• 2022年第0卷第4期文章目次
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    • >国家青年/地区科学基金项目专栏
    • 考虑正压力分配的B-B型涡轮叶片缘板阻尼器系统减振特性研究

      2022, 42(4):339-346. DOI: 10.7535/hbkd.2022yx04001

      摘要 (348) HTML (0) PDF 1.82 M (3100) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提升涡轮叶片缘板阻尼器设计水平,对比B-G(blade to ground)型阻尼器和切向无约束B-B(blade to blade)型阻尼器结构,提出了一种基于刚度设计的B-B型缘板阻尼器结构。在动力学建模中重点分析了相邻叶片缘板和阻尼器之间总的正压力随阻尼器与左、右叶片缘板间相对运动在左、右缘板间的分配,给出了基于阻尼器运动的正压力分配方法;通过数值仿真分析了正压力分配对系统振动响应的影响,并重点讨论了阻尼器刚度、外激励相位差、正压力以及外激励幅值对系统减振特性的影响。仿真结果表明,在左、右叶片缘板与阻尼器完全粘滞和左、右叶片相对阻尼器对称同步振动的工况下可以将正压力按照平均分配处理;相比于切向无约束的B-B型阻尼器和刚性的B-G型阻尼器,所提出的基于刚度设计的缘板阻尼结构具有更优的减振性能。因此,研究结果提升了涡轮叶片缘板阻尼器接触正压力计算的准确性,拓展了阻尼器设计思路,可为同类阻尼器设计提供理论和工程参考。

    • 一种基于卷积神经网络的下肢动作模式识别方法

      2022, 42(4):347-354. DOI: 10.7535/hbkd.2022yx04002

      摘要 (353) HTML (0) PDF 2.17 M (3074) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前下肢动作模式识别技术存在的数据量少、识别率低的问题,提出了一种新的基于卷积神经网络的下肢动作模式识别方法。以下肢步态动作识别为对象,采集无负重平地行走,无负重上/下楼及负重上/下楼5种步态的表面肌电信号(surface electromyography,sEMG),对sEMG进行特征提取,构建了一种以特征集作为输入的卷积神经网络,并比较了其与另外几种传统分类识别方法的识别准确率和工作特征。实验结果表明,新方法对于5种步态的平均识别准确率大于95%,错误率都低于8%,具有较高的准确性。因此所提方法的输入特征集更能代表预测模型特征,模式识别率更高,可为康复医疗机器人、助力机器人等设备改善下肢运动功能提供参考。

    • >机械、电子与信息科学
    • 电动汽车非对称混合磁极永磁电机优化与分析

      2022, 42(4):355-364. DOI: 10.7535/hbkd.2022yx04003

      摘要 (415) HTML (0) PDF 3.26 M (3065) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统稀土永磁电机稀土材料用量大、齿槽转矩过高等问题,提出了一种非对称混合磁极永磁电机结构。首先,建立等效磁路模型;其次,对电机进行参数化建模,选取铁氧体宽度等电机参数进行灵敏度分析,根据灵敏度结果,分别采用BBD算法与MOGA-Ⅱ法相结合的混合算法和CCD多目标算法优化;最后,确定电机的最优尺寸参数,分析比较非对称混合磁极永磁电机与传统V型电机的电磁性能。结果表明,相较于传统V型结构电机,非对称混合磁极永磁电机的转矩脉动与齿槽转矩分别降低14%和71%,且钕铁硼材料使用量减少14.3%。因此,所提出的新型电动汽车非对称混合磁极永磁电机结构有效解决了稀土材料用量大、齿槽转矩过高等问题,为汽车用永磁电机提供了一定的理论参考。

    • 基于CNN与K-means聚类的非侵入式电器负荷识别方法

      2022, 42(4):365-373. DOI: 10.7535/hbkd.2022yx04004

      摘要 (456) HTML (0) PDF 1.86 M (3139) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前非侵入式负荷监测仅能识别单个家用电器、多种家用电器同时运行识别率低的问题,提出一种基于卷积神经网络(CNN)与K-means聚类结合的非侵入式家用电器识别方法。首先,通过改进的CUSUM边沿检测算法对获取的用户用电数据进行时间检测,提取负荷发生投切事件的功率波形;其次,通过高斯滤波法对提取的功率波形进行滤波处理,并将处理后的波形转化为像素图作为负荷特征库,一部分作为训练集用来训练K-means算法改进后的CNN模型,一部分作为测试集测试模型识别的精度;最后,利用搭建的实验平台进行实际测试分析。实验结果表明,所用模型对7种家用电器的识别率均为100%,验证了模型的有效性。通过K-means算法对卷积神经网络进行改进,增大相似特性负荷特征之间的区别,提高负荷辨识的准确率,为非侵入式负荷检测技术开发提供了参考。

    • 基于改进灰色关联投影法的无人机避让优先运行策略

      2022, 42(4):374-385. DOI: 10.7535/hbkd.2022yx04005

      摘要 (315) HTML (0) PDF 1.63 M (3018) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对未来混合空域中多种航空器共同执行任务而可能出现飞行避让安全问题,提出了一种基于组合赋权改进灰色关联投影法的无人机避让优先运行策略。首先,从空域管理、航空法规、风险评估等角度分析影响避让过程的因素,构建无人机避让评价指标体系;其次,利用层次分析法和粗糙熵法进行主客观赋权,由合作博弈方法构建离差和最小目标优化函数将主客观权重融合确定最终权重,克服主观赋权随意性和客观赋权过分依赖数据的弊端;随后,利用优劣解距离法(TOPSIS)与灰色关联投影法的融合算法对无人机避让对象进行综合评价,从而获取无人机优先避让运行策略;最后,将融合算法与TOPSIS算法进行对比。结果表明,较于TOPSIS法,所提融合算法获取策略与空域运行实践相符且灵敏度提高了17.08%。因此,新算法避免了单一算法的数据丢失现象,提高了获取策略的准确性,可为混合空域的无人机运行策略获取提供新思路。

    • PCSS通信测距复合系统中一种改进的映射方法

      2022, 42(4):386-392. DOI: 10.7535/hbkd.2022yx04006

      摘要 (315) HTML (0) PDF 1.25 M (2842) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高通信测距复合系统的信息传输速率,实现数据与序列的完全映射,将并行组合扩频技术(parallel combinatory spread spectrum,PCSS)应用于复合系统,提出了一种改进的r_组合数据序列映射方法。在发送端采用所提出的映射方法实现数据的扩频传输,在接收端采用改进的广义互相关算法进行时延估计和数据解扩,同时实现了信息传输和距离测量。仿真结果表明,改进的数据序列映射方法实现了映射的唯一性,提高了数据的映射效率,提升了PCSS通信测距复合系统的信息传输速率;改进的广义互相关算法在低信噪比下具有更好的时延估计性能。因此,所提方法能使PCSS通信测距复合系统更有效地完成测距任务和通信任务,可为通信测距复合系统的理论研究和工程应用提供参考。

    • >化学与化工
    • 手性药物分子绝对构型鉴定的理论研究进展

      2022, 42(4):393-406. DOI: 10.7535/hbkd.2022yx04007

      摘要 (975) HTML (0) PDF 2.31 M (3323) 评论 (0) 收藏

      摘要:在手性药物研究过程中,绝对构型研究是非常重要的一步。随着计算方法的发展和软件的进步,利用不同的理论方法鉴定不同类型的手性分子的立体结构成为可能。这些方法主要包括手性分子的特征旋光值和旋光色散计算、手性分子矩阵方法中的特征值计算、电子圆二色谱计算、振动圆二色谱计算,将这些计算结果与实验值进行比较,能够很好地确定手性分子的绝对构型。目前,利用不同的计算方法交叉验证同一分子的立体结构,已成为一个非常有效的研究模式。此外,利用简化模型用于计算也是一个关键和普遍的方法。首次详细分析了使用简化模型背后的关键科学问题,介绍了新的“构象对”的理论概念。

    • 废聚苯乙烯泡沫塑料综合利用研究进展

      2022, 42(4):407-416. DOI: 10.7535/hbkd.2022yx04008

      摘要 (1387) HTML (0) PDF 1.01 M (2998) 评论 (0) 收藏

      摘要:聚苯乙烯泡沫具有质量轻、表观密度低、不易分解、廉价等优点,是当下应用最广泛的塑料制品之一。同时其废弃物的丢弃量也越来越大,这种聚苯乙烯泡沫废弃物在大自然中难以降解,燃烧还会产生有毒物质,导致回收处理难度较大,给环境带来了很多问题。如果将废聚苯乙烯泡沫塑料(WFPS)进行回收或者资源化利用,不仅能改善环境问题,而且符合“低碳”理念。对WFPS的回收包括溶剂回收、热解回收等方法进行了详细地介绍,重点综述了WFPS在能源领域、建筑领域和环境保护领域的资源化再利用的研究现状。结合中国WFPS的回收现状对其今后回收与再利用技术研究前景作出了展望:1)兼顾经济与环保的规模化溶剂回收技术的开发;2)催化裂解回收单体的高效催化剂的研发;3)聚焦高附加值的WFPS资源化利用技术研究。

    • 纳米载药体系在肿瘤耐药治疗中的应用研究进展

      2022, 42(4):417-425. DOI: 10.7535/hbkd.2022yx04009

      摘要 (1488) HTML (0) PDF 1.65 M (3313) 评论 (0) 收藏

      摘要:肿瘤是目前引起人类死亡的棘手疾病之一,虽然通过各种现代化治疗手段使肿瘤患者的预后得到了一定程度的改善,但多药耐药依然是导致肿瘤治疗效果不佳的主要难题。纳米材料是近年来的研究热点之一,具有EPR(enhanced permeability and retention)效应、可控修饰、靶向性等众多优点,在突破肿瘤耐药方面得到了愈来愈多的关注。纳米载药体系在肿瘤治疗中发挥着极其重要的作用,可以成为逆转肿瘤耐药的新方式。从肿瘤多药耐药机制、纳米技术在肿瘤耐药中的应用等方面进行综述。指出今后可在以下方面展开深入研究:1)结合肿瘤耐药机制研究,合理控制药物浓度,克服耐药;2)深入探索纳米载药体系的生物安全问题,优化纳米载药系统,使其避免或降低可能出现的毒副反应,为逆转肿瘤耐药提供更全面的理论依据;3)结合免疫学、光动力学、声动力学等多种方法,提高纳米载药体系逆转肿瘤耐药的效率。

    • >材料科学
    • 深冷处理对5A06铝合金FSW接头组织和力学性能的影响

      2022, 42(4):426-433. DOI: 10.7535/hbkd.2022yx04010

      摘要 (346) HTML (0) PDF 4.74 M (2877) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了避免铝合金焊接接头软化,提升接头力学性能,采用FSW对5A06铝合金进行对接试验,在转速为1 200 r/min、焊速为150 mm/min的条件下,将焊接接头加工成一定尺寸的金相试样和拉伸试样,研究深冷处理时间对5A06铝合金搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响规律,采用显微组织观察试验、显微硬度试验和拉伸试验等方法,对接头组织和力学性能进行表征与分析。结果表明:深冷处理具有细化晶粒、促进析出相析出的作用,提高了接头力学性能;经过12 h深冷处理后,接头的抗拉强度和伸长率分别达到385.3 MPa和17.2%,与未经深冷处理的接头相比,分别提高了7.4%和23.7%。因此,深冷处理可以有效提升铝合金焊接接头的力学性能,为其更广泛的应用提供了理论基础和技术参考。

    • 铝含量和退火温度对锆铝合金组织性能的影响

      2022, 42(4):434-439. DOI: 10.7535/hbkd.2022yx04011

      摘要 (302) HTML (0) PDF 3.10 M (2888) 评论 (0) 收藏

      摘要:为丰富空间结构材料种类,扩大Zr合金的应用范围,利用非自耗电弧炉熔炼了Al含量分别为2%,3%和4%(质量分数)的Zr-Al二元合金,在真空管式炉内分别进行750 ℃和800 ℃保温4 h的退火处理,借助光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜分析合金的微观组织和断口形貌,并进行硬度测定和拉伸试验。结果表明:经750 ℃保温4 h退火处理后,Zr-4Al合金的铸态组织由α-Zr和Zr2Al转变为α-Zr和塑性更好的Zr3Al相;在相同热处理条件下,随着Al含量的增加,合金的硬度及抗拉强度升高,延伸率下降;当Al含量相同时,随着热处理温度的升高,合金硬度、抗拉强度及延伸率下降。因此,采用向Zr中添加适量Al元素并辅之热处理的方法,可制备一种新型的Zr-Al合金,为开发新型空间结构材料提供了一种新思路。

    • >土木建筑工程
    • 砂土海床海底管道贯入的数值模拟

      2022, 42(4):440-448. DOI: 10.7535/hbkd.2022yx04012

      摘要 (326) HTML (0) PDF 3.57 M (2972) 评论 (0) 收藏

      摘要:为预测砂土海床海底管道贯入深度,在ABAQUS下建立了砂土海床海底管道贯入的耦合欧拉-拉格朗日有限元模型,模拟海底管道在风浪流及自重等荷载作用下贯入砂土海床的过程,研究了管-土界面摩擦系数、砂土内摩擦角、剪胀角及弹性模量对管道贯入深度的影响。结果表明,在海底管道贯入过程中,管道两侧海床隆起,在海床土体内形成了自管道底部延伸至海床表面的连续滑动面,砂土破坏表现为整体剪切破坏形式;管-土界面摩擦系数、砂土内摩擦角及剪胀角均会影响砂土海床海底管道贯入深度,其中砂土内摩擦角对海底管道贯入深度影响最大,而砂土弹性模量则对海底管道贯入深度没有显著影响。海底管道贯入阻力随管-土界面摩擦系数、砂土内摩擦角和剪胀角增加而呈幂函数增大。所提海底管道贯入深度预测公式考虑了管-土界面相互作用和砂土力学特性的影响,能准确预测砂土海床中管道的贯入深度,可为砂土海床海底管道在位稳定性评估提供基础数据。

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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