机械工程

• 一维逆源问题的矩量法及其激励频率优化

  田永胜;向宇;

  针对一维逆源问题存在非唯一性的问题，先将待求区域的源强函数进行离散化；然后在多频激励下测量边界处的声压，并采用一维矩量法对区域的源强函数进行重建，其中激励频率的选取是影响重建稳定性的关键因素之一，因此，本文提出了等间距激励频率和基于遗传算法的不等间距激励频率的优化方法；最后，通过仿真算例验证不同优化方法在源强函数重建中的有效性。结果表明，采用优化后的不等间距激励频率在重建精度和数值稳定性方面均优于优化后的等间距激励频率，为实现多频逆源问题的激励频率选择提供了思路。

  2025年06期 v.36 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1172K]
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• 融合远程控制与自动驾驶的小型电动拖拉机作物行识别研究

  杨昱;袁显举;朱圻昕;赵日成;

  针对传统大型拖拉机难以在山地、丘陵等复杂地形作业的问题，本文提出一种融合远程控制功能的小型智能电动拖拉机设计方案。首先，围绕电动化、智能化与小型化的集成需求，完成整机总体设计，重点对底盘结构进行优化设计；其次，构建了完整的控制系统硬件架构，明确划分软件架构，并自主研发作物行识别模块。利用Farming Simulator仿真平台对遥控驾驶与作物行识别功能进行可行性验证；在此基础上，基于自制底盘，开展了驱动电机与转向电机的手机远程控制试验，并进一步开展基于作物行自动识别的自主控制试验。试验结果表明，所开发的手机端控制系统可在按键及语音模式下实现对拖拉机速度和转向的半主动控制，同时在作物行识别基础上实现全自动导航作业。

  2025年06期 v.36 9-16+25页 [查看摘要][在线阅读][下载 1306K]
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• 大功率柴油机气缸套应力应变分析研究

  黄红生;李润泽;莫清烈;吴宛珊;姜峰;

  为深入研究柴油机新气缸套和旧气缸套的应力应变差异，本研究运用晶相显微镜对新、旧气缸套的显微组织结构进行对比分析，并借助ANSYS平台对新、旧气缸套在多工况下的力学性能进行了有限元对比研究。在此基础上，通过构建温度场-机械载荷耦合模型，着重分析新、旧气缸套在工作状态下的温度分布、最大平均爆发压力工况下的应力分布、最大侧压力工况下的机械载荷以及热应力工况下的应力应变情况。晶相图分析结果显示，旧气缸套的石墨形态为70%A型石墨与30%(D+E)型石墨的组合，石墨长度达3级；而新气缸套中A型石墨占比高达90%，石墨长度为4级。并且，在相同单位面积下，新气缸套的石墨数量较旧气缸套更多，且分布更加均匀。仿真结果表明：新、旧气缸套的温度场分布规律整体相似，仅在冷却水孔区域存在局部差异；在最大平均爆发压力工况下，新、旧气缸套的峰值应力均出现在顶部，分别为71.797、71.984 MPa，主要表现为拉应力；而在最大侧压力工况下，两者的应力分布大致相同。热机耦合分析表明，新、旧气缸套的最大变形量均出现在底部，但新、旧气缸套在凸肩处的最大应力差异显著，分别为255.800、493.670 MPa，这说明材料经长期使用后性能劣化，导致凸肩成为关键的失效风险区域。

  2025年06期 v.36 17-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 1142K]
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• W波段折叠波导行波管过渡波导结构的设计与分析

  马晓光;李勇滔;李含雁;王荷;

  随着雷达与通信技术的迅速发展，对W波段及以上频率的折叠波导行波管的需求日益增长。在这些行波管中，过渡波导作为折叠波导行波管与外电路的关键耦合结构，其设计对行波管整体性能至关重要。本文设计了3种过渡波导，将尺寸为1.90 mm×0.30 mm的折叠波导平滑过渡至WR-10标准波导（尺寸为2.54 mm×1.27 mm）。利用CST仿真软件，比较3种过渡波导结构，分析结构和长度参数对输入反射系数（S_(11)）和电压驻波比（voltage standing wave ratio, VSWR）的影响，以优化过渡波导的性能。结果表明，在80.0～110.0 GHz的频率范围内，对于中心轴对称直渐变过渡波导和平面对称直渐变过渡波导，随着过渡波导长度增加，其S_(11)和VSWR在相同频率下均降低，阻抗匹配得到改善，系统效率也更高。但是，四阶梯过渡波导的S_(11)及VSWR表现与前面2种过渡波导结构的表现并不相似，甚至存在过渡波导长度最短时，S_(11)和VSWR在较大范围内的值低于过渡波导长度较长的情况，而且没有出现随着过渡波导长度的增加，S_(11)和VSWR均降低的现象。本文通过对W波段折叠波导行波管过渡波导结构的深入设计与分析，为高性能折叠波导行波管的设计提供重要参考，有助于推动雷达与通信技术的进一步发展。

  2025年06期 v.36 26-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 973K]
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• 林间非道路运输车异型桥陡坡地形适应性能分析

  黄金磊;潘治名;谌炎辉;

  以某型林间非道路运输车的异型桥为研究对象，利用Solid Works 2018建立其三维实体模型，并导入ANSYS Workbench 2022平台进行有限元分析。基于林区复杂工况，依次对异型桥在满载静载荷、最大牵引力、最大上坡角度、最大下坡角度及最大侧向角度等典型工况下的应力分布与变形情况进行静态力学性能分析。结果表明，异型桥的最大应力与最大变形均满足设计规范中的强度与刚度要求。进一步开展模态分析，结果显示，各阶模态的最低固有频率为117.71 Hz，高于路面激励可能引发的振动频率范围，因此不会发生共振现象，满足结构动态稳定性设计要求。在此基础上，进行谐响应分析，通过桥体变形的频率响应曲线发现，系统振幅峰值出现在120 Hz处，基于该频率点，提取并绘制了相应的应力与应变云图。分析表明，尽管在120 Hz时出现局部响应放大，但其远高于实际行驶中路面引起的共振频率，因此，在正常林区作业条件下，异型桥不会发生共振。综上所述，该异型桥结构设计合理、安全可靠，具备良好的静动态力学性能。本研究结果可为后续林间非道路运输车异型桥的局部改进、结构优化等提供理论依据和工程参考。

  2025年06期 v.36 33-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1201K]
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土木工程

• 不同粗粒掺量红黏土的力学性能研究及数值模拟

  刘春帆;范明良;乔智博;张义;

  红黏土由于高含水率、高孔隙比等不良物理性质，易导致基础建筑发生不均匀沉降，威胁建筑与施工安全。通过掺入不同比例的石英砂对其物理及力学性质进行改良具有重要意义。为研究不同粗粒掺量对红黏土力学性能的影响并确定最优掺砂比例，本研究选取粒径为0.250～0.500 mm的石英砂作为粗粒，按不同质量比与粒径≤0.075 mm的红黏土进行重塑混合。基于重塑试样采用摄影测量技术开展固结排水三轴试验，系统分析不同粗粒掺量对红黏土力学特性的影响；结合ABAQUS有限元软件进行数值模拟，进一步验证试验结果的可靠性。结果表明：随着粗粒掺量的增加，掺砂红黏土的液限、塑限和塑性指数显著下降，最大干密度增大，最优含水率减小。力学性能方面，掺砂红黏土的轴向和径向变形、偏应力以及内摩擦角均随粗粒掺量增加呈下降趋势，而黏聚力则逐渐提高；当粗粒掺量为20%时抗剪强度达到最大值。模拟结果与试验数据变化趋势一致，验证了研究结果的准确性与可靠性。通过掺入石英砂，可改善红黏土的力学性能，有效提升其抗剪强度。研究成果为掺砂红黏土在地基与路基工程中的应用提供了理论依据和技术支撑。

  2025年06期 v.36 42-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1231K]
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• 外伸式端板单向螺栓连接钢框架抗震性能数值分析研究

  陶向阳;刘伟;杨睿;程龙健;

  为系统探究外伸式端板单向螺栓连接钢框架的抗震性能，本研究通过理论建模与数值模拟相结合的方法，剖析该连接形式在循环荷载作用下的力学响应。重点分析结构的滞回性能、刚度退化及耗能能力，揭示在循环荷载作用下外伸式端板单向螺栓连接的损伤演化机制。数值模拟结果表明：与普通螺栓连接相比，单向螺栓连接钢框架的滞回曲线更饱满，峰值荷载显著提升，弹性阶段刚度优势突出且非线性阶段荷载传递效率更高；刚度退化进程平缓，在循环荷载下表现出更稳定的力学性能，能量耗散系数提升。此外，单向螺栓单边紧固特性有效解决了管状、箱型等封闭截面构件安装难的问题。研究结果表明：该连接形式在装配式钢结构中具有优异的抗震性能与实用价值，为外伸式端板单向螺栓连接钢框架的抗震设计及工程应用提供了理论依据。

  2025年06期 v.36 51-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1045K]
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• 钢绞线弯折张拉试验台座设计与分析

  杨雄文;梁莉云;纪寅峰;

  针对山地光伏单根体外钢绞线预应力损失测试需求，设计一种轻小型一体化自锚式钢绞线弯折张拉试验台座。通过融合传统直线张拉台座与折线张拉台座的技术优势，提出3大创新构造：(1)牛腿式反力墙实现大偏心受压自锚固，抗倾覆系数达2.76（规范限值为1.5）；(2)预埋PBL剪力键（perfobond leiste）作为弯起器的下部构造，将传统桥梁构件应用于新结构中，减少了地基处理与拼装工序；(3)建立“概念设计-数值模拟”验证模型，验证其刚度、强度与稳定性。计算结果表明：该试验台座最大位移为0.356 mm，小于规范限值（2 mm），混凝土受拉区损伤因子稳定于0.361 5且呈局部化分布，通过PBL剪力键延性设计实现损伤可控，满足了30次以上重复张拉要求；钢构件始终处于弹性变形阶段。工程应用证实，该试验台座以“损伤局部化、刚度可恢复”的韧性特征，解决了小型张拉装置耐久性难题，为山地光伏电站场景下的单根体外预应力钢绞线测试提供了高性价比解决方案，为今后类似张拉台座的设计提供参考。

  2025年06期 v.36 58-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1673K]
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生物与化学工程

• 双室隔膜电解池降解壳聚糖研究

  苏萍萍;黄永春;董武恒;

  电化学阳极氧化反应产生的活性氧可以有效地攻击壳聚糖糖苷键，实现壳聚糖的经济、快速降解。然而，在高电流密度下，阴极会形成不利于壳聚糖降解的局部碱性环境，这种碱性环境不仅会对溶液中的壳聚糖产生吸附和凝胶作用，还会降低阳极降解率。为解决这一问题，本文通过构建双室隔膜电化学电解池，分别对壳聚糖（阳极）和水（阴极）进行分解，从而制备壳寡糖和氢气。研究表明，采用双室隔膜降解方法可以在较高电流密度下快速降解壳聚糖。在电流密度为160 m A/cm~2条件下，60 min内壳聚糖的降解率可达到94%，同时，该过程中阴极未析出胶体，可产出清洁能源氢气。

  2025年06期 v.36 67-74+91页 [查看摘要][在线阅读][下载 870K]
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• 基于MXene/NH₂-MIL-53修饰电极阳极溶出法同时测定铅和镉

  梁超;张浩;张越;李利军;

  环境中潜伏着微量Pb~(2+)和Cd~(2+)，若长期摄入会在人体内富集，引发神经、肾脏等多系统疾病，严重危害健康。本文设计一种基于MXene/NH_2-MIL-53的化学修饰电极用于同时检测Pb~(2+)、Cd~(2+)，并对其合成、表征以及重金属离子检测能力进行研究。优化后的最佳检测条件为：1.0 mg材料配制成的1.0 mg/mL修饰液，富集电位为–1.2V,pH值为4.5，富集时间为300 s。修饰后的玻碳电极采用方波阳极溶出伏安法（SWASV）分别对Pb~(2+)、Cd~(2+)进行测定，在线性范围分别为0.5～100.0μg/L和5.0～90.0μg/L时，电极的检测限分别为0.260和0.234μg/L，灵敏度分别为0.477和0.364μA/（μmol·cm~(–3)）。实验结果显示：该电极具有高灵敏度和低阻抗的优点，表现出优异的抗干扰性与可重复性，且制备方法简便，能够实现现场实时检测，在电子烟液实际样品检测中也表现出优异性能。

  2025年06期 v.36 75-83+108页 [查看摘要][在线阅读][下载 1046K]
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• 木质纤维素/碱性白土复合物的制备及其糖汁脱色应用

  顾占奎;黄承都;贺智鸿;张智远;靳书翰;

  本研究以木质纤维素（lignocellulose, LNC）和碱性白土为原料制备复合材料，并将其作为脱色剂用于糖汁脱色。试验考察了氢氧化钙（Ca(OH)_2）质量分数、反应时间、木质纤维素与碱性白土投料比以及反应温度对制备该复合材料的影响。由正交试验得出最优条件为：Ca(OH)_2质量分数10%、反应时间3 h、木质纤维素与碱性白土投料比1∶1、反应温度35℃，此时脱色效果最好，脱色率达97.20%，其脱色效果明显优于由木质纤维素和钠基蒙脱石为原料制备的复合材料和对比文献中的其他复合材料。同时，通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、热失重分析仪以及X射线衍射对复合材料进行结构分析，结果表明，木质纤维素成功负载在碱性白土上，且有部分木质纤维素嵌入了碱性白土之中。

  2025年06期 v.36 84-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 807K]
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• 木薯蚕丝/壳聚糖复合材料的制备及其性能研究

  陈玉梅;林海涛;岳新霞;赖恩平;黄继伟;

  将木薯蚕丝素蛋白溶液与不同质量分数的壳聚糖（chitosan, CS）溶液混合，制备出木薯蚕丝/壳聚糖复合多孔材料。运用傅里叶变换红外光谱仪（Fourier transform infrared spectrometer, FTIR）、X射线衍射仪（X-ray diffractometer, XRD）、热重分析仪（thermogravimetric analyzer, TGA）以及扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）对木薯蚕丝/壳聚糖复合材料结构及其性能进行测定，探究其结构和性能的变化。结果表明：低质量分数的壳聚糖能有效促进木薯蚕丝素蛋白基多孔材料的无规则卷曲和α-螺旋结构向β-折叠结构转变，其孔径分布在30～80μm范围内；质量分数为5%的壳聚糖与木薯蚕丝复合多孔材料的吸水溶胀率为1 126.5%。热重分析结果表明，随着壳聚糖质量分数升高，样品的热学性能也显现出提高的趋势。探究不同质量分数的壳聚糖对CSF/CS复合多孔材料的孔径、吸水溶胀率及其热学性能的影响，对于优化木薯蚕丝素蛋白基多孔材料的制备具有指导意义。

  2025年06期 v.36 92-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 754K]
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自动化技术、计算机技术

• 香蕉园喷雾机器人双目避障系统设计

  王紫虹;黄沛琛;刘杰;吴潇;

  针对传统果园喷雾作业依赖人工作业导致效率低、风险高等问题，本研究提出一种基于双目视觉的喷雾机器人自主避障系统，旨在解决复杂果园环境下障碍物识别鲁棒性不足、定位成本高及路径规划实时性差等难题。首先，采用双目相机采集环境信息，结合YOLOv5s模型实现障碍物检测，通过深度图坐标转换完成三维定位。其次，通过数据增强与融合实地采集的香蕉园图像及开源数据集，优化模型对复杂场景的适应性；同时，引入动态窗口法实现局部路径规划，结合边缘计算平台高效算力实现低延迟避障决策。最后，通过仿真与田间实验验证系统性能。实验结果表明，模型在香蕉园场景下识别准确率为64.53%，单帧处理耗时80.0 ms；双目定位平均相对误差为1.64%，避障测试成功率为92%，行驶速度0.5 m/s时最小避障距离为0.3 m。仿真与田间实验验证了系统在坑洼地表、密集果树等复杂环境中的鲁棒性，通过硬件-算法协同优化，解决了香蕉园半结构化场景下的实时避障难题，为农业机器人智能化作业提供了可推广的技术方案。

  2025年06期 v.36 98-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 1142K]
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• 高频GaN HEMT工艺器件制备

  刘澎博;

  随着5G通信技术的快速发展，传统半导体器件的性能局限在高频高压、低能耗应用场景中日益凸显。以氮化镓（GaN）为核心的第三代半导体材料，凭借其优异的宽禁带特性、高电子迁移率和二维电子气效应，为突破高频器件性能瓶颈提供了全新解决方案。本研究通过对光刻步骤中的欧姆接触进行介绍并对其工艺进行优化，对铝镓氮势垒层减薄，增强金属/半导体界面对二维电子气的调控能力，使得接触电阻从1.37??降至0.33??，有效提升了器件性能。同时采用优化的浮空T型栅工艺对GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）进行制作，通过旋涂三层电子束光刻胶可以优化T型结构，通过调整第三层胶的分子量，仅需一次曝光与一次显影即可直接获得浮空T型栅结构。本文方法显著简化了传统工艺中多次曝光或多次显影的繁琐步骤，制作出栅长为100 nm、栅帽宽度为500 nm、源漏间距为3μm的器件，其峰值跨导为312 mS；栅压为2 V时，其饱和电流可以达到496 mA；其最大截止频率为36 GHz，最大振荡频率为100 GHz。本文所研究的浮空T型栅优化工艺在保持线宽高精度的同时也能保证器件的成品率，为高频GaN高电子迁移率晶体管提供了关键技术路径。

  2025年06期 v.36 109-116+127页 [查看摘要][在线阅读][下载 839K]
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• 基于域搜索的鲸鱼优化算法解决0-1背包问题

  宁桂英;

  0-1背包问题是一种典型的组合优化问题，许多实际问题都可以转化为0-1背包问题。本研究提出一种改进的鲸鱼优化算法（improved whale optimization algorithm, IWOA）来解决0-1背包问题。该方法与基本鲸鱼优化算法（whale optimization algorithm, WOA）的主要区别在于：首先，在算法的早期优化阶段，引入Lévy飞行和两阶段域搜索机制，以增强种群多样性，提高算法的全局搜索能力；其次，在后期优化阶段，采用贪婪精细化搜索机制，增强局部搜索能力，提高算法准确率，同时，在优化过程中引入修复和优化机制，避免不可行解过多消耗资源，提高计算效率和收敛速度；最后，选择经典数据集进行测试，包括9个中小型数据集和12个大规模数据集，并与其他先进算法进行比较。结果表明：对于中小型数据集，均可找到最优解；在大规模数据集中也显示出强大的优势。这表明所提算法具有良好的应用价值，是解决0-1背包问题的有效方法。

  2025年06期 v.36 117-127页 [查看摘要][在线阅读][下载 646K]
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• 《广西科技大学学报》2025年总目次

  <正>~~

  2025年06期 v.36 128-135页 [查看摘要][在线阅读][下载 718K]
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• 《广西科技大学学报》征稿启事

  <正>(本刊网址:www.gxgx.cbpt.cnki.net)1 《广西科技大学学报》(双月刊)是由广西科技大学主管、主办的自然科学类学术期刊。国内外公开发行,中国标准连续出版物号:CN 45-1395/T,国际标准连续出版物号:ISSN 2095-7335。主要刊载机械、汽车、交通运输、土木工程、计算机、电子信息与控制、化工轻工、食品、环境科学及数学、物理、化学、工程力学等基础研究及应用方面的学术论文。2来稿要求和注意事项2.1来稿务必论点明确,论据充分,文字精炼,数据可靠;每篇论文(含图、表)一般不低于5 000个汉字为宜,应包括(按顺序):题目(一般不超过25个汉字),作者姓名,作者单位、地址、邮编,中文摘要,关键词(3～8个),中图分类号,正文,参考文献。稿件需提供英文题名、作者名、单位、摘要、关键词。

  2025年06期 v.36 136页 [查看摘要][在线阅读][下载 1271K]
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