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工程科学学报
北京科技大学
工程科学学报

北京科技大学

徐金梧

月刊

2095-9389

xuebaozr@ustb.edu.cn

010-62332875

100083

北京海淀区学院路30号

工程科学学报/Journal Chinese Journal of EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是由教育部主管、北京科技大学主办的学术类科技期刊。国内外公开发行，主要刊载矿业与环境工程、冶金工程、材料科学与工程、机械工程等与冶金工业相关的学科领域的最新研究成果，为中文核心期刊（冶金工业类）及中国科技论文统计源期刊。目前，已经被EI、CA、MA、《剑桥科学文摘社网站》、俄罗斯《文摘杂志》、德国《数学文摘》等国内外著名检索刊物或数据库列为收录源期刊，先后荣获首届国家期刊奖、中国期刊方阵“双高期刊”、第二、三届国家期刊奖百种重点期刊等多项大奖。
正式出版
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    基于3D卷积神经网络的膏体屈服应力预测

    刘泽民程海勇毛明发李在利...
    1337-1348页
    查看更多>>摘要：膏体流变性能是膏体充填技术重要指标,是金属矿膏体充填工艺流程的重要工程参数.本文提出一种基于 3D卷积神经网络的膏体屈服应力预测方法,通过制定图像采集标准并研发图像采集装置采集图像数据集.经Sobel算子实现膏体边缘检测、全图缩小等预处理,得到膏体图像数据集.采用十折交叉验证方法划分数据集,避免因单次随机划分造成的偶然误差.以膏体图像-屈服应力数据集为基础,利用 3D卷积神经网络模型提取膏体纹理特征和时序信息等,又通过引入直方图均衡化算法的图像增强策略减少环境因素干扰,提高模型稳健性.利用预处理后的数据集在 3D卷积神经网络模型上做训练和测试,得到模型损失值曲线图和混淆矩阵.将屈服应力模型预测结果进行分析,又引入卷积注意力机制嵌入到卷积神经网络实现模型优化,并对模型参数进行调整,模型预测平均准确率从 93.26%提升至 98.19%,论证了基于 3D卷积神经网络的膏体屈服应力预测方法可行性.经图像增强处理的数据集应用到各模型中,模型预测平均准确率均提升 3%以上.相比传统膏体流变测量方式,解决了传统膏体屈服应力测量操作复杂、外部因素扰动大、工程现场难以开展等问题.

    膏体充填流变性能3D卷积神经网络屈服应力预测

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    复杂铜钴共伴生矿有价金属回收综述

    李祥马保中马玉天孙渊君...
    1349-1357页
    查看更多>>摘要：铜和钴是重要的战略有色金属,因其优异的理化性质应用广泛.非洲刚果(金)等地区的复杂铜钴共伴生矿,铜钴比可达 3∶1,是重要的铜钴矿产资源.由于全球对铜钴需求的不断增加,从复杂铜钴共伴生矿(后续综述表述为铜钴矿)中协同提取铜、钴等有价元素意义非凡.本文综述了包括氧化矿与硫化矿在内代表性复杂铜钴共伴生矿资源的矿物学特点,全面比较和讨论了氧化矿与硫化矿的焙烧、浸出等提取工艺的区别.最后对从复杂共伴生铜钴矿中提取铜、钴的前景与挑战进行了评估.综述表明氧化铜钴矿更适合采用湿法工艺处理,而硫化铜钴矿则更适合用焙烧-浸出相结合的强化浸出工艺处理.综述中对比了铜钴矿金属提取过程中的热力学特点与动力学限制因素.

    铜钴共伴生矿焙烧浸出分离纯化有价金属回收

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    铁尾矿粉混凝土在荷载与硫酸盐干湿循环耦合作用下的性能劣化机理

    席雅允刘娟红程立年
    1358-1369页
    查看更多>>摘要：铁尾矿粉作为矿物掺合料应用于混凝土有助于固废高值化利用和节能减排,而关于铁尾矿粉混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的研究,大多只考虑了单一条件或者加速条件环境,其在多种环境耦合下的劣化特征尚未得到探究.本文将铁尾矿粉作为矿物掺合料应用于混凝土中,以相对动弹性模量、质量损失率为性能指标,研究荷载-硫酸盐干湿循环耦合作用下铁尾矿粉混凝土劣化过程,探究铁尾矿粉掺量和荷载率对铁尾矿粉混凝土内部劣化的影响,结合扫描电镜(SEM)、X-ray衍射分析(XRD)、压汞(MIP)等微观手段揭示铁尾矿粉混凝土在耦合作用下损伤劣化机理.结果表明:适量铁尾矿粉的掺入有利于其与矿粉的协同水化作用,提高混凝土水化程度和基体密实度,减少硫酸根离子传输路径,提高混凝土抗硫酸盐侵蚀能力;荷载的施加使试块内部微裂纹宽度和数量增加,为硫酸根离子的进入提供更多渗透路径,加速铁尾矿粉混凝土损伤劣化过程;耦合作用使得铁尾矿粉混凝土内部损伤不断累积,在微观上表现为结构的疏松和裂缝的衍生扩展,在宏观上表现为力学性能的衰减和整体结构完整性的下降.

    铁尾矿粉混凝土硫酸盐侵蚀荷载率耦合作用劣化机理干湿循环

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    基于声发射特征的不同高径比矸石胶结充填柱单轴压缩损伤演化

    郑远翔杜献杰冯国瑞巨峰...
    1370-1380页
    查看更多>>摘要：为研究高径比对矸石胶结充填柱单轴压缩性能的影响,本实验制备了高径比为 0.5～4.0 的 5 组圆柱体试件进行单轴压缩试验,同时利用数字图像相关技术(DIC)和声发射进行监测,探讨了不同高径比充填柱的破坏特征.研究表明:矸石胶结充填柱的峰值应力和峰值应变都会随着高径比的增大而减小,并与高径比呈指数关系;充填柱的破坏形式在高径比大于2.0后从整体破坏转为局部破坏,局部应变大于 16%可以导致充填柱整体失稳;充填柱的高径比从 1.0 升高到 4.0,损伤程度下降到 11%;充填柱在累计振铃计数快速上升区中的破坏占总破坏的比例随高径比的增大从 22.6%增加到 72.3%,高径比大于 2.0时该比例达到 40.9%且上升速度加快,破坏的集中程度较高;声发射最终累积振铃计数先随着高径比增大而增大,在高径比为 2.0以后开始减小,且高径比对振铃集中出现的位置有较大影响;用声发射能量与振铃计数的比值(E/C)反应能量释放剧烈程度,平均E/C随高径比增大从 1.26 增大到 2.76,高径比大于 2.0 时峰后能量释放较为剧烈.试验结果可以为结构充填开采中充填柱高径比的选取提供参考.

    矸石胶结充填柱高径比表观应变累计振铃计数声发射能量

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    低浓度稀土离子吸附材料研究进展

    魏徐一韩俊伟覃文庆
    1381-1392页
    查看更多>>摘要：近年来,随着稀土产量与需求之间的供需矛盾日益加深,对稀土资源的高效绿色提取和分离提出了更高的要求.特别是从稀土矿选矿废水、精炼废水、海水和温泉等低浓度的稀土溶液中回收稀土资源已成为研究热点.相比于蒸发结晶、化学沉淀、溶剂萃取等传统提取技术,吸附法因具有操作简单、成本低廉、处理量大和适应性强等优势,成为低浓度稀土深度回收的潜在方法之一.本文汇总了近年来国内外有关于稀土离子吸附材料的研究进展,详细介绍了矿物基、碳基、金属-有机框架基和高分子基等吸附材料的设计与合成思路、微观形貌、吸附行为、材料性能和潜在的应用潜力.最后,对比指出了各种吸附材料的优势和不足,提出开发面向应用的高效绿色靶向吸附材料是未来稀土吸附材料的主要发展趋势,靶向吸附技术也将成为低浓度稀土溶液(废水)资源化的主要方法,以期为稀土资源的高效利用提供参考.

    稀土元素吸附材料水处理资源循环研究进展

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    激光粉床熔融Ti-6Al-4V热处理的研究现状:微观组织演变和耐腐蚀性能

    朱金岭程军陈靓瑜
    1393-1402页
    查看更多>>摘要：针对激光粉床熔融Ti-6Al-4V热处理问题,对现有文献进行总结,讨论热处理对激光粉床熔融Ti-6Al-4V的组织和腐蚀行为的影响.围绕组织决定材料性能这一观点,通过扫描电子显微镜观察热处理前后激光粉床熔融Ti-6Al-4V微观组织变化,恒电位极化实验分析耐腐蚀性能的差异,将热处理前后激光粉床熔融Ti-6Al-4V的组织和耐腐蚀性能变化相联系,两者相互比较印证.结果发现,细针状α'马氏体相和残余应力是造成激光粉床熔融Ti-6Al-4V耐腐蚀性能变差的主要原因,适当的热处理可以促进细针状α'马氏体分解,增加体心立方β相,消除残余应力,改善激光粉床熔融Ti-6Al-4V的耐蚀性能.同时,过分的热处理会造成激光粉床熔融Ti-6Al-4V晶粒度的增加,影响钝化膜的稳定性.最后,总结现有结论,对激光粉床熔融Ti-6Al-4V热处理未来发展做出展望.

    激光粉床熔融热处理钛合金微观组织耐蚀性能

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    有压热闷渣微粉对环氧涂料的性能影响

    龙红明武皓天张浩程峥明...
    1403-1410页
    查看更多>>摘要：以有压热闷渣为研究对象,采用超细立式粉磨机处理有压热闷渣形成微粉,利用有压热闷渣微粉替代传统防腐填料与环氧树脂、二甲苯、正丁醇及聚酰胺形成有压热闷渣/环氧复合防腐涂料.根据《色漆和清漆摆杆阻尼试验》(GB/T 1730-2007)、《漆膜划圈试验》(GB/T 1720-2020)、《色漆和清漆耐磨性的测定 旋转橡胶砂轮法》(GB/T 1768-2006)、《漆膜、腻子膜柔韧性测定法》(GB/T 1731-2020)测定涂层的硬度、附着力、耐磨性、柔韧性,《色漆和清漆 耐中性盐雾性能》(GB/T 1771-2007)与《漆膜吸水率测定法》(HG/T 3344-2012)测定涂层的耐盐雾性能及吸水率.采用接触角测量仪、精密阻抗测试仪和电化学工作站测定涂层的接触角、阻抗模量和腐蚀电位.采用扫描电子显微镜、X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪和激光粒度分析仪测试微观形貌、化学成分、矿物组成和粒度分布.研究有压热闷渣微粉对环氧复合防腐涂料涂层力学性能、防腐性能的影响,及其作用机理.结果表明有压热闷渣的主要矿物成分C3S、C2S、Ca(OH)2、C2F、RO相和f-CaO等,其具有硅酸盐特性可以提高耐久性.利用超细立式粉磨机对有压热闷渣进行加工,有利于f-CaO矿化,减小颗粒粒径、增大比表面积.当有压热闷渣微粉的粒径均匀度为 2.240,其添加量为 5%时有压热闷渣/环氧复合防腐涂料涂层的性能最佳,即摆杆硬度测试结果为 115.75 s、附着力为 3 级、磨损量最小、柔韧性为 4 mm、阻抗模量为 106.1 Ω·cm2、腐蚀电位E为 0.143 V.有压热闷渣微粉作为一种刚性粒子,将其加入环氧涂料体系中,一方面可以改善涂层的硬度、耐摩擦、力学等性能,另一方面合理的粒径均匀度可以增强涂层的密实度,提升防腐性能.开启有压热闷渣在非建材领域高值化利用的新途径,实现钢铁行业"以废增效"、涂料行业"以废降本"的目的.

    有压热闷渣环氧树脂防腐涂料力学性能防腐填料

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    大语言模型研究现状与趋势

    王耀祖李擎戴张杰徐越...
    1411-1425页
    查看更多>>摘要：在过去 20 年中,语言建模(Language models,LM)已经成为一种主要方法,用于语言理解和生成,同时作为自然语言处理(Natural language processing,NLP)领域下游的关键技术受到广泛关注.近年来,大语言模型(Large language models,LLMs),例如ChatGPT等技术,取得了显著进展,对人工智能乃至其他领域的变革和发展产生了深远的影响.鉴于LLMs迅猛的发展,本文首先对LLMs相关技术架构和模型规模等方面的演进历程进行了全面综述,总结了模型训练方法、优化技术以及评估手段.随后,分析了LLMs在教育、医疗、金融、工业等领域的应用现状,同时讨论了它们的优势和局限性.此外,还探讨了大语言模型针对社会伦理、隐私和安全等方面引发的安全性与一致性问题及技术措施.最后,展望了大语言模型未来的研究趋势,包括模型的规模与效能、多模态处理、社会影响等方面的发展方向.本文通过全面分析当前研究状况和未来走向,旨在为研究者提供关于大语言模型的深刻见解和启发,以推动该领域的进一步发展.

    大语言模型(LLMs)自然语言处理深度学习人工智能ChatGPT

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    基于多模态信息融合的四足机器人避障方法

    吕友豪贾袁骏庄圆董琦...
    1426-1433页
    查看更多>>摘要：提出了一种全新的基于多模态信息融合技术的四足机器人避障方法.该方法将机器人的本体传感器信息与外部传感器信息相结合,以提高机器人在复杂环境下的决策能力.具体而言,该方法设计了一种多模态强化学习神经网络模型,使机器人能够从自身的传感数据和外部传感器数据中学习.该模型采用监督和非监督学习技术相结合的方法进行训练,以优化机器人在避障任务中的表现.此外,还创新地引入了Transformer层和注意力机制,使机器人能够有选择地关注相关的传感信息并过滤掉无关信息,提高在未知动态环境中的规划可靠性.该方法在具有不同障碍物、不平坦地形等具有挑战性的模拟环境中进行了评估.实验结果表明,所提出的方法相较于对照组可以显著提高四足机器人的避障成功率.此外,由于引入了注意力机制,所提出的算法在动态未知环境下也具有一定的可靠性,使其在实际应用中更加实用.本文的意义主要在于引入多模态信息融合技术和Transformer层,以提高机器人在避障任务中的表现.通过仿真环境的实验结果显示,该学习策略能够显著改善机器人的运动控制能力,并且多模态Transformer模型进一步增强了其性能使其具备优越的泛化性.此外,进一步的分析和可视化也表明了学习策略利用外部输入进行决策的有效性.

    四足机器人路径规划强化学习信息融合Transformer

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    四足打击平台多工况力学特性及射击扰动

    陆星宇曹岩枫庄圆高云龙...
    1434-1445页
    查看更多>>摘要：足式打击平台在现代战争中具有巨大的军事潜力和作战效能.为探究发射载荷作用下足式打击平台的力学特性和射击扰动情况,以四足运动平台作为机动平台,在对其火力打击载荷进行结构设计的基础上,构建了平台的刚柔耦合发射动力学模型,并就不同射击工况下四足打击平台的发射过程进行了仿真分析,最后对四足打击平台进行了实弹试验验证.结果表明:静载工况下,四足打击平台的关节力矩分布均呈现出不均匀态势,平台载弹量对各关节的力矩分配有着直接影响;动载工况下,发射载荷的作用给关节造成了较大的力矩冲击和振荡,并产生了射击枪口扰动,其中,连发工况由于多发振动的耦合作用,相较单发工况冲击力矩增长了 25.8%,平均射击枪口扰动量达到 2.15 mm;采用双向阻振缓冲器可有效地抑制打击平台连发射击扰动,平均射击枪口扰动量为 1.02 mm;实弹试验表明相较于刚性连接,采用双向阻振缓冲器的四足打击平台其百米半数散布圆半径减小了47.0%.

    足式打击平台动力学仿真刚柔耦合力学特性射击扰动

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