河南科技大学学报:自然科学版

Journal of Henan University of Science and Technology: Natural Science

材料科学与工程

  • B_4C质量分数对Cu-B_4C复合材料组织和性能的影响

    张敏杰;张国赏;李秀青;张倩;王琪;杨晴霞;魏骁;魏森森;张程;周玉成;

    针对纯铜力学性能和耐磨性能较低的问题,采用机械球磨混料和放电等离子烧结技术制备了不同B_4C质量分数的Cu-B_4C复合材料,并对Cu-B_4C复合材料的微观组织、硬度、电导率、致密度和耐磨性等进行了研究。试验结果表明:随着B_4C质量分数的增加,B_4C颗粒趋于团聚,基体中孔洞数量增加,使得Cu基复合材料的致密度和电导率减小,而硬度和耐磨性则表现为先增加后减小的趋势。当B_4C质量分数为15%时,Cu-B_4C复合材料的硬度最高为86HBW,且耐磨性最好。与纯铜相比,Cu-15%B_4C复合材料的硬度提高了79%。

    2021年03期 v.42;No.190 1-6+117页 [查看摘要][在线阅读][下载 4507K]
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  • 关键参数对铜银合金丝线材拉拔力的影响

    袁鹏飞;苏娟华;宋克兴;皇涛;张学宾;曹军;陈鼎;沈晓宇;

    拉拔力是影响丝线材拉拔稳定性的关键因素,也是设计及选用拉丝机的主要技术参数。本文基于DEFORM-3D有限元分析软件建立了铜银合金拉拔有限元模型。对不同材料参数、不同入模角、摩擦因数和不同定径区长度等条件下的拉拔过程进行了研究,分析了加工硬化指数、入模角、摩擦因数和定径区长度变化对拉拔力的影响规律,并验证了模型的可靠性。研究结果表明:随着硬化指数的减小,稳态拉拔力逐渐增大。当入模角为12°时,拉拔力最小,为最佳模角。随摩擦因数的增大,稳态拉拔力呈增大趋势,且当摩擦因数为0.1时,拉拔力波动剧烈。定径区长度的变化对稳态拉拔力影响不明显。

    2021年03期 v.42;No.190 7-11+2页 [查看摘要][在线阅读][下载 1588K]
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机械与仪表

  • 一种摇臂轮组与行星轮组相结合的爬楼越障机器人结构设计

    张声岚;钟学涛;甘礼福;钟志贤;

    为了提高轮式机器人移动的地形适应能力和越障能力,提出了一种摇臂结构与行星结构相组合的10轮多地形自适应移动机器人。该机器人采用摇臂结构轮组作为前驱轮组被动摆动适应地形变化,行星结构轮组作为后驱轮组主动翻转翻越障碍适应地形。利用Adams软件构建机器人爬楼越障动力学模型,仿真分析机器人爬楼越障过程。研制了物理样机,根据多级台阶、楼梯、斜坡、崎岖地形进行适应性测试。试验结果表明:该机器人能够连续通过5种不同尺寸的楼梯,且在50 s通过13级台阶,验证了该机器人的地形适应能力和越障能力。

    2021年03期 v.42;No.190 12-18+3页 [查看摘要][在线阅读][下载 2417K]
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  • 一种深度强化学习的机械臂控制方法

    姬周珂;徐巧玉;王军委;李坤鹏;

    针对工业液压机械臂末端控制精度受惯性和摩擦等因素影响的问题,提出了一种基于深度强化学习的机械臂控制方法。首先,在机器人操作系统环境下搭建仿真机械臂并进行控制和通信模块设计。然后,对深度确定性策略梯度(DDPG)算法中的Actor-Critic网络进行设计,并基于机械臂逆运动学与深度强化学习奖励机制,设计了一种包含精度指标的分层奖励函数,促进DDPG算法收敛。最后,采用改进的DDPG算法与仿真机械臂交互训练,获得机械臂控制模型,从而实现对机械臂末端的精确控制。试验结果表明:改进的DDPG算法收敛速度提升了约14.54%,在仿真环境下机械臂可以达到6 mm的末端位置控制精度,多点测试完成率最高达到90%。

    2021年03期 v.42;No.190 19-24+3页 [查看摘要][在线阅读][下载 1475K]
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交通运输、能源与动力工程

  • 碳纤维复合材料防撞梁与铝合金吸能盒低速碰撞轻量化设计优化

    肖金涛;张帅;徐锐良;徐立友;

    为了提升车身前端轻量化性能,本文设计与优化了一种新型结构的碳纤维复合材料防撞梁与铝合金吸能盒。首先,建立了某乘用车钢制车身前端的有限元模型,并验证了模型的准确性。然后,运用拓扑优化技术对防撞梁及吸能盒进行拓扑设计,优化出其最优形状,确定新型防撞梁及吸能盒的三维模型。结合新型防撞梁及吸能盒模型,通过自由尺寸优化、尺寸优化和铺层顺序优化,对碳纤维复合材料防撞梁铺层进行优化,确定其最佳铺层块、铺层角度及铺层顺序。最后,基于碳纤维复合材料防撞梁及铝合金吸能盒低速正面碰撞有限元模型,设置6个设计变量和5个响应,采用最优拉丁超立方法对各设计变量随机取样,以构建各响应值的Kriging近似模型,运用NSGA-Ⅱ算法对防撞梁及吸能盒进行多目标优化,确定其最佳厚度。优化结果表明:与优化前相比,优化后吸能量为787.993 J,下降0.25%;吸能盒截面碰撞力峰值为20.208 5 kN,下降了58.67%;最大侵入量为-64.284 7 mm,增加了118.69%;防撞梁及吸能盒总质量为0.953 7 kg,降低了45.34%。优化后碳纤维复合材料防撞梁及铝合金吸能盒在满足碰撞性能要求的条件下,比原钢制材料结构质量减少了67.2%,轻量化效果显著。

    2021年03期 v.42;No.190 25-32+3-4页 [查看摘要][在线阅读][下载 2057K]
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  • 考虑踏板速度的驾驶员制动强度识别研究

    杨坤;肖锦钊;王杰;马超;付宏勋;杨富春;

    针对紧急制动时驾驶员制动强度识别精度较差的问题,提出了考虑驾驶员不同制动意图的踏板速度计算方法及对应的驾驶员制动强度识别方法。选取踏板压力变化率、车轮减速度和踏板位移作为识别参数,利用模糊控制算法对驾驶员制动意图进行预识别。根据驾驶员制动意图,设置踏板位移采样周期并计算不同制动意图下的踏板速度,选取踏板位移、踏板速度作为识别参数,利用模糊控制算法对驾驶员制动强度进行识别。在MATLAB/Simulink软件中搭建驾驶员制动强度识别模型,根据不同车速下多种制动强度仿真工况,对驾驶员制动强度识别准确性进行验证。研究结果表明:本文提出的驾驶员制动强度识别方法与现有方案相比,在轻度、中度制动时制动强度识别结果相当;在紧急制动时制动强度识别误差仅为1.25%,比现有方案误差降低8.75%,准确度显著提高,有助于提高汽车制动安全性。

    2021年03期 v.42;No.190 33-37+4页 [查看摘要][在线阅读][下载 1142K]
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  • 预知交通信号的电动汽车分层能量管理策略

    王俊朋;司鹏举;付主木;陶发展;田小泷;

    在城市路况下,电池和超级电容复合电源电动汽车会对信号灯判断不准确而频繁起停,造成额外的能量消耗。基于智能交通系统中预知交通信号信息的应用场景,本文提出了一种分层能量管理方法。首先,根据交通信号信息,上层车速设计策略优化车速,得到车辆经济参考车速,避免车辆在信号灯区域频繁起停。其次,基于经济参考车速,设计了一种基于非线性模型预测控制的下层能量管理策略,合理分配电池及超级电容的功率输出,并有效跟踪经济参考车速,降低电池功率的变化率。最后,对所提出的车速设计和能量管理策略进行仿真分析,并搭建实验平台进行验证。研究结果表明:分层能量管理策略使等效燃油经济性提高了3.24%,降低了电池能耗,并且减少了车辆急加速或急减速情况,提高了驾驶舒适性。

    2021年03期 v.42;No.190 38-44+50+4-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 1325K]
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电工电信、自动化与计算机

  • 分数阶非线性混沌系统的自适应滑模同步

    王春彦;邸金红;毛北行;

    研究了非线性分数阶混沌系统的滑模同步。给出分数阶、整数阶非线性混沌系统的控制设计方案,获得非线性不确定分数阶混沌系统自适应滑模同步的相关定理。结果表明:满足一定的假设条件,分数阶非线性混沌系统能取得自适应滑模同步。

    2021年03期 v.42;No.190 45-50+5页 [查看摘要][在线阅读][下载 529K]
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  • 人工噪声辅助可见光通信保密速率最大化研究

    施歌;李勇;程伟;

    针对均带有多个光敏二极管的窃听者情况,探讨了提高多输入单输出多窃听者(MISOME)可见光通信(VLC)信道的保密性能。设计出一种最佳的人工噪声(AN)辅助传输策略,使得该系统能够在总功率限制和峰值幅度限制的条件下达到保密速率最大。由于该保密速率最大化(SRM)问题的目标函数是非凸函数且难以求解,因此将其转化为一系列单变量的半正定规划(SDP)问题。通过一维搜索方法,SRM问题的最优解可以通过求出一系列SDP问题的最优解来获得。通过仿真结果验证,在总功率为40 dBm时,本文提出的AN辅助方法相较其他方法提升了10%以上的保密性能。

    2021年03期 v.42;No.190 51-57+5页 [查看摘要][在线阅读][下载 646K]
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建筑科学

  • 临海富水软弱地层综合管廊施工进度优化

    张敏;王艳明;梁斌;刘东明;

    以福州市万新路地下综合管廊工程为依托,将建筑信息模型(BIM)技术与挣值分析法相结合,对地下综合管廊施工进度进行了优化。针对综合管廊K0+080~K0+275标段特点,通过BIM数据集成模型,运用系统的数据统计分析功能计算挣值法相关参数,绘制偏差分析图,并进行了进度偏差分析。通过纠偏措施方案比选,对工程进行有效管理。研究结果表明:K0+080~K0+275标段施工阶段进度偏差在第13周赶上计划工期。万新路综合管廊基坑开挖阶段、主体施工阶段和附属结构施工阶段3个施工节点的工期,分别缩短了23 d、19 d和14 d。检测项目风险等级均在中级及以下,满足规范要求。

    2021年03期 v.42;No.190 58-63+71+6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1384K]
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  • 微波照射后花岗岩损伤机理试验

    戴俊;贠菲菲;王苑朴;薛贵堂;杨凡;

    在不同微波照射参数下,对干燥花岗岩试件进行了微波照射。通过热成像仪、超声波检测和巴西圆盘劈裂试验,以纵波波速、抗拉强度、相对动弹性模量及损伤变量作为定量指标,衡量微波照射对岩石损伤效应的影响。研究结果表明:微波照射功率的增加,对花岗岩纵波波速、抗拉强度下降幅度的影响明显,远高于微波照射时间变化对其的影响。高功率下,花岗岩升温幅度快,温度变化梯度较大,更易产生破坏。升温速率随微波照射时间的增长由快转慢,但功率的增加使升温速率由慢转快。达到相同温度时,高功率照射时间仅为低功率照射时间的一半,甚至更少。当功率为6 kW时,各时间的损伤值开始大幅提升,最高可达到72%。以损伤变量变化率最大的时间点作为花岗岩优化时间的参考点,得出本次试验照射时间为2~4 min。

    2021年03期 v.42;No.190 64-71+6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1422K]
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  • 托臂支架的承载力试验研究

    李光园;盛桂琳;金岭;刘昕;杜文风;

    为了研究托臂支架的实际承载性能,通过平衡加载试验机对两类托臂支架共8个足尺模型进行了承载力测试。采用静力加载方法,对比分析了加方管、附加支撑的不可调节托臂支架和2组可调节托臂支架的承载力、荷载-位移曲线以及承载力影响因素。试验结果表明:可调节托臂支架的承载力低于不可调节托臂支架。在不可调节托臂支架中,附加支撑的托臂支架比加方管的托臂支架的承载力更大,最大可以达到11.8 kN,相同荷载条件下位移也最小,附加支撑的托臂支架力学性能最好。

    2021年03期 v.42;No.190 72-77+84+6-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1709K]
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农业与生物科学

  • 喷雾冷冻干燥风量对蛋清蛋白特性及结构的影响

    郝威铭;刘丽莉;李媛媛;杨晓盼;张孟军;史胜娟;

    针对不同喷雾冷冻干燥风量对鸡蛋清蛋白起泡、流变特性的影响进行了研究,同时,通过傅里叶变换红外光谱、差示量热扫描和扫描电镜对其结构变化进行了分析。研究结果表明:不同冷风风量的起泡性为35 m~3/min>40 m~3/min> 45 m~3/min>50 m~3/min>30 m~3/min (P<0.05);泡沫稳定性为35 m~3/min>40 m~3/min>30 m~3/min>45 m~3/min>50 m~3/min (P<0.05)。不同风量蛋清蛋白的储能模量G′>损耗模量G″,流变特性均表现为假塑性流体;其在酰胺Ⅰ带处都发生红移现象,当风量为50 m~3/min时,发生红移最大为1.24 cm~(-1)。而随着风量的增加,蛋清蛋白的峰值温度(Tp)和热焓值(△H)均呈现先上升后下降的趋势,当风量为45 m~3/min时,热稳定性最大,为70.59℃。风量对蛋清蛋白微观结构的影响不显著,蛋白表面都呈现完整的球状结构,且颗粒间具有相互连通的孔隙。

    2021年03期 v.42;No.190 78-84+7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1854K]
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  • 枸杞多糖的羧甲基化修饰及抗氧化性能

    许春平;姚延超;白家峰;徐石磊;贾学伟;刘绍华;

    为了研究枸杞多糖及其羧甲基化衍生物的结构和抗氧化性能,使用微波辅助酶解法提取枸杞多糖并进行羧甲基化修饰。采用高效液相色谱仪(HPLC)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和尺寸排阻色谱-多角度激光光散射-示差折光联用仪(SEC-MALLS-RI),对枸杞多糖进行了结构表征,对枸杞多糖及其羧甲基化衍生物的抗氧化性能进行了测定。研究结果表明:枸杞多糖的提取率为4.32%(质量分数),羧甲基化枸杞多糖取代度为0.43。枸杞多糖主要由甘露糖(40.05%,摩尔分数,下同)、葡萄糖醛酸(18.98%)、阿拉伯糖(18.34%)、鼠李糖(15.73%)和葡萄糖(6.90%)组成。枸杞多糖的数均相对分子质量为3.561×10~4,质均相对分子质量为5.059×10~4,多分散系数为1.421,均方根旋转半径为73.0 nm。在相同质量浓度下,羧甲基化枸杞多糖的抗氧化性能高于枸杞多糖。

    2021年03期 v.42;No.190 85-89+7-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 908K]
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数理科学

  • 一类非线性高阶黏弹性波方程解的爆破

    刘霞;崔佳楠;

    考虑了一类带有非线性阻尼项和源项的高阶黏弹性波方程的初边值问题。假设初始能量为正时,采用能量扰动法和构造李雅普诺夫泛函法,证明了系统的解在有限时间内爆破。

    2021年03期 v.42;No.190 90-96+8页 [查看摘要][在线阅读][下载 239K]
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化学化工及其他

  • 人工智能在机器翻译中的应用研究

    郭明阳;张晓玲;唐会玲;孟庆端;任龙波;

    针对人工智能在机器翻译中的应用现状和发展趋势,探讨了人工智能对于提高机器翻译效率、促进行业发展的新路径。首先,分析了人工智能在机器翻译行业中的发展趋势,并阐释了具体的应用方式;其次,立足国情,发掘中国在人工智能和机器翻译行业中的发展优势,并研究在大数据时代,提高机器翻译效率的方法。研究结果期望为中国基于人工智能的机器翻译产业发展提供参考,为制定人工智能和机器翻译产业政策提供决策依据,并为人工智能在自然语言处理和机器翻译的研究提供帮助。

    2021年03期 v.42;No.190 97-104+8页 [查看摘要][在线阅读][下载 198K]
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  • 稿约

    <正>《河南科技大学学报(自然科学版)》是由河南省教育厅主管、河南科技大学主办的综合性自然科学学术期刊,原刊名《洛阳工学院学报》,1964年创刊,1980年复刊;国际标准连续出版物号:ISSN 1672-6871,国内统一连续出版物号:CN 41-1362/N。本刊为双月刊,A4开本,112页,双月末出版,国内外公开发行,邮发代号36-285。读者可在当地邮局,或本刊编辑部订阅。

    2021年03期 v.42;No.190 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 1054K]
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  • 来稿须知

    <正>来稿要求立论正确,论据充足,数据可靠,图表清晰。文稿字数(含图、表)一般要求6 000~10 000字(A4纸4~6面)。文责自负,谢绝抄袭及一稿多投等学术不端行为。1.题名:中文题名应简明、具体、确切,一般不超过20个汉字。英文题名应与中文题名的含义保持一致,一般不宜超过10个实词,不用非公认的缩写词。

    2021年03期 v.42;No.190 105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1274K]
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