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    2021年第42卷第4期
      國家青年/地區科學基金項目專欄(約稿)
    • 黃曉婷,楊 坤,毛海寬,呂 輝

      2021,42(4):319-326, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx04001

      Abstract:

      針對汽車動力總成懸置系統參數同時存在不確定性和相關性的復雜情形,提出了一種汽車動力總成懸置系統固有頻率和解耦率的不確定性分析方法。首先,基于多維平行六面體模型對具有不確定性和相關性的系統參數進行描述;其次,結合正則化、泰勒級數展開和中心差分法等方法,計算懸置系統固有頻率和解耦率的不確定性響應;再次,給出方法的具體分析步驟;最后,以蒙特卡洛法作為參考方法進行對比驗證。結果表明,懸置系統不確定性參數的相關性對系統固有特性響應有一定影響。所提方法在求解系統不確定性響應方面表現出較高的計算精度和計算效率,可為汽車動力總成懸置系統固有特性的計算、評估和優化設計提供參考。

    • 陸 穎,劉裕發,束 瑜,季小潔

      2021,42(4):327-333, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx04002

      Abstract:

      為提高高級車輛事故自動呼救(advanced automatic crash notification,AACN)系統的救援效率,提出了一種駕駛員傷情預測算法,基于算法進行了AACN系統終端的總體設計。首先,選取駕駛員年齡、性別、是否佩戴安全帶、速度變化量、事故碰撞方向以及駕駛員側安全氣囊是否打開作為駕駛員傷情的影響因素;其次,對交通事故數據進行分析并構建Logistic回歸模型,使用Hosmer-Lemeshow測試表對模型進行驗證,通過敏感性分析獲得最佳觸發閾值;再次,對AACN系統終端進行設計;最后,通過實際案例檢驗傷情預測算法的準確性和AACN系統終端的有效性。結果表明,所提出的駕駛員傷情預測算法和AACN系統的準確性較高,能夠有效預測駕駛員傷情,有助于救援中心制定積極有效的救援方案。研究結果可用于解決現有的集中式AACN系統呼叫效率不高且準確性受人為因素影響較大的問題,為分散式AACN系統中駕駛員傷情預測算法的設計提供參考。

    • 聶孟穩,楊 坤,王 杰,馬 超,肖錦釗,譚樹梁

      2021,42(4):334-344, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx04003

      Abstract:

      為解決緩速器安裝于半掛汽車列車傳動系統時存在“沖撞”嚴重的問題,提高緩速工況時制動能量的回收率,提出了一種安裝于半掛車前軸兩側輪轂內的能量回收型緩速器方案。根據GB/T 32692-2016中對緩速制動性能的規定,對緩速器參數進行了匹配,制定相應的緩速器控制策略,根據控制策略中對電動半掛汽車列車質量的需求,對質量估計算法進行研究,并基于粒子群算法對小制動強度時制動力矩分配進行探討。通過Matlab/Simulink與TruckSim搭建了聯合仿真平臺,對質量估計算法、電動半掛汽車列車經濟性和制動安全性進行仿真驗證。仿真結果表明:質量估計算法能夠準確估計電動半掛汽車列車質量;能量回收型緩速器能夠滿足電動半掛汽車列車緩速需求,提高制動能量回收率,且能夠有效解決電動半掛汽車列車緩速制動時的“沖撞”問題。相關研究能夠解決“沖撞”問題,提高制動安全性,為提高電動半掛汽車列車緩速制動時制動能量的回收率提供了新思路。

    • 解 芳,翟長生,燕松山,胡 瑞,許春霞

      2021,42(4):345-351, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx04004

      Abstract:

      為了改善高速軋機軸承熱噴涂層的微觀組織性能,采用感應重熔技術對GCr15軸承鋼表面預制備的高能火焰噴涂Ni60A涂層進行感應重熔處理,并利用金相顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射儀、顯微硬度計對感應重熔前后涂層的孔隙率、微觀組織、顯微硬度等進行對比研究,探討感應重熔對涂層以及界面微觀組織、顯微硬度的影響。結果表明,高能火焰噴涂鎳基涂層的孔隙率高達5.09%,且表面孔洞缺陷較多,涂層與基體結合的界面處存在較明顯的界面裂紋和孔隙缺陷,呈現典型的機械結合,界面結合特性較差;而經感應重熔后其涂層組織致密,孔隙率僅為0.27%,涂層缺陷明顯減少,與基體結合的界面處呈現出強冶金融合特性,且涂層中硬質相數量顯著增多,涂層及界面的顯微硬度均得到較大提升。因此,感應重熔技術可改善涂層的表面組織性能,在高速軋機軸承表面強化方面有一定的應用價值。

    • 數學
    • 禹長龍,韓獲德,王菊芳,邢厚民

      2021,42(4):352-359, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx04005

      Abstract:

      為了完善非線性量子差分方程邊值問題的基本理論,研究了二階非線性(p,q)-差分方程非局部問題的可解性。首先,計算線性(p,q)-差分方程邊值問題的Green函數,研究Green函數的性質;其次,運用Banach壓縮映像原理和Guo-Krasnoselskii不動點定理,獲得二階三點非線性(p,q)-邊值問題正解的存在性和唯一性定理;再次,給出線性(p,q)-差分方程非局部問題的Lyapunov不等式;最后,給出2個實例,證明所得結果是正確的。結果表明,在賦予非線性項f一定的增長條件下,非線性(p,q)-差分方程非局部問題正解具有存在性和唯一性。[JP2]研究結果豐富了量子差分方程可解性的理論,對(p,q)-差分方程在數學、物理等領域的應用提供了重要的理論依據。

    • 魏文英,紀玉德,郭彥平

      2021,42(4):360-368, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx04006

      Abstract:

      為了拓展非線性離散邊值問題的基本理論,研究了一類非線性二階差分方程三點邊值問題正解存在性的充分條件。首先,給出了相應的二階差分方程三點邊值問題解的表達式并證明其性質;其次,在Banach空間中構造合適的錐和積分算子,運用錐上的Krasnoselskii’s不動點定理,在非線性項允許變號的條件下,獲得非線性二階差分方程三點邊值問題正解存在性的充分條件;最后,通過2個例子證明主要定理和結果的有效性。結果表明,定理條件得證且離散邊值問題滿足正解的存在性。所研究的方法在二階離散邊值問題理論證明方面效果良好,對探究非線性高階多點離散邊值問題具有一定的借鑒意義。

    • 機械、電子與信息科學
    • 郭金玉,李 濤,李 元

      2021,42(4):369-379, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx04007

      Abstract:

      為了有效提高支持向量機(SVM)算法的故障檢測和監視性能,提出一種新的基于DW-ICA-SVM的工業過程故障檢測算法。首先,對訓練數據進行標準化,運用獨立元分析(ICA)獲取數據的獨立元矩陣,提取隱藏的非高斯信息。其次,運用杜賓-瓦特森(Durbin-Watson,DW)準則計算獨立元(ICs)的DW值,通過DW方法有效提取重要噪聲信息,選取重要的ICs。再次,將包含重要信息的ICs作為SVM模型的輸入,獲得判別分類函數,將測試數據的ICs輸入該模型,對其進行故障檢測和監視。最后,將新算法運用于非線性數值例子和田納西-伊斯曼工業過程,并與PCA,LPP,ICA,SVM和ICA-SVM方法進行比較。結果表明,所提方法降低了樣本間的自相關性,有效提高了故障檢測率。因此,新算法在一定程度上加強了對隱藏非高斯信息的提取與識別,為提高SVM算法在工業過程故障檢測中的應用性能提供了參考。

    • 呂妹園,張永健,張永強,孫勝娟

      2021,42(4):380-388, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx04008

      Abstract:

      為了解決分布式詞表示方法因忽略詞語情感信息導致情感分類準確率較低的問題,提出了一種融入情感信息加權詞向量的情感分析改進方法。依據專屬領域情感詞典構建方法,結合詞典和語義規則,將情感信息融入到TF-IDF算法中,利用Word2vec模型得到加權詞向量表示方法,并運用此方法對采集到的河北省旅游景點的評論文本與對照組進行對比實驗。結果表明,與基于分布式詞向量表示的情感分析方法相比,采用融入情感信息加權詞向量的改進方法進行情感分析,積極文本的準確率提高了6.1%,召回率提高了6.6%,F值達到了90.3%;消極評論文本的準確率提高了6.0%,召回率提高了7.2%,F值達到了89.6%。因此,融入情感信息加權詞向量的情感分析改進方法可以有效提高評論文本情感分析的準確率,為用戶獲得更為準確的評論觀點提供參考。

    • 化學與化工
    • 張欣欣,許 潔,蔣 巖,趙麗艷,張萬明

      2021,42(4):389-399, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx04009

      Abstract:

      為提高依托泊苷制劑的水溶性和穩定性,采用星點設計-效應面法優化依托泊苷納米混合膠束(ETP mPEG-PLA/P123)的處方工藝。在單因素試驗基礎上,以投藥量、mPEG-PLA所占質量比和水化體積為自變量,以依托泊苷包封率、載藥量以及粒徑為因變量,進行3因素5水平的星點設計-效應面法實驗,采用熒光探針法測定臨界膠束濃度(CMC),并對所制備的膠束制劑進行理化性質和釋放行為的評估。結果表明,ETP mPEG-PLA/P123膠束制劑的最優處方工藝如下:mPEG-PLA與P123質量比為38∶62,投藥量為5 mg,水化體積為6 mL;采用最優處方制得的混合膠束的包封率為87.4%,載藥量為4.19%,粒徑為115.6 nm,PDI為0.216,Zeta電位為-16.3 mV;熒光探針法測定的CMC值為1.7×10-3 g/L,mPEG-PLA/P123膠束穩定性良好;體外釋放實驗中,依托泊苷可從膠束中緩慢而持續地釋放,在48 h內釋放量可達80%。采用優化處方制得的ETP mPEG-PLA/P123納米混合膠束,能顯著增加依托泊苷的溶解度,膠束制劑穩定性好,且有一定的緩釋作用,可為進一步拓寬依托泊苷新型制劑的應用范圍提供理論依據。

    • 蘇曉梅,張丹參

      2021,42(4):400-409, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx04010

      Abstract:

      缺血性腦卒中是中老年常見的急性腦血管病,是當今世界主要的致死性疾病之一?,F有治療方案有限,僅適用于一小部分中風患者。因此,開發有效的治療方法以減少腦損傷至關重要。星形膠質細胞(astrocyte,AS)是中樞神經系統的核心組成部分,其線粒體功能障礙是缺血性腦卒中的初始事件,在神經元存活和神經功能改善過程中發揮著重要作用。以AS細胞線粒體在缺血性腦卒中發病中的作用機制為切入點,分析討論了缺血性腦卒中發生時AS細胞線粒體的生物能量與動力學變化、細胞之間線粒體的轉移以及AS細胞線粒體對腦血流的調節作用,提出將AS細胞線粒體作為治療缺血性腦卒中的靶點之一,以更好地了解AS細胞線粒體在缺血誘導的神經元死亡過程中的重要作用,為缺血性腦卒中的新型治療方案提供理論基礎。

    • 材料科學
    • 張志彬,周志丹

      2021,42(4):410-414, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx04011

      Abstract:

      為了解決鋁基非晶合金在形成過程中容易析出α-Al晶體導致玻璃形成能力較低且不易評估的問題,設計了簡單易行的玻璃形成能力評估方法,對非晶AlNiZr合金成分進行優化。首先,制備9種不同組分的AlNiZr合金鑄錠;然后,在相同制備條件下,用單輥甩帶法制備不同組分的合金薄帶;最后,采用X射線衍射儀對薄帶進行XRD表征,基于XRD結果擬合計算合金薄帶的非晶含量。結果表明:在合金組分Al100-x-yNixZry中,隨著Ni含量的增加玻璃形成能力提高,隨著Zr含量的增加玻璃形能力成降低;當Zr含量為3%時,進一步增加Ni含量達到20%和25%,合金的玻璃形成能力降低,Al82Ni15Zr3具有更好的玻璃形成能力。通過對非晶AlNiZr合金成分的優化,可以為不含稀土元素的鋁基合金的玻璃形成能力評估提供新的方法,拓展其在設備防護領域的應用空間。

    • 土木建筑工程
    • 孫吉書,邱博超,肖 田

      2021,42(4):415-423, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx04012

      Abstract:

      為明確降雨對路堤邊坡內部滲流場以及穩定性的影響,對路堤邊坡水毀機理及其主要影響因素進行了研究。在特定土質、壓實度以及沖刷入滲時間等控制條件下,通過邊坡模型試驗探究降雨對邊坡坡面沖刷破壞過程的特征,運用GeoStudio程序進行數值模擬分析,找出降雨作用下路堤邊坡內部滲流場和穩定性的變化規律。結果表明:降雨過程中雨水沖刷造成邊坡坡面結構破壞,而邊坡內部受到雨水滲流作用導致穩定性降低,降雨作用從外到內對邊坡造成影響;隨著2種土質邊坡壓實度從85%提升至95%,砂性土邊坡的沖刷量減少了46.18%,邊坡安全系數提升了13.74%,黏性土邊坡沖刷量降低了33.70%,安全系數提升了10.21%;隨著降雨時間的增加,黏性土邊坡后期沖刷深度趨于穩定,但砂性土邊坡沖刷深度有增大的趨勢;相同控制條件下,降雨前后黏性土邊坡安全系數變化量小于砂性土邊坡。因此,同等控制條件下,黏性土邊坡的抗水毀性能以及整體穩定性均強于砂性土邊坡,研究結果有助于更全面地了解降雨過程中路堤邊坡的水毀機理及主要因素的影響規律,提高道路支撐的穩定性。

    • 新能源與節能環保專欄
    • 崔海亭,黃夏潔,張欣悅,張良銳

      2021,42(4):424-430, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx04013

      Abstract:

      為了解決氣冷器內不可逆損失對換熱性能的影響問題,提高直管套管式氣冷器的熱力性能,對超臨界二氧化碳套管式氣冷器內二氧化碳與冷卻水之間的熱量傳遞過程進行了研究。采用Fluent數值模擬軟件與熵產分析方法,通過改變操作壓力、二氧化碳質量流量及冷卻水的質量流量和進口溫度進行數值計算,得出氣冷器中二氧化碳和冷卻水沿管長的溫度分布情況,并依據熱力學第二定律熵產分析方法,對直管套管內熱力過程進行計算,得出沿管長的熵產分布情況。結果表明,隨著壓力的增加,沿管長方向的熵產逐漸增大;隨著二氧化碳質量流量的增加,熵產逐漸減??;隨著冷卻水質量流量的增加,熵產增加幅度不明顯;隨著冷卻水進口溫度的增加,熵產隨之減小。研究結果可為二氧化碳熱泵氣冷器運行參數與結構的設計以及二氧化碳熱泵的工程應用提供一定的參考。

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    • 張付祥1,郭旺1,黃永建2,王春梅3,黃風山1

      DOI:

      Abstract:

      為實現特鋼棒材生產信息的全流程可追溯,分析特鋼棒材生產環境及形狀特點,采用基于雙標志點的標記方案進行標記并利用機器視覺技術實現成捆特鋼端面字符的識別。首先采用Hough變換將成捆特鋼棒材端面圖像分割成單根;其次采用基于小波變換的圖像增強算法完成單根特鋼棒材端面圖像的增強;然后將MSER算法和邊緣檢測算法相結合完成單根特鋼棒材字符區域的檢測,并基于投影法完成字符的分割;最后通過創建和訓練SVM分類器完成每一根特鋼棒材端面字符識別,并將成捆特鋼棒材端面字符識別結果輸出保存。在實驗室模擬特鋼棒材生產環境并對字符識別算法進行測試,結果表明,本文算法可以滿足成捆特鋼棒材生產過程中字符識別要求,為特鋼棒材生產信息的全流程可追溯目標的實現提供了參考。

    • 戴 俊,任一平,楊 凡

      DOI:

      Abstract:

      為進一步分析微波破巖機理,對微波照射下硬巖損傷演化規律及其本構行為進行了研究,首先對巖石進行彈性微元假設并結合微元強度準則和三參數Weibull分布,推導出微波作用后硬巖損傷演化方程和本構模型以及各參數確定公式,而后采用不同微波功率照射后的花崗巖超聲波檢測和單軸壓縮試驗結果對模型驗證。結果表明,建立的模型理論曲線與試驗曲線具有較高的吻合度,能反映出花崗巖破裂的應力應變過程且模型各參數物理意義及對模型的影響規律明確,峰后的擬合存在一定的偏差,但本模型仍可以基本反應巖石經微波照射后弱化規律。研究結果可為微波照射巖石的相關計算和數值模擬提供一定的參考。

    • 田 斌1, 2,文仕強1,胡 桐1,梁 冰1,洪漢玉1, 2

      DOI:

      Abstract:

      為了解決水下目標磁場近程化探測中磁信號衰減快、干擾強及擾動特征不明確、無法有效探測信號等問題,提出了一種基于混合神經網絡與注意力機制(Att-CNN-GRU)的工頻磁場水下目標時間序列擾動信號檢測方法。將CNN,GRU神經網絡與Attention機制相結合擬合信號,構建分類神經網絡,對目標信號進行分類識別,同時與未引入注意力機制的CNN-LSTM模型及單一CNN和LSTM網絡模型的預測及檢測性能進行比較。結果表明,相較于傳統方法,信號擬合效果將誤差分別減小了36.24%,14.44%和4.878%,目標檢測準確率達到83.3%?;诨旌仙窠浘W絡與注意力機制的水下目標工頻磁場擾動信號檢測方法可作為輔助手段,有望廣泛應用于水下目標的探測。

    • 張 亮, 王啟迪, 李 欣, 王 苑

      DOI:

      Abstract:

      渦輪葉片在高速旋轉時會因振動產生疲勞斷裂失效,造成旋轉機械的損壞。葉尖定時測量技術是目前最有前途的非接觸式葉片振動實時監測方法。同時,葉尖間隙的變化與葉片的振動狀態密切相關。因此,實時監測葉片的振動狀態和葉尖間隙是保證旋轉機械安全、穩定、可靠運行的關鍵。系統綜述了葉尖定時及葉尖間隙測量技術的原理和國內外研究成果。闡明了目前研究仍處于仿真模擬和實驗測量的不完全成熟階段,并對其發展前景進行了展望。指出今后可在以下方面對葉尖定時及葉尖間隙測量技術展開研究:1)將葉尖定時和葉尖間隙測量技術相結合實現葉片的振動測量;2)進行無鍵相法的葉片異步振動測量,并投入到工程應用當中;3)制定有效的動態標定方案,測量葉片在旋轉狀態時輸出電壓與葉尖間隙之間的關系;4)研制能夠在惡劣環境下進行高精度、長周期測量的傳感器。

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      數據分析與計算專欄(約稿)
    • 張春會, 王來貴, 趙全勝, 李偉龍

      2015,36(1):90-99, DOI: 10.7535/hbkd.2015yx01016

      Abstract:

      如何定量評估液氮冷卻后煤儲層的滲透率演化是液氮冷卻增透煤儲層技術的關鍵。為分析液氮注入煤后的變形、破壞和滲透率演化過程,將煤視作彈脆塑材料,其變形過程包括彈性變形、脆性跌落和殘余塑性流動3個階段,結合單元強度退化指數、擴容指數和Mohr-Column準則,建立了考慮圍壓對煤單元峰后力學行為影響的本構模型。根據煤巖單元變形過程,將煤巖單元滲透率演化分成2個階段,即彈性壓縮煤巖單元滲透率減小階段及煤巖單元破壞后的滲透率增加階段。分析了單元彈性變形、剪切破壞和拉破壞與滲透率之間的關系。煤巖單元彈性壓縮和拉伸引起單元內孔隙空間的變化,進而影響單元滲透率;煤巖單元剪切破壞在單元內形成共軛剪切帶,在剪切帶內的流體流動服從平行板定律,給出了基于單元體應變的剪切帶寬度和滲透率計算公式;煤巖單元拉破壞在單元體內形成“十”字型裂隙,在裂隙內的流動也服從平行板定律,給出了基于單元體應變的裂隙寬度和滲透率計算公式。結合熱傳導理論建立了液氮冷卻煤層的溫度-變形-破壞-滲透率演化模型,并在FLAC下利用Fish函數方法予以實現。數值算例研究了液氯注入遼寧王營子礦某煤層氣抽放井后煤層的變形、破壞和滲透率演化過程。結果表明:1)煤受液氮冷卻作用后發生體積收縮,越靠近鉆孔溫度梯度越大,收縮變形越大,溫度拉應力越大,越容易破壞,形成拉破壞區。液氮注入冷卻10 d后的拉破壞區約0.65 m寬。2)在拉破壞區,單元內形成了貫通的裂隙,單元體滲透率顯著增長,液氮冷卻10 d的單元滲透率最大增長幅度可達1.97×105倍。3)遠離鉆孔區域,拉應力也使得煤的滲透率有所增加,增加幅度為1%~14%,遠小于破壞區。4)隨著冷卻時間增加,破壞區域擴大,但增長速率逐漸減緩,這表明在工程實踐中冷卻時間過長,不一定能取得更好的冷裂效果。5)液氮冷裂的主要影響區域在1.0 m左右,但實際工程中鉆孔內壓力、煤巖體內水的相變等對煤巖的實際變形和破壞也有很大影響,從而使得液氮冷裂的影響區域更大。6)模型能較好地反映液氮冷卻煤體變形-破壞-滲透率演化過程,從而為評估液氮冷卻煤巖增透效果提供一種簡便、可行的方法。

    • 材料科學
    • 馬 靜,王瑞陽,溫 寧

      2021,42(1):75-81, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01010

      Abstract:

      為提高304不銹鋼的抗高溫氧化性能,以正硅酸乙酯(TEOS)為原料,采用溶膠-凝膠法,在不銹鋼表面制備了SiO2薄膜,通過氧化動力學,XRD,SEM和EDS分析,研究了涂覆層數對不銹鋼900 ℃抗高溫氧化性能的影響。結果表明,SiO2薄膜與不銹鋼基體的附著性良好,促進了不銹鋼表面發生選擇性氧化,生成保護作用的Cr2O3和NiCr2O4氧化層,不銹鋼的抗高溫氧化性能顯著提高,其中涂覆3層SiO2薄膜試樣的抗高溫氧化性能最佳,經900 ℃循環氧化100 h后氧化增重與氧化剝落僅為未涂覆試樣的58.1%和41.4%。SiO2薄膜涂覆有效提高了不銹鋼的抗高溫氧化性能,是表面處理方法應用于高溫環境的又一嘗試,為溶膠-凝膠法制備其他薄膜提供了借鑒和參考。

    • 機械、電子與信息科學
    • 王建霞,劉夢琳,許云峰,張 妍

      2021,42(1):48-59, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01007

      Abstract:

      現實生活中存在的網絡大多是包含多種類型節點和邊的異構網絡,比同構網絡融合了更多信息且包含更豐富的語義信息。異構網絡表示學習擁有強大的建模能力,可以有效解決異構網絡的異質性,并將異構網絡中豐富的結構和語義信息嵌入到低維節點表示中,以便于下游任務應用。通過對當前國內外異構網絡表示學習方法進行歸納分析,綜述了異構網絡表示學習方法的研究現狀,對比了各類別模型之間的特點,介紹了異構網絡表示學習的相關應用,并對異構網絡表示學習方法的發展趨勢進行了總結與展望,提出今后可在以下方面進行深入探討:1)避免預先定義元路徑,應充分釋放模型的自動學習能力;2)設計適用于動態和大規模網絡的異構網絡表示學習方法。

    • 陳 琦,張仁輝,何忠義,熊麗萍

      2021,42(1):1-7, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01001

      Abstract:

      為了探究醇類物質在高載高速工況下的潤滑性能,尤其是碳鏈、羥基與潤滑性能的關系,開展了碳鏈長度、羥基數目對醇類物質潤滑性能影響的研究。利用四球摩擦機調查一系列醇類物質的摩擦學性能,結合黏度儀、透射電鏡和拉曼等檢測手段,探索碳鏈長度、羥基數目對潤滑性能的影響。實驗結果表明,隨著碳鏈的增長磨合期變短、摩擦系數達到穩態的時間變短、磨損率降低;隨著羥基數目的增多磨損率降低、無明顯磨合期和摩擦系數持續波動(乙二醇)或持續降低(甘油)。摩擦誘導形成的石墨烯較無定形碳更能有效地促使摩擦體系達到穩定的摩擦系數,縮短磨合期,研究結果可為醇類物質在機械設備領域的應用提供參考。

    • 睢丙東,張 湃,王曉君

      2021,42(1):22-29, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01004

      Abstract:

      為了解決YOLOv3算法在手勢識別中存在識別精度低及易受光照條件影響的問題,提出了一種改進的YOLOv3手勢識別算法。首先,在原來3個檢測尺度上新增加1個更小的檢測尺度,提高對小目標的檢測能力;其次,以DIoU代替原來的均方差損失函數作為坐標誤差損失函數,用改進后的Focal損失函數作為邊界框置信度損失函數,目標分類損失函數以交叉熵作為損失函數。結果表明,將改進的YOLOv3手勢識別算法用于手勢檢測中,mAP指標達到90.38%,較改進前提升了6.62%,FPS也提升了近2倍。采用改進的YOLOv3方法訓練得到的新模型,識別手勢精度更高,檢測速度更快,整體識別效率大幅提升,平衡了簡單樣本和困難樣本的損失權重,有效提高了模型的訓練質量和泛化能力。

    • 食品與生物科學
    • 賈艷麗,仇 燕

      2021,42(1):67-74, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01009

      Abstract:

      隨著抗生素副作用的日益凸顯,以及其被批準數量的逐年下降,研發功能相似且不易產生耐藥性的其他活性物質迫在眉睫??咕木哂袕V譜抗菌性、熱穩定性,作用機理獨特,既能起到體內抗病菌感染、促進癌細胞凋亡的作用,還可作為抗病毒化療劑和醫療器械的抗菌材料。系統綜述了抗菌肽的抗菌機制,及其在醫藥領域抑制抗耐藥菌的產生、抗癌以及抗病毒感染的作用,闡明了抗菌肽存在的穩定性、溶血性及毒性等問題,并對其發展前景進行了展望。指出今后可在以下方面對抗菌肽展開深入研究:1)結合體內抑菌機制進行研究,推動抗菌肽的開發應用;2)通過替換、修飾氨基酸殘基,合成雜合肽,優化抗菌肽結構,提高其活性,降低毒副作用并預防耐藥性的產生;3)利用抗菌肽傳遞系統或抗菌肽與綠色天然提取物聯合作用,提高抗菌活性和生物利用度。

    • 機械、電子與信息科學
    • 王 卿,蔚保國

      2021,42(1):8-14, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01002

      Abstract:

      為提高非合作室內環境下超寬帶組網定位能力,采用無中心定位算法理論對超寬帶測距輸出距離信息進行解算分析,得到相對定位結果,并將定位結果與光電標定系統結果進行實測對比,對精度進行評估。結果表明,相比傳統超寬帶定位模式,利用超寬帶測距和無中心定位算法相結合的形式,能夠實現無中心定位以及各節點之間的相對位置解算,最終確定各節點之間的相對位置。超寬帶測距和無中心定位算法相結合,在相對定位方面具有良好的穩定性和精確度,可以廣泛應用于室內室外多種場景。

    • 王曉君,薛琳博,王彥朋

      2021,42(1):15-21, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01003

      Abstract:

      為了解決航空無線電導航服務頻段附近的脈沖干擾影響接收機工作的問題,并進一步提高GNSS系統的抗干擾能力,提出了基于STFRFT(short time fractional Fourier transform)的脈沖干擾抑制方法。首先確定接收信號的最佳旋轉階次,再對信號進行STFRFT,通過坐標旋轉得到時頻面的二維分布,在最佳階次下采用自適應時變濾波器實現對干擾和信號的分離,進而抑制干擾。仿真結果表明,和幾種傳統方法相比,基于STFRFT的自適應濾波算法剔除干擾效果最好,在抑制脈沖干擾的同時保留了更多有用信號。結合STFRFT技術和自適應時變濾波技術提高了抑制脈沖干擾的能力,可為航空無線電導航服務的脈沖抗干擾技術提供參考依據。

    • 尹雅楠,甄 然,武曉晶,張春悅,吳學禮

      2021,42(1):38-47, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01006

      Abstract:

      為了解決蟻群算法在無人機實現路徑規劃中容易陷入局部最優的問題,提出改進的蟻群算法。對信息素的揮發因子以及信息素進行上、下限設置,防止由于較短路徑上的信息素過高以及較長路徑上的信息素過低,使螞蟻陷入局部最優,同時在多啟發因素的影響下,將路徑的整體長度作為決定狀態轉移概率的一個自適應啟發函數因子,當路徑長度很大時,自適應啟發函數因子較小,使得蟻群選擇該路徑的概率減小。實驗結果表明,改進的算法在路徑長度上減少了6.4%,最優路徑長度方差降低了85.78%,增加了對環境整體性的考慮,縮短了路徑長度,降低了迭代次數,跳出局部最優。在環境復雜度加大的情況下,引入自適應啟發函數因子之后的算法可以有效地選擇較好的路徑,為無人機路徑規劃提供了理論依據。

    • 李春華,秦云凡,劉玉坤

      2021,42(1):30-37, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01005

      Abstract:

      針對傳統貝葉斯模型算法對圖像顯著區域檢測精度需要進一步提高的問題,提出一種改進凸包的貝葉斯模型顯著性檢測算法。首先,利用流行排序算法對圖像進行前景提取,提取的前景區域作為貝葉斯模型的先驗概率;其次,利用顏色增強的Harris角點檢測算法檢測圖像在RGB,HSV,CIELab 3個顏色空間中的特征點,分別構造RGB,HSV,CIELab空間的凸包,求取3個顏色空間下的凸包的交集;再次,通過貝葉斯模型根據先驗概率、凸包與顏色直方圖結合得到的觀測似然概率計算獲得顯著性區域圖;最后,將新算法在兩大公開數據集MSRA和ECSSD中進行測試。結果表明,新算法能夠有效抑制背景噪聲,完整檢出顯著區域,F-measure值在MSRA和ECSSD數據庫中的測試結果分別為0.87和0.71,準確率-召回率曲線在復雜圖像數據庫高于傳統經典算法。新算法改進了傳統經典算法的檢測效果,進一步提高了顯著圖檢測的準確性。

    • 化學與化工
    • 謝英花,劉朝霞,張梅梅,張冬梅

      2021,42(1):60-66, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01008

      Abstract:

      為減輕鹽酸二甲雙胍對胃的刺激,實現其在腸道內的釋放,以鹽酸二甲雙胍為主藥,殼聚糖、海藻酸鈉為復合載體,篩選鹽酸二甲雙胍pH敏感性水凝膠微球的最佳處方及制備工藝,并對其pH敏感性及體外釋藥特性進行了考察。通過單因素試驗及正交試驗優化處方工藝,利用掃描電鏡進行結構表征,紫外分光光度法測定載藥量及包封率,轉籃法研究釋放度。結果表明,鹽酸二甲雙胍pH敏感性水凝膠微球的優選處方如下:殼聚糖與海藻酸鈉的總濃度為2%(質量體積比),海藻酸鈉與殼聚糖的質量比為1∶1,藥物與海藻酸鈉的質量比為2∶5,氯化鈣的交聯濃度為3.5%(質量體積比);鹽酸二甲雙胍pH敏感性水凝膠微球在人工胃液中6 h累積釋放度小于4%,在人工腸液中6 h累積釋放度最大可達96.4%。所制備的鹽酸二甲雙胍pH敏感性水凝膠微球處方工藝穩定可靠,水凝膠微球機械強度高,生物降解性和穩定性好,是一種新型結構的鹽酸二甲雙胍給藥系統。

    • 材料科學
    • 孟致安,魯素玲,閆華軍,韓鵬彪,胡希磊,王同會,王 浩

      2021,42(1):82-90, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01011

      Abstract:

      為了解決傳統U型鋼拉桿存在的生產工藝落后、加工周期長、材料利用率低等問題,提出一體式鋼拉桿成形工藝。以35型鋼拉桿U型頭預制坯的成形為研究對象,設計了3道次加熱鐓粗方法,采用DEFORM-3D有限元軟件分析了不同工藝條件下鐓粗后溫度場、應力場的模擬結果,探討了成形效果較佳的熱成形工藝參數,并通過實驗驗證成形的可行性。結果表明,各道次較佳的熱成形工藝參數如下:第1道次始鍛溫度為1 150 ℃、沖頭速度為20 mm/s,第2道次始鍛溫度為1 150 ℃、沖頭速度為30 mm/s,第3道次始鍛溫度為1 100 ℃、沖頭速度為20 mm/s;在該熱成形工藝參數下,各道次的成形力分別為1 520,2 090,5 290 kN,各道次的脹模力分別為5 870,6 710,8 830 kN;鐓粗后金屬流線分布合理,沒有出現交叉、折疊等現象,成形效果較好。采用3道次熱鐓粗方法制備預制坯,制件內部的等效應力分布都比較均勻,可以形成質量良好的制件,研究結果可為35型鋼拉桿U型頭預制坯的鐓粗聚料工藝設計以及設備選擇提供參考。

    • 數據分析與計算專欄(約稿)
    • 劉 青, 劉 濱, 王 冠, 張 宸, 梁知行, 張 鵬

      2019,40(1):68-78, DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01011

      Abstract:

      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。

    • 國家青年/地區科學基金項目專欄
    • 文 娟, 李 芾, 丁軍君, 李 剛

      2015,36(1):1-8, DOI: 10.7535/hbkd.2015yx01001

      Abstract:

      城市軌道交通作為一種快捷、舒適、節能、環保、安全的交通工具已越來越受到人們的青睞,但由于車輛運行時產生的噪聲及振動也使城市軌道交通車輛面臨嚴峻的挑戰。目前,針對彈性車輪的研究也在不斷發展深入,通過對彈性車輪的發展背景與結構分類的論述,介紹了彈性車輪在輕軌車輛上的主要優點,并詳細論述了彈性車輪在降噪減振、有限元強度分析、車輛動力學以及輪軌磨耗方面的研究現狀。以國內外低地板輕軌車輛為例,介紹了彈性車輪在城市軌道交通中的發展及運用,并論述了彈性車輪在中國輕軌車輛上的運用前景以及彈性車輪今后的研究方向。

    • 翟建華

      2005,26(2):160-165, DOI: 10.7535/hbkd.2005yx02021

      Abstract:

      對化學工程領域中的通用CFD(ComputationalFluidDynamics)模擬軟件Phoenics,Fluent,CFX等的具體特點和應用情況進行了綜述,指出了他們各自的結構特點、特有模塊、包含的數學模型和成功應用領域;給出了選用CFD軟件平臺的7項準則,對今后CFD技術的發展進行了預測,指出,今后CFD研究的主要方向將集中在數學模型開發、工程改造和新設備開發及與工藝軟件的匹配連用等方面。

    • 李立冬, 劉教民

      2005,26(1):47-50, DOI: 10.7535/hbkd.2005yx01012

      Abstract:

      描述了在透視投影和相機針孔模型下從單幅二維投影圖像進行目標空間方位測定的方法,即利用現實場景中一個三維標定塊來進行相機標定,采用線匹配法求出單應矩陣,即可測量平面上目標距離以及物體高度等。

    • 機械、電子與計算機
    • 崔海亭, 張 改, 蔣靜智

      2012,33(5):453-458, DOI: 10.7535/hbkd.2012yx05016

      Abstract:

      利用計算流體力學軟件FLUENT的凝固/熔化模型,對雙層壁圓筒內填充的鋁硅合金相變材料的熔化/凝固過程進行了數值模擬,得到了在第3類邊界條件下圓筒內相變材料在凝固/熔化過程中的動態溫度場分布、相界面移動規律及凝固/熔化時間等,對蓄熱裝置的設計及實驗研究提供了重要的參考價值。

    • 周廣芬, 李鵬, 楊久義

      2005,26(4):309-311,321, DOI: 10.7535/hbkd.2005yx04015

      Abstract:

      針對研究的利用MATLAB圖像處理工具箱處理實驗輸出圖形、獲取圖線坐標值、使圖形數字化的過程,通過對一構件振動位移測試結果圖形的處理,證明此方法取點密集、返回坐標值精確度高,且整個過程可以通過MATLAB語言自動完成,比人工取點的處理方法省時、省力,數據誤差小。

    • 機械、電子與計算機
    • 秦思良, 王慶國, 曲兆明, 雷憶三

      2012,33(4):309-312, DOI: 10.7535/hbkd.2012yx04007

      Abstract:

      采用M-G方程、Bruggeman方程和廣義M-G方程計算了復合材料內碳纖維的介電常數。結果表明:當纖維長徑比較大時,3個方程均可以計算出碳纖維的介電常數,并且數量級和趨勢保持一致;廣義M-G和M-G方程的計算結果較為一致,而Bruggeman方程則小于其余兩者的計算結果;當碳纖維濃度上升至滲流濃度附近時,3個方程計算結果均出現一定程度的偏離,表明3個方程均適用于低濃度情況。

    • 〖CM5-3〗機械與計算機技術
    • 張付祥, 王樹國

      2008,29(4):299-304, DOI: 10.7535/hbkd.2008yx04010

      Abstract:

      針對研制的創傷手指功能康復機械手,研究了以ARM芯片S3C2410為核心的嵌入式系統平臺、基于SPI總線的電機控制和數據采集模塊,以及控制軟件和圖形用戶界面的設計,還結合機械系統設計了傳感系統,實現了康復運動產生、康復數據采集等系統功能,為該系統用于臨床康復試驗奠定了基礎。

    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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