最新刊期

    • “最新研究显示，基于有限元数值计算方法的三维皮托管对向校准方案，有效提高了固定污染源流速测量准确性。”

      李海洋, 郭虎林, 鲁贵祥, 王灿

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400710
      摘要：三维皮托管作为一种新型的流速测量仪表，由于其能辨识气体来流的俯仰与偏航角，极大提高了固定污染源流速测量的准确性。而仪表系数的确定是其实现准确测量的先决条件，传统“离线实流校准”资源耗费大。本文提出了一种基于有限元数值计算方法进行三维皮托管对向校准的方案，通过对校准环境与被校准三维皮托管的几何模型构建、网格划分、边界条件设定与数值结果提取等过程，在-45°~+45°俯仰角范围内获得了被校准三维皮托管的俯仰角-俯仰角系数曲线（F1）和俯仰角-动压系数曲线（F2）。数值方法与实流校准方法比对结果表明：1）在三维皮托管正对气体来流（俯仰角和偏航角均为0°）且工作介质流速为15 m/s的情况下，使用数值方法得到俯仰角校准系数F1（0）为-0.59、动压校准系数F2（0）为1.031与实流实验方法得到的F1（0）为-0.606， F2（0）为1.028，结果基本一致；2）数值方法得到的F1曲线与F2曲线在曲线形态上与实流校准方法所得到的曲线形态基本一致；3）在-45°~+45°俯仰角范围内，数值方法与实流校准方法获得的校准结果差异为EF1≤2.8%，EF2≤3.5%。结合三维皮托管的计量特性与固定污染源常规流速测量方法的测量不确定度约为5%（k=2），两种校准方法的结果差异处于工程实际可接受的范围内。在后续的三维皮托管校准或设计定型工作中，可以考虑使用数值方法获得三维皮托管校准系数。  
      关键词：三维皮托管;对向校准;数值方法;固定污染源;流速测量   
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      更新时间：2025-01-15
    • “在河床冲刷防护领域，专家通过模型试验和数据分析，建立了柔性防护网有效防护范围的计算方法，为工程应用提供参考。”

      杨端, 张婧, 郭志学, 成佳慧, 王冰炜, 石磊

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400892
      摘要：河床下切现象对建筑物安全和河势稳定构成威胁，采取有效的河床冲刷防护措施至关重要。除了传统的刚性防护方法外，通过在下切河段铺设柔性防护网，可以在河床表面形成抗冲刷层，增强河床的整体抗冲能力，这相当于提高了河床的等效粒径，从而有效抵御水流的侵蚀。本文通过20组水槽模型试验，基于2维地形仪（精度0.6 mm）测得的高程数据，采用平衡床面坡度拟合方程联立求解法，估算柔性防护网在不同铺设条件下的有效防护范围L。通过不同工况下L的比值关系定义等效网长lw*的概念，建立防护范围L与等效网长lw*和水流强度τ*的关系式，并借助Logistic回归模型拟合出等效系数α（20组试验除4组无网工况可得出16个供拟合的等效系数点）的求解公式。结果表明：双网防护相当于扩大了防护网对河床的物理覆盖长度，防护效果更佳，且双网不同网间距的防护范围可以等效为不同网长单网的防护范围；相对保护长度P*（有效防护范围L与等效网长lw*的比值）和水流强度τ*之间均存在着线性关系，经前人数据验证结果较为可靠（误差5.33%）；等效系数α公式计算值与实际平均值误差仅1.00%，且取值范围在1.00~1.45之间，与实际情况一致。由此，已知等效网长后，可通过关系式估算出不同水流强度下的有效防护范围，为柔性防护网在实际工程中的应用提供布设方式和距离的参考。  
      关键词：河床下切;柔性防护网;坡度;有效防护范围;等效网长   
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      更新时间：2025-01-14
    • “激光破冰技术取得新进展，专家通过实验与数值模拟，揭示了激光布点参数对冰块应力分布的影响，为极地破冰作业提供理论参考。”

      张娜, 杨博皓, 丁烨, 杨立军, 惠民冲

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400733
      摘要：激光产生的大部分能量能够被冰吸收，是一种高效的辅助破冰手段。与传统机械方法结合使用，可以显著提高破冰效率。为研究激光布点参数对冰块内部最大应力及其应力分布规律的影响，本文通过激光布点辅助机械荷载破冰实验与激光预打孔冰块在静压和脉冲荷载作用下的弹塑性力学数值模拟，探讨了激光布点的数量、深度及间距对冰块内部最大应力及其出现时间的影响。研究结果表明，激光布点可以在冰块上形成局部破坏区域，这显著增强了荷载作用下的应力集中效应。此外，相比于静压荷载，在脉冲荷载条件下，冰块内部达到相同最大应力所需的时间显著缩短，进而有利于冰块的快速破碎。本研究为极地破冰作业的高效实施提供了方法和理论参考。  
      关键词：激光布点阵列;局部破坏;弹塑性力学模型;脉冲荷载;最大应力;数值模拟   
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      更新时间：2025-01-13
    • “在生态航道建设领域，研究揭示了人工鱼礁流场对鱼类游泳水动力的作用机制，为评估和优化人工鱼礁在工程河段中发挥更好的整治效果提供理论依据。”

      杨腾锐, 杨光, 贾瑞, 万宇, 杜洪波, 肖毅, 杨胜发, 李文杰

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400932
      摘要：人工鱼礁通过改变水动力环境为鱼类提供重要的栖息空间，但其流场对鱼类游泳水动力学特性的影响研究尚不充分。为揭示人工鱼礁流场对鱼类游泳水动力的作用机制，采用计算流体力学方法，以长江上游航道整治工程中使用的三棱柱型人工鱼礁和鲢鱼为例，通过改变不同来流流速、鲢鱼在人工鱼礁后方的游动位置以及摆尾频率，研究人工鱼礁流场对鲢鱼游泳时纵向力、推阻力及表面压力的影响。结果表明：与没有放置人工鱼礁的游泳鲢鱼相比，处在人工鱼礁尾流场中的鲢鱼可获得向前推力且阻力显著降低，平均阻力系数最高降低了97%；对人工鱼礁后方的3维涡流结构分析表明，不同来流流速下人工鱼礁形成的大规模涡流是鱼类游泳动力改变的原因。研究结果对评估和优化人工鱼礁在工程河段中发挥更好的整治效果提供理论依据，同时也可为生态航道建设提供一定的参考。  
      关键词：长江上游;人工鱼礁;鲢鱼;水动力;计算流体力学   
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      更新时间：2025-01-09
    • “全球能源需求激增，海上漂浮式光伏系统发展迅速，专家探讨其技术挑战与未来方向，为设计和工程实践提供指导。”

      王霄, 王树青, 宋宪仓, 王浩歌, 汪艳茹

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400858
      摘要：全球能源需求不断增加，传统化石能源储量有限且燃烧排放造成气候污染，发展可再生能源成为必然趋势。在过去的十年内，漂浮式光伏系统由于其更高的能源产量和发电效率得到迅猛发展。凭借更广阔的应用范围和更优质的太阳能资源，海上漂浮式光伏展现出巨大的发展潜力。本文首先简要回顾了海上漂浮式光伏的发展现状，总结了全球典型的海上漂浮式光伏平台结构形式，分析了在复杂海洋环境下海上漂浮式光伏开发面临的挑战。进一步地，从模块化阵列耦合动力响应分析方法、柔性连接器与系泊系统设计、非均匀波浪场模拟，以及海上漂浮式光伏施工安装技术和运维监测技术等方面论述了海上漂浮式光伏平台相关技术问题。最后，对海上漂浮式光伏系统未来向深远海推进、降本增效、协同开发与融合技术等研究方向和发展策略进行了探讨。文章旨在为未来海上漂浮式光伏平台的设计和工程实践提供指导和参考。  
      关键词：漂浮式光伏系统;发展现状;关键技术;未来发展趋势   
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      更新时间：2025-01-03

    • 陈鑫聪, 王娜, 许栋, 及春宁

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400615
      摘要：明渠水流推移质输沙率的计算当前多以平整裸床床面（无植被覆盖）切应力作为表征水流强度的依据。河床出现植被后，平整床面假定被打破，推移质输沙率与床面切应力传统的映射关系也不再适用。为更好地预测含淹没植被河流的输沙能力，引入湍流动能作为反映水体涡旋拟序性的参量，相比床面切应力更能代表冠层的扰动特征。通过水槽试验数据分析构建了修正的推移质输沙率公式，研究发现湍流输沙模型应用于植被高度小于水深的淹没冠层时，需同时考虑床面生成湍流项的折减以及冠层生成湍流项在植被内部低流速区的修正；以计算湍流动能改写的爱因斯坦-布朗公式预测推移质输沙率与实测值匹配良好。单位冠层体积的植被前缘面积a和植被高度hv组成的糙率密度ahv是影响底沙输运贡献的重要指标，ahv < 0.1时冠层主要受到底部边界层的限制。  
      关键词：淹没冠层;明渠水流;推移质输沙率;湍流动能;床面生成湍流;冠层生成湍流   
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      更新时间：2024-12-31
    • “最新研究开发出一种低碳、经济、高效的固废基胶凝材料，能有效固化盾构渣土，提高路基填料性能，为盾构渣土资源化利用提供新途径。”

      李璇, 李召峰, 张昊龙, 陈宇鑫, 张健

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400922
      摘要：盾构施工产生的高含水率、高压缩性渣土难以满足路基填料要求，亟需研发低碳、经济、高效的固化改性材料以实现盾构渣土的资源化利用。本文选用电石渣、赤泥、矿粉、脱硫石膏制备盾构渣土固化用固废基胶凝材料（CRGD），通过无侧限抗压强度（UCS）、水稳定性、加州承载比（CBR值）及孔结构的测试分析，探究了固废基胶凝材料与石灰两种固化剂对盾构渣土的固化效果，并通过扫描电子显微镜-能谱分析仪（SEM-EDS）、X射线衍射（XRD）等手段揭示了固废基胶凝材料对盾构渣土的固化机理。试验结果表明，CRGD固化盾构渣土的UCS、水稳定系数、CBR值及经济效益均显著优于石灰。养护28 d，7%掺量的CRGD固化渣土UCS可达4.15 MPa，水稳定系数达0.83，较石灰固化渣土提高了33%。与未经处理的盾构渣土相比，4%掺量的CRGD固化渣土CBR值可达58.14%，提高了18.39倍，远超规范要求；SEM-EDS、XRD及孔结构分析结果表明，固废基胶凝材料主要水化产物为C-（A）-S-H凝胶、钙矾石等，优化了固化土基体孔隙结构，减少了基体内部的孔隙体积和数量。研究结果可为盾构渣土及工业固废在道路工程中的资源化利用提供参考。  
      关键词：盾构渣土;路基;固废基胶凝材料;CBR值;水稳定性   
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      更新时间：2024-12-26

    • 刘延春, 陈本晟, 刘才玮, 闫良泰, 刘新宇, 苗吉军

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400871
      摘要：为研究锈蚀钢筋与玄武岩-聚丙烯纤维（BF-PF）增强混凝土的黏结滑移机理，本文应用电化学加速锈蚀方法制备了48个不同锈蚀率（0%、2%、5%和10%）下的棱柱体偏心拉拔试件，通过基本力学性能试验探究纤维掺入对混凝土基体影响，拉拔试验观察纤维增强混凝土（FRC）黏结性能变化规律，记录试件表面变化与破坏模式，并采用电镜扫描对破坏后黏结界面进行微观测试。试验结果表明：纤维的桥接有效抑制裂缝发展并分散荷载作用，FRC的劈裂抗拉强度和抗折强度分别提高了12.43%~18.65%和5.36%~9.64%。在黏结性能方面，由于锈蚀影响下混凝土约束和界面摩擦大幅降低。钢筋锈蚀率6%-7%时，普通混凝土黏结强度平均降低18.1%，BPFRC与普通混凝土割线黏结刚度分别下降43.3%和39%，而初始黏结刚度受锈蚀影响较小，降低了5%~11.8%。锈蚀损伤条件下FRC在黏结强度、黏结刚度、残余强度等方面表现出一定优势，不同锈蚀率下FRC的黏结强度比普通混凝土提高11.1%~27.6%，BPFRC较BFRC/PFRC提高了5.2%~11.8%，两种纤维混合时体现出正协同效应。最后在试验结果基础上，结合锈蚀损伤系数建立不同纤维掺入的半经验半理论黏结强度预测公式与三段式黏结-滑移本构关系，研究可为BF-PF增强混凝土的性能评估提供数据支持。  
      关键词：纤维增强混凝土;锈蚀;力学性能;黏结滑移;本构模型   
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      更新时间：2024-12-26

    • 张婷婷, 王绍强, 张晓东, 吴凤娇, 陈帝伊, 王斌

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400538
      摘要：如何提取水电机组的运行特征信息，实现多类型故障诊断是水电站智能运维的关键，本文提出一种集信号处理、特征提取和故障诊断于一体的水电机组故障诊断模型。首先，针对多尺度熵粗粒化不足易丢失信号特征的缺陷，提出新的特征提取工具—时移多尺度近似熵，仿真实验证明该方法具有良好、稳定的特征提取性能。其次，针对鲸鱼优化算法易陷入局部最优且对初始解的依赖性较强的问题，融合多策略改进该算法并测试其性能，仿真实验证明改进的算法具有最快的收敛速度和求解精度。然后，针对核极限学习机超参数难以调节的问题，利用改进算法优化其主要参数并对提取的特征进行故障识别和分类。最后，通过不同数据对所提方法进行对比验证，结果表明本文方法在转子振动试验台和真机数据的诊断中精度提高了1.46%和2.86%，对比其他方法具有最佳特征提取能力和最优诊断效果。  
      关键词：多策略融合;故障诊断;时移多尺度近似熵;鲸鱼优化算法;核极限学习机   
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      更新时间：2024-12-24
    • “新疆天山南麓钙质胶结西域砾岩遇水软化问题研究取得进展，揭示了其力学特性劣化机制，为库岸边坡变形与稳定分析提供理论依据。”

      沈静东, 刘亮, 杨武, 曾涛

      DOI：10.12454/j.jsuese
      摘要：西域砾岩广泛分布于新疆天山南北，针对其遇水易软化，物理力学性质变化影响库岸边坡的变形与稳定问题。本文以新疆天山南麓某工程钙质胶结西域砾岩为研究对象，通过不同浸水时间后单轴、三轴压缩试验，研究钙质胶结西域砾岩的应力-应变曲线特征及变形破坏模式，并结合扫描电子显微镜（SEM），分析不同浸水时间后岩石微观结构变化特征，阐明钙质胶结西域砾岩力学特性劣化机制。结果表明：浸水作用对钙质胶结西域砾岩的力学性能影响显著，相对于干燥状态，浸水7、14、28 d后，单轴抗压强度下降了45.5%、65.6%、71.3%，浸水7 d岩样劣化效应尤为明显，浸水14 d后强度及变形参数劣化趋势逐渐趋于缓慢；围压越大，劣化趋势越明显；随着浸水时间增长，钙质胶结西域砾岩的破坏模式由脆性向延性破坏特征转化，破坏时在砾石颗粒边缘位置处产生了绕砾发展裂纹和砾石颗粒劈裂破碎特征；浸水作用下钙质胶结西域砾岩的微观结构变化特征明显，岩样内部黏土矿物吸水膨胀以及胶结物溶解破坏，使岩石结构由致密孔隙胶结结构逐渐向松散多孔结构发展，从而导致宏观上强度及变形参数的劣化。研究结果可为西域砾岩地区库岸边坡变形与稳定分析提供理论依据。  
      关键词：西域砾岩;力学性能;破坏特征;矿物成分;微观结构   
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      更新时间：2024-12-20
    • “在机器人自主抓取领域，研究人员提出了一种新的6D位姿检测方法，有效提高了识别效率和精度，为机器人精准抓取提供了有力保障。”

      曹学鹏, 李鑫, 冯艳丽, 石瑞, 葛天烨, 张新荣, 赵睿英

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400426
      摘要：目标6D位姿检测是实现机器人自主抓取的关键。为克服传统点对识别（Point-Pair Feature，PPF）方法检测性能差、耗时及难以检测到多平面特征工件的6D位姿等不足，提出面向无序分拣场景的工件6D位姿检测方法。首先，基于模型平面点分布筛选多平面特征工件，提取其边界特征进行6D位姿检测，并在多视点下提取模型点对以去除冗余点对，提高算法识别速度。其次，匹配场景与模型间的点对特征，利用快速投票方案获取无序场景中目标的位姿假设集合。接着，通过位姿验证筛选方法剔除重复和误匹配位姿，实现目标多实例位姿的粗略估计，并借助ICP（Iterative Closest Point）算法完成目标位姿的精确估计。实验结果表明：在无序仿真场景中，单次识别时间≤1.3s，平均平移偏差≤1mm，平均旋转误差≤1.56°；在实际场景中，平均识别成功率为95.8%，平均单次识别时间为1.1s。故该6D位姿检测方法在保证识别效率的同时兼顾了位姿估计精度，并在识别精度和速度上均优于同类算法，为机器人的精准抓取的实现提供了有力的保障。  
      关键词：无序场景;6D位姿检测;点对特征;位姿估计精度;识别率   
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      更新时间：2024-12-17
    • “在结直肠癌预防和肠道疾病诊断领域，专家提出了深度感知的息肉分割网络DANet，显著提升了息肉边界和形状的识别能力，为息肉分割问题提供解决方案。”

      秦婧, 张俊, 李嫣, 任文琦, 张金刚

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400377
      摘要：息肉分割在结直肠癌预防和肠道疾病诊断中起着关键作用。然而，现有的息肉分割算法普遍忽视了息肉的三维凸起特性，限制了其分割性能的提升。深度图能够提供关于息肉凸起和形状的额外信息，能够更准确地捕捉息肉的空间结构。因此本文提出了一种深度感知的息肉分割网络（Depth Aware Network for polyp segmentation， DANet），通过结合深度信息，改善分割模型对于息肉边界和形状的识别能力。该网络包括一个空域分支和一个深度分支，以及一个特征融合模块。空域分支采用基于Transformer的编码器，获得多尺度的特征表示。深度分支用于提取息肉的深度级别特征，并通过注意力机制关注息肉的三维结构。特征融合模块将息肉和周围组织的深度差异引入多尺度特征中，增强各尺度特征对息肉位置和形态的识别能力。在五个息肉数据集和六个评价指标上与多个先进息肉分割算法进行了对比实验，实验结果显示，DANet在Kvasir-SEG数据集上达到了0.911的mDice和0.855的mIoU，而在CVC-ClinicDB数据集上则分别达到了0.934和0.884，显著优于现有方法。  
      关键词：深度感知;息肉分割;深度学习;深度图   
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      更新时间：2024-12-17
    • “最新研究利用VGG-Unet网络模型，基于卫星影像快速识别黄土地震滑坡，准确率达89.57%，为大规模滑坡灾害排查提供技术支持。”

      王连升, 李平, 穆松伟, 拓耔含, 李晨

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400651
      摘要：黄土地区是地震滑坡的易发区和频发区，为了获得详细的黄土地震滑坡分布情况，需对黄土地区地震滑坡进行快速识别，野外调查和遥感技术识别是滑坡识别工作的两种重要手段。本文是在野外调查滑坡数据的基础上，基于卫星影像平台应用VGG-Unet网络模型对黄土地震滑坡进行自动识别。首先，以防灾科技学院地震滑坡研究团队在甘肃省、宁夏回族自治区地区所调查的部分黄土地震滑坡，准确总结了其在卫星影像的地形、坡度、滑体长度、滑体宽度、平面形态、剖面、色调等特征。并以这些特征辅助遥感卫星影像目视解译，来提取卫星影像黄土地震滑坡数据库，最终共提取了494张原始图幅，涵盖黄土地震滑坡1052个，作为输入图像，来提高模型的泛化能力；其次，由于VGG16网络拥有卓越的特征提取能力、简洁而强大的结构设计以及丰富的预训练权重，且当其作为Unet网络模型的主干特征提取网络时，可方便网络的构建，并赋予其更好的通用性。因此本研究应用VGG-Unet网络模型，采用Python编程语言，基于PyTorch框架实现，在Windows 10，GPU为NVIDIA Quadro P2000 20.9GB的环境下，对卫星影像平台上的黄土地震滑坡进行训练与验证，并对验证区黄土地震滑坡进行自动分割，以此提高模型的识别精度。为了使模型的分割预测效果达到最佳，还建立了三组数据库，四组试验进行对比分析，以此来选取最佳的模型性能指标；最后，使用四次试验中性能最佳的模型，对验证区黄土地震滑坡典型区域的预测效果进行检验。结果表明，VGG-Unet模型在经裁剪扩充至613幅的数据集上展现出了最优异的训练与验证性能，尤其在未知数据集中表现较好。其验证准确率可达89.57%、均交并比可达70.13%、F1值可达81.11%且召回率达到了80.53%，模型性能指标均较高。并且采用此方法识别黄土地震滑坡，模型在地形与剖面特征发育较好的黄土地震滑坡处识别效果往往更加准确，而色调和剖面特征较为模糊的滑坡以及小型滑坡，模型则容易产生漏判，至于地层凹凸不平处等复杂地形则容易产生误判。但总体而言，VGG-Unet模型可以有效预测黄土地震滑坡区域，结果较为准确且需要的时间、人力成本更低。因此，文章提出的方法可以迅速分割识别同类型滑坡区域，可在野外调查前自动分割识别滑坡位置，以此来辅助现场寻找黄土地震滑坡，为大规模滑坡灾害排查工作提供技术支持。  
      关键词：VGG-Unet网络模型;黄土地震滑坡;滑坡识别;卫星影像;野外调查   
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      更新时间：2024-12-17
    • “在大数据环境下，专家提出了基于优势邻域相对决策熵的增量式属性约简算法，有效提升了动态数据集环境下的学习性能。”

      陈宝国, 陈磊, 邓明, 李晓燕, 陈金林

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400187
      摘要：在大数据环境下，数据处于不断动态更新之中，这使得传统的机器学习算法面临着一定的局限和挑战。增量式学习是一种在已有模型学习结果的基础上，只针对变化数据进行学习的一个过程，可以大幅度提升数据更新过程的学习性能。增量式属性约简是动态数据集环境下进行高效属性约简的一种常用方法和策略，然而，针对对象动态更新变化的动态有序信息系统，现有的增量式属性约简方法忽略了粗糙近似集可以为属性约简提供可能的分类信息。为了解决这一问题，在动态混合有序信息系统下提出了一种基于优势邻域相对决策熵的增量式属性约简算法。首先，针对混合有序信息系统提出了优势邻域相对决策熵，并设计了相应的矩阵表示形式和非增量式属性约简算法；然后，针对混合有序信息系统对象动态增加和动态减少的两种场景，分别研究了优势邻域相对决策熵的增量式更新，并设计出了对应的增量式属性约简算法；最后，在公共数据集上进行比较实验，实验结果表明了所提出增量式属性约简算法的有效性，并且优于现有的同类型增量式算法。  
      关键词：属性约简;对象变化;增量式;有序信息系统;优势邻域相对决策熵   
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      更新时间：2024-12-17
    • “在机器人轨迹学习领域，专家提出了改进的扰动恢复动态运动基元轨迹学习方法，有效提升了轨迹位置精度，为机器人自适应环境研究提供新方案。”

      万俊, 孙薇, 王克鸿, 吴洪涛, 章晓勇, 许晋玮

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400742
      摘要：扰动恢复动态运动基元方法在机器人轨迹学习过程能够有效应对环境中突发扰动的介入，防止出现机器人轨迹学习运动中断或者偏离目标位置的情况，保证了机器人示教学习过程的顺利进行，对机器人自适应环境的研究至关重要。考虑到扰动恢复动态运动基元方法复现示教轨迹时，存在提升轨迹位置精度功能方面的缺失问题，本文提出了一种改进的扰动恢复动态运动基元轨迹学习方法。首先，对扰动恢复动态运动基元方法在应对“停止”扰动和“移动”扰动介入的有效性进行仿真验证。然后基于上述理论基础，以四节点样条轨迹为示教轨迹，并设定示教轨迹中少数个重要位置点为型值点，以高斯内核函数的形式对虚拟势场下单个型值点处的势场能量进行表示，得到虚拟势场下的示教轨迹型值点处的总势场能量，借鉴动态运动基元方法耦合人工势场法的表达形式，进而得到其梯度函数的吸引力势场函数，最后将吸引力势场函数耦合到扰动恢复动态运动基元模型下的转换系统函数中。同时，为了避免了机器人初始时刻的速度和角速度不连续，以一阶滤波方法对耦合后的转换函数进行改进。MATLAB的仿真结果显示，所提扰动改进动态运动基元方法在应对扰动介入和提升轨迹位置精度方面的有效性。最后，搭建四自由度SCARA机器人试验平台，通过机器人LABVIEW控制系统联合MATLAB程序进行轨迹学习试验。试验结果表明，在机器人离线轨迹学习和拖动示教场景应用过程中，所提扰动改进动态运动基元方法能够有效提升学习轨迹的位置精度，同时实现了SCARA机器人末端轨迹曲线的平滑无振荡。  
      关键词：机器人;动态运动基元;扰动恢复;吸引力势场函数   
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      更新时间：2024-12-17
    • “在高盐有机废液焚烧烟气处理领域，专家提出了基于MIC-NNG-LSTM的动态预测方法，有效解决了脱硝系统喷氨量调整不及时的问题，为降低NOx排放量提供了新思路。”

      李艳, 史艳华, 戴庆瑜, 刘嫣, 马晓燕

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400195
      摘要：针对高盐有机废液焚烧及烟气处理过程中普遍存在的延迟、非线性和动态特性，提出一种基于MIC-NNG-LSTM的动态预测方法，对选择性催化还原法（SCR）脱硝塔入口NOx浓度进行预测，解决当工况发生变化时，导致脱硝系统不能及时调整喷氨量的问题。该预测方法是在传统长短期记忆神经网络（LSTM）的基础上，利用最大互信息系数（MIC）法确定相关辅助变量的延迟时间，以全面捕捉变量之间的动态关系。其次，利用MIC可以反应各输入变量相对于目标变量的重要程度，结合能够收缩变量系数的非负绞杀（NNG）算法，设计MIC-NNG算法来压缩LSTM网络的输入节点数，剔除冗余变量，实现辅助变量的自适应选择。最后，将包含延迟时间的辅助变量集作为LSTM网络的输入变量集，从而建立SCR入口NOx浓度动态预测模型。并与LSTM、MIC-LSTM、NNG-LSTM三种预测SCR入口NOx浓度的方法进行实验对比，预测精度可达到93%，均方根误差减小为1.5mg/Nm3左右。结果表明，考虑输入变量的延迟时间能够保证LSTM网络动态性能的同时，可以表达SCR入口NOx浓度与相关辅助变量之间的非线性关系；MIC-NNG算法相对于NNG算法能更准确的选择输入变量以缩短模型预测时间，提高预测精度和泛化能力。基于MIC-NNG算法和LSTM网络的动态预测模型综合考虑了有机废液焚烧过程中变量的延迟特性和各参数之间的动态时序关系，可以为降低NOx排放量提供新思路。  
      关键词：有机废液;动态预测;变量选择;LSTM神经网络;MIC-NNG算法   
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      更新时间：2024-12-17
    • “在煤矿皮带异物检测领域，专家提出了基于改进YOLOv8模型的YOLOv8-SPCD方法，有效提升了检测精度并实现模型轻量化。”

      赵小虎, 张狄, 谢礼逊, 孙维青, 张景怡, 尤星懿

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400242
      摘要：针对皮带在煤炭输送过程中存在大块煤矸石、锚杆等异物划伤、撕裂皮带和堵塞落煤口等安全隐患，本文提出了一种基于改进YOLOv8模型的煤矿皮带异物检测方法YOLOv8-SPCD。首先，根据已有矿井图像制作煤矿皮带异物数据集。接着，利用SPD-Conv代替Backbone中的卷积部分，将输入特征图的空间块重新排列进入通道维度，以此来增加通道数，同时减少空间分辨率，在特征提取阶段保留更丰富的信息；然后，引入部分卷积改进原网络中的C2f结构，通过只在输入通道的一部分上应用卷积，减少对冗余特征图的计算，同时仍能提取输入图像的空间特征；之后，利用轻量级的跨尺度特征融合模块CCFM改进Neck部分，增强模型对于不同尺度对象的检测能力；最后，为了消除原损失函数惩罚项对收敛速度的阻碍，同时为了获得更快更为有效的回归结果，为了使模型训练时快速收敛并准确定位皮带异物，引入改进后的Inner-DIoU函数对网络的边界框回归损失进行优化。通过设计消融实验，分析了本文提出的YOLOv8-SPCD模型的相关性能：模型权重缩小为基线网络的43%，GFLOPs减小为原来的59%，mAP@0.5提升4.3个百分点，mAP@0.5：0.95提升了4.1%，且FPS还有少量的提升，说明了本文在对原模型轻量化的同时还提升了模型精度。相比于其他主流检测模型，本文的方法mAP@0.5最多提升了18.6%，mAP@0.5：0.95最多提升了29.8%，验证了本方法在煤矿皮带异物检测方面的有效性，为矿井下的边缘端部署提供了先决条件。  
      关键词：YOLOv8;异物识别;SPD-Conv;部分卷积;CCFM   
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      更新时间：2024-12-17
    • “在航空航天高性能制造领域，针对局部点云缺失问题，提出了模型重构方法，显著提升了重构模型精度。”

      常正平, 袁国帅, 李玖桦, 赵阳, 王仲奇

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400594
      摘要：面向新一代航空航天型号高性能制造需求，基于实测数据的性能预测方法愈来愈得到广泛应用。然而，受限于零件尺寸大、结构遮挡多和设备性能，难以获得零件完整的实测数据，影响了产品性能预测精度。为此，提出面向局部点云缺失的模型重构方法，构建扫描区域与点云缺失区域的拓扑关系，求得缺失区域的表面点集。首先提取理论三维模型表面几何信息，并将其转换至拉普拉斯坐标系下；其次，将扫描点云数据进行划分，结合粗配准与ICP精配准算法进行区域匹配，得到理论模型上与扫描点云对应的区域；然后采用拉普拉斯网格变换使匹配区域驱动理论三角网格发生形变，并用扫描点云替换对应区域，得到零件完整点云。最后，以飞机起落架外筒为例，采用传统方法与本文方法进行对比，发现当扫描点云覆盖达到一定范围时，所提方法的最大偏差为0.145mm，显著低于传统方法的0.717mm，验证了该方法在重构模型精度上的提升。  
      关键词：局部点云;信息缺失;模型重构;拉普拉斯网格变换   
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      更新时间：2024-12-17
    • “在建筑室内热湿环境评价领域，专家利用人工气候室获取2200张红外热图，探讨了墙面热力学温度、红外仪器发射率和环境温度设定值对红外测温误差的影响规律，为低成本热成像仪在室内实现非接触式定量测温提供指导。”

      张文豪, 孙震, 高斯如, 王雪, 李红莲, 杨柳

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400853
      摘要：利用人工气候室，设定了四种典型工况（均匀、非均匀环境各两种），共获取2200张红外热图，探讨了墙面热力学温度、红外仪器发射率和环境温度设定值对红外测温误差的影响规律；对物体表面发射率和环境温度的现场简易测量方法的适用性进行了实验与分析。结果表明：墙面热力学温度和仪器发射率、环境温度设定值共同影响着红外测温结果；红外测温原理法不适用于均匀环境中墙面发射率的现场测量，而反射温度补偿法无论是在均匀或是非均匀环境下，均可用于获取目标背景的真实环境温度；各工况下，低成本红外热像仪作为非接触式测温设备，可以满足我国现行建筑室内热湿环境评价标准中对表面温度测量仪器的最低精确度要求。本研究对低成本热成像仪在室内实现对墙体、家具或人体表面非接触式定量测温起到一定的指导意义。  
      关键词：低成本红外热像仪;围护结构;非接触式测温;物体热力学温度;环境温度;发射率   
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      更新时间：2024-12-16
    • “在建筑结构领域，专家通过低周反复荷载试验，探究了螺栓连接装配式混凝土组合墙板的抗震性能和侧向刚度，为墙板结构设计规范提供参考。”

      胡恒熙, 熊峰, 吕洋

      DOI：10.12454/j.jsuese.202400834
      摘要：为探究水平荷载下螺栓连接装配式混凝土组合墙板结构水平缝与竖缝共同作用机理及其破坏模式，本文针对4组螺栓连接组合墙板开展了低周反复荷载试验，研究其抗震性能和侧向刚度。结果显示：改变竖缝节点和轴压比会影响螺栓连接装配式组合墙板的破坏模式、刚度特性和耗能能力，其中轴压比会显著影响螺栓连接组合墙板的破坏模式和抗震性能。对于低轴压比试件，破坏主要集中在水平缝节点受拉区混凝土；对于相对较高轴压比试件，破坏主要集中在墙角受压区混凝土。减小竖缝钢板厚度会使墙板从水平缝贯通破坏变成水平缝节点冲切破坏，但由水平缝控制破坏时不影响承载力；竖缝节点数量从两个减少到一个会导致竖缝先于水平缝破坏，降低试件承载力。基于弹性受力分析结果，提出了螺栓连接组合墙板的侧向刚度计算公式，计算值与试验值吻合较好。该计算公式可为螺栓连接装配式墙板结构的设计规范提供参考。  
      关键词：装配式混凝土组合墙板;螺栓连接;抗震性能;侧向刚度   
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      更新时间：2024-12-11
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