东北大学学报（自然科学版）

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非线性切换奇异系统的自适应状态反馈控制

杨冬梅，陈金莹

2019, 40 (6): 761-765. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.001

摘要 ( 671 )

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PDF(368KB) ( 887 )

研究了一类满足Lipschitz条件的非线性奇异切换系统的自适应状态反馈控制的设计问题.首先，研究单输入非线性奇异切换系统的基本自适应控制的设计，控制器旨在稳定系统;然后，以单输入非线性奇异切换系统所呈现的具有自适应增益和基于Lyapunov稳定性定理调整增益的机制为基础，将其扩展为多输入奇异切换系统的跟踪问题，设计了自适应控制方法;最后，采用Matlab方法做了数值仿真来说明所提出的控制方法的有效性.所提出的控制器具有非常简单的结构，并且在实践中很容易应用.

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交变磁场曝露对大鼠心电信号多尺度熵的影响

龙哲，王旭，杨丹

2019, 40 (6): 766-770. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.002

摘要 ( 608 )

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PDF(656KB) ( 650 )

为研究电磁场对生物体心电信号复杂度的影响，在20mT，50Hz交变电磁场环境中曝露大鼠，连续曝露7d，采集大鼠磁场曝露前、磁场曝露10，20和30min心电信号(ECG)，利用经验模态分解(EMD)重构信号，计算各信号多尺度熵(MSEn).实验结果表明，20mT，50Hz交变磁场对大鼠心电信号多尺度熵的影响具有时间效应，通过心脏的自我调控可以降低交变磁场对大鼠心脏的影响.

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基于多线接收的延时乘累加超声波束形成算法

苏婷，王莹莹，张石

2019, 40 (6): 771-776. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.003

摘要 ( 994 )

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PDF(905KB) ( 1307 )

基于超声成像对于高帧频的需求特性，提出了一种基于多线接收的延时乘累加(multi-line acquisition delay multiply and sum， MLADMAS)超声波束形成算法.该算法首先借助于多线接收技术，由一条传输线得到多条合成传输线，再利用复杂度更低的延时乘累加算法，并行进行波束形成操作，以得到多条接收线输出结果.仿真实验结果表明，与传统的延时叠加算法相比，MLADMAS算法能在将帧频提高两倍的同时，得到质量更好的图像，其评价指标FWHM，PSL和CR分别提高了28.49%，26.29%，26.06%.当使用幅度变迹时，MLADMAS算法的性能进一步改善.

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基于改进多目标蜂群算法的Web服务组合优化方法

宋航，王亚丽，刘国奇，张斌

2019, 40 (6): 777-782. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.004

摘要 ( 721 )

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PDF(480KB) ( 848 )

为解决Web服务组合优化方法中的组合多样性和服务质量的问题，在人工蜂群算法上提出改进，通过在算法中引入反向学习算子、精英引导策略和组合变异策略等操作，使得种群个体有针对性地进行更新，在保证服务组合质量的前提下，提高了服务组合的多样性.结果表明，所提算法具有良好的算法收敛性和均匀性，同时在为Web服务组合优化方面，也取得了较好的优化效果，提高了寻优精度、解的质量和收敛速度.

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工作场所光伏电动汽车充电站可行性研究

纪东，吕鸣松，王义

2019, 40 (6): 783-788. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.005

摘要 ( 838 )

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PDF(776KB) ( 1009 )

基于某工厂员工的电动汽车使用数据，分析了员工上下班出行行为及电动汽车电量分布情况，使用蒙特卡洛模拟方法仿真了100辆电动汽车的出行及充电行为.设计搭建了光伏电动汽车充电站仿真平台用于对电站进行评估分析.基于仿真数据，使用粒子群算法对工作场所建设电站进行了系统方案设计和可行性研究.结果表明，模拟数据能很好地描述员工出行和充电行为，设计的光伏充电站系统能够基本满足员工充电需求，从而促进工厂的可持续化发展并节约成本.

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基于信任模型的WSNs安全数据融合算法

叶正旺，温涛，刘振宇，付崇国

2019, 40 (6): 789-794. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.006

摘要 ( 677 )

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PDF(598KB) ( 745 )

为了抵御无线传感器网络内部的恶意攻击行为和故障节点的误操作行为对数据融合结果的影响，提出一种基于信任模型的多层不均匀分簇无线传感器网络安全数据融合算法.该算法基于多层不均匀的分簇网络拓扑实现安全数据融合能够有效均衡网络中节点的能耗.通过节点间的通信行为和数据相关性建立信任评估模型，并引入动态的信任整合机制和更新机制，实现簇内和簇间的信任评估，选择可信融合节点并将可信节点所收集的数据进行基于信任值加权的数据融合.仿真实验表明，该算法能够实现精确的信任评估，有效识别内部恶意攻击节点，得到的数据融合结果具有较高的精确度，实现了安全的数据融合.

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基于HDFS的分布式文件系统

刘军，冷芳玲，李世奇，鲍玉斌

2019, 40 (6): 795-800. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.007

摘要 ( 956 )

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PDF(686KB) ( 1182 )

在现有的开源分布式文件存储系统HDFS上，构建一个智能大数据存储系统IHDFS.该系统提出了大数据去重模块、大数据放置模块、大数据智能迁移模块和大数据编码模块，构造了智能分布式文件存储系统，可以提高用户访问效率，节省集群的存储空间.实验结果表明，数据去重模块很好地节省了存储空间;数据放置模块合理地分配文件上传的存储层，使数据上传速度提高一倍;数据智能迁移模块提高了用户在高等存储层上文件的命中率，提高了用户获取数据的效率;数据编码模块节省了集群的储存空间，节省了大约原来存储空间的三分之一.

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O-OFDM系统中基于相关性分析的改进PTS算法

季策，马福永

2019, 40 (6): 801-806. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.008

摘要 ( 614 )

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PDF(509KB) ( 630 )

为了解决光正交频分复用系统的高峰均功率比问题，提出了一种基于相关性分析的部分传输序列算法.该算法通过分析备选信号之间的相关性，将强相关信号和弱相关信号进行分类，对强相关信号进行选择性搜索，对弱相关信号进行全搜索，这样在整体上了减少搜索次数.此外，通过分析备选相位因子序列之间的关系，优化相位因子加权过程.仿真结果表明，在三种分割状态下，均能有效改善系统峰均功率比，尤其在交织分割状态下，该算法与传统部分传输序列算法相比，实现了无峰均功率比性能损失，且计算复杂度得到大幅度降低.

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低轨卫星通信信道分配策略

刘军，李国嘉，王婧，李梓楠

2019, 40 (6): 807-812. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009

摘要 ( 773 )

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PDF(664KB) ( 771 )

针对低轨卫星通信轨道高度低、运动速度快、切换频繁的特点以及业务类型和用户类型逐渐丰富的发展趋势，提出高业务量下基于差分进化算法的自适应信道预留策略，动态调整信道预留数目，保证高优先级用户的及时接入;低业务量时提出非预留信道分配方案，满足高优先级用户的理想带宽需求，充分利用系统的信道资源.小区信道全部被占用时，提出增强型排队策略，令暂时无法接入的用户加入排队序列，根据综合优先级依次接入，进一步提升用户体验和系统整体性能.实验证明，该方案可有效提高系统资源利用率，保障各类用户的体验，使系统整体服务质量更佳.

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一种适应性的动态负载平衡模型

赵廷磊，乔建忠，林树宽，王彦华

2019, 40 (6): 813-818. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.010

摘要 ( 601 )

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PDF(1247KB) ( 674 )

为了改善分布式系统中负载分布不平衡对性能的影响，提出并实现了一个基于控制理论的时滞脉冲切换负载平衡模型.该模型根据节点资源的动态性建立了相关子系统.当节点状态发生改变时触发子系统的切换，并根据负载迁移规则对过量负载进行迁移，迁移比例根据节点的实时运行状态进行计算.节点仅在此时才进行信息广播，降低了通信开销，提升了动态负载平衡的效率.给出了相应的负载平衡算法，并在实际平台上进行了验证.实验结果表明，与其他负载平衡算法相比，本模型算法使负载平衡时间平均减少29.82%.

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面向崎岖地形的六足机器人运动能力分析

陈杰，梁忠超，刘冲，赵杰

2019, 40 (6): 819-824. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.011

摘要 ( 759 )

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PDF(1269KB) ( 865 )

对机器人自身运动能力的把握是进行合理运动规划和控制的前提.针对面向崎岖地形应用的六足机器人的运动能力进行分析.首先，介绍了六足机器人平台及其系统设计;然后，分别对六足机器人腿部、由机器人躯干和各支撑腿构成的并联机构进行了运动学建模，并分析了它们的工作空间;最后，基于Adams和Matlab建立了含有梅花桩崎岖地形的六足机器人仿真平台，并进行了六足机器人运动仿真.结果表明:通过结合六足机器人自身运动能力和地形特征进行合理的运动规划，可有效提高六足机器人在崎岖地形下的运动能力.

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新型四臂巡检机器人结构设计及转向越障研究

房立金，祝帅，贺长林，许继谦

2019, 40 (6): 825-830. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.012

摘要 ( 818 )

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PDF(1064KB) ( 1123 )

针对巡检机器人工作任务的需求和高压输电线路障碍物的特点，提出一种由三轴复合转动关节和双轴复合转动关节串联三个杆件组成的新型四臂巡检机器人，机器人可以通过各个关节之间的配合来实现转向越障中的重力平衡.分析了机器人转向越障的重力平衡条件和转向越障的步态，并利用Adams仿真软件对转向越障整体过程进行仿真分析，最后进行了样机的实验.通过对仿真结果和样机实验的分析表明，该巡检机器人具有转向越障的能力，并能够在转向越障中保证重力平衡.

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数控机床故障分析与可靠性评价技术的研究

祁阳，巩亚东，梁春游，李鹏飞

2019, 40 (6): 831-834. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.013

摘要 ( 700 )

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PDF(391KB) ( 908 )

针对传统数控机床可靠性建模时只考虑故障间隔时间而忽略故障性质的现象，提出兼顾机械故障和电气故障的混合威布尔分布模型，进而提高模型准确度.利用最大似然法来确定混合威布尔分布模型参数，用皮尔逊相关系数来确定数控机床各故障时间之间的关系.并通过K-S方法对模型进行检验，最后确定其符合混合威布尔分布，并运用可靠性评定方法得出数控机床的平均无故障时间.

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新型点磨削砂轮磨削表面/亚表面质量研究

尹国强，巩亚东，李雨晴，宋俊利

2019, 40 (6): 835-840. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.014

摘要 ( 640 )

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PDF(1017KB) ( 677 )

区别于传统外圆磨削，点磨削加工砂轮轴线与工件轴线不平行，而是存在倾斜角α.设计了一种带有粗磨区倾角θ的新型点磨削砂轮，这种砂轮具有磨除率大、磨削表面粗糙度小等优点.由于α和θ的存在，改变了砂轮-工件接触区的几何关系，磨削表面/亚表面质量也随之发生变化.采用制备的新型砂轮，磨削材料为QT700的工件，检测工件表面/亚表面的金相组织、加工硬化和残余应力.分析α，θ以及磨削参数对表面/亚表面质量的影响规律，给出获得最优表面/亚表面质量的工艺参数，可知新型点磨削砂轮能够提高工件表面/亚表面质量.

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基于激光无损扫描的纤维增强复合材料参数测试仪研发

李晖，吴腾飞，许卓，韩清凯

2019, 40 (6): 841-846. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.015

摘要 ( 682 )

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PDF(820KB) ( 634 )

研发了基于激光无损扫描的纤维增强复合材料参数测试仪.首先，以纤维增强复合梁试件为例，实现了其固有频率和振动响应的理论求解.然后，选取合适的步长来构造材料参数的迭代向量，并详细介绍了纤维增强复合材料参数的辨识原理.进一步，基于复合梁试件的激振平台、激光扫描装置、信号发生及数据采集器等功能部件，完成了测试仪硬件结构的搭建，并对基于LabVIEW编写的软件及其各个模块的功能和测控优势进行了说明.最后，利用该仪器辨识获得了三个TC500碳纤维/树脂基复合梁试件在不同纤维方向对应的材料参数，并与厂家所给的相关结果进行了对比，偏差在0.63%~10.61%之间，证明了所开发的材料参数测试仪的可靠性及其算法的有效性.

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一种离轴数字全息显微相位自动补偿方法

马树军，刘炜华，周鹏飞

2019, 40 (6): 847-851. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.016

摘要 ( 581 )

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PDF(954KB) ( 702 )

在离轴数字全息显微技术中，离轴光路往往在数字参考光重建过程中导致倾斜的相位畸变，严重影响重建质量.采用一种畸变相位自动补偿的方法，对数字全息重建过程进行研究.通过对全息图的频域图进行处理，找到+1级像和零级像所成角度的对应关系，利用多像素坐标计算，得到相应的倾斜数字参考光.利用倾斜的数字参考光进行数字重建，再通过对重建相位图进行二值化处理，利用最大连通区域判定找到最佳补偿相位，实现相位的自动补偿.实验证明方法效果较好，能实现自动消除一次相位畸变的功能.

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多孔结构对Vero White型光敏树脂力学性能的影响

于天彪，赵雨，毕晓夕，陈亚东

2019, 40 (6): 852-856. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.017

摘要 ( 653 )

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PDF(795KB) ( 805 )

多孔结构设计是影响使用性能的主要因素之一，优化多孔结构是减少质量的重要途径.利用静力学仿真分析不同板材内部结构力学性能的变化规律及特点.采用以色列Objet Eden250光固化设备，对Vero White型光敏树脂进行不同结构光固化成型，利用AG-Xplus电子万能试验机测试了试样抗压性能，并与仿真结果对比.研究结果表明，多孔结构的抗压强度随着孔隙率的升高而降低，不同结构的多孔结构的抗压强度的变化范围在15~70MPa.蜂窝状结构的性能优于六面体结构，六面体结构优于八面体结构.研究结果与理论结果基本一致，为多孔结构在增材制造的成功应用提供了理论依据和实验依据.

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基于变尺度法的机床平面度误差轮廓重构算法

卢泽宸，赵春雨，刘志学

2019, 40 (6): 857-861. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.018

摘要 ( 650 )

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PDF(735KB) ( 651 )

为了解决国内机床导轨安装表面平面度检测无法实现数字化描述这一问题，基于变尺度原理，提出了全新的机床导轨安装面平面度误差检测方法，通过将多段具有重合区域的短安装面拼接起来实现安装表面全长测量.同时设计出了检测仪，给出了测量原理，利用基准板、测量仪和机床导轨安装表面间的几何关系，建立了算法的理论模型，开发出机床导轨安装表面平面度误差轮廓重构算法，并对算法进行了仿真.结果表明，算法可以精确重构出机床导轨安装面平面度误差轮廓.

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前掠角对车用轴流式冷却风扇性能的影响

谢翌，许孟陶，李夔宁，郑云

2019, 40 (6): 862-868. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.019

摘要 ( 722 )

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PDF(1545KB) ( 935 )

建立了某车用冷却风扇不同前掠角参数化模型，并基于计算流体力学的方法对其流动进行了仿真，研究了不同风扇转速下，前掠角对冷却风扇流动、风量以及阻力矩的影响.在压力分布方面，研究结果表明:随着冷却风扇前掠角的增加，相同的转速下，风扇叶栅入口处，空气的平均压力不断升高，叶栅流道内，相邻叶片间升力面和吸力面间的压力梯度逐渐减小，同一叶片升力面同吸力面间的压差逐渐降低.在速度分布方面，随着前掠角的增加，相同的转速下，风扇叶栅入口处，空气的流速逐渐减小，叶栅流道内，空气速度的增加逐渐减小.在风扇性能方面，随着前掠角的增加，相同的转速下，风扇风量逐渐减小，风扇阻力矩逐渐降低.

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45号钢承载能力的原位三点弯曲试验研究

李聪，赵宏伟，孙琳琳，于秀娟

2019, 40 (6): 869-874. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.020

摘要 ( 701 )

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PDF(1865KB) ( 866 )

利用自行研制的原位三点弯曲测试装置，研究了45号钢V型缺口试件在不同支撑跨距下和弯曲压头与试件中心线偏移量下的承载能力.首先，从理论上分析了三点弯曲的载荷-挠度曲线与偏移量、跨距的关系.然后，通过仿真模拟的von Mises应力最小塑性区半径估算了裂纹的萌生方向.最后，通过12组V型缺口试件的原位三点弯曲试验，获得并分析了不同跨距和偏移量下的三点弯曲载荷-挠度曲线，以及实时采集了弯曲载荷作用下裂纹的扩展情况.通过原位观测的方式建立了宏观力学性能与微观力学性能的联系.从材料损伤机理的角度分析了材料在不同的三点弯曲试验参数下承载能力的差异.

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氟磷灰石还原过程热力学分析

孙永升，栗艳锋，王定政，韩跃新

2019, 40 (6): 875-880. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.021

摘要 ( 736 )

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PDF(734KB) ( 982 )

采用FactSage 6.4热力学软件对不同体系下氟磷灰石的还原进行了热力学分析，探明了高磷鲕状赤铁矿中的某些组分对氟磷灰石还原的影响.计算结果表明，在无其他添加剂的条件下，氟磷灰石在1174℃ 时会发生脱氟反应生成Ca₃(PO₄)₂和CaF₂，在1439℃时被碳还原成CaF₂，CaO和P₂;CaO对氟磷灰石的还原没有直接影响，而SiO₂，Al₂O₃和Fe能使氟磷灰石的起始还原温度由1439℃分别降低至1204，1247，1277℃，促进氟磷灰石的还原.热力学计算结果与文献中实验得出的结论相吻合，表明热力学模拟分析可作为氟磷灰石还原特性研究的指导手段.

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基于云理论的评估模型和方法

梁力，邢观华，吴凤元

2019, 40 (6): 881-885. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.022

摘要 ( 605 )

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PDF(509KB) ( 1317 )

提出一种基于云理论的评估方法，首先利用程度分析法量化定性标度，并在此基础上建立评估标准的云模型.随后根据底层指标的实测值和专家评分计算云参数，并结合指标权重逐层向上进行云运算，得到评估样本的云参数.基于此生成大量样本点，代入评估标准的正向云发生器中计算确定度均值，作为最终评级的依据.相比之下，取评估样本期望计算确定度的方法没有考虑评估的不确定性，当评估不确定性较强时可能导致确定度的计算结果失真.最后以斜拉索耐久性评估为例，验证了方法的有效性和可操作性，为解决评估问题提供了一种更科学的手段.

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屯兰矿区含瓦斯煤微结构定量表征

李江涛，梁文勖，贺志宏

2019, 40 (6): 886-890. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.023

摘要 ( 546 )

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PDF(603KB) ( 648 )

为了揭示含瓦斯煤微结构对瓦斯运移的意义，对屯兰矿区太原组含煤岩系不同埋藏深度7个煤样品进行了X射线衍射(XRD)定量表征，结合布拉格方程式，计算出煤微晶结构参数.研究结果表明，随着煤化程度增加，含瓦斯煤XRD图谱中(002)峰不对称性逐渐减弱，对应的延展长度(L_a)和堆砌高度(L_c)逐渐增加而层间距(d₀₀₂)却减少;结合所建立的煤物质的单位体积数学模型，发现含瓦斯煤透气性系数、孔隙度与有序相体积之间具有显著的相关性，进而提出屯兰矿区深部煤层发生瓦斯突出的潜势比浅部煤层的高，因此需要加强对深部煤层瓦斯突出的预防工作.

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新管幕结构受力模式及关键技术分析

贾鹏蛟，赵文，关永平，李伟伟

2019, 40 (6): 891-895. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.024

摘要 ( 667 )

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PDF(1004KB) ( 768 )

沈阳地铁九号线奥体中心站采用Steel Tube Slab管幕工法建造覆土超浅埋暗挖地铁车站.对新管幕结构的纵向和横向受力模式进行研究，阐述了管幕结构的作用机理，并对管幕结构的抗弯承载力和抗剪承载力计算理论进行讨论，给出了相应的计算公式.结合奥体中心的施工工况，对管幕结构的内力进行计算.随着右侧导洞贯通时，与左侧导洞相比较，跨中正弯矩增加8%，最大负弯矩减小17.8%.管幕结构沿纵向跨中最大变形为6.46mm.研究结果对新管幕工法的应用和推广具有参考意义.

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非稳态原位热解扶余油页岩热-流耦合模拟

赵帅，孙友宏，杨秦川，李强

2019, 40 (6): 896-902. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.025

摘要 ( 551 )

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PDF(1537KB) ( 764 )

采用热-流耦合分析模式，对水力压裂之后扶余油页岩储层的传热导流渗透能力进行数值模拟，发现流体主要沿油页岩层理方向形成地裂隙流出，但是随温度的增加，孔隙度增大也会有少许流体从油页岩的原生孔隙流出，渗流场压力在同一截面自裂隙垂直于油页岩层理向两端呈现下降趋势;流体对油页岩地层热量的传导主要是沿裂隙方向进行.加热时间增长，裂隙两侧油页岩裂解，孔隙度增加，氮气向油页岩储层的扩散速度也得到了提高，加热至40d之后，裂隙周围油页岩首先达到裂解温度，加热至60~100d，油页岩层的平均温度自500K提升至650K，整个油页岩能够被有效热解.

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Curvelet域GPR数据噪声压制与高频补偿方法

程浩，王德利，王恩德，付建飞

2019, 40 (6): 903-907. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.026

摘要 ( 578 )

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PDF(688KB) ( 622 )

提出GPR数据Curvelet域随机噪声压制与高频补偿同步处理方法.首先，将GPR数据变换到Curvelet域，结合其多角度、多尺度的稀疏性，给出随尺度和角度变化的自适应阈值函数进行随机噪声的压制;其次，根据电磁波在完全弹性介质中的传播规律，结合Curvelet的多尺度多角度特性，求取时变补偿因子，倒数加权对应的尺度、角度，补偿高频损失;最后，进行Curvelet反变换，获得随机噪声压制与高频补偿以后的GPR数据.该方法属于完全数据驱动，克服了传统方法人为因素的影响.

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失活钒基催化剂再生-改性用于低负荷烟气脱硝

尚达，李宝宽

2019, 40 (6): 908-912. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.027

摘要 ( 658 )

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基于电厂失活催化剂，采用物相分析、化学组分测试、比表面积测量表征手段确定导致V₂O₅/TiO₂失活的原因为As₂O₃、碱金属中毒，而失活催化剂晶型结构没有发生改变且具有高的比表面积.采用0.01mol/L 的H₂C₂O₄溶液和0.015mol/L的NH₃·H₂O溶液对催化剂进行洗涤再生处理可将催化剂表面SO₃，As₂O₃，K₂O和Na₂O质量分数分别降至0.09%，0.05%，0.02%和0.01%，重新负载1.5%质量分数V₂O₅后催化剂活性得以恢复.负载3%质量分数CuO后催化剂表现出好的低温催化活性，220℃， 250℃， 280℃ 和 310℃下V₂O₅-CuO/TiO₂的NO_○x转化率分别为62.4%， 82.2%， 90.8%和95.5%.

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