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2019年  33卷  第3期

2019-03期封面
2019, 33(3).
摘要:
2019-03期目录
2019, 33(3).
摘要:
基础理论研究
TC21钛合金筒形旋压有限元模拟和工艺优化
朱慧安, 欧阳德来, 崔霞, 鲁世强
2019, 33(3): 1-9. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.03.001
摘要:
应用有限元分析软件ABAQUS对TC21钛合金筒形热旋压工艺进行有限元数值模拟,分析了钛合金在热旋压过程中的受力及变形特性,探讨了旋压温度、主轴转速、进给速度及减薄率对筒形热旋压成形性能的影响。结果表明,随旋压温度升高,最大等效应力减小,等效应变峰值增大,过高(> 890 ℃)或过低(< 860 ℃)旋压温度均不利于筒形件的外径圆度精度。主轴转速对等效应力应变变化影响不显著,但会影响坯料起皱和外径圆度精度,主轴转速4 r/s时最为适宜。旋压进给速度或减薄率增加,最大应力区域面积和应变峰值增大,进给速度2.5 mm/s和减薄率35%时旋压件隆起缺陷最为严重。从旋压成形质量考虑,TC21钛合金筒形旋压应以旋压温度860 ℃、进给速度1 mm/s、主轴转速4 r/s及减薄率20%为宜。
输入饱和无人机的鲁棒组合非线性反馈控制
彭超凡, 蒋沅, 孟超, 代冀阳
2019, 33(3): 10-16. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.03.002
摘要:
实际场景中,控制器输入饱和和外部干扰是对无人机控制系统产生不利影响的2个主要因素。对此,本研究针对CE150无人机模型,先采用H理论设计线性控制器,并在此基础上引入能提高系统瞬态性能的非线性项构成组合非线性反馈控制技术(CNF)来改善输入饱和的问题。同时,设计观测器对未知干扰进行在线估值,并在原有的组合非线性反馈控制器中加入干扰补偿项以提高系统鲁棒性。仿真结果表明,与传统的线性控制器相比组合非线性反馈控制器能显著改善输入饱和的不利影响,而引入补偿项的CNF控制器在保留原始CNF控制器优点的同时能有效抑制外部干扰,实现了无人机对给定信号的准确跟踪。
柱形域上的Riesz位势积分方程组超定问题的对称性
吕博强, 谭秀兰, 蔡贵
2019, 33(3): 17-24. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.03.003
摘要:
考虑\begin{document}$R_n^ + $\end{document}上无界柱形域的一类Riesz位势积分方程组,一方面,证明了超定问题正解存在时柱形域是圆柱且解轴对称;另一方面,如果部分边界条件具有一定几何条件,证明了部分超定问题相应的区域和解的对称性。首次给出了\begin{document}$R_n^ + $\end{document}上无界柱形域积分方程组超定问题的对称结果,推广并改进了现有单个方程的结果。
基于ALIF和FWEO的滚动轴承故障特征提取方法
刘晓波
2019, 33(3): 25-31, 40. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.03.004
摘要:
针对传统算法难以准确提取强背景噪声下滚动轴承微弱故障特征的问题,提出了基于ALIF(自适应局部迭代滤波)和FWEO(频率加权能量算子)的故障特征提取方法。利用ALIF将故障信号分解为若干I分量,通过计算不同I分量的峭度值及与原始信号的相关系数,筛选出与原始信号相关性最大的2个I分量进行重构,并利用FWEO进行解调,最终得到重构信号的能量谱图来实现轴承故障特征信息的提取,并与基于传统算法EMD和FWEO的方法进行对比,仿真和实验结果表明,该方法在故障信息提取方面的能力更优,对滚动轴承的故障诊断也更有优势。
基于自适应对抗学习的半监督图像语义分割
张桂梅, 潘国峰
2019, 33(3): 32-40. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.03.005
摘要:
现有的自适应对抗学习方法采用固定惩罚因子在不同特征层进行监督学习,并采用FCN(Fully Convolutional Networks)作为判别器的基础框架,模型缺少泛化能力,在分割较复杂场景时易造成类感染和类漂移。针对该问题,提出了一种学习率自适应的对抗学习的图像语义分割方法。该方法设计了一种类似SegNet结构的网络判别器,采用最大池化进行非线性上采样,既继承了FCN的优势,可以输入任一大小的图像,又保留了相对精细化的特征相关性信息。由于提出的模型可以通过自适应学习率调整对抗损失与交叉熵损失的权值,从而更新生成器的分割网络,所以提高了语义分割的精度;此外,提出的模型在判别器中采用了SegNet框架代替FCN框架,克服了暴力池化问题,且能够将未标记目标数据集的边缘信息引入网络结构中,从而能有效纠正网络的边缘区域,较好地保持图像的边缘细节,从而使分割结果更为精细。在PASCAL VOC2012标准数据集进行实验,并与现有的性能较好的弱监督分割模型相比,实验结果表明:本文模型能够更精细地分割出较复杂背景的目标,有效地缓解类感染和类漂移,并且有效地保留了边缘细节。
2.5D编织复合材料宏细观力学行为数值模拟研究进展
杨思远, 蔡长春, 王振军, 周金秋, 熊博文, 徐志锋, 余欢
2019, 33(3): 41-47. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.03.006
摘要:
2.5D编织复合材料是具有高比强度、高比模量和良好结构整体性和性能可设计性的新型先进复合材料。细观力学有限元法是定量深入研究2.5D编织复合材料宏细观力学行为及其损伤失效机理的重要计算方法。本文综述了2.5D编织复合材料细观力学建模与数值模拟方面的研究及进展情况。首先分析总结了针对2.5D编织复合材料所建立的各类细观结构模型的特点及其适用性,重点讨论了采用不同纤维束截面形状建立的复合材料细观结构模型的优缺点。其次分析了通过多尺度方法分析预测2.5D编织复合材料弹性和强度性能的研究现状,并指出了目前2.5D编织复合材料细观损伤演化和失效数值模拟研究中存在的问题和不足,同时探讨了2.5D编织复合材料宏细观力学行为有限元数值模拟研究工作的重点与发展方向。
实验技术
包覆聚四氟乙烯膜的氟橡胶O形密封圈耐介质性研究
李文静, 孟江燕, 王云英, 郭纪璋
2019, 33(3): 48-53, 59. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.03.007
摘要:
按照中航工业标准制备了包覆PTFE膜的F275氟橡胶O形密封圈,对其进行了高温下的耐航空煤油、航空润滑油和常温的酸性、碱性介质试验,并测试了试验不同时间的密封圈质量、尺寸、硬度和拉伸性能等,还采用SEM观察了密封圈的拉伸断口。结果显示:在短期试验时间内4种介质对密封圈的物理力学性能影响不显著,其中硬度的最大降低幅度仅为5%,影响规律从大到小的顺序是航空煤油、航空润滑油、酸性、碱性。研究表明:包覆PTFE塑料膜可以明显改善氟橡胶O形密封圈的耐介质性能,该研究结果可为橡胶密封件的选材提供依据。
7075铝合金搅拌摩擦焊接头表面在盐水环境中腐蚀坑形貌
曾浩然, 徐卫平, 柯黎明, 赵俊
2019, 33(3): 54-59. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.03.008
摘要:
以7075铝合金搅拌摩擦焊接头表面分区情况及微观组织为基础,采用超景深三维显微镜研究了接头表面在盐水溶液中一定时间内腐蚀坑的立体形貌,统计分析了腐蚀坑分布及形貌变化规律。结果表明:接头表面各区腐蚀损伤程度和晶粒尺寸呈正相关关系,经360 h的腐蚀试验,热影响区腐蚀坑平均深度和最大深度在接头各区中居首位,平均腐蚀坑深度为120 μm;轴肩作用区腐蚀损伤最轻,平均腐蚀坑深度为50 μm。
单曲率隧道火灾中的烟气流动数值分析
黎琳, 龚剑, 熊鑫鹏
2019, 33(3): 60-67, 88. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.03.009
摘要:
通过运用ANSYS FLUENT软件对曲线公路隧道模型进行数值模拟计算,并深入分析了不同火源功率、曲率和通风风速影响下的隧道纵轴面和横截面的烟气蔓延规律,且对拱顶以及人高区域沿程烟气温度和CO浓度的变化趋势进行了详细的探讨。结果表明:隧道内拱顶和2 m高度处烟气温度和CO浓度随功率增大而升高,但通风风速2 m/s时,随着功率的增加,火源下游拱顶CO浓度逐渐减小;通风风速大于3 m/s时,下游拱顶烟气温度和CO浓度随着曲率增加而减小,而对于2 m高度处,火源下游烟气温度和CO浓度随着曲率增大而增大,这一规律与通风风速为2 m/s时正好相反;随着风速的增加,烟气温度和CO浓度越低;曲线公路隧道横向浓度不再呈现对称分布,且横断面右上角浓度略大于左下角。
纳米网状MnO2薄膜电极的制备
陈娜, 卢威, 卢春民, 叶志国
2019, 33(3): 68-73. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.03.010
摘要:
针对MnO2存在导电性差、真实比容低、离子传导性差等问题,开发了新的制备方法,制备出了纳米网状结构的Ti基IrO2-MnO2纳米涂层。采用2种不同脉冲阳极电沉积法制备具有纳米网状结构的IrO2-MnO2纳米涂层,并利用XRD和场发射扫描电镜(FESEM)表征了工艺参数(不同沉积电流、沉积时间、沉积通断比)对IrO2-MnO2纳米网状结构生长状况的影响。研究表明:恒电流脉冲阳极电沉积法在沉积电流为2 mA,沉积时间10 min,沉积通断比为7∶1时得到的IrO2-MnO2纳米涂层其表面具有网状形貌。恒电位脉冲阳极电沉积法在沉积电位为1 V,沉积时间1 min,沉积通断比为5∶1能获得纳米网状MnO2;恒电位法脉冲阳极电沉积比恒电流法脉冲阳极电沉积制备的薄膜电极纳米网状形貌明显,电化学性能对比需进一步实验验证。
应用技术•教学
斥水性土壤性质及工程应用研究进展
林辉, 吴珺华, 刘嘉铭, 王茂胜
2019, 33(3): 74-81. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.03.011
摘要:
首先介绍了土壤斥水性的概念,阐述了土壤斥水性作为不利因素对土壤学和农业科学的影响。对土壤斥水性的形成机理、影响因素、测试方法等作了全面评述,重点讨论了该领域的研究热点。最后,提出了斥水性土壤研究中亟待解决的若干关键科学问题,主要包括:现有斥水度评价体系的完善;力学耦合作用下的土壤斥水度变化规律;改性方式对土壤斥水性的影响程度;基于土木水利工程背景下斥水性土壤的水分运移规律及力学行为特征;寻找出同时满足工程防渗、强度和变形的斥水性土壤的制作工艺和工程实施方案。上述科学问题的开展,将对土壤与水的相互作用有更深刻的认识,为斥水性土壤应用于土木水利工程领域提供研究基础,也将进一步推动土壤学、农业学和土木水利工程学的交叉互动和发展。
低温超音速喷涂Al-Si涂层制备及应用研究
陈礼顺, 应湖南, 曾志峰
2019, 33(3): 82-88. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.03.012
摘要:
为解决ZM5镁合金机件在修理中易变形的问题,采用低温超音速喷涂技术制备Al-Si涂层,通过胶结对偶试样拉伸试验、金相显微镜及图像分析软件、显微硬度仪,分别评价涂层的结合强度、孔隙率和硬度,并通过扫描电子显微镜(SEM)对涂层形貌进行分析,评价分析结果表明:制备的涂层结合强度为51.3 MPa,孔隙率为0.1%,显微硬度为135.9 HV0.1,均优于合格标准。显微结构表明:制备的涂层致密,孔隙及裂纹少,具有优异的性能,可用于ZM5合金机件的修理。根据制定的镁合金机件修理工艺流程将该方法应用于ZM5合金机件修复,修复结果表明:镁合金机件变形量超出规定。通过进一步分析研究机件变形原因,采用优化喷涂参数,改进专用工装,加强时效处理等措施,再次对镁合金机件进行修复,修理后的ZM5合金机件变形量符合技术要求。低温超音速喷涂技术制备的涂层具有结合强度高,孔隙率低,显微硬度好,涂层致密,且机件不易发生变形的优异性能,可以用于ZM5镁合金机件修复,有效地解决了ZM5镁合金机件修理变形的难题。
一种基于改进蚁群算法的云桌面实验室智慧管理系统
王瑶生, 林梅香, 梅仲豪, 熊一利, 李斌
2019, 33(3): 89-95. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.03.013
摘要:
高校计算机实验室的建设与管理水平直接影响到高校的教育质量。传统计算机实验室的建设和管理存在分散管理、软件维护困难、教学质量不佳和任务调度效率低下等问题。如何提高高校计算机实验室的管理效率成为了亟待解决的问题。本研究首先分析了传统计算机实验室在任务调度优化和管理维护方面存在的问题,将改进蚁群算法嵌入云桌面技术,提出了基于虚拟云桌面的计算机实验室管理方案。解决了传统计算机实验室管理效率低的问题。
基于价值分组与偏好习惯的电视用户观看行为分析方法
易鑫睿, 陈昊, 兰金明, 祝纯浩
2019, 33(3): 96-104, 110. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.03.014
摘要:
针对个性化推荐系统中用户行为分析这一重要环节,本文以用户价值和偏好习惯为切入点,通过提取用户历史记录中的隐式信息,提出了一种新的电视用户观看行为分析方法。提取用户整体平均操作频次、近期平均操作频次、操作频次变化比率、最近一次操作时间间隔作为价值模型指标,根据特征指标提出包括忠诚、新生、流失等8类不同用户价值群体分类结果;将节目划分为12类,构建基于活跃度和稳定度的用户偏好习惯特征矩阵,将用户偏好习惯分为4个簇类,对用户偏好进行量化与分析。通过对1 025位用户产生的361 459条播放记录数据进行实验,结果表明该方法能有效对任意电视用户观看行为进行分析,提高了偏好分析结果的准确性。
江西某废弃钨冶炼厂场地土壤重金属污染特征与风险评价
董志询, 陈素华, 李中浤
2019, 33(3): 105-110. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.03.015
摘要:
为防止场地土壤重金属污染对环境质量和人体健康造成损害,采用ICP-MS分析了江西某废弃钨冶炼厂场地土壤样品中的Cu、Zn、Pb、Cd、As等5种重金属含量,并分别采用单项污染指数法、综合指数法和潜在生态风险评价法对重金属污染进行评价。结果表明,场地土壤重金属分布具有明显的空间分异特征,污染程度排序为:废料堆放场>生产车间排水口>水塘旁>菜地>生产车间>养殖生活区。污染指数与生态风险评价结果均表明该场地土壤受重金属污染严重,尤其是钨矿伴生的Cd、Cu、Pb污染,在未来的土壤修复工作中应因地制宜地优先治理重污染的地块与重金属。
无损检测技术人才质量工程能力培养的教学改革
张小海, 李坚, 龙盛蓉
2019, 33(3): 111-115. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.03.016
摘要:
国家开展质量提升行动的实施对高等院校培养质量人才提出了更高的要求。本研究通过开设新课程、调整原课程内容,以及强化实践环节等措施的实施,使无损检测专业的学生在检测、标准、计量、质量管理,以及质量认证等几个重要方面的质量知识更加系统、完整,质量工程能力也进一步得到提高,以适应新形势下质量人才培养的要求。经过几年的教学证实:通过系统讲授质量知识,可以有效提升无损检测技术人才的质量工程能力。
聚合物加工工程课程航空特色的教学内容建设
谢婵, 王云英, 孟江燕, 周建萍
2019, 33(3): 116-120, 132. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.03.017
摘要:
在江西省实施“航空强省战略”的大好形势下,南昌航空大学作为省内唯一的航空大学,本科教学的航空特色建设则显得十分必要。高分子材料(尤其是先进树脂基复合材料)在航空航天的应用日益广泛,“聚合物加工工程”作为高分子材料及工程本科专业之主干课程之一,补充一些航空特色教学内容就很有必要。针对该课程的教材缺乏航空特色的情况,该课程团队的教师依托自身航空教育背景和航空企业工作经历,就《中国航空材料手册》的内容开展航空特色教学内容建设。在教学内容方面,补充了碳纤维增强双马来酰亚胺层合板的热压罐成型、飞机座舱玻璃的双轴拉伸取向成型、航空透明件、蜂窝夹层结构件的结构胶结技术、特殊密封材料的特点及成型加工技术等;在实践性教学方面,开设了具有航空材料成型加工综合性实验,以及组织学生到航空企业进行实践性教学。
模具测绘与制造实训课程教学模式改革与实践
李文杰, 朱民, 张树国
2019, 33(3): 121-125. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.03.018
摘要:
以模具测绘与制造实训课程教学模式改革为例,在“以学习者为中心”教育理念指导下,遵循学生的认知发展规律,着力构建实训课程教学目标进度体系、教学知识方法体系、学生团队运作体系及教学质量考核体系。通过这一实训课程教学模式的运用实践,极大扭转了传统实训课程教学模式下学生实训目标迷惘、实训积极性不高、实训过程被动乃至应付、实训考核成绩评定不合理等诸多弊端,有效地提高了实训教学质量。
创新创业教育导向的金属工艺学课程教学改革与实践
郑海忠
2019, 33(3): 126-132. doi: 10.3969/j.issn.1001-4926.2019.03.019
摘要:
在高校创新创业教育新常态的背景下,许多专业课程都融入了创新创业教育。“金属工艺学”是一门内容广泛且理论性和实践性都很强的专业基础课,主要讲述金属材料的基础知识及其加工技术。在国家有关政策导向下,“金属工艺学”更应融入创新创业教育,进行教学改革和实践。本文首先分析了“金属工艺学”融入创新创业教育的重要性,提出了更新教学理念加大科教融合、敢于创新尝试改革教学方法、加强过程管理增效考核质量、增强内涵建设提升教师创新创业能力的新思路,对培养出高素质创新型航空人才具有重要的现实意义。