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第48卷,第5期
刊出日期:2020年5月
  • 基于安全授权密钥的增强型逻辑加密算法
    赵毅强,宋凯悦,何家骥,马浩诚 p1-6
    针对目前集成电路(IC)伪造和知识产权(IP)盗窃等硬件安全威胁,提出一种基于安全授权密钥的增强型逻辑加密算法.该算法通过稀有节点分析方法定位“密钥门”插入的位置,由密钥逻辑模块生成的全相关的次级密钥作为密钥门的输入;通过植入密钥安全对来抵抗攻击者利用路径敏感攻击对密钥进行破解,可增强逻辑加密方法的鲁棒性,进而提高电路的安全性.以ISCAS'85和ISCAS'89的基准电路作为研究对象进行仿真验证,结果表明:初级密钥和次级密钥的相关性达到了100%,错误密钥和正确密钥的输出损坏率达到了48%,有效地保证了授权密钥不能被破解;在选择合理密钥规模的情况下,电路额外增加的面积可控制在10%以下.
  • 基于多尺度特征融合的单目图像深度估计
    王泉德,张松涛 p7-12
    为解决从单目图像中很难恢复出准确、有效深度信息的问题,提出一种多尺度特征融合的单目图像深度估计算法.算法采用端对端训练的卷积神经网络(CNN)结构,引入从图像编码器到解码器的跳层连接来实现在不同尺度上特征的提取和表达,设计了一种多尺度的损失函数来提升卷积神经网络的训练效果.通过在NYU Depth V2室内场景深度数据集和KITTI室外场景深度数据集上的训练、验证和测试,实验结果表明:提出的多尺度特征融合方法得到的深度图边缘清晰、层次分明,且在室内场景和室外场景中均能适用,具有较强的泛化性,可以适应多种实际场景的需求.
  • 钢板表面缺陷图像非均匀光照校正及分割算法
    汤勃,孔建益,王兴东,陈黎 p13-18
    针对钢板表面缺陷图像光照不均匀的问题,首先根据图像的亮度与光照分量和反射分量的相关性,采用多尺度高斯函数方法提取图像的光照分量并分离出反射分量.然后根据光照分量的分布情况调整二维(2D)伽玛函数的参数,实现光照分量分布不均的自适应校正,再将校正后的光照分量与原有的反射分量融合得到光照均匀的新图像.最后采用遗传算法选择最大熵阈值进行缺陷分割.结果表明:钢板表面缺陷图像的非均匀光照得到了有效改善,缺陷细节得到了较好保持;图像阈值分割缩短了寻找阈值的时间,能够有效检测出钢板表面的多种缺陷.
  • 基于频域显著性方法和ELM的遥感影像变化检测
    王昶,张永生,韩世静,于英 p19-24
    提出一种基于频域显著性(FDS)方法和极限学习机(ELM)方法进行遥感影像变化检测的方法.首先,对利用变化矢量分析方法(CVA)获取不同时相遥感影像的光谱特征差异图及纹理特征(灰度共生矩阵法)差异图进行融合获得差异影像(DI);然后,利用频域显著性方法获取差异影像的显著性图,采用模糊c均值(FCM)聚类算法对显著性图选取阈值得到的粗变化检测图进行预分类(变化像素、未变化像素、待定像素);最后,从光谱及纹理特征影像上提取变化像素和未变化像素的邻域特征作为可靠样本进行ELM训练,并利用训练好的ELM分类器对粗变化检测图进行变化检测,得到最终的变化检测图.通过对高分辨率遥感影像数据实验结果表明本方法的变化检测精度及性能优于其他对比方法.
  • 改进的FIR滤波器结构及性能分析
    庄陵,唐园园,王光宇 p25-31
    针对数字滤波器在实际应用中的有限字长效应问题,改善有限冲激响应(FIR)滤波器的舍入噪声性能,基于滤波器结构提出一种改进的FIR滤波器结构.给出改进结构的状态空间实现,分析结构参数引入的舍入噪声,并在统计独立的高斯白噪声模型基础上推导出舍入噪声增益表达式.从复杂度、舍入噪声及幅频相频响应方面进行理论推导和仿真验证,性能分析结果表明:改进的结构以复杂度为代价得到舍入噪声增益减小,且在高通和带通滤波器中的舍入噪声性能明显优于其他结构;在不同字长约束下,改进结构的低通、高通及带通滤波器的幅频和相频响应接近理想频响特性.
  • 便携式近程高频地波雷达海流对比试验
    赖叶平,王玉皞,周浩,徐新军 p32-36
    为了验证便携式近程高频地波雷达的海流观测性能,利用海流计现场观测数据作为参照,分别评估从两个雷达站合成得到的矢量流精度和两个雷达站各自独立测量得到的径向流精度.根据矢量流评估结果,得到流速的均方根误差为10.37 cm/s,流向的均方根误差为15.12°;根据两个雷达站的径向流评估结果,得到其中一个雷达站测得的径向流均方根误差为10.83 cm/s,另一个雷达站的径向流均方根误差则为13.50 cm/s.对两个雷达接收到的海洋回波信号的信噪比进行分析,结果表明两个雷达站的径向流精度差别由回波信噪比引起.
  • 下击暴流下立方体建筑物表面风压数值模拟
    柳广义,吉柏锋,瞿伟廉,杨庆山 p37-41
    为研究不同湍流模型和壁面处理方法的组合对立方体建筑物在下击暴流风场中的风压系数模拟结果的影响,基于冲击射流模型建立下击暴流计算域,通过物理试验结果对模拟结果进行验证与对比分析.采用两种不同的网格划分方案,满足ANSYS-Fluent中对于不同壁面处理方法的壁面Y+值的要求.研究结果表明:在选用增强壁面处理情况下,剪切应力运输(SST)k-ω湍流模型在迎风面和背风面与试验结果符合较好,但是屋盖的模拟结果与试验结果相差较大;当选用标准壁面函数时,雷诺应力模型(RSM)展现出了与试验结果较符合的建筑物中线风压系数曲线.当模拟立方体建筑物在下击暴流风场中的表面风压时,相比其他湍流模型和壁面处理方法的组合,RSM湍流模型和标准壁面函数可以得到更好的数值模拟结果.
  • 速生杨木胶合板覆面材料钉连接抗剪承载力
    岳孔,邵亚陵,刘健,刘伟庆 p42-48
    通过密实化改性制备了厚度为12 mm、密度为0.55~1.13 g•cm-3的轻型木结构用杨木胶合板覆面材料;开展了168个覆面材料为定向刨花板(OSB)和不同密度杨木胶合板、墙骨柱为云杉-松-冷杉(SPF)和花旗松的钉连接单调加载试验研究.结果表明:通用的密度为0.65 g•cm-3的OSB和SPF钉连接,当覆面材料厚度由12 mm增至15 mm时,钉连接抗剪承载力增幅较小;与12 mm厚OSB-SPF钉连接相比,采用密度不高于0.65 g•cm-3的杨木胶合板,钉连接平行加载抗剪承载力略有降低;当杨木胶合板密度大于0.75 g•cm-3时,钉连接垂直和平行加载抗剪承载力分别提高10.61%~22.35%和36.51%~60.32%,破坏模式主要为墙骨柱劈裂,覆面材料强度未充分发挥;当杨木胶合板密度在0.93~1.13 g•cm-3范围时,以花旗松为墙骨柱的钉连接,其垂直和平行加载抗剪承载力分别提高50.28%~59.22%和1.13~2.71倍;采用欧规EN 1995-1-1—2004计算的杨木胶合板钉连接抗剪承载力具有较高精度.
  • 加载角度对T形SRC短肢剪力墙承载力的影响
    柯晓军,陈世杰 p49-54
    为解决方向随机的地震作用下异形短肢剪力墙损伤机理复杂的问题,通过3片T形截面型钢混凝土(SRC)短肢剪力墙进行拟静力试验,利用有限元软件DIANA进行60种工况下的数值计算,研究水平加载角度、轴压比和剪跨比对墙肢受力性能的影响.研究结果表明:与沿0°方向加载试件相比,沿45°方向加载试件的水平承载力降低、延性和抗倒塌能力提高,增大剪跨比更为显著;试件水平承载力受轴压比的影响不大,但与加载角度的相关性较强.以加载角度0°为基准,正向承载力在0°~50°范围内相对稳定,在51°~90°范围内逐渐降低,变幅约在-25%~8%之间;以加载角度180°为基准,负向承载力逐渐上升、稳定再逐渐降低的临界点依次为130°和150°,变幅约在-23%~14%之间.
  • 竖向荷载下基桩可靠度优化设计方法研究
    徐志军,韩星,郑俊杰,原方 p55-60
    为解决繁琐的计算制约着可靠度优化设计方法应用于桩基工程这一问题,分析了竖向荷载下基桩的破坏模式,利用可靠度理论和优化设计方法建立了可靠度优化设计模型.基于中心点法,提出了一种改进的可靠度优化计算方法,用以解决可靠度优化计算中产生的非线性迭代繁琐过程.建立了可靠度指标的修正函数以提高计算精度,并利用线性回归方法给出了修正函数的计算方法.实例分析结果表明:改进的可靠度优化方法在提高计算效率的同时也保证了计算精度;局部优化和全局优化后的目标函数值分别减小了20.2%和24.9%,较大程度地降低了施工成本.
  • 主方支圆钢管轻骨料混凝土K型节点承载力
    王万祯,郭鸣鸣,吴晓聪 p61-67
    为研究主方支圆高强钢管轻骨料混凝土有间隙K型节点的承载力,对支管间设置加劲板的节点和基本型节点进行了主管轴压静力加载试验,考察了加劲板和支主管偏心距对节点破坏模式和承载力等受力性能的影响.试验结果表明:与受拉支管相连的主管鼓起、支主管焊缝开裂、支管根部屈曲、加劲板焊缝开裂和加劲板屈曲是该类节点的典型破坏模式;受压支管和主管受压区内轻骨料混凝土未发生明显破坏,受拉支管和主管受拉区内轻骨料混凝土发生轻微破碎;加劲节点的屈服承载力和极限承载力较基本型节点分别提高43.4%~69.6%和25.9%~43.1%.基于有间隙K型节点试验破坏模式,推导了考虑加劲板应力传递效应和轻骨料混凝土约束效应的与受拉支管相连的主管凸曲承载力计算式和支主管焊缝开裂承载力计算式.
  • 双内外啮合型齿轮多马达在同步回路中的应用
    闻德生,李德雄,隋广东,赵国强 p68-72
    基于内外啮合型齿轮马达提出了双内外啮合型齿轮同步多马达,对其结构进行介绍,搭建了基于该齿轮马达控制的液压同步回路.所设计的齿轮同步多马达可以减小传统同步马达的尺寸,驱动成一定比例或者相同几何尺寸的执行机构同步运动,并能够切换油路以适应不同工况的需求.通过理论计算,将所搭建的包含齿轮同步多马达的液压同步控制回路在AMESIM软件中进行建模仿真,对实验结果的分析表明:该齿轮同步多马达可以代替多联齿轮马达控制油液比例,进而对执行机构进行同步控制.
  • 渐开线谐波齿轮柔轮最高装配应力分析研究
    陈晓霞,牛洪波,姚云鹏,邢静忠 p73-79
    为探究轮齿对柔轮齿圈装配应力的影响,建立包含实际齿廓的实体单元柔轮齿圈有限元模型(FEM).分析最大周向应力随齿根倒圆半径的变化规律,获得最佳齿根倒圆半径,以降低最大周向应力,并研究齿圈壁厚和齿槽宽度对最大周向应力的影响.引入轮齿应力影响系数以揭示齿圈最大周向应力与光圈应力的关系;考虑轮齿对齿圈弯曲刚度的影响,提出基于内力等效的弯曲刚度增大系数计算方法,并数值计算应力集中系数.得到了弯曲刚度增大系数和应力集中系数随齿圈壁厚及齿槽宽度的变化规律.研究表明:设计规范低估了轮齿对应力集中的影响;随着齿圈厚度的增大,应力偏差由11.2%增大至16.9%,设计规范低估了应力随壁厚的增长率.
  • 多粒度制造服务建模与调度方法研究
    彭功状,吴友琪,何安瑞 p80-85
    针对制造服务中资源多层次、多类型、异构性、自主性、地理分布等特性,提出了包括基本信息、协作关系、制造能力、服务质量和制造知识的资源统一描述模型,以及包括同构聚合和异构聚合两种模式的多粒度制造资源建模方法.为解决多层次异构性制造资源的共享和高效利用的问题,考虑制造服务聚合中时间、费用、可靠性和可持续性等多方面需求,通过加入精英集及K均值聚类算子,设计基于K均值聚类的改进多目标遗传算法(KGA),并在复杂产品装配云仿真平台上与多目标粒子群优化(MOPSO)算法和非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行性能比较.实验结果表明:通过多粒度聚合,制造任务与服务资源能更快速地进行匹配和调用,在服务可靠性和可持续性指标上的结果也更优.
  • 基于改进NSGA-Ⅲ的文本空间树聚类算法
    马武彬,王锐,吴亚辉,邓苏 p86-92
    构建倒排文本空间索引树(IR)分裂聚类多目标模型,对非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅲ)的求解过程进行改进,提出一种基于先验初始种群策略的非支配排序遗传算法(PIPS-NSGA-Ⅲ),使其更适应于倒排文本空间对象分裂聚类问题的求解.通过PIPS-NSGA-Ⅲ算法寻求对象最小包围矩形(MBR)之间的重叠与覆盖面积、对象群间平均距离以及语义相似度等目标的最优前端解.通过对比PIPS-NSGA-Ⅲ,NSGA-Ⅱ,NSGA-Ⅲ和SPEA-Ⅱ进化多目标算法,从对象分类时间、效率、查询时间和准确度等多个方面来评估算法的优劣.实验结果表明:PIPS-NSGA-Ⅲ算法对文本空间对象聚类分裂具有较高的效率;相对于简化传统R树(STR树)与R树空间索引结构,基于改进NSGA-Ⅲ文本空间索引的平均查询时间减少24.8%,平均准确度提高3.75%.
  • 基于板壳理论的多泡结构承压性能研究
    蒋雷雷,潘光,曹永辉 p93-98
    为研究多泡结构在承受均匀径向外压下的承压性能,基于板壳理论建立了三圆柱相交多泡结构的强度和稳定性计算公式;利用数值仿真法验证了所建立公式的准确性,并分析了理论解与仿真解之间产生误差的原因;同时对比等厚度该结构与单圆柱耐压壳体的承压性能.结果表明:所建立的理论公式具有一定的适用性和有效性;当多泡结构的接触角大于70°时,多泡结构的承压性能优于单圆柱壳体的承压性能;接触角越大,滑翔机内部空间利用率会越高.该结构可为解决翼身融合水下滑翔机内部空间利用率低提供有效途径.
  • 焊接数值模拟中网格重划分法的最优划分研究
    李元泰,赵耀,黄东,郭翔 p99-104
    为提高焊接数值模拟中网格重划分法的计算效率和精度,对重划分区域的大小和细密网格尺寸这两个关键因素展开研究.以典型的平板焊接为例,通过数值模拟分别讨论了细密网格尺寸、区域宽度和区域长度三个变量对计算效率和精度的影响,归纳了三个变量最优取值的经验公式.研究结果表明:在保持一定精度前提下,使用最优划分的计算效率比不采用重划分的传统数值模拟效率可提高61%,可以为其他动载荷作用下的大型结构局部非线性响应分析提供参考.
  • 基于概率有向图模型的船舶进出港航路规划
    唐皇,魏立桥,尹勇,漆映宏 p105-109
    为降低港口水域内的船舶航行风险,提高港口生产效率,提出基于概率有向图模型的船舶进出港航路规划算法.采用基于密度的聚类方法,对船舶进出港的历史轨迹进行分类,从而提取出船舶在港内的正常航行模式,并采用基于网格划分的方法对轨迹进行离散.以网格为节点及相邻网格为有向边,建立概率有向图模型.给定航路的起始点和目的地,动态搜索船舶可能的航行路径进行航路规划.分别选取100条进港轨迹和100条出港轨迹对模型进行验证,结果表明:模型输出的进港规划航路与船舶真实航迹间的平均航路偏差为0.18,出港规划航路与真实航迹间的航路偏差为0.28.本模型生成的航路结合了多数船舶的进出港航行规律,其适航性能满足要求.
  • 小样本条件下的舰艇磁场预测算法比较研究
    刘胜道,何保委,赵文春,周国华 p110-113
    针对在建立内外磁场映射模型时能够获取的磁场信息有限的问题,在小样本条件下采用不同算法对舰艇外部磁场进行预测.基于内外映射法,指出了直接求解方法、粒子群优化的反向传播(PSO-BP)算法和径向基(RBF)算法用于推算舰艇外部磁场的不足,提出利用最小二乘支持向量回归(LS-SVR)求解舰艇内外磁场映射模型.开展了双壳体潜艇模型相关实验研究,结果表明:基于LS-SVR的推算值与测量值符合最好;与直接求解法和神经网络算法相比,LS-SVR在实时性、泛化能力和推算精度有明显优势,在工程上更具有实用性.
  • 150~170 K乙烯环路热管实验研究
    刘成,谢荣建,吴亦农 p114-119
    为满足光学系统的热控要求,对拟采用的环路热管(LHP)进行了包括不同安装姿态下的启动、热响应和稳态传热特性在内的实验研究,以乙烯为工质,采用孔径为30~50 m的铜粉烧结毛细芯.三种姿态分别为:整体水平(姿态A),蒸发器和补偿器与水平面倾斜45°且保持蒸发器在补偿器上方(姿态B),以及蒸发器和补偿器与水平面倾斜45°且保持补偿器在蒸发器之上(姿态C).研究结果表明:LHP在三种姿态下均可在无次环路辅助的条件下实现超临界启动,但在姿态C下为逆向启动;姿态C下的LHP热响应速度快于姿态A和B;姿态C下LHP为逆向运行且温度出现反复波动,波动的幅度随热负荷变大而减小;姿态A和B下的LHP能正常运行,虽然传热温差随热负荷变化趋势不同,但是在10 W和20 W热负荷下运行的传热温差均小于15 K,能够满足应用需求.
  • 5 kW自由活塞斯特林发电机动磁直线电机冷却
    林明嫱,牟健,池春云,洪国同 p120-125
    为解决大功率直线电机的温升问题,设计了匹配自由活塞斯特林发电机用的动磁直线电机,并建立电机的三维温度场分析模型.该模型考虑实际电机中铜耗、铁耗、涡流损耗等因素,对线圈绕组进行了等效分析,模拟计算结果和实验结果符合较好,表明了模型的准确性.结合一台输出功率为5 kW的斯特林发电机结构特性,设计了一种既满足冷端换热器换热需要又实现直线电机冷却的双用式冷却结构.利用该模型计算得到了电机各个部件的温度分布情况,并与实验结果进行对比验证,具有较好的一致性.与常规冷却结构进行比较分析,结果表明该双用式冷却结构对于线圈、磁铁等结构冷却性能更优.
  • 臭氧氧化对糖精氯消毒衍生DBPs的影响
    马晓雁,黄奕鸣,薛乐飞,宋亚丽 p126-132
    针对糖精(SAC)在饮用水处理系统中的转化可能影响水质安全的问题,对其衍生消毒副产物(DBPs)的生成风险进行研究,考察臭氧深度处理工艺对SAC衍生DBPs种类及水平的影响.研究结果表明:氯直接氧化SAC可产生三氯甲烷(TCM)、二氯乙酸(DCAA)、三氯乙酸(TCAA)和二氯乙腈(DCAN)等DBPs,其生成势分别为8.1,0.4,1.2,0.1 μg/mg;经臭氧氧化后,SAC衍生氯系DBPs主要包括TCM,DCAA,TCAA和DCAN,种类未发生变化,生成势分别为24.6,15.7,49.2,17.8 μg/mg,分别为直接氯化DBPs的3,39,41,178倍;SAC经臭氧氧化后,发生羟基取代及断键、开环等反应,从而产生酚、马来酸和氨基苯酚等物质,后续氯氧化产生了更高生成势的TCM,DCAA,TCAA和DCAN等DBPs;SAC氯化衍生TCM,DCAA,TCAA和DCAN的生成势随臭氧氧化时间的延长先升高后降低,在20 min时达到最大.

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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