基于粒计算的K-medoids聚类算法

传统K-medoids聚类算法的聚类结果随初始中心点不同而波动,且计算复杂度较高不适于处理大规模数据集;快速K-medoids聚类算法通过选择合适的初始聚类中心改进了传统K-medoids聚类算法,但是快速K-medoids聚类算法的初始聚类中心有可能位于同一类簇。为克服传统K-medoids聚类算法和快速K-medoids聚类算法的缺陷,提出一种基于粒计算的K-medoids聚类算法。算法引入粒度概念,定义新的样本相似度函数,基于等价关系产生粒子,根据粒子包含样本多少定义粒子密度,选择密度较大的前K个粒子的中心样本点作为K-medoids聚类算法的初始聚类中心,实现K-medoids聚类。UCI机器学习数据库数据集以及随机生成的人工模拟数据集实验测试,证明了基于粒计算的K-medoids聚类算法能得到更好的初始聚类中心,聚类准确率和聚类误差平方和优于传统K-medoids和快速K-medoids聚类算法,具有更稳定的聚类结果,且适用于大规模数据集。     

基于零厚度黏聚力单元的水力压裂裂隙空间分布影响分析

作为页岩气开采关键技术,水力压裂在目标岩层产生大量裂隙,构成页岩气有效运输通道。因此,研究裂隙的空间分布和影响因素具有重要意义。采用连续-非连续方法,通过ins-coh程序在ABAQUS有限元模型全域内批量嵌入零厚度黏聚力单元,得到计算模型。考虑到水力压裂中的流固耦合,编写用户子程序确定孔隙压力初始场分布,并给出压裂阶段压裂液的流动准则和流固耦合方程。随着压裂液的注入,黏聚力单元发生破坏,连贯的张开区域形成页岩气运输通道。在验证该方法可行性基础上,结合西南某地区页岩气储层典型地质条件,进行三维水力压裂数值模拟。模拟结果显示:该方法能够合理模拟高水压下压裂液在岩体中流动,岩体裂隙面萌生、扩展、贯通的完整破坏过程。最后,通过设计多组模型进行对比分析,探究注液速度、初始裂隙间距和长度对裂隙空间分布的影响,为实际工程的方案设计提供指导意见。     

矿业企业社区关系研究：矿地责权利分析与矿地关系的表达

矿业企业与当地居民的矛盾由来已久,而目前针对我国矿业企业与社区关系的研究大多集中在矿业企业社会责任的理论研究和绿色矿山和谐社区建设方面,对于我国所面临的日趋尖锐的矿业企业社区关系问题的研究较少,没有形成成熟的理论体系和实践模型来指导实践。本文确立了矿业企业和社区的权利责任框架以及自然环境、经济利益、管理体系、社区参与、当地文化五个指标;构建了矿地和谐雷达图和矿地和谐曲线,直观地表达矿地和谐的程度,客观全面、简洁实用反映矿业社区发展的实际情况,探索了矿业社区建设中矿地双方的权利责任关系,揭示了其中存在的问题与规律。     

双向扭曲管传热与流阻特性及其多目标优化

以水为工质,对双向扭曲管湍流状态下传热与流阻特性进行数值计算和准确性实验验证,分析了其强化换热机理及截面尺寸a与导程S对其传热流阻的影响,并在其基础上对双向扭曲管结构参数进行多目标优化以及努塞尔数和阻力系数的关系式拟合。结果表明:相同工况下,双向扭曲管的综合换热性能优于光管和扭曲管,在Re小于20 000时具有较好的强化效果,且高出扭曲管3.92%;流体旋转流动的方向周期性改变,进一步强化了对流传热;当a增加到一定程度,管内的湍流程度不再增加;相同Re下,η、Nu和f对导程S的变化反应较灵敏。在Re=2 300～20 000、介质为水时,拟合关系式具有较高的准确性,且通过优化得到了结构的最优组合。     

磷全尾砂胶结体强度规律的试验研究

以宜昌某磷矿山全尾矿为原料,设计了全尾砂充填胶结体的力学性质与料浆浓度、灰砂比和养护时间三因素关系间的试验方案,并制作灰砂比为1∶4~1∶10、料浆浓度为68%~75%的充填体试件,分别养护3、7、14和28d后进行单轴抗压强度试验,并通过线性、多项式和指数三种拟合方式探究强度与三因素间的定量关系。充填体强度与灰砂比表征出多项式函数关系,与料浆浓度表征出多项式函数关系,与养护时间表征出指数函数关系。强度随灰砂比减小而递减且递减趋势变缓,随料浆浓度增大而递增且递增趋势更明显,随养护时间增高而递增但递增趋势渐缓。该研究成果可为同类磷矿山全尾砂胶结充填物强度的确定提供参考。     

316L不锈钢表面Ni-Ti合金薄膜的力学特性研究

目的提高316L不锈钢表面的硬度及耐磨性能。方法采用磁控溅射法在316L不锈钢表面制备Ni-Ti合金薄膜,并通过纳米压入法对316L不锈钢表面、Ni-Ti合金薄膜和Ni-Ti合金材料的力学性能进行测试,分析不锈钢基Ni-Ti薄膜的耐磨性能。应用有限元反演分析方法求解基体和薄膜的弹塑性幂本构关系。结果316L不锈钢与Ni-Ti合金抵抗载荷的能力较弱,但316L不锈钢表面Ni-Ti薄膜抵抗外加载荷的能力较强,且抵抗塑性变形的能力得到强化。Ni-Ti薄膜、316L不锈钢基体和Ni-Ti合金的硬度分别为8.2795、5.2405、2.9498 GPa,薄膜的硬度明显大于基体和Ni-Ti合金,说明Ni-Ti薄膜使得316L不锈钢的耐磨性显著提高。薄膜的弹性性能较基体与Ni-Ti合金有明显优势。为研究薄膜的弹塑性性能,建立ABAQUS二维有限元模型,考虑Berkovich压头和试样之间摩擦系数为0.16,通过纳米压入实验和有限元分析的对比,反演分析分别计算得到基体和薄膜的特征应力、特征应变、应变强化因子,继而确定初始屈服应力,得到Ni-Ti合金薄膜和316L不锈钢基体的弹塑性幂本构关系。结论 Ni-Ti薄膜具有良好的力学特性,使316L不锈钢表面的硬度显著提高,因此有效提高了不锈钢的耐磨性能。     

基于划痕实验激光重熔Ni基WC金属陶瓷涂层强度分析

目的进一步提高以45#钢为基体的等离子喷涂Ni基WC金属陶瓷涂层综合性能。方法采用不同激光重熔工艺参数对涂层进行处理,通过划痕实验测定涂层的内聚强度和与基体的结合强度,前者由划痕实验中的锥形投影面积确定,内聚强度与锥形投影面积成反比,后者根据划痕仪反馈数据临界载荷L_c确定。结果 300 W激光重熔后,涂层锥形投影面积A为101,小于重熔前的276,即涂层内聚强度提高。激光重熔后的临界载荷L_c为68 N,大于重熔前的45 N,涂层与基体的结合强度增大。300、800、1200 W激光功率下,涂层锥形投影面积分别为101.6、56.7、198.0,临界强度分别为68、77、41 N。激光功率达到1500 W时,涂层脱落。即本试验数据中,激光功率为800 W时,涂层的内聚强度和结合强度最佳。结论激光重熔等离子喷涂Ni-WC金属陶瓷涂层后,涂层内聚强度和结合强度都有显著提高。不同的激光参数对涂层的性能有很大差别,适当的参数范围可达到理想效果,若激光功率参数取值过大,涂层产生的残余应力大于内聚力时会导致涂层脱落,反而降低涂层性能。     

海工混凝土表面氯离子浓度时间相似关系研究

根据相似理论,以混凝土表面氯离子浓度时变性为纽带,建立现场环境和人工模拟加速侵蚀环境下混凝土构件的时间相似关系.分别对海工混凝土构件和试验构件做取粉试验,通过RCT法检测构件中自由氯离子含量并计算表面氯离子浓度值,分析表面氯离子浓度的时变模型.最终提出时间相似系数表达式并计算得到时间相似系数,为服役中的混凝土结构寿命预测奠定基础.     

Hoek-Brown准则在初始地应力场评估中的应用研究

以基于岩体波速的Hoek-Brown准则为理论基础,根据岩体的稳定性条件建立了初始地应力场中水平地应力σ_H取值范围的计算模型,并通过已有的地应力测量数据验证了计算模型的合理性。在该计算模型的基础上,对平均水平地应力σ_Hmean、水平地应力和垂直地应力的比值σ_H/σ_V、侧压系数λ沿深度h的分布特征进行了研究,从岩体稳定性的角度较合理的解释了σ_H/σ_V在地层中的分布现象。在给定σ_Hmean和λ沿h分布的边界条件的基础上,建立了σ_Hmean和h之间、λ和h之间的非线性函数关系式,并将后者应用于工程实例中的初始地应力场计算。结果表明:在此初始地应力场条件下模拟出的岩体开挖后的应力和位移分布与现场地质调查情况基本相符,在地应力资料缺乏的情况下为初始地应力场评估提供了新的思路和方法。     

甘南地区黄土的动模量与阻尼比特性研究

通过室内动三轴试验,研究了甘南地区次生黄土的动本构关系,得到了模型参数,分析了甘南黄土的动剪模量比和阻尼比发展特征,提出了动剪切模量衰减模型和阻尼增长模型;并通过归一化处理和模型参数比较,对次生黄土与风成黄土动剪模量比和阻尼比的差异性进行了讨论。结果表明:次生黄土的动本构关系服从双曲线模型,模型参数a值较风成黄土无明显差异,但b值为相同条件下风成黄土b值的1.5~3倍,且模型参数与天然含水率、干密度等物性参数和固结围压不存在明显的相关性。次生黄土的初始动弹性模量E_(dmax)受固结条件、密度影响较大,相同条件下残坡积黄土的E_(dmax)较冲洪积黄土小。次生黄土的动剪模量比随动剪应变增大而减小,变化趋势满足负指数衰减模型;阻尼比随动剪应变的增大而增大,变化趋势服从对数关系;相比于风成黄土,其动剪模量比随动剪应变的增加衰减更快,阻尼比增长范围较窄,表明沉积环境对黄土动力特性的差异性影响显著。