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  • 2022年, 43卷, 第2期
    刊出日期：2022-03-10
      
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    论文
  • 论文
    基于TPA的发动机悬置系统开发及其主观评价
    潘公宇， 王功强， 陈清爽，朱瑞， 李东
    2022, 43(2): 125-130. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2022.02.001
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    针对某前置前驱乘用车发动机悬置系统所产生的怠速抖动问题，基于传递路径分析（transfer path analysis,TPA）模型的悬置系统优化设计结果，对悬置系统进行样件试制.通过弹性体试验机试验得出了样件静刚度曲线.选定怠速开空调和怠速关空调2种测试工况进行了试验，通过布置三向加速度传感器测取悬置主动端、被动端和目标响应点的振动信号，验证悬置的隔振效果和整车的振动性能，并提出了完善的主观评价测试内容以及评价方法.结果表明：新开发的悬置系统的隔振率以及车内各关注点的振动响应量满足优化前所定的目标；新开发的悬置系统对整车所带来的乘坐品质和驾驶特性较好.
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    微型客车防侧翻底盘集成控制策略
    李胜琴， 杜鹏， 冯新园
    2022, 43(2): 131-138. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2022.02.002
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     针对微型客车在行驶过程中出现的侧翻问题，建立微型客车整车参数化模型和车辆参考模型.根据主动悬架工作原理和差动制动力学特性，分别建立主动悬架和差动制动防侧翻控制子系统，在此基础上提出防侧翻集成控制策略，以横向载荷转移率为触发条件，依据车速分别实施主动悬架控制或差动制动控制，降低车辆横摆角速度及车身侧倾角，实现防侧翻控制.利用Matlab/Simulink与CarSim建立集成控制系统联合仿真模型，选取鱼钩试验及角阶跃试验2种典型工况对防侧翻集成控制策略进行仿真试验验证.结果表明：防侧翻集成控制系统能够有效降低极限工况下车辆的车身侧倾角、横摆角速度等参数值，增强微型客车的侧翻稳定性，降低侧翻发生的几率.
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    甲醇/F-T柴油预混燃烧的数值模拟
    刘帅， 姚晓航， 孙勇， 刘子杰， 裴昊， 何仁
    2022, 43(2): 139-146. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2022.02.003
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    应用CHEMKINPRO化学动力学软件，构建甲醇/F-T（FischerTropsch）柴油表征燃料燃烧简化动力学机理(包含101种组分，692个基元反应).利用反射激波管模型模拟甲醇/F-T柴油在柴油机预混燃烧时的燃烧状况，探讨了在不同初始预混燃烧条件和不同甲醇掺混比下甲醇/F-T柴油的燃烧特性.模拟结果表明：初始温度和初始压力的增加都会加快各燃烧反应速率，但初始压力的增加会促进混合燃料完全燃烧，而初始温度的增加会抑制混合燃料完全燃烧；当量比的增加会抑制氧基生成，同时促进氢基的生成，对混合燃料的燃烧反应起抑制作用；随着甲醇掺混比的增加，F-T柴油的消耗速率和中间自由基的生成速率降低，抑制混合燃料的燃烧,氢基的消耗敏感性降低，而羟基和氧基的生成敏感性降低.
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    基于FA的等效燃油消耗最小控制策略优化
    王文彬， 田韶鹏， 郑青星， 罗毅
    2022, 43(2): 147-153. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2022.02.004
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    为了提高混合动力汽车的燃油经济性，研究了基于萤火虫算法（firefly algorithm, FA）优化的等效燃油消耗最小控制策略（equivalent fuel consumption minimization strategy，EFCMS）.以并联式混合动力汽车为研究对象，运用萤火虫算法对等效燃油消耗最小控制策略的等效因子以及电池荷电状态(state of charge，SOC)进行优化，实现了并联式混合动力汽车的能量优化控制.在Matlab/Simulink中搭建整车模型进行仿真，结果表明：UDDS（urban dynamometer driving schedule）、NEDC（new European driving cycle）、HWFET（highway fuel economy test）这3种工况下，与优化前相比，节油率分别达到了28.6%、25.5%、16.9%；基于FA的等效燃油消耗最小控制策略相比于传统的等效燃油消耗最小控制策略，可以有效提高燃油经济性，电池SOC可以更好地维持在目标值附近.
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    钾盐负载Ce0.5Mn0.5O2催化氧化碳烟的活性及稳定性分析
    唐程， 孙平， 刘军恒， 嵇乾， 黄超
    2022, 43(2): 154-160. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2022.02.005
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    为了降低柴油机碳烟的氧化温度，采用柠檬酸溶胶凝胶法制备了KNO3和KOH负载的nKCe0.5Mn0.5O2(n=0.05、0.20、0.50)催化剂.利用热重(thermogravimetric，TG)、程序升温氧化(temperature programmed oxidation，TPO)等试验来研究其对柴油机碳烟催化氧化活性和稳定性的影响.利用X射线衍射仪(X-ray diffractometer，XRD)对TPO试验前后的催化剂进行了表征.结果表明：钾盐负载催化剂使得柴油机碳烟的起燃温度都有不同程度的降低，其中0.50KOHCe0.5Mn0.5O2在NO环境下对碳烟的氧化活性最好；在10次TPO循环试验之后，0.20KNO3Ce0.5Mn0.5O2催化剂保持着高催化活性和良好的稳定性；KNO3的衍射峰基本保持不变，而KOH的衍射峰消失，KNO3负载的催化剂稳定性能优异；通过制备性能合适的催化剂，可以有效降低柴油机颗粒捕集器（diesel particulate filter，DPF）对温度的需求，进一步降低排放.
     
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    基于双流全卷积网络的驾驶员姿态估计方法
    王彬， 赵作鹏
    2022, 43(2): 161-168. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2022.02.006
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     针对现有姿态估计方法在驾驶室复杂环境条件下发生的非目标误检测和检测精度低的问题，提出了一种基于双流全卷积网络的驾驶员姿态估计方法.该方法通过建立2条独立的FCN（fully convolutional network）分支，分别对关键点坐标及关键点间的连接信息进行预测，同时在2个分支中构建沙漏状的网络结构，增强了网络提取关键信息的能力.为了进一步提高模型的特征提取能力，将浅层与深层网络得到的特征图进行融合.为了验证所提方法的检测效果，采用COCO（common objects in context）数据集和DDS（driver′s driving situation）数据集进行验证.试验结果表明：该方法在COCO数据集和DDS数据集上的检测平均精度分别达到64.5%和78.4%，优于其他3种对比算法；该方法可以提高驾驶员人体姿态的检测精度，具有较好的鲁棒性.
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    基于改进遗传算法的温室环境动态优化控制
    晋春， 毛罕平， 马国鑫， 王奇瑞， 石强
    2022, 43(2): 169-177. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2022.02.007
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    针对一种经济效益最优目标的温室环境混合整数变量优化控制问题，提出一种带有工程经验规则的改进遗传算法（IGA）进行有效、实用求解.首先采用分段常数法离散化控制变量，形成一种有限维参数的非线性数学规划（NLP）问题；在标准遗传算法（SGA）直接求解该NLP问题的基础上，采用精确罚函数处理状态变量路径约束；引入工程经验规则，并采用精英保留、多种群并行进化、整数变量取值等改进措施，以提高算法性能.仿真结果显示，相较于SGA，该方法获得更优的性能指标和控制品质，表明了所提方法的有效性、实用性.
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    面向鲜食葡萄无损采运的果穗系统振碰复合动力学建模
    刘继展， 阳开雨
    2022, 43(2): 178-183. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2022.02.008
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    为了探明鲜食葡萄采运全周期的落粒、伤粒力学机制与规律，研究了鲜食葡萄果穗系统振碰复合动力学模型构建方法.以葡萄果穗振动模型为基础，提出了改进的葡萄果穗振碰复合模型，根据此模型，基于绝对节点坐标法和自然坐标法分别描述了果粒主穗轴和支梗果梗，得到了果穗系统振动动力学方程.基于虚功原理和连续介质力学原理推导得到了果粒主穗轴和果粒的弹性力和应力表达式，同时基于Hertz模型和Kelvin模型得到了果粒碰撞力的表达式，代入振动动力学方程，最终得到鲜食葡萄果穗振碰复合动力学模型，并简介了求解方法.
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     电动拖拉机车内电磁辐射环境仿真
    贾世奇， 刘孟楠， 徐立友
    2022, 43(2): 184-190. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2022.02.009
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      针对电动拖拉机车内电磁辐射干扰源多、电磁环境复杂的问题，提出一种多软件联合仿真的方法.首先在Hypermesh中对三维模型进行几何处理，建立有限元模型，然后基于电磁辐射基本理论在HFSS和FEKO中建立主要干扰源的等效电磁模型，最后在软件FEKO中对某款电动拖拉机车内电磁辐射性能做了仿真分析，得到了100~550 MHz电动拖拉机车身的表面电流分布规律和驾驶舱内驾驶人员头部、胸部和脚部的电场强度分布情况.结果表明：拖拉机车身的表面电流具有局部突出的特性，在250 MHz左右车身前部表面电流最大，其值为0.50 A·m-1；在450 MHz左右驾驶舱后部表面电流最大，其值为0.42 A·m-1；拖拉机车内在脚部附近的电场强度最大，其值为1.79 V·m-1，对应频率为122 MHz.
     
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     基于机器视觉的基本苗统计方法
    任星光， 段纳， 程义， 苗珍
    2022, 43(2): 191-194. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2022.02.010
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      为了降低基本苗统计中的人力成本、提高统计效率和精度，设计了一种基于机器视觉的统计方法.新方法根据图像在HSV空间的良好性质确定兴趣区域，通过图像腐蚀与膨胀算法去除噪声，获得利于提取的连通域，并达到最后统计的目标.利用植保无人机在徐州某地区水稻农田获取的基本苗图像，将图像从RGB空间转换为HSV空间，通过阈值选择获取兴趣区域达到预期统计效果.结果表明，试验验证了基于机器视觉基本苗统计方法的有效性，新方法与人工统计方法相比提高了统计效率.
     
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     基于稀疏理论与FFST-GIF的多聚焦图像融合算法
    圣文顺, 孙艳文, 张会影
    2022, 43(2): 195-200. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2022.02.011
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      为解决稀疏理论融合后多聚焦图像细节特征模糊、综合效果不佳等问题，提出了一种将稀疏理论与快速有限剪切波变换联合引导滤波(FFST-GIF)相结合的图像融合算法.利用FFST从原始图像中分解出高频和低频子带系数，采用引导滤波的相对标准差算法融合细节信息丰富的高频系数；使用K-SVD方法训练得到完备字典，再结合稀疏理论融合低频系数；通过逆FFST将融合后的高、低频子带系数进行再融合，得到新的融合图像.基于MATLAB，选取哈佛大学数据库中的脑核磁共振图像为样本，采用平均梯度(AG)、空间频率(SF)、互信息(MI)以及边缘保留信息传递因子(QAB/F)4个客观评价指标，将所提出算法与基于非下采样轮廓波变换与脉冲耦合神经网络的多聚焦图像融合算法等3种不同融合算法进行对比，进行了不同变换域融合试验与不同融合算法试验.结果表明，所提出算法在客观综合评价指标与视觉效果方面均取得了突出优势，各评价指标参数都有较大提升，AG、QAB/F
    最高值分别可达0.081 3、0.793 5，所提出算法有较好的应用前景.
     
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    课程教学中基于模糊规则的知识网推荐方法
    朱玉全， 石亮， 李雷
    2022, 43(2): 201-208. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2022.02.012
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    针对现有推荐方法未能充分考虑学习者的学习目的以及学习者认知水平的动态不确定性问题，提出了一种基于模糊规则的知识网推荐方法.该方法将课程老师的教学经验和已学过该课程学习者的学习路径分别组成知识网，综合考虑做题时间、试题难度和记忆量等因素来确定学习者认知水平，融合匹配度和认知水平来计算知识网之间的相似度，采用模糊C均值聚类方法对知识网进行聚类.以15名学习者的学习路径为试验数据，构建知识网W1-W15，计算出W1-W15的模糊化认知水平和隶属度，将隶属度最大的知识网优化组合成一个新的知识网.结果表明，文中方法可以为学习者推荐适合其学习目的的学习路径，合理反映学习者的认知过程.
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     面向过站航班地面保障过程的均衡优化建模
    邢志伟， 王思博， 李彪， 廉冠
    2022, 43(2): 209-217. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2022.02.013
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     为解决过站航班地面保障过程中各环节资源分配失衡的问题，在系统性分析环节业务特点和均衡影响要素的基础上提出保障过程均衡优化模型.该模型利用环节开始时间和资源使用量对其优先顺序和运行模态进行约束，以保证良好的适用性；以最小化环节运行有效偏差、运行总时间和资源综合消耗量为优化目标，建立模型目标函数衡量保障过程中各环节资源均衡程度.采用改进混沌与差分进化的NSGAⅡ算法对所构建的模型进行求解，并通过国内中部某枢纽机场实际运行数据设计优化方案.为验证模型有效性，基于均衡评价指标对优化方案展开评估.结果表明：使用均衡优化模型得到的方案在时间利用和资源配置上效果良好，将运行总时间缩短了10.6%，在资源闲置总量上节约了30.3%；通过评估可知模型均衡率提高10.7%，且时间损失系数和资源平滑系数分别降低 65.7%和54.7%.
     
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    3种水溶性高分子对加热非燃烧型香烟过滤嘴棒的改性
    张劲， 张健， 陈鹏鹏， 毛昌杰， 石康中， 周顺
    2022, 43(2): 218-223. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2022.02.014
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    为了降低烟气中的有害物质，减少在抽吸过程中香烟对人体的危害，选用3种水溶性高分子材料，采用浸渍与冷冻干燥技术对加热非燃烧型香烟过滤嘴棒进行了改性.在二醋酸纤维丝束过滤嘴棒上负载了不同质量浓度的海藻酸钠(SA)、聚乙烯醇(PVA)和聚乙二醇(PEG)，通过对改性过滤嘴棒进行扫描电子显微镜测试，以及对抽吸阻力、CO含量、烟碱含量、总粒相物含量和焦油截留率进行测定，定量评价了过滤嘴棒的改性效果.结果表明：经PEG2改性后的过滤嘴棒，在未显著增加抽吸阻力的同时，烟气中焦油含量降低了18.3%，总粒相物含量降低了15.62%.
  • 论文
    相变蓄能墙板基本构造的热工分析
    张源， 魏燕丽， 许锦峰
    2022, 43(2): 224-229. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2022.02.015
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    针对将相变材料（PCM）引入到轻质建筑墙板的结构中，可以有效地改善现有建筑墙板的高热阻和低热容的状况，采用焓法数学模型，对基本墙板、轻质墙板及重质墙板等含PCM材料的墙板热性能影响规律进行了系统地分析，研究了墙板中保温层与相变层材料的位置及其体积分数的动态变化对墙板热性能的影响.研究结果表明：足量的保温材料是墙板中PCM蓄能性能能够得到良好发挥的基本保障；PCM层处于保温层内侧时，墙板的热性能效果最佳；应尽可能将墙板中除保温材料和PCM以外的其他材料层设置在内侧，并且以轻质材料为佳.
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    金属磁记忆漏磁信号检测钢绞线拉索锈蚀模型和试验
    李志刚， 马惠香， 周建庭， 赵亚宇， 张洪
    2022, 43(2): 230-234. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2022.02.016
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    为检测斜拉桥重要承载构件——钢绞线拉索锈蚀状况，引入金属磁记忆技术，结合缺陷漏磁信号检测磁偶极子模型，建立了钢绞线锈蚀缺陷漏磁模型，并开展钢绞线试件锈蚀缺陷漏磁信号有限元数值仿真模拟和试验验证.通过理论研究、仿真分析和试验验证，剖析了钢绞线锈蚀缺陷漏磁信号分布变化特征，构建了漏磁信号检测钢绞线锈蚀的判别准则.研究结果表明：钢绞线锈蚀程度和漏磁信号存在唯一对应关系，可通过检测钢绞线周围漏磁信号及其变化来判定钢绞线锈蚀程度.漏磁信号量纲一磁感应强度峰值与钢绞线锈蚀程度呈Boltzmann函数分布，可以将其作为判断试件锈蚀程度的特征量.
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    海上风机桩筒复合基础的水平承载性能分析
    周恩全， 许想， 陆建飞
    2022, 43(2): 235-241. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2022.02.017
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    为了提高海上风机基础承载力，设计了一种筒型基础与钢管桩组合而成的桩筒复合基础，基于极限平衡方法提出了考虑不同桩数的桩筒复合基础水平承载力理论公式.建立了桩筒复合基础的有限元计算模型，分析了不同桩数、桩径、布置方式的桩筒复合基础水平承载性能.研究结果表明：保持用钢量不变，桩筒复合基础可以有效提高基础的极限承载力；相比单筒基础，单筒加1桩基础承载力提高
    44.27%，单筒加3桩基础承载力提高35.76%，单筒加4桩基础承载力提高34.73%；基础被动区一侧的地基土出现明显的楔形等效塑性应变，且等效塑性应变越明显，地基土分担的荷载比例越高，基础的承载力越高；基础的高应力区主要集中于基础顶盖部位.
  • 论文
    粗颗粒质量分数对石英砂动力变形特性影响的试验
    杨鹏， 金丹丹， 赵俣， 王炳辉
    2022, 43(2): 242-248. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2022.02.018
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    利用能同步测试动剪切模量和动弹性模量的共振柱试验系统，采用由粗颗粒（1.0~2.0 mm）和细颗粒（0.1~0.5 mm）组成的砂土粒组，研究了粗颗粒质量分数变化对石英砂动力变形特性的影响.同时，基于不同应变下的动剪切模量和动弹性模量试验结果，建立了不同应变下动泊松比的迭代计算公式，求取了小应变范围内的动泊松比.研究结果表明：随着粗颗粒质量分数的增加，在应变较小时，动剪切模量和动弹性模量均呈现出先增加后减小的变化趋势，且当粗颗粒质量分数约为50％时，由于两种粒径的砂粒接触状态达到最佳状态，动剪切模量和动弹性模量均达到最大值；
    在小应变由10-6增大到10-4过程中，动泊松比范围从0.1~0.2增大到0.2~0.3，增大效果显著.