(MeJA)响应元件、低温响应元件、光响应元件及水杨酸响应元件等。RT-qPCR结果表明AarSULTR-4、AarSULTR-5、AarSULTR-7、AarSULTR-14在软枣猕猴桃根、茎、叶中出现组织特异性表达;转录因子预测发现AarSULTR-4、AarSULTR-5、AarSULTR-7、AarSULTR-14的表达主要受NAC、AP2/ERF、HSF等转录因子的调控。本研究表明软枣猕猴桃基因组SULTR家族共有17个成员,其中AarSULTR-4、AarSULTR-5、AarSULTR-7、AarSULTR-14作为候选基因可能在软枣猕猴桃硒的吸收、转运和富集中发挥调控作用。(图9 参49)

关键词： Inconel 625   CrN颗粒   晶粒细化   抗高温氧化性能   氧化机制  

摘要： 为系统阐明CrN颗粒对Inconel 625(IN625)沉积层微观组织调控及高温抗氧化行为的协同作用机制,采用电弧定向能量沉积技术(directed energy deposition-Arc,DED-Arc)制备了IN625及其IN625/CrN复合沉积层,系统研究了CrN颗粒对材料微观组织与高温氧化行为的影响规律.结果表明,CrN的引入促进氮化物/碳氮化物析出,这些相作为异质形核位点显著细化γ-Ni基体晶粒,并使Laves相由连续爪状转变为离散分布.在1 100 °C氧化试验中,IN625/CrN表现出优异抗氧化性能,其质量增重较IN625降低92.1%,氧化速率常数下降64.8%.机理分析表明,CrN通过晶粒细化促进Cr扩散并形成致密Cr2O3保护层,同时抑制Ni、Fe外扩散,减少非保护性氧化物生成,从而提高氧化膜附着性并抑制剥落.研究结果表明,CrN颗粒能够显著改善IN625沉积层的组织与抗高温氧化性能.

关键词： 采煤机   截割规划   自主调高   动态截割煤层  

摘要： 近年来,透明地质模型在多源信息融合驱动下,精度不断提升。然而,在复杂薄煤层条件下,采煤机自主截割仍面临底板阶跃突变难以有效表征、规划路径缺乏动态适应能力等关键挑战,其本质在于截割轨迹与地质模型之间尚未建立有效的动态耦合机制。针对该问题,本文提出一种基于工作面阶梯模型的采煤机截割底板连续规划方法。该方法以阶梯化形式表征底板形态,构建“黑–灰–白”三级地质认知状态,支持随采煤机推进而动态演化的可信地质表达;在此基础上,引入基于贝叶斯状态估计的多刀滚动预测机制,融合历史截割轨迹、装备位姿与地质认知信息,对未截区域底板高度进行概率预测,并利用每刀截割后的实测数据对后续预测剖面进行在线校正;进一步结合截割电流的幅值与波动特征,设计电流分层自主调高策略,识别硬岩或夹矸扰动并生成前馈补偿量叠加至目标路径;通过实际截割轨迹反演生成动态截割煤层,实现截割过程与地质认知的持续更新。依托数字孪生平台,开展路径规划有效性验证实验、采煤机连续截割实验和电流分层自主调高机制有效性验证实验。实验结果表明,所提方法能够实现截割轨迹对底板宏观形态的基本跟随,系统连续运行总体稳定,并在岩性突变区域能够及时触发自适应调高响应。本研究为复杂薄煤层条件下采煤机实现环境自适应的自主截割提供了可行的技术路径。

关键词： 多无人机   航路规划   深度强化学习   先验知识   协同避障  

摘要： 针对多无人机自主协同避障航路规划任务中,传统多智能体强化学习算法存在的收敛速度慢,无人机协同性不足等问题,该文提出一种先验引导的时序融合价值分解算法(PGL-QMIX)。该方法在离线阶段利用A星(A*)算法生成全局参考路径,并在在线决策中仅提取智能体感知范围内的局部路径片段与几何评分作为弱先验,引导个体策略在部分可观测环境下实现稳定探索与协同避障。同时,设计了双重长短期记忆网络(LSTM)架构,用于建模先验知识与实时状态的时序依赖关系。并对各无人机的动作价值函数进行动态加权融合与自适应优化,提升系统的环境适应性与多无人机协同的稳定性。实验结果表明,所提方法在三维栅格场景中,相较于同场景下次优结果,所提方法的收敛步数分别减少3.0%, 7.2%和7.4%,稳态任务成功率分别提升1.26, 4.41和8.12个百分点,平均航路长度分别缩短6.2%, 8.5%和10.0%,验证了该方法在多无人机自主协同避障航路规划中的有效性与稳定性。

关键词： 滨海核电   冷源生物   声学监测   商用探鱼仪   高斯随机场  

摘要： 为应对滨海核电厂冷源生物堵塞取水口的安全风险,解决现有监测手段时空覆盖不足预警时间过短的难题,本研究探索了利用作业渔船搭载的商用探鱼仪构建移动监测网络的可行性。以阳江核电厂取水口外部海域的毛虾为对象开展资源量评估的仿真研究。根据取水口拦截网的毛虾资源量数据与高斯随机场理论,仿真构建了具有真实空间异质性的毛虾生物量分布场的基础上,比较传统渔业资源声学调查评估方法和不同航线数量渔船随机声学采样的资源量监测效能。结果表明:监测频率是决定估算精度的关键因素,渔船网络在高频次监测条件下对毛虾生物量估算的绝对误差可接近低频次传统系统调查(ε=4)监测水平。渔船航线数量增加受航迹间空间重叠度的限制,精度改善呈现边际效益递减规律,毛虾爆发期(一月)最优渔船航线数量为8条,超过该数量后对调查精度改善趋缓。本研究为“核电厂取水口岸堤固定站点精准监控”与“外部海域渔船移动网络广域预警”相结合的监测体系建设,提升核电冷源生物预警能力提供了科学依据。

关键词： 人口变动   教育资源配置   供需失衡   空间错配   制度变革  

摘要： 在人口的数量、素质结构与分布持续变动的大背景下,教育资源配置面临着前所未有的挑战。本文深入剖析人口变动对教育资源配置的影响,揭示出生人口波动引发的教育资源供需失衡、人口迁移导致的教育资源空间错配以及制度壁垒阻碍资源公平配置等难题。针对这些挑战,提出构建智慧化监测预警体系、优化教育资源弹性配置机制、强化全社会协同治理共识等应对策略。同时,反思基础教育县域负责制的局限性,探讨教育制度变革的必要性,以及教育资源配置中的效率与公平问题。研究旨在为教育资源的优化配置提供理论支持与实践指导,推动教育事业与人口发展相适应,实现教育公平与可持续发展。

关键词： 真空钎焊   多晶金刚石   4J333膨胀合金   光学窗口   抗剪强度  

摘要： 采用Ag-Cu-In-Ti低温钎料实现了光学窗口材料化学气相沉积(chemicalvapordeposition,CVD)多晶金刚石与4J333膨胀合金的钎焊连接,获得了界面良好无缺陷的钎焊接头.研究了钎焊温度分别为700℃、730℃和760℃的对接头界面组织及力学性能的影响规律.结果表明,钎焊接头显微组织为CVD多晶金刚石/TiC/Ag(s,s)+Cu(s,s)+Ag3In+Cu7In3+Ni3Ti+(Fe,Ni)Ti+Fe2Ti/(Fe,Co)+Cu7In3+Ag(s,s)+Cu(s,s)/4J333膨胀合金.随着钎焊温度升高,Ni3Ti等脆性化合物数量增多、形貌粗大化且逐步向多晶金刚石侧迁移,4J333膨胀合金熔蚀区域拓宽,多晶金刚石侧TiC 层厚度增加. 随着钎焊温度的升高接头的抗剪强度呈现先升后降的趋势,在钎焊温度为730℃,保温时间为10min的工艺条件下接头平均抗剪强度最大为113.5MPa. 断口分析表明,接头的断裂均发生在TiC界面,均为脆性断裂.

关键词： 钨纤维/钨复合材料   微观组织   力学性能   界面   异常再结晶  

摘要： 钨材料是未来核聚变装置中的面向等离子体候选材料之一。然而,钨的脆性问题影响了其应用的安全性。钨纤维/钨复合材料是解决钨材料脆性问题的方法之一。以短钨纤维和纯钨粉为原材料,采用放电等离子烧结制备了钨纤维/钨复合材料,系统研究了烧结温度(1 300~1 700 ℃)对其组织和性能的影响。结果表明:不同烧结温度下,复合材料中的钨纤维表面在应变诱导下形成了一圈异常粗大的再结晶晶粒,随着烧结温度的升高,钨纤维表面的异常再结晶晶粒逐渐长大,导致钨纤维脆化。随着烧结温度的升高,Wf/W复合材料的抗弯强度先升高后下降,当烧结温度为1 500 ℃时,复合材料的抗弯强度最大达266 MPa。当烧结温度为1 400 ℃时,复合材料的断裂能最高达3.50 kJ/m2;当烧结温度超过1 500 ℃时,复合材料中Wf/W界面脱黏被抑制,复合材料的韧性较差。因此,Wf/W复合材料的最佳烧结温度范围为1 400~1500 ℃。

关键词： 航迹规划   蚁群算法   精英蚁群   算法融合  

摘要： 为解决无人机在复杂环境下航迹规划收敛速度慢、拐点多、易陷入局部最优等问题,提出一种改进蚁群算法,并将其应用到无人机航迹规划中。针对传统蚁群算法初始寻优能力差的问题,结合人工势场法,模拟食物对蚁群的吸引能力,更新全局信息素初始化分布,使蚁群在初始寻优过程中受全局信息素分布指引,减小搜索初期的盲目性;在传统蚁群算法中引入精英蚁群,赋予精英蚁群更大的移动空间和更灵敏的信息素更新规则,提高蚁群的寻优能力和收敛速度;借鉴A*算法思想,更新蚁群算法的启发函数,增加可行节点与目标节点的距离,加强对蚁群的引导。仿真结果表明,在路径长度、迭代次数及航迹平滑度等方面,改进蚁群算法能提供更优质的解决方案。