东北大学学报（自然科学版）

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冰雪路面条件下多场景自动驾驶车辆主动避障路径规划

裴玉龙, 翟双柱

2025, 46 (3): 1-11. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20239039

摘要 ( 493 )

HTML ( 47)

PDF(4698KB) ( 241 )

针对自动驾驶车辆在冰雪路面易失稳的问题，提出改进的快速扩展随机树（RRT）路径规划算法.首先，建立冰雪路面车辆动力学模型，引入路面附着系数；然后，采用结合车头指向及转向角的全局目标偏向性采样，结合避撞检测与速度-附着系数下的最大曲率约束，改善传统RRT算法问题；最后，使用双五次多项式平滑路径，满足稳定性、制动器约束及舒适性.通过MATLAB-Simulink与CarSim联合仿真，比较改进RRT算法与传统算法在多场景条件下的性能.实验表明，改进RRT算法显著提升路径平滑度，降低曲率突变，用时短、成功率高，且在冰雪路面行驶时稳定性良好.

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改进PSO-PH-RRT*算法在智能车路径规划中的应用

蒋启龙, 许健

2025, 46 (3): 12-19. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20239047

摘要 ( 390 )

HTML ( 23)

PDF(2392KB) ( 117 )

在机器人控制、智能车自主导航等应用场景中，路径规划需要考虑到环境中的障碍物、地形等因素.针对路径规划中快速拓展随机树（RRT）算法拓展目标方向盲目、效率较低的问题，提出了基于粒子群算法优化的均匀概率快速拓展随机树（PSO-PH-RRT*）算法.该算法在基于均匀概率的快速拓展随机树（PH-RRT*）算法的基础上，利用粒子群算法更新方向概率作为随机树节点的速度方向，从而改善了节点的位置更新策略，并将节点到目标向量的距离和轨迹平滑度作为粒子群算法的适应度函数.最后在多种障碍环境下进行仿真.结果表明，PSO-PH-RRT*算法能大大减少迭代时间成本，同时改善路径长度和平滑度.

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基于WP-TRP的滚动轴承故障诊断方法

王娜, 崔月磊, 罗亮, 王子从

2025, 46 (3): 20-27. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20239058

摘要 ( 268 )

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PDF(1290KB) ( 64 )

针对故障诊断中传统时频域法提取特征时易受主观因素影响而导致冗余，且深度学习算法受训练数据影响导致计算复杂性较高的缺点，将时域和频域结合，提出一种基于小波包-无阈值递归图（WP-TRP）的滚动轴承故障诊断方法.首先，提出递减信息熵准则，以克服小波包分解的主观性，获取更准确的时频域特征；在此基础上，引入无阈值递归图思想，充分提取数据初始时域特征，并利用奇异值分解进一步降低冗余特征，提高计算效率.然后，引入海洋捕食者算法来获得支持向量机最优参数，实现故障诊断的准确分类.最后，通过标准滚动轴承数据集仿真验证了所提方法的有效性.

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半导体制程设备铝合金涂层腐蚀失效行为研究进展

赵阳, 王宇航, 张涛, 王福会

2025, 46 (3): 28-45. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240182

摘要 ( 420 )

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PDF(5616KB) ( 140 )

在半导体制程设备中，在高温、真空、强腐蚀气体及其等离子体耦合作用下，铝合金涂层极易发生失效.在氯基等离子体中，阳极氧化涂层极易被刻蚀去除，Y₂O₃涂层的刻蚀速率约为阳极氧化涂层的1/50；在氟基等离子体中，阳极氧化涂层和Y₂O₃涂层均存在氟化物层剥落导致的颗粒问题.通过调节电解液的成分/温度、制备纯铝层可提高阳极氧化涂层的耐蚀性能，提高Y₂O₃涂层的致密性同样可降低涂层的刻蚀速率，结合远程等离子体清洗技术，避免带电粒子轰击腔室材料，可显著减少反应腔室中颗粒的产生.在刻蚀和薄膜沉积过程中，腔室表面成分发生变化，进而改变等离子体状态，将引发多种工艺缺陷.

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时空约束的变厚度控制模型及应用

孙涛, 纪良鑫, 杨先理, 胡贤磊

2025, 46 (3): 46-51. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230289

摘要 ( 231 )

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PDF(3221KB) ( 43 )

在冷轧差厚板（TRB）带材轧制过程中，厚度呈现出周期性、连续性和多段变化的特点，针对厚度难以精确控制的问题，提出密集采点、逐点调控的厚度控制策略.为防止控制系统产生振荡，提出了基于时间和空间约束的变厚度控制(VGC)模型，成功在变厚度冷轧机控制系统中实现应用.通过现场实测数据分析，使用变厚度控制模型前，等厚区厚度波动相对稳定，过渡区的厚度偏差较大，趋厚轧制时呈正偏差，趋薄轧制时呈负偏差.使用变厚度控制模型后，能够快速有效地调整过渡区的厚度偏差，确保TRB的厚度偏差在±0.025 mm以内，优于现有汽车行业TRB标准.

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工业废弃物水氯镁石热分解行为与动力学研究

徐寒露, 董辉, 赵亮, 程道宽

2025, 46 (3): 52-59. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230290

摘要 ( 270 )

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PDF(1440KB) ( 59 )

为了确定水氯镁石热解行为和动力学参数，在不同升温速率下对其进行了热重分析.依据微商热重分析（DTG）和热重分析（TGA）曲线将水氯镁石分解分成第Ⅱ阶段(73.92~278.14 ℃)、第Ⅲ阶段(278.14~540.27 ℃)和第Ⅳ阶段(540.27~849.52 ℃)3个主要的质量损失过程，并利用多阶段反应分离（K-K）法进一步划分DTG曲线重叠部分.通过XRD与傅里叶变换红外(FTIR)光谱分析热解产物，明确了水氯镁石的分解机理：脱水由Mg—O—H键断裂引发，而Mg—O键增强则促使水解反应发生，阻碍脱水.最终，采用Friedman法测定了子反应活化能，结合自定义反应函数与动力学补偿效应，构建了热解动力学模型.

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旋转叶片裂纹故障特征提取与分析

官宏, 熊茜, 马辉, 汪伟伟

2025, 46 (3): 60-68. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230267

摘要 ( 395 )

HTML ( 6)

PDF(1676KB) ( 57 )

为了实现叶片裂纹故障特征提取，首先，基于Mindlin-Reissner壳单元建立含呼吸效应的裂纹叶片有限元模型，求解裂纹叶片在离心载荷与气动载荷共同作用下的动力学响应，为故障特征提取提供激励信号输入.然后，建立基于非线性输出频率响应函数的故障指标以及能量指标.最后，分析各种指标对于旋转叶片裂纹故障特征提取的有效性.结果表明，贡献率指标F_e(n)以及加权贡献率指标R_n(n)对叶片裂纹故障进行诊断时稳定性较差且不敏感，而能量指标在共振与非共振状态下均能有效提取叶片裂纹故障特征.所得结论可以为旋转叶片裂纹故障的特征提取、分析及指标筛选提供工程技术指导.

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三角函数密度梯度蒙皮点阵结构设计及力学性能

郝博, 赵玉欣, 徐新岩

2025, 46 (3): 69-79. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230274

摘要 ( 229 )

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PDF(3491KB) ( 69 )

基于螺旋 (gyroid)型的3周期最小曲面（TPMS），针对目前研究中梯度点阵结构梯度变化规律较为单一的问题，提出了正弦函数平方和余弦函数平方密度梯度蒙皮点阵结构，并采用选择性激光熔化（SLM）技术制备了钛合金（Ti-6Al-4V）样件.为研究其力学性能对样件进行了有限元分析和压缩实验，二者结果误差小于6.3%.以传统线性密度梯度蒙皮点阵结构为对照，将3种结构的力学性能、变形行为及能量吸收特性进行了对比分析.结果发现，3种结构中，余弦函数平方蒙皮点阵结构承载性能最好，正弦函数平方蒙皮点阵结构能量吸收能力最强.通过优化蒙皮点阵结构内部相对密度分布，可以提高其力学性能和能量吸收能力.

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考虑铣削表面形貌的工艺参数可靠性优化

黄贤振, 王旭, 丁鹏飞, 姜智元

2025, 46 (3): 80-87. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230275

摘要 ( 414 )

HTML ( 10)

PDF(2578KB) ( 72 )

针对球头铣削过程进行研究，旨在完成铣削工艺参数的可靠性优化.首先，根据球头铣刀切削刃运动轨迹，利用Z映射（Z-MAP）算法对加工形成的表面形貌进行仿真，引入表面粗糙度（R_a）衡量加工后的表面质量，通过表面形貌分析实验验证表面形貌仿真模型的准确性；然后，考虑到铣削过程中加工表面质量、刀具使用寿命以及工艺参数不确定性的实际约束条件，建立以主轴转速、刀具进给速度、轴向切深、径向切深为优化变量，以材料去除率（Q）的最大化为优化目标的工艺参数可靠性优化模型；最后，基于灰狼优化算法对优化模型进行求解以获得最优工艺参数，并通过铣削实验验证优化结果的可行性.

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电火花线切割Inconel 718温度场分析与加工建模

张耀满, 吴双金, 饶兆峰

2025, 46 (3): 88-96. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230278

摘要 ( 362 )

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PDF(7759KB) ( 42 )

针对Inconel 718材料的高加工硬化率和切削温度变化大等特点，以电火花线切割（WEDM）加工Inconel 718的放电加工过程为研究对象，对其加工机理和建模进行深入研究.采用有限差分法和有限元仿真对单脉冲放电温度场进行分析，得到了给定参数下的理论、仿真温度分布结果，并进一步探究了脉冲宽度对电蚀坑尺寸与形状的影响规律.在考虑重铸层对电蚀坑尺寸影响的基础上，预测了加工的表面粗糙度和材料去除率，并与实验数据进行对比.结果表明：随着脉冲宽度的变化，理论与仿真的电蚀坑尺寸变化趋势一致，所建立工艺目标预测模型的理论和仿真数据与实验结果的最大误差为9.88%.

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载荷工况对静叶调节机构阻滞力的影响

常晶, 罗忠, 逄超, 李洪雨

2025, 46 (3): 97-105. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230280

摘要 ( 321 )

HTML ( 5)

PDF(6008KB) ( 56 )

为从实验层面探究静叶调节机构的温度及载荷工况对其阻滞力的影响，考虑运动功能及使用载荷模拟的机构试验设计准则，搭建了原理级的单级调节机构试验系统，提出了采用单向拉压力传感器对机构运行阻滞力进行测试的方法，对不同轴向力负载、环境温度下的拉杆应变以及直动推杆受力情况进行了测试.结果表明，在轴向力载荷与温度单独作用时，阻滞力变化情况与轴向力载荷密切相关，轴向力载荷对阻滞力的影响大于温度对其影响；在载荷与温度共同作用时，轴向力载荷和温度对阻滞力的影响呈现耦合趋势，且在机构回程运动过程中，温度对阻滞力的影响不可忽视.

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非公路车辆混动变速器切换过程可拓优化控制

赵鑫鑫, 李兵, 杨珏

2025, 46 (3): 106-114. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20239043

摘要 ( 361 )

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PDF(3209KB) ( 40 )

混合动力非公路车辆具备多种工作模式，模式切换过程不合理的控制策略会影响离合器的使用寿命及车辆的平顺性.以功率分流式混动专用变速箱为研究对象，利用可拓控制算法建立矛盾特征间的转化关系，通过调整模型预测控制(MPC)的权重矩阵干涉可拓控制器，将矛盾特征量转化.建立非公路车辆传动系统仿真模型，结果显示采用可拓控制器的模式切换过程车辆冲击度小于10 m/s³，比MPC减小约20%，滑摩功约为18 kJ，冲击度和滑摩功效果较传统MPC均有所改善，可拓控制提高了非公路车辆模式切换的品质.

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预制型钢混凝土边框柱钢板剪力墙连接及其有限元分析

王连广, 沈泽军, 高海洋, 佟永晨

2025, 46 (3): 115-122. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230243

摘要 ( 354 )

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PDF(1904KB) ( 42 )

为了满足预制型钢混凝土边框柱钢板剪力墙（SPSW）连接节点的承载能力和变形要求，设计了法兰板-螺栓连接的新型预制型钢混凝土柱-钢板混凝土节点，分别建立预制和现浇节点的有限元模型，对比二者在同一荷载条件下的承载性能，并分析改变混凝土强度等级、内置钢板强度等级与厚度、法兰板厚度、轴压比和螺栓数量等参数对连接节点承载能力及变形的影响.结果表明，预制节点和现浇节点的受力性能相似，增加混凝土强度等级、螺栓数量和法兰板厚度均能够提高节点的承载能力，改变内置钢板强度等级与厚度对于节点力学性能影响并不大.设计时建议采用34个螺栓，20 mm厚的内置钢板，15 mm厚的法兰板，轴压比控制在0.7左右.

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袋式除尘器滤料的计重和计数效率

余振辉, 柳静献, 李国栋, 吕超

2025, 46 (3): 123-129. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230248

摘要 ( 286 )

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PDF(4821KB) ( 41 )

袋式除尘器滤料计重和计数效率的关联研究较少，导致其过滤性能无法得到准确评估.通过搭建过滤性能测试平台，对影响滤料计重和计数效率的2个因素进行分析.结果表明，过滤效率随过滤风速的增大而降低，且低效滤料的过滤效率降幅比高效滤料的过滤效率降幅大；相对于氧化铝粉，滤料在大气尘源环境中的过滤效率更容易受过滤风速的影响；低效滤料在两种尘源环境中的计重和计数效率相差较大；滤料在氧化铝粉环境中的过滤效率明显高于其在大气尘源环境中的过滤效率；尘源对高效滤料过滤效率的影响很小.采用计重和计数效率共同表征滤料的过滤性能更加合理.

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改进的密度峰值聚类算法在岩体结构面优势分组中的应用

王述红, 高晨翔, 侯钦宽

2025, 46 (3): 130-137. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230259

摘要 ( 257 )

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PDF(1414KB) ( 53 )

岩体稳定性评价依赖于合理的结构面分组，但传统方法存在易受边缘点与异常点影响的弊端.为此，提出一种改进的密度峰值聚类算法用于结构面优势分组.首先，将结构面产状转换为空间坐标，并以单位法向量夹角正弦值的平方作为相似性度量.随后，基于有效性评价指标构建目标函数，并利用乌鸦算法优化截断距离以获取最佳分组结果.通过模拟数据集验证了该算法能够有效减少人为干预，避免异常点干扰，确保聚类结果更加可靠和合理.结果表明，所提方法不仅与传统方法一致性良好，还具有更高的适用性，为工程中结构面优势分组提供了可靠的参考.

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真空预压中排水板参数对处理效果的影响

武亚军, 吴明灿, 陆逸天, 吴锦津

2025, 46 (3): 138-144. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20239042

摘要 ( 266 )

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为进一步优化预制排水板(PVD)布置方式，探讨PVD参数对真空固结效果的影响，在传统PVD理论的基础上，提出小宽度、小间距PVD-真空预压法.在保证PVD材料用量相同的同时，适当调整PVD的宽度与间距以提高真空固结效率.定义时间影响因子T_h与真空预压中叠加影响因素F的比值(T_h/F)作为表征参数进行固结分析.比较不同参数的PVD，真空固结过程排水量、表层沉降等指标变化.结果表明，当T_h/F越大时，土体的固结效率越高.采用宽度和间距分别为25和17 mm的PVD可以有效地提高真空固结效率，相比传统布置方式总排水量提高了约6.9%.采用小宽度、小间距的PVD可以有效缓解抗剪强度沿深度和径向的衰减.由此，可得出在耗材一定的情况下，采用小宽度、小间距PVD结合真空预压法有一定的实践意义.

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家长式领导对员工工作行为的影响——基于潜在剖面分析方法

张兰霞, 杨永新, 肇崧言

2025, 46 (3): 145-152. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230142

摘要 ( 286 )

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采用潜在剖面分析方法，基于564份问卷调查数据，对企业中家长式领导的类别进行了划分，并进一步探究了不同类别的家长式领导对员工工作行为（包括角色内行为及角色外行为）差异的影响.研究结果表明，企业中的家长式领导可划分为4种类别，分别命名为高威权型领导、明主型领导、低威权型领导和均衡型领导.其中，在明主型领导影响下的员工角色内行为和角色外行为水平最高，其次为低威权型领导；而在均衡型领导与高威权型领导带领下的员工角色内行为水平不存在显著差异，但在均衡型领导带领下的员工角色外行为水平更高.这不但揭示了家长式领导的异质性，丰富了家长式领导的理论体系，也为企业管理实践提供了有益的指导.

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