• 2019年第40卷第1期文章目次
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    • >国家青年/地区科学基金项目专栏
    • 干摩擦阻尼结构对失谐叶盘振动局部化的约束作用

      2019, 40(1):1-8. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01001

      摘要 (1933) HTML (0) PDF 1.91 M (4623) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究干摩擦阻尼结构对失谐叶盘系统振动局部化的影响,采用能够复现局部微动滑移特征的三维微滑移干摩擦模型和抗混叠时频域融合算法,对含干摩擦阻尼结构的失谐叶盘系统进行了强迫振动的计算模拟。比较了考虑围带处干摩擦阻尼和未考虑干摩擦阻尼时叶片振动响应的变化及局部化因子的大小,并研究了干摩擦阻尼参数在失谐叶盘系统减振控制中的影响规律。计算结果表明:干摩擦阻尼结构可降低失谐叶盘系统振动响应的局部化程度,叶片间的摩擦约束力完全不同,每支叶片所对应的最优初始正压力及最优摩擦系数均不相同。由于干摩擦阻尼结构对失谐叶盘中每支叶片的减振效果存在差异,在进行失谐叶盘系统减振设计时需考虑摩擦控制参数与各个叶片之间的匹配问题。

    • 典型风力机翼型结冰特性分析

      2019, 40(1):9-14. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01002

      摘要 (1782) HTML (0) PDF 1.82 M (4897) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对风力机叶片的结冰会严重影响风电机组的功率输出、危害风电机组的安全运行的情况,采用计算流体力学方法研究了典型的风力机翼型的结冰特性。首先,对攻角分别为0°,4°,8°的NACA0012翼型水滴撞击特性进行了计算,计算结果与文献实验结果吻合良好,表明了计算方法的正确性。在此基础上,对不同风速和不同温度下的典型风力机叶片表面的覆冰进行了模拟研究,得到了水收集系数和结冰厚度随温度和速度的变化趋势。结果表明:风速增加导致叶片表面结冰厚度增加,结冰附着面积增加;温度降低导致叶片表面结冰厚度增加;S801翼型的抗冰效果明显大于S802翼型的抗冰效果。研究结果有利于在低温环境中合理选择翼型,为降低叶片结冰危害程度提供参考。

    • 智能车环境视觉感知及其关键技术研究现状

      2019, 40(1):15-23. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01003

      摘要 (2154) HTML (0) PDF 1.01 M (5240) 评论 (0) 收藏

      摘要:环境视觉感知技术是智能车获取外界环境信息的主要手段,是智能车进行自主驾驶的前提条件。在综合分析以不同检测对象为目标的检测技术方法的基础上,给出了环境视觉感知研究的主要内容,讨论了研究涉及的关键技术:车道检测技术、车辆检测技术、行人检测技术、交通标志检测技术,并对每种检测技术各子技术的优点和不足之处进行了分析。在总结全文的基础上,提出未来智能驾驶中环境视觉感知技术的主要发展趋势包括:基于多特征融合的环境视觉感知技术的发展;复杂环境下多种环境感知技术的融合应用;三维图像在图像处理方面的应用;改进的卷积神经网络(CNN)方法在图像处理方面的应用。

    • >化学与化工
    • Au/g-C3N4复合微粒的制备及光催化还原对硝基苯酚

      2019, 40(1):24-31. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01004

      摘要 (2185) HTML (0) PDF 3.37 M (5218) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决光生电子-空穴因分离难而对g-C3N4光催化活性造成影响的问题,采用原位法制备了Au/g-C3N4复合微粒,利用TEM,SEM,XRD,XPS和FTIR等测试方法对复合微粒的形貌、微观结构和组成进行表征,通过UV-vis DRS,PL和EIS等方法分析了复合微粒的光电性能,并以对硝基苯酚还原反应为模型,考察了Au/[WTBX]g-C3N4复合微粒的可见光催化性能。结果表明:g-C3N4为片层堆积结构的六方相晶体,片层间的纳米金为面心立方晶型;纳米金的引入显著提高了[WTBX]g-C3N4基体对可见光的吸收及其光生电子-空穴对的分离效率;当金含量为0.5%(质量分数)、氯金酸钠与柠檬酸钠物质的量比为1∶3时,光催化剂的活性最高。所制备的复合催化剂可见光响应性强,催化活性较纯g-C3N4明显提高,为合成[WTBX]g-C3N4基高效光催化剂提供了理论依据。

    • >食品与生物科学
    • 一种中药复方对小鼠脾脏淋巴细胞PD-1/PD-L1表达的影响

      2019, 40(1):32-37. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01005

      摘要 (1956) HTML (0) PDF 2.30 M (4333) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探讨中药复方对小鼠脾脏淋巴细胞PD-1/PD-L1的表达情况,以及CD3+CD4+和CD3+CD8+T淋巴细胞比例的影响,采用传统熬制中药的方法得到中药复方提取液,按低、中、高3个浓度对小鼠灌胃给药(1次/d),2周后,采用脑脊髓脱臼法处死小鼠,利用Real-time PCR和流式细胞仪检测脾脏PD-1/PD-L1的表达情况以及淋巴细胞亚型的变化。结果表明,随着中药提取液浓度的增加,脾脏淋巴细胞PD-1的表达显著降低,而PD-L1的表达无显著变化;CD3+CD4+型和CD3+CD8+型T淋巴细胞的比例均显著增加。所研制的中药复方能抑制淋巴细胞PD-1的表达,激活免疫辅助细胞和效应细胞,有望应用于抗肿瘤的免疫治疗。

    • >新能源与节能环保
    • 土霉素废水对斑马鱼的生物毒性效应研究

      2019, 40(1):38-44. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01006

      摘要 (2199) HTML (0) PDF 2.24 M (4873) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了明确土霉素废水的生物毒性效应,采用暴露实验方法,研究了土霉素废水对斑马鱼的毒性效应。结果显示:对斑马鱼而言,土霉素废水属于低毒物质,斑马鱼暴露3~9 d时,其SOD活性和POD活性受到不同程度的抑制,12 d时受到显著诱导(0.01<P<0.05),20%体积浓度组SOD活性达到最大值(194.05 U/mg prot),60%体积浓度组POD达到最大值(2.72 U/mg prot),15 d时均恢复至对照组水平;SOD活性与POD活性具有一定相关性,各体积浓度组MDA含量整体呈“Λ”型变化趋势,80%体积浓度组在第15 d达到最大值(5.41 nmol/mg prot);斑马鱼肌肉组织中γ-H2AX含量呈现升高趋势,并在第15 d时40%体积浓度组表现为极显著性(400.02 ng/L,P<0.01),为对照组的1.57倍,表明斑马鱼肌肉细胞中的DNA受到一定程度的损伤。因此,斑马鱼对土霉素废水的氧化应激可能是造成DNA损伤的机制之一,对其生物毒性进行探讨,可为进一步研究土霉素在水环境中的生态毒性效应提供科学根据。

    • >机械、电子与信息科学
    • 基于改进的主成分分析法的矿工表情识别

      2019, 40(1):45-50. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01008

      摘要 (1855) HTML (0) PDF 1.47 M (4299) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统的矿工面部表情识别方法中对矿工面部表情进行特征提取的时间较慢且识别准确率不高的问题,以主成分分析法为基础,运用Fisher线性判别法对传统的主成分分析法进行改进。首先在主成分分析法的基础上增加一个类间离散矩阵,使其投影后不同类别之间特征点的距离更大,同一类别之间特征点的距离更加紧凑,对矿工面部表情图像特征提取的结果更具有代表性和针对性;然后运用径向基神经网络将低维非线性可分的矿工面部表情图像对应的特征矩阵映射到高维空间并使其线性可分,从而实现对矿工面部表情的识别和分类。实验结果表明,所提出的方法对矿工面部表情识别的识别率为89.0%,优于传统矿工面部表情分类识别算法,在矿井安全监控、疲劳驾驶等领域有较好的应用前景。

    • UR5机器人运动学及奇异性分析

      2019, 40(1):51-59. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01009

      摘要 (3567) HTML (0) PDF 2.76 M (7466) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决UR5机器人用户建立的机器人坐标系与厂家建立的机器人坐标系不一致,机器人内部有关力、角速度、角加速度等数据信息难以被直接使用的问题,在分析UR5机器人结构特点的基础上,建立与厂家数据匹配的坐标系。采用D-H参数法建立UR5机器人的运动学方程,描述机器人各杆件的相对位姿关系,依据UR5机器人满足Pieper准则的结构特性,采用分离变量法求取UR5机器人的运动学反解,并利用微分变换法完成UR5机器人奇异位形分析,奇异性分析与仿真结果表明了UR5机器人位置奇异时各关节变量之间的关系。使用MATLAB软件编写运动学程序,并利用机器人系统对程序进行实验室测试与工程实践验证,MATLAB运动学程序实验结果与UR5系统内部数据一致,验证了运动学分析的正确性。研究结果对进一步开展UR5机器人连续轨迹规划研究具有参考价值。

    • 多电极电磁流量计肢体血液流速分布测量研究

      2019, 40(1):60-66. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01010

      摘要 (1925) HTML (0) PDF 3.53 M (4469) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现人体血液流速分布的非侵入式测量,对重大心血管疾病进行预判,将多电极电磁流量计应用于人体肢体血液速度剖面测量,将传统Shercliff权函数改进为区域权函数,模仿人体肢体结构建立COMSOL仿真模型,将测量截面划分为不同区域,通过多对电极获取不同位置的弦端电压,确定肢体截面上不同测量区域的权函数,进而计算各测量区域的局部轴向平均速度。针对动脉、静脉所在位置范围内进行不同区域划分并进行血液流速分布测量,仿真验证了多电极电磁测量系统对动脉、静脉血管中互为逆向流动的速度信息测量的可行性。三维有限元仿真和计算结果表明,所提出的测量方法能够实现肢体测量截面处不同方向的流速测量,并且具有较高的速度分布重构精度,对于人体血液流速测量和血流变异常监测具有参考价值。

    • >数据分析与计算专栏
    • 数字孪生的模型、问题与进展研究

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

      摘要 (4116) HTML (0) PDF 1.53 M (15729) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,关于数字孪生的研究方兴未艾。数字孪生作为一个新的范式或者方法体现出了巨大的潜力,但是,这一概念的内涵和范围尚不确定,尤其是对数字孪生模型概念的界定很不清晰。根据模式类别可以将其分为通用模型和专用模型,其中专用模型仍是当前的研究热点,研究内容主要体现为对具体项目使用数字孪生方法进行建模,也包括对专用模型进行开发。这些具体项目除了传统制造业所涉及的零件测量和质量控制,增材制造,设计和工作过程,以及系统管理外,还包括在生物医药、石油工程领域的应用等。开发专用模型的工具和技术呈现多元化,有通用工业软件、专用工业软件、仿真平台和自研二次开发工具等等。数字孪生通用模型的研究对象不针对某一具体项目,而是研究如何将模型受控元素表示为一组通用的对象以及这些对象之间的关系,从而在不同的环境之间为受控元素的管理和通信提供一种一致的方法。数字孪生通用模型的研究主要分为概念研究和通用模型的实现方法,两者的研究热度相当。其中概念研究从宏观角度的产品生命周期管理,到描述系统行为,如一般系统行为和系统重新配置,再到具体工作流,如设计方法、产品构型管理、制造系统、制造过程等,研究内容较为发散,尚没有出现特别突出的热点。关于数字孪生通用模型实现方面,主要研究了建模语言的构建、模型开发方法的探索、具体工具的使用、元模型理念的植入和模型算法的探索。数字孪生模型是数字孪生研究的核心领域之一,其未来的研究重点是如何将不断涌现的各不相同的数字孪生体的外部特征和内在属性归纳为可集成、可交互、可扩展的模型,便于更高效地实现信息在物理世界和数字世界之间流动,从而实现数字孪生的普遍应用,继而支持CPS(网络物理空间)和CPPS(网络物理生产系统)的建设。因此,数字孪生模型研究下一步需要解决的问题是如何对接标准参考架构,如德国提出的工业4.0参考架构模型RAMI4.0和中国的智能制造系统架构IMSA等;关于数字孪生模型需要建立统一的描述方法并确立一致的结论,以规范各自独立发展建立起来的模型,从而改善模型的互操作性和可扩展性,否则,随着系统规模的扩大模型效能会显著下降;中国数字孪生模型的研究急需国产专业工业软件和建模软件的支持,以便中国学者深入开展更加符合国情的深入研究。

    • 种植土-碎石绿化带雨水入渗的数值分析

      2019, 40(1):79-85. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01012

      摘要 (2433) HTML (0) PDF 1.37 M (4140) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析理论解析法求解种植土-碎石绿化带雨水入渗问题的合理性,建立了非饱和种植土-碎石绿化带雨水入渗的有限元模型,模型上边界设置储水表皮,模拟雨水入渗和积蓄,下边界为饱和排水,模型两侧不透水。首先,利用有限元模型模拟了均匀降雨条件下的雨水入渗特征,与理论解析解对比,验证了模型的正确性。然后,利用有限元模型计算石家庄市2年重现期3 h设计暴雨雨型条件下种植土的雨水入渗,地表开始积水时间、降雨结束后积水深度、雨量径流系数分别为075 h,13.6 cm和0.24,均匀降雨理论解析解计算结果分别为0.72 h,14.4 cm和0.17,两种方法计算结果相差不多。再次,利用有限元模型计算了下边界孔压变化、上边界孔压变化条件下的种植土地表开始积水时间,结果表明随着下边界孔压降低,地表开始积水时间延长,随着上边界孔压降低,地表开始积水时间延长,当下边界孔压为0 kPa时,初始上边界孔压分别为-6 kPa和-12 kPa,地表开始积水时间分别为45 min和50 min,地表开始积水时间有一定差异;当初始上边界为-6 kPa,下边界分别为0 kPa,-1 kPa,-2 kPa和-3 kPa时,地表开始积水时间分别为45 min,45 min,46 min和47 min,下边界条件对地表开始积水时间影响较小。地基土渗透系数为6.5×10-9 m/s,地基土孔隙水压力分别为0 kPa,-4.5 kPa,-9 kPa,-13.5 kPa和-18 kPa,利用有限元模型求解获得种植土地表开始积水时间分别为54 min,54 min,55 min,55 min和56 min,地表积水深度分别为11.9 cm,11.7 cm,11.5 cm,11.4 cm和11.3 cm,随着地基土孔隙水压力降低,种植土地表开始积水时间略有延长,种植土地表积水深度略有降低,总体上地基土孔隙水压力对种植土地表积水时间和积水深度影响不大。地基土孔隙水压力0 kPa,渗透系数分别为6.5×10-9 m/s和6.5×10-7 m/s,利用有限元模型计算获得种植土地表开始积水时间均为54 min,积水深度均为119 cm,地基土渗透系数对种植土地表积水时间和积水深度基本无影响。从上述研究结果可以看出,可以使用平均降雨强度和理论解析法计算地表开始积水时间和积水深度;下边界条件对地表开始积水时间和积水深度影响不大;地基土的饱水渗透系数、地基土的初始含水率对地表积水开始时间和地表积水深度影响不大;使用理论解析解求解种植土-碎石绿化带雨水入渗问题是合理的。

    • 一种基于移动互联网的扁平化管理平台

      2019, 40(1):86-96. DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01013

      摘要 (2246) HTML (0) PDF 4.37 M (4555) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的层次化管理具有层级分明、职责清晰、工作流程严格等特点,来源于对军队管理体系的模仿,被普遍运用于政府机构、生产制造等各个领域;随着组织的规模越来越大,管理者与被管理者的关系随之复杂化,而每个管理者的能力、精力与时间都是有限的,当直接管理的下属人数超过某个限度时,必须增加一个管理层次。随着层次的增多,由于各层之间乃至同一层次的工作人员对信息重要性的认知程度、工作习惯等客观差异,容易导致信息传递及时性的降低;因为相关人员的成长背景、工作经历、知识背景、理解能力等存在客观差异,很容易导致信息在交互的过程中发生“变形”,影响信息交互的准确性;再次,在实际工作中非“面对面”的情况下,上级部署的任务对于下级是否能真实的完成,完成质量如何等,如果不能建立便捷的信息交互机制,很难进行监管。针对此类问题,OA(office automation,办公自动化)系统曾经被大面积地采用,但是实践证明,大多数OA只是把传统的层次化管理简单地移植到互联网上,层层汇报、层层审批、层层传阅等客观问题仍然存在,有些部门不管事情多紧急,不管是否要变通,OA系统通不过,一切免谈,加剧了部门官僚现象的发生。与之同时,微信、QQ等即时通讯工具,由于其表现内容的图文并茂(富媒体性)、自主编辑和表达内容(自媒体性)、现场感强、随时能发布(跨时空维度),以及能够让内容即刻抵达受众(点对点、点对面)等主要特征,成为人们日常通联的主要平台,也是承载思想、传递业务、交流工作等的大数据平台,所以,很多单位、部门或个人,已经习惯于在微信和QQ等即时通讯平台上处理工作事务。这种现象实际上蕴藏着很大的风险,主要原因在于:1)平台上产生的数据均被第三方(腾讯等公司)拿走,单位的业务内容成为存放在他人服务器上的数据资源,单位的隐私存在极大的泄露风险,同时,由于数据不在自己手中,单位很难去开采数据资源,挖掘其成为驱动业务、驱动管理的数据潜力;2)微信、QQ等属于社交平台,社会关系复杂、平台内容繁荣多样,业务信息很容易被有意或无意地传播或泄露出去,既影响单位形象,又可能造成负面的经济和社会影响;3)由于平台既有的特征,重要业务信息很容易被稀释,例如,同一群里不同领导发布的任务、业务指导等重要信息,很容易形成相互交叉,导致业务讨论线索混乱,难以形成条理清晰、内容完整、指向明确的信息专题。针对以上问题,以提升管理效能为核心面向,以数据为核心资产,从提升单位内部的信息交互能力和效率出发,设计并研发一种支持业务数据自有和自主分析,依托移动互联网的扁平化管理平台。平台具有专用的数据采集端、发布端、整理和分析后台,在提升了信息交互的及时性、现场性、富媒体和跨时空维度的同时,也能够对数据进行梳理、挖掘和提炼,形成业务进度的追踪与客观分析;同时,为了提升该平台的针对性和实用性,结合张承高速承德段管理处的实际需求,将平台投入应用,并经历了两年多的完善升级,实践证明,平台为管理处发现热点、捕获问题、监控全局等提供了有力的支持,有效提高了全员的凝聚力、战斗力和向心力,有效提高了管理效率。研究结果可为相关单位或研究者在层次化组织机构中实现扁平化信息交互和管理提供借鉴。

主编:李铁军

创刊:1980

国际标准刊号:ISSN 1008-1542

国内统一刊号:CN 13-1225/TS

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