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2022,42(4):339-346, DOI: 10.7535/hbkd.2022yx04001
Abstract:
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。
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2022,42(4):347-354, DOI: 10.7535/hbkd.2022yx04002
Abstract:
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。
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2022,42(4):355-364, DOI: 10.7535/hbkd.2022yx04003
Abstract:
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。
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2022,42(4):365-373, DOI: 10.7535/hbkd.2022yx04004
Abstract:
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。
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2022,42(4):374-385, DOI: 10.7535/hbkd.2022yx04005
Abstract:
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。
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2022,42(4):386-392, DOI: 10.7535/hbkd.2022yx04006
Abstract:
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。
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2022,42(4):393-406, DOI: 10.7535/hbkd.2022yx04007
Abstract:
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。
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2022,42(4):407-416, DOI: 10.7535/hbkd.2022yx04008
Abstract:
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。
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2022,42(4):417-425, DOI: 10.7535/hbkd.2022yx04009
Abstract:
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。
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2022,42(4):426-433, DOI: 10.7535/hbkd.2022yx04010
Abstract:
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。
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2022,42(4):434-439, DOI: 10.7535/hbkd.2022yx04011
Abstract:
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。
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2022,42(4):440-448, DOI: 10.7535/hbkd.2022yx04012
Abstract:
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。
2022年第42卷第4期
国家青年/地区科学基金项目专栏
机械、电子与信息科学
化学与化工专栏
材料科学
土木建筑工程
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李建辉1, 2, 3，安凯歌1，冯志浩1，张 欣1，马 静1，王建刚*1
DOI:
Abstract:
为丰富空间结构材料的种类，扩大Zr合金的应用范围，利用非自耗电弧炉熔炼了Al含量为2%、3%和4%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?-Zr和Zr2Al转变为?-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；Al含量相同条件下，随着热处理温度的升高，合金的硬度、抗拉强度及延伸率下降。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，为新型空间结构材料的开发提供了一种新思路。
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DOI:
Abstract:
为了拓展分数阶微分方程边值问题的基本理论，研究了共振情形下double-order Hilfer分数阶微分方程在Riemann-Stieltjes积分边界条件下解的存在性。首先，构造2个合适的Banach空间；然后，在Banach空间中定义恰当的算子并使用Mawhin重合度理论，获得double-order Hilfer分数阶共振边值问题解的存在性；最后，通过一个例子验证结果的正确性。结果表明，在合适的Banach空间中，double-order Hilfer分数阶共振边值问题的解具有存在性。采用Mawhin重合度理论方法研究double-order Hilfer分数阶共振边值问题解的存在性，扩展了导数阶数取值范围，丰富了分数阶微分方程的可解性理论，为微分方程在空气动力学、经济学、控制理论等领域的应用提供了理论参考。
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2015,36(1):90-99, DOI: 10.7535/hbkd.2015yx01016
Abstract:
如何定量评估液氮冷却后煤储层的渗透率演化是液氮冷却增透煤储层技术的关键。为分析液氮注入煤后的变形、破坏和渗透率演化过程，将煤视作弹脆塑材料，其变形过程包括弹性变形、脆性跌落和残余塑性流动3个阶段，结合单元强度退化指数、扩容指数和Mohr-Column准则，建立了考虑围压对煤单元峰后力学行为影响的本构模型。根据煤岩单元变形过程，将煤岩单元渗透率演化分成2个阶段，即弹性压缩煤岩单元渗透率减小阶段及煤岩单元破坏后的渗透率增加阶段。分析了单元弹性变形、剪切破坏和拉破坏与渗透率之间的关系。煤岩单元弹性压缩和拉伸引起单元内孔隙空间的变化，进而影响单元渗透率；煤岩单元剪切破坏在单元内形成共轭剪切带，在剪切带内的流体流动服从平行板定律，给出了基于单元体应变的剪切带宽度和渗透率计算公式；煤岩单元拉破坏在单元体内形成“十”字型裂隙，在裂隙内的流动也服从平行板定律，给出了基于单元体应变的裂隙宽度和渗透率计算公式。结合热传导理论建立了液氮冷却煤层的温度-变形-破坏-渗透率演化模型，并在FLAC下利用Fish函数方法予以实现。数值算例研究了液氯注入辽宁王营子矿某煤层气抽放井后煤层的变形、破坏和渗透率演化过程。结果表明：1）煤受液氮冷却作用后发生体积收缩，越靠近钻孔温度梯度越大，收缩变形越大，温度拉应力越大，越容易破坏，形成拉破坏区。液氮注入冷却10 d后的拉破坏区约0.65 m宽。2）在拉破坏区，单元内形成了贯通的裂隙，单元体渗透率显著增长，液氮冷却10 d的单元渗透率最大增长幅度可达1.97×105倍。3）远离钻孔区域，拉应力也使得煤的渗透率有所增加，增加幅度为1%～14%，远小于破坏区。4）随着冷却时间增加，破坏区域扩大，但增长速率逐渐减缓，这表明在工程实践中冷却时间过长，不一定能取得更好的冷裂效果。5）液氮冷裂的主要影响区域在1.0 m左右，但实际工程中钻孔内压力、煤岩体内水的相变等对煤岩的实际变形和破坏也有很大影响，从而使得液氮冷裂的影响区域更大。6）模型能较好地反映液氮冷却煤体变形-破坏-渗透率演化过程，从而为评估液氮冷却煤岩增透效果提供一种简便、可行的方法。
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2021,42(1):48-59, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01007
Abstract:
现实生活中存在的网络大多是包含多种类型节点和边的异构网络，比同构网络融合了更多信息且包含更丰富的语义信息。异构网络表示学习拥有强大的建模能力，可以有效解决异构网络的异质性，并将异构网络中丰富的结构和语义信息嵌入到低维节点表示中，以便于下游任务应用。通过对当前国内外异构网络表示学习方法进行归纳分析，综述了异构网络表示学习方法的研究现状，对比了各类别模型之间的特点，介绍了异构网络表示学习的相关应用，并对异构网络表示学习方法的发展趋势进行了总结与展望，提出今后可在以下方面进行深入探讨：1）避免预先定义元路径，应充分释放模型的自动学习能力；2）设计适用于动态和大规模网络的异构网络表示学习方法。
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2021,42(1):75-81, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01010
Abstract:
为提高304不锈钢的抗高温氧化性能，以正硅酸乙酯(TEOS)为原料，采用溶胶-凝胶法，在不锈钢表面制备了SiO2薄膜，通过氧化动力学，XRD，SEM和EDS分析，研究了涂覆层数对不锈钢900 ℃抗高温氧化性能的影响。结果表明，SiO2薄膜与不锈钢基体的附着性良好，促进了不锈钢表面发生选择性氧化，生成保护作用的Cr2O3和NiCr2O4氧化层，不锈钢的抗高温氧化性能显著提高，其中涂覆3层SiO2薄膜试样的抗高温氧化性能最佳，经900 ℃循环氧化100 h后氧化增重与氧化剥落仅为未涂覆试样的58.1%和41.4%。SiO2薄膜涂覆有效提高了不锈钢的抗高温氧化性能，是表面处理方法应用于高温环境的又一尝试，为溶胶-凝胶法制备其他薄膜提供了借鉴和参考。
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2021,42(1):67-74, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01009
Abstract:
随着抗生素副作用的日益凸显，以及其被批准数量的逐年下降，研发功能相似且不易产生耐药性的其他活性物质迫在眉睫。抗菌肽具有广谱抗菌性、热稳定性，作用机理独特，既能起到体内抗病菌感染、促进癌细胞凋亡的作用，还可作为抗病毒化疗剂和医疗器械的抗菌材料。系统综述了抗菌肽的抗菌机制，及其在医药领域抑制抗耐药菌的产生、抗癌以及抗病毒感染的作用，阐明了抗菌肽存在的稳定性、溶血性及毒性等问题，并对其发展前景进行了展望。指出今后可在以下方面对抗菌肽展开深入研究：1）结合体内抑菌机制进行研究，推动抗菌肽的开发应用；2）通过替换、修饰氨基酸残基，合成杂合肽，优化抗菌肽结构，提高其活性，降低毒副作用并预防耐药性的产生；3）利用抗菌肽传递系统或抗菌肽与绿色天然提取物联合作用，提高抗菌活性和生物利用度。
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2021,42(1):8-14, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01002
Abstract:
为提高非合作室内环境下超宽带组网定位能力，采用无中心定位算法理论对超宽带测距输出距离信息进行解算分析，得到相对定位结果，并将定位结果与光电标定系统结果进行实测对比，对精度进行评估。结果表明，相比传统超宽带定位模式，利用超宽带测距和无中心定位算法相结合的形式，能够实现无中心定位以及各节点之间的相对位置解算，最终确定各节点之间的相对位置。超宽带测距和无中心定位算法相结合，在相对定位方面具有良好的稳定性和精确度，可以广泛应用于室内室外多种场景。
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2021,42(1):1-7, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01001
Abstract:
为了探究醇类物质在高载高速工况下的润滑性能，尤其是碳链、羟基与润滑性能的关系，开展了碳链长度、羟基数目对醇类物质润滑性能影响的研究。利用四球摩擦机调查一系列醇类物质的摩擦学性能，结合黏度仪、透射电镜和拉曼等检测手段，探索碳链长度、羟基数目对润滑性能的影响。实验结果表明，随着碳链的增长磨合期变短、摩擦系数达到稳态的时间变短、磨损率降低；随着羟基数目的增多磨损率降低、无明显磨合期和摩擦系数持续波动(乙二醇)或持续降低(甘油)。摩擦诱导形成的石墨烯较无定形碳更能有效地促使摩擦体系达到稳定的摩擦系数,缩短磨合期，研究结果可为醇类物质在机械设备领域的应用提供参考。
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2021,42(1):22-29, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01004
Abstract:
为了解决YOLOv3算法在手势识别中存在识别精度低及易受光照条件影响的问题，提出了一种改进的YOLOv3手势识别算法。首先，在原来3个检测尺度上新增加1个更小的检测尺度，提高对小目标的检测能力；其次，以DIoU代替原来的均方差损失函数作为坐标误差损失函数，用改进后的Focal损失函数作为边界框置信度损失函数，目标分类损失函数以交叉熵作为损失函数。结果表明，将改进的YOLOv3手势识别算法用于手势检测中，mAP指标达到90.38%，较改进前提升了6.62%，FPS也提升了近2倍。采用改进的YOLOv3方法训练得到的新模型，识别手势精度更高，检测速度更快，整体识别效率大幅提升，平衡了简单样本和困难样本的损失权重，有效提高了模型的训练质量和泛化能力。
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2021,42(1):60-66, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01008
Abstract:
为减轻盐酸二甲双胍对胃的刺激，实现其在肠道内的释放，以盐酸二甲双胍为主药，壳聚糖、海藻酸钠为复合载体，筛选盐酸二甲双胍pH敏感性水凝胶微球的最佳处方及制备工艺，并对其pH敏感性及体外释药特性进行了考察。通过单因素试验及正交试验优化处方工艺，利用扫描电镜进行结构表征，紫外分光光度法测定载药量及包封率，转篮法研究释放度。结果表明，盐酸二甲双胍pH敏感性水凝胶微球的优选处方如下：壳聚糖与海藻酸钠的总浓度为2%（质量体积比），海藻酸钠与壳聚糖的质量比为1∶1，药物与海藻酸钠的质量比为2∶5，氯化钙的交联浓度为3.5%（质量体积比）；盐酸二甲双胍pH敏感性水凝胶微球在人工胃液中6 h累积释放度小于4%，在人工肠液中6 h累积释放度最大可达96.4%。所制备的盐酸二甲双胍pH敏感性水凝胶微球处方工艺稳定可靠，水凝胶微球机械强度高，生物降解性和稳定性好，是一种新型结构的盐酸二甲双胍给药系统。
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2021,42(1):15-21, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01003
Abstract:
为了解决航空无线电导航服务频段附近的脉冲干扰影响接收机工作的问题，并进一步提高GNSS系统的抗干扰能力，提出了基于STFRFT(short time fractional Fourier transform)的脉冲干扰抑制方法。首先确定接收信号的最佳旋转阶次，再对信号进行STFRFT，通过坐标旋转得到时频面的二维分布，在最佳阶次下采用自适应时变滤波器实现对干扰和信号的分离，进而抑制干扰。仿真结果表明，和几种传统方法相比，基于STFRFT的自适应滤波算法剔除干扰效果最好，在抑制脉冲干扰的同时保留了更多有用信号。结合STFRFT技术和自适应时变滤波技术提高了抑制脉冲干扰的能力，可为航空无线电导航服务的脉冲抗干扰技术提供参考依据。
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2021,42(1):30-37, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01005
Abstract:
针对传统贝叶斯模型算法对图像显著区域检测精度需要进一步提高的问题，提出一种改进凸包的贝叶斯模型显著性检测算法。首先，利用流行排序算法对图像进行前景提取，提取的前景区域作为贝叶斯模型的先验概率；其次，利用颜色增强的Harris角点检测算法检测图像在RGB，HSV，CIELab 3个颜色空间中的特征点，分别构造RGB，HSV，CIELab空间的凸包，求取3个颜色空间下的凸包的交集；再次，通过贝叶斯模型根据先验概率、凸包与颜色直方图结合得到的观测似然概率计算获得显著性区域图；最后，将新算法在两大公开数据集MSRA和ECSSD中进行测试。结果表明，新算法能够有效抑制背景噪声，完整检出显著区域，F-measure值在MSRA和ECSSD数据库中的测试结果分别为0.87和0.71，准确率-召回率曲线在复杂图像数据库高于传统经典算法。新算法改进了传统经典算法的检测效果，进一步提高了显著图检测的准确性。
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2021,42(1):38-47, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01006
Abstract:
为了解决蚁群算法在无人机实现路径规划中容易陷入局部最优的问题，提出改进的蚁群算法。对信息素的挥发因子以及信息素进行上、下限设置，防止由于较短路径上的信息素过高以及较长路径上的信息素过低，使蚂蚁陷入局部最优，同时在多启发因素的影响下，将路径的整体长度作为决定状态转移概率的一个自适应启发函数因子，当路径长度很大时，自适应启发函数因子较小，使得蚁群选择该路径的概率减小。实验结果表明，改进的算法在路径长度上减少了6.4%，最优路径长度方差降低了85.78%，增加了对环境整体性的考虑，缩短了路径长度，降低了迭代次数，跳出局部最优。在环境复杂度加大的情况下，引入自适应启发函数因子之后的算法可以有效地选择较好的路径，为无人机路径规划提供了理论依据。
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2019,40(1):68-78, DOI: 10.7535/hbkd.2019yx01011
Abstract:
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。
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2021,42(1):82-90, DOI: 10.7535/hbkd.2021yx01011
Abstract:
为了解决传统U型钢拉杆存在的生产工艺落后、加工周期长、材料利用率低等问题，提出一体式钢拉杆成形工艺。以35型钢拉杆U型头预制坯的成形为研究对象，设计了3道次加热镦粗方法，采用DEFORM-3D有限元软件分析了不同工艺条件下镦粗后温度场、应力场的模拟结果，探讨了成形效果较佳的热成形工艺参数，并通过实验验证成形的可行性。结果表明，各道次较佳的热成形工艺参数如下：第1道次始锻温度为1 150 ℃、冲头速度为20 mm/s，第2道次始锻温度为1 150 ℃、冲头速度为30 mm/s，第3道次始锻温度为1 100 ℃、冲头速度为20 mm/s；在该热成形工艺参数下，各道次的成形力分别为1 520，2 090，5 290 kN，各道次的胀模力分别为5 870，6 710，8 830 kN；镦粗后金属流线分布合理，没有出现交叉、折叠等现象，成形效果较好。采用3道次热镦粗方法制备预制坯，制件内部的等效应力分布都比较均匀，可以形成质量良好的制件，研究结果可为35型钢拉杆U型头预制坯的镦粗聚料工艺设计以及设备选择提供参考。
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2015,36(1):1-8, DOI: 10.7535/hbkd.2015yx01001
Abstract:
城市轨道交通作为一种快捷、舒适、节能、环保、安全的交通工具已越来越受到人们的青睐，但由于车辆运行时产生的噪声及振动也使城市轨道交通车辆面临严峻的挑战。目前，针对弹性车轮的研究也在不断发展深入，通过对弹性车轮的发展背景与结构分类的论述，介绍了弹性车轮在轻轨车辆上的主要优点，并详细论述了弹性车轮在降噪减振、有限元强度分析、车辆动力学以及轮轨磨耗方面的研究现状。以国内外低地板轻轨车辆为例，介绍了弹性车轮在城市轨道交通中的发展及运用，并论述了弹性车轮在中国轻轨车辆上的运用前景以及弹性车轮今后的研究方向。
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2005,26(2):160-165, DOI: 10.7535/hbkd.2005yx02021
Abstract:
对化学工程领域中的通用CFD(ComputationalFluidDynamics)模拟软件Phoenics,Fluent,CFX等的具体特点和应用情况进行了综述,指出了他们各自的结构特点、特有模块、包含的数学模型和成功应用领域;给出了选用CFD软件平台的7项准则,对今后CFD技术的发展进行了预测,指出,今后CFD研究的主要方向将集中在数学模型开发、工程改造和新设备开发及与工艺软件的匹配连用等方面。
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2012,33(5):453-458, DOI: 10.7535/hbkd.2012yx05016
Abstract:
利用计算流体力学软件FLUENT的凝固/熔化模型,对双层壁圆筒内填充的铝硅合金相变材料的熔化/凝固过程进行了数值模拟,得到了在第3类边界条件下圆筒内相变材料在凝固/熔化过程中的动态温度场分布、相界面移动规律及凝固/熔化时间等,对蓄热装置的设计及实验研究提供了重要的参考价值。
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2012,33(4):309-312, DOI: 10.7535/hbkd.2012yx04007
Abstract:
采用M-G方程、Bruggeman方程和广义M-G方程计算了复合材料内碳纤维的介电常数。结果表明:当纤维长径比较大时,3个方程均可以计算出碳纤维的介电常数,并且数量级和趋势保持一致；广义M-G和M-G方程的计算结果较为一致,而Bruggeman方程则小于其余两者的计算结果；当碳纤维浓度上升至渗流浓度附近时,3个方程计算结果均出现一定程度的偏离,表明3个方程均适用于低浓度情况。
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2005,26(1):47-50, DOI: 10.7535/hbkd.2005yx01012
Abstract:
描述了在透视投影和相机针孔模型下从单幅二维投影图像进行目标空间方位测定的方法,即利用现实场景中一个三维标定块来进行相机标定,采用线匹配法求出单应矩阵,即可测量平面上目标距离以及物体高度等。
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2005,26(4):309-311,321, DOI: 10.7535/hbkd.2005yx04015
Abstract:
针对研究的利用MATLAB图像处理工具箱处理实验输出图形、获取图线坐标值、使图形数字化的过程,通过对一构件振动位移测试结果图形的处理,证明此方法取点密集、返回坐标值精确度高,且整个过程可以通过MATLAB语言自动完成,比人工取点的处理方法省时、省力,数据误差小。
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2008,29(4):299-304, DOI: 10.7535/hbkd.2008yx04010
Abstract:
针对研制的创伤手指功能康复机械手,研究了以ARM芯片S3C2410为核心的嵌入式系统平台、基于SPI总线的电机控制和数据采集模块,以及控制软件和图形用户界面的设计,还结合机械系统设计了传感系统,实现了康复运动产生、康复数据采集等系统功能,为该系统用于临床康复试验奠定了基础。
