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    2020年, 第41卷, 第7期
    刊出日期:2020-07-15
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    信息与控制
    机械工程
    资源与土木工程
    材料与冶金
    生物工程
    数学
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    信息与控制
    空间多样化约束下的移动k近邻查询
    许鸿斐, 谷峪, 于戈
    2020, 41 (7):  913-919.  DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.07.001
    摘要 ( 182 )   HTML   PDF(569KB) ( 292 )  
    考虑为移动中的查询对象连续返回k个距离近并且满足空间多样化约束的对象,提出了空间多样化约束下的移动k近邻(SDC-MkNN)查询.在此,满足空间多样化约束代表对象之间的相互距离大于距离阈值.为了高效处理SDC-MkNN查询问题,提出了两种基于安全区域技术的算法.算法均通过减少重新计算查询结果的次数来提高查询效率.其中一种为精确算法EA,可连续返回精确的查询结果;另一种为近似算法ρAA,可连续返回具有近似率保障的近似查询结果.采用真实数据集验证了所提出算法的有效性.
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    面向多播请求的虚拟网络嵌入保护算法
    吴菁晶, 赵珊, 王雨昕
    2020, 41 (7):  920-926.  DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.07.002
    摘要 ( 100 )   HTML   PDF(677KB) ( 196 )  
    针对弹性光网络(elastic optical networks,EONs)中提高虚拟请求的生存性问题,提出一种基于节点关联度的双树嵌入保护DEP-NCD(dual-tree embedding protection based on node correlation degree) 算法.该算法采用预先规划的方法为工作树分配链路分离的保护树,在发生故障时,能够尽快利用网络中的空闲资源,为中断的请求重新选定路径,保证请求能够不间断传输,减少因故障造成的损失,避免对用户造成严重的影响.仿真结果表明,该算法能最大限度地减少资源的使用,避免冗余多播请求在底层光网络中的传输.
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    O-OFDM系统中基于采样点位置分组优化的PTS算法
    季策, 马福永, 张超
    2020, 41 (7):  927-932.  DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.07.003
    摘要 ( 81 )   HTML   PDF(629KB) ( 179 )  
    针对光正交频分复用(OFDM)系统峰均功率比(PAPR)过高的问题,提出了基于采样点位置分组优化的部分传输序列(SG-PTS)算法.将采样位置按交织分割的方式进行分组,分别对不同位置上的数据单独优化,削弱了不同位置的备选采样点数据使用相同的相位因子序列的限制,有效改善了光正交频分复用系统的峰均功率比性能.仿真结果表明,所提出的算法相比于传统部分传输序列算法,在计算复杂度和误码率性能基本相同的情况下,峰均功率比性能随着采样点位置分组数的增加而改善明显.当子载波数N=256,相位因子数W=2,子块数M=4和M=8,采样点位置分为2组时,峰均功率比性能分别提升0.1dB和0.2dB左右;采样点位置分为4组时,峰均功率比性能可分别改善0.4dB和0.7dB左右.
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    基于BA优化和KL散度的RGB-D SLAM系统
    徐岩, 安卫凤
    2020, 41 (7):  933-937.  DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.07.004
    摘要 ( 73 )   HTML   PDF(442KB) ( 281 )  
    针对深度相机采集深度图像的噪声对位姿估计精度的影响,以及误差随时间累积的严重问题,设计了一种改进的基于RGB-D相机的视觉SLAM系统.首先,建立重投影误差模型,通过最小化重投影误差,对位姿和特征点进行非线性优化.此外,提出了一种闭环检测的算法,建立字典模型,用频率-逆文档频率计算权重,用Kullback-Leibler散度计算相似度,并使用相对相似度机制检测闭环,减少了累积误差.使用15个公开的图像序列对算法进行评价,同3个流行的RGB-D SLAM系统对比,精度平均最高提高119.07%,最低提高4.24%.实验结果证明,提出的方法比目前流行的RGB-D SLAM系统具有更好的精度.
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    一种改进的医疗文本分类模型:LS-GRU
    李强, 李瑶坤, 夏书月, 康雁
    2020, 41 (7):  938-943.  DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.07.005
    摘要 ( 168 )   HTML   PDF(723KB) ( 234 )  
    为了帮助低年资医生阅读胸部CT影像,并更加精确高效地为临床医生反馈影像报告结果,提出一种改进GRU深度学习框架LS-GRU,用来解决影像报告文本分类问题,即可以根据影像科医生描述,自动反馈给临床医生诊断建议.数据来源于呼吸科影像报告1168例,选择了两种描述相近的疾病(肺气肿和肺炎)进行分类,其中肺气肿患者报告大约652例,肺炎约516例.分别验证GRU、BiGRU及LSTM等模型,实验结果表明,LS-GRU模型分类更精确,且具有较高的鲁棒性.
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    机械工程
    一种改进的全局可靠性分析方法
    刘博林, 谢里阳
    2020, 41 (7):  943-948.  DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.07.006
    摘要 ( 77 )   HTML   PDF(759KB) ( 253 )  
    基于Kriging模型的高效全局可靠性分析(EGRA)方法在每次循环迭代过程中只能增加一个样本点.为了提高EGRA方法的效率,提出了一种基于多代理模型的改进全局可靠性分析算法.通过引入Kriging模型的预测误差,在每次循环迭代过程中,计算多个代理模型的期望可行函数(EFF)获得多个最佳样本点,将这些样本点同时加入到样本库中并更新所有代理模型,直到满足给定的精度为止.在建立极限状态函数高质量的近似模型后,采用蒙特卡罗方法进行可靠性分析.两个数值算例的分析结果表明,该方法具有较高的效率和准确性.
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    镍基单晶高温合金微磨削形貌仿真及实验研究
    巩亚东, 苏志朋, 孙瑶, 金丽雅
    2020, 41 (7):  949-954.  DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.07.007
    摘要 ( 78 )   HTML   PDF(1573KB) ( 191 )  
    基于单个磨粒微磨削几何运动学规律和最小值函数,推导出全局磨粒的微磨削运动轨迹表达式,建立工件微磨削加工表面的包络线函数集合,得出磨削加工微观形貌仿真预测模型,并通过开展DD5镍基单晶高温合金微磨削加工工艺实验验证模型结果的正确性.实验结果表明:仿真预测微观形貌与实际微观形貌具有相似特征,仿真预测线轮廓高度与实际加工微磨削线轮廓高度误差为0.2~0.3μm;不同磨削参数下的表面粗糙度对比结果也表明预测模型与实验所得的表面粗糙度变化趋势一致.
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    氧化锆陶瓷车削刀具磨损机理及理论模型
    马廉洁, 左宇辰, 王馨, 杨登峰
    2020, 41 (7):  955-961.  DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.07.008
    摘要 ( 89 )   HTML   PDF(1378KB) ( 186 )  
    通过不同刀具几何参数的YG6刀具车削氧化锆实验,研究了工程陶瓷切削刀具体积磨损理论模型.从强度理论和刀具磨损材料迁移的本质出发,将刀具的二维磨损推广至三维磨损.基于黏着效应机制,研究了氧化锆陶瓷车削的刀具磨损机理.通过力学分析,采用逐层积分法,综合了刀具几何参数与后刀面磨损面积之间关系,建立了刀具体积磨损理论模型.验证实验结果表明,刀具体积磨损量随前角或后角的变大先减小后增大,随刀尖圆弧半径的变大而减小,刀具体积磨损的模型理论值与实验值趋势一致,平均相对误差为4%~15%,说明模型具有较高的可靠性.
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    溅射离子泵抽气单元放电及离子输运仿真
    宁久鑫, 黄海龙, 王晓冬, 孙浩
    2020, 41 (7):  962-967.  DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.07.009
    摘要 ( 57 )   HTML   PDF(1211KB) ( 158 )  
    基于有限元法,对溅射离子泵抽气单元内气体放电及离子输运过程进行了研究.采用商业软件COMSOL Multiphysics将等离子体模块、磁场模块、带电粒子追踪模块进行耦合,计算得到阳极筒内电子密度的分布规律.研究了气体压强、阳极电压、磁场强度等参数对电子密度的影响,追踪了离子在不同压强下的运动轨迹,得到了离子对阴极板的入射角度和冲击能量.将仿真结果代入到理论抽速计算公式中,所得结果与实验数据进行对比,两者具有很好的一致性,验证了仿真模型的准确性.对离子泵结构设计和性能优化提供了一种适用方法.
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    资源与土木工程
    基于多晶离散元法的砂岩三轴压缩损伤特性
    付腾飞, 徐涛, 朱万成, 王兴伟
    2020, 41 (7):  968-974.  DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.07.010
    摘要 ( 105 )   HTML   PDF(1688KB) ( 218 )  
    利用开源软件Neper生成Voronoi晶粒镶嵌体导入3DEC,建立考虑砂岩矿物成分的三维Voronoi多晶离散元模型.基于砂岩的实验室常规三轴压缩试验结果,进行了砂岩细观模型参数标定,开展了三轴压缩条件下非均质砂岩的细观损伤演化过程模拟.研究结果表明,低围压下岩石中产生的微裂纹主要为拉裂纹,伴随少量剪裂纹,而高围压下剪裂纹的生成数量明显增多,甚至峰值强度前剪裂纹的数量大于拉裂纹.试样内微裂纹的演化反映了砂岩在围压作用下的脆延性转化特性;砂岩出现明显的扩容现象,围压越大,扩容滞后越明显,且相应的扩容点应力占强度百分比增大.
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    锁固段损伤过程中的能量转化与分配原理
    杨百存, 秦四清, 薛雷, 陈竑然
    2020, 41 (7):  975-981.  DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.07.011
    摘要 ( 233 )   HTML   PDF(831KB) ( 286 )  

    锁固段是主控构造地震产生的地质结构,研究其损伤过程中的能量转化与分配原理,可加深对其损伤行为和能量演化机制的理解.基于能量守恒原理,阐明了受载锁固段内裂纹扩展时储存弹性应变能的转化与分配关系,提出了锁固段破裂事件的地震波辐射能计算公式.据此,在孕震断层多锁固段脆性破裂理论框架下,推导了主震判识的震级准则,论证了锁固段累积Benioff应变比与剪切应变比的等效性,提出了锁固段破裂事件的震源参数计算方法.实例分析表明,该方法可靠.该研究成果在主震判识、震源参数估算与复核等方面具有良好的应用前景.

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    柔性隔离层下非同步放矿陀螺体的再现规律
    陈庆发, 王少平, 孟霖霖, 陈青林
    2020, 41 (7):  982-990.  DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.07.012
    摘要 ( 62 )   HTML   PDF(21846KB) ( 172 )  
    为强化对柔性隔离层下放出体出现“陀螺体”现象的认识,通过借鉴传统立面放矿的概念,并基于大量放矿同步充填留矿法数值试验模型,利用PFC的数据处理及图片输出功能,开展了柔性隔离层下非同步放矿陀螺体再现规律的数值试验研究.研究结果表明:在不同的组合方案放矿条件下,隔离层形态整体呈W形;在放矿优先顺序上,有无优先顺序放矿对隔离层的影响不同;各工况条件下,隔离层出现的空腔在放矿后期表现出宏观特性;放矿过程中产生明显的隔离层横向摩擦效应促使放出体由椭球体向陀螺体转化,陀螺体的转化程度取决于放矿控制是否均匀.
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    粗糙裂隙溶解过程反应性溶质运移特征
    王者超, 毕竞超, 卫如雷, 毋振华
    2020, 41 (7):  991-998.  DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.07.013
    摘要 ( 66 )   HTML   PDF(2304KB) ( 180 )  
    岩体裂隙中溶质运移受对流、扩散和水岩化学反应三种机制控制.分析了不同机制主导作用下,粗糙裂隙溶解过程中反应性溶质运移特征,并分析粗糙度的影响.研究结果显示,粗糙裂隙溶解过程存在4种类型,分别是均匀、非均匀、极度非均匀和均匀-非均匀溶解.其中对流占主导作用条件下,裂隙发生均匀溶解;化学反应占主导作用条件下,流体上游溶解速率高于下游.初始粗糙度对裂隙溶解过程也具有重要影响:初始粗糙度增大会使水岩化学反应速率增大,同时随着水岩反应的进行,裂隙溶解后粗糙度增大.
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    氧、硫逸度对岫岩红旗铅锌矿床矿物组合共生分异的制约
    温守钦, 唐铁乔, 谢伟, 付建飞
    2020, 41 (7):  999-1007.  DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.07.014
    摘要 ( 89 )   HTML   PDF(4570KB) ( 179 )  
    基于野外调查和镜下鉴定,通过计算岫岩红旗铅锌矿床主要矿物在不同温度T下的氧逸度fO▲2和硫逸度fS▲2,绘制出Fe-Pb-Zn-Cu-O-S体系热力学lgfO▲2-lgfS▲2参数状态图.研究该区矿物共生组合的控制因素及其形成的物理化学条件,为解决辽吉成矿带同类型矿床成矿流体演化提供参考.结果表明,T,fo2,fs2是使成矿元素沉淀、金属矿物组合共生分异的重要因素.fo2,fs2控制着矿物的稳定区间,闪锌矿较大的稳定范围,使它在方铅矿、黄铁矿沉淀之后仍可运移沉淀;温度降低使矿物形成所需的最低lgfo2,lgfs2减小,因此降温更利于成矿;构造破碎带为流体提供了运移通道,同时也是良好的地球化学障.在实际找矿过程中,断裂构造、铁帽、中低温蚀变发育的地方值得重视.
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    乙二胺磷酸钠对赤铜矿硫化浮选的影响及其机理
    马英强, 郑双林, 盛秋月, 姚金
    2020, 41 (7):  1008-1014.  DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.07.015
    摘要 ( 85 )   HTML   PDF(641KB) ( 282 )  
    通过单矿物浮选实验,考察了乙二胺磷酸钠对赤铜矿硫化浮选的影响.采用矿物表面X射线光电子能谱分析、矿物表面Zeta电位检测、药剂在矿物表面吸附能分析和矿物表面捕收剂吸附量测试等方法,探讨了乙二胺磷酸钠对赤铜矿硫化浮选的影响机理.结果表明:乙二胺磷酸钠能够使硫化后的赤铜矿矿物表面铜、硫元素的含量增加,负电性增强,使HS-在矿物表面的吸附能负值增加,硫化反应更易发生,进而改善了矿物表面的硫化效果,增加了矿物表面捕收剂的吸附量,提高了赤铜矿硫化浮选的回收率.
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    地下咬合型管幕构件抗弯刚度参数分析
    赵文, 李伟伟, 金文强, 刘玉平
    2020, 41 (7):  1014-1019.  DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.07.016
    摘要 ( 61 )   HTML   PDF(888KB) ( 139 )  
    基于咬合型管幕构件的抗弯性能试验,运用ABAQUS建立了咬合型管幕构件的有限元模型,并通过室内试验标定有限元模型.研究了在不同参数组合下咬合型管幕构件的抗弯刚度变化规律,并以此来找到最优的结构参数组合.研究结果表明,钢管直径与咬合程度在提升构件抗弯刚度上具有一定的相互作用影响,当钢管咬合程度与钢管直径比值在0.16~0.28时,构件具有较好的抗弯性能;钢管直径、钢管壁厚及钢筋直径与构件抗弯刚度均呈线性正相关;钢管直径对提升咬合型管幕构件的抗弯刚度具有显著作用,其次是钢筋直径和钢管壁厚.
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于初始缺陷形状的混凝土结构锈胀开裂理论模型
    伦培元, 张小刚, 张强, 赵然
    2020, 41 (7):  1020-1026.  DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.07.017
    摘要 ( 71 )   HTML   PDF(694KB) ( 186 )  
    为考虑材料初始缺陷形状的影响,将其假定为三维半椭球形.基于断裂力学理论将锈胀裂缝扩展过程划分为两个临界阶段:初始开裂阶段和完全开裂阶段,并分别对两组临界阶段进行了分析,建立了混凝土构件保护层胀裂时的锈胀力及开裂时间预测模型.为了验证所提出预测模型的正确性,分别采用已有的室内锈蚀实验、现场测试数据进行验证,计算结果吻合较好,说明本文预测模型具有一定合理性.在此基础上,对初始缺陷长度、混凝土保护层厚度、钢筋半径、相对保护层厚度等参数进行敏感性分析,结果表明增加混凝土保护层厚度和相对保护层厚度,有利于提高钢筋混凝土结构的服役性能.
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    冻融循环对GCL渗透特性的影响
    刘志彬, 刘锋, 张书建, 白梅
    2020, 41 (7):  1027-1032.  DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.07.018
    摘要 ( 70 )   HTML   PDF(691KB) ( 178 )  
    为探究土工复合膨润土垫(GCL)在长期冻融循环作用下的防渗性能,以6h的冷冻和6h的融化为冻融周期对GCL进行冻融循环试验,研究了经历不同冻融次数后GCL渗透系数和自由膨胀率的变化规律.试验结果表明:4h内GCL可以达到冻胀稳定状态;GCL经历冻融循环作用后,再经历冻结时易产生不均匀冻胀;GCL在经历较少(≤30次)冻融循环次数情况下,渗透系数随冻融循环次数增加而减小,其最终渗透系数的量级在10-11~10-10m/s之间;随着冻融循环次数的增加,GCL中膨润土的自由膨胀率先增大后减小,最后趋于稳定.
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    高速公路桥梁桥面板养护方案多目标决策方法
    齐锡晶, 唐梁, 康伟鑫, 秦娇娇
    2020, 41 (7):  1033-1040.  DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.07.019
    摘要 ( 96 )   HTML   PDF(744KB) ( 192 )  
    针对桥梁养护决策效率低、养护资金不足和分配不合理等问题,提出了一种高速公路桥梁桥面板养护方案多目标决策方法.首先,建立养护技术数据库以储存养护技术的量化数据;之后,使用基于熵权的理想点(TOPSIS)法和层次分析法(AHP)分别确定高速公路网络内桥梁桥面板养护优先级系数和养护目标的权重;然后,构建以0-1背包问题为基础的多目标决策模型;最后,以辽宁省沈阳市绕城高速(G1501)公路上5座桥梁为案例验证该方法的有效性.结果表明,该方法在养护决策的过程中能够充分考虑桥梁桥面板的养护优先级,制定合理、有效的养护策略,从而有效支持公路桥梁养护管理决策.
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    材料与冶金
    应变速率对Fe-11Mn-2Al-0.2C中锰钢变形行为的影响
    蔡志辉, 张德良, 周彦君, 文光奇
    2020, 41 (7):  1041-1047.  DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.07.020
    摘要 ( 83 )   HTML   PDF(6550KB) ( 166 )  
    对Fe-11Mn-2Al-0.2C中锰钢进行不同应变速率(2×10-4~200s-1)下的拉伸试验,探讨其力学性能和变形机制.结果表明:随应变速率的增加,抗拉强度由1456MPa逐渐降低到1086MPa;在应变速率为2×10-4~20s-1时,总伸长率由48.2%降低到38.2%;在应变速率为20~200s-1时,由38.2%上升至44.0%.随应变速率的增加,试样的显微组织被拉长、扭曲、切断;韧窝形态由深的等轴韧窝向浅的卵形韧窝转变;试样受力由正应力为主导逐渐转变为剪切应力为主导.变形机制与应变速率有关,低应变速率(2×10-4~2×10-3s-1)下TRIP效应明显;中应变速率(2×10-2~2s-1)下TRIP效应受到抑制,出现TWIP效应;高应变速率(2~200s-1)下TRIP和TWIP效应都增强.
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    生物工程
    永磁磁共振扩散加权平面回波成像涡流伪影校正
    王艳飞, 杨金柱, 康雁
    2020, 41 (7):  1048-1053.  DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.07.021
    摘要 ( 81 )   HTML   PDF(1466KB) ( 190 )  
    研究了涡流对永磁磁共振扩散加权平面回波成像的影响,提出了一种针对永磁磁共振成像系统的涡流补偿算法,并对扩散加权EPI序列由于剩余涡流引起的相位误差提出了一种补偿方法.在0.35T永磁型磁共振成像系统上对算法进行了验证,不同的梯度方向经过涡流预加重补偿后,涡流最少也会降至未补偿前的1/15.对涡流补偿和未补偿的模体扩散加权EPI图像进行了比较,经过两次补偿后,图像几何畸变会降低5%,图像伪影会降低1/3.实验结果表明,所提出的算法可以有效抑制因涡流引起的扩散加权EPI伪影及畸变.
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于生成对抗网络的低分化宫颈癌病理图像分类
    李晨, 张家伟, 张昊, 汪茜
    2020, 41 (7):  1054-1061.  DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.07.022
    摘要 ( 95 )   HTML   PDF(3205KB) ( 247 )  
    使用生成对抗网络(GAN)扩充宫颈癌病理图像的数据集以提高计算机辅助诊断的准确率.首先,使用GAN进行细胞质部分图像生成;其次,使用两次k-means聚类对生成图像进行筛选;最后,使用Inception-V3模型对数据集进行分类训练.结果表明,在测试集相同的情况下,该方法可以将总体分类准确率提升约2.5%,尤其对低分化宫颈癌病理图像有显著效果.通过GAN解决了组织病理学图像无方向性、内容复杂、前景目标规则性差等问题,证明了该方法的有效性及发展潜力.
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    数学
    三维Minkowski空间中伪零曲线的表达形式
    钱金花, 田雪倩
    2020, 41 (7):  1061-1064.  DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.07.023
    摘要 ( 89 )   HTML   PDF(462KB) ( 172 )  
    三维闵可夫斯基(Minkowski)空间中的类空曲线根据其主法向量的性质分为第一类类空曲线、第二类类空曲线和伪零曲线.讨论了三维Minkowski空间中伪零曲线的表达形式.首先,由伪零曲线的定义给出两个结构函数,并用结构函数将伪零曲线的Frenet标架以及曲率函数表达出来,同时找到所定义的两个结构函数之间满足的关系.最后,讨论曲率函数为常数的伪零曲线及其结构函数的表达形式,并给出相应的例子及图形表示.
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