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2017, 38(6):507-514. DOI: 10.7535/hbkd.2017yx06001
摘要:点蚀缺陷会直接影响金属材料的使用性能与服役寿命,对其进行有效的无损检测与评估为预测疲劳寿命提供数据支撑具有重要意义。通过阐述点蚀缺陷的特点,指出了点蚀缺陷参数与疲劳性能之间的对应关系。通过介绍以漏磁、脉冲涡流和超声导波为主的点蚀缺陷无损检测基本原理,总结了这些方法用于点蚀缺陷无损检测的现状,对比分析了多种无损检测方法从理论模型、信号分析到工业应用的关键环节。通过分析点蚀缺陷检测时不同无损检测方法在信号处理方面的特殊性,指出了点蚀缺陷的可视化成像结合图像处理与信号分析是准确提取点蚀缺陷信息和定量化分析的关键基础问题,积极开展非接触式点蚀无损检测方法研究对提升检测精度与工业应用推广具有重要意义。
2017, 38(6):515-521. DOI: 10.7535/hbkd.2017yx06002
摘要:多细胞结构是由细胞群体构成的有机体,其体外构建对于组织工程和再生医学的发展具有重要的基础意义。利用细胞自身的自组织特性构建三维(3D)多细胞结构正成为生物制造和组织再生的一种重要途径,并受到越来越多的关注。对三维多细胞结构的自组装式构建与调控的相关基础研究及关键技术进行了综述及分析,主要涉及凝胶内3D细胞培养、多细胞结构可控形成,及其与图灵反应-扩散机制的联系等方面的研究工作。为进一步研究多细胞3D自组装机理,使得该自组装过程可控,且满足同时调控外部施加和细胞自身分泌的作用因子的浓度梯度分布的需求,提出对内部结构特征梯度化的3D凝胶体内细胞3D自组装模型进行研究,以推进三维多细胞结构及组织前体形成的理性调控技术。
2017, 38(6):522-529. DOI: 10.7535/hbkd.2017yx06003
摘要:为了证明类方形蜂窝结构与六边形蜂窝结构之间的关系,将类方形蜂窝夹芯结构分解为特有的T字形胞元,应用Euler梁原理和能量法分别推导了T字形胞元模型的等效弹性常数公式。同时,在用经典方法推导的六边形蜂窝夹芯的等效弹性常数公式中,代入了类方形蜂窝结构的特征参数,得到了与前述2种方法相同的结果,证明了类方形蜂窝是六边形蜂窝的演变体,指出了这2个经典蜂窝公式存在的局限性和应用范围,由类方形蜂窝的结构特征,发现经典蜂窝理论公式在特征角等于零或零附近的值是奇异和不准确的。研究结果对蜂窝结构力学性能相关理论的后续研究和完善有着重要的参考价值。
2017, 38(6):530-535. DOI: 10.7535/hbkd.2017yx06004
摘要:为深入研究氢燃料内燃机 NOx 的生成机理,基于CONVERGE软件建立了三维网格耦合详细化学反应机理的氢燃料内燃机CFD仿真模型,进行了氢燃料内燃机在不同负荷下的燃烧及排放特性研究。模型的仿真结果和试验数据较为吻合。结果表明,氢气浓度增大有利于提高氢燃料内燃机的效率;NO的大量生成出现在不断升温的快速燃烧期,快速燃烧结束后NO总量不断减少,其缸内平均温度低于2 200 K时NO总量趋于稳定;热NO,NNH和N2O是NO生成最主要的路径,其中热NO路径产生的NO排放最多,其贡献率随着负荷增大而增大。NNH和N2O路径在较低浓度时有接近25%的贡献率,而在燃空当量比为1.0时,这2种路径对NO生成的贡献率之和为负值。采用化学反应动力学方法得到了3种路径在不同负荷下对NO生成的贡献率,初步揭示了氢燃料内燃机 NOx 生成的机理,为后续研究提供了理论参考。
2017, 38(6):536-541. DOI: 10.7535/hbkd.2017yx06005
摘要:为了丰富控制理论中关于系统稳定性问题的理论,以Euler-Bernoulli梁方程为研究对象,研究了带有局部干扰的Euler-Bernoulli梁方程的稳定性问题。设计了一个基于输出的反馈控制器用于抑制干扰产生的影响,采用极大单调算子理论证明非线性闭环系统的适定性,即证明闭环系统的解的存在性与唯一性。设立适当的状态空间,定义适当的内积,进一步定义了符合此状态空间的非线性算子,将系统转化为抽象发展方程的形式,在此基础上,证明了闭环系统的解的存在性与唯一性。通过构造合适的Lyapunov函数,对闭环系统的稳定性问题进行研究,证明了闭环系统的渐近稳定性。结果表明,设计出合适的抗干扰控制器是研究系统稳定性的基础,研究带有局部干扰的Euler-Bernoulli梁方程的稳定性能够证明系统是具有渐进稳定性的,此方法可以推广到对诸如波方程、Timoshenko梁方程、薛定谔方程等系统的研究。
2017, 38(6):542-547. DOI: 10.7535/hbkd.2017yx06006
摘要:为了更好地解决期权定价中存在的问题,研究了带有Heston随机波动率模型的期权定价问题,对美式期权的最佳实施边界及其提前执行的条件进行了分析和讨论。鉴于美式期权不存在解析定价公式,通过离散化参数空间将带有Heston随机波动率的美式期权价格所满足的随机偏微分方程转化为相应的差分方程,进而采用高阶紧式有限差分方法进行求解,得到了期权价格的数值解。通过数值实验对理论结果进行验证和模拟,对带有常数波动率和随机波动率条件下的两种最佳实施边界进行比较,发现最佳实施边界也具有随机波动性;在设定参数下对波动率的行为和性质进行分析,模拟出波动率曲线,并对高阶紧差分方法的计算结果进行比较,得到了期权的数值解,验证了算法的有效性。此方法对解决随机波动率下的期权定价其他问题,如:随机波动率下的多标的资产期权定价、障碍期权定价的研究具有借鉴价值。
2017, 38(6):548-554. DOI: 10.7535/hbkd.2017yx06007
摘要:为探索纤维素分离提取的新方法,采用以1,4丁二醇(BDO)和氯化胆碱(ChCl)为氢键供受体的深度共熔溶剂(DES),分离提取废弃生物质玉米芯中的纤维素。通过实验考察了常压下ChCl与BDO物质的量比、温度、时间、液固比对纤维物质得率和纤维素含量的影响,通过红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG/DTG)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等对原料和产品进行了表征分析。结果表明:当ChCl-BDO物质的量比为1∶3、温度为180 ℃、时间为4 h、液固比为20∶1时,纤维物质的得率为44.6%,纤维素含量为77.8%,木质素的脱除率达到95%,半纤维素的脱除率为75%,纤维素基本不损失。FT-IR,TG/DTG,XRD,SEM分析表明,玉米芯经DES处理后,木质素、半纤维素被大量脱除,得到的纤维物质内部较松散,纤维素的结构基本未被破坏。DES在纤维素分离提取领域有着良好的应用前景。
2017, 38(6):555-563. DOI: 10.7535/hbkd.2017yx06008
摘要:为了提高三苯胺类有机染料的性能,在具有D-π-A构型的染料B1的基础上,通过引入不同的第二受体单元A′,设计了6种新的D-A′-π-A型染料。根据计算化学中的密度泛函理论,对染料分子进行构型优化、电荷分布、能级等研究。结果表明,所设计的6种分子都可以保持稳定的空间结构,第二受体单元的引入降低了分子的带隙,拓宽了吸收范围,使最大吸收波长发生了明显红移。与B1(396.6 nm)相比,6种染料的红移顺序为B1-PDP(418.4 nm)
2017, 38(6):564-569. DOI: 10.7535/hbkd.2017yx06009
摘要:在复杂交通场景中,公安和交管部门对车型识别的实时性和精度提出了更高要求。针对当前假牌、套牌、无牌车辆处理占用大量警力、检索效率低下、非智能化等一系列问题,提出了一种基于GoogleNet深度卷积神经网络的车型精细识别方法,设计了合理的卷积神经网络滤波器大小和数目,优选了激活函数和车型识别分类器,构建了一个新的卷积神经网络轿车车型精细识别模型框架。实验结果表明,在车型精细识别测试中,所提出模型的识别率达到了97%,较原始GoogleNet模型有较大提升,而且,新模型有效地减少了训练参数的数量,降低了模型的存储空间。车型精细识别技术可应用于智能交通管理领域,具有重要的理论研究价值与实践意义。
2017, 38(6):570-577. DOI: 10.7535/hbkd.2017yx06010
摘要:为了解决现有LED驱动器采用变频控制实现后级的调光EMI高、脉宽调制(PWM)控制电路结构复杂,引入LLCC,LCLC等高阶谐振拓扑实现恒流输出系统体积大,成本高且功率密度低等问题,提出了一种基于可变电感的谐振式多路均流LED驱动器。采用可变电感(VI)代替固定电感值的方法,改变谐振频率实现调光及后级控制;引入谐振实现各开关管零电压开关 (zero voltage switching,ZVS);将谐振电容用于各路均流以简化驱动器系统结构。根据LED驱动电路理论分析和仿真,设计制作了11 W实验样机,实现了4路LED均流调光。研究结果表明多路LED驱动电路改善了驱动器的均流和变频调光性能,提高了驱动器的功率密度和使用寿命,适合在手术照明和家庭照明中应用。
2017, 38(6):578-584. DOI: 10.7535/hbkd.2017yx06011
摘要:联合制碱过程是一类典型的复杂工业过程,具有时变、非线性、不确定性等特征,在线控制模型难以建立。针对联合制碱复杂工业过程控制精度不高、鲁棒性差等问题,提出一种改进的PSO-RBF神经网络控制算法。将粒子群优化算法和径向基神经网络相结合,使用改良的粒子群优化算法对RBF神经网络的隐含层基函数中心、宽度和输出层的连接权值进行寻优,建立基于改进的PSO算法优化后的RBF神经网络模型。将改进的PSO-RBF神经网络控制模型应用到联合制碱的关键工序碳化过程中,并与先前应用的模糊神经网络控制模型进行比较,经仿真研究验证表明,在联合制碱碳化过程中应用改进的PSO-RBF神经网络控制算法,其控制精度和系统鲁棒性得到了有效的提高,为解决一类复杂工业过程的建模与优化控制方法研究提供了有效的技术途径。
2017, 38(6):585-589. DOI: 10.7535/hbkd.2017yx06012
摘要:钢件渗层中存在的大量残留奥氏体影响着渗层硬度,而深冷处理可以减少钢中的残留奥氏体含量,针对这一问题,采用振动样品磁强计(VSM)磁性分析与直读光谱分析等相结合的方法对比分析了试验钢渗碳空冷后453 K ×1 h 低温回火(T)以及113 K×30 min深冷处理,并453 K ×1 h 低温回火(CT)下的组织结构状态,探究了1 203 K×9 h渗碳空冷的贝氏体钢的深冷处理效果。结果表明,二者的有效硬化层深度均约为1.35 mm;在有效硬化层中,残留奥氏体质量分数分别约为298%(T)和12.6%(CT),最高硬度分别达到679 HV(T)和821 HV(CT);基体组织为束状贝氏体,其中残留奥氏体质量分数分别约为7.4%(T)和6.9%(CT),基体硬度均为430 HV左右。经过深冷处理,有效降低了渗层的残留奥氏体含量,使有效硬化层的最高硬度提高20%以上,可在重型钎具方面推广使用,降低材料成本,经济效益显著。
关彤军 , 张春会 , 王 雯 , 冯宝叶 , 赵全胜 , 魏云飞
2017, 38(6):591-599. DOI: 10.7535/hbkd.2017yx06013
摘要:为保护地下水和城市生态环境,中国已经开始大规模建设海绵城市。海绵道路是海绵城市建设的重要组成部分。近些年,石家庄市政设计研究院提出了种植土碎石绿化带新型海绵道路结构,并已在石家庄市推广使用。入渗雨水水质是否符合标准,是否会污染地下水是这种道路结构设计中亟待解决的关键问题。为此,弄清石家庄市道路雨水径流污染情况对于石家庄市海绵道路结构设计及海绵城市建设都极为必要。为获得石家庄市道路雨水径流污染特征,在石家庄市南二环与裕翔街口、河北科技大学东门口、西二环与中山路口高架桥下和路边雨水井设置了4个采样点。这些采样点位于石家庄市区主干路上,涵盖了石家庄市区的东部和西部,基本代表了石家庄市区道路雨水径流的污染状况。从2017年3月到6月一共收集了6场雨水,选取典型、可代表石家庄市中小雨道路雨水径流污染物平均状况特征的5月3日的调查结果进行分析。用重铬酸钾法测试了道路径流雨水COD浓度;用钼酸铵分光光度法测试了TP浓度;用过硫酸钾消解-紫外分光光度法测试了TN浓度;用纳氏试剂分光光度法测试了NH3-N浓度;用滤纸过滤法测试了SS浓度;用电感耦合等离子体法测试了Zn离子和Pb离子浓度。根据测试结果,研究了降雨过程中道路径流雨水COD,TP,TN,NH3-N,SS,Zn离子和Pb离子浓度的演化规律。结果表明:石家庄市道路雨水径流污染物大致随降雨历时而衰减,降雨90 min后渐趋稳定;污染物浓度与降雨历时之间近似呈负指数函数关系。基于调查结果,分别利用时间加权平均和雨量加权平均方法提出了石家庄市道路初期雨水径流和长历时道路雨水径流的污染物浓度特征值。 石家庄市初期雨水径流设计质量浓度的时间加权平均法建议值:TN为14.49 mg/L,NH3-N为10.93 mg/L,TP为0.45 mg/L,SS为651.00 mg/L,COD为437.73 mg/L;长历时道路雨水径流的污染物质量浓度值建议值:90 min以内,TN为8.05 mg/L,NH3-N为5.60 mg/L,TP为0.59 mg/L,SS为559.22 mg/L,COD为237.96 mg/L;90 min以后,TN为5.13 mg/L,NH3-N为4.11 mg/L,TP为0.58 mg/L,SS为422.67 mg/L,COD为97.35 mg/L。石家庄市初期雨水径流设计质量浓度的雨量加权平均法建议值:TN为14.40 mg/L,NH3-N为10.86 mg/L,TP为0.50 mg/L,SS为684.10 mg/L,COD为440.08 mg/L;长历时道路雨水径流的污染物质量浓度值建议值:90 min以内,TN为12.46 mg/L,NH3-N为9.19 mg/L,TP为0.52 mg/L,SS为642.80 mg/L,COD为363.92 mg/L;90 min以后,TN为5.13 mg/L,NH3-N为4.11 mg/L,TP为0.58 mg/L,SS为423.30 mg/L,COD为97.35 mg/L。总体来看,雨量加权平均法获得的设计浓度值比时间加权平均法获得的结果略大。Zn离子和Pb离子在土壤中极难降解,且危害大,建议取30 min时间加权质量浓度值作为初期径流雨水和长历时降雨道路径流雨水的设计浓度,Zn离子设计质量浓度建议值为0.67 mg/L,Pb离子设计浓度建议值为0.11 mg/L。
2017, 38(6):600-608. DOI: 10.7535/hbkd.2017yx06014
摘要:随着电子商务的迅猛发展以及消费模式的转变,越来越多的消费者开始选择网络购物,物流服务成为影响消费者网购满意度和制约电商企业发展的重要因素之一,因此探索影响网购物流服务的因素及其作用,并依此设计相应的物流优化方案,进而为顾客提供优质服务,提高物流顾客满意度,为企业树立良好形象,提高企业的效益。为探究消费者网购物流服务因素类型及其作用机制,从网购消费者的角度出发,以网络购物者在平台上的评价信息为研究对象,利用八爪鱼数据采集工具从天猫商城抓取一定量的评论信息,使用扎根理论研究方法对其进行分析和挖掘,通过开放式编码、主轴式编码和选择式编码提取物流服务因素主范畴和类型。把影响网购物流服务的因素分为7个主范畴,挖掘主范畴关系结构,将影响网购物流服务质量的因素归纳为配送质量、感知体验、售后服务质量和可靠性等4个主要类型。基于主范畴的典型关系结构,最终确定了“网购物流服务满意度关键影响因素”为核心范畴,分析得出物流服务质量的作用模型。运用语义网络分析和理论饱和度检验对物流服务质量因素的类型及其作用机制进行验证,语义网络分析使用ROST Content Mining知识处理与内容挖掘软件进行全网分析,通过词频分析及关键词共现分析验证所得结果;理论饱和度检验采用原始资料法与信度评估法进一步验证研究结果。结果表明:感知体验是网购物流服务的直接驱动因素,它决定了顾客是否进行网购行为;售后服务质量和可靠性通过影响感知体验间接驱动消费者的网购行为,是网购物流服务的间接因素;配送质量既可以直接影响网购物流服务质量,又可以通过感知体验间接影响网购物流服务质量。通过上述几方面改善物流服务,不仅可以提高顾客满意度,获取和保持稳定的客户群以维持企业的竞争优势,而且可以作为电商企业完善自身物流系统的重要依据,探索自身物流的薄弱环节,使企业得到更好发展。该研究方法及所得结果对B2C电子商务企业改善物流服务质量、提高企业竞争力具有重要意义。