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2019年第40卷第1期文章目次

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  • 1  干摩擦阻尼結構對失諧葉盤振動局部化的約束作用
    劉雅琳 劉 碩 上官博 徐自力
    2019, 40(1):1-8. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01001
    [摘要](1596) [HTML](0) [PDF 1.91 M](1927)
    摘要:
    為了研究干摩擦阻尼結構對失諧葉盤系統振動局部化的影響,采用能夠復現局部微動滑移特征的三維微滑移干摩擦模型和抗混疊時頻域融合算法,對含干摩擦阻尼結構的失諧葉盤系統進行了強迫振動的計算模擬。比較了考慮圍帶處干摩擦阻尼和未考慮干摩擦阻尼時葉片振動響應的變化及局部化因子的大小,并研究了干摩擦阻尼參數在失諧葉盤系統減振控制中的影響規律。計算結果表明:干摩擦阻尼結構可降低失諧葉盤系統振動響應的局部化程度,葉片間的摩擦約束力完全不同,每支葉片所對應的最優初始正壓力及最優摩擦系數均不相同。由于干摩擦阻尼結構對失諧葉盤中每支葉片的減振效果存在差異,在進行失諧葉盤系統減振設計時需考慮摩擦控制參數與各個葉片之間的匹配問題。
    2  典型風力機翼型結冰特性分析
    程 杰 來永斌 王 龍 武 浩 李 亮
    2019, 40(1):9-14. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01002
    [摘要](1447) [HTML](0) [PDF 1.82 M](2177)
    摘要:
    針對風力機葉片的結冰會嚴重影響風電機組的功率輸出、危害風電機組的安全運行的情況,采用計算流體力學方法研究了典型的風力機翼型的結冰特性。首先,對攻角分別為0°,4°,8°的NACA0012翼型水滴撞擊特性進行了計算,計算結果與文獻實驗結果吻合良好,表明了計算方法的正確性。在此基礎上,對不同風速和不同溫度下的典型風力機葉片表面的覆冰進行了模擬研究,得到了水收集系數和結冰厚度隨溫度和速度的變化趨勢。結果表明:風速增加導致葉片表面結冰厚度增加,結冰附著面積增加;溫度降低導致葉片表面結冰厚度增加;S801翼型的抗冰效果明顯大于S802翼型的抗冰效果。研究結果有利于在低溫環境中合理選擇翼型,為降低葉片結冰危害程度提供參考。
    3  智能車環境視覺感知及其關鍵技術研究現狀
    陳政宏 李愛娟 邱緒云 袁文長 葛慶英
    2019, 40(1):15-23. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01003
    [摘要](1762) [HTML](0) [PDF 1.01 M](2381)
    摘要:
    環境視覺感知技術是智能車獲取外界環境信息的主要手段,是智能車進行自主駕駛的前提條件。在綜合分析以不同檢測對象為目標的檢測技術方法的基礎上,給出了環境視覺感知研究的主要內容,討論了研究涉及的關鍵技術:車道檢測技術、車輛檢測技術、行人檢測技術、交通標志檢測技術,并對每種檢測技術各子技術的優點和不足之處進行了分析。在總結全文的基礎上,提出未來智能駕駛中環境視覺感知技術的主要發展趨勢包括:基于多特征融合的環境視覺感知技術的發展;復雜環境下多種環境感知技術的融合應用;三維圖像在圖像處理方面的應用;改進的卷積神經網絡(CNN)方法在圖像處理方面的應用。
    4  Au/g-C3N4復合微粒的制備及光催化還原對硝基苯酚
    殷 蓉 楊啟帆 安 靜 羅青枝 李雪艷 王德松
    2019, 40(1):24-31. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01004
    [摘要](1801) [HTML](0) [PDF 3.37 M](1848)
    摘要:
    為了解決光生電子-空穴因分離難而對g-C3N4光催化活性造成影響的問題,采用原位法制備了Au/g-C3N4復合微粒,利用TEM,SEM,XRD,XPS和FTIR等測試方法對復合微粒的形貌、微觀結構和組成進行表征,通過UV-vis DRS,PL和EIS等方法分析了復合微粒的光電性能,并以對硝基苯酚還原反應為模型,考察了Au/[WTBX]g-C3N4復合微粒的可見光催化性能。結果表明:g-C3N4為片層堆積結構的六方相晶體,片層間的納米金為面心立方晶型;納米金的引入顯著提高了[WTBX]g-C3N4基體對可見光的吸收及其光生電子-空穴對的分離效率;當金含量為0.5%(質量分數)、氯金酸鈉與檸檬酸鈉物質的量比為1∶3時,光催化劑的活性最高。所制備的復合催化劑可見光響應性強,催化活性較純g-C3N4明顯提高,為合成[WTBX]g-C3N4基高效光催化劑提供了理論依據。
    5  一種中藥復方對小鼠脾臟淋巴細胞PD-1/PD-L1表達的影響
    王英澤 曹晴晴 王晨晨 劉桂沅 杜 朝
    2019, 40(1):32-37. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01005
    [摘要](1583) [HTML](0) [PDF 2.30 M](1447)
    摘要:
    為了探討中藥復方對小鼠脾臟淋巴細胞PD-1/PD-L1的表達情況,以及CD3+CD4+和CD3+CD8+T淋巴細胞比例的影響,采用傳統熬制中藥的方法得到中藥復方提取液,按低、中、高3個濃度對小鼠灌胃給藥(1次/d),2周后,采用腦脊髓脫臼法處死小鼠,利用Real-time PCR和流式細胞儀檢測脾臟PD-1/PD-L1的表達情況以及淋巴細胞亞型的變化。結果表明,隨著中藥提取液濃度的增加,脾臟淋巴細胞PD-1的表達顯著降低,而PD-L1的表達無顯著變化;CD3+CD4+型和CD3+CD8+型T淋巴細胞的比例均顯著增加。所研制的中藥復方能抑制淋巴細胞PD-1的表達,激活免疫輔助細胞和效應細胞,有望應用于抗腫瘤的免疫治療。
    6  土霉素廢水對斑馬魚的生物毒性效應研究
    高 問 武鵬鵬 王雅學 沈洪艷
    2019, 40(1):38-44. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01006
    [摘要](1797) [HTML](0) [PDF 2.24 M](1630)
    摘要:
    為了明確土霉素廢水的生物毒性效應,采用暴露實驗方法,研究了土霉素廢水對斑馬魚的毒性效應。結果顯示:對斑馬魚而言,土霉素廢水屬于低毒物質,斑馬魚暴露3~9 d時,其SOD活性和POD活性受到不同程度的抑制,12 d時受到顯著誘導(0.01<P<0.05),20%體積濃度組SOD活性達到最大值(194.05 U/mg prot),60%體積濃度組POD達到最大值(2.72 U/mg prot),15 d時均恢復至對照組水平;SOD活性與POD活性具有一定相關性,各體積濃度組MDA含量整體呈“Λ”型變化趨勢,80%體積濃度組在第15 d達到最大值(5.41 nmol/mg prot);斑馬魚肌肉組織中γ-H2AX含量呈現升高趨勢,并在第15 d時40%體積濃度組表現為極顯著性(400.02 ng/L,P<0.01),為對照組的1.57倍,表明斑馬魚肌肉細胞中的DNA受到一定程度的損傷。因此,斑馬魚對土霉素廢水的氧化應激可能是造成DNA損傷的機制之一,對其生物毒性進行探討,可為進一步研究土霉素在水環境中的生態毒性效應提供科學根據。
    7  基于改進的主成分分析法的礦工表情識別
    杜 云 張璐璐 潘 濤
    2019, 40(1):45-50. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01008
    [摘要](1514) [HTML](0) [PDF 1.47 M](1391)
    摘要:
    針對傳統的礦工面部表情識別方法中對礦工面部表情進行特征提取的時間較慢且識別準確率不高的問題,以主成分分析法為基礎,運用Fisher線性判別法對傳統的主成分分析法進行改進。首先在主成分分析法的基礎上增加一個類間離散矩陣,使其投影后不同類別之間特征點的距離更大,同一類別之間特征點的距離更加緊湊,對礦工面部表情圖像特征提取的結果更具有代表性和針對性;然后運用徑向基神經網絡將低維非線性可分的礦工面部表情圖像對應的特征矩陣映射到高維空間并使其線性可分,從而實現對礦工面部表情的識別和分類。實驗結果表明,所提出的方法對礦工面部表情識別的識別率為89.0%,優于傳統礦工面部表情分類識別算法,在礦井安全監控、疲勞駕駛等領域有較好的應用前景。
    8  UR5機器人運動學及奇異性分析
    張付祥 趙 陽
    2019, 40(1):51-59. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01009
    [摘要](2955) [HTML](0) [PDF 2.76 M](3814)
    摘要:
    為了解決UR5機器人用戶建立的機器人坐標系與廠家建立的機器人坐標系不一致,機器人內部有關力、角速度、角加速度等數據信息難以被直接使用的問題,在分析UR5機器人結構特點的基礎上,建立與廠家數據匹配的坐標系。采用D-H參數法建立UR5機器人的運動學方程,描述機器人各桿件的相對位姿關系,依據UR5機器人滿足Pieper準則的結構特性,采用分離變量法求取UR5機器人的運動學反解,并利用微分變換法完成UR5機器人奇異位形分析,奇異性分析與仿真結果表明了UR5機器人位置奇異時各關節變量之間的關系。使用MATLAB軟件編寫運動學程序,并利用機器人系統對程序進行實驗室測試與工程實踐驗證,MATLAB運動學程序實驗結果與UR5系統內部數據一致,驗證了運動學分析的正確性。研究結果對進一步開展UR5機器人連續軌跡規劃研究具有參考價值。
    9  多電極電磁流量計肢體血液流速分布測量研究
    趙宇洋 姚 健 萬東瑜 吳學禮
    2019, 40(1):60-66. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01010
    [摘要](1588) [HTML](0) [PDF 3.53 M](1437)
    摘要:
    為實現人體血液流速分布的非侵入式測量,對重大心血管疾病進行預判,將多電極電磁流量計應用于人體肢體血液速度剖面測量,將傳統Shercliff權函數改進為區域權函數,模仿人體肢體結構建立COMSOL仿真模型,將測量截面劃分為不同區域,通過多對電極獲取不同位置的弦端電壓,確定肢體截面上不同測量區域的權函數,進而計算各測量區域的局部軸向平均速度。針對動脈、靜脈所在位置范圍內進行不同區域劃分并進行血液流速分布測量,仿真驗證了多電極電磁測量系統對動脈、靜脈血管中互為逆向流動的速度信息測量的可行性。三維有限元仿真和計算結果表明,所提出的測量方法能夠實現肢體測量截面處不同方向的流速測量,并且具有較高的速度分布重構精度,對于人體血液流速測量和血流變異常監測具有參考價值。
    10  數字孿生的模型、問題與進展研究
    劉 青 劉 濱 王 冠 張 宸 梁知行 張 鵬
    2019, 40(1):68-78. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01011
    [摘要](2936) [HTML](0) [PDF 1.53 M](9269)
    摘要:
    近年來,關于數字孿生的研究方興未艾。數字孿生作為一個新的范式或者方法體現出了巨大的潛力,但是,這一概念的內涵和范圍尚不確定,尤其是對數字孿生模型概念的界定很不清晰。根據模式類別可以將其分為通用模型和專用模型,其中專用模型仍是當前的研究熱點,研究內容主要體現為對具體項目使用數字孿生方法進行建模,也包括對專用模型進行開發。這些具體項目除了傳統制造業所涉及的零件測量和質量控制,增材制造,設計和工作過程,以及系統管理外,還包括在生物醫藥、石油工程領域的應用等。開發專用模型的工具和技術呈現多元化,有通用工業軟件、專用工業軟件、仿真平臺和自研二次開發工具等等。數字孿生通用模型的研究對象不針對某一具體項目,而是研究如何將模型受控元素表示為一組通用的對象以及這些對象之間的關系,從而在不同的環境之間為受控元素的管理和通信提供一種一致的方法。數字孿生通用模型的研究主要分為概念研究和通用模型的實現方法,兩者的研究熱度相當。其中概念研究從宏觀角度的產品生命周期管理,到描述系統行為,如一般系統行為和系統重新配置,再到具體工作流,如設計方法、產品構型管理、制造系統、制造過程等,研究內容較為發散,尚沒有出現特別突出的熱點。關于數字孿生通用模型實現方面,主要研究了建模語言的構建、模型開發方法的探索、具體工具的使用、元模型理念的植入和模型算法的探索。數字孿生模型是數字孿生研究的核心領域之一,其未來的研究重點是如何將不斷涌現的各不相同的數字孿生體的外部特征和內在屬性歸納為可集成、可交互、可擴展的模型,便于更高效地實現信息在物理世界和數字世界之間流動,從而實現數字孿生的普遍應用,繼而支持CPS(網絡物理空間)和CPPS(網絡物理生產系統)的建設。因此,數字孿生模型研究下一步需要解決的問題是如何對接標準參考架構,如德國提出的工業4.0參考架構模型RAMI4.0和中國的智能制造系統架構IMSA等;關于數字孿生模型需要建立統一的描述方法并確立一致的結論,以規范各自獨立發展建立起來的模型,從而改善模型的互操作性和可擴展性,否則,隨著系統規模的擴大模型效能會顯著下降;中國數字孿生模型的研究急需國產專業工業軟件和建模軟件的支持,以便中國學者深入開展更加符合國情的深入研究。
    11  種植土-碎石綠化帶雨水入滲的數值分析
    程樹斌 張春會 關彤軍 戴凌云 趙彥輝 馬志中
    2019, 40(1):79-85. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01012
    [摘要](1529) [HTML](0) [PDF 1.37 M](1435)
    摘要:
    為分析理論解析法求解種植土-碎石綠化帶雨水入滲問題的合理性,建立了非飽和種植土-碎石綠化帶雨水入滲的有限元模型,模型上邊界設置儲水表皮,模擬雨水入滲和積蓄,下邊界為飽和排水,模型兩側不透水。首先,利用有限元模型模擬了均勻降雨條件下的雨水入滲特征,與理論解析解對比,驗證了模型的正確性。然后,利用有限元模型計算石家莊市2年重現期3 h設計暴雨雨型條件下種植土的雨水入滲,地表開始積水時間、降雨結束后積水深度、雨量徑流系數分別為075 h,13.6 cm和0.24,均勻降雨理論解析解計算結果分別為0.72 h,14.4 cm和0.17,兩種方法計算結果相差不多。再次,利用有限元模型計算了下邊界孔壓變化、上邊界孔壓變化條件下的種植土地表開始積水時間,結果表明隨著下邊界孔壓降低,地表開始積水時間延長,隨著上邊界孔壓降低,地表開始積水時間延長,當下邊界孔壓為0 kPa時,初始上邊界孔壓分別為-6 kPa和-12 kPa,地表開始積水時間分別為45 min和50 min,地表開始積水時間有一定差異;當初始上邊界為-6 kPa,下邊界分別為0 kPa,-1 kPa,-2 kPa和-3 kPa時,地表開始積水時間分別為45 min,45 min,46 min和47 min,下邊界條件對地表開始積水時間影響較小。地基土滲透系數為6.5×10-9 m/s,地基土孔隙水壓力分別為0 kPa,-4.5 kPa,-9 kPa,-13.5 kPa和-18 kPa,利用有限元模型求解獲得種植土地表開始積水時間分別為54 min,54 min,55 min,55 min和56 min,地表積水深度分別為11.9 cm,11.7 cm,11.5 cm,11.4 cm和11.3 cm,隨著地基土孔隙水壓力降低,種植土地表開始積水時間略有延長,種植土地表積水深度略有降低,總體上地基土孔隙水壓力對種植土地表積水時間和積水深度影響不大。地基土孔隙水壓力0 kPa,滲透系數分別為6.5×10-9 m/s和6.5×10-7 m/s,利用有限元模型計算獲得種植土地表開始積水時間均為54 min,積水深度均為119 cm,地基土滲透系數對種植土地表積水時間和積水深度基本無影響。從上述研究結果可以看出,可以使用平均降雨強度和理論解析法計算地表開始積水時間和積水深度;下邊界條件對地表開始積水時間和積水深度影響不大;地基土的飽水滲透系數、地基土的初始含水率對地表積水開始時間和地表積水深度影響不大;使用理論解析解求解種植土-碎石綠化帶雨水入滲問題是合理的。
    12  一種基于移動互聯網的扁平化管理平臺
    劉 濱 袁毅潔 馮 濤 李云娜 齊 雋 司 亮 楊立偉
    2019, 40(1):86-96. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01013
    [摘要](1719) [HTML](0) [PDF 4.37 M](1651)
    摘要:
    傳統的層次化管理具有層級分明、職責清晰、工作流程嚴格等特點,來源于對軍隊管理體系的模仿,被普遍運用于政府機構、生產制造等各個領域;隨著組織的規模越來越大,管理者與被管理者的關系隨之復雜化,而每個管理者的能力、精力與時間都是有限的,當直接管理的下屬人數超過某個限度時,必須增加一個管理層次。隨著層次的增多,由于各層之間乃至同一層次的工作人員對信息重要性的認知程度、工作習慣等客觀差異,容易導致信息傳遞及時性的降低;因為相關人員的成長背景、工作經歷、知識背景、理解能力等存在客觀差異,很容易導致信息在交互的過程中發生“變形”,影響信息交互的準確性;再次,在實際工作中非“面對面”的情況下,上級部署的任務對于下級是否能真實的完成,完成質量如何等,如果不能建立便捷的信息交互機制,很難進行監管。針對此類問題,OA(office automation,辦公自動化)系統曾經被大面積地采用,但是實踐證明,大多數OA只是把傳統的層次化管理簡單地移植到互聯網上,層層匯報、層層審批、層層傳閱等客觀問題仍然存在,有些部門不管事情多緊急,不管是否要變通,OA系統通不過,一切免談,加劇了部門官僚現象的發生。與之同時,微信、QQ等即時通訊工具,由于其表現內容的圖文并茂(富媒體性)、自主編輯和表達內容(自媒體性)、現場感強、隨時能發布(跨時空維度),以及能夠讓內容即刻抵達受眾(點對點、點對面)等主要特征,成為人們日常通聯的主要平臺,也是承載思想、傳遞業務、交流工作等的大數據平臺,所以,很多單位、部門或個人,已經習慣于在微信和QQ等即時通訊平臺上處理工作事務。這種現象實際上蘊藏著很大的風險,主要原因在于:1)平臺上產生的數據均被第三方(騰訊等公司)拿走,單位的業務內容成為存放在他人服務器上的數據資源,單位的隱私存在極大的泄露風險,同時,由于數據不在自己手中,單位很難去開采數據資源,挖掘其成為驅動業務、驅動管理的數據潛力;2)微信、QQ等屬于社交平臺,社會關系復雜、平臺內容繁榮多樣,業務信息很容易被有意或無意地傳播或泄露出去,既影響單位形象,又可能造成負面的經濟和社會影響;3)由于平臺既有的特征,重要業務信息很容易被稀釋,例如,同一群里不同領導發布的任務、業務指導等重要信息,很容易形成相互交叉,導致業務討論線索混亂,難以形成條理清晰、內容完整、指向明確的信息專題。針對以上問題,以提升管理效能為核心面向,以數據為核心資產,從提升單位內部的信息交互能力和效率出發,設計并研發一種支持業務數據自有和自主分析,依托移動互聯網的扁平化管理平臺。平臺具有專用的數據采集端、發布端、整理和分析后臺,在提升了信息交互的及時性、現場性、富媒體和跨時空維度的同時,也能夠對數據進行梳理、挖掘和提煉,形成業務進度的追蹤與客觀分析;同時,為了提升該平臺的針對性和實用性,結合張承高速承德段管理處的實際需求,將平臺投入應用,并經歷了兩年多的完善升級,實踐證明,平臺為管理處發現熱點、捕獲問題、監控全局等提供了有力的支持,有效提高了全員的凝聚力、戰斗力和向心力,有效提高了管理效率。研究結果可為相關單位或研究者在層次化組織機構中實現扁平化信息交互和管理提供借鑒。

    主編:朱立光

    創刊:1980

    國際標準刊號:ISSN 1008-1542

    國內統一刊號:CN 13-1225/TS

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