• 2024年第17期文章目次
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    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 采煤沉陷松散层变形研究现状与分析

      2024, 24(17):6999-7013. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305819

      摘要 (142) HTML (0) PDF 25.21 M (269) 评论 (0) 收藏

      摘要:开采沉陷是煤炭资源井工开采所面临的主要环境地质问题,获得沉陷变形参数对推动开采减损、生态环境保护与修复有着重要的指导意义,其中松散层变形是东部高潜水位矿区生态修复和西部生态脆弱区保护所关注的重点。借助CiteSpace文献计量软件,基于中国知网(China National Knowledge Infrastructure,CNKI)数据库进行可视化分析,通过对该研究方向近30年主要研究力量、研究热点和现状趋势量化统计与分析。详细的阐述了该方向的研究现状,简要概述了沉陷成因、理论分析、室内试验、数值模拟及原位实测等方面开展的研究内容。从多学科交叉促进理论研究发展、多方法联合建立高精度动态监测、发展与创新测试装备和技术等方面对其未来趋势进行了展望,提出“空-天-地-孔”一体化监测平台的建设与运营,以期通过多维度、网格化立体数据的获取,进一步掌握松散层内部变形特征与传递机理,为矿山开采以及矿区环境治理理念中的“源头控制”、“过程治理”实施和评价废弃矿井CO2封存地质条件提供基础数据与科学支撑。

    • >TE石油、天然气工业
    • 非常规油气开采压裂用减阻剂的研究现状及展望

      2024, 24(17):7014-7023. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306269

      摘要 (99) HTML (0) PDF 3.58 M (224) 评论 (0) 收藏

      摘要:为降低压裂施工摩阻,提高非常规储层的压裂改造效果,在系统调研国内外关于压裂用减阻剂文献的基础上,综述了减阻剂的类型和减阻机理,分析了减阻性能的影响因素,介绍了减阻剂的现场应用情况和减阻剂主要存在的问题,并提出了减阻剂未来的发展方向。结果表明:目前常用的减阻剂主要存在成本高、性能不稳定、对减阻机理不明确的问题;低成本、对储层伤害低、减阻性能高效的多功能型纳米复合减阻剂将是未来减阻剂研究的重点和热点。通过对减阻剂的全面研究,可为目前减阻剂性能的提升、新型减阻剂的研发和非常规油气的开采提供可行性的帮助。

    • >P天文学、地球科学
    • 渤海湾盆地南堡凹陷X平台馆陶组热储潜力评价

      2024, 24(17):7024-7032. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2307360

      摘要 (51) HTML (0) PDF 8.73 M (185) 评论 (0) 收藏

      摘要:伴随能源结构调整及“双碳”目标的推进,地热资源的勘探开发逐渐成为热点。通过地质资料整理、地温梯度计算、热储厚度解释、水质分析及采灌数值模拟等方法,探讨了渤海湾盆地南堡凹陷X平台馆陶组地热地质条件,明确了地热资源潜力。研究表明,研究区馆陶组热储岩性以砂岩为主,砂地比介于36.5~54.9%之间;层顶界埋深在2160m~2340m之间,底界埋深在2880m~2996m之间,热储层有效厚度在223.4m~349.6m;热储层孔隙度介于11.4%~39.0%之间,渗透率平均为348.8×10-3μm2;地层温度介于80.8℃~95.6℃。热储资源量为10.683×1018J,折合标准煤约3.65亿吨;在流量为120m3/h的采灌平衡的条件下,得出地热水开采稳产30年的采灌井合理间距为400m。研究结果为我国含油气盆地的中深层水热型地热资源勘探开采提供了有效借鉴。

    • 羌塘盆地塞仁地区古油藏地球化学特征及意义

      2024, 24(17):7033-7042. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2308298

      摘要 (58) HTML (0) PDF 11.57 M (183) 评论 (0) 收藏

      摘要:【研究目的】羌塘盆地是青藏高原北部的大型海相含油气盆地,研究区塞仁地区位于南羌塘坳陷,该区油气地球化学研究成果较少、研究程度较低。【研究方法】本文对古油藏含油层样品的族组成、及甾萜烷等地球化学特征进行总结,并结合多种生标参数得出结论。【研究结果】该地区古油藏整体处于低成熟-成熟阶段,C27甾烷较C29甾烷占优势,并且三环萜烷类化合物以C23三环萜烷为主峰,也表明母质来源以海相有机质为主,并有一定的陆源有机质贡献。油藏样品具有较低的姥植比(Pr/Ph<1),非藿烷中检测出一定丰度的伽马蜡烷以及较高的C35/C34升藿烷值特征,这些参数指示古油藏形成于沉积水体较深、还原性相对较强并具有一定盐度的沉积环境。【结论】该地区古油藏地球化学特征分析为油气成藏研究与油气富集规律认识奠定基础,确定了该地区古油藏的沉积环境和母质来源。古油藏母质来源以海相为主,沉积环境为较还原环境。

    • 基于随机森林和支持向量机的云南省土地利用分类

      2024, 24(17):7043-7051. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306050

      摘要 (81) HTML (0) PDF 8.51 M (181) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对基于遥感进行大尺度空间上土地利用类型分类研究的精确性问题,对比提出适用于多样性高原山地地貌大尺度下精确高效的土地利用分类提取方法和土地分类模型。基于2019—2021年云南省sentinel-2卫星影像数据,分别采用随机森林(random forest,RF)和支持向量机(support vector machines,SVM)算法对云南省土地利用进行分类,通过目视解译随机抽样选取1 525个样本点进行精度验证。结果表明:应用RF和SVM分类算法对云南省土地利用分类精度均达80%以上,2019—2021年云南省土地利用中耕地主要呈现先增加后减少趋势;采用RF与SVM总体精度和Kappa系数均值能够更加有效进行土地利用分类比较分析;研究区内RF算法识别地物信息的准确度高于SVM,更适合云南省高原山地土地利用分类研究

    • >R医药、卫生
    • 基于GC-MS技术探究辐射肺损伤大鼠呼吸组学

      2024, 24(17):7052-7058. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306901

      摘要 (43) HTML (0) PDF 5.80 M (167) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的:基于GC-MS检测辐射肺损伤大鼠呼吸气中的挥发性有机化合物(VOCs)变化,探究辐射损伤对大鼠代谢的影响,建立无创性、方便快捷的辐射损伤诊断方法。方法:钴源梯度剂量照射制备大鼠辐射肺损伤模型,模型大鼠随机分为4组,空白组(0 Gy)1组,照射组2 Gy、4 Gy、6 Gy各1组。采集照射后第1 天、3 天、5 天、7 天各组的呼吸气样本,经气相色谱质谱联用检测分析。样本数据经PCA和OPLS-DA等多元统计分析,寻找相关VIP>1的差异性代谢产物,进一步探究辐射肺损伤的潜在标志物。结果:空白组与照射组血相指标、肺组织HE染色切片和呼吸气中VOCs均存在明显差异,初筛出25种差异性代谢产物,其中壬醛等5种可能作为组合性潜在标志物。结论:本研究为辐射损伤的呼吸组学提供理论基础,为建立一种无创检测辐射损伤的诊断方法提供实验参考。

    • >S农业科学
    • 基于深度学习的景观植物颜色特征提取方法

      2024, 24(17):7059-7065. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303583

      摘要 (46) HTML (0) PDF 9.36 M (199) 评论 (0) 收藏

      摘要:景观植物的颜色特征及其变化规律可以为植物景观季相分析和设计提供科学依据,但传统的色彩量化分析工作量大且获得的色彩特征准确度低,分析结果易受主观因素影响。针对以上问题,基于UNet++深度学习网络框架,提出一种改进的图像分割模型:在UNet++网络中添加了嵌有注意力机制模块和空洞卷积的全新编码器以增强对植株细节信息的捕捉。提取分割后植株图像在各颜色空间的色彩特征分量,利用Relief算法对12种颜色特征进行筛选。在建立的景观植株数据集上验证改进模型的有效性,实验结果表明:改进模型分割结果的准确率为97.8%,经过筛选分析得到Lab颜色空间内的a通道特征可以作为衡量景观植株随季节变化最有区分度的颜色指标。改进后的模型和特征筛选方法可以为景观植株的季相变化研究和农业作物的特征获取提供技术支撑。

    • 顺义滨河森林公园林内小气候及人体舒适度效应分析

      2024, 24(17):7066-7072. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303641

      摘要 (25) HTML (0) PDF 3.26 M (162) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究城市绿地调节小气候、缓解城市热岛作用,以顺义滨河森林公园绿地为对象,选择硬质铺装为对照,于2022年3—11月,对不同植物群落空气温度、相对湿度、风速进行实地监测,以此研究不同植物群落间小气候及人体舒适度的改善提升效应。结果表明:春季降温效果最好(2.74℃),其次是夏季(2.05℃),一天内在14:00前时段降温效果最为显著;夏季增湿效果最高(6.88%),其次是秋季(5.62%);在减弱风速效果中春季幅度最高(0.2 m/s),其次是夏季(0.07 m/s),上午时间段内减弱风速程度较大。春夏秋三季均能不同程度提高人体舒适度,其中夏季最高(1.54),其次是春季(0.54),夏季全天及春季、秋季的12:00—14:00时间内可为人们提供一个较为舒适的环境。可见植物群落优化提升对于提高城市绿地生态效益发挥、改善城市生态环境均有着重要的作用,研究结果可为城市绿地植物群落结构优化提升、经营管理及市民休闲出行供借鉴参考。

    • >TB一般工业技术
    • 冰碛地层围岩隧道注浆材料组分优化与作用机理

      2024, 24(17):7073-7081. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306111

      摘要 (34) HTML (0) PDF 15.34 M (160) 评论 (0) 收藏

      摘要:冰碛层隧道围岩的地质组成情况复杂,整体胶结性差,结构不均匀,隧道在开挖过程中易出现围岩垮塌、涌水等问题。因此,以硅酸盐水泥为主材料,添加氧化镁、黄原胶、膨润土及水玻璃进行组分优化,通过析水率试验、凝固试验、流动度试验、力学试验、膨胀率试验及抗渗性能试验,研究一种适用于冰碛层围岩注浆条件的新型水泥基注浆材料,并分析注浆材料的微观形貌与固结机理,结果表明:新型注浆材料孔隙和缝隙基本被充填,结构紧密,抗渗性能相对较好。向材料中引入Mg2+可形成Mg(OH)2晶体以填补材料微孔结构,完善材料抗渗机制。大量纤维状C-S-H凝胶将AFt、Ca(OH)2、Mg(OH)2等晶体和XG螯合体胶结包裹成整体,可大幅提高材料抗渗能力。通过现场试验,验证了注浆材料的优良性能,材料可有效固结冰碛松散地层, 确保隧道开挖安全。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 急倾斜煤层采空区输气管道变形模拟

      2024, 24(17):7082-7089. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304658

      摘要 (25) HTML (0) PDF 20.21 M (180) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究急倾斜煤层开采形成的采空区对其上覆输气管道安全运行的影响,基于快速拉格朗日法对某煤层采空区进行数值模拟,探究了实际煤矿采空区的地质沉降和管道位移特征,研究了不同倾角、不同开采深度的急倾斜煤层对上覆输气管道变形的影响。结果表明:某煤矿区五个急倾斜煤层在开采100 m后,在煤层坡面上方形成最大深度1.54 m的塌陷,塌陷区内的土壤和岩石主要向煤层方向水平移动和垂直向下移动;靠近煤层采空区的管道,垂直方向位移大于水平方向位移,而远离煤层采空区管道,则水平位移较大;随着急倾斜煤层倾角减小和开采深度增大,管道向下的沉降量增大,并且发生最大沉降的位置逐渐向煤层方向靠近。

    • 强采动巷道断顶卸压稳定性控制机理及应用

      2024, 24(17):7090-7098. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304786

      摘要 (30) HTML (0) PDF 23.73 M (162) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决强采动条件下巷道大变形难题,以新上海一号矿1806N工作面辅运顺槽为工程背景,采用实地勘探、理论分析、数值模拟的方法分析强采动巷道变形破坏原因及围岩大变形机理,提出相应的控制对策进行现场工业性试验。研究发现:1806N工作面辅运顺槽大变形主要影响因素为岩石强度低、节理裂隙发育、完整性差、顶板富水严重、围岩遇水泥化,强采动高集中应力。基于围岩大变形断顶控制机理,形成辅运顺槽深部爆破定向预裂断顶结合补强加固的设计方案。借助数值模拟对断顶及未断顶巷道应力变化规律进行对比分析,断顶巷道端头最大垂直应力14.6 MPa,断顶后巷道端头最大垂直应力12.5 MPa,断顶后端头处垂直应力减小14%,断顶具有一定切断应力传递及减小巷道收缩的效果。开展现场工业性试验,断顶后端头顶底板位移减小37%,两帮变形减小19%,底臌发育长度减小92%,结果表明断顶可有效减少端头巷道变形以及超前底臌发育长度和高度,可为相似工程地质条件巷道建设提供参考。

    • >TE石油、天然气工业
    • 马朗凹陷二叠系芦草沟组致密油源储特征

      2024, 24(17):7099-7106. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304422

      摘要 (25) HTML (0) PDF 17.79 M (160) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用岩石取心、薄片、物性、有机质地化等资料,采用镜下观察、岩石热解分析、地化参数交会等方法,对三塘湖盆地马朗凹陷二叠系芦草沟组混积岩的源储特征和生烃潜力开展了分析,并讨论其成藏条件。结果显示,芦草沟组储层岩性分为泥岩、泥质灰岩、泥质白云岩和凝灰岩4类,储集空间以粒间孔—粒内孔、晶间孔、火山灰脱玻孔以及长英质溶蚀孔、溶蚀缝为主,物性特征为低孔、特低渗。烃源岩的优势岩性为白云质泥岩和泥岩,TOC平均值为4.41%,有机质类型主要为Ⅰ型和Ⅱ2型, 成熟度以低成熟—成熟为主,源岩为有机质丰度高、有机质类型好、生烃演化处于生油阶段的优质烃源岩。综合分析认为, 芦草沟组浅—半深湖相混积岩源储一体,生烃潜力大,是一套具备“物资基础好、基本条件够、油气高效聚集”有利成藏条件的“自生自储、高效聚集、他源供给”云质岩致密油藏。

    • 气顶边水油藏油气协同开发下流体界面运移特征

      2024, 24(17):7107-7113. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304684

      摘要 (29) HTML (0) PDF 9.16 M (158) 评论 (0) 收藏

      摘要:气顶边水油藏的开发,存在明显的油气水互侵现象,导致产量快速递减,开发难度增大。为了防止生产井过早停产,需明确流体界面运移特征,制定油气协同开发生产制度。本文通过油藏数值模拟方法,建立了月东油田气顶边水油藏实际模型与机理模型,根据气顶与边水作用能量强弱,将油气协同开发区域划分为边水控制区、气顶控制区和气顶边水联合控制区三类进行研究,综合评估气窜、水淹、油侵风险,明确油气、油水界面运移特征并形成运移速度图版。结果表明:随着开发的进行,气顶膨胀导致油气界面从油藏顶部向油井方向运移,边水侵入导致油水界面从油藏底部向油井与气井方向运移,油井存在气窜与水淹的风险,气井存在水淹与油侵的风险,剩余油主要分布在气顶下部和井间高部位,确定月东油田气顶边水油藏合理采气速度为6%~8%。本文基于实际与理论研究形成的成果认识,为气顶边水油藏油气协同高效开发提供理论指导。

    • 横向滑坡载荷作用下埋地PE管道的损伤数值模拟

      2024, 24(17):7114-7121. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304237

      摘要 (31) HTML (0) PDF 6.65 M (177) 评论 (0) 收藏

      摘要:埋地燃气输送管道服役环境复杂,其中滑坡地质灾害严重威胁管道的服役安全。本文以埋地聚乙烯(PE)管道为研究对象,利用ABAQUS有限元软件模拟了横向滑坡载荷作用下的管道损伤行为,探讨了滑坡参数(滑坡体位移量)、管道埋深以及内压对PE管力学性能的影响。研究结果表明:滑坡作用下埋地PE管最大偏移、最大Mises应力和最大主应变均位于管轴向横截对称面上。管道最大Mises应力随滑坡位移量的增大而增大,管底为管道最终屈服点,屈服主要原因为管横截面被压扁变形。管道未屈服时,最大Mises应力随内压的增大呈现先减小后增大的现象,最大主应变随内压的增大而增大。最大Mises应力和最大主应变均随埋深的增大而增大。

    • >TH机械、仪表工业
    • 基于ADAMS的全断面竖井掘进机锥形刀盘载荷特性

      2024, 24(17):7122-7130. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305373

      摘要 (29) HTML (0) PDF 10.46 M (165) 评论 (0) 收藏

      摘要:全断面竖井掘进机锥形刀盘在竖井施工中具有导向性好、姿态调整方便等优点,滚刀作为竖井掘进机施工中最直接的破岩工具,获取其载荷分布规律对于竖井掘进机的刀盘刀具系统的合理设计和掘进过程中装备姿态的调整具有重要意义。本文基于ADAMS建立了全断面竖井掘进机锥形刀盘与岩体耦合模型,合理施加约束条件对正常掘进工况进行仿真,获取了竖井掘进机锥形刀盘刀具的载荷分布规律。结果表明:由于安装方式的不同,正滚刀所受到的侧向力和滚动力均大于中心滚刀,对正滚刀刀座与辐条之间的连接强度提出了更高要求;随着正滚刀在刀盘上安装半径的增大,其受到的垂直力也增大。中心滚刀所受到合力载荷稳定性较正滚刀明显较好,波动更小;随着滚刀在刀盘上安装半径的增加,滚刀所受到的合力载荷大小波动更大,载荷稳定性也更差。

    • 智能卸煤机器人关键技术

      2024, 24(17):7131-7139. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304327

      摘要 (22) HTML (0) PDF 4.11 M (165) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统机械卸煤方式易损坏敞车车体,敞车破损严重危害煤炭运输安全,破损敞车维修费用高昂,对比传统卸煤方法优缺点,提出使用卸煤机器人方式进行敞车卸煤。作为一个新兴的研究领域,卸煤机器人在国内外的研究尚处于起步阶段,并没有成熟的技术体系可以借鉴,因此对现有的研究进行系统的分析和总结。提出智能卸煤机器人概念,根据卸煤机器人智能化的需求提出了卸煤机器人所需突破的关键技术问题。详细探讨智能卸煤机器人自动化作业框架,对框架进行模块化处理,分成不同的子系统,对不同子系统进行了定义与阐述分析,强调了自动化作业系统的功能主要依托于关键技术。研究结果表明:今后国内中小型露天场站敞车卸煤将朝着自动化、智能化的方向发展,智能卸煤机器人为国内中小型露天场站智能化、自动化卸煤提供了一个新的思路。

    • >TM电工技术
    • 基于改进黑猩猩算法的解析Preisach模型参数辨识

      2024, 24(17):7140-7147. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304783

      摘要 (28) HTML (0) PDF 4.70 M (175) 评论 (0) 收藏

      摘要:解析Preisach模型解决了Preisach模型因离散 Everett 函数造成的测量误差大,数值不稳定的问题,但是解析Preisach模型同时存在参数多,辨识复杂的问题。针对上述问题,本文提出一种融合多策略的改进黑猩猩优化算法,来实现对解析Preisach 模型的参数快速、精确辨识。该算法首先应用改进的logistic映射和动态反向学习策略进行种群初始化;其次提出一种新的动态非线性递减收敛因子平衡全局搜索和局部开发能力;再次将差分变异引入到种群个体位置更新中,增加种群多样性、扩大搜索范围;最后使用随机变异策略对全局最优位置进行扰动更新,跳出局部最优。结合实验数据,分别使用遗传算法、黑猩猩算法与本文所提算法对解析Preisach 模型参数进行辨识,并基于辨识结果对取向硅钢片的磁滞回线进行模拟。通过磁滞回线拟合度、迭代次数与适应度值等三方面的结果对比可得,本文所提算法在解析Preisach 模型的参数辨识上兼具辨识精度高、收敛速度快的优点。
      关键词:解析Preisach模型;Everett函数;参数辨识;改进黑猩猩优化算法;磁滞回线

    • 永磁同步电动机电磁振动特性及抑制措施

      2024, 24(17):7148-7158. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303550

      摘要 (37) HTML (0) PDF 5.53 M (161) 评论 (0) 收藏

      摘要:电磁振动水平是永磁同步电动机的重要评价指标之一,为了有效抑制永磁同步电动机的电磁振动,文中首先建立了转子永磁体磁动势、定子绕组电流磁动势与定子齿槽相互作用产生的径向电磁力的解析分析模型。然后建立了电机的变参数矢量控制系统的场路耦合联合分析模型,以一台11 kW内置式永磁同步电动机为样机,利用机械阻抗法得到了电机主要低阶电磁力产生的电磁振动噪声频谱,确定了对电机电磁振动起主要作用的低阶电磁力的频率。最后利用遗传-蚁群算法,研究了通过优化电机的定子齿槽参数有效削弱具有上述频率的低阶电磁力,从而有效抑制电机的电磁振动。结果显示,利用文中方法确定的定子齿槽参数能有效抑制电机的电磁振动,并且对电机的运行性能产生的影响较小。

    • 变压器油间气泡局部放电对绝缘性能的影响

      2024, 24(17):7159-7167. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305147

      摘要 (27) HTML (0) PDF 7.77 M (165) 评论 (0) 收藏

      摘要:准确描述电力变压器匝间短路故障时油中产生的气泡对绕组间绝缘性能的影响,对其稳定运行具有重要意义。针对变压器绕组匝间短路故障,本文首先建立瞬态模式下变压器 “电路-磁场”的多物理场耦合模型,探究故障情况下变压器绕组的电流和电磁特征;进而建立变压器匝间短路建模,磁电耦合及场强分布,进一步分析变压器油中气泡的放电特性。最后利用COMSOL软件建立仿真模型。将收集到的一台油浸式变压器连续运行数据及筛选出的低压短路故障时的数据进行仿真。仿真结果表明:电场在穿过气泡时会产生畸变,场强值瞬间增大,并且电场的畸变次数随着气泡数量的增加而增多,匝间变压器油绝缘强度下降,对变压器的绝缘性能造成较大影响。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 面向管道焊缝渗透检测机器人的管道定位与规划方法

      2024, 24(17):7168-7176. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2402308

      摘要 (31) HTML (0) PDF 9.87 M (178) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现核电设施管路的自动化焊缝检测作业,在降低人工作业安全风险的同时提高工作效率,提出了一种集喷涂、喷擦、刷涂、擦洗、环境感知和场景建模的机器人自主作业软件系统及相关算法。分析作业机器人的工作环境和功能需求,进行机械臂和感知模块的选型,制定三维建模和参数辨识方案,搭建焊缝检测作业系统;提出了一种基于机器人感知到的视觉和深度信息进行场景建模的算法,该算法可以输出检测关到作业面的位置、三维模型以及作业区域范围;提出了一种基于三维重构模型和作业区域范围进行作业轨迹规划的算法,并搭建了仿真平台验证运动轨迹的正确性;开展了管道定位与三维重构实验以及轨迹规划实验,实验的结果证明,提出的管道定位方法能够实现精确的点云数据采集和高精度的管道参数辨识,机械臂能够实现准确性高、连续性好的运动,满足管道焊缝检测作业的要求。

    • 床椅一体化机器人设计与实现

      2024, 24(17):7177-7184. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2400035

      摘要 (33) HTML (0) PDF 17.38 M (169) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对床椅机器人在室内狭小空间灵活行走的问题,研制一款四轮独立驱动转向的床椅一体化机器人。根据室内狭小空间的转向需求,确定了底盘总体布局方案和主要技术参数。对重要部件进行了理论计算、有限元分析,对驱动轮支架进行了应力及形变分析,仿真结果表明,驱动轮支架的强度和刚度均满足设计要求。在ADAMS软件中建立了床椅机器人的动力学仿真模型,进行了稳定性分析,仿真结果表明,床椅机器人的各项指标符合国家相关标准的规定。样机试验进一步验证了仿真分析的结果,确认了床椅一体化机器人的稳定性、越障性能和在室内狭小空间的转向性能。

    • 基于局部区域搜索的颗粒最小外接圆与最大内切圆优化算法

      2024, 24(17):7185-7195. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306208

      摘要 (28) HTML (0) PDF 12.15 M (169) 评论 (0) 收藏

      摘要:颗粒轮廓通常像素点数多、形状复杂,使得现有最小外接圆(minimum circumscribing circle,MCC)和最大内切圆(maximum inscribed circle,MIC)算法常因搜索点选择不当而导致算法无法收敛或者陷入局部最优。针对此问题提出了基于局部区域搜索(partial area search,PAS)的MCC与MIC优化算法。算法采用欧几里得距离变换(Euclidean distance transformation,EDT)获得中心点,根据此中心点划分不同的局部搜索区域,然后在局部区域中分别搜索MCC和MIC所需的候选点,最后通过计算分别得到需要的圆。在MCC计算中详细说明了通过两点直接确定MCC的方式,并在局部区域中优先选择最外围的点作为构建初始圆的依据。通过这种方式,部分颗粒无需迭代即可获得MCC,消除了由于搜索点选择不合适而导致的出错问题,同时减少了后续的迭代计算需求。MIC计算首先在局部区域中搜索候选点,然后利用Voronoi图计算MIC,免去了迭代步骤,提高了计算精度和效率。计算出MCC与MIC后,即可计算出颗粒的不规则度。通过对已有数据集的对比分析和实际颗粒的实验数据,证明了优化算法的稳定性和精确性,并具有较高的计算效率,同时适用于低分辨率的颗粒图像,为颗粒形态的分析提供了一种有效的优化算法。

    • 基于图神经网络的多源异构知识增强对话模型

      2024, 24(17):7196-7204. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303521

      摘要 (29) HTML (0) PDF 5.54 M (63) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决当前开放域对话系统中端到端模型在生成响应时存在的相关性低、多样性不足的问题,提出了一种多源异构知识增强对话生成模型(multi-source knowledge-enhanced dialogue generation framework, MSGF)。该模型通过整合多个不同的知识源,提高了与对话背景信息相关的知识覆盖率,并采用全局知识选择模块解决不同知识源之间的主题冲突问题,来避免对话主题含义混淆。此外,该模型还引入了融合预测模块,通过获取不同的知识源中的信息来生成响应。实验结果表明,与同类其他模型相比,MSGF模型在性能上具有明显优势,具有更全面的知识覆盖,生成的响应主题相关性更高。可见,所提出的MSGF模型能够很好地理解对话内容,并显著提升对话系统的性能。

    • 基于改进YOLOv7的道路裂缝和坑洞检测算法

      2024, 24(17):7205-7213. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305586

      摘要 (54) HTML (0) PDF 18.27 M (83) 评论 (0) 收藏

      摘要:道路裂缝和坑洞的检测是道路安全检查中的重要部分。针对道路实时检测中存在的漏检、错检等问题,本文提出一种基于改进YOLOv7的道路裂缝和坑洞检测算法。先将裂缝分为纵向、横向和网状裂缝,再使用可变形卷积(Deformable Convolutional Networks, DCN)替换原YOLOv7中特征提取网络里的卷积,使得形状差异较大且不规则的裂缝形状特征得到完整提取,提升裂缝的准确度;针对获取的图像中坑洞目标较小不易发现问题,通过先将边界框建模为高斯分布,再使用基于Wasserstein距离(Normalized Wasserstein Distance, NWD)的新的度量标准的小目标检测评估方法,提高坑洞的检测精度。实验结果表明,改进后的算法较原YOLOv7算法检测精度提高了4.1%,同时检测速度提高了17%,表现出更出色的检测效果。

    • 基于救援机器人的人体关节点检测方法

      2024, 24(17):7214-7220. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2301332

      摘要 (14) HTML (0) PDF 11.09 M (55) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了使救援机器人在危楼环境下能够精确的检测人体关节点,以代替救援人员进入危险现场。本文提出一种基于救援机器人的人体关节点检测方法。首先,本文通过Kinect相机获取人体关节点检测数据,采用归一化的方法对关节点数据进行平滑预处理。然后对预处理数据加入人体关节长度约束和关节旋转角约束,从而生成每个人体关节点空间位置。最后,采用Tsai方法进行手眼标定,得到机械臂和伤员之间的距离。实验结果表明该方法在危楼救援环境下准确测量伤员关节点位置,验证了所提出检测方法的有效性。

    • 融合注意力机制的改进型YOLOv5绝缘子缺陷故障检测方法

      2024, 24(17):7221-7230. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303014

      摘要 (28) HTML (0) PDF 19.36 M (51) 评论 (0) 收藏

      摘要:在电力系统巡检过程中,人工巡检方式难度较高,且存在安全隐患,搭载智能算法的无人机平台代替人工进行绝缘子检测的方法前景较好。针对绝缘子缺陷目标检测过程中存在的速度较慢、准确度较低等不足,提出了融合注意力机制的改进型YOLOv5绝缘子缺陷故障检测方法,该方法在YOLOv5s网络中融入SE注意力模块和CBAM注意力模块,并且将SE注意力模块与网络结构当中的C3模块结合,强化了网络的特征提取能力。通过相关的图像处理方法完成了自建绝缘子数据集的构建,采用了k-means++聚类算法构建自建数据集的先验框,并引入了Mosaic-9数据增强策略,有效解决了训练数据不足难以保证训练效果的问题。实验验证表明,改进后的检测方法,在不影响检测时间的前提下,绝缘子检测的准确度提升9.7%,对电力系统巡检方法具有一定参考意义。

    • 改进Yolov7的子午线轮胎X光图像缺陷检测

      2024, 24(17):7231-7238. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305412

      摘要 (28) HTML (0) PDF 16.70 M (52) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现轮胎缺陷的自动检测,提高轮胎缺陷检测的精度,提出了一种子午线轮胎缺陷检测方法(YOLOv7-DCA)。首先,基于协调注意力和空洞卷积设计了DCA-MP(dilated coordinated attention-max pooling)模块,加强下采样的感受野同时提高缺陷所占权重,提高缺陷检测精度,其次,在Neck层中融合了CARAFE(content aware reassembly of features)模块进一步提高缺陷检测精度。实验结果表明,YOLOv7-DCA模型平均检测精度可以达到97.77%,相比于原YOLO(you only look once)算法提高了3.27%。与当前主流的Faster-RCNN,YOLOv5,YOLOv7-tiny系列模型相比,综合表现效果最好。可见,该模型对于轮胎缺陷自动检测研究提供了参考意义。

    • 基于多模态深度神经网络的抓取检测方法

      2024, 24(17):7239-7248. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303566

      摘要 (36) HTML (0) PDF 8.32 M (56) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对机器人抓取检测任务中对未知物体抓取检测精度低的问题,本文提出了一种多模态深度神经抓取检测模型。首先,在RGB和深度两个通道中引入残差模块以进一步提升网络的特征提取能力。接着,引入多模态特征融合模块进行特征融合。最终通过全连接层回归融合特征以得到最佳抓取检测结果。实验结果表明,在Cornell抓取数据集上,本文方法的图像拆分检测精度达到95.7%,对象拆分检测精度达到94.6%。此外,本文还通过消融实验证明了引入残差模块可以提高网络抓取检测性能。

    • >TQ化学工业
    • “牛角管”式组合桨釜内中药膏剂的流动传热特性

      2024, 24(17):7249-7259. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2310045

      摘要 (16) HTML (0) PDF 14.69 M (41) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决高粘度中药膏剂在搅拌釜内受热不均,混合效率低下等问题,本文设计了新型“牛角管”式组合桨。基于计算流体力学(CFD)中的瞬态滑移网格法,对内盘管加热下搅拌釜流场进行数值模拟研究并对其中一种工况进行了普适性的实验验证,探究搅拌釜内中药膏剂的流场情况及温度分布规律,分析了同一组合桨不同转速下以及同一转速下不同组合桨对流场情况的影响。结果表明:新型组合桨在转速N=300r/min时釜内温度以及流场混合效率最高,在该转速下,将新型组合桨与传统组合桨进行对比,“涡轮叶片”式组合桨对釜内温度分布影响能力弱,不适用于工业生产,“大叶片”式组合桨机械搅拌功耗和釜内温差均大于新型组合桨,使得新型组合桨在多方面优于传统组合桨。为工业生产提供参考。

    • >TU建筑科学
    • 济南济泺路穿黄隧道典型粉质黏土HSS模型参数获取及适用性

      2024, 24(17):7260-7268. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304979

      摘要 (25) HTML (0) PDF 10.63 M (47) 评论 (0) 收藏

      摘要:盾构施工过程中土体大部分区域处于小应变状态,与常用的本构模型的土体性质有所不同。因此,为研究济南济泺路穿黄隧道区域内典型粉质黏土的的静动力行为特性及工程适用性,通过室内基础土工试验、侧限固结试验、标准三轴固结试验以及动三轴试验,确定了粉质黏土基本物理性质参数以及切线刚度 、割线模量 、卸载/重加载参考刚度 , 并将所得参数应用于济南济泺路穿黄隧道工程下穿北岸大堤沉降分析中,同时通过对比应用HSS小应变硬化本构模型、M-C 摩尔库伦本构模型的模拟结果与现场实测结果,验证了HSS本构模型在该地区变形分析中的准确性。结果表明:围压一定时,该地区粉质黏土试样竖向应变以塑性应变为主,且随动应力的增加,土体达到稳定所需时间越长;循环荷载一定时,增大土体围压可提高土体的稳定性;基于室内试验获取的HSS本构模型参数模拟的济南济泺路穿黄隧道下穿大堤工程地层变形结果与现场实测值吻合良好,验证了基于本文提出的室内试验获取岩土小应变相关参数方法的适用性。研究成果可以丰富济南黄河地区粉质黏土地层参数研究,并为该地区岩土工程数值模拟分析的本构模型与地层参数选取提供参考。

    • 既有建筑围护结构节能改造多目标优化设计

      2024, 24(17):7269-7277. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304592

      摘要 (34) HTML (0) PDF 7.10 M (56) 评论 (0) 收藏

      摘要:对既有建筑进行节能改造是减少建筑业能源消耗和碳排放的重要策略之一,本文提出了BP神经网络与蒙特卡洛—非支配排序遗传算法(MC-NSGA Ⅲ)相结合的多目标优化方法,对建筑围护结构改造参数进行优化设计。基于DesignBuilder软件进行建筑性能模拟,得到样本数据集;利用BP神经网络学习数据集,建立建筑围护结构与性能指标之间的预测模型,作为各个目标的适应度函数;利用蒙特卡洛方法对交叉概率和变异概率进行不确定性分析,建立MC-NSGA Ⅲ多目标优化模型,得到Pareto最优解集;最后利用理想点法找到围护结构设计参数的最优组合。以某科教综合楼为例,验证了该方法的可行性和有效性。结果表明,提出的方法可在多种改造设计方案中找到一个综合权衡的最优方案,研究结果可为建筑改造规划与设计提供参考。

    • 摩擦摆支座在软弱夹层场地地下结构中的减震效果分析

      2024, 24(17):7278-7287. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302827

      摘要 (14) HTML (0) PDF 11.82 M (55) 评论 (0) 收藏

      摘要:较一般成层场地而言,软弱夹层场地中地下结构抗震与减震问题更为突出。本文以双层双跨矩形框架地铁车站结构为研究对象,基于有限元软件ABAQUS,建立土-结构体系的静动力耦合有限元分析模型,研究软弱夹层对地铁车站结构的地震响应规律的影响,并对比分析了设置摩擦摆支座的车站结构在均质场地和软弱夹层场地的减震效果。结果表明:软弱夹层穿越地铁车站结构时,结构的整体和中柱的变形以及中柱底部的内力会大幅度增加,且随着夹层厚度增加,结构变形和内力的增加幅度更为明显。在中柱顶部设置摩擦摆支座,中柱的最大位移以及内力值均减小,且软弱夹层场地中摩擦摆支座的减震效果要明显优于一般均质场地,建议在软弱夹层场地地下结构中采用摩擦摆支座进行减震设计。

    • 腐蚀后高强钢管混凝土柱轴压性能

      2024, 24(17):7288-7297. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302742

      摘要 (16) HTML (0) PDF 15.36 M (39) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究不同腐蚀率下钢材力学性能的变化规律,以Q235、Q355和Q460钢材为研究对象,对12组共38个钢材试样进行了中性盐雾腐蚀试验和单轴拉伸试验,并对腐蚀后钢材性能退化规律进行了总结,提出了适用于不同强度等级的腐蚀后钢材强度预测公式。基于提出的腐蚀后钢材强度预测公式和腐蚀后实际壁厚,建立了腐蚀后高强钢管混凝土柱精细化数值分析模型,在与试验结果对比验证的基础上,分析了不同腐蚀率、混凝土强度和长细比等参数对承载力的影响规律,并依据不同规范采用不同计算方法对腐蚀后的高强钢管混凝土柱的承载力公式进行了预测。结果表明:腐蚀率的增大,钢材弹性模量基本保持不变,屈服平台逐渐缩短甚至消失。随着腐蚀率增加,方形截面高强钢管混凝土柱峰值荷载下降速率略大于圆形截面。混凝土强度等级越高,腐蚀后峰值荷载下降幅度越小。长细比增加,腐蚀后方形截面高强钢管混凝土柱峰值荷载对应的位移增加速率略大于圆形截面。使用钢材强度折减叠加壁厚折减的方法,三种规范对腐蚀后高强钢管混凝土柱承载力的预测更为准确,离散性也更小。

    • 植被根系含量对膨胀土持水和渗透特性的影响

      2024, 24(17):7298-7304. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302993

      摘要 (23) HTML (0) PDF 7.00 M (53) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究植被根系含量对膨胀土持水和渗透特性的影响规律,选取南宁市膨胀土地区的膨胀土,掺入狗牙根根系制备不同含根率的试样,进行室内压力板仪试验和变水头渗透试验,采用Van Genuchten-Mualem模型预测不同含根率的膨胀土非饱和渗透系数。结果表明:掺入根系后膨胀土持水能力减弱,根系掺入增加膨胀土内部大孔隙的比例,含根率越高,大孔隙体积占总孔隙体积比例越大,持水能力相较于纯土下降的幅度越大;饱和状态下,膨胀土渗透系数随含根率增大而增大;非饱和状态下,低吸力阶段(0~25 kPa)的膨胀土渗透性随含根率的增大而增大,随着基质吸力增加到高吸力阶段(200~1 000 kPa),根系优势流效果减弱,含根膨胀土渗透性逐渐趋近低于纯土;细观结果表明根系的掺入使膨胀土内部产生贯通裂缝,是影响膨胀土持水和渗透能力的关键因素。本研究进一步揭示植被根系对膨胀土增渗作用的机理和规律,为综合评价植被防护膨胀土边坡效果提供参考。

    • 橡胶-玻璃粉改性透水路面强度和冻融性分析

      2024, 24(17):7305-7311. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304718

      摘要 (25) HTML (0) PDF 9.29 M (65) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高透水混凝土在季冻区的适用性,同时进一步发挥可持续材料的利用价值,本试验采用正交设计探究玻璃-橡胶复掺透水路面的强度和冻融损伤。结果表明,基于轻荷载透水混凝土路面的优质配合比为孔隙率20%、水胶比0.26、橡胶颗粒6%、玻璃粉20%。经过冻融耐久性试验分析多种透水混凝土样本后发现,复合掺杂玻璃粉和橡胶颗粒的透水混凝土较单掺橡胶颗粒及对照组抗冻性分别平均提高了13.93%和38.82%。改性后的透水混凝土能够通过调整胶凝材料将混凝土透水性能和强度性能结合,满足规范要求的同时达到减轻生态压力和降低生产成本的目标,在道路建设和可持续发展领域具有重要的应用价值。

    • >TV水利工程
    • 寒旱地区混凝土箱形渡槽湿热耦合效应

      2024, 24(17):7312-7318. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305670

      摘要 (18) HTML (0) PDF 5.83 M (46) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对冬季渡槽的湿热全耦合效应问题,避免渡槽在冬季输水过程中出现裂缝现象,以寒旱地区某渡槽为工程背景,利用湿热耦合传输理论分析,实测2023年1月5至1月20日的环境温度、环境湿度及风速,采用Fluent有限元软件建立了不同环境参数的混凝土箱形渡槽温度场、湿度场、湿热耦合场有限元模型。并分析不同工况对冬季渡槽的非耦合和全耦合状态下的温度效应的影响。分析结果表明,渡槽通水时冬季最不利温差为-14.7℃,不通水时为-6.3℃;渡槽通水时冬季最不利横向温差为-10.2℃,不通水时为-6.2℃;在湿度扩散过程中,沿板厚方向湿度由内向外逐渐减小,且吸水速度随时间的增大而减小;在湿热耦合过程中,全耦合场温度值小于非耦合场温度值,湿热全耦合作用的挠度变化值小于湿热非耦合作用下的挠度变化值,湿热耦合作用的拉应力小于湿热非耦合作用下的拉应力值,因此,湿热全耦合作用对渡槽结构变形有利。

    • 迂曲度对盾构隧道管片注浆的影响

      2024, 24(17):7319-7326. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303671

      摘要 (22) HTML (0) PDF 7.21 M (51) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究浆液扩散路径迂曲度对盾构隧道管片注浆效果的影响,以幂律浆液为对象,建立了考虑扩散路径迂曲度的盾构隧道管片注浆渗透扩散模型;分析了注浆时间、终止注浆压力和注浆速率对浆液扩散半径和管片所受压力的影响。最后,利用Matlab与COMSOL Multiphysics软件,开发得到考虑扩散路径迂曲度的幂律浆液渗透扩散数值模拟程序,实现了盾构隧道管片注浆效果的可视化。研究结果表明:在其他参数不变时,终止注浆压力增大,则浆液扩散半径和管片所受压力均增大;随着注浆速率的不断增大,浆液扩散半径和管片所受压力先增大后减小。考虑浆液扩散路径迂曲度后,浆液扩散半径和浆液对管片的压力值较不考虑扩散路径迂曲度时减小,且随着终止注浆压力和注浆速率的增大,扩散路径迂曲度对扩散半径和管片所受压力的影响更加明显。

    • >U交通运输
    • 日喀则—吉隆铁路活动断裂特征及其工程影响分析

      2024, 24(17):7327-7333. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2301728

      摘要 (22) HTML (0) PDF 19.20 M (56) 评论 (0) 收藏

      摘要:日喀则至吉隆铁路位于藏南地区板块碰撞的构造边界带上,跨越定结、岗嘎和佩枯错三条大的第四纪活动裂谷,各裂谷内分布的活动断层对铁路的选线及工程设计具有重要影响。通过对日吉铁路沿线各裂谷内共25条断裂的现场调查测试,查明工程共穿越晚更新世活动断裂10条,其中有全新世活动断裂4条,分别为定结裂谷中的定结、郭家、登么错断裂和佩枯错裂谷中的岗彭庆断裂。对于定结、郭家断裂,可选择其活动性相对较弱的南段以简易工程通过,而对全线全新世活动性最强的登么错断裂,建议以路基形式通过。岗彭庆断裂带因未来地震危险性高,应避免以隧道工程通过。

    • 超大埋深软岩隧道超前中导洞合理断面尺寸及应力峰值转移机制

      2024, 24(17):7334-7341. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303278

      摘要 (19) HTML (0) PDF 14.14 M (43) 评论 (0) 收藏

      摘要:在超大埋深软岩隧道中,通常地应力较高,且围岩软弱破碎,在施工过程中不可避免的会出现大变形现象,造成支护结构失效破坏。采用超前中导洞应力释放技术提前释放地应力,可以改善支护结构的受力状态,减小隧道变形量,保证支护结构的安全。本文依托丽香线哈巴雪山大变形隧道,采用文献调研、数值模拟及现场监测等手段对超大埋深软岩隧道超前中导洞合理断面大小进行研究,分析了中导洞不同断面大小工况下应力释放效果,最终确定中导洞合理断面大小。研究结果表明,超前中导洞断面为正洞断面面积的0.6倍时,应力释放效果较为理想,相比直接开挖正洞,采用合理超前中导洞断面时,正洞拱顶沉降及上、下台阶水平收敛值分别减小28.2%、27.64%和26.71%,且围岩中切向应力峰值向围岩深部转移了约4 m,同时,应力峰值数值有所减小,减小约5.04%。研究成果可为类似大变形隧道工程提供参考与借鉴。

    • 超宽公路架桥机优化设计与应用:以贵州省新平河特大桥为例

      2024, 24(17):7342-7350. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303623

      摘要 (13) HTML (0) PDF 12.02 M (51) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对在超宽梁架设过程中,由于桥墩的墩顶直径较小,使得前支腿间距过窄,横梁会与架桥机前支腿产生干涉,并且现有架桥机无法满足喂梁和架设要求这一问题,本文提出了超宽公路架桥机前支腿内收的设计方案,成功解决贵州省钢-混桥梁实际施工建设中的技术难点,实现了超宽连续超宽钢主梁的整孔高效架设,并以贵州省都匀至安顺高速公路新平河特大桥铺设为例,进行了有限元分析与现场应力、挠度监测,验证了本文架桥机的结构安全性能,为超宽公路架桥的应用提供参考。

    • 滨海软土地层隧道衬砌地震动力响应及损伤特征

      2024, 24(17):7351-7360. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305391

      摘要 (24) HTML (0) PDF 10.87 M (57) 评论 (0) 收藏

      摘要:地震作用下穿越软土地层的地铁隧道易受到严重破坏。因此,研究该类型地层下隧道的地震响应及损伤特性对地铁的安全运营至关重要。为此,首先结合分段曲线损伤模型和Druker-Prager弹塑性模型推导出反映混凝土损伤的弹塑性方程。然后借助FLAC3D有限差分程序及二次开发接口建立以混凝土管片损伤模型为基础的土-盾构隧道相互作用模型。最后对水平和竖直方向地震波影响下盾构隧道的动力响应及结构损伤进行研究。研究结果表明:(1) 通过FLAC3D数值软件的单轴拉伸和压缩试验得出所建立的混凝土管片弹塑性损伤模型能够很好的反映混凝土的力学损伤特性及材料的软化发展规律,从而验证了该模型的合理性与准确性。(2)盾构隧道的动力响应及损伤度与地震振幅呈现正相关性。水平方向地震波、竖直方向地震波作用下隧道结构的最大损伤增量位置分别为隧道拱脚、拱肩处和隧道两侧处。其中,竖直方向入射地震波对隧道损伤度的影响更为显著。

    • 复杂地层深基坑井群降水综合控制方案优化分析

      2024, 24(17):7361-7367. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303505

      摘要 (14) HTML (0) PDF 9.42 M (78) 评论 (0) 收藏

      摘要:为控制工程物料成本及时间成本的投入,实现对复杂地层降水控制措施的合理化选择。以京安城际榆安1号隧道明挖段深基坑降水施工为背景,通过有限元模型分析和现场抽水试验相结合的方法,研究了止水帷幕插入深度、单井抽水速率及抽水时间对深基坑降水效果的影响。结果表明:基坑降水止水帷幕插入比控制在1:0.9时,基坑降水效率及成本投入最优;抽水时间随单井抽水速率整体呈先快慢的下降趋势,但增加到一定范围后趋势变缓、相关性减弱,单井最优抽水速率取125 m3 /d最优;抽水1~7天坑内地下水位降幅较大,达到最大降深的95.2 %,以第7d的水位降深为标准进行降水方案设计最合理。可见科学的降水方案不仅有助于水资源保护也关系到工程降水安全经济进行。

    • 考虑出行舒适度的电动汽车路径优化

      2024, 24(17):7368-7375. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303688

      摘要 (22) HTML (0) PDF 6.24 M (45) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对电动汽车路径规划中出行舒适度的问题,构建了考虑出行者舒适度的电动汽车路径规划模型,基于Dijkstra算法,考虑时间、距离、EV能耗及出行者舒适度等多种影响因素下的路径规划仿真,通过相应的测试算例,验证了模型和算法的有效性。结果表明:本文构建的最优路径模型,虽在出行距离和时间上比常规的路径规划模型增加1.4%和3.8%,但在出行能耗上减少了7%,而且舒适度提升了8%。本研究可为提高电动汽车出行质量的研究提供参考。

    • 基于圆弧样条参考路径的改进混合A*泊车路径规划算法

      2024, 24(17):7376-7386. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303407

      摘要 (28) HTML (0) PDF 9.68 M (57) 评论 (0) 收藏

      摘要:在泊车空间狭窄的条件下,现有的基于混合A*算法的泊车路径规划存在成功率低或规划速度慢等问题,为了解决这一问题,设计了一种改进混合A*路径规划算法。通过将圆弧样条曲线作为参考路径,并以参考路径上的点作为混合A*算法的目标点,进而搜索出成功泊入车库的路径。根据不同车位宽度进行了基于Matlab的批量仿真测试,结果表明:改进后的混合A*算法能够显著提高车辆在特定区域泊入车库的成功率,同时具有一定的规划效率。最后基于Prescan、Carsim和Simulink进行了联合仿真实验,验证了所设计算法规划的路径满足实车实验的跟踪要求。

    • 基于老年驾驶员的自动驾驶接管振动提示

      2024, 24(17):7387-7394. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302220

      摘要 (17) HTML (0) PDF 3.94 M (42) 评论 (0) 收藏

      摘要:老年驾驶员在自动驾驶的接管过程中会出现反应时长增长、记忆力及运动能力下降等问题,振动接管提醒以其占据感知通道与驾驶任务不冲突的特性而优于其它接管提示方式。但不同的振动提示位置及顺序会影响驾驶员的接管能力,因此本研究比较不同风险场景下振动提示的顺序类型对于不同年龄段驾驶员的接管行为和主观感受的差异,以此来帮助老年驾驶员更好的完成接管。本研究共招募6名年轻驾驶员和6名老年驾驶员观看不同风险场景的事故视频,并在事故发生前给予不同振动顺序类型的接管提示。结合主观问卷,比较不同振动类型对于不同年龄段驾驶员的接管紧迫程度以及危险感知的差异。结果表明驾驶员在低风险场景下的接管意愿更高(F=5.872,P=0.018)且在高风险场景下驾驶员需要更长的接管提前时间来发现出现的风险,老年驾驶员对于自动驾驶汽车的信任显著低于年轻驾驶员(F=30.912,P<0.001),老年驾驶员在风险的认知方面低于年轻驾驶员。对于老年驾驶员而言,多点依次振动的振动模式提示危险程度以及提示接管紧迫程度效果最好。对于年轻驾驶员而言,多点依次持续振动和多点依次振动提示前方危险程度的效果都很好,多点依次持续振动提示接管紧迫程度的效果最好。

    • 船用起重机磁流变防摆装置动力学分析及实验验证

      2024, 24(17):7395-7405. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304683

      摘要 (14) HTML (0) PDF 10.35 M (49) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决船用起重机在执行吊装转运作业时,货物出现摆动降低工作效率且极易造成安全事故的问题。将磁流变技术引入到船用起重机防摆领域,设计了一种机械式防摆装置。推导了船-起重机-吊点-防摆装置-吊重的三维动力学模型。对装置的防摆效果进行分析,结果表明,当输入给磁流变防摆装置恒定电流时,随着电流增大,防摆效果愈加明显,在设定工作背景下,当给定电流2A时,对面内角及面外角的抑制分别为75%、82%。为了优化控制策略,降低能耗,提高防摆的鲁棒性,设计了变论域模糊PID(VUFPID)控制器。采用VUFPID控制器时,防摆装置对吊重摆动的面内角及面外角的抑制分别为85%,83%,能耗约为113J;采用A组恒定电流时,防摆装置对吊重摆动的面内角及面外角的抑制分别为60%,68%,能耗约为140J;采用B组恒定电流时,防摆装置对吊重摆动的面内角及面外角的抑制分别为50%,58%,能耗约为110J。可见采用VUFPID后,能实现低能耗,效果明显的防摆作用。最后搭建实物样机,验证了磁流变防摆装置的有效性。

    • >V航空、航天
    • Waspaloy镍基合金高温流变应力及其本构模型构建

      2024, 24(17):7406-7413. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2301378

      摘要 (35) HTML (0) PDF 6.64 M (50) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对涡轮发动机涡轮叶片复杂应力状态下的时效变形问题,以涡轮叶片材料Waspaloy镍基合金为研究对象,开展Waspaloy镍基合金时效处理,完成时效态Waspaloy镍基合金600℃、700℃和750℃准静态高温力学拉伸试验,利用Ludwik和Hollomon经验公式预测Waspaloy镍基合金高温塑性段流变应力,引入平均误差(Er)和均方根误差(RMSE)评价流变应力的预测准确度。结果表明,时效处理后合金的硬度得到有效提升,而其塑性性能有所降低。Waspaloy镍基合金的抗拉强度和延伸率在600℃~750℃区间范围内与加载温度呈负相关关系。Ludwik模型较Hollomon模型有更高的流变应力预测精度,而在高温高应变区域Ludwik模型预测流变应力仍存在较大误差。在Ludwik模型的基础上引入指数项,修正后的Ludwik模型能更好地预测Waspaloy镍基合金高温塑性段的流变应力。

    • 基于事件触发的旋翼无人机群领导跟随一致性

      2024, 24(17):7414-7421. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303587

      摘要 (19) HTML (0) PDF 5.14 M (55) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文针对多六旋翼无人机集群系统通信频律过高的问题,基于六旋翼无人机滑模控制的双环结构控制模型提出了一种基于事件触发的滑模控制方法。该模型由位置子系统和姿态子系统构成,其中位置子系统作为外环控制对象,姿态子系统则作为内环辅助控制对象。在位置子系统中,采用增加事件触发器的滑模控制器,通过引入滑模面和滑模变量的方式,实现对六旋翼无人机群的位置控制。本文通过Lyapunov稳定性定理对该控制策略下系统的稳定性进行了证明,并证明了不存在Zeno现象的情况。仿真实验结果表明,本文所提出的控制方案减少了多智能体通信对高频采样的依赖,可见该研究为六旋翼无人机在协同路径跟随方面的应用提供了有益的参考。

    • 基于VENN模型的民航飞行员胜任力评估标准优化

      2024, 24(17):7422-7428. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303487

      摘要 (33) HTML (0) PDF 3.27 M (96) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的飞行训练评估依赖教员的主观评价,且对能力的量化评估标准模糊,难以保证评估的一致性和有效性。本文基于VENN模型对飞行训练中行为指标展现的数量、频次及威胁与差错管理结果三个胜任力特征进行数学建模,将飞行训练中对科目的检查转化为对能力的量化评估,并结合历史检查工作单数据,提出了一种胜任力评估标准优化方法。最后,以实际的手动飞行操纵技能评估为例,验证了提出方法的有效性。测试结果表明:由算法得出的评分标准获得的技能评分与教员经验给出的评级结果显著相关,且评分保持一致的样本占比83.3%,其余样本评分偏差均在1级以内,表明了提出方法能有效的从历史检查单数据中提取对能力的评估标准,为数据驱动的胜任力量化评估标准制定提供了理论支撑及新方法。

    • 基于改进Informed-RRT*算法的舰载机甲板平面路径规划

      2024, 24(17):7429-7437. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304547

      摘要 (20) HTML (0) PDF 7.46 M (49) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对舰载机甲板路径规划问题,在Informed-RRT*(Informed Rapidly-exploration Random Tree)的椭圆采样基础上,提出使用正态分布方式采样的IN-RRT*(Informed Normal-RRT*)算法。首先,对舰载机与运动场景建模,定义舰载机运动约束和避障策略;接着,将正态分布采样策略与椭圆采样相结合,获取优质高效采样点;引入人工势场法,自适应调节随机树的搜索步长值;使用向心Catmull-Rom样条插值法对路径进行平滑优化处理;提出针对动态障碍改进的动态窗口法,实现局部动态避障。最后运用甲板平面环境实验检验算法性能。结果表明,本文IN-RRT*算法能显著优化搜索时间和搜索路径质量,可应对动态场景规划出合理可行的平滑路径。

    • 一种刚柔耦合模块化月球科考站的构型设计与分析

      2024, 24(17):7438-7447. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2301644

      摘要 (19) HTML (0) PDF 15.67 M (47) 评论 (0) 收藏

      摘要:月球探测是我国的战略性项目,其最后一步也是最关键的一步就是月球科考站的建设。为了能给具体的科考站建设问题提供一些经验,本文针对月球科考站的建设问题,提出了一种刚柔耦合的充气式展开的月球科考站构型设计,并介绍了各层的设计用途及其功能。通过运用商用软件ABAQUS进行仿真分析的方法研究了所设计出的科考站在月面上无月震影响的静载工况,以及有月震影响下的动载工况的工作情况。结果表明:本文提出的科考站各层的结构在这两种情况下都能维持较为良好的力学性能。可见本次设计的科考站具有良好的可实施性,可以为工程实践提供一些帮助。

    • >X环境科学、安全科学
    • 四川省汉源县中海村滑坡特征与运动过程分析

      2024, 24(17):7448-7454. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302815

      摘要 (36) HTML (0) PDF 30.48 M (73) 评论 (0) 收藏

      摘要:受持续降雨影响,2020年8月21日凌晨,四川省汉源县中海村发生滑坡灾害导致人员伤亡。在详细现场调查和滑坡特征分析的基础上,采用MatDEM软件对滑坡运动过程进行了数值模拟分析,结果表明:中海村滑坡是发育在昔格达组地层的中型滑坡,持续降雨致使降低了滑面强度劣化是滑坡的主要触发因素;滑坡运动过程可划分为启滑冲击、运动刮铲和堆积停止三个阶段,滑源区对冲击滑移区的二次冲击导致滑坡范围的进一步扩大;运动过程的重力势能总耗散量和摩擦热能增长量分别为8.141×1011J、8.117×1011J,滑坡重力势能主要转化为颗粒单元间的摩擦热能。研究成果对昔格达组半成岩地层的滑坡灾害防治具有重要意义。

    • 基于RM-K-means的储气库全生命周期风险量化分级评估方法

      2024, 24(17):7455-7461. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303272

      摘要 (37) HTML (0) PDF 2.94 M (71) 评论 (0) 收藏

      摘要:为保障地下储气库安全运行,发挥储气库在季节调峰和应急供气以及战略储备方面的重要作用,需对储气库密封、地面设施、井筒等风险展开分析,涉及设计、施工、运营全生命周期。传统风险评估方法中,风险矩阵法运用广泛,但存在主观性较强、风险等级界定模糊的问题。因此,本文提出基于RM-kmeans的储气库风险量化分级评估方法,引入复杂网络节点重要度,以某气藏型储气库为例,通过kmeans聚类算法辅助风险矩阵对全生命周期风险进行量化分级评估。结果表明,储气库设计期需重点关注组织管理,施工期需重点关注施工技术方案与人员的专业素质,运营期需重点关注设备完整性与运行工况。较传统风险矩阵法而言,基于RM-kmeans的方法对于高风险的分级能力提升100%,对低风险的分级能力提升62.3%,提高了风险评估的符合性,为风险矩阵提供量化数据支撑,为储气库全生命周期风险管理与事故预防提供辅助支持。

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