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第49卷,第12期
刊出日期:2021年12月
  • 机械与材料工程
  • 王俊杰, 丁旭, 武新军 doi: 10.13245/j.hust.211201 P1-5 在线阅读 下载(1.98 MB)
    针对电磁超声传感器(electromagnetic acoustic transducer,EMAT)信号阻塞现象,在分析阻塞区形成原因的基础上,建立传感器接收端等效模型,基于该模型得到阻塞区时间、频率的变化规律并进行验证.首先,结合EMAT的工作机制,提出信号阻塞区由接收线圈受到磁场冲激和电压衰减过程组成;然后,根据传感器接收端结构中的磁耦合机制建立等效模型,得到电压衰减过程表达函数;最后,通过实验测得不同接收端结构对应的回路参数和EMAT信号阻塞区的时间、频率,对模型进行验证.研究结果揭示了EMAT结构对信号阻塞区的影响规律,可为EMAT的设计提供参考.
  • 王军, 李志昂, 王威, 林志良 doi: 10.13245/j.hust.211202 P6-10 在线阅读 下载(3.15 MB)
    为更好地控制叶栅流动分离,提出一种在叶栅内部设置分流叶片的流动控制方法.采用数值模拟方法对比在不同攻角下有无分流叶片对叶栅性能及流动损失的影响,结果表明:分流叶片在大攻角条件下,更能提高叶栅的气动性能;选取攻角为11.7°,设计具有不同位置分流叶片的平面叶栅,对比分析发现分流叶片能够提高叶栅的做功能力.分流叶片轴向位置与周向位置存在最优组合,当分流叶片在周向与大叶片吸力面距离为28%弦长时,叶栅气动性能最佳,距离增大或减小均会恶化叶栅性能;轴向位置上,当分流叶片位于大叶片前缘处时,能够抑制尾缘边界层分离,减少流动损失.
  • 史伟杰, 杨传辉, 张添, 罗小辉 doi: 10.13245/j.hust.211203 P11-15 在线阅读 下载(2.09 MB)
    为满足对气动系统无线传感网络的供电需求,设计了一种密封性能优异、外置型气体激励式压电俘能器,搭建了俘能特性实验测试系统.以换向阀换向过程产生的交变气体为激励,通过改变换向冲击压力和负载电阻,分析峰值电压和峰值功率,探究了俘能器的俘能特性.结果表明:换向冲击压力越大,俘能器产生的峰值电压越高;负载电阻增大,峰值电压升高,且升压时间增长;当负载电阻在70~5 500 kΩ范围内时,会出现较高峰值功率;当换向冲击压力为0.4 MPa时,最大输出峰值功率可达90.03 μW.
  • 文世峰, 刘洋, 陈柯宇, 车玉思 doi: 10.13245/j.hust.211204 P16-21 在线阅读 下载(3.23 MB)
    开展了含钪铝合金/铝合金多材料激光选区熔化(selective laser melting,SLM)成形研究,分析工艺参数对微观结构和宏观性能的影响.采用HK125型激光选区熔化成形设备,优化激光功率和扫描速率正交窗口,获得多材料样件界面结合最优的体能量密度为117.6 J/mm3.通过光镜观察和能谱仪(energy dispersive spectrometer,EDS)元素分析发现界面过渡区域存在元素扩散,界面区域平均硬度略低于两侧合金,其与形成弱中间相化合物有关.AlMgScZr/AlSi10Mg多材料构件的抗弯强度和模量分别为698 MPa和2.70 GPa,多材料构件的水平结合抗拉强度可达279.6 MPa,垂直结合抗拉强度为206.5 MPa.结果表明AlMgScZr/AlSi10Mg多材料具有良好的冶金结合效果,并且其水平方向结合性能优于垂直方向结合性能.
  • 刘琪, 卢红, 张新宝, 乔宇 doi: 10.13245/j.hust.211205 P22-27 在线阅读 下载(1.45 MB)
    针对双驱进给系统结构的特性,提出了双轴定位误差建模与补偿方法.分析影响双驱进给系统定位精度的误差来源,建立基于双轴误差数据的龙门移动式双驱进给系统的速度-位置定位误差预测模型.采用开放式数控系统,提出基于交叉耦合的双驱进给系统定位误差补偿方法.在误差补偿过程中考虑双轴动态耦合特性与同步误差和单轴跟随误差耦合作用对误差补偿的影响,并进行误差补偿实验验证.实验结果表明所提出的误差补偿方法提高了龙门移动式双驱进给系统的定位精度和同步精度.
  • 许颜贺, 赵坤杰, 吕聪, 周建中 doi: 10.13245/j.hust.211206 P28-33 在线阅读 下载(1.06 MB)
    围绕抽水蓄能机组低水头开机过程励磁系统优化调控问题,建立了包含带调压室的引水系统、非线性水泵水轮机、七阶同步发电机与自并励静止励磁系统的机组水-机-电耦合模型,分析了机组低水头开机运行进入S特性区时系统水-机-电耦合作用动态特性.设计了针对该工况的励磁系统模糊分数阶比例-积分-微分(PID)励磁控制器,引入菌群觅食趋化性-引力搜索算法进行控制参数优化.实验结果表明:相比于传统PID控制系统和自并励静止励磁系统,模糊分数阶PID控制系统可抑制抽水蓄能机组励磁系统在低水头开机进入不稳定区域发生剧烈低频振荡,显著提高了励磁控制品质,且具有较强的鲁棒性.
  • 船舶与海洋工程
  • 徐海祥, 马晨龙, 冯辉 doi: 10.13245/j.hust.211207 P34-39 在线阅读 下载(2.85 MB)
    针对传统迭代推力分配方法实时性较差的问题,提出了一种基于极限学习机(ELM)的推力分配方法.该方法考虑了推进器的布局条件与推进器推力约束,利用序列二次规划(SQP)算法在短时间内生成了大量用于极限学习机神经网络训练的推力分配样本数据.利用生成的数据集进行了离线训练,并进行了在线测试.仿真结果表明:该方法可以较高的精度和更快的计算速度完成推力分配,体现了其相较于传统迭代优化算法的优越性,更能满足工程应用的实时性需求.
  • 刘玉超, 任慧龙, 冯国庆, 周学谦 doi: 10.13245/j.hust.211208 P40-45 在线阅读 下载(1.71 MB)
    基于疲劳谱分析方法,分析了波浪谱曲线及船体结构应力响应函数曲线的特征,提出了船体结构计算频率的筛选方法;根据经过筛选后的计算频率,提出了船体结构应力响应函数曲线形状的快速识别和确定方法;同时结合船体结构浪向疲劳累积损伤度的计算方法,提出了船体结构疲劳评估直接计算的简化方法.结果表明:该简化方法可以在很大程度上对船体结构的优化计算过程进行简化,且能达到很好的误差控制;采用该简化方法与采用全频率谱分析方法得到的计算结果间的误差可控制在最大不超过2.6%.
  • 何保委, 刘胜道, 周国华, 宗敬文 doi: 10.13245/j.hust.211209 P46-50 在线阅读 下载(1.35 MB)
    针对目前磁性检测站利用地磁模拟法获取的舰艇垂向感应磁场精度不够高的问题,提出一种检测线圈改进方法,以获得高精度的感应磁场.研究了双层垂向检测线圈的磁场均匀度对求解椭球壳感应磁场精度的影响,以磁场的均匀度和极差值构建目标函数,采用多目标模拟退火法对四层检测线圈的垂向坐标和安匝数进行优化.数值仿真表明:检测线圈改进后磁场均匀度提高了13.00%,潜艇模型感应磁场Ziz的相对误差由4.10%降至1.95%.根据线圈优化结果搭建了线圈系统,并进行潜艇模型感应磁场测量实验,证明使用改进后的线圈能够获取更加精确的感应磁场Ziz,为工程上设计检测线圈提供了新的思路.
  • 程广利, 庞昕, 刘宝, 邓峰 doi: 10.13245/j.hust.211210 P51-56 在线阅读 下载(1.53 MB)
    为预报浅海中气枪声源诱发的海底地震波场,将有限元法和无限元法耦合,建立了浅海海底地震波场模型.以雷克子波或实测的水中气枪声源信号为输入激励,分别运用声学有限元、结构有限元构建海水和海底,通过施加绑定约束建立海水和海底介质的流固耦合模型,结合实际情况设置沉积层,利用无限元对海水和海底模型的边界进行截断处理,以模拟无限空间,从而构建气枪声源诱发的浅海海底地震波场有限元-无限元耦合模型.开展了海上试验,从时频分布及能量占比角度,对比了海试数据和模型仿真结果,验证了耦合模型的有效性.
  • 人工智能与自动化
  • 刘冬, 于洪华, 丛明, 王子途 doi: 10.13245/j.hust.211211 P57-63 在线阅读 下载(2.8 MB)
    针对机器人在少样本学习时利用以往的经验知识来指导新任务学习的问题,采用情景记忆建模机器人的经验,提出一种情景引导下基于元学习的机器人技能学习方法,实现机器人对新任务少样本情况下的高效学习.集成情景记忆对机器人经验建模,在学习过程中通过编码器将元学习器传递过来的任务经验存储为情景记忆,在指导新任务学习过程中通过键值特征向量对任务进行分层寻址,抽取情景内的行为进行组合,直至完成任务.基于以长短时记忆(LSTM)神经网络为核心的元学习网络,构建元学习模型,并采用归一化策略和SeLU激活函数优化模型以提高模型的鲁棒性.使用UR3e机械臂分别在仿真环境和真实环境下进行训练和测试,实验结果表明所提出的学习方法在少样本学习相似任务上具有较高成功率和良好的泛化性.
  • 鄂海红, 何佳雯, 袁立飞, 宋美娜 doi: 10.13245/j.hust.211212 P64-70 在线阅读 下载(1.67 MB)
    为解决眼科医生阅片工作量过大的问题,将深度学习技术应用于湿性年龄相关性黄斑变性(AMD)辅助诊断领域.针对只考虑单一模态的医学影像且未将湿性AMD进行更细化的分类,构建了适用于深度学习的双模态湿性AMD数据集,并提出一种双模态湿性AMD辅助诊断模型Wet-AMD-Net.针对不同的特征提取模型与不同的特征融合策略进行实验,效果最优的模型受试者工作特征曲线下面积(AUROC)、召回率、精确度分别达到0.988 1,0.979 2和0.982 1,超过了有多年工作经验的4位眼科医生的平均水平,用于临床辅助诊断具有实用性.
  • 罗亚波, 罗健 doi: 10.13245/j.hust.211213 P71-75 在线阅读 下载(2.05 MB)
    针对传统相机标定方法存在的精度不高和反向传播(BP)神经网络训练结果对初始权重和阈值的敏感性等问题,利用模拟生物界种群规模动态平衡的阻滞增长机制,构建阻滞增长神经网络,对BP神经网络的初始权重和阈值进行优化,消除了初始权重和阈值随机性对神经网络计算结果的影响.设计了比较实验,以验证阻滞增长神经网络的优越性.针对实验过程中传统Harris角点检测算法存在的漏检测和误检测等问题,提出了一种改进Harris角点检测算法,使得实验中所得到的双目视觉系统的标定精度满足比较实验的要求.比较实验表明:与BP神经网络方法相比,采用阻滞增长神经网络进行双目视觉系统标定具有更好的收敛性和求解精度.
  • 魏祥林, 杨维满, 王晗, 黄苏融 doi: 10.13245/j.hust.211214 P76-82 在线阅读 下载(2.83 MB)
    针对传统有限集模型预测控制(FCS-MPC)存在权重因子整定繁琐的问题,提出一种级联模型预测控制(SMPC)策略,实现了电池储能型准Z源逆变器(BES-qZSI)光伏并网系统的无权重因子模型预测控制.首先,建立了三相BES-qZSI光伏并网系统的离散化状态空间模型;其次,采用分层优化建立了级联的电抗器电流价值函数、并网电流价值函数和开关频率约束价值函数,通过对其逐级评估寻求最优开关状态,从而避免了传统FCS-MPC所需的综合价值函数及其权重因子,使得控制器设计大为简化.此外,将光伏电池的最大功率点跟踪(MPPT)与电抗器电流控制结合,将储能电池荷电状态(SOC)管理与其过流保护结合,进一步简化了控制结构,改善了控制性能.研究结果表明:SMPC策略控制的BES-qZSI光伏并网系统的控制器不仅设计简化,而且展现了良好的动、静态性能.
  • 胡颖杰, 张秋余, 李昱州 doi: 10.13245/j.hust.211215 P83-88 在线阅读 下载(1.64 MB)
    为了实现基于内容的语音全文检索,提高语音检索性能,以及保障云端语音数据的隐私安全,提出了一种基于声母和深度哈希的密文语音全文检索方法.该方法将提出的基于汉语声母和元音的双向循环递归神经网络(RNN)-长短时记忆(LSTM)深度学习模型与语音感知哈希相结合,分别将加密语音和生成的哈希码上传至云端密文语音库和全文哈希索引表,并建立一一映射关系.查询时提取待查询语音的哈希码,并与云端的全文哈希索引表进行阶段式匹配检索.实验结果表明:该方法既能保障语音隐私安全,又能获得较高的检索精确度与可观的召回率(当精确度为97.68%时召回率可达47.60%),并在一定程度上减弱了说话人声音特征对全文检索的不利影响.
  • 电子与信息工程
  • 周浩, 杨佳诚, 田应伟, 徐新军 doi: 10.13245/j.hust.211216 P89-93 在线阅读 下载(2.5 MB)
    根据奥米亚棕蝇(Ormia ochracea)的耦合听觉系统放大两耳信号相位差的机制,提出将奥米亚棕蝇耦合听觉系统运用于小型天线阵列的测向中.通过调整天线的导向矢量,放大包含来波信号到达角信息的不同通道接收信号间的相位差,再利用多重信号分类(MUSIC)算法进行测向.利用垂直放置的二元单极子交叉环阵列进行仿真实验,结果表明:利用奥米亚棕蝇耦合系统的MUSIC算法估角具有更高的估角精度,10 dB信噪比条件下估角均方根误差相对传统MUSIC算法估角降低了2°,估角精度提升了约55%,验证了该方法应用于小型天线阵列测向的可行性.
  • 赖叶平, 王玉皞, 周浩, 徐新军 doi: 10.13245/j.hust.211217 P94-98 在线阅读 下载(2.18 MB)
    为了分析高频雷达输出的径向流测量误差和矢量流测量误差之间的关系,从矢量流合成的过程出发,推导了任意雷达站点数目情况下的误差几何缩放因子的解析表达式,该表达式表明雷达站点的数目和位置均会影响误差几何缩放因子的值.此外,利用实测数据分析了实际情况下径向流误差和矢量流误差之间的关系,结果表明:给出的误差几何缩放因子可以很好地量化径向流误差与矢量流误差的关系,但是矢量流误差与径向流误差的定量关系也受到矢量流合成过程中具体的处理方法的影响.
  • 田文龙, 杨维, 邵小桃 doi: 10.13245/j.hust.211218 P99-104 在线阅读 下载(1.11 MB)
    为实现面向矿难救援的透地定位,设计了一种高精度的远距离磁感应透地定位方法.该方法采用水平放置在地下的环形通电线圈作为定位信号发射机,采用两个在地面上不同位置的三轴正交磁芯线圈作为定位信号接收机.利用定位信号指向发射机线圈中轴线的方向特性,构建包含接收机和定位信号矢量的三角形,利用正弦定理计算发射机在水平二维的方位.当确定发射机的深度时,首先利用矢量分解和坐标转换等数学工具对定位信号矢量进行拆分,然后探讨定位信号各分量的强度随传输距离变化的规律.在建立定位信号强度与发射机深度之间一一对应的关系后,利用迭代计算确定发射机的深度.仿真结果显示:利用所设计的定位方法,透地定位方法在1 000 m的深度下可以实现精度极高的透地定位.
  • 土木工程
  • 曾晨, 姚翔川, 郑俊杰, 徐智韬 doi: 10.13245/j.hust.211219 P105-111 在线阅读 下载(1.56 MB)
    基于微生物加固(MICP)技术的作用机理,考虑注浆(包括菌液和胶结液的注入)过程中细菌的运移和附着、尿素水解速率、碳酸钙沉淀、孔隙填充和渗透率降低等特征,建立了适用于现场尺度的反应-运移模型.结合实际工程中的注浆方案,模拟分析了注菌(即注入细菌悬浮液)和注胶(即注入胶结液)速率及注胶方式对固化效果的影响.结果表明:注菌速率的增加会降低细菌的固定率;在单一注胶方式下,注胶速率的增加能提高反应物的运移效率,改善碳酸钙沉淀的均匀性,但是不利于碳酸钙沉淀量的累积;采用循环注胶方式并提高胶结液浓度,能增加细菌和反应物的利用率及运移效率,在增加碳酸钙累积量的同时改善固化的均匀性.
  • 沈才华, 郭金勇, 于洪亮, 华素雅 doi: 10.13245/j.hust.211220 P112-118 在线阅读 下载(3.32 MB)
    根据围岩弹性模量空间变异性截断式正态分布的随机分布统计规律特征,提出了基于围岩弹性模量空间随机分布的深埋圆形隧道数值仿真计算方法,模拟分析了围岩空间变异性统计规律特征对隧道位移的影响规律;同时考虑围岩的不确定性,结合可靠度理论,分析了围岩不同空间随机分布特征下隧道位移场随机分布规律,提出了考虑围岩空间变异性的四阶段隧道位移分区计算方法,四个阶段分别为均匀化线性离散阶段、随机波动性离散阶段、非线性离散阶段和单一化线性离散阶段,本案例的四阶段临界变异系数分别为12.5%,23.0%和56.0%.此外,还提出了基于围岩环向统计分析法的隧道空间变异性理论计算方法,理论计算结果未出现随机波动性离散阶段,通过三维随机有限元分析方法与理论计算法对比,提出了便捷的考虑围岩空间随机性的位移修正理论计算方法,便于在实际工程设计中应用,可为隧道位移可靠度设计计算提供基础.
  • 刘凌晖, 雷明锋, 李水生, 谭芝文 doi: 10.13245/j.hust.211221 P119-125 在线阅读 下载(4 MB)
    采用有限差分法分析了半封闭基坑的降水渗流特征,发现地层渗透性仅改变地下水流速,而帷幕嵌入深度、含水层厚度、降水井滤管长度均会导致流网形态变化,与帷幕阻隔效应耦合,进而影响排水需求.基于等效井假设,建立了标准状态下排水量随帷幕变化的特征曲线,提出了阻隔效应的量化公式;并针对非标准降水条件提出了对应的特征曲线修正方法,进而可对需求排水量进行初步预测.数值模拟和现场测试对比验证表明所提出的量化预测方法具备可靠性,且保留了一定程度的安全冗余度.
  • 李可, 卫垚鑫, 金蕾蕾, 王新玲 doi: 10.13245/j.hust.211222 P126-132 在线阅读 下载(2.36 MB)
    将高强不锈钢绞线网/超高韧性水泥基复合材料(ECC)用于约束高强混凝土(简称HSME约束高强混凝土),并考虑混凝土强度(C55~C75)、ECC强度及横向钢绞线配网率等,开展其受压性能的试验和理论研究.由轴压试验可知:当HSME约束高强混凝土达到开裂荷载、85%的峰值荷载和峰值荷载时,最大裂缝宽度分别为0.02,0.08,0.20 mm,表现出极好的裂缝控制能力;破坏时整体裂而不碎,约束层和核心混凝土黏结良好.与素混凝土相比,HSME约束高强混凝土抗压强度、延性和变形能力显著增高.增大ECC强度和混凝土强度可增大其开裂荷载及峰值荷载,增大横向钢绞线配网率可增加其延性.引入ECC及横向钢绞线特征值,建立了HSME约束高强混凝土抗压强度计算模型,并通过对比本试验和其他试验的结果,验证了该模型的有效性.
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
    CN 42-1658/N
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