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• 2020年, 41卷, 第1期
  刊出日期：2020-01-10

    

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  基于LSSVM样本熵的车内噪声声品质预测

  左言言, 宋文兵, 陆怡, 顾倩霞, 孙瑞

  2020, 41(1): 1-7. https://doi.org/doi: 10.3969/j.issn.1671-7775.2020.01.001

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  以某款混合动力汽车为研究对象,针对其非稳态工况下的车内噪声声品质进行研究.对采集到的噪声信号烦躁度指标进行主客观评价试验,并通过相关分析找出与主观评价结果相关性较大的心理声学客观参量.对原始声样本进行互补总体经验模态分解,得到每个信号的16阶模态指示函数.将各阶模态指示函数与原始信号进行相关分析,得到与原始信号相关性较高的7-12阶模态指示函数并计算这些分量的样本熵值,作为声品质的客观特征参数.基于最小二乘支持向量机算法,分别建立了以心理声学等参数为模型输入和以样本熵特征参数为模型输入的声品质评价预测模型.结果表明:以样本熵为特征参数作为模型输入的预测精度更高,适合用于混合动力汽车非稳态工况下的声品质预测.
  
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  高地隙车辆侧倾稳定性主动力矩控制器的研究

  余希胜, 冯静安, 王麒淦, 郭祖扬, 喻俊志

  2020, 41(1): 8-14. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.01.002

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  为提高高地隙车辆行驶时的操纵稳定性,针对其非线性、复杂性以及时变不确定性的特点,建立了包括主动力矩控制系统在内的联合仿真平台,以实现对质心侧倾角的控制.基于ADAMS／View建立车辆的动力学物理模型,在此基础上,基于MATLAB／Simulink建立控制系统仿真模型.将灰色预测理论、模糊控制与传统PID控制算法相结合,分别设计了以单活塞双向液压缸为执行机构,以主动力矩为控制变量的3种侧倾稳定性主动力矩控制器,并基于联合仿真平台进行稳定性控制系统的仿真分析.仿真结果表明:3种控制器均能够有效提高车辆的侧倾稳定性,其中灰色预测模糊PID控制器的效果最好,侧倾角的变化范围减小了45.5％,其均方根值(RMS)减小了45.2％.
  
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  基于侧面碰撞的多用途乘用车侧面结构优化

  徐安琪, 王陶, 袁刘凯, 邹小俊, 王良模

  2020, 41(1): 15-19. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.01.003

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  为了提升多用途乘用车的侧面碰撞安全性能,采用有限元分析与实车试验相结合的方法,对其进行了结构优化.建立了该车的有限元模型,通过实车正面碰撞试验与有限元仿真的对比,验证了有限元模型的准确性.根据侧面碰撞法规进行了侧面碰撞仿真分析,采用正交试验设计方法,对B柱内外板和车门加强板选取5个优化参数,分别设置4个水平,得到不同的设计方案.采用极差分析法和多因素权重优化法对试验结果进行分析,找出最显著的因素水平获取最优设计方案.结合侧面结构特点,对车门和B柱结构进行改进得到最终优化方案.将优化后的车型与原车型仿真结果进行对比分析,结果表明:测量点的侵入量和侵入速度都有了明显的降低,验证了优化方案的有效性.
  
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  基于路面识别的复合制动与ABS集成控制策略

  何仁, 李梦琪

  2020, 41(1): 20-26. https://doi.org/doi: 10.3969/j.issn.1671-7775.2020.01.004

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  为了使电动汽车在制动时既能充分回收制动能量,又能兼顾制动稳定性,针对四轮轮毂电动机驱动电动汽车,提出了一种基于路面识别的复合制动与ABS集成控制策略.以单轮制动模型为研究对象,利用Lagrange插值法估算当前路面的峰值附着系数和最优滑移率;通过比较目标制动强度与峰值附着系数,将制动工况分为常规制动和防抱死制动;针对常规制动向防抱死制动过渡的工况,通过一种在ABS触发前合理减少再生制动的方法,避免直接撤销再生制动带来的ABS频繁退出和启动.在MATLAB／Simulink环境下建立了仿真模型,仿真结果表明:路面识别算法识别准确度较高;复合制动与ABS集成控制策略能够合理地分配再生制动力与液压制动力,实现车轮的防抱死控制.
  
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  基于不同湍流模型的挡板绕流数值模拟

  王军锋, 许浩洁

  2020, 41(1): 27-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.01.005

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  为了对比研究不同湍流模型在预测挡板绕流过程中的准确性与差异性,基于所设计的新型抛光粉尘湿法处理系统,分别选取了标准(Standard)κε、重整规划群(RNG)κε、剪切应力传输(SST)κω以及雷诺应力模型(RSM)等4种雷诺时均(RANS)湍流模型,对该系统内不同挡板参数下绕流流动中的涡旋特性进行了数值模拟,并与试验值进行对比.结果表明:上述湍流模型均能较好地刻画装置内部气相旋转流动的主要特征,其中Standard κε与RNG κε模型在涡旋结构预测方面更为准确;在进出口压降及压力分布的对比中,基于Standard κε模型的计算结果较其他3种湍流模型偏差要大;RNG κε模型对涡旋纵向速度的预测结果与试验结果最为接近,而在横向速度的预测中,SST κω模型则表现出更高的准确性.
  
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  节水灌溉模式下稻田氮素迁移与肥料氮利用

  陈栋1, 缪子梅2, 蒋坤1, 陈洁茹1, 沈芝莹1, 仇春光3

  2020, 41(1): 34-38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.01.006

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  为了探究氮素在植物土壤大气连续体(SPAC)去向及迁移转化机制,在对比试验基础上,结合同位素N15示踪技术,研究了不同灌溉模式下氮素的迁移转化机理以及肥料氮归趋利用.结果表明:节水灌溉模式(薄露灌溉模式W1、间歇灌溉模式W2)可以有效地抑制肥料氮淋失;在施肥量相同的情况下,节水灌溉模式NH3挥发总量显著小于常规灌溉,同时降低肥料氨挥发量在总氨挥发中所占的比例;节水灌溉模式可以显著提高水稻植株吸氮量,随着生育阶段的推移,各处理植株吸收肥料氮量占总吸氮量的比值亦呈下降趋势;此外,节水灌溉模式稻田肥料氮在土壤中的残留率均少于常规模式,降低幅度为14.6％,作物吸氮量则明显高于W0,相比W0模式,W1和W2模式氮肥利用率分别提高了9.2％和14.2％.
  
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  基于多因素的动物触电电流特征试验与分析

  叶豪, 李春兰, 高阁, 王海杨, 任鹏

  2020, 41(1): 39-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.01.007

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  为研究触电通道、触电方式、体质量与动物触电电流的关系,在三相电压36 V、频率50 Hz条件下对体质量为26,32和39 kg的3只哈萨克羊,体质量为14,18和23 kg的3只新疆白猪分别进行触电试验,获得试验羊和试验猪在左前肢左后肢、左前肢右后肢、右前肢左后肢、右前肢右后肢4种触电通道,捆绑和点触2种触电方式下的触电电流信号,利用对比及多因素方差分析研究各因素与触电电流的相关性,通过快速傅里叶变换 (fast Fourier transform,FFT)对触电电流信号进行频谱分析,研究各因素与触电电流成分的关系.结果表明:流经试验羊和猪体内的触电电流随体质量的增加而增大;捆绑触电方式下流经试验羊和猪体内的触电电流比点触触电方式的大;同侧触电通道下的触电电流较异侧触电通道下的触电电流大;各试验因素对试验羊和试验猪触电电流的影响显著性顺序为触电方式、体质量、触电通道;体质量、触电通道的改变对试验羊、猪的主要频率成分影响较小,触电方式对触电电流成分的影响较大.
  
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  白芨／聚乳酸血复合膜的制备及性能测试

  巩桂芬, 曹景飞, 徐阿文, 荀阳舰

  2020, 41(1): 46-50. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.01.008

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  以可降解的聚乳酸(PLA)为基体,利用高压静电纺丝技术制备成具有三维网状结构的多孔纤维膜,然后以不同质量分数的白芨胶为浸渍液,用超声和热压的方法制备一种以聚乳酸为纳米骨架的白芨多糖止血复合膜.采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、万能拉伸试验机、热重分析仪(TGA)对复合膜进行了表征测试,并对其进行了组织创口止血性能和愈合性能测试.结果表明:白芨多糖充分填充了复合膜的三维孔隙,复合膜拉伸强度最高为9.512 MPa,80 ℃以下能够稳定存在;复合膜有良好的止血功能,与生理盐水对照组相比止血时间平均减少了60％,且止血生肌效果明显.
  
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  大型喷杆运动模拟器设计与田间工况复现试验

  崔龙飞, 薛新宇, 丁素明, 乐飞翔, 顾伟

  2020, 41(1): 51-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.01.009

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   针对喷雾机田间作业工况开展了喷杆运动模拟平台Stewart并联机构的设计,确定了平台的性能指标(最大负载、幅值、频率)和机构运动学参数(铰关节位置、驱动腿行程、工作空间等),通过MATLAB和ADAMS建模与运动仿真,验证机构设计参数的合理性,并设计了6个伺服电动缸的分布式控制系统及上位机软件,搭建了六自由度喷杆运动模拟平台.通过正弦轨迹跟踪试验和扫频测试数据可知,模拟平台可以实现10.0 Hz以下时域波形的复现,并准确获取了28 m喷杆摆式悬架的频响特性.同时,使用基于双GPS辅助惯性姿态测量系统,采集喷雾机在农田作业时运动姿态数据,通过五点三次平滑预处理和低通滤波处理,在六自由度运动模拟器上进行了10.0 Hz以下田间运动时域全波形复现,动平台滚转角均方根误差为0.297 0°,垂向位移均方根误差为15.7 mm.
  
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  结合语义概念和双流特征模型的复杂事件检测

  张建明, 黄伟康, 詹永照

  2020, 41(1): 60-66. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.01.010

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   针对已有复杂视频事件检测方法未能有效利用语义概念信息的问题,提出了结合语义概念和双流特征模型的复杂事件检测方法.该方法采用动作检测器和对象概念检测器,得到动态概念和静态概念.提出针对任务的优选概念子集生成方法,并以此构建基于优选概念子集的视频事件检测器.同时构建光流图像和空间流序列的双流特征卷积神经网络模型加LSTM的事件分析表达模型,进而将两流事件分析结果进行融合分类检测.最后将基于语义概念的事件分类分析结果和基于双流模型的事件分类分析结果进行决策融合,最终检测出复杂事件.在典型的复杂事件数据集上将所提算法与相关算法进行了对比试验.结果表明,所提的方法有了实质性的改进,准确率达到了81.1％,相比于最优算法提高了5.7％.
  
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  基于神经网络语言模型的动态层序Softmax训练算法

  杨鹤标, 胡惊涛, 刘芳

  2020, 41(1): 67-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.01.011

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  针对词向量训练过程中层序Softmax算法无法进行增量训练及海量数据训练低效的问题,提出了动态层序Softmax算法.通过对数据样本的增量加载,采用结点置换方法动态构建编码树,实现对样本的增量训练.为避免损失函数因样本量较少而呈现震荡式下降,利用梯度的一阶矩估计与二阶矩估计动态调整参数更新方向与学习率,通过梯度迭代缩小权值变化范围和收敛训练误差,提高词向量的训练效率.以维基百科中文语料作为数据进行了试验,完成了训练效率和质量的分析.结果表明：相较于现有方法动态层序Softmax算法显著提高了训练效率,当增量样本大小为10 kB～1 MB时,训练增速有近30倍的提升,有效地缩短训练周期.
  
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  钝化剂铁粉对Cd(Ⅱ)的吸附特性

  袁钊1, 尹立新2,3,4, 施沈杰1, 徐晓晶5, 唐强1,2,3,5

  2020, 41(1): 73-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.01.012

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  以铁粉为稳定化剂,通过吸附试验,系统分析了多种因素影响下Cd(Ⅱ)在铁粉中的吸附特性;利用吸附等温线、吸附动力学对铁粉吸附Cd(Ⅱ)进行研究,并通过反应前后SEM电镜图和XRD衍射谱图分析吸附反应机理.试验结果表明:铁粉对Cd(Ⅱ)的单位吸附量随初始溶液质量浓度和反应时间的增加呈上升趋势,随铁粉掺量的增加呈下降趋势;初始溶液酸碱度对铁粉吸附Cd(Ⅱ)影响并不大;在Cd(Ⅱ)初始质量浓度为100 mg·L-1,铁粉掺量为20 g·L-1,反应时间为48 h的条件下,Cd(Ⅱ)去除率达到94％,平衡吸附量为4.69 mg·g-1;Langmuir等温线、Freundlich等温线、RP等温线和颗粒内扩散模型较为符合本反应;谱图分析得出铁粉去除Cd(Ⅱ)主要通过物理吸附和化学吸附,并以化学吸附为主,具体作用形式包括Cd(Ⅱ)被铁粉还原固定,含铁胶体吸附Cd(Ⅱ)共沉淀,以及静电作用等.
  
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  基于代数方法的全维故障检测观测器设计

  王辉1, 韩冬2, 李娟1, 魏玲3

  2020, 41(1): 81-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.01.013

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   针对伴有不匹配未知干扰的线性时不变系统,将全维观测器的设计方法和未知干扰建模技术相结合,设计出对未知干扰解耦的故障检测观测器.首先,采用代数建模技术将匹配未知干扰从未知干扰中分离出来,剩余的干扰部分即为不匹配未知干扰;然后,依据先验知识对不匹配未知干扰代数建模,构建出一个满足秩条件的增广系统;最后,针对增广系统,设计全维故障检测观测器,并构造对未知干扰鲁棒且对故障敏感的残差.将所提方法应用于一类垂直起降直升机系统,并对系统模型进行仿真.仿真结果表明所提出的全维故障检测观测器是有效的.
  
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  基于离散元法的沥青混合料复合断裂行为研究

  郑得标1, 倪富健1, 蒋继望1, 但汉成2, 赵岩荆1,3

  2020, 41(1): 87-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.01.014

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   为了从细观角度深入分析沥青混合料复合断裂机理,基于沥青混合料细观结构特征,将材料分为粗集料、沥青砂浆和空隙3个组分,确定宏、细观接触模型参数的转换关系,构建具有细观特征的离散元模型;通过室内试验的结果验证了虚拟模型参数设置的合理性;基于数值模型进行不同预裂缝位置的三点弯曲梁试验,并对试件的裂缝扩展、应力水平和颗粒位移进行分析.结果表明:控制裂缝路径的主要因素是断裂模式,其次是集料与裂缝的相对位置,主裂缝扩展角较好地符合最大周向应力准则;随着Ⅱ型开裂比例的增加,沥青混合料断裂过程区的宽度变小,裂缝尖端主应力水平降低,软化特征逐渐减弱;裂缝两侧的位移随着预裂缝的偏移逐渐增大,试件趋于脆性破坏.
  
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  方管增强型GFRP夹芯屋面板的传热性能

  苏波, 陈家乐, 张抟, 尹丹宁

  2020, 41(1): 93-98. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.01.015

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   研究了夏热冬冷地区方管增强型GFRP夹芯屋面板的传热性能,基于该夹芯板的结构特点和等效传热理论,提出了适用于此类型夹芯板的热传递系数计算公式.采用稳态热传递防护热箱试验,对无填充材料和填充玻璃棉、挤塑聚苯板和聚氨酯泡沫板等4种方管增强型夹芯板的热工性能进行了试验研究.结果表明:该夹芯板热传递系数理论计算结果与试验结果接近,可用于工程上类似结构的热传递系数计算;除无填充材料外,采用玻璃棉、挤塑聚苯板和聚氨酯泡沫板等3种填充材料的方管增强型GFRP夹芯板的传热系数分别为0.553,0.471和0.377 W·m-2·K-1,均满足GB 50189—2015《公共建筑节能设计标准》中夏热冬冷地区对于屋面板热工性能的相关要求,其中填充聚氨酯泡沫板的方管增强型GFRP夹芯板的热桥效应最小,更适用于建筑屋面板.
  
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  LY抗车辙剂在特殊环境下的混合料性能

  李晓娟1, 李渊2, 奚龙飞3

  2020, 41(1): 99-102. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.01.016

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  为了验证LY抗车辙剂对沥青混合料高温性能的改善效果,以LY抗车辙剂、克拉玛依90＃沥青、SBS(1C)改性沥青和玄武岩为试验材料,选取AC16C矿料级配拌制沥青混合料,分别研究高温重载、高温浸水和不同碾压次数等较苛刻条件下掺加LY抗车辙剂的不同沥青混合料类型的抗车辙性能.研究结果表明:混合料高温性能通过动稳定度来表征,得出在高温有水及高温重载条件下,LY抗车辙剂对提高混合料的抗车辙性能效果显著;碾压次数的适当增加可以提高LY抗车辙剂混合料的动稳定度,但是对于添加0.4％LY改性沥青混合料,增大碾压次数并不能显著提高高温性能,当碾压次数为36次时,该混合料的高温抗车辙性能最好.
  
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  冻融循环下沥青-集料的黏附性试验与评价方法

  李萍, 何腾, 念腾飞, 毛昱, 陈柯柯

  2020, 41(1): 103-110. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.01.017

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  为探究沥青与集料(辉绿岩)之间黏附性的各评价方法之间的关系,采用水煮法、水浸法、接触角法和光电比色法等4种评价方法,在多次冻融循环下,对不同沥青与辉绿岩之间的黏附性进行评价,分析了6种沥青与辉绿岩的黏附性及沥青集料的剥落度、黏附功和黏附性等级;对不同评价方法的评价指标进行相关性分析,以表征不同评价方法之间的关联度.结果表明:在相同冻融循环次数下,对于辉绿岩而言,冻融循环后不同沥青与辉绿岩的黏附性均较冻融之前下降80％以上,剥落度均增大90％以上;通过对各评价指标间的相关性分析,发现剥落度与水浸等级、黏附功之间的相关性较其他评价指标更好.
  
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  飞机轮载作用下机场复合式道面结构力学分析

  游庆龙1, 李京洲1, 罗志刚2, 赵胜前1, 马靖莲3

  2020, 41(1): 111-117. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.01.018

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  以三维有限元分析模型为平台,考虑旧水泥混凝土道面接缝的传荷能力,建立了复合式道面结构有限元模型,考虑临界荷位的布置,获取了B737300,B767300ER和B777300ER等3种机型飞机的荷载作用下复合式道面结构各层的力学响应,计算了力学响应的极大值及其出现的位置.结果表明:复合式道面结构的临界荷位为纵缝边缘中部,多轴起落架荷载作用下,复合式道面结构力学响应表现为多应力峰值模式,随轴数增多,力学响应增加显著,轮轴之间叠加效应明显.3种机型飞机荷载作用下沥青混凝土加铺层底,旧水泥混凝土层底的力学响应的极值位置多出现在靠近纵横边缘一侧的轮胎底部.
  
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  连续曲线梁桥在多车荷载作用下的动力响应

  陈水生, 罗浩, 桂水荣

  2020, 41(1): 118-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.01.019

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  以某一匝道公路连续曲线箱梁桥为例,分析了该类桥梁的空间车桥耦合振动响应及冲击系数.考虑桥梁阻尼比和桥面平整度的影响,采用通用软件ANSYS模拟桥梁,车辆简化为16自由度模型,采用模态综合法编制了公路曲线车桥耦合振动响应MATLAB程序,研究了多车荷载作用下连续曲线箱梁桥的动力响应.研究表明:主梁竖向挠度冲击系数受横向加载车辆数量的影响较小,跨中截面外腹板动力响应最大,建议采用外腹板处冲击系数进行设计.当纵向车辆间距一定,车速低于22 m·s-1时,冲击系数在单车工况下最大,且随着纵向加载车辆数量的增多而显著减小;当车速超过22 m·s-1时,纵向两车和三车工况下,主梁冲击系数有围绕单车工况下冲击系数曲线上下波动的趋势.纵向车辆间距对设计时选取的冲击系数影响较小.