机械工程

• 并列行驶的类车体气动特性数值模拟

  罗建斌;米珂;李铭森;李龙杰;韦信;

  为了研究并列行驶工况下汽车的横向间距对其气动特性的影响，采用后倾角为35°的Ahmed车体模型，结合定常的Realizable k-ε湍流模型进行数值模拟研究。首先，针对单个Ahmed模型，以阻力系数为评价指标，通过与风洞实验数据比较，对数值模拟方法进行验证；然后，分析3辆车在并列行驶的情况下，其阻力系数、侧向力系数和升力系数随均匀间距变化的规律；最后，通过汽车车身表面压力和尾部流场的分布分析了气动力发生变化的原因。结果表明：相比单辆车行驶工况，在各间距下，并列行驶的类车体阻力系数均有较大的增加，其中横向间距为0.25W时，第一辆车、第二辆车和第三辆车的阻力系数分别增加22%、35%和22%；第一辆车和第三辆车的阻力系数随不同横向间距的变化趋势类似，而第二辆车的阻力系数始终大于其他2辆车；对于侧向力系数，即使未受到横向侧风的影响，由于气动干扰，第一辆车和第三辆车均受到较大的侧向力作用，而第二辆车由于流场结构的对称性，不管间距如何变化，均不受到侧向力作用。研究结果可为智能交通系统规划中对实际汽车并列行驶的气动特性分析提供工程借鉴和理论参考。

  2022年02期 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 3763K]
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土木建筑工程

• 组合体结构基于胡聿贤谱下随机地震响应的简明封闭解

  李创第;杨雪峰;李宇翔;葛新广;

  胡聿贤谱是在Kainai-Tajimi谱的基础上引入了低频段的附加项，弥补了Kainai-Tajimi谱的不足，但表达式更加复杂，不易求解。两相邻建筑通过连接黏弹性阻尼器形成的组合体结构在地震作用下的减震效果显著，为此提出了一种获得组合体结构基于胡聿贤谱随机地震动响应的简明解法。首先，运用胡聿贤谱的滤波方程将地面运动转化为白噪声激励，然后通过复模态法将运动方程进行解耦，获得了组合体结构的复振动特征值及模态强度系数。其次，基于随机振动理论，得出了动态响应的协方差、方差和功率谱密度函数的简明表达式，获得了组合体结构0—2阶谱矩的封闭解。最后，与虚拟激励法进行了比较，对设置Maxwell黏弹性阻尼器的相邻建筑结构进行实例研究，分析结果包括组合体结构0—2阶谱矩以及连接黏弹性阻尼器在地震作用下的减震性能。验证了本文所提方法的精确性。

  2022年02期 9-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 2228K]
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• 动荷载下土石不均匀地基土体强度对综合管廊力学响应的影响

  林志南;冯世宏;王家全;常志凯;田柳强;

  综合管廊地下浅埋结构在穿越土石不均匀地段时管廊结构受力会受到不利的影响，因此，以室内模型试验为基础，通过ABAQUS三维有限元模拟来探究动荷载下土石不均匀地基土体弹性模量变化对地基承载力、管廊结构受力以及管廊应变的影响。试验结果表明：上部荷载不变时，地基沉降量随动荷载循环次数的增加逐渐增大；荷载次数相同时，地基沉降速率随荷载增加而增大；管廊顶板加速度随着振次的增加逐渐趋于稳定，但是随着土石不均匀地基之间土体弹性模量的减小，管廊加速度趋于稳定的难度加大，同时顶板加速度的震荡幅度增大对管廊结构十分不利；管廊顶板的动应力幅值与动应变峰值呈现出随土石不均匀地基土体弹性模量降低逐渐增大的趋势，其中管廊顶板动应力幅值的大小与动应力的大小呈线性相关，且与土石不均匀地基土体弹性模量无关。

  2022年02期 17-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 2654K]
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• 巨震下设置黏弹性阻尼RC框架结构抗倒塌分析

  万黄晨;张敏;

  为研究传统抗震结构设置黏弹性阻尼器对巨震作用的抗倒塌性能，采用增量动力分析（incremental dynamic analysis,IDA）方法，针对II类场地23条具有代表性的巨震波作用对结构楼层位移、能量耗散、结构倒塌的易损性曲线及结构塑性铰分布等分别进行动力弹塑性分析。工程算例分析表明：巨震作用下，设置黏弹性阻尼器的减震结构楼层最大位移和层间最大位移角均明显减小，其倒塌概率远低于相应传统抗震结构相应值，而抗倒塌安全储备系数明显高于相应抗震结构相应值；另外，减震结构塑性铰远未达到承载力丧失的程度，而抗震结构的塑性铰处于承载能力即将失效状态。由此表明，巨震作用下，黏弹性阻尼器减震结构相较于传统抗震结构能有效耗散地震能量，改善框架结构的屈服机制，增大结构抗倒塌安全储备，因而能显著提高结构抗倒塌性能。

  2022年02期 25-32+47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1834K]
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• 球型支座测力系统设计及测力试验分析

  顾南荣;吴辉琴;刘显晖;邓年春;李伟钊;胡强;陈俊先;田岳松;

  在传统管理模式中，桥梁结构检测一般采用定期检测或发生特殊情况时再进行特殊检测，这种模式存在局限性。为完善桥梁检测系统，研制一种带有测力系统的新型球型支座——测力球型支座，其融合支座监测技术组合成智能支座系统，可实时监测桥梁结构受力状况。该球型支座测力系统通过在球型支座球冠钢衬板上布设传感器的方法，利用ABAQUS有限元软件模拟分析支座在不同荷载下其局部位置的压力值变化规律，并对该球型支座系统进行了测力试验。数值模拟与试验结果表明，该测力球型支座测力精度高、性能稳定和重复性好，可用于桥梁竖向承载力的监测，为测力支座的设计以及桥梁健康监测系统的发展和完善提供参考。

  2022年02期 33-40+47页 [查看摘要][在线阅读][下载 2200K]
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电气与计算机科学

• 基于改进SIFT的图像特征匹配算法

  谭光兴;张伦;

  鉴于传统尺度不变特征变换（scale invariant feature transform,SIFT）算法特征描述子维度过高、匹配时间长和误匹配率较高的问题，提出一种改进SIFT的图像特征匹配算法。首先，将SIFT特征点邻域的方形区域改为十字形分区来简化特征描述子，降低描述子的维度，减少匹配计算量；然后，在由欧式距离获取初始匹配点对的基础上，结合余弦相似度约束条件过滤伪匹配；最后，利用渐进一致采样（progress sample consensus,PROSAC）算法进一步优化匹配结果，实现精准匹配。实验结果表明，该算法在模糊、光照、仿射、尺度旋转等变化条件下均显著提高了正确匹配率，并缩短了匹配耗时，有效提升了在复杂场景下的匹配性能。

  2022年02期 41-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 2014K]
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• 基于改进型SMO的PMSM无传感器鲁棒控制方法

  王丽;高远;袁海英;

  为提高永磁同步电机无传感器控制系统的控制性能和抗干扰能力，提出一种改进型滑模观测器无传感器鲁棒控制方法。该方法引入双曲正切函数替代传统滑模观测器的开关函数，并采用锁相环技术对转子状态信息进行提取，以削弱观测器的抖振效应和提高转子状态估计精度；为抑制转子状态估计误差和不同负载工况等干扰，提高无传感器控制系统的整体性能，设计速度环自抗扰控制器来替代传统的PI调节器。控制系统仿真结果表明：相比传统方法，该方法不仅能有效抑制抖振，提高转子状态的估算精度，而且进一步提高了电机无传感器转速跟踪控制的性能和鲁棒性。

  2022年02期 48-53+68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1618K]
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• 基于多尺度并行卡尔曼滤波算法的电池状态参数估算

  孔德昊;刘胜永;

  准确估算并合理利用电池的荷电状态（state of charge,SOC）与健康状态（state of health,SOH）可以延长电池的使用寿命。为了实现准确的SOC-SOH在线估计，在扩展卡尔曼滤波的基础上，采用多尺度并行扩展卡尔曼滤波估计算法（multi-scale double extended Kalman filter,MDEKF）提高估计精度。在建立电池2阶RC等效电路模型上，利用最小二乘法对模型参数进行辨识，设计并行结构的滤波器进行电池SOC估计和参数修正，并以电池组容量值作为表征量对SOH进行估算。仿真实验结果表明，SOC估计误差由1.43%降低到1.10%,SOH估计结果稳定在0.5%以内，验证了算法的快速收敛性和实时性。

  2022年02期 54-59+68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1671K]
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• 模拟“what”通路前端视觉机制的边缘检测网络

  潘盛辉;王蕤兴;林川;

  边缘检测是图像处理工作的关键步骤之一，目前边缘检测模型基于卷积神经网络（CNNs）搭建编码-解码网络。由于现有编码网络提取特征能力有限，且忽视了神经元之间复杂的信息流向，本文模拟视网膜、外侧膝状体（LGN）和腹侧通路（“what”通路）前端V1区、V2区、V4区的生物视觉机制，搭建全新的编码网络和解码网络。编码网络模拟视网膜-LGN-V1-V2的信息传递机制，充分提取图像中的特征信息；解码网络模拟V4区的信息整合功能，设计邻近融合网络以整合编码网络的特征预测，实现特征的充分融合。该神经网络模型在BSDS500数据集和NYUD-V2数据集上进行了实验。结果表明，本文搭建的编码-解码方法的F值（ODS）为0.820，相比于LRCNet提高了0.49%。

  2022年02期 60-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 2341K]
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• 自由曲面加工误差预测——基于模拟退火算法优化的BP神经网络算法

  黄凯奇;陈岳坪;张怡坤;

  针对三坐标测量机测量效率低的问题，建立了自由曲面加工误差预测模型。采用基于模拟退火算法优化的BP神经网络算法对自由曲面上若干个点的加工误差进行预测，结合模拟退火算法的概率突跳特性，在解空间中随机寻找目标函数的全局最优解，从而改进BP神经网络算法。为进一步提高算法的预测精度，采用加工误差分解的方法剔除点集中的奇异点。用三坐标测量机对自由曲面上若干个点进行测量并获得加工误差，将预测结果与试验结果进行对比验证。结果表明，平均绝对误差指标达到了1.70μm，且最大绝对误差为7.12μm，说明该优化算法具有较好的预测性能。

  2022年02期 69-73+82页 [查看摘要][在线阅读][下载 1636K]
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• Arduino环境下冗余度机械臂E47算法的实现

  李克讷;王温鑫;胡旭初;马玉如;贺之祥;袁伟明;叶洪涛;

  针对目前机械臂运动规划与控制系统成本较高，机器人技术难以普及等问题，选择8位单片机实现机械臂运动规划算法；为提高机械臂执行任务的实时性，提出了一种基于Simulink的机械臂运动规划硬件实现模型。首先，对机械臂进行运动学分析，建立数学模型；其次，将机械臂的运动规划问题转化成二次规划问题，同时引入误差补偿函数以减小机械臂运动过程中产生的位置误差；在Arduino Mega2560平台下，利用E47数值算法对机械臂运动规划问题进行求解；利用Matlab对机械臂执行圆形和正方形轨迹跟踪任务进行仿真实验；最后，通过硬件实现模型对机械臂执行正方形轨迹进行实物验证。结果表明：8位单片机对机械臂运动规划算法的实现具有可行性和可适用性，在硬件实现模型中具有有效性，为后续更好地研究机械臂运动规划提供了参考。

  2022年02期 74-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 2410K]
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化学化工

• 锌离子强化二级磷浮法对原糖回溶糖浆脱色的研究

  田鑫莉;蒙秋柏;李利军;程昊;

  为研究锌离子强化二级磷浮法对原糖回溶糖浆的脱色效果，以质量分数为30%的原糖回溶糖浆为研究对象，以脱色率为指标，通过单因素实验分别考察了锌离子质量浓度、磷酸质量浓度、反应温度及pH等因素对脱色率的影响，并通过正交试验获得最优的工艺条件；同时，结合Zeta电位、红外吸收光谱、XRD等表征手段就相关机理进行了探讨。实验结果表明：在一级气浮磷酸、锌离子质量浓度分别控制到400 mg/L、200 mg/L、一级pH值9.0、温度50℃，二级气浮磷酸质量浓度控制到300 mg/L、pH值7.4、温度100℃的条件下，糖汁脱色率达到82.5%，锌离子强化二级磷浮法对原糖回溶糖浆脱色效果显著。

  2022年02期 83-88+99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1649K]
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• 拉曼光谱快速跟踪二元液系气液相平衡组成

  宁荣华;马金鸽;吉建兵;姚志湘;粟晖;

  通过拉曼光谱技术结合空间角度转换算法，建立了在线快速分析多元液系气液相平衡组成的新方法。以环己烷-乙醇为研究对象，首先采集建模样本的拉曼光谱数据，求取样本光谱与纯环己烷光谱的角度方差值，建立环己烷组成与方差值的线性关联方程；将实验各平衡点下体系的拉曼光谱数据转换成方差值，代入线性方程可求出对应平衡点的环己烷含量，实现体系组成在线分析，并将拉曼光谱法测定结果进行了热力学一致性检验。结果表明：折光率法的数据与文献值接近；经过温度校正后，拉曼光谱法测定的气相环己烷含量与折光率法基本吻合，误差<5.81%；环己烷-乙醇二元相图中最低恒沸点为65.2℃，与文献[1]的值基本相同；实验结果符合热力学一致性检验。与经典的折光率法相比，此方法简便快捷，只需采集拉曼光谱即可快速分析二元液系各组成的含量，可以推广应用于蒸馏、吸收分离和精馏等单元操作过程中的多元体系分析。

  2022年02期 89-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1512K]
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材料科学

• 以镍锰酸锂为正极材料的固态电池制备与性能研究

  张宇;姜兴涛;伍澎贵;梁兴华;

  由于液态电池存在安全隐患，开发新型材料的固态电池成为研究热点。以高电压材料镍锰酸锂作为正极材料，PES-LATP@PVC复合物为固态电解质组装固态锂离子电池，在常温下，利用X射线衍射仪、电化学工作站等测试电池的充放电性能和电化学性能。结果表明：制备的聚合物电解质具有阻燃性；组装的半电池在常温、0.2C电流下的首次充电比容量可达132.077 5 m A·h/g，放电比容量为64.775 1 mA·h/g，充放电效率为49.04%；循环结束后的电池阻抗为1 755Ω，循环伏安（CV）测试表现出明显的氧化还原峰。

  2022年02期 95-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1487K]
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• 锂离子电池石墨基负极材料储锂性能的第一性原理研究

  闫共芹;王康;徐天齐;

  结合基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法，研究了石墨晶胞中嵌入不同数量的锂离子所产生晶体结构的变化、形成能、电子结构以及锂离子的迁移过程，并通过测试磁控溅射法制备的石墨薄膜电极的充放电循环性能证明了仿真结果。研究发现：随着锂离子嵌入数量的增加，石墨晶胞的体积逐渐增加，当嵌入6个锂离子后，石墨晶胞体积膨胀了20.52%，体系的形成能降至-68.612 e V，形成能下降趋势平缓，表明石墨晶胞在嵌锂过程中非常稳定；石墨晶胞的电荷密度主要集中在C—C键，锂离子的嵌入降低了C—C键之间的电荷密度，并未破坏C—C键；锂离子通过空位迁移的方式迁移到石墨层间所需要克服的迁移势垒最低。

  2022年02期 100-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 2384K]
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生命科学

• 基于网络药理学探讨罗汉果有效成分抗肺癌的作用机制

  王蕾;李梓宇;钟英英;安欢;叶云;

  为分析罗汉果治疗肺癌的潜在作用机制，通过TCMSP数据库及网络药理学分析得出罗汉果中有182个潜在有效成分，运用化合物-靶点及蛋白相互作用网络筛选出4个与抗肺癌相关的有效成分及5个抗肺癌关键靶点。这5个关键靶点主要富集在cAMP、HIF-1和TNF等信号通路，且5个关键靶点在肺癌组织中的转录水平和蛋白水平有差异表达，与患者的预后相关。对上述有效成分及关键靶点进行分子对接，结果表明，关键靶点SRC基因与山柰酚对接效果最高，为-9.9 k J/mol。本研究初步揭示了罗汉果中多成分、多靶点、多通路治疗肺癌的作用机制，为进一步探究肺癌的治疗策略提供借鉴。

  2022年02期 107-115+125页 [查看摘要][在线阅读][下载 4385K]
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• GPC-3与AFP单项及联合检测对HCC诊断价值的Meta分析

  王子柯;段斯亮;李海兰;汤臣;邵莹莹;

  本文利用Meta分析探讨GPC-3、AFP单项检测及GPC-3+AFP联合检测对原发性肝细胞肝癌的诊断价值。在PubMed、Web of Science和Elsevier等三大数据库中按照纳入排除标准筛选文献，用QUADAS-2评价纳入的文献，并运用Meta-Disc 1.4、Stata 12.0和Review Manager 5.3等软件对纳入文献进行分析，最终获得14篇文献。亚组分析表明发表时间、样本量、研究地址均不是异质性来源；通过发表偏倚检测和敏感性分析表明所得结果是稳定可靠的；通过GPC-3+AFP联合检测与其各单项检测效能进行比较分析可知，联合检测的敏感度、特异度、阳性似然比、阴性似然比、诊断比值比、AUC均优于单项检测；联合检测提高了原发性肝癌的检出能力，可为后续肝癌的临床诊断提供借鉴。

  2022年02期 116-125页 [查看摘要][在线阅读][下载 3171K]
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