研究论文

  • 外场作用下胆甾相液晶旋光特性研究

    王珏;李景鹏;李毅;李想;王海丽;乌日娜;

    为研究不同外场作用下的胆甾相液晶旋光特性,将向列相液晶TEB30A与左旋手性剂S8-11混合,制备了胆甾相液晶器件,并对其旋光性能进行了测试。实验结果显示:温度由24℃升至32℃时,胆甾相液晶的结构色由黄色转变为蓝色,Bragg反射带中心波长蓝移了97.41 nm,旋光角度减小了15.0°;电压由0 V增至7 V时,液晶织构由平面态转变为焦锥态,Bragg反射带中心波长蓝移了4.40 nm,旋光角度减小了3.9°。依据麦克斯韦方程组建立了胆甾相液晶的波动方程,并采用有限元方法对其进行数值求解。模拟计算结果显示:温度由24℃升至32℃时,旋光角度减小了14.03°;电压由0 V增至7 V时,旋光角度减小了1.62°;数值模拟与实验测量结果基本吻合。本文研究结果可为胆甾相液晶在光电调控领域的应用提供重要参考。

    2026年03期 v.45 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 913K]
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  • 基于改进L-M算法的预应力桥梁摩阻系数求解方法

    隋涛;董鹏;孙兵团;张双楠;

    针对传统后张法预应力摩阻检测中操作误差大、数据离散性高及人为因素干扰等问题,提出一种基于改进Levenberg-Marquardt(L-M)算法的摩阻系数求解方法,并开发相应的检测系统。该系统集成高精度传感器与LoRa无线通信技术,可实现多终端张拉力数据的同步采集与标准化处理,有效避免人为误差的引入,提升检测效率与数据精度。同时,改进L-M算法,通过引入自适应加权策略和基于中位数绝对偏差(MAD)的动态阈值机制,提升预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数μ和孔道每米局部偏差对摩擦影响系数k的计算可靠性,在异常数据干扰下仍保持高精度,与传统二元回归算法相比表现出优异的抗干扰性能。试验验证结果表明,系统优化后μ和k的重复测量标准差分别从传统人工检测的0.009 17和0.001 025下降至0.004 22和0.000 1,并通过工程应用进一步验证了系统的高稳定性和可靠性,可为预应力施工质量控制提供技术支持。

    2026年03期 v.45 7-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 784K]
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  • 基于自适应免疫粒子群算法的再生制动策略

    辛学敏;陈克;

    为提升新能源汽车制动能量回收效率,针对模糊控制器设计主观性强及经典粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)易陷入局部最优的问题,提出一种基于自适应免疫粒子群算法(adaptive immune particle swarm optimization, AIPSO)的优化策略。通过融合混合初始化、动态参数调整及免疫机制,构建改进算法。结合理想制动力分配I曲线、联合国欧洲经济委员会法规线(economic commission for Europe, ECE)等分配前、后轴制动力,并设计三输入、单输出模糊控制器。利用PSO与AIPSO分别优化模糊控制器,在MATLAB/Simulink中建立整车再生制动模型进行仿真验证。结果表明:在新欧洲驾驶循环工况(new european driving cycle, NEDC)下,相较于PSO,AIPSO优化后的控制策略可使电池荷电状态(state of charge, SOC)波动幅度降低3.09%,能量回收效率提升5.22%;改进算法优化后的控制策略提高了能量回收经济性,为复杂工况下再生制动系统参数优化提供理论依据。

    2026年03期 v.45 14-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1143K]
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  • 基于声学黑洞的微弱声发射信号增强技术研究

    赵微;龙飞飞;蔺蘭;杨可鑫;魏莱;

    针对储罐安全检测工作现场环境复杂,能够接收到的声发射信号相对较弱且存在噪声信号,从而导致无法采集到有效信号,严重影响储罐底板安全检测问题,提出一种基于声学黑洞的信号增强技术。通过分析液体中声信号的传播特性,设计并加工适用于罐壁传感器的声学黑洞结构(半径8 mm,剩余高度1 mm,幂指数2.2),利用其能量聚焦特性增强声发射信号。实验结果表明:该结构可使信号峰值频率提高1.5~2.8倍,最大幅值电压提升1.5~2.4倍,且不改变信号结构,能将部分低于检测门槛的微弱信号有效放大。研究证实,声学黑洞结构为储罐声发射检测提供新的增强路径,可应用于常压储罐安全监测。

    2026年03期 v.45 21-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 1263K]
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  • 穿堂风对古建筑火灾烟气蔓延规律的影响模拟

    梁至昕;肖峻峰;黄宏宇;秦荣水;柳择轩;

    为探究古建筑火灾烟气蔓延特性,以徽派古建筑慎思堂为研究对象,采用PyroSim软件研究不同风速、风向和通风面积条件下穿堂风对古建筑火灾烟气蔓延规律的影响。结果表明:风速在2~6 m/s间增加,火灾烟气蔓延速率逐渐加快;而风速在6~9 m/s间增加,火灾烟气蔓延速率反而减慢;临界风速为6 m/s,此时古建筑火灾危险性最高;风向为正西方时,与通风路径平行,可形成稳定的穿堂风,能见度分布更加均匀;风向为西偏北10°或西偏南10°时,气流以逆或顺时针的运移模式加快或减缓火灾烟气蔓延;随着通风面积的增大,火灾烟气蔓延速率线性增大。本文的研究结果可为类似条件下古建筑火灾防控与修复保护提供参考。

    2026年03期 v.45 29-34+41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1254K]
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  • 基于优化YOLOv5与平行光明场成像的激光窗口片表面缺陷检测系统

    张岳;韩泽卉;荆珺;郑潇然;杜晓龙;洪艺宁;

    为满足高功率激光窗口片表面光洁度检测需求,设计一套基于优化YOLOv5与平行光明场成像的激光窗口片表面缺陷检测系统。系统采用460~470 nm蓝色平行光源与远心镜头结合的明场成像方案,实现无畸变成像,提升图像清晰度与缺陷识别能力。依据美国军用标准MIL-PRF-13830B构建缺陷样本数据集,采用YOLOv5算法对划痕与麻点进行分类识别。模型经5 060组样本100次训练后,精确率为0.995,召回率为0.985,mAP@0.5为0.994,mAP@0.5~0.95为0.823,实现高精度识别。系统具有较强的鲁棒性和适应性,能够有效应对不同类型的表面缺陷,具有较高的工业应用价值。未来可继续优化检测算法和数据处理,扩展系统的应用范围,满足更大规模光学元件检测的需求。

    2026年03期 v.45 35-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 782K]
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  • 采动应力监测光弹技术在采矿工程实验教学中的应用

    朱传奇;王磊;祁云;肖强;

    为优化采动应力监测实验教学方式,将先进的光弹技术引入采动应力监测实验教学中,介绍光弹实验系统组成、应力监测原理。以淮南矿区工程地质及开采条件为背景,设计光弹实验并进行实验教学,通过学生问卷调查和成绩对比分析教学效果。结果表明:光弹实验结果能够清晰地展示采场围岩应力分布形态与演化特征,促进学生更加深入理解采动应力形成与演化全过程。与传统实验教学方式相比,光弹实验教学更有助于学生掌握矿山压力理论知识,同时能够提高学生的创新意识,激发学生的创新兴趣,整体教学效果良好。

    2026年03期 v.45 42-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1044K]
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  • 改进Canny边缘检测与优化圆拟合的合作目标精确定位方法

    张新科;吴东升;

    在复杂的环境光照条件、图像噪声及低对比度等因素影响下,传统方法在合作目标边缘检测与精确定位方面存在明显不足。为此,提出一种基于改进Canny算法的合作目标边缘检测定位方法。首先,通过自适应中值滤波代替传统高斯滤波;采用四方向梯度幅值和方向的计算方法;结合Otsu算法自适应确定阈值的同时,通过动态比例计算与迭代边缘连接策略以增强边缘连续性。目标定位阶段,在基于最小二乘法的圆形拟合上采用离群点剔除机制,显著提高拟合精度。实验结果表明,与传统Canny算法相比,边缘连续性和平滑度指标约改善18~23%,在200~1 000 mm距离下,拟合精度优于0.15 mm,改善了复杂环境下合作目标边缘检测的稳定性与定位精度。

    2026年03期 v.45 49-54+61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1295K]
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  • 基于KAN增强视觉Transformer的OCT疾病分类方法

    张艳珠;刘雪晴;李婷雪;黄月;

    光学相干断层扫描(optical coherence tomography, OCT)具有无创、分辨率高的特点,在视网膜疾病的早期诊断中发挥了重要作用。视觉Transformer(vision Transformer, ViT)模型中传统多层感知机(MLP)模块在处理复杂医学图像时依赖于全局静态的激活函数,难以自适应地聚焦于图像中高度局部化的关键区域(如肿瘤边缘、微钙化点),导致一些细微但至关重要的结构信息在特征提取过程中被模糊化或丢失,为此引入Kolmogorov-Arnold网络(KAN)替代传统MLP,以增强模型对局部结构和非线性特征的建模能力,并与Transformer模型中的注意力机制互为补充,有效提升细粒度病灶识别效果。在由公开数据集OCT-C4扩充得到的混合OCT分类数据集上进行实验,结果表明,KAN模块对提升模型的整体性能具有积极作用,对OCT数据集的分类准确率为95.6%、精确率为95.8%、召回率为95.4%、F1分数为95.6%,优于Resnet-50和EfficientNet等主流基线模型,研究结果可为细粒度医学图像分类提供参考。

    2026年03期 v.45 55-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 871K]
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  • 镁合金壁板刚性填充压弯成形数值模拟研究

    辛雨骐;柳泉;王茂余;王忠堂;李艳娟;梁海成;

    采用有限元数值模拟的方法研究镁合金壁板的无填充式压弯工艺与刚性填充式压弯工艺,比较不同压下量(6、9、12 mm)下壁板的等效应力、应变场分布规律及曲率半径的变化特性。研究表明:刚性填充式压弯工艺通过凸模刚性填充块的连续载荷传递与三维约束效应,可显著提升等效应力及应变分布的均匀性,其中等效应力差值由无填充式压弯工艺的46 MPa降至16 MPa,应变差值由0.042降至0.008,均匀性系数分别提高了65.22%和80.95%。数值模拟与实验结果表明:压下量增加时,壁板的等效应力与等效应变呈非线性增长;曲率半径模拟值与理论值的最大误差仅为2.602%,控制在3%以内;采用刚性填充式压弯成形方法获得的镁合金壁板部件质量良好,壁板成形区域过渡平滑,型面贴合度较好,未出现微裂纹、起皱等成形缺陷。

    2026年03期 v.45 62-67+74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1620K]
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  • 基于PI-FCGAN与MPF-CNN的物理信息融合轴承故障诊断方法研究

    陈金杨;魏永合;谷晓娇;李明昊;

    针对现有深度学习方法在实际应用中面临样本有限及缺乏物理可解释性的问题,以滚动轴承为研究对象,提出一种结合物理信息频域约束生成对抗网络(PI-FCGAN)与多频域物理融合卷积神经网络(MPF-CNN)的协同故障诊断方法。PI-FCGAN通过引入高斯频谱模板和双通道判别器,增强生成图像的物理频域特征;MPF-CNN通过图像识别与频率预测双通道结构,引导模型同时学习图像特征和频域物理规律;最后将生成的样本与原始数据集进行混合。结果表明,该方法可以有效提升故障诊断的准确性和物理一致性。

    2026年03期 v.45 68-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 988K]
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  • 一种制导火箭弹拨叉结构拓扑优化设计研究

    孙宁;曾鹏飞;郝永平;

    拨叉作为制导火箭弹舵机的关键传动构件,其结构刚度与固有频率对火箭弹飞行控制影响显著。针对传统拨叉结构材料利用率不足及设计优化空间受限问题,开展拓扑优化设计,从而实现结构轻量化并提高固有频率。利用SoildWorks软件构建拨叉三维模型,将其导入Ansys有限元软件中开展受力分析,提取等效应力与总变形,对比初始模型是否符合拨叉使用要求。符合要求后对初始模型基于变密度法进行拓扑优化设计,与初始模型相比,在保证条件不变的情况下,优化后的模型质量减少了17.89%。对优化前后模型进行模态分析,对比优化前后的静力学特性及前3阶的模态振型,结果变形量增加了0.017 6 mm,最大应力增加了44.01 MPa,且第1、2、3阶模态均有提升,实现了拨叉优化设计的目的,为制导火箭弹零件结构设计提供思路。

    2026年03期 v.45 75-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 1267K]
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  • 机械化学法提取牛粪胶制备的钛酸钙对重金属和抗生素去除机制

    白松;徐文迪;张东;张国良;

    采用机械化学法提取牛粪胶用于制备钛酸钙,用XRD、SEM和FTIR等手段对合成的材料进行表征,以重金属铅、镉、铜、锌、镍(Pb、Cd、Cu、Zn、Ni)和抗生素环丙沙星(CIP)为指示物,研究钛酸钙(CDCTO)的吸附和光催化性能。结果表明:利用氧化钙结合机械球磨提取牛粪胶制备的钛酸钙对水中的Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Ni~(2+)具有很强的吸附能力;钛酸钙的吸附能力受pH、温度、时间等因素影响,当pH为5~6、温度为25℃、吸附时间为30 min,其对Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Ni~(2+)的吸附量分别达300、30、50、60、30 mg/g;对CIP具有很强的光催化降解性能,其光催化降解符合一级动力学方程;当Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Ni~(2+)、CIP共存时,Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Ni~(2+)在CDCTO上的吸附存在竞争关系,吸附的优先顺序为Pb~(2+)>Zn~(2+)>Cu~(2+)>Cd~(2+)>Ni~(2+);重金属对CIP的降解有明显影响,而CIP对重金属的去除影响不大。实现以废治废,大大降低了钛酸盐的合成成本,也为牛粪的综合利用提供了新出路,应用前景广阔。

    2026年03期 v.45 82-89+96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1440K]
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  • 改性纤维素气凝胶对水中Cr(Ⅵ)的吸附研究

    许代兵;张丽芳;陈梁心铭;

    为了增强纤维素气凝胶对水中Cr (Ⅵ)的吸附性能,以环氧氯丙烷为交联剂,采用壳聚糖对纤维素进行氨基改性,制备改性纤维素气凝胶。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和X射线衍射仪(XRD)等对改性纤维素气凝胶进行表征;利用条件实验探究改性纤维素气凝胶吸附性能的影响因素,并对其吸附过程进行热力学和动力学分析。结果表明:改性纤维素气凝胶呈现三维多孔网状结构;在壳聚糖添加量为0.20 g/g、环氧氯丙烷用量为5 mL条件下制备的改性纤维素气凝胶对Cr(Ⅵ)具有良好的吸附性能,在溶液初始pH为2、吸附时间为240 mim、改性纤维素气凝胶投加量为50 mg时,其对Cr(Ⅵ)的吸附率达到75.58%;改性纤维素气凝胶对Cr(Ⅵ)的吸附符合Langmuir等温吸附模型,吸附过程为自发进行的吸热过程,且采用准二级动力学模型可较好描述该过程。

    2026年03期 v.45 90-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 785K]
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