1 青岛理工大学土木工程学院, 青岛 266520
2 海洋环境混凝土技术教育部工程研究中心, 青岛 266520
3 青岛青新阳光集团有限公司, 青岛 266404
将钢筋混凝土的方形结构箍筋改变为六肋结构、星形结构, 设计制备出拥有负泊松比效应的钢筋混凝土梁。通过三点弯曲试验和落锤冲击试验数值模拟分析混凝土的抗弯性能, 同时通过数字散斑相关方法分析其变形行为以及泊松比。结果表明: 六肋结构和星形结构的箍筋能够提高混凝土的抗弯承载力, 延缓其裂缝开展, 提高其能量吸收率与弯曲韧性, 星形箍筋的钢筋混凝土抗弯承载力和弯曲韧性系数分别可达22.6 kN及3.86 MPa; 随箍筋结构中内凹角数量的增加, 混凝土的抗弯性能增强, 泊松比反而减小, 且星形箍筋的钢筋混凝土甚至出现了负泊松比的现象, 泊松比最小可达－0.03。
异形箍筋 负泊松比 变形行为 抗弯性能 落锤冲击 数字散斑 irregular-shaped stirrup negative Poisson ratio deformation behavior flexural performance drop hammer impact digital speckle
1 南京水利科学研究院, 材料结构研究所, 南京 210029
2 江苏省淮沭新河管理处, 淮安 223001
为探明水化硅酸钙(CSH)凝胶-蒙脱石界面能对水泥固化蒙脱土无侧限抗压强度的影响, 通过分子动力学模拟方法对蒙脱石和CSH结合界面区能量进行定量计算, 并结合灰色关联度分析和X射线衍射(XRD)表征, 讨论模型的正确性和偏差来源。研究表明: CSH-蒙脱石界面能由范德华力、氢键能与静电作用组成; CSH-蒙脱石界面能与水泥固化蒙脱土无侧限抗压强度具有较好的相关性, 界面能随着水分子数增加而降低, 随着蒙脱石层数增多而先减小后增大; 通过调整水胶比及胶土比可使CSH-蒙脱石界面处斥力达到最大或引力达到最小, 进而控制水泥固化蒙脱土无侧限抗压强度性能达到最优。
分子动力学 水泥固化蒙脱土 界面能 无侧限抗压强度 微观物相 灰色关联度分析 molecular dynamic cement-stabilized montmorillonite clay interface energy unconfined compressive strength microscopic phase grey relational degree analysis
1 重庆医科大学检验医学院, 临床检验诊断学教育部重点实验室, 重庆 400016
3 中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞中心, 山东 青岛 266101
4 重庆市公共卫生医疗救治中心, 中心实验室, 重庆 400036
5 青岛星赛生物科技有限公司, 山东 青岛 266101
非结核分枝杆菌(NTM)是除结核分枝杆菌复合群(MTC)和麻风分支杆菌以外的分枝杆菌总称。 近年来NTM导致人类感染的发病率不断上升, 其感染的临床症状与MTC感染极为相似, 但两者治疗方案却存在差异, 临床亟须快速、 准确的鉴定方法用于诊断NTM感染。 单细胞拉曼光谱技术(SCRS)具有非标记、 免培养、 快速、 准确、 低成本等优势。 据此, 我们提出了一种基于显微共聚焦单细胞拉曼光谱技术鉴定NTM的方法。 通过对临床常见的六种NTM(脓肿分枝杆菌、 戈登分枝杆菌、 偶发分枝杆菌、 土分枝杆菌、 鸟分枝杆菌以及堪萨斯分枝杆菌)的拉曼光谱进行处理比较, 并结合峰位注释进行分析。 采用无监督低维可视化的t-分布式随机邻域嵌入方法展示六种NTM的拉曼数据结构, 证明其数据在低维空间上的可分性后, 比较分类中常用的六种分类器[支持向量机分析(SVM)、 K最近邻分类算法(KNN)、 偏最小二乘判别分析(PLS-DA)、 随机森林(RF)、 线性判别分析(LDA)、 XG Boost]的效果。 SVM和LDA在NTM分类中效果最好, 分别达到了99.4%和98.8%的测试准确率; SVM仅对于堪萨斯分枝杆菌(97.96%, 48/49)的分类准确性略低, 其余均为100%; LDA对于脓肿分枝杆菌(95.65%, 22/23)和戈登分枝杆菌(96.30%, 26/27), 其余也均为100%。 因此, 单细胞拉曼检测结合SVM分类器为NTM快速准确鉴定提供了富有潜力的新工具。
单细胞拉曼技术 非结核分枝杆菌 病原微生物鉴定 支持向量机分析 Single-cell Raman Spectroscopy Non-tuberculosis mycobacteria Pathogenic microorganism identification Support Vector Machine 光谱学与光谱分析
2021, 41(11): 3468
1 苏州大学 电子信息学院, 江苏 苏州 215006
2 苏州苏大维格科技集团股份有限公司, 江苏 苏州 215026
3 苏州大学 光电科学与工程学院, 江苏 苏州 215006
为解决在激光直写系统中利用数字微镜器件(DMD)无法对纵向像素数大于768的灰度图像进行滚动显示的问题,文章在其控制电路的数据传输、存储及显示驱动技术方面开展了研究。利用FPGA中丰富的逻辑资源实现了图像数据传输方式的改进,通过移位寄存器对数据进行拆分和位宽转换。提出间隔存储方法实现大尺寸灰度图像数据的存储,基于此方法可实现灰度图像滚动显示时的数据读取。同时,省去在上位机中进行位平面拆分和图像分割的预处理步骤,简化了上位机操作流程并提高了系统数据传输效率。实验结果表明,该系统能够以419.6Hz的刷新率对大尺寸灰度图像进行滚动显示。
数字微镜器件 现场可编程门阵列 数据存储 激光直写 DMD FPGA data storage direct laser writing
上海工程技术大学 机械与汽车工程学院, 上海 201620
研究了压电陶瓷激发的兰姆波在钢板上对油滴运动的影响, 通过分析油滴在钢板表面的运动方程得到影响驱动油滴运动位移的3个变量, 从激发电压、油滴体积、基板倾角3种不同的条件研究兰姆波对油滴的推动效果。实验表明, 当激发电压和油滴体积一定时, 兰姆波驱动油滴的运动位移随着基板倾角的增加而增大, 且这一特征在油滴为10 μL时最明显; 当基板倾角和油滴体积一定时, 油滴运动位移随激发电压的增加而增加, 在斜面上油滴位移大于平面油滴位移; 当基板倾角和激发电压一定时, 油滴体积越大, 其所受兰姆波的驱动力越大, 运动位移就越大,30 μL的油滴所受驱动影响更明显, 运动位移大于10 μL和20 μL油滴。
压电陶瓷 兰姆波 控制变量 油滴位移 钢板 基板倾角 激发电压 油滴体积 piezoelectric ceramics Lamb wave control variable oil droplet displacement steel plate substrate inclination excitation voltage oil droplet volume
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
介绍了450 kV数字化X光照相诊断系统的研制,该系统由450 kV脉冲X光机和抗辐照X光CCD相机组成。450 kV脉冲X光机输出的X射线脉冲半高宽为40 ns,1 m处剂量为5.2×10-6 C/kg,焦斑2~5 mm,2.5 m处可穿透20 mm的Fe。抗辐照X光CCD相机接收X光能谱范围为10~450 keV,有效成像面积最高可达100 mm×100 mm,空间分辨率最高可达3 lp/mm,具有很强的抗电磁干扰能力。进行爆轰实验时在总防护为40 mm铝板的情况下,450 kV数字化X光照相诊断系统的照相视场可视范围超过70 mm,空间分辨率优于1.2 lp/mm。
闪光照相 X光机 Marx发生器 脉冲宽度 CCD相机 radiography X-ray system Marx generator pulse width CCD camera 强激光与粒子束
2016, 28(1): 014003
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
定性分析了X射线散射对面密度测量结果的影响,给出了面密度测量结果偏差的评估表达式.利用蒙特卡罗方法数值模拟了不同照相布局、不同光源能量和不同材料类型情形下X射线散射对测量结果的影响.模拟结果表明:在无防护窗情形下,被测物自身散射将导致测量结果偏小;在有防护窗情形下,前窗散射对测量结果的影响不大,后窗散射对测量结果的影响与接收介质离被测物的距离有关,具体表现为距离越小影响越大;在一定光子能量范围内,光源能量越低散射导致的测量偏差越大;被测物的原子序数和密度越大,散射导致的测量偏差越大.
X射线 散射 面密度 蒙特卡罗 X-ray scattering areal density Monte-Carlo method 强激光与粒子束
2015, 27(6): 064001
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621999
果冻内爆实验是一种研究柱形汇聚条件下Rayleigh-Taylor不稳定性的实验方法，由于高速摄影图像不能分辨反弹阶段果冻内界面的扰动，因此采用中低能X光照相CCD相机接收技术开展果冻与气体混合区域的实验研究，获得了果冻环在不同时刻压缩、反弹的发展状况及其内外边界，并观测到果冻质量分数降低时果冻与气体混合界面的变化。实验结果表明：X光照相可作为测量湍流混合区域的半定量测试技术，有助于研究果冻内爆中的气液界面Rayleigh-Taylor不稳定性现象。
X光照相 果冻内爆实验技术 Rayleigh-Taylor不稳定性 湍流混合区域 X-ray radiography gelatin implosion technique Rayleigh-Taylor instability turbulent mixing zone 强激光与粒子束
2014, 26(3): 034002
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国科学院 上海光学精密机械研究所, 上海 201800
在拍瓦级飞秒激光装置上完成了两轮激光驱动甲烷气体靶的实验, 用产生的X光源配合SCCD(转换屏+CCD相机)对小型金属器件背光成像, 采用经验公式和PIC数值模拟方法分别预估了超热电子温度, 得到X光能量分别为377 keV和130 keV, 据此两轮实验分别选择1.3 mm和0.8 mm厚度的轫致辐射体。分析比较了两轮实验背光成像质量。通过对次轮实验图像中铝、铜金属台阶灰度值曲线的分析求得X光的能量分别为49 keV和92 keV, 这表明采用PIC数值模拟方法得到的X光能量更加符合实验结果。
飞秒激光 气体靶 团簇 X光 超热电子 能谱 femtosecond laser gas target cluster X-ray hot electrons energy spectrum 强激光与粒子束
2012, 24(11): 2651
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
利用蒙特卡罗方法分别研究了3种能量X光机的光子穿透不同厚度铝的硬化情况及3种能量光机作为光源测量面密度的过程，并开展了相关实验研究,根据模拟结果对比分析了不同能量光机X射线硬化对面密度测量灵敏度的影响，结果表明：对同种能量光机的光子而言，随着面密度变大,射线硬化程度越严重，导致测量灵敏度下降；光子能量越低，测量灵敏度随面密度变大下降越快，反之亦然；对于某一范围面密度被测物，调整X光机电压使X光子刚好穿透并形成有效图像,可获得最理想的测量灵敏度。
X射线透视法 射线硬化 面密度 测量灵敏度 X-ray transmission method X-ray beam hardening areal density measurement sensitivity
