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第49卷,第9期
刊出日期:2021年09月
  • 电子与信息工程
  • 刘颉, 杨超颖, 周凯波 doi: 10.13245/j.hust.210901 P1-5 在线阅读 下载(1.26 MB)
    针对旋转机械故障诊断过程面临的小样本问题,提出了一种基于图数据深度挖掘的旋转机械故障诊断方法.首先,将利用归一化处理后的监测信号重塑为汉克尔矩阵;然后,将奇异值分解得到的特征向量作为图数据的节点表示,进一步地运用边连接方式构建基于奇异值特征向量的图数据;在此基础上,利用构建的图卷积神经网络充分提取图数据中的高层次故障特征敏感信息;最后,利用softmax分类器辨识监测信号故障类别.实验结果表明:该方法能够以30%的小样本训练集实现99.28%的准确率,具备了良好的故障识别能力.
  • 张立亚, 杨维, 李晋豫 doi: 10.13245/j.hust.210902 P6-10 在线阅读 下载(899.93 KB)
    通过对矿用5G通信基站使用的同轴电缆参数进行理论分析,提出了一种射频能量损耗模型和优化方法.定量分析矿用5G通信同轴电缆的固有衰减值和阻抗失配引起的损耗表达式,并结合矿井巷道特点以及基站与天线摆放位置对5G信号传输损耗的影响,建立了同轴电缆夹角的几何关系,推导出矿用5G通信系统射频能量损耗优化模型.根据上述射频能量损耗模型及优化技术得出:满足井下5G基站和天线安装要求的最佳角度为106.5°,对应的同轴电缆长度为0.42 m.与工程中常用值进行实验对比评判可见:射频信号强度优化值指标和传输速率优化值指标均有所提升,该模型可为矿山5G通信系统和智能矿山的建设提供技术支持.
  • 王健, 万帅, 公衍超, 赵晗 doi: 10.13245/j.hust.210903 P11-16 在线阅读 下载(1.86 MB)
    为了对视频编码中的视觉感知冗余进行充分挖掘,提升视频的主观质量,根据人眼感知特性对视频内容进行分类,建立了一种更符合人眼感知的多恰可感知失真等级视频感知失真测度模型,并将其应用于高效视频编码(HEVC).通过改善传统编码器的比特分配方式,对帧内编码帧与帧间编码帧分别进行处理,根据重分配的比特更新量化参数(QP),实现了视频感知编码.实验结果显示:与HEVC标准测试模型(HM)中的方法相比,提出的算法能够在近似同等的码率下获得更好的视频主观质量.
  • 吕宝岭, 李锦, 李雷星, 郭拓 doi: 10.13245/j.hust.210904 P17-22 在线阅读 下载(1.97 MB)
    针对软签名算法用于心率检测存在心率信号强度微弱、噪声大、心率检测精度差等问题,提出了基于改进软签名的心率检测算法.首先采用RG通道色差法将R和G颜色通道信号进行加权相减,并对所得色差信号进行多方向投影来选择较为干净的心率信号;然后变分模态分解(VMD)与小波系数非线性连续函数衰减的联合降噪算法对心率信号降噪,将VMD分解后的信号使用峭度法选择含心率信号较多的分量,随后对该分量使用小波系数非线性连续函数衰减算法进行降噪.最后对信号进行频谱分析,计算出心率值.实验结果表明:改进的软签名算法能有效增强心率信号强度,消除信号噪声,相比于常用的心率检测算法有更高的心率检测精度和鲁棒性.
  • 张秋余, 许福久, 赵振宇 doi: 10.13245/j.hust.210905 P23-29 在线阅读 下载(1.02 MB)
    在音频检索中为了利用音频水印进行信息标注,以及有效地权衡音频水印的嵌入容量、透明性和鲁棒性之间的关系,提出了一种基于双树复小波变换(DT-CWT)和奇异值分解(SVD)的鲁棒音频水印算法.首先提取原始语音的音频指纹作为音频水印;然后通过基于能量的嵌入位置选择来确定水印嵌入帧,进行4级DT-CWT后选取高频分量分段进行SVD;最后通过量化的方法在奇异值矩阵的奇异值中嵌入水印信息.实验结果表明:该算法具有较强的鲁棒性和透明性,并具有较高的嵌入容量,可以很好地满足信息标注的需要.
  • 时愈, 严嘉倩, 黄志高, 华夏 doi: 10.13245/j.hust.210906 P30-35 在线阅读 下载(5.06 MB)
    针对图像分块不够合理导致的模糊核估计不精确或计算量较大等问题,提出了一种从单幅空间可变模糊图像中自适应估计清晰图像的方法.首先,采用四叉树分解将空可变模糊图像进行自适应划分,按照模糊核的相似程度确保划分的不同图像块具有不同的模糊核.然后,对于每一个图像块,施加了一种显著性值先验来恢复潜在清晰图像,提取人眼感兴趣的重要部分能够更精确地估计模糊核,并且可以保留更多的图像细节.最后,采用加权窗函数对尺寸大小不同的相邻图像块进行拼接,得到去模糊后的复原图像.实验结果表明:在对空不变和空可变的模糊图像进行去模糊后,与目前的经典方法相比,提出的方法可以得到较好的图像恢复结果.
  • 杜中州, 王丹丹, 凌子文, 孙毅 doi: 10.13245/j.hust.210907 P36-40 在线阅读 下载(1.44 MB)
    提出一种基于磁纳米测温的绝缘栅双极晶体管(IGBT)热网络模型估计方法,可用于在线评估降维简化的IGBT热阻-热容网络模型.分析了磁纳米测温的理论模型和热网络传递模型,通过磁性纳米测温获得IGBT外壳背部的升温和降温曲线,从而估计热网络模型参数.通过设计的热网络模型参数估计系统和实验流程进行了仿真和实验,结果均验证了基于磁纳米测温的IGBT热网络模型参数评估方法的可行性,这种精确的在线估计方法能为评价IGBT内部热累积效应提供重要依据,也给出了实现大功率器件热安全性的在线评估解决办法.
  • 丛明, 缪跃, 李泳耀, 刘冬 doi: 10.13245/j.hust.210908 P41-46 在线阅读 下载(1.84 MB)
    使用一种气压式触觉阵列传感器拾取触觉特征信息,手掌和指尖触觉阵列点的灵敏度和最大重复性误差分别为13.73,10.85 kPa/N和3.54%,2.73%.依靠欠驱动手组建了触觉特征数据集,通过离散卡尔曼滤波方法对气压式触觉传感信息进行降噪处理,结合随机森林分类方法对生活物品进行分类.实验结果表明:气压式触觉传感器灵敏度高且重复度误差小,能够有效感知抓取分类过程中的触觉信息变化,依靠欠驱动手避免了抓取时速度碰撞对分类结果产生的影响,组建数据集时无须复杂的抓取控制方式,结合离散卡尔曼滤波的随机森林分类方法能够有效地完成对物体的识别分类,识别准确率达93.2%.
  • 赵彤洲, 杨成万, 刘威 doi: 10.13245/j.hust.210909 P47-51 在线阅读 下载(1.48 MB)
    针对采用感兴趣区域形变器(RoI Trans)检测排列密集、方向性显著的遥感图像目标性能较差且推理速度较慢等问题,采用逐步增强旋转候选框的定位精度以及对特征的非局部增强,提升遥感图像目标检测性能.首先,通过基于区域建议网络的实时目标检测器(faster RCNN)与RoI Trans构建逐步回归网络模型,以实现从粗粒度到细粒度的精确定位,采用引导性锚框区域建议网络(GA-RPN)增加水平候选框向旋转候选框转换过程中正样本的数量.其次,提出非局部特征增强模块以提高网络特征的表达能力.最后,分别在DOTA和HRSC2016遥感数据集上开展测试,并分别取得了77.46%和90.04%的平均均值精度(mAP),显著优于对照组.
  • 机械与动力工程
  • 王威, 林志良, 王军, 李志昂 doi: 10.13245/j.hust.210910 P52-58 在线阅读 下载(3.86 MB)
    将熵产理论引入二维叶栅的优化设计中,提出了一种能够准确量化在任何位置的流场不可逆损失的分析方法.基于热力学第二定律,理论推导了湍流下的流场熵产计算公式,采用涡黏性模型对叶栅流场熵产进行计算,详细讨论了安装角、叶栅稠度、叶型厚度对叶栅性能及流动损失的影响规律.通过B样条曲线完成叶栅参数化建模,并将改进的带精英策略的非支配排序的遗传算法(NSGA2)与计算流体力学(CFD)相耦合,建立一种以最大总压升和最小熵产率为目标的叶栅自动优化方法,进而得到优化叶栅的Pareto解.与初始种群相比,优化叶栅具有更优的气动性能,在总压提高的条件下,流场熵产率减少.
  • 刘俭辉, 华飞龙, 段红燕, 郎珊珊 doi: 10.13245/j.hust.210911 P59-63 在线阅读 下载(1.55 MB)
    以多轴缺口件为研究对象,考虑应力梯度和非比例附加强化对疲劳寿命的影响,建立一种适用于多轴缺口件的疲劳寿命预估模型.首先,以最大剪切应变幅作为损伤参量,借助坐标变换原理确定临界面位置,研究了裂纹萌生和扩展的物理机制;其次,利用有限元方法获得临界面上非均匀应力场,提取特定路径上的应力分布并进行归一化处理,给出多轴加载时的等效应力梯度因子;最后,考虑相位差的影响提出一种新的非比例附加强化因子,基于Manson-Coffin方程提出了一种多轴疲劳寿命预测方法.将本文模型、Smith-Watson-Toper(SWT)模型和Manson-Coffin方程的计算结果与实验寿命进行对比,结果表明本文方法的预测精度高于SWT模型和Manson-Coffin方程.
  • 付学中, 黄院星, 方宗德, 彭先龙 doi: 10.13245/j.hust.210912 P64-71 在线阅读 下载(2.2 MB)
    为系统研究面齿轮分支传动系统的静态均载特性,分析了非正交偏置的一般性直齿面齿轮双分支布置形式、系统啮合相位差,考虑安装误差和弹性变形推导了系统的变形协调条件,并与扭矩平衡条件和静力平衡条件联立,建立了非正交偏置的一般性直齿面齿轮双分支传动系统的静力学扭矩分配模型,给出了静态均载系数的计算方法,分析了安装误差、输入载荷、支撑刚度、扭转刚度及啮合刚度波动幅值对静态均载特性的影响.结果表明:分流级轴错角误差对均载性能影响最大,且当存在安装误差时,输入载荷和扭转刚度对均载性能有重要影响;为获得系统的均载,应消除啮合相位差影响,并采用偏置分流传动形式,同时减小输入小轮支撑刚度及各齿轮副啮合刚度波动幅值.
  • 许金, 李明珂, 韩正清, 李广波 doi: 10.13245/j.hust.210913 P72-76 在线阅读 下载(1.6 MB)
    针对直线感应电机在饱和状态下会使三维电磁场有限元模型进入非线性迭代,从而极大增加了计算的时间成本这一问题,提出了三维线性分析和二维非线性分析相结合的计算方法对强三维直线感应电机进行计算.首先,在三维有限元模型中获得线性工况下的电机电磁参数;其次,在二维有限元模型中,获得激磁电感和激磁电流之间的非线性关系,并利用迭代方法获得激磁电感;最后,开展了静态堵驻试验.结果表明:计算值与试验结果较为相符,验证了该方法的准确性,可以极大了减小三维非线性计算的时间成本,适用于大尺寸电机方案频繁调整的优化设计阶段.
  • 张家旭, 刘晔, 郭崇, 赵健 doi: 10.13245/j.hust.210914 P77-82 在线阅读 下载(1.3 MB)
    针对室内结构化场景的自主代客泊车路径规划问题,基于批处理先验知识树(BIT*)算法和滚动优化思想提出一种自主代客泊车路径规划方法.首先,基于BIT*算法规划全局自主代客泊车路径,并采用数组实现影响BIT*算法搜索效率的树节点优先队列和树边优先队列,提高全局自主代客泊车路径规划效率.然后,基于滚动优化思想和圆弧-直线组合方法规划满足汽车运动学约束和避障约束的局部自主代客泊车路径,基于滚动优化思想规划的局部自主代客泊车路径可以将汽车引导到泊车位附近,而基于圆弧-直线组合方法规划的局部自主代客泊车路径可以使汽车安全驶入泊车位.最后,仿真验证所提出的自主代客泊车路径规划方法的可行性和有效性,结果表明:相对于基于传统快速扩展随机数(RRT)算法的自主代客泊车路径规划方法,提出的方法搜索效率更高,并且规划的自主代客泊车路径满足汽车运动学约束和避障约束.
  • 李德顺, 马国林, 郭涛, 李敏 doi: 10.13245/j.hust.210915 P83-87 在线阅读 下载(2.15 MB)
    分别从理论推导和数值模拟的角度,分析了剪切流中湍流动能的衰减规律.通过简化湍流变量输运方程,采用Matlab求解了使用标准k-ε模型计算剪切流时湍动能在不同高度处的数值解,通过fluent数值模拟,验证了理论数值解,并与均匀流中的数值模拟结果进行对比,分析了在剪切流中入口湍流强度和湍流黏性比、来流速度梯度和输运方程扩散项等对湍流变量衰减的影响规律.结果表明:剪切流中存在湍流动能衰减;入口湍流强度对湍流变量输运方程生成项的影响较大,湍流黏性比对湍流变量输运方程生成项的影响较小;当入口湍流强度相同时,入口湍流黏性比越大,湍动能衰减的越快,来流速度梯度对湍动能衰减的影响越小;当入口湍流黏性比相同时,入口湍流强度越大,湍动能衰减的越慢,来流速度梯度对湍动能衰减的影响越大.
  • 土木工程
  • 李万润, 郭赛聪, 杜永峰 doi: 10.13245/j.hust.210916 P88-94 在线阅读 下载(2.13 MB)
    为了更好地预测钢结构焊接节点的延性断裂,结合空穴扩张模型(VGM)和应力修正临界应变模型(SMCS)的优点,提出了一种应变修正平均应力(SMMS)模型,给出了SMMS模型的推导过程.通过现有的平滑缺口圆棒拉伸试验校准了国产Q345钢材的VGM,SMCS和SMMS模型的韧性参数,分析比较了三种模型的特点及计算量大小.最后利用已有的Q345钢材梁柱节点局部焊接拉伸试验对SMMS模型预测钢材延性启裂的有效性展开分析.研究表明:SMMS模型的韧性参数与VGM,SMCS模型类似,在三种平滑缺口圆棒尺寸下的校准结果均比较接近,且其离散系数较小,说明SMMS模型的韧性参数是材料的固有属性;SMMS模型相比VGM模型计算较为简便,相比SMCS模型受应力三轴度的波动影响较小;SMMS模型的延性启裂预测结果与VGM模型较为接近,且与试验值较为相符,表明SMMS模型可用于钢结构焊接节点的延性断裂预测.
  • 陈水生, 赵辉, 朱朝阳, 李锦华 doi: 10.13245/j.hust.210917 P95-100 在线阅读 下载(1.45 MB)
    为了准确预测重车荷载作用的简支梁桥荷载效应极值,充分考虑了过桥重车的随机性特征和不同重车荷载事件出现的概率,基于经典极值理论,提出了不同重车荷载事件的组合广义极值分布(CGEV)极值预测方法,通过数学推导和数值算例证明了该方法的合理性.同时,以一座简支梁桥为工程背景,采用CGEV方法预测简支梁桥在重车荷载作用下的荷载效应极值.研究结果表明:采用CGEV方法预测桥梁的车致荷载效应极值精度较高且工程应用方便,最大预测误差为4%,而传统混合数据的单一广义极值分布(SGEV)的桥梁车致荷载效应极值预测误差最小为36.6%;简支梁桥的车致荷载效应可以基于同时过桥的重车数量划分荷载事件类型,其车致荷载效应极值主要受2辆重车过桥事件控制;为了保证简支梁桥的安全运营,建造时应有适当的安全储备,管养时应结合实际情况对过桥重车采取相应的限载措施.
  • 张雯超, 史培新, 刘维, 贾鹏蛟 doi: 10.13245/j.hust.210918 P101-106 在线阅读 下载(1.32 MB)
    搜集了苏州轨道交通建设中70个地铁深基坑的设计与监测数据,并通过相关性分析研究长宽比、开挖深度、宽深比、插入比、横撑竖向间距、横撑道数、地连墙厚度和施工方法8个输入参数间,以及与地连墙变形间的相关性强弱关系.对比分析了BP神经网络(BPNN)、K近邻(KNN)及支撑向量机(SVM)等算法在苏州地区基坑地连墙变形预测中的适用性.最后采用Spearman相关系数对KNN中的欧式距离进行优化,建立了Spearman-KNN地铁深基坑地连墙变形的预测模型,并与传统KNN进行对比.结果表明:提出的预测模型预测精度提高了8.3%,且与现场实测值的误差在20%以内.研究结果为苏州地铁基坑地连墙的变形预测提供了新的思路和探索.
  • 刘嘉, 刘明露, 颜攀, 涂建维 doi: 10.13245/j.hust.210919 P107-113 在线阅读 下载(2.08 MB)
    对大跨度桥梁正交异性钢桥面板盖板-U肋焊接部位平面内双裂纹扩展规律进行研究,基于单裂纹扩展理论,采用相互作用积分法计算裂纹尖端应力强度因子和最大能量释放率(MERR)准则确定扩展方向,根据等效裂纹前缘原则研究双裂纹扩展到一定阶段后的融合及失效的全过程,并以安庆长江大桥正交异性钢桥面板盖板-U肋焊趾部位为研究背景,探寻其平面内双裂纹的扩展发展规律,获取双裂纹扩展下的疲劳寿命.结果显示:焊趾处平面内双裂纹是由I型主导的I-Ⅱ-Ⅲ复合型裂纹扩展融合过程;两个初始裂纹在各自区域内呈单裂纹扩展达到融合,融合后裂纹长轴方向扩展速度较快,最终形成新的单裂纹直至构件损坏.
  • 船舶工程
  • 郭春雨, 郐云飞, 韩阳, 徐鹏 doi: 10.13245/j.hust.210920 P114-119 在线阅读 下载(3.31 MB)
    海浪凭借其高速度高能量的特性往往会威胁到近岸地区人们的生命财产安全,通过探究波浪在附着不同结构物的斜坡上爬升传播过程中精细流场的演化过程,有利于探究近岸海浪流动结构演变及成灾机理.利用粒子图像测速技术(PIV)对波浪爬升不同斜坡时的流场信息进行测量,探究了不同形式的结构物对波浪爬坡过程的影响.试验结果表明:波浪经过结构物时,波形会发生变化,速度场紊乱,波浪的爬坡速度减缓;另一方面,随着波浪的爬升,结构物后方会产生若干涡旋结构,涡旋会逐渐扩散.结构物的阻拦会导致波浪能量降低,不同结构物的阻拦效果存在明显差异,结果可为近岸防浪结构物的设计提供参考.
  • 李宗吉, 王旭东, 朱拥勇, 王德石 doi: 10.13245/j.hust.210921 P120-125 在线阅读 下载(2.42 MB)
    研究了平稳激励下附加阻尼层薄板结构的声辐射优化问题.考虑了声介质与薄板间的耦合作用和位移约束弹簧边界,建立了含弹性边界的有限元/边界元声振强耦合模型.在优化设计问题中,将声功率和声压转化为以结构位移为变量的表达形式,提出声功率和声压灵敏度的直接求解方法;根据薄板厚度与质量和刚度矩阵的关系推导并建立了以阻尼层相对厚度为设计变量的人工阻尼材料模型,讨论了强弱耦合模式、弹性边界条件、激励频率和阻尼系数对优化设计的影响,数值优化算例证明了所提方法的有效性.
  • 刘峰, 田震, 王萌, 应祎 doi: 10.13245/j.hust.210922 P126-132 在线阅读 下载(928.48 KB)
    为提高多开孔耐压柱壳设计效率,进行了设计变量的灵敏度分析和降维处理.利用最优拉丁超立方方法进行了样本点的选取,对样本点进行了计算、分析及拟合,得到了精度满足工程需要的近似模型.建立了多开孔耐压柱壳确定性多目标及多目标稳健性优化模型,分别进行了确定性多目标优化、3σ稳健性优化和6σ稳健性优化的求解,采用最小距离法确定了相应的优化方案.结果表明:6σ优化与3σ对比,在质量增加的同时,极限载荷有所增加;3σ优化与确定性多目标优化对比,质量和极限载荷增加幅度较大,说明必须增加设计参数值以适应结构稳健性要求的提高,从而导致质量增加,6σ优化所有约束函数和目标函数的质量水平都有了提高,多数设计变量的质量水平提高到了6σ以上.可见6σ的稳健性优化可大幅提高多开孔耐压柱壳的稳健性.
6 2024
主 管:教育部
主 办:华中科技大学
主 编:李元元
刊 号:ISSN 1671-4512
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