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当期目录

封面
2020-04期封面
2020, 34(4)
摘要:
目录
2020-04期目录
2020, (4): 0-0.
摘要:
基础理论研究及综述
基于等价LBP纹理图谱的滚动轴承故障诊断方法
熊邦书, 张晓飞, 欧巧凤
2020, 34(4): 1-6. doi: 10.3969/j.issn.2096-8566.2020.04.001
摘要:
针对在直升机自动倾斜器滚动轴承故障诊断中,卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)直接提取故障特征时,噪声干扰易对网络学习产生误导且存在忽略局部结构特征的问题,影响识别率的进一步提高,提出了基于等价局部二值模式(Local Binary pattern,LBP)纹理特征图谱与CNN相结合的滚动轴承故障诊断方法。首先,采用连续小波变换获取滚动轴承振动信号的二维时频图像,并对时频图像进行预处理;然后,采用等价LBP算法提取灰度时频图像的纹理特征,构成纹理图谱;最后,搭建卷积神经网络模型对纹理图谱数据集进行训练,并达到最优,从而实现滚动轴承故障类型的诊断。利用课题组采集的数据集和美国凯斯西储大学数据集开展诊断实验,识别精度分别达99.23%和100%,与传统的方法相比最大提升1.7%,结果表明所提方法可有效实现故障诊断的准确识别。
基于EMD和连续隐马尔可夫模型的滚动轴承故障诊断方法
龙舟, 王细洋
2020, 34(4): 7-12, 28. doi: 10.3969/j.issn.2096-8566.2020.04.002
摘要:
鉴于滚动轴承微小损伤的振动信号难以分类和识别,提出了一种基于EMD和连续隐马尔可夫模型的滚动轴承故障诊断方法。该方法对分帧预处理后的信号进行经验模态分解,通过计算相关系数选择与原信号相关性较高的前五个IMF分量,然后从中提取能量、峭度和裕度构成特征向量,最后训练隐马尔可夫模型对测试信号故障识别。经由实验验证,所提出的方法可有效且准确地识别预先设定故障类型的待测轴承故障。
固溶温度对选区激光熔化GH3625合金显微组织及力学性能的影响
曹永清, 卢百平, 徐志峰, 余欢, 刘志权, 李仕豪, 冯景鹏
2020, 34(4): 13-18. doi: 10.3969/j.issn.2096-8566.2020.04.003
摘要:
采用选区激光熔化(SLM)成形GH3625合金,采用单因素法研究了固溶温度对SLM成形GH3625合金组织及力学性能的影响,并初步探讨了其机理。结果表明,随固溶温度的升高,Laves相完全固溶,针状δ相和碳化物大量弥散析出,组织趋于均匀化;合金的维氏硬度和抗拉强度呈现出先增后减的趋势,在900 ℃时,维氏硬度和抗拉强度达到最大,分别为324 HV和990.82 MPa,拉伸伸长率保持在34%以上,且断口伴有韧窝,合金为塑性失效。
一类广义Bezier曲线及其性质研究
杨军, 黄倩颖
2020, 34(4): 19-24. doi: 10.3969/j.issn.2096-8566.2020.04.004
摘要:
为增强经典Bezier曲线的几何造型能力,利用一种广义二项分布的概率密度函数作为基函数构造广义Bezier曲线。通过对基函数以及曲线性质进行研究,得到了诸如广义deCasteljau算法、广义细分算法等一系列重要的曲线造型配套算法。
实验技术
1Cr17Ni2不锈钢表面改性研究
王忠浩, 胡德安, 程东海, 李正兵, 程佳涛, 郭义乐, 黄硕
2020, 34(4): 25-28. doi: 10.3969/j.issn.2096-8566.2020.04.005
摘要:
采用激光熔覆工艺在1Cr17Ni2不锈钢表面制备GH4169粉末增强涂层,研究功率和扫描速度对熔覆层的力学性能影响,并分析在最佳工艺参数下制备的熔覆层截面的组织和硬度。研究结果表明,熔覆层分为熔覆区、结合区和基体热影响区,其中熔覆区由枝晶状(γ+Laves)共晶组织构成,结合区中组织为粗大的柱状组织,而基体热影响区中组织由粗大的针状马氏体组成;熔覆区的硬度,随着功率和扫描速度的增大,呈现先增大后减小的趋势,在扫描速度为900 mm/min,功率为1200 W时,其硬度取得最大值326 HV;在最佳工艺参数下制备的熔覆层截面中,熔覆区的硬度在317~326 HV范围内,高于1Cr17Ni2钢。
绿萝根际微生物中甲醛降解菌的筛选及回用
杨航, 李剑, 刘庆辉, 王志宇, 李艳, 张玮川, 姚勇, 刘团
2020, 34(4): 29-35, 50. doi: 10.3969/j.issn.2096-8566.2020.04.006
摘要:
利用植物和微生物联合处理空气中甲醛被认为是一种高效、经济且环保的方法。从盆栽绿萝的根际微生物群落中,成功分离了一株甲醛高效降解菌LL3-1(革兰氏阳性,兼性好氧菌),SEM观测为,杆状,不透明,直径在712.8 nm~1.146 μm之间,宽度在199.4~495.5 nm之间。经16S rDNA鉴定为植物内生赖氨酸芽孢杆菌(GenBank编号MN784374)。通过液态甲醛降解实验,LL3-1菌株在最优的降解条件下(温度35 ℃,转速150 r/min,pH值7.0),6 h内可完全降解浓度为500 mg/L的甲醛溶液。在菌株回用实验中,将100 mL菌液均匀喷洒在绿萝的叶面,采用动态熏蒸系统探究LL3-1菌株日间和夜间净化气态甲醛的潜力。结果表明:在日间(7:00)和夜间(19:00)各进行一次喷洒后,绿萝平均甲醛净化效率日间提高了33.1% ± 1.28%,夜间提高了12.17% ± 2.25%。这表明,菌株LL3-1不仅能降解高浓度甲醛溶液,而且在与植物联用处理空气污染物方面具有较大潜力。
连续纤维增强铝基复合材料横向剪切断裂行为的细观力学分析
沈高峰, 苏倩, 刘丰华, 蔡长春, 王振军, 徐志锋, 余欢
2020, 34(4): 36-43. doi: 10.3969/j.issn.2096-8566.2020.04.007
摘要:
针对真空压力浸渗法制备的石墨纤维增强铝基复合材料,通过其显微组织特征建立代表性体积单胞,建立考虑基体延性损伤以及界面损伤与失效行为的单胞有限元模型。结果表明:由于单胞有限元模型考虑了复合材料横向剪切变形中界面的实际破坏行为,数值模拟得到的横向剪切弹性模量略低于细观力学公式的计算值;横向剪切过程中首先发生界面损伤并逐渐累积,随着剪切应变增加出现界面的局部破坏,诱发纤维附近基体合金的损伤,在剪切变形的最后阶段,纤维之间基体合金失效区域连通后导致复合材料发生整体破坏;横向剪切载荷作用下,界面脱粘和纤维附近的基体合金失效是引起复合材料断裂失效的主要机制。
基于弱磁技术的飞机导管裂纹缺陷检测
彭贤虎, 于润桥, 郭萌梦
2020, 34(4): 44-50. doi: 10.3969/j.issn.2096-8566.2020.04.008
摘要:
飞机液压系统导管承受较大压力,是飞机管路抗压能力的关键构件,本研究提出了一种基于地磁场环境下的弱磁检测技术用于解决飞机导管裂纹缺陷。首先介绍了弱磁检测原理并利用COMSOL Multiphysics仿真软件对飞机导管裂纹缺陷的磁场特征进行仿真分析,在理论上证明飞机导管裂纹缺陷弱磁检测的可行性。之后,使用自主研发的高精度磁通门传感器对含有人工预制裂纹缺陷的飞机导管试件进行检测,并对检测信号进行了处理。为了提高缺陷的信噪比,将检测信号进行磁梯度计算,并运用正态分布中的3σ法判断缺陷,使得缺陷的检出效果明显提升。仿真分析、检测试验的结果表明,对于深度大于0.1 mm的人工裂纹缺陷,弱磁检测技术具有良好的检出率,验证了弱磁检测技术在飞机导管缺陷检测中的可行性。
应用技术
高职教师职业价值观聚类分析及与职业倦怠的关系
易福侠, 周宁
2020, 34(4): 51-57, 65. doi: 10.3969/j.issn.2096-8566.2020.04.009
摘要:
本文基于“个人中心”研究视角,以江西省高职院校275名教师为被测对象,利用SPSS软件进行聚类分析、多元方差分析、Logistic回归等统计研究。结果表明:高职教师属于轻度倦怠水平,倦怠率58.2%;高职教师中存在生存型(14.9%)、普通型(65.8%)、发展型(19.3%)3类职业价值观类型;发展型职业价值观教师职业倦怠程度最低,倦怠发生率仅是生存型教师的45.1%;不同个体特征高职教师在职业价值观类型上有显著差异。根据实证研究结果,文章从学校和个人两方面提出树立积极向上职业价值观的策略及方案。
基于电弧声MFCC特征的焊接线能量检测与识别
黄林然, 罗海泉, 赵佳敏, 王齐胜, 龚岩峰
2020, 34(4): 58-65. doi: 10.3969/j.issn.2096-8566.2020.04.010
摘要:
焊接线能量与焊缝熔透程度密切相关,它代表了焊缝接收到的电弧能量大小。针对MIG焊焊接线能量的检测识别问题,提出基于电弧声MFCC特征的识别方法。电弧声声信号由声源的激励脉冲与声道冲激响应卷积而成,焊接线能量的变化导致电弧声道发生变化,也因此改变了声道传输特性。基于此,模拟人耳的听觉感知机理,提取MFCC特征,得到电弧声信号在Mel频域的声道包络。特征向量为电弧声MFCC特征的基础上,建立支持向量机模型。运算结果表明,该方法对焊接过程中不同线能量的总体识别率达到99.25%,且计算速度较快,从而为焊接质量在线监控提供了一种新方法。
钢缆索放置式磁弹索力传感器设计与试验研究
张琦
2020, 34(4): 66-72. doi: 10.3969/j.issn.2096-8566.2020.04.011
摘要:
钢缆索具有柔性大且强度高等特点,广泛应用于大型建筑结构、牵引机械设备及大跨度桥梁工程。钢缆索索力的状态是衡量钢缆索结构健康状态的重要标志,因此必须对钢缆索索力状态进监测。本文搭建了磁弹索力测量系统,针对现有套筒式和旁路式磁弹传感器安装复杂、测量误差大以及磁化不均匀等问题,研制了放置式磁弹索力测量传感器,并对15 mm直径钢缆索开展了不同励磁方式下的放置式磁弹传感器钢缆索索力测量试验研究。试验结果表明:不论采用哪种励磁方式,放置式磁弹传感器都具有较高的线性度,在相同试验条件下,半包络式励磁方式有着更好的磁化效果,其灵敏度更高为单旁路式励磁方式的1.74倍,可达0.061 mV/kN。
核电焊缝DR图像多尺度对比度增强方法
张晓峰, 周炜璐, 杨会敏
2020, 34(4): 73-76. doi: 10.3969/j.issn.2096-8566.2020.04.012
摘要:
射线DR技术是核电焊缝最新射线检测手段。针对核电焊缝部分DR图像对比度差,细节容易漏检的问题,本研究采用拉普拉斯金字塔进行16位DR图像多尺度分解,结合高斯平滑滤波与减影算法提取图像细节信息,运用s型函数进行细节映射增强,再将细节增强结果加到近似图像上,重构出增强后的图像,最后实现了一种16位DR图像多尺度对比度增强算法。对含线型缺陷或圆形缺陷的DR图像进行了多尺度对比度增强实验,参数L = 10、p = 0.8时,算法能有效增强细节对比度,有助于提高缺陷识别能力。算法具有很好的工程应用前景。
基坑止水帷幕隔水效应分析
聂子奇, 张少钦
2020, 34(4): 77-82. doi: 10.3969/j.issn.2096-8566.2020.04.013
摘要:
对无止水帷幕、悬挂式止水帷幕及落地式止水帷幕3种基坑,采用MIDAS/GTS软件进行基坑开挖过程的应力渗流耦合模拟分析和对比,以探讨止水帷幕的隔水效应。研究表明:止水帷幕的设置能有效控制基坑降水后坑外水位下降以及降水带来的地面沉降,且帷幕越深效果越显著;降水后围护桩朝基坑方向发生偏移,偏移程度随帷幕深度增加而增大;3种基坑开挖结束后地面沉降的最大值差异不大,坑外大约半个基坑宽度范围内地面沉降取决于开挖降水共同作用,其余部分则主要由降水沉降决定;随着帷幕深度的增加,坑外降水沉降最大值减小且变化速度从快到慢,最大值发生位置逐渐靠近基坑。
教学改革
“纳米材料与技术”课程创新能力和发散思维培养的教学改革与实践
梁红波, 李艺璇, 熊磊, 周建萍, 王云英, 万里鹰
2020, 34(4): 83-86. doi: 10.3969/j.issn.2096-8566.2020.04.014
摘要:
纳米材料与技术课程是一门学科交叉课程,强调物理、化学和材料的综合基础,要点在从纳米尺度去理解材料、构造材料和分析材料。本文结合国家经济转型对研究生创新能力的要求和材料科学与工程学科特色,探索在纳米材料与技术课程开展创新能力和发散思维培养的教学改革与实践。首先梳理了课程内容,确定了纳米尺度的构筑、评估和性能为主线,构建了纳米的尺度、分子原子可控架构和纳米特性三个层次的核心课程内容,同时围绕核心课程体系,开展案例法教学,培养学生的创新能力;其次引入“翻转课堂”,开展研讨式教学,结合纳米材料的最新进展和世界著名课题组介绍,培养学生的发散性思维。六学年的"纳米材料与技术"教学实践结果表明:相对于传统的一言堂教学,改革后培养的研究生更具备创新能力和发散思维,更能在研究生阶段和职业生涯中体现更强的创新能力。
依托航空科研项目,矩阵方式培养航空特色硕士研究生
孟江燕, 薛名山, 王云英
2020, 34(4): 87-90, 111. doi: 10.3969/j.issn.2096-8566.2020.04.015
摘要:
为了更好地培养具有航空特色的工程技术能力硕士研究生,探索了以航空科研项目为依托的、矩阵方式的培养模式。矩阵方式培养模式是一个研究生参加多项科研项目、一项科研项目多名研究生参加且交叉的方式,对研究生进行培养的模式。经过十多年的摸索、思考和实践,结果发现:航空科研项目的矩阵培养方式,是提高培养研究生航空特色综合工程技术能力的质量保证;该方式培养的研究生不仅专业技术能预先得到开发和培养,而且具备综合工程技术能力,同时更易得到用人单位的认可。因此,该硕士研究生培养模式,是一个行之有效的培养模式。
以计算机模拟引导“材料科学与工程基础”课程的多元化教学探索
陈亮, 王芊, 谢小林, 熊磊
2020, 34(4): 91-96. doi: 10.3969/j.issn.2096-8566.2020.04.016
摘要:
“材料科学与工程基础”作为高等院校材料类学科课程体系中的专业基础课程,知识体系涉及广,传统教学模式难以取得良好教学效果。课程教师以计算机模拟引导,结合创新创业能力培养目标为导向,从教学内容、教学方式、考核方法和科教融合四个方面开展了课程多元化教学探索。实践证明在课堂教学中引入计算机模拟手段不仅有效结合了科研资源和传统教学手段,而且可以激发学生学习兴趣,提高课堂效能,让学生更好地掌握材料科学与工程的基础知识。
融合思政元素的工程实践案例式教学探索
高鸿波, 张小海, 邬冠华, 张士晶, 敖波
2020, 34(4): 97-103. doi: 10.3969/j.issn.2096-8566.2020.04.017
摘要:
“课程思政”作为高校立德育人教学的新理念和新模式,亟待在无损检测专业中展开实施。通过案例教学的模式,将“课程思政”融入《企业实习》,将思想引领和专业知识相结合,在加强专业技能培养的同时,实现专业教学与人文素养的统一,从而培养出德才兼备的高素质质量检测和管理高级人才;通过思政元素和理论知识融合、榜样激励、正反对比、现场交流讨论等方式,激发学生的使命担当意识,增强学生的家国情怀和民族自豪感,渗透诚实守信的职业理念,培养责任意识和科技创新精神。教学成果表明,该“课程思政”方案有利于在课程教学过程中实现学生专业能力提升与价值引领的有机统一,有利于培养具有中国特色社会主义核心价值观的无损检测高级人才。
OBE教育理念下“计算机图像处理”课程在线教学实践
周琳霞, 陈昊, 黎明, 杨焱
2020, 34(4): 104-111. doi: 10.3969/j.issn.2096-8566.2020.04.018
摘要:
“计算机图像处理”课程是高校计算机技术、信息、人工智能等专业的一门专业方向课程,涉及的基础理论知识及学科领域广泛、技术发展快、课程理论性和工程实践性强。2020年春季新冠肺炎疫情期间,课程教学团队通过调研和分析学生开展线上教学的软硬件环境,结合本课程自身特点,依托近年来持续推进教学改革建立的网络教学资源,开展了在线教学。在线教学基于OBE成果导向的理念,以学生发展为中心组织教学,强调学生自主学习和教师导学,并对学生的学习效果进行多种方式的评价和反馈,促进师生教法和学法的持续改进,做到在线教学与线下课堂教学质量实质等效。
基于工程教育专业认证的数字信号处理课程教学改革探索
蒋沅, 严玉为, 黄巧银, 代冀阳, 欧巧凤
2020, 34(4): 112-117, 122. doi: 10.3969/j.issn.2096-8566.2020.04.019
摘要:
工程教育专业认证的主要思想是“以学生为中心,以学生学习产出为导向”的教育培养模式。为了更好的提高教学效果,更好的培养学生的实践创新能力,本文以南昌航空大学信息工程学院开设的“数字信号处理”课程为例,对数字信号处理课程提出了确定培养目标、修订教学大纲、优化课程体系、调整教学内容、改进教学方法、完善考核方法、加强持续改进等一系列具体改进措施,通过对2017级自动化专业本科生实施教学改革发现,该课程教学改革充分调动了学生的学习主动性与积极性,并提高了学生解决实际工程问题的能力。
翻转课堂在“数据结构”中的应用
李昆, 赵刚
2020, 34(4): 118-122. doi: 10.3969/j.issn.2096-8566.2020.04.020
摘要:
网络信息技术及终端的不断发展,为教育发展提供了诸多便利条件,也影响着教学方式的改变。本文通过翻转课堂教学方式探讨“数据结构”课程的教学,在教学的两个阶段,预习阶段和课堂教学阶段分别采用不同的教学手段。在预习阶段,教师的工作是准备相关教学资料如教学视频、教学PPT等,通过网页、微信群或QQ群提前让学生学习;在课堂教学阶段以学生为主,教师负责引导、答疑解惑及把控课堂氛围。在课堂教学过程中,可采用游戏化的教学手段,积极调动学生的积极性,让学生享受学习的快乐,以此提高《数据结构》课程学习的效果,激发学生学习该课程的积极性。
依托竞赛的双创课程“移动终端编程技术”教学改革与实践
梁旗军, 苏曦, 熊宇
2020, 34(4): 123-130. doi: 10.3969/j.issn.2096-8566.2020.04.021
摘要:
为解决如何将创新创业教育嵌入式融入“移动终端编程技术”专业课程中的问题,文章总结课程研究对象的特点和课程教学存在的不足,根据应用型人才培养的双创教育要求,分析创新性竞赛、双创教学和专业课程的关系,探索依托计算机类作品赛,将竞赛规则和内容融入到课程教学的多层协同过程模型和融合实施路径。通过课程实施的实践验证,能够有效促进学生实践创新的意识和能力,提高教学效果。