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第47卷,第5期
刊出日期:2019年5月
  • 基于CuPc的反式钙钛矿太阳能电池低温制备
    廖广兰,涂玉雪 p1-5
    引入一种典型的p型半导体材料CuPc,采用反式钙钛矿太阳能电池结构,利用热蒸发沉积方法将其作为电池的空穴传输层,在低温条件下制备电池器件.对不同厚度CuPc膜对钙钛矿电池性能的影响进行了优化,采用电流-电压测试、扫描电镜、原子力显微镜和X-射线衍射等方法分析了电池的光电性能和薄膜质量.研究结果表明:热蒸发沉积的CuPc层具有良好的平整性和覆盖性,当其厚度为10 nm时,器件在刚性基底上取得了15.37%的最高光电转化效率,在柔性基底上取得了12.66%的最高光电转化效率.该电池制备过程简单、成本低且重复性高,为进一步制备大面积、高效率以及柔性化的钙钛矿太阳能电池提供了参考.
  • GF/pCBT复合材料制备及耐高温和盐腐蚀研究
    张璐,卢少微,范绍华,周利民 p6-10
    利用环状对苯二甲酸丁二醇酯(CBT)的原位聚合法,将催化剂预先附着在玻璃纤维(GF)表面使其与CBT在空间上隔离,避免树脂提前聚合致使黏度增高,进而采用液体成型技术制备高纤维体积含量的连续玻璃纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯基(GF/pCBT)复合材料,并研究了复合材料在高温环境中及经高温、盐雾喷射和盐水浸泡等老化处理后的弯曲力学性能变化.研究结果表明:GF/pCBT复合材料的弯曲强度随环境温度的升高而下降,在50℃~75℃区间由于pCBT基体的玻璃化转变而导致的复合材料弯曲强度下降速率最快;在低于175℃的温度下,材料恢复至常温后弯曲性能基本无变化,环境温度升高至200℃,材料恢复至常温后弯曲性能有小范围提升;在盐雾喷射和盐水浸泡老化初期材料弯曲强度有一定增加,但随后开始快速下降;相对盐雾喷射,盐水浸泡老化作用更为明显,且老化4周时弯曲性能仍无稳定趋势.
  • 张量分量混合插值板单元的构造及应用
    轩建平,刘超峰 p11-15
    阐明了Mindlin板单元及张量分量混合插值4节点板单元(MITC4)的基本原理;利用HyperMesh划分有限元网格,依据Mindlin板单元和MITC4板单元的基本理论,设计了Mindlin板单元与MITC4板单元的有限元程序.对简支矩形板进行静力分析,比较了利用MITC4板单元的计算值与解析解的差异.相比Mindlin板单元,论证了MITC4板单元在剪切自锁、单元几何扭曲及收敛性方面的优势.对存在孔洞的板结构进行静力分析和模态分析,比较ADINA和Matlab的计算结果,研究证明MITC4板单元算法的有效性.
  • 弹丸激励下身管和摇架耦合系统动力学分析
    岳鹏飞,王德石,刘宝 p16-21
    为了研究弹丸、摇架与轴向运动身管耦合系统的振动特性,根据哈密顿原理推导出移动弹丸激励下身管和摇架系统的振动方程,采用修正的伽辽金法将时变方程离散,运用四阶龙格-库塔法进行数值计算,结合算例验证了方程的正确性,研究了摇架和弹丸的惯性效应对身管振动特性的影响.研究结果表明:所建立的含摇架的耦合系统模型可以综合考虑摇架角运动和扰动力矩的影响,丰富了身管振动影响因素的研究内容;增大弹丸加速度和减小弹丸质量偏心距有利于减小炮口振动响应.
  • 铁磁钢材应力致磁各向异性定量检测特性研究
    张富臣,李红梅,景宗福,贾瑞清 p22-26
    为研究铁磁材料的应力致磁各向异性的物理表现及其对应力的定量检测特性,搭建了交流磁化/检测实验装置.在单向加载条件下,对铁磁Q195平板试件施加了不同程度的弹性应力.并在保持每个弹性应力方向及大小不变前提下,施加了不同方向的不饱和交流外磁场,检测了其交流磁化曲线.通过对实验数据的频谱分析、磁滞回线的获取及磁特征参数的提取,分析和讨论了铁磁材料应力致磁各向异性定量特性、磁各向异性特征参数与应力的定量关系.研究结果表明:应力导致了铁磁Q195钢材表现出了磁各向异性特性;应力致磁各向异性磁特征参数随着应力增大而近似于线性增大,可以通过提取对应的参数进而求取对应的应力.研究结果对系统探究铁磁材料的应力致磁各向异性定量特性具有一定参考价值.
  • 基于遗传神经网络的车轮匹配整车逆动力学
    李海青,赵又群,闫茜,林棻 p27-32
    为深入研究机械弹性车轮(MEW)的力学性能和整车稳定性的相互匹配关系,在Simulink中建立了整车非线性三自由度模型;利用基遗传算法对车轮模型参数进行辨识,并提取侧偏刚度与侧向力峰值作为车轮力学特性的评价指标;利用该模型进行了前后轴不同侧偏刚度和侧向力峰值组合的汽车前轮正弦输入模拟仿真,得到若干组汽车稳定性指标参数;利用遗传算法优化,建立了输入为汽车稳定性评价指标,输出为前后轮侧偏刚度和侧向力峰值组合的BP神经网络逆动力学模型.研究结果表明:遗传算法对车轮参数识别误差小于4%,用遗传神经网络算法(GANN)得到的测试结果最大误差为6.2%,平均误差为3.1%,所建立的遗传神经网络模型具有较高的车轮侧偏特性预测能力.
  • 服务机器人双臂协调操作的灵活性分析
    李宪华,孙青,张雷刚,宋韬 p33-38
    针对机器人双臂协调操作的灵活性问题,提出一种速度可操作度椭球相交体积指标进行分析,得到协作空间内奇异操作点和协作空间内各操作点的灵活性分布云图.首先,建立双臂的紧协调约束方程,并基于双臂连杆速度得到雅可比矩阵;然后,采用TOMM法求解双臂协调操作的可操作度椭球相交体积;最后,以服务机器人的双臂为研究对象,运用速度可操作度椭球相交体积指标进行双臂的灵活性分析,并应用Matlab对双臂协调操作的灵活性进行仿真分析,研究结果验证了上述分析的正确性,为双臂机器人的协调避碰提供了一定参考.
  • 激光加工凹坑织构对赛龙表面润湿性的影响
    秦红玲,李雪飞,朱合法,赵新泽 p39-44
    为探究凹坑织构对表面润湿性的影响以及表面形貌与润湿性之间的关系,提高水润滑轴承材料表面的润湿性,以赛龙材料为研究对象,使用激光雕刻机在试样表面加工不同凹坑织构.使用接触角测量仪测量表面接触角,运用三维形貌仪和扫描电子显微镜对加工后表面形貌分别进行宏观和微观的测量及表征.选取ISO25178中部分三维参数分析表面形貌与润湿性之间的关系.建立凹坑织构几何模型,基于过渡理论分析凹坑形貌变化对表面接触角的影响机理.研究结果表明:合适的织构设计可以有效提高表面润湿性,减小接触角;织构直径和深度越大,材料表面的接触角越小;ISO25178三维参数体系中峭度、偏斜度与表面润湿性之间有较强的关联性,峭度越小,偏斜度越大,表面润湿性越好;表面接触角余弦值与粗糙度率的变化趋势一致,接触角随粗糙度率增加而降低;通过过渡模型建立了织构参数和接触角之间的函数方程,并通过拟合法对其进行了优化.
  • 平面轨迹机构多目标的运动精度可靠性评价
    王兴东,郭东生,张加波,孔建益 p45-50
    提出了一种多尺寸概率综合法,对考虑构件杆长公差和运动副间隙的平面轨迹机构进行了运动学设计.构建轨迹点运动误差的概率模型,以运动精度最大失效概率最小化为目标,将可靠性和运动无缺陷作为性能概率约束,建立了机构运动精度可靠性概率优化设计数学模型,并验证了模型的有效性.在满足给定运动输入输出关系的前提下,优化出了各配合方案的最优杆长及允差等设计参数.根据铰点配合方案及优化获得的杆长尺寸公差均值,得到了不同铰点配合间隙对机构运动精度可靠度的影响程度;结合预估制造成本,进行方案综合评价.研究结果表明铰点B,C,A和D的配合间隙对机构运动精度可靠度的影响程度依次增大.兼顾成本和可靠度,给出了最优设计方案.
  • 双定子叶片泵滚柱连杆组摩擦副润滑特性分析
    高俊峰,隋广东,吕世君,闻德生 p51-55
    利用Matlab软件计算得出滚柱连杆组摩擦副作用力及内外滚柱偏转角的变化情况,分析得到作用力及接触应力最大位置,将其作为滚柱连杆组摩擦副润滑分析位置,并采用弹流润滑理论进行分析.研究结果表明:滚柱连杆副的润滑特性随滚柱半径的增大及液压泵转速的升高而变好;滚柱-连杆副的最小油膜厚度和膜厚比随半径差增大而迅速减小,随滚柱半径的增大而缓慢增大;当滚柱半径选取范围为2.5~3.5 mm,半径差取值范围为0.05~0.55 mm时,该摩擦副的润滑状态良好;半径差越小,该摩擦副的润滑状态越好,考虑到实现径向间隙补偿,半径差设计范围为0.3~0.5 mm.
  • 一种双重约束的稳健自适应波束形成算法
    程莉,马洪,黎杨,胡文雅 p56-61
    针对最差情况下最优性能波束形成算法(WCB)仅具备对导向矢量误差稳健性的问题,提出了一种双重约束稳健自适应波束形成算法(DCRAB),在WCB的基础上增加了一个协方差矩阵误差约束条件,因而在理论上同时具备对导向矢量误差和协方差矩阵误差的稳健性.经过多次严格条件的释放,将非凸的DCRAB问题转化为凸的二阶锥规划问题(SOCP),最后可采用与WCB相似的方法求解.数值仿真结果表明DCRAB在输出SINR,DOA误差、有限采样点和方向图增益等方面都优于WCB和其他一些经典算法.
  • 基于多分类学习的光学遥感图像舰船检测
    陈丽琼,石文轩,范赐恩,邓德祥 p62-67
    针对光学遥感图像中舰船检测易受云层、波浪等因素干扰导致检测精度低的问题,提出了一种基于多分类学习的检测算法.首先利用多光谱图像提取舰船候选区并在对应的全色图像上截取切片,然后采用卷积神经网络自动提取特征并进行分类,最后利用旋转卡壳法求取目标的最小外接矩形进行精确定位.利用自建的数据集进行模型的训练、验证和测试,数据集包含2.375 6×104张图像,由于舰船目标类内差异大,将数据集精细地分为10种类别.目标类分为大船、中船、小船、多条船和尾迹5类,非目标类也分为波浪、黑色区域、陆地、海上密集带状物和云5类.实验结果表明:结合了多光谱信息的多分类学习可以有效提高检测率并降低虚警率,该方法在复杂海面背景下能精确地检测舰船目标,检测精度达到95.02%,虚警率低至5.24%;基本可以排除多种因素的干扰,鲁棒性较强.
  • 基于重叠边缘的夜间重叠番茄识别
    项荣,段鹏飞 p68-72
    为更准确地识别出夜间重叠番茄,提出一种基于重叠边缘检测的夜间重叠番茄识别算法.该算法采用基于OTSU法进行图像分割,利用Canny算子进行边缘检测,并从中识别出重叠边缘,进一步基于重叠边缘应用一种距离就近法判断重叠番茄前后位置关系,最后基于圆拟合对重叠番茄中前未被遮挡番茄进行识别.试验结果表明:无枝叶遮挡时,前后位置关系判断正确率为96%,前未被遮挡番茄识别正确率为91.7%;当有枝叶遮挡时,前后位置关系判断正确率为90%;当被遮挡率低于50%时,前未被遮挡番茄识别正确率为83.3%;该算法可实现夜间双果重叠番茄前后位置关系判断及前未被遮挡番茄识别.
  • 基于多模特征的足迹识别算法
    张艳,王乔,王年,刘晋 p73-78
    基于足迹压力数据提出一种基于多模特征足迹识别算法.该算法采用连通区域滤波法实现足迹压力数据的去噪,对去噪后的数据提取足迹图像的形态特征、压力特征及卷积特征,并基于各特征权重实现足迹多特征的优化融合,最后采用支持向量机(SVM)分类器进行分类识别.实验结果表明:在50人的足迹压力数据上,三类不同模态足迹的识别准确率分别达到了100%,99.925%和94.445%,相较于仅采用形态特征和压力特征的识别,所提出算法的平均识别率提高了10.285%,表明该识别算法能够有效进行足迹识别.
  • 深度学习自适应学习率算法研究
    蒋文斌,彭晶,叶阁焰 p79-83
    为了获得更好的收敛速度和训练效果,提出了根据模型测试准确率对学习率使用不同调整策略的自适应学习率调整算法.将训练过程分为前期、中期和后期三个阶段:在前期适当增大学习率,在中期和后期根据与测试准确率的增量相关的衰减因子函数使用不同大小的学习率衰减因子减小学习率,增量越小表示模型越接近收敛,因而使用更小的衰减因子.基于MXNet框架,在数据集CIFAR-10和CIFAR-100上进行测试实验,结果表明所提出的方法在收敛速度和准确率收敛值方面都有更好的效果.
  • 基于Spark和梯度提升树模型的短期负荷预测
    许贤泽,刘静,施元,谭盛煌 p84-89
    利用Spark平台对电力用户侧的大数据进行分析,提出基于梯度提升树的并行负荷预测方法.首先对历史负荷和天气数据集进行并行化分割处理,并采用特征提取与转换方法获取到预测模型所需的特征向量;然后合理设定Spark集群节点数以及调节Hadoop分布式文件系统(HDFS)分块大小;最后将参数调优后的梯度提升树模型部署到Spark分布式平台上进行训练与预测,并将该模型预测结果与其他预测模型进行精度比较.研究结果表明:通过合理划分HDFS中存储块的大小能有效提高集群对于大数据处理的效率,分布式梯度提升树算法在快速性与准确性上均有比较大的优势,能够满足电力负荷预测的要求.
  • 阻流板对高速船水动力性能影响的CFD研究
    邓锐,陈思源,马勇,李裕龙 p90-94
    以水面高速过渡型船为研究对象设计船型,采用商业计算流体力学软件StarCCM+对阻流板所带来的影响进行了研究.开展了网格敏感性检验,通过对计算结果的系统分析建立了一套高精度的数值模拟方案.采用该方案对带有不同高度阻流板的船型在各航速下的黏性流场进行数值模拟,对船体兴波和压力场进行了分析.研究结果表明:阻流板可以改变过渡型船虚尾的长度,但同时也会影响尾流场波浪的波幅;阻流板改变了船体底部的压力分布形式,在阻流板前约5倍阻流板高度的范围内形成了高压.
  • 不同入射浪向下群遮效应的CFD分析
    何广华,王正科,张志刚,孟洋 p95-100
    基于黏流理论系统地模拟了不同入射浪向的波浪作用下外围浮体数不同时浮体群的群遮现象.首先建立了多浮体水动力计算数值模型;然后模拟了两个典型波浪方向下,外围浮体数为0,4和8时浮体群的复杂干涉现象;最后从结构周围波浪场出发,着重分析了群遮效应对浮体波漂移力的影响机理.结果表明:计算流体动力学(CFD)方法可准确模拟多浮体间的复杂相互干涉;随着外围浮体数增加,群遮效应对中心浮体波漂移力的低减作用更加显著,且群遮效应对浪向的敏感性也逐渐减小;中心浮体波漂移力的降低与其迎浪侧、背浪侧间波面抬高差值的减小密切相关.
  • 基于NSGA-Ⅱ的DP船舶推力分配方法研究
    夏国清,刘彩云,陈兴华,李娟 p101-104
    针对动力定位(DP)船舶的推力分配问题,首先建立了关于推进器能耗、磨损以及推力误差的多目标优化目标函数,然后通过分析推力禁区、死区、饱和、推力变化率和方位角变化速率等约束条件,给出了多目标优化问题的约束不等式,最后利用改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对所提出的推力分配多目标优化问题进行了仿真验证.仿真结果表明:采用NSGA-Ⅱ算法进行推力分配可以有效降低推进器的能耗,在工程应用方面具有一定的可行性.
  • 基于前视声呐的水下移动障碍物运动参数预测
    严浙平,李技云,吴以,杨泽文 p105-109
    针对水下未知环境中移动障碍物的运动速度预测,提出一种基于多波束前视声呐预测方法.首先,对多波束前视声呐采集的障碍物三维点云数据进行滤波处理,并采用并行搜索树算法进行数据分块处理以分离出单个障碍物.然后,分别计算声呐每一采样时刻障碍物虚拟质心位置,并修正由无人潜航器船位差所产生的虚拟质心位置变化;建立自适应神经模糊推理系统模型,根据输入的虚拟质心位置依次预测移动障碍物的速度和方向角.最后,进行Matlab仿真实验,仿真结果表明:基于前视声呐探测数据获取的虚拟质心能够准确反映移动障碍物的运动趋势,基于此的自适应神经模糊推理系统能够准确预测移动障碍物的运动参数.
  • 舰载机弹射起飞过程弹射杆受力与安全性分析
    朱齐丹,鲁鹏,杨智博,王立鹏 p110-115
    针对舰载机的实际弹射作业情况,建立了蒸汽弹射器数学模型、牵引释放装置数学模型及分阶段的舰载机弹射起飞数学模型.在此基础上分析了航母航速、发动机推力、弹射能量、升降舵预置偏角和舰载机质量等不同参数对考虑弹射杆的舰载机弹射起飞安全性的影响.仿真结果表明:增加航母航速、减小弹射能量、下偏升降舵预置偏角和减小舰载机质量都可以降低弹射杆与航母甲板发生碰撞的风险;在发动机推力为200 kN工况下,增加或减小发动机推力都会增加弹射杆撞击甲板的风险;当弹射能量较低时,弹射杆末端距离甲板的高度会出现震荡现象.
  • EPB盾构开挖面稳定性的PFC-FLAC耦合分析
    傅金阳,谢佳伟,房雅楠,阳军生 p116-121
    基于离散元-有限差分(PFC-FLAC)多尺度耦合分析方法模拟盾构掘进的动态过程,根据开挖面土体颗粒进入土舱的速度状态提出了一种土压平衡(EPB)盾构开挖面稳定性评价方法.通过建立刀盘切削和出渣过程的盾构隧道掘进耦合模型,分析了不同掘进模式和不同地层条件下开挖面的稳定性,并结合实际工程进行验证.结果表明:离散元与有限元耦合方案可以有效地模拟盾构渣土进出舱过程中的细观力学行为;地层因素对掘进模式选择影响较大,砂层或上软下硬地层中保持满舱或3/4舱模式掘进时能更好地控制开挖面稳定;在全断面粉砂地层和上部中砂下部风化岩地层中,开挖面失稳的临界支护压力比分别为0.41与0.29;在恒定排土条件下,掘进速度对开挖面稳定性影响较大.
  • 基于挠度法的有侧移框架临界力计算方法
    兰树伟,周东华,双超 p122-127
    针对规范计算长度系数法计算框架稳定时,无法考虑同层柱之间的相互支援以及层与层的支援作用的问题,提出一种基于挠度法求解有侧移框架临界力的计算方法.利用挠度法将求解压杆临界力转化为计算压杆挠度这一基本原理,将有侧移框架临界力的求解转化为计算框架的楼层侧移,推导了单层及多层框架结构临界力的计算公式.研究结果表明:算例计算结果和有限元计算结果符合较好,证明这种方法具有较好的精度及准确性,且能够有效地改进规范计算长度系数法无法考虑这两种支援作用的不足,可供工程设计和理论计算使用.
  • 高温高应变率下建筑不锈钢动态力学性能研究
    闫秋实,孙博文,杨璐 p128-132
    利用带有加热和同步对杆装置的分离式霍普金森压杆(SHPB)系统测定建筑不锈钢S30408材料在不同温度和应变率下的动态力学性能,并在DNS100材料试验机上进行了准静态(0.001 s-1)压缩试验.试验结果表明:建筑不锈钢S30408材料具有明显的应变率强化效应和温度软化效应,在一定温度条件下温度成为影响材料性能的主要因素.利用Johnson-Cook模型对不锈钢S30408材料进行了动态本构的拟合,并基于试验曲线特点进行修正.修正后的Johnson-Cook模型能够较好地反映材料性能,该本构模型参数可以为建筑不锈钢S30408材料在高温高应变下的动力分析提供依据.

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

邮发:国内 38-9

   国外 M 487

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