近红外光谱法快速检测单基发射药中的二苯胺含量

采用近红外光谱法快速测定了单基发射药中二苯胺(DPA)的含量。评价了多个光谱预处理方法的优化效果,采用反向偏最小二乘法(biPLS)优选了建模波段(4 698~4 991、6 464~6 761和9 414~9 708cm-1),并根据光谱分析结果和回归系数图解释了波段的选择。基于建模参数优化结果建立了二苯胺定量模型,并对模型进行了重复性验证。研究了环境温度对模型预测结果的影响。结果表明,确定的最佳光谱预处理方法是标准正态变换(SNV)、一阶导数和平滑的组合;模型校正相关系数(Rc)和验证相关系数(Rp)分别为0.995 3和0.988 5,预测均方根误差RMSEP为0.163 5;重复性极差和标准偏差均低于0.1%;环境温度的变化对模型预测的影响不显著。该方法可用于快速检测单基发射药中的二苯胺含量。     

支持向量机法预测严酷环境混凝土的抗压强度

以16种强度影响因素为输入参量,混凝土抗压强度为输出参量,通过支持向量机(SVM)法建立预测模型。搜集处理了6300组样本数据,以5900组样本为训练集,400组样本为测试集,采用K-交叉验证法选择得到最佳的核函数参数g和惩罚因子c;以决定系数(R^2)、平均相对误差(MAPE)和均方根误差(RMSE)为指标评价模型的预测精度。结果表明,SVM预测模型可以较好地用于混凝土抗压强度预测,且泛化能力较强。     

钢筋表面氯离子浓度预测实用模型及数值研究

钢筋表面氯离子是诱发钢筋锈蚀的主要原因之一,因此,预测钢筋表面氯离子浓度对钢筋混凝土结构的耐久性预测具有十分重要的意义.根据氯离子扩散理论和混凝土随机骨料模型建立氯离子在混凝土中扩散理论模型,通过对氯离子侵蚀混凝土扩散理论模型的Monte-Carlo数值模拟的结果回归分析,建立了钢筋表面氯离子浓度预测高斯函数实用模型.分析了实用模型中三个参数的物理含义,同时建立了实用模型中参数与侵蚀时间、骨料率之间的函数关系.实用模型为实际工程的氯离子浓度预测提供了极大的便利.     

基于偏最小二乘和拉曼光谱检测聚氨酯中游离—NCO含量

基于聚氨酯中游离异氰酸酯不能快速无损检测的现状,利用光纤光谱技术和拉曼光谱仪,根据化学计量学和偏最小二乘原理,对聚氨酯中—NCO的定量分析方法进行研究。在—NCO的拉曼特征峰波段,对聚氨酯样本的拉曼光谱数据和—NCO实测值进行回归分析,建立了聚氨酯中游离—NCO的定量分析模型。选取的主成分数为12时,校验集的相关系数r=0.997 8,交互验证均方根误差(RMSECV)=0.110 7;预测集相关系数r=0.983 6,交互验证均方根误差(RMSECV)=0.264 7,预测集的相对误差<7%。结果表明:所建立的模型具有较好的预测能力,稳健性较强;检测时间从传统方法的几十分钟降低到1 min内,提高了—NCO的检测效率。     

近红外漫反射光谱法快速测定混合炸药中HMX的含量

建立了近红外漫反射光谱快速测定混合炸药中HMX含量的新方法。以不同谱图预处理方法与扫描谱区各波段的组合建立了HMX的定量校正模型,并通过模型内部交互验证和外部检验确定最优模型的交互验证相关系数R为0.9709,交叉验证均方根误差RMSECV为0.551%,预测标准偏差SEP为0.294%,表明所建模型具有较好的可靠性和稳健性。     

煤中全水分及灰分的近红外测试方法研究

为了快速、无损检测煤质中的全水分和灰分,采集了120个精煤样品的近红外漫反射光谱,对微分光谱进行分析,利用偏最小二乘回归(PLSR)算法结合不同光谱预处理方法建立基于马氏距离剔除异常样品后的定量数学模型,分析预测值与真实值的相关性,并对最优预处理下的模型残差进行讨论。结果表明:经过多元散射校正处理后建立的全水分模型效果最优,相关系数达到0.982 12,校正集均方根误差为0.013,预测集均方根误差为0.017。经过5点平滑预处理后建立的灰分模型效果最佳,相关系数达到0.947 47,校正集均方根误差为0.058,预测集均方根误差为0.052,2项指标的残差波动均匀,模型的稳定性和预测能力较强。     

RBF与SVM在注塑件翘曲预测中的对比分析

为了快速且较准确地预测注塑件的翘曲值,以某电脑显示器的外壳为例,分别利用RBF神经网络和SVM模型建立了显示器的翘曲值预测模型,并通过测试样本验证了2种模型的预测精度。结果表明:RBF网络模型和SVM模型的绝对百分比误差都在2%以内,说明二者都具有较好的预测性能;但从最大绝对百分比误差和最小绝对百分比误差分析得出,SVM模型比RBF模型更稳定,且预测精度更高,表明支持向量机的预测模型更适合处理此类问题。     

基于Nadam优化器的全连接神经网络在水泥熟料f-CaO预测中的应用实践

本文基于TensorFlow+Keras深度学习框架建立了熟料f-CaO全连接神经网络数据驱动模型，采用基于Nadam优化器对模型进行训练，与SGD随机梯度下降相比，鲁棒性更好。此外，本文介绍了将模型用于水泥熟料f-CaO含量实时预测的实现方法，数据预测误差小于5.11%，可有效指导烧成优化控制系统，为烧成控制智能化提供数据支撑。     

考虑骨料表面强化的再生混凝土内氯离子传输细观数值模拟

采用纳米强化再生骨料表面的措施来改善再生骨料性能,建立多相再生混凝土细观数值模型,进行氯离子在再生混凝土内部传输的模拟和试验验证,并预测了氯盐环境下再生骨料表面强化混凝土耐久性寿命。结果表明:数值模拟得到的氯离子在再生混凝土内的分布与试验结果吻合较好;同一深度处,越靠近骨料表面,氯离子浓度越大,其中未强化再生骨料表面的氯离子浓度要大于强化再生骨料表面的氯离子浓度;增加保护层厚度可以有效提高纳米强化再生混凝土在氯盐环境下的耐久性寿命;随纳米包裹层氯离子扩散系数的减小,再生混凝土的耐久性寿命有所增加。     

基于支持向量机的柠檬酸发酵过程统计建模

鉴于生物发酵过程的高度非线性,且样本采集困难,数据总量较少等,采用支持向量机(SVM)方法,为柠檬酸发酵过程建模,得到最终酸度与相关因素间的定量关系。通过优化建模参数,所建SVM模型具有较高的拟合能力,且预测误差小,稳健性好。实例表明,与人工神经元网络等方法相比较,SVM方法更为优越。     

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.     

激光诱导击穿光谱结合RFE-GBDT算法定量分析稀土矿石中的Fe和Y

稀土矿组成复杂，对选矿技术要求较高，寻找一种快速检测分析稀土矿石中元素的方法对稀土矿选矿具有重要意义。激光诱导击穿光谱(Laser-induced Breakdown Spectroscopy, LIBS)是检测稀土矿石中元素的一种重要手段，可以进行现场分析，无需制备复杂样品。建立了一种基于LIBS结合递归特征消除(Recursive Feature Elimination, RFE)和梯度提升树(Gradient Boosting Decision Tree, GBDT)算法的模型对稀土矿石中Fe元素和Y元素进行快速定量分析。采用激光诱导击穿光谱仪对25个样品进行光谱采集，将采集的光谱进行预处理后使用5折交叉验证对RFE阈值进行优化，再通过贝叶斯搜索对GBDT模型参数进行优化，构建了RFE-GBDT校正模型，对稀土矿石中的Fe和Y进行了定量分析并与真实值进行对比，结果表明，Fe和Y的预测决定系数(R_P²)分别为0.957 1和0.930 7,预测均方根误差(RMSEP)分别为0.072 7和0.022 6,说明该模型具有良好的预测性能，可以...     

运用近红外光谱分析煤质硫含量

为了研究煤质的硫含量,采集了120个煤粉样品的近红外漫反射光谱,建立了偏最小二乘回归结合不同光谱预处理方法的定量数学模型,并与工业检测结果进行对比。结果表明:采用5点平滑处理后的模型效果最佳,相关系数达到0.89695,校正集均方根误差(RMSEC)和预测集均方根误差(RMSEP)分别为0.0406和0.0423,结果表明模型具有较高的相关性、稳定性和预测能力。     

正构烷基酚热力学性质的构效关系

选取了150种正构烷基酚的热力学性质作为分析对象。为了研究热力学性质的构效关系, 引入并简化了主量子拓扑指数⁰P、¹P。考虑到分子对称性对热力学性质的影响, 为了方便量化对称程度, 将烷基作为类原子处理, 定义了烷基的折算点价和烷基相似度的计算方法, 借助矩阵形式计算了烷基酚分子对称特征指数Q。将⁰P、¹P、Q与苯环上烷基的数目T、苯环上相邻烷基的对数B作为分子描述符, 利用方差膨胀因子VIF进行筛选, 确定¹P、T、B、Q作为构效关系模型的自变量。采用最佳变量子集回归方法, 并根据Akaike信息判据、Kubinyi函数建立了热力学性质定量构效关系模型, 所有模型的相关系数均大于99%, 甚至达到100%。采用交叉验证方法对模型的稳健性和预测能力进行了检验, 结果表明所建模型具有良好的稳健性和预测能力。     

金莲花挥发性组分色谱保留值的构效关系研究

为了研究金莲花挥发性组分的色谱保留性质,基于分子价连接性指数(mXtV)和原子类型电性拓扑状态指数(Ek),构建金莲花挥发性组分分子结构与色谱保留时间的定量构效关系模型,其多元线性回归方程的相关系数为0.987,并用Jackknife法对模型的稳健性进行检验,其相关系数均在0.985~0.989之间,具有高度的稳健性和良好的预测能力,有效地揭示了影响金莲花挥发性组分色谱保留时间的本质因素。     

预测超临界CO_2中甘油三酯溶解度的新模型研究

用一个新模型预测甘油三酯(TAGs)在超临界CO_2(SC-CO_2)中溶解度,模型采用基于遗传算法(GA)优化的支持向量机(SVM)建立,同时采用应用域检查(AD)对模型的鲁棒性进行改善。通过GA优化,从大量的分子描述符中选出了与溶解度性质相关性最高的5个描述符;训练集和测试集拟合的相关系数(R)分别为0.986和0.982,相应的均方根差(RMSE)是14.10%和19.30%;在删掉异常点后,训练集和测试集的R值分别提高为0.992和0.984,对应的RMSE降低,分别为10.70%和11.70%。由结果可知:研究中建立的GA-SVM新模型提供了一个有效的方法预测甘油三酯在SC-CO_2中的溶解度,可为设计超临界CO_2萃取过程参数提供理论指导。     

一种粉煤灰混凝土砖渗透性的智能预测方法

渗透性是评价高性能混凝土的重要指标之一.提出了一种最小二乘支持向量机的掺粉煤灰高性能混凝土的氯离子渗透性预测新模型.以水胶比、水泥用量、单方混凝土用水量、粉煤灰掺量四项因素为输入,氯离子渗透系数为输出,通过最小二乘支持向量机模型拟合输入与输出之间的复杂非线性函数关系.以实验数据为样本对模型进行学习训练,用训练好模型预测在一定工艺条件下混凝土氯离子渗透系数.实践表明,该方法具有建模速度快、预测精度高、操作简便等优点,不仅克服了常规的BP预测模型的不足,而且性能优于标准支持向量机预测模型.     

近红外光谱结合偏最小二乘法测定复方阿司匹林/双嘧达莫成分含量

采用近红外漫反射光谱分析技术对复方阿司匹林/双嘧达莫药物的有效成分进行测定,结合偏最小二乘(PLS)法分别建立了复方药物有效成分双嘧达莫及阿司匹林的相关模型,结果显示,复方阿司匹林/双嘧达莫中双嘧达莫PLS模型的相关系数R为0.99921,交互验证均方根误差(RMSECV)是0.00170,预测集均方根误差(RMSEP)是0.00291;复方中阿司匹林PLS模型的R为0.99517,RMSECV为0.000810,RMSEP为0.000831。由此表明,所建立的模型预测性能良好,均在误差范围内,说明方法准确可靠,可以用于实际生产中的在线控制。     

基于氯离子扩散的钢筋混凝土结构寿命评估

氯离子对混凝土结构耐久性的影响显著,基于Fick第二定律中氯离子扩散方程与混凝土中热传导守衡方程的相似性,提出可运用ANSYS热分析模块预测混凝土中氯离子浓度的二维分布,由此借助ANSYS概率分析模块考虑保护层厚度、表面氯离子浓度等因素的随机性,建立基于概率的混凝土结构工作寿命的数值模型,分析相应失效概率的寿命期望值,进行结构耐久性寿命预测.运用该模型分析了各影响因素的统计参数对耐久性寿命的影响,表明保护层厚度、氯离子扩散系数时间衰减指数是影响混凝土结构耐久性寿命的最重要因素.     

基于随机细观骨料的钢筋表面氯离子浓度概率分布研究

氯盐侵蚀诱发钢筋锈蚀是导致钢筋混凝土结构耐久性失效的主要因素之一。研究钢筋表面氯离子浓度概率分布对于预测海洋工程的服役性能具有十分重要的意义。通过引入随机厚度的界面过渡区,建立了包含骨料、界面过渡区以及砂浆的三相混凝土细观模型。在此基础上,结合氯离子扩散理论,建立了氯离子扩散细观数值模型。研究结果表明,骨料对氯离子的扩散具有阻碍作用,增加了氯离子的扩散路径。通过对6 000个钢筋表面氯离子浓度的模拟结果进行统计分析,发现:当骨料率为40%(体积分数)时,钢筋表面氯离子浓度呈双峰分布;当骨料率小于40%时,钢筋表面氯离子浓度近似呈正态分布;随着骨料率的增加,钢筋表面氯离子浓度不断减小,变异系数不断增大。