东北大学学报（自然科学版）

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MIT中灵敏度矩阵的聚类优化

王旭，张鑫慧，杨丹

2019, 40 (10): 1369-1375. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.001

摘要 ( 697 )

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PDF(883KB) ( 1005 )

针对灵敏度矩阵的几何差异性问题，提出了一种基于聚类优化的灵敏度矩阵方法.首先，分析了灵敏度矩阵的几何差异性对MIT图像质量的影响;然后，基于几何差异性对灵敏度矩阵的向量进行聚类分组，应用能量函数对分组后的灵敏度向量赋予不同权值，构造一种聚类优化的灵敏度矩阵;最后，应用优化后的灵敏度矩阵，通过线性反投影算法和牛顿-拉夫逊迭代算法进行MIT图像重建.实验结果表明:采用聚类优化的灵敏度矩阵，使线性反投影算法的均方误差降低26%以上，图像相关系数提高10%以上，使牛顿-拉夫逊迭代算法的均方误差降低5%以上，相关系数提高4%以上，证明了所提方法的有效性.

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基于加权稀疏非负矩阵分解的车脸识别算法

石春鹤，吴成东

2019, 40 (10): 1376-1381. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.002

摘要 ( 602 )

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PDF(556KB) ( 876 )

为提高多种光照条件下交通卡口视频中车脸识别的准确性，提出了一种基于改进非负矩阵分解的车脸识别算法.对采集图像进行预处理，获得车脸图像与车牌信息.基于特定光照条件，自适应提取车脸图像的初始特征.针对车脸图像中像素位置的重要性差异，建立了加权稀疏约束非负矩阵分解的特征降维方法.通过判断特征相似性与车牌信息一致性，确定车辆是否合法.实验结果表明所提算法具有较好的识别性能，真实接受率与错误拒绝率分别可达到0.9875与0.04，并满足实时性要求.

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基于半定规划的无线传感器网络节点定位算法

武刚，吴成东

2019, 40 (10): 1381-1385. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.003

摘要 ( 624 )

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PDF(434KB) ( 704 )

针对无线传感器网络节点定位，在最大似然估计(MLE)基础上提出了一种半定规划(SDP)的优化算法.结合有效的锚节点位置选择和比率范围设定，在放宽非凸约束的基础上，采用SDP求解算法，有效减少了误差的影响，得到被测节点的实际位置.改变锚节点的位置可以有效解决锚节点凸壳外的节点位置估计不精准问题.仿真结果表明，提出的SDP算法对未知节点的位置实现了高精度定位，改进了凸优化方法.

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基于脑电的立体视频加速度的特征识别

沈丽丽，耿小荃，徐礼胜

2019, 40 (10): 1386-1391. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.004

摘要 ( 586 )

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PDF(714KB) ( 663 )

构建一种能够自适应提取脑电特征的PMEMD-2JSD-CSP模型，明确了立体视频的两类匀加速深度运动的可分性.利用部分噪声辅助多变量经验模态分解(PNA-MEMD)对脑电(EEG)信号进行分解得到本征模态函数(IMF)，应用基于詹森-香农散度(JSD)的有效因子对IMF进行两次不同范围的自适应筛选，筛选结果按照权重叠加构成重构信号.利用共空间模式(CSP)对重构信号进行空域特征提取，支持向量机(SVM)对特征进行分类，分类正确率最高为73.16%，证明了该模型对两类EEG信号特征提取的有效性.

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轧后冷却速率对GCr15轴承钢球化组织的影响

韩东序，杜林秀，吴红艳，齐敏

2019, 40 (10): 1392-1397. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.005

摘要 ( 655 )

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PDF(3408KB) ( 940 )

采用电子探针和透射电子显微镜研究了模拟热轧后不同冷却速率对网状碳化物析出及后续离异共析转变过程中显微组织转变的影响.结果表明:在先共析碳化物形成温度区间采用快冷处理可以抑制网状碳化物的形成，减小片状珠光体的片层间距.当冷速控为20℃/s时，采用离异共析处理方式可将球化退火时间降低约2h，硬度可达1.95GPa左右.选区电子衍射分析表明球化处理后的球状碳化物类型为M₃C，冷速的调控不会改变球化处理后碳化物的种类.

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NiMnGaTi铁磁形状记忆合金的马氏体相变和磁性能

白静，杨禛，赵晨羽，赵骧

2019, 40 (10): 1398-1402. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.006

摘要 ( 692 )

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PDF(2799KB) ( 750 )

对Ni₅₃Mn_23.5Ga_23.5-○xTi_○x(x=0，2，5和8)系列合金的微观组织、马氏体相变及磁性能进行了研究，探究不同制备方法和不同Ti含量对合金性能的影响规律.研究结果表明:随着Ti含量的增加，合金的晶粒变细且析出物数量显著增加，适量的韧性第二相析出有助于改善合金的高脆性，合金的马氏体相变温度和饱和磁化强度均降低.EDS能谱分析表明，Ti掺杂合金的析出物是富Ni和Ti的第二相.对于Ti₀和Ti₂合金，900r/min甩带样品的饱和磁化强度与铸态样品基本相同，但Ti₅和 Ti₈甩带样品的磁化强度明显高于铸态，这是甩带工艺抑制非磁性的第二相析出所致.

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(Nd_0.62Li_0.15)TiO₃陶瓷的制备及其热电性能

巴要帅，巴德纯

2019, 40 (10): 1403-1407. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.007

摘要 ( 673 )

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PDF(634KB) ( 647 )

采用固相反应法与无压烧结法相结合制备了ABO₃型钙钛矿(Nd_0.62Li_0.15)TiO₃晶体陶瓷材料，并对其热电性能进行了表征.高分辨率透射电镜观察显示，制备的材料具有纳米超晶格结构，导致材料表现出玻璃态热传导特征且热导率小于2W/(m·K)，该玻璃态热传导源于超晶格结构形成的大量纳米域界面对声子的强烈散射.A位空位填充使材料的电子电导率得到了明显改善，但对材料的热导率影响不大.塞贝克系数因为TiO₆八面体的扭曲而受到一定的影响.在测试温度范围内，块体陶瓷在500K时得到了最高的无因次热电优值(ZT)0.019.

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热轧非稳态过程轧制力自学习模型优化

彭文，姬亚锋，陈小睿，张殿华

2019, 40 (10): 1408-1412. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.008

摘要 ( 681 )

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PDF(523KB) ( 929 )

为提高热连轧非稳态过程轧制力的预测精度，提出了一种轧制力自学习模型优化方法. 将模型自学习系数分解为层别学习系数和轧制状态学习系数，表征机架间轧制力预报偏差的遗传特性及实际轧辊状态对模型预报的影响.在系数更新过程中，根据层别距离分别对学习系数进行更新，减小了轧制规格切换时轧制力的预报误差.所提方法已成功应用于某热连轧过程，与原模型相比，优化后的自学习方法的预测偏差从2.8%降低到1.4%，均方差从3.3%降低到1.7%，有效提高了非稳态过程轧制力的预测精度和鲁棒性.

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基于加热炉多场耦合传热的板坯加热均匀性

齐凤升，王子松，李宝宽

2019, 40 (10): 1413-1418. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.009

摘要 ( 725 )

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PDF(1046KB) ( 734 )

针对某钢厂步进式加热炉建立了炉内燃烧、烟气流动、烟气和钢坯传热的全耦合三维模型，采用动网格方法模拟钢坯运动.重点分析了炉内烟气与钢坯耦合传热、钢坯温度均匀性及不同垫块结构(一字型垫块、千岛式垫块、错位梁)时钢坯温度的分布规律.研究结果表明:所提加热炉数学模型能够准确描述炉内燃烧、湍流和传热过程;垫块结构对钢坯温度分布具有决定性影响，千岛式垫块、错位梁分别能减少40%和50%的黑印温差.该数学模型解决了步进梁、钢坯、垫块和水管立柱等复杂结构的钢坯运动问题和加热炉与钢坯的共轭传热问题.

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氯化铵焙烧生石灰提取可溶性钙

宁志强，桑椿媛，谢宏伟，宋秋实

2019, 40 (10): 1419-1423. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.010

摘要 ( 751 )

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PDF(530KB) ( 870 )

为实现生石灰的高附加值利用，采用水浸氯化铵与生石灰的焙烧熟料提取氧化钙，考察了焙烧温度、焙烧时间及铵矿物质量的比对生石灰中氧化钙提取率的影响.通过正交试验，确定了最佳提取氧化钙焙烧条件.研究结果表明:最佳的焙烧工艺为焙烧温度250℃，焙烧时间90min，铵矿物质的量比2.2∶1，此时，氧化钙的提取率可达97.26%.利用差热法进行了机理分析，结果表明氯化铵焙烧生石灰过程总体分三个化学反应步骤.

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富高岭石型铝土矿化学脱硅新工艺及其机理

吴艳，潘晓林，韩月娇，于海燕

2019, 40 (10): 1424-1429. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.011

摘要 ( 918 )

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PDF(856KB) ( 1001 )

针对富高岭石型铝土矿，首次提出了采用化学脱硅的工艺路线.研究了二氧化硅平衡溶解度与氧化铝质量浓度的变化关系，以及碱液浓度、温度和脱硅时间对矿石预脱硅率的影响.结果表明，在Na₂O质量浓度为230g·L^-1的碱溶液中，90℃化学脱硅90min，脱硅率可达70%，铝土矿的铝硅比由4.97提高到8.5以上;矿石预脱硅过程有钠硅渣的生成，导致了矿石脱硅率的降低和碱的损失;矿石中高岭石转变成钠硅渣并不会降低脱硅精矿的有效铝硅比.

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废旧锂电池正极活性材料硫酸浸出液萃取纯化

易爱飞，张健，朱兆武，齐涛

2019, 40 (10): 1430-1436. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.012

摘要 ( 982 )

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PDF(787KB) ( 1017 )

研究了酸性膦类萃取剂P204，P507与协萃剂Lix54，Lix84配方对废旧锂电池正极材料的硫酸浸出液萃取除Al的反应规律.研究表明:P507+Lix84复合体系萃取分离Al/Mn的效果最佳.以最优配方5% P507+5% Lix84/煤油，在pH 为 4.0，水油体积相比V_○a/V_○o为1∶1时，Al，Cu，Co，Ni，Mn和Li的单级萃取率分别为89.1%，80.8%，3.4%，2.6%，3.2%和0.3%.在V_○a/V_○o为1∶4时，经两级(理论级)萃取，母液中Al 的质量浓度为0.88g·L^-1，萃取率大于97.7%;负载油相用2.0mol/L硫酸溶液反萃，在V_○a/V_○o为10∶1时，经两级(理论级)反萃，有机相中Al的质量浓度为0.79g·L^-1，反萃率大于99.0%.

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GNES和LDVA在转子系统振动抑制中的性能比较

姚红良，曹焱博，李秋枫，闻邦椿

2019, 40 (10): 1437-1441. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.013

摘要 ( 823 )

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PDF(748KB) ( 653 )

为了抑制各向异性转子系统的横向振动，设计了一种接地式非线性能量阱(grounded nonlinear energy sink， GNES)和一种线性吸振器(linear dynamic vibration absorber， LDVA).首先介绍了GNES的结构、工作原理及一些固有特性;然后分别建立GNES和LDVA与转子系统组成的耦合系统的动力学模型;最后，采用数值法分析了两种吸振装置的抑振效果.结果表明，在给定参数下，GNES的抑振性能优于LDVA.

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车削颤振时变可靠性分析

恩溪弄，张义民，黄贤振

2019, 40 (10): 1442-1447. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.014

摘要 ( 593 )

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PDF(543KB) ( 678 )

考虑车削加工过程中刀具磨损对切削力系数的影响，用Gamma过程描述了切削力系数随时间的变化过程，并建立了车削颤振时变可靠性模型.提出了主动学习的Kriging模型与基于首次超越的子集模拟相结合的时变可靠性分析方法(AK-SSFP).对某一车床建立车削颤振稳定性模型，分别采用Monte Carlo方法(MCS)、基于主动学习Kriging的Monte Carlo方法(AK-MCS)和AK-SSFP方法计算车削颤振时变可靠度.AK-SSFP方法的结果与MCS方法的结果一致性很好，且AK-SSFP方法减少了真实极限函数的调用次数并缩短了运算时间.AK-SSFP在保证精度的同时提高了计算效率，解决了车削加工系统颤振时变可靠度的计算问题.

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含惯容器的两级汽车悬架振动性能

李小彭，李凡杰，曹洲，杨舲雪

2019, 40 (10): 1448-1453. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.015

摘要 ( 982 )

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PDF(560KB) ( 780 )

在机电相似理论的基础上，基于“惯容器”具有与“电容器”相类似的通高频、阻低频的特性，建立了每一级中均含有“惯容器-弹簧-阻尼器”(inerter-spring-damper，ISD)的两级ISD悬架系统的单轮车辆模型.仿真分析了汽车悬架的惯质系数对两级ISD悬架系统传递特性的影响，在频域和时域内分别探讨了随机和脉冲输入下汽车悬架系统的动力学响应.研究结果表明:在满足车身加速度增益的要求下，适当提高惯质系数可以改善两级ISD悬架系统的减振性能.两级ISD悬架具有比经典ISD悬架更好的低频减振性能.与传统被动悬架相比，两级ISD悬架具有更好的综合减振性能.

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偏摆角对圆周密封结构特性及泄漏的影响

闫玉涛，王爽，胡广阳，张立静

2019, 40 (10): 1454-1461. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.016

摘要 ( 627 )

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PDF(1171KB) ( 712 )

根据偏摆角圆周密封分析，建立受力模型和有限元分析模型.通过结构分析与热-结构耦合分析，得到了不同偏摆角下主、辅助密封面应力和变形分布规律及泄漏间隙和泄漏量变化规律.主、辅助密封面应力和变形分布均匀，最大应力和最大变形位于凸舌处，主密封面最大变形大于辅助密封面，最大应力和最大变形随偏摆角增加而增大.热-结构耦合分析应力和变形与结构分析分布规律基本一致，但均大于结构分析.主密封面间隙从轴承腔向气腔增大，辅助密封面间隙从中心向两端增大，接头处间隙最大.泄漏量随偏摆角增加而增大.

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软体机器手纤维增强式三腔体结构设计与分析

冯乃诗，王宏，胡佛，李康

2019, 40 (10): 1461-1466. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.017

摘要 ( 652 )

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PDF(1153KB) ( 945 )

根据人手三指节结构，提出纤维增强式三腔体仿人软体机械手和新型布管方式.采用Neo Hookean模型建立了软体机械手单指的大变形数学模型，分析了软体机械手单指的形变特征，建立了弯曲模型和扭转模型.采用Ecoflex 00-50与Dragon skin 30 进行1∶1比例混合制作软体手指，并利用测试数据对理论模型进行了误差修正.结果表明，提出的新型软体手指结构的理论模型和实际测量数据一致，相对于其他结构，新型布管方式增加了整体的稳定性，得出的结论可为仿人软体机械手的发展提供理论支撑.

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激光热辅助磨削石英玻璃的实验研究

于天彪，刘传蒙，于奎东，王宛山

2019, 40 (10): 1467-1473. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.018

摘要 ( 875 )

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PDF(2190KB) ( 878 )

采用正交实验研究了工艺参数对石英玻璃激光热辅助磨削后的表面粗糙度、表面形貌和砂轮磨损情况的影响.结果表明:激光热辅助磨削可以提高临界磨削深度、石英玻璃的表面磨削质量及效率.激光功率对激光热辅助磨削表面粗糙度影响最大，但不呈线性关系，最优激光功率为175W，对应粗糙度为0.262.通过激光辅助，实验过程中玻璃脆性下降，塑性提高，实现了石英玻璃的塑性域磨削，减轻砂轮磨损，降低了磨削表面的剥落坑.

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基于Newmark-β的ICAA正则化参数选取方法

范玉川，陈晔，赵春雨，卢泽宸

2019, 40 (10): 1474-1479. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.019

摘要 ( 541 )

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PDF(1038KB) ( 742 )

传统的L曲线法在使用的时候常常不容易获得准确的正则化参数，基于此，提出了一种基于Newmark-β的反算-对比-调整-逼近(inverse computation-contrast-adjustment-approach， ICAA)正则化参数选取方法.该算法相比传统的L曲线法使用起来更加直观、简便，并且计算耗费的时间更短、效率更高.通过一个四自由度系统的仿真算例和一个悬臂梁的实验验证了本算法的有效性，并把本算法的载荷识别结果与L曲线法的载荷识别结果进行了对比.结果表明:该算法相比L曲线法不仅在计算效率方面有显著优势，而且利用前者的正则化参数进行载荷识别，计算精度更高.

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巨烈磁暴对全球GNSS观测信号的影响

贺黎明，张世旋，吴立新

2019, 40 (10): 1480-1486. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.020

摘要 ( 723 )

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PDF(1210KB) ( 1003 )

介绍了一种GNSS L₁和L₂信号及测距码失锁率统计计算方法，并考察了不同卫星高度角对失锁率计算结果的影响.利用全球GNSS观测数据，分析了第23太阳活动周发生的两次巨烈磁暴期间GNSS观测信号的质量.结果表明:巨烈磁暴发生期间GNSS L₁和L₂信号及P₁和P₂码失锁率较平静日均显著增加，信号失锁主要发生在磁暴主相及恢复相前期.L₂失锁率明显高于L₁且失锁持续时间更长，表明L₂比L₁更易受到磁暴影响.GNSS 信号失锁率与磁暴指数SYM-H的高相关性表明信号失锁率的异常增加由巨烈磁暴所驱动.研究成果可为我国北斗卫星导航系统全球信号质量评估提供方法支持.

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城市污水脉冲电吸附技术深度脱氮

金肇岩，胡筱敏，孙通，赵研

2019, 40 (10): 1487-1491. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.021

摘要 ( 572 )

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PDF(548KB) ( 736 )

采用脉冲开关电源代替传统电吸附中的直流稳压电源，用活性炭粉末为吸附材料制备电极板，并构建了脉冲电吸附反应装置.比较了脉冲电吸附法和直流电吸附法在吸附去除模拟废水中NO₃-N和NH₃-N的去除率差异，60min内，脉冲电吸附法有更高的去除率.以NO₃-N的去除率为判据，研究了脉冲电流的占空比和频率对氮素去除率的影响.结果表明，在占空比50%、频率10⁴Hz的条件下，NO₃-N的去除率最高.

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基于不同粒级硫化铜矿石生物浸出的动力学

姜良友，魏德洲，刘凯凯，张浩

2019, 40 (10): 1491-1495. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.022

摘要 ( 662 )

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PDF(727KB) ( 957 )

西藏甲玛地区的硫化铜矿石中含铜矿物以次生硫化铜矿物为主，且含量较低.采用氧化亚铁硫杆菌柱浸的方法对该矿石进行了生物浸出并研究了浸出动力学.基于不同粒级矿石，考察了粒级对铜浸出速率和浸出率的影响，并对浸出率与收缩核模型中的控制方程进行了拟合，确定了浸出过程的控速环节.试验结果表明，铜的浸出速率和浸出率随粒级的减小而增加.矿石表面形貌的SEM表明，浸出过程中矿石表面形成了包含黄钾铁矾的产物层，阻碍了浸出反应的进行.浸出动力学表明，该矿石的浸出过程符合收缩核模型，且浸出应主要受固体产物层内扩散控制.

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循环荷载作用下沥青混合料的黏弹塑性损伤本构模型

张俊，李志伟

2019, 40 (10): 1496-1503. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.023

摘要 ( 785 )

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PDF(1113KB) ( 1064 )

为较好描述损伤状态下沥青混合料的黏弹塑性应力-应变关系、明确动态循环荷载对其损伤本构关系的影响，利用经典黏弹塑性流变理论，在Burgers黏弹性模型上串联一个黏塑性元件，并根据损伤力学应变等效原理，建立了一个能体现动态循环荷载作用特点及能考虑加载频率影响的沥青混合料黏弹塑性损伤本构模型.同时进行间接拉伸疲劳试验，研究加载频率、环境温度、应力水平、沥青用量及沥青种类对混合料应力-应变关系的影响，并标定模型参数、验证模型的有效性.结果表明:所建模型不仅能较好描述沥青混合料在动态循环荷载作用下的损伤本构关系，还能体现加载频率、环境温度及荷载水平等因素对应力-应变关系的影响;模型参数意义明确、规律性强，值得进一步研究和推广.

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不同O2O模式下供应链服务质量控制

李艳婷，张翠华，李春雨，吕茹霞

2019, 40 (10): 1504-1509. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.024

摘要 ( 694 )

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PDF(481KB) ( 734 )

针对一个线上平台和一个线下服务商组成的供应链，考虑线上平台服务外包和线下服务商加盟的两种O2O模式，研究服务质量控制问题.构建两种模式下服务质量控制基本模型，分析服务价格弹性、服务质量成本系数、营销努力成本系数等对服务价格、服务质量和营销努力的影响.通过数值仿真分析集中和分散决策下的均衡解.研究结果表明:服务质量和营销努力水平与服务价格弹性负相关;线下服务商加盟模式中分散决策导致“双重边际化”效应;线上平台所获利润份额较小且进行分散决策时，线上平台选择服务外包模式，否则选择服务商加盟模式.

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基于修正产业辐射强度模型的辽宁省创意产业辐射动态研究

赵琪，刘抚英

2019, 40 (10): 1510-1516. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.025

摘要 ( 612 )

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PDF(1384KB) ( 599 )

基于断裂点理论，以城市关联度、相对度数中心度和中间中心度指标衡量城市可达性，引入可达性参数对城市间产业辐射强度模型加以改进.以辽宁省14个地级市为研究对象，测算各市2011~2017年创意产业的辐射效应.通过对创意产业空间强度分布结果的比较，分析辽宁省创意产业空间分布和格局演变.研究结果表明:交通便捷性对创意产业发展具有正向作用;辽宁省创意产业联系不紧密;辽宁省的创意产业呈现出两个核心——沈阳市、大连市，两条发展线路——京哈路线和环渤海路线的现象;根据城市发展强度的相似性，应加强同一层级城市的经济联系.

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人工腰椎间盘置换术与椎间融合术的生物力学仿真

刘闯，刘齐，颜云辉

2019, 40 (10): 1517-1520. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.10.026

摘要 ( 1000 )

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利用有限元法评估人工腰椎间盘置换术与椎间融合术的生物力学效果.基于CT图像数据建立腰椎L2~L5节段有限元模型，并在此基础上建立人工腰椎间盘置换和椎间融合2种手术模型.对有限元模型施加模拟生理载荷，计算两种手术模型各节段椎间活动度和小关节接触应力.仿真结果表明:相比椎间融合术，人工腰椎间盘置换术在手术节段产生了明显的运动保留功能，但置换节段在后伸和侧弯工况下活动度比正常腰椎增大40.9%和43.1%，易引起手术节段的轻度失稳;人工间盘置换术改善了上下邻近节段小关节的受力状态，但置换节段在扭转工况下会引发较高的小关节接触应力.

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