东北大学学报（自然科学版）

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基于改进多目标混沌粒子群优化的电动汽车充放电调度

曹知奥, 马晨硕

2025, 46 (9): 1-8. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240014

摘要 ( 293 )

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针对电动汽车充放电调度问题，提出一种考虑用户综合满意度的有序充放电算法.首先，构建了大规模电动汽车有序充放电模型，并量化用户综合满意度；其次，提出了一种基于改进多目标策略多样性混沌序列扰动粒子群优化(improved multi-objective role partitioning chaotic particle swarm optimization, IMRPC-PSO)算法以解决传统方法中多样性不足和易陷入局部最优的问题.根据粒子性能，给粒子赋予精英粒子、一般粒子和学习粒子的角色，并分别执行保持搜索、发展搜索和学习搜索的多样性策略.每个粒子根据其角色寻优搜索空间；为避免陷入局部最优，在每次迭代初始化后加入混沌序列扰动.最后，通过案例仿真对比所提算法与其余5种多目标优化算法的性能，结果显示IMRPC-PSO在解决电动汽车有序充放电问题上优于其他算法，验证了该算法的有效性和可行性.

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结合运动信息与双重注意力机制的两阶段SiamCAR跟踪算法

魏颖, 张家鹏, 崔佳琦, 黄通

2025, 46 (9): 9-16. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240018

摘要 ( 230 )

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针对单目标跟踪中，因形变、运动模糊、遮挡以及背景干扰导致的跟踪框精度下降问题，特别是在背景干扰下易出现跟踪跳变及漂移问题，提出了一种结合运动信息和双重注意力机制的两阶段跟踪算法.第一阶段，使用带有双重注意力机制的SiamCAR跟踪器对当前帧的目标进行粗定位；第二阶段，利用像素级相似度运算构建边界框精细化模块，在低延迟情况下学习目标的细微特征以提升跟踪精度，并将基于外观特征得到的跟踪框与目标的运动轨迹信息相融合，以改善跟踪漂移及跳变问题.OTB100数据集上的实验结果表明，跟踪框的成功率和精度相比原来分别提高了4.6%和2.8%，在背景干扰下的成功率达到了69.6%.

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多目标投资组合优化问题的学习型NSGA-II

朱珠, 娄航宇

2025, 46 (9): 17-24. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20249030

摘要 ( 260 )

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针对快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)在求解投资组合问题时存在分散性不足和约束处理能力差的问题,提出了一种基于聚类和自适应可行性修复策略的学习型改进NSGA-Ⅱ算法（INSGA-Ⅱ）用于求解多目标投资组合问题.在该算法中,通过聚类学习改进种群的分散性,通过自适应修复保证新生成的解均为可行解,从而改进算法的分散性和提高算法的收敛速度.此外,对交叉及变异后的种群分别进行保存,并将其与父代种群合并以提高生成子代种群的选择压力及质量.实验结果表明，所提算法具有更高的搜索性能和稳定性,能够有效求解多目标投资组合问题.

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基于属性补全的异质图表示学习算法

陈东明, 刘嘉明, 梁春美, 王冬琦

2025, 46 (9): 25-33. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240153

摘要 ( 238 )

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在异质图数据收集中，由于隐私保护政策或版权限制，节点属性缺失现象普遍存在.针对属性不完备和属性完全缺失两种情况，提出了一种基于属性补全的异质图表示学习算法（HGAC）.对于属性不完备的节点，通过构建属性空间的邻接矩阵并执行图卷积来获取缺失的属性；将属性视为抽象节点，在元路径的引导下，对学习节点和属性进行拓扑嵌入，利用拓扑嵌入间的相似性来补全完全缺失的属性.在3个真实数据集上进行实验，结果表明，该算法有效提升了下游任务的性能，并具有较强的泛化能力.

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基于线性变换余弦球面分布的光照估计方法

于连江, 刘洪娟

2025, 46 (9): 34-40. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240030

摘要 ( 154 )

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为了精确描述和参数化场景光源，实现高精度的单一图像光照估计，提出了一种基于线性变换余弦球面分布的光照表示方法，构建了回归神经网络，用于从单一图像中推断光源的参数化分布和强度.创新性地引入基于奇异值分解的损失函数，该函数可以精确简洁地衡量两个参数化光源的距离，能够显著提升回归网络的精度.实验结果表明，与现有方法相比，该方法在复杂光照条件下表现优异，尤其在捕捉光照各向异性信息方面有明显改进.

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旋风炉内气固两相流动特性的数值模拟

齐霖, 曲迎霞, 姜大鹏, 邹宗树

2025, 46 (9): 41-50. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240029

摘要 ( 300 )

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为探究旋风炉在闪速还原炼铁技术中的应用状况与前景，气相采用欧拉模型，颗粒相采用DPM（discrete phase model）对旋风炉内气相流场和颗粒运动轨迹进行了数值模拟.分析了上升气体（熔融还原炉煤气）速度和铁矿粉粒度对气固两相流动特性的影响.结果表明：旋流场的切向速度在喷枪区域呈近似“凹”字形分布，在喷枪以上区域呈近似“M”形分布；上升气体速度由4 m/s增至8 m/s，气体切向速度最大值减小，铁矿粉捕集率由98.99%降至93.51%，但强旋湍流区逐渐上移，铁矿粉运动路径变长，更有利于其熔化和还原.此外，捕集率随着粒度的增大先减小后增大，但大粒度铁矿粉几乎不发生螺旋向上运动.

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单螺旋叶片生物质燃气旋流燃烧器旋流特性研究

冯明杰, 夏毓谦, 刘晟晖, 李杰

2025, 46 (9): 51-57. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240036

摘要 ( 189 )

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为了研究生物质燃气旋流燃烧器中气体旋流对扩散和混合的影响及其对燃烧性能的作用机制，在实验的基础上建立了单螺旋叶片生物质旋流燃烧器三维气体流动和组分输运的数学物理模型.以Fluent 19.0为计算平台，系统研究了空气管道螺旋叶片的缠绕圈数、螺旋节距、空气流道横截面积和变径管长度对燃烧器出口处气体旋流的影响，并与实验结果进行了对比.结果表明：数值模拟结果与实验测试结果一致；螺旋叶片缠绕圈数对气体旋流影响很小，但螺旋节距对气体旋流有着决定性的作用；在其他条件不变时，随着螺旋节距的减小，出口气流的角速度逐渐增大；随着空气流道横截面积的增加，出口气流的角速度逐渐减小；变径管越短，气体的旋流强度越高.

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蒙特卡罗法求解二维各向异性导热-辐射耦合传热

戈子健, 伊智, 李国军, 魏琳扬

2025, 46 (9): 58-64. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240040

摘要 ( 183 )

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为了探究二维各向异性材料中的导热-辐射耦合传热特性，基于随机游走的基本思想，在统一离散网格的基础上，开发了一种求解二维各向异性材料的导热-辐射耦合传热的计算方法，并验证了计算方法的准确性，分析了各向异性导热系数对传热特性的影响.结果表明，对于二维平板结构，当存在各向异性导热系数时，会导致平板温度场向相应的各向异性方向发生偏移；当 $k 12 *$ 与 $k 22 *$ 比值相同时，平板的各向异性基本保持不变；而当 $k 22 *$ 保持不变而 $k 12 *$ 增加时，会导致平板内温度传导的方向发生改变，导致平板内温度的均匀性降低.

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轧制差厚板预成形工艺对Al-Si镀层的影响

胡贤磊, 韩鹏, 解勤诚, 支颖

2025, 46 (9): 65-72. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240044

摘要 ( 172 )

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间接热成形工艺在热冲压前需要对原料进行预成形，轧制差厚板在变厚度轧制后加工硬化程度不同，预成形前需要进行退火处理.针对Al-Si镀层差厚板的预成形工艺进行了研究，结果表明，经过600~620 ℃退火后，延伸率提升至16.0%~26.2%.镀层总体厚度变化不大，镀层结构由从外到内的Al基、合金扩散层、Fe₂Al₅+FeAl₃的三层结构演变为τ₅-Fe₂SiAl₇、含τ₁-Fe₃Al₂Si₃的薄带状组织、η-Fe₂Al₅、η-Fe₂Al₅和基体之间一层1~2 μm的合金化合物组成的4层结构.随着退火温度升高，含τ₁-Fe₃Al₂Si₃的带状区域由τ₁-Fe₃Al₂Si₃+τ₂-FeAl₃Si+θ-FeAl₃转变为τ₁-Fe₃Al₂Si₃+τ₂-FeAl₃Si+η-Fe₂Al₅；随着时间增加，该区域由τ₁-Fe₃Al₂Si₃+τ₂-FeAl₃Si+θ-FeAl₃转变为τ₁-Fe₃Al₂Si₃+θ-FeAl₃+η-Fe₂Al₅.10%，30%压下率的镀层分层结构相同，从外到内分别为τ₅-Fe₂SiAl₇，τ₁-Fe₃Al₂Si₃+τ₂-FeAl₃Si+θ-FeAl₃，η-Fe₂Al₅；而50%压下率时则为τ₅-Fe₂SiAl₇，τ₁-Fe₃Al₂Si₃+τ₂-FeAl₃Si+η-Fe₂Al₅，η-Fe₂Al₅.

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钢液稀土合金化过程多相流动及混匀行为研究

郝云龙, 谢清华, 倪培远, 厉英

2025, 46 (9): 73-80. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240046

摘要 ( 303 )

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为研究精炼过程中钢包底吹氩对熔池传质和混匀行为.以某钢厂150 t钢包为原型，建立了钢渣-钢液-氩气三相流的LES-DPM-VOF耦合数值模型，并通过该模型研究了不同吹氩量对渣-钢-气多相流行为及钢液混匀现象的影响.结果表明，数值模拟预测的渣眼形状与实验吻合良好；当吹气量为50 L/min时，钢包内钢液最大速度约为0.7 m/s，渣-钢界面波动较小，未形成明显渣眼；随着吹气量由50 L/min增至100 L/min，气泡对钢水提升作用增强，钢液上升流最大速度由0.7 m/s增至1.07 m/s，渣-钢界面波动增大.此外，混匀行为研究表明，合金混匀时间与氩气喷吹流量成反比.模拟合金块直径为20 cm，当吹气量为50 L/min时的混匀时间为245 s，当吹气量增至300 L/min时，混匀时间缩短为145 s.

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超细晶铁素体-珠光体层状结构中碳钢微观组织与力学性能

韦浩, 张阳, 徐晓宁, 叶其斌

2025, 46 (9): 81-86. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240048

摘要 ( 227 )

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PDF(12261KB) ( 7 )

采用两相区温轧工艺，在0.41%C中碳钢中获得超细晶铁素体-珠光体层状微观结构.利用扫描电镜（SEM）、电子背散射衍射（EBSD）、准静态拉伸和系列低温冲击试验，对比分析3种不同温度（770，800和830 °C）温轧钢板的微观组织与力学性能.结果表明，770，800和830 °C温轧钢板的铁素体平均晶粒尺寸分别为0.82，0.89和1.14 μm；珠光体层比例分别为16.4%，36.2%，43.5%，尺寸分别为0.9，1.3，1.8 μm；屈服强度分别为（696±3），（733±7）和（776±5）MPa；断后伸长率分别为16.5%，16.1%和13.8%；-60 °C冲击功分别为119，114和89 J.通过两相区不同温度温轧，可以改变中碳钢层状结构中超细晶铁素体-珠光体比例与尺寸，显著改善了高珠光体含量中碳钢的低温冲击韧性，实现强度、塑性与低温冲击性能的协同调控.

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基于曲面修剪的直齿轮铣削刀具与工件切触区域的计算

张荣闯, 李明

2025, 46 (9): 87-94. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240004

摘要 ( 213 )

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提出一种基于曲面修剪的直齿轮多轴铣削中铣刀与工件切触区域的计算方法.首先，建立齿轮铣削运动学模型，以精确描述铣刀和工件之间的相对运动关系；其次，在构建精确的渐开线齿廓数学模型的基础上，采用等残余高度法进行刀具路径规划，并计算出各个刀位点坐标；随后，采用半球面近似刀具扫掠面，将切触区域定义为由3条边界曲线约束的局部球面区域，并利用边界曲线所在曲面对半球面进行修剪，以精确提取切触区域；最后，通过垂直于刀具轴线的平面与切触区域的求交运算计算出切触角度.切触区域仿真与铣削试验对比分析表明，该方法具有较高的计算精度；与文献所采用的实体法相比，该方法具有较高的计算效率.

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金属材料挤出成型生坯试件的静力学性能

姜世杰, 李曙光, 许子沼, 王菲

2025, 46 (9): 95-101. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230263

摘要 ( 194 )

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针对金属材料挤出成型（metal material extrusion,MME）增材制品静力学性能研究不足的问题，首先制备了3种不同配比的17-4PH不锈钢粉末/聚合物复合丝材；然后利用普通材料挤出成型设备完成了静力学性能实验生坯试件的准备工作，以确定自制丝材的可成型性；最后通过拉伸、压缩及弯曲性能实验，分析其静力学性能并探究不同金属粉末填充率的影响.结果发现：自制的复合丝材能够成型质量稳定的生坯制品；当17-4PH不锈钢粉末填充率由40%提高至50%时，试件的拉伸强度降低约7.8%，压缩强度降低约39.2%，弯曲强度降低约30%.

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异质材料修复K403叶片界面组织及力学性能研究

任启震, 孟贵如, 巩亚东, 李远峰

2025, 46 (9): 102-112. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240019

摘要 ( 161 )

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PDF(4600KB) ( 10 )

以K403损伤叶片为基体，采用激光熔覆IN718合金粉末对熔覆层和基体结合的界面区域进行修复再制造．基于正交试验对激光熔覆IN718合金工艺进行优化，研究工艺参数对熔覆层成形尺寸和质量的影响规律，分析修复界面区域的组织特征以及裂纹形成机制.结果表明，裂纹从基体区萌生并向熔覆层扩展，裂纹萌生位置受熔池形状影响，裂纹数量与熔合区形貌相关；热处理后，熔覆层晶粒间的析出相由颗粒状Laves相转变为针状δ相，界面区域实现冶金结合；热处理对K403基体影响不大，但使界面区域硬度过渡更为平滑，熔覆层硬度提升近50%，热影响区宽度约为2.1 mm；抗拉强度达731.7 MPa，伸长率为3.7%，断裂类型是以脆性断裂为主的准解理断裂．

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多向铺层CFRP复合材料螺旋铣孔切削力模型研究

王海艳, 王庆超, 于万春, 冯岩

2025, 46 (9): 112-118. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240071

摘要 ( 171 )

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为了准确预测多向铺层碳纤维增强聚合物(CFRP)复合材料在螺旋铣孔过程中的切削力，基于多向CFRP的材料特点和螺旋铣孔的加工原理，考虑不同纤维铺层螺旋铣孔层间效应，分析纤维方向角对切削力的影响；根据不同切削区域受力情况计算微元切削力，通过叠加原理建立了多向铺层复合材料螺旋铣孔切削力模型.并开展了多向CFRP螺旋铣孔试验，对试验测得的切削力进行滤波处理后进行分析，根据试验数据标定层间效应系数，将试验测得的切削力与模型预测的切削力进行比较.结果显示：X，Y向切削力最大误差不超过20%，Z向切削力最大误差不超过10%，试验结果验证了模型的正确性.

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再生细骨料UHTCC力学性能及作用机理

陈猛, 刘富成, 张通, 吴迪

2025, 46 (9): 119-125. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240016

摘要 ( 194 )

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为探究再生细骨料（RFA）对超高韧性水泥基复合材料（UHTCC）工作性能和力学性能的影响规律，对RFA替代石英砂比率分别为0，25%，50%，75%和100%的UHTCC进行了流动性、抗压和单轴抗拉试验.结果表明：RFA替代率对UHTCC流动度影响不显著；UHTCC抗压强度和单轴抗拉强度均随RFA替代率的增加而降低，当RFA替代率达到50%后下降幅度增大，分别比全石英砂骨料时下降了13.9%~19.9%和11.3%~16.7%；直拉作用下UHTCC极限应变和裂缝数量随RFA替代率的增加而增加，当RFA替代率达到50%后，极限应变比全石英砂骨料时提升了27.2%~40.9%，试件逐渐呈现“饱和”细密多裂缝的破坏状态.微观结构分析表明，RFA替代率的增加有利于PVA纤维从UHTCC基体中拔出，纤维桥连裂缝作用增强.

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基于微波辐射计的建筑材料介电特性及含水量影响研究

朱安魁, 刘金生, 刘善军, 敖萌

2025, 46 (9): 126-134. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240034

摘要 ( 155 )

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为解决传统接触式点频法难以准确反映大尺寸样品整体介电特性的问题，采用微波介电测试系统，对常见建筑材料的介电特性进行研究.结果表明：极化能力是决定材料介电特性差异的关键因素.木材和塑料主要由弱极性的共价键构成，介电常数较低；橡胶和大理岩分别含有强极性的碳碳双键与离子键，介电常数偏高；砂岩、花岗岩和玻璃主要成分均为二氧化硅，但玻璃的非晶态结构影响了内部电荷分布和极化行为，导致介电常数较高.对于同种材料，含水量对介电常数的影响最显著，为进一步研究含水量对介电常数的影响，建立了渗透水含水量介电模型.结果表明：当木材含水量处于0~30%、砂岩含水量处于0~0.5%时，水分以结构水或吸附水形式存在，对介电常数影响较小；含水量上升后，水分子以自由水形式分布于样品孔隙内部，对介电常数影响显著；当岩石表面存在附着水时，介电常数会大幅增加.

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石煤钒矿工艺矿物学特性及预富集技术研究

杨帅厚, 靳建平, 祝昕冉, 周振亚

2025, 46 (9): 135-142. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240050

摘要 ( 194 )

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以陕西石煤钒矿为原料，借助化学元素分析、X射线衍射分析（XRD）和矿物参数自动定量分析系统（MLA），对原矿的元素组成、矿物组成、钒的赋存状态和含钒矿物的嵌布关系及解离特性进行了系统研究.在此基础上，开展了原矿螺旋溜槽抛尾试验、浮选抛尾试验和重选—浮选联合抛尾试验.结果表明：在原矿V₂O₅质量分数0.82%的条件下，采用重选—浮选联合抛尾工艺，可以获得预选精矿V₂O₅质量分数1.23%、抛尾产率41.97%、钒回收率87.37%的选别指标.该研究为我国石煤钒矿的高效开发利用提供了参考.

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