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关键词： 自适应   邻域空间作用强度   SAR影像   改进的MCMC算法   影像分割  

摘要： SAR(Synthetic Aperture Radar,SAR)影像分割是将影像中具有相同或相似性质的像素加以合并,进而求得同质区域并加以区分的过程。利用统计分析法的MCMC(Markov chain monte carlo,MCMC)思想对SAR影像进行分割,在计算先验概率时,除自身的像素测度信息外,像素间的空间作用强度也是影响分割质量的重要因素。传统利用MRF(Markov random field,MRF)构建标号场模型时,将邻域空间作用强度参数作为预定义参数,数值的大小由经验来确定,存在调参困难,针对不同SAR影像适应性差的问题。为此本文提出一种自适应调节邻域空间作用强度参数的分割算法。在构建标号场模型时,在原分割模型的基础上,将邻域像素空间作用强度参数由事前预定义改进为服从某一高斯分布的先验随机变量。在原有MCMC策略进行后验概率模拟的基础上,增加对邻域空间作用强度参数的更新操作,以获取其最优解。最后验证新提出算法的合理性,分别基于模拟影像和真实影像进行实验,实验结果证明新提出的算法不但在分割精度上达到了优秀分类器标准,而且能够根据不同影像,自适应得到邻域空间作用强度参数。新提出的算法既保证了分割精度,又克服了传统MCMC算法利用MRF模型构建SAR影像分割模型时,邻域像素的空间作用强度为事前预定义所带来的不足,提升了算法针对不同SAR影像的分割适应性,进而提升了分割效率。

关键词： 磷烯纳米管   热稳定性   力学特性   分子动力学  

摘要： 本文采用分子动力学方法系统研究了扶手椅型和锯齿型磷烯纳米管的热稳定性与力学特性。热稳定性研究表明,两类纳米管在室温以上均可稳定存在,临界温度分别为390 K(扶手椅型)和320 K(锯齿型),扶手椅型磷烯纳米管具有更好的稳定性。力学分析表明,两种手型纳米管的拉伸与压缩模量均呈现显著各向异性,并与二维磷烯相应取向上的弹性特性基本一致。温度升高显著降低磷烯纳米管的拉伸性能,从50 K升至300 K,两类纳米管的断裂强度下降约50%,断裂应变下降55%-60%。相比之下,磷烯纳米管的压缩性能受温度影响程度较弱,但锯齿型纳米管的屈曲性能在300 K(接近其热稳定极限)时急剧下降,此时两类纳米管的失效机制不同:扶手椅型是由局部屈曲主导的结构失稳,锯齿型则是以局部压溃主导的材料失效。相较未卷曲的二维磷烯,几何曲率引起的预应变效应削弱了磷烯纳米管的轴向抗拉伸能力,同时其屈曲应变也普遍降低,但屈曲强度因环向约束的“加固”效应反而增大。

关键词： 乙肝   免疫耐受   人群异质性   基本再生数   稳定性  

摘要： 为探究免疫耐受人群对传染病发展的影响,构建了含免疫耐受人群与活动性感染人群独立仓室的乙肝传播动力学模型。采用下一代矩阵法计算基本再生数,结合Routh-Hurwitz判据、LaSalle不变集原理及Lyapunov函数分析了平衡点稳定性,运用Pontryagin原理求解最优控制,最后通过数值模拟验证了上述理论。结果表明:细分I1、I2仓室可精准反映乙肝传播特征、规避传统模型偏差,且δ具备防控调控潜力。明确了免疫耐受人群的关键作用,为精准防控提供理论支撑。

关键词： 黏土   临界状态应力比   高压   机理  

摘要： 前期研究表明,随着压力水平增高,部分黏土临界状态应力比M会在较窄Δe范围内显著下降,即存在M的“陡降”现象;但其没有考虑应力路径、端部约束、固结后二次饱和等重要影响,有可能导致错误的试验结论。为进一步验证,本文采用二次反压饱和、端部光滑等措施,对重塑华东深部黏土开展了0.3~2.5MPa的三轴固结不排水压缩和拉伸剪切试验。试验发现,相较于克服端部摩擦约束,二次反压饱和对高压固结黏土M影响相当显著;而且无论压缩还是拉伸路径,均存在上述M“陡降”现象。另外对比分析表明,已有岩土非线性强度理论无法合理描述本文观察的黏土不同应力路径压力相关M非线性特征;最后,初步揭示M“陡降”与高压条件下的临界状态阶段,黏土内部平行颗粒分布及相应的面-面接触类型的主要结构特征密切相关。

关键词： 航天器   吊具连接件   超静定结构力学   优化设计   有限单元法  

摘要： 针对某大型重载弱刚度航天器吊装安全与结构精度及精度稳定性保证需求,进行了吊具连接件超静定结构力学建模与优化设计研究。建立了两点连接等刚截面三次超静定桁架在结点处受集中力分布的结构力学矩阵分析理论模型,通过MaFoDeM和ANSYS软件验证了理论模型的正确性,得到了连接件几何构型与约束力解析解及其非线性分布情况。根据工程实际,控制航天器星箭对接和着陆器对接锥环圆度径向偏差小于0.5mm,得到了各起吊点临界力域和可行域,最终确定吊具连接件件构型。通过有限单元法对比分析了理论计算与仿真和试验结果综合误差小于5%,可较准确地计算约束力及位移情况,整体圆度为0.68mm,满足了工程需求,为航天器吊具连接件超静定结构力学理论与优化设计研究提供了参考。

关键词： β-Lg   EGCG   pH值   稳定性   分子模拟  

摘要： 表没食子儿茶素没食子酸酯(Epigallocatechin gallate,EGCG)是茶多酚中最重要的活性成分,性质不稳定限制了其应用。论文采用荧光光谱法探究了不同pH条件下β-乳球蛋白(β-Lactoglobulin,β-Lg)与EGCG的相互作用机理,采用红外光谱法和同步荧光光谱法研究了相互作用对β-Lg二级结构的影响,通过测定粒径、多分散指数、分子对接以及分子动力学研究β-Lg-EGCG复合物的稳定性。结果表明:不同pH条件下,EGCG对β-Lg均产生静态猝灭,结合常数均在103~104 L/mol数量级,且随着pH值的增大而增大,pH 8.0时结合常数最大,为3.2×104,说明二者反应形成了β-Lg-EGCG复合物。热力学参数分析可知:四种pH条件下,EGCG与β-Lg的结合反应均是自发进行的,主要作用力为氢键和疏水相互作用。粒径与多分散指数分析表明EGCG与β-Lg结合后形成稳定的纳米复合物。分子对接、分子动力学模拟及MM-PBSA表明β-Lg与EGCG主要是以氢键相结合,还有少许的疏水相互作用和静电相互作用,二者结合后体系的均方根偏差比蛋白体系降低,说明二者形成了稳定的复合物。研究结果说明β-Lg作为载体与EGCG较好结合有效提升了EGCG的稳定性,为EGCG的活性保护及开发利用提供了新的思路。

关键词： 机器学习   节理岩体   强度预测   核密度估计   CNN-GRU组合网络模型   SHAP分析  

摘要： 天然岩体受节理、裂隙及赋存环境影响,其单轴抗压强度(UCS)与影响因素之间具有高度复杂的非线性关系,同时岩体结构的多样性又使强度预测存在显著的离散性与随机变异性。因此,基于收集的相关文献数据,采用最大信息系数(MIC)方法进行影响因素分组,并利用CNN-GRU组合网络模型挖掘UCS与节理特征、岩石种类、冻融循环次数等因素的联系,同时结合核密度估计表征预测误差的局部分布与整体变化趋势,进而构建UCS预测区间。结果表明,通过结合自适应带宽核密度估计所构建的预测区间,在符合总体区间覆盖率要求的前提下,其区间宽度较高斯分布和固定带宽核密度估计分别降低32.68%、38.65%,有效提升了预测区间的准确性和可靠性。同时采用SHAP分析有效解释了CNN-GRU模型的学习机制,不仅验证了模型所学习的非线性规律从训练集成功泛化到测试集,还识别出多因素交互作用中的关键因素,表明融合MIC与SHAP方法可以有效剔除冗余因素,进而提升模型的预测精度,并为多因素耦合下的岩体力学机制研究提供了新视角。本研究推动了岩体强度预测从点预测向概率化预测的发展,为岩土工程风险量化提供了可靠依据,同时通过模型内在机理的特征筛选策略进一步提升了预测性能。

关键词： 乳清分离蛋白   大豆卵磷脂   茶多酚   互作机理   α-亚麻酸   递送体系  

摘要： 为构建高效的α-亚麻酸(α-Linolenic Acid,ALA)乳液递送体系,以茶多酚(tea polyphenols , TP)、乳清分离蛋白(whey isolate protein, WPI)与大豆卵磷脂(soy lecithin,SL)为原料,通过改变TP添加量(0~1.0mg/mL)制备WPI-SL-TP三元复合物,利用此三元复合物包埋ALA制备乳液,分析TP质量浓度对复合物结构、功能特性的影响,以及对乳液中ALA包埋效果与稳定性的影响。结果表明,TP通过静态猝灭机制与WPISL复合,二者以疏水相互作用为主要驱动力,诱导蛋白质二级结构发生重构。随着TP质量浓度升高,复合物表面疏水性下降,接触角减小,乳化活性增强。这些结构与性质的改变直接影响了乳液性能。TP的添加使ALA包埋率从65%提升至约80%,当TP添加量低于0.6 mg/mL时,复合物结构展开不充分,导致乳液液滴聚集,粒径增大,Zeta电位绝对值减小,对ALA的包埋效果不佳;TP添加量达到0.8 mg/mL及以上时,复合物因结合更多TP,从而提供了更强的静电斥力与空间位阻,进而形成粒径更小、Zeta电位绝对值更高、分散更均匀的乳液,显著提升了对ALA的包埋效率。稳定性结果表明,TP质量浓度为0.8 mg/mL时,乳液热稳定性较佳。研究旨在为基于蛋白-磷脂-多酚协同作用的活性脂质高效递送系统设计提供理论依据。

关键词： 光纤光栅(FBG)   渗流场重构   降雨滑坡   流固耦合   边坡稳定性监测  

摘要： 【目的】在复杂地质条件、极端降雨气候及工程活动影响下,公路边坡滑坡灾害频发,不仅会造成路基沉降、路面塌陷等重大基础设施破坏,还会导致水土流失、植被破坏等生态问题,故开展降雨入渗下滑坡风险识别与预警防控具有重要意义。【方法】基于光纤光栅湿度探测杆获取了降雨入渗过程中的含水量时间序列数据。重构了降雨入渗期间路基边坡的内部渗流场。基于FLAC3D软件建立了路基边坡的流固耦合模型,结合模型试验边坡渗流场变化结果,揭示了降雨入渗过程中边坡的物理和力学响应变化规律。【结果】监测结果表明,湿润锋随降雨历时持续向深部推进,最大湿润锋深度约45 cm,最大破坏深度达30cm;坡脚部位形成持续高含水带,最大含水率约46%,并伴随非饱和渗透系数的阶段性升高。数值分析结果显示,降雨入渗导致基质吸力衰减与孔隙水压力抬升,负孔压绝对值最低约17.9kPa;安全系数由约1.612下降至约1.027,剪应变增量带逐步贯通并向坡脚扩展,边坡接近临界失稳状态。【结论】光纤光栅湿度探测杆可有效表征降雨入渗条件下含水率的时空演化,弥补了现有边坡渗流场动态监测领域的不足,可实现对降雨路基边坡稳定性的长期实时监测。

关键词： 微重力   淬火传热   两相流   低温推进剂   在轨加注   热应力   数值模拟  

摘要： 针对航天低温推进剂在轨加注预冷过程中的安全与效率需求,本文旨在揭示微重力环境下液氧与液氢管路淬火过程的传热机理及热应力演化规律。采用VOF多相流模型耦合Lee相变模型,对微重力环境下液氧与液氢在垂直管内的瞬态淬火过程进行三维数值模拟,并基于温度场映射开展管壁瞬态热应力计算,详细分析了不同入口流速下两种工质的壁面温度响应、热流密度演变、气液两相分布和管壁热应力特征。结果表明:微重力环境下,提高流速能显著增强界面剪切力,加速蒸汽膜剥离并提升临界热流密度。对比分析发现,液氧在淬火初期会在壁面附近形成蒸汽膜,但难以维持连续稳定的膜态沸腾,壁面较早进入过渡沸腾阶段;液氢由于密度和单位体积汽化潜热更低,易发生闪蒸使过渡沸腾区显著压缩并伴随剧烈的热流密度峰值跃迁。液氢的冷能利用率优于液氧,且随流速增加这一优势更为突出;而流速增加会加剧管壁热冲击,应力峰值多出现在过渡沸腾阶段。研究结果揭示了微重力下低温流体淬火的特殊传热机理,为优化在轨加注预冷策略提供了理论依据。