东北大学学报（自然科学版）

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基于案例推理的湿法冶金全流程优化设定

牛大鹏，臧雅丽，贾明兴

2020, 41 (1): 1-6. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.001

摘要 ( 760 )

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PDF(527KB) ( 1062 )

湿法冶金全流程具有工况多变、强耦合、非线性等特点，基于机理模型的过程优化控制通常求解困难且难以适应工况变化.为此，提出一种基于案例推理的全流程优化设定方法.由于湿法冶金各生产工序之间存在紧密耦合，运行参数彼此关联，这些关联关系表现为各工况运行参数和各调整变量的优化设定值之间的关系.因此，通过对历史数据进行关联规则挖掘，寻找各运行参数和操作变量的优化设定值之间的规则，将挖掘的规则用于案例修正环节，以解决案例修正中规则难以获取的问题.仿真实验表明，该方法可以提高湿法冶金全流程的经济效益.

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基于自适应门限的分形维数语音端点检测

郑艳，高爽

2020, 41 (1): 7-11. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.002

摘要 ( 627 )

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PDF(858KB) ( 828 )

针对固定门限方法在语音端点检测技术中的局限性，为了提高低信噪比下语音端点检测的鲁棒性和准确率，将自适应门限应用于分形维数的语音检测中，提出了一种新的语音端点检测算法.该算法通过对语音信号产生机制的分析，将分形维数用于语音起止点的检测中，设计了自适应门限，从而有效降低了噪声干扰对检测结果的影响，并实现了实时检测.仿真实验结果表明，在低信噪比的情况下，改进的端点检测算法比传统的短时能量检测算法可更准确有效地实现带噪语音的端点检测，而且对噪声干扰具有更好的鲁棒性.

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GMSDenseNet:基于组多结构卷积的轻量级DenseNet

于长永，何鑫，祁欣，马海涛

2020, 41 (1): 12-16. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.003

摘要 ( 698 )

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PDF(1147KB) ( 695 )

提出了一种简单且高效的轻量级DenseNet模型，优化了原DenseNet模型中存在的参数冗余以及高额浮点运算数(FLOPs)的问题.首先，分析了现有流行的卷积计算单元的细节以及特性，其次，应用具有良好特性的卷积单元组合来设计组多结构卷积单元，构建轻量级DenseNet模型，进一步分析了该模型与原DenseNet模型的复杂度.通过实验结果给出所构建网络结构的最优配置，并得到使用DenseNet-40模型约18.8%的FLOPs以及28.4%的模型参数的情况下，准确率仅下降≤0.4%的结果.

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量子化信息素蚁群优化特征选择算法

李占山，刘兆赓，俞寅，鄢文浩

2020, 41 (1): 17-22. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.004

摘要 ( 683 )

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PDF(379KB) ( 872 )

蚁群优化算法凭借其正反馈机制和强大的搜索能力被广泛地应用于各类优化问题求解上.本文试图将蚁群优化算法应用于特征选择领域并提出了新的量子化信息素蚁群优化(quantized pheromone ant colony optimization， QPACO)特征选择算法.相比于其他基于蚁群优化算法的特征选择算法，QPACO算法中采用了量子化信息素的启发式策略，改变了传统的信息素更新策略，因此避免了在搜索特征时的局部最优问题.实验采用了KNN分类器来指导学习过程，利用源于UCI数据库的多组数据集进行了相关的测试，实验结果表明，QPACO算法在分类精度、精确率、召回率和维度缩减率等方面均具有良好的性能.

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基于语义和结构的UML类图的检索

袁中臣，马宗民

2020, 41 (1): 23-28. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.005

摘要 ( 671 )

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PDF(534KB) ( 617 )

以软件重用为背景提出基于语义和结构的UML类图检索.构建了UML类图的重用模型，定义了存储UML类图的重用库结构.提出将本体的概念语义距离应用到UML类图的语义相似性度量和使用图表示UML类图的结构进行结构相似性度量.基于检索流程形式化检索需求，提出了UML类图的检索算法.基于提出的衡量标准，从语义、结构和混合三种检索类型对提出的算法进行了验证.实验结果表明，所提出的检索算法在检索质量和检索效率上要优于其他方法.

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时态网络节点相似性度量及链路预测算法

陈东明，袁泽枝，黄新宇，王冬琦

2020, 41 (1): 29-35. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.006

摘要 ( 717 )

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PDF(432KB) ( 978 )

详细分析和阐述了时态网络中的链路预测问题，将时态网络按时间顺序划分为具有相同时间间隔的多层网络快照序列.针对基于共同邻居的相似性指标对网络链路刻画粒度较粗糙的问题，提出了基于邻居节点聚类系数的相似性度量指标NCC和NCCP，并基于此提出时态网络链路预测算法.通过在真实数据集上的对比实验验证了利用邻居节点的聚类信息可以提高预测精度.利用真实邮件数据集验证了所提出的链路预测算法预测效果的优越性，并且实验结果证明越接近预测时间的网络结构对预测结果影响越大.

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基于自适应调整权重和搜索策略的鲸鱼优化算法

孔芝，杨青峰，赵杰，熊浚钧

2020, 41 (1): 35-43. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.007

摘要 ( 1171 )

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PDF(905KB) ( 1378 )

针对鲸鱼优化算法(WOA)收敛速度慢、收敛精度低、易陷入局部最优的问题，提出一种基于自适应调整权重和搜索策略的鲸鱼优化算法(AWOA).设计一种随着鲸鱼种群变化情况而自适应调整权重的方法，提高了算法的收敛速度; 设计一种自适应调整搜索策略，提高了算法跳出局部最优的能力.利用23个标准测试函数，分别针对高维和低维问题进行测试，仿真结果表明，AWOA在收敛精度和收敛速度方面总体上明显优于其他多种改进的鲸鱼优化算法.

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基于重启策略的学习子句优化方法

李壮，刘磊，张桐搏，吕帅

2020, 41 (1): 44-48. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.008

摘要 ( 558 )

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PDF(365KB) ( 622 )

以学习子句数据库优化为背景，在原MiniSAT求解器的基础上提出了一种新的学习子句的优化方法.该方法基于博弈论的思想，在若干次重启后，根据当前求解器的实时反馈信息改进MiniSAT原有的增长参数，尽可能靠近学习数据库中子句存储量的均衡点，从而使学习库的存储量尽可能达到Pareto最优.实验表明:所提的优化方法是有效的，并在随机SAT问题上胜过现有优化方法.该方法既不会因为学习数据库的子句过多而影响单元传播速度，也不会因为学习数据库中的子句过少而破坏学习的整体性.

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多级热处理对柔性立管用高强钢组织性能影响

张大征，高秀华，杜林秀，王鸿轩

2020, 41 (1): 49-54. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.009

摘要 ( 521 )

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PDF(3120KB) ( 638 )

通过对柔性立管用高强钢开展不同的热处理工艺实验并利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和EBSD技术等表征手段研究了多级热处理对柔性立管用高强钢显微组织、力学性能以及抗氢致开裂性能的影响.结果表明:相对调质热处理而言，多级热处理能够显著细化组织，促使析出相细小弥散地分布于组织中并提高了组织中的晶界密度，从而使柔性立管用高强钢的强度升高.多级热处理大大提高了组织中氢陷阱的数量，减小了析出相的尺寸并改善了氢陷阱的分布状态，进而提高了实验钢的溶氢能力，从而在提高实验钢强度的同时明显改善了其抗氢致开裂性能.

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Li掺杂二氧化钛抗菌材料的表征及抗菌性

时代，杨合，薛向欣，王梅

2020, 41 (1): 55-61. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.010

摘要 ( 748 )

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PDF(1595KB) ( 849 )

通过溶胶-凝胶法(Sol-gel)进行金属Li离子掺杂TiO₂抗菌剂的制备，采用大肠杆菌(ATCC 25922)为实验菌种，对掺杂锂源、掺杂量、表面活性剂、焙烧温度等因素对材料抗菌性能的影响进行探究，并讨论了该抗菌材料的抗菌机理.应用 X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)等测试手段对样品的基本形貌、物相结构及光吸收特性进行表征，通过调整制备过程中各影响因素，得到Li掺杂TiO₂ 抗菌材料的最优反应条件.实验得出，Li掺杂TiO₂纳米抗菌材料对大肠杆菌的抗菌率达到99.5%以上，其抑菌环直径达到2.6cm.该抗菌材料通过抑制抗菌剂的晶粒长大和拓展光响应范围等方法增进抗菌剂的光催化性能.

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传热与相变耦合的卷取温度模型自适应方法

彭良贵，邢俊芳，陈国涛，龚殿尧

2020, 41 (1): 62-67. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.011

摘要 ( 584 )

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PDF(785KB) ( 662 )

为实现卷取温度模型水冷换热学习系数和奥氏体相变速率学习系数的在线实时滚动优化，采用数学方法对带钢段间温度自适应进行研究.首先，构建一个以带钢段初始学习系数为重心的等边三角形，基于各顶点对应的学习系数，分别利用带钢温度模型预报卷取温度，从而获得学习系数对卷取温度的一阶偏导数增益；接着，根据带钢段实测卷取温度与模型预报值的偏差计算学习系数增量部分的瞬时值，并依据学习速率进行学习计算、有效性检查和平滑处理.最后，将学习系数增量值应用于卷取温度动态设定模型，对冷却区内的所有带钢段的冷却规程进行更新.实际应用表明，卷取温度段间自适应方法能够快速响应轧制速度的变化，对卷取温度进行高精度控制.

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基于系统动力学模型的中国汽车工业废杂铝回收分析

岳强，薛梦，张钰洁，栗树朋

2020, 41 (1): 68-73. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.012

摘要 ( 602 )

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PDF(576KB) ( 810 )

通过建立系统动力学模型，对我国汽车工业废杂铝的回收情况进行分析.当汽车平均使用寿命为12年时，2025年我国废旧汽车年回收量为2459.92万辆，汽车年回收铝含量为182.42万t；当汽车平均使用寿命为15年时，2025年我国废旧汽车年回收量为2172.75万辆，汽车年回收铝含量为134.59万t，通过回收废旧汽车将节约铝土矿354.18万t.若提高汽车含铝加工材回收比例、汽车铸件年回收比例和汽车铸件年再制造比例，使其分别为0.9，0.61和0.3，2025年我国废旧汽车年回收铝含量为160.25万t.回收利用废旧汽车中的废杂铝将在一定程度上缓解我国铝资源短缺问题，同时降低废杂铝对外依赖程度.

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高速列车外流场气动噪声的特性研究

姜世杰，杨松，闻邦椿，战明

2020, 41 (1): 74-78. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.013

摘要 ( 659 )

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PDF(1334KB) ( 757 )

针对高速列车外流场气动噪声完成了在线实验测试研究，对列车模型进行了简化并确定了合理性；进行了列车模型湍流流场模拟，完成了列车远场气动噪声的预测研究.研究表明，合理缩短列车不会改变车身表面声功率分布规律；高速列车气动噪声属于宽频带噪声；在频率范围(0～ 5000Hz)内气动噪声仿真与实验结果吻合较好，说明仿真方法准确度高；列车转向架处湍流最为剧烈，其次为车头鼻锥处；车身表面的气流最为平缓，进一步说明缩短列车模型的合理性.所提出的仿真方法能够为高速列车的结构优化设计提供依据，并能验证高速列车气动噪声控制方法的有效性.

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一种基于Newton迭代法的累积Logistic回归模型参数估计

印明昂，王钰烁，孙志礼，郭兵

2020, 41 (1): 79-83. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.014

摘要 ( 557 )

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PDF(406KB) ( 664 )

基于Newton迭代法提出一种累积Logistic回归模型的参数估计方法.分析了迭代初值选取、常系数大小关系以及迭代过程Hessian矩阵奇异等影响算法收敛性的主要问题.通过自适应地选取迭代初值和控制迭代过程，避免了Hessian矩阵奇异的情况.利用美国凯斯西储大学轴承数据库(CWRU)数据进行验证，实验结果表明，本文方法在模型训练和验证的准确率上均高于统计学软件SPSS.并利用Booststrap随机试验验证了所提算法的稳健性.

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镍基单晶高温合金的微孔加工对比实验研究

巩亚东，孟凡涛，孙瑶，于兴晨

2020, 41 (1): 84-89. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.015

摘要 ( 570 )

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PDF(1751KB) ( 821 )

开展镍基单晶高温合金微孔加工实验研究，探讨不同直径、不同截面形状的电极对微孔的尺寸精度、表面质量、加工效率和亚表面损伤等方面的影响.研究结果表明，微细螺旋电极的加工效率远大于圆柱电极，其中直径200μm的微细螺旋电极的微孔加工效率比相同直径下的圆柱电极提高17%，而直径300μm的微细螺旋电极的加工效率可提高30.56%；微细螺旋电极加工的微孔扩孔量小于圆柱电极的扩孔量，且微细螺旋电极加工得到的孔壁质量优于圆柱电极的；微细螺旋电极所加工的微孔的亚表面损伤层连续且厚度小于圆柱电极所加工的微孔.

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随五轴加工轨迹变抛光力的控制策略与方法

史家顺，董金龙，刘聪，于天彪

2020, 41 (1): 89-94. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.016

摘要 ( 574 )

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PDF(1231KB) ( 797 )

设计了以PWM信号高速开关控制为核心的气动抛光力加载控制系统，采用滑动平均滤波PID算法调节，通过Simulink仿真和实验调整PID参数，提高系统动态性能，保证变抛光力的控制要求.借助五轴混联机器人动平台，搭建五轴变抛光力试验系统，进行跟随轨迹的变抛光力加载实验.实验结果表明，设计的滑动平均滤波PID控制能够在力控制要求改变时快速响应，使抛光力跟踪至设定值，力实测值误差在±1N以内，波动范围小，具有足够的稳定性和准确性，满足变抛光力的控制要求，实现了跟随五轴加工轨迹的变抛光力控制.

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超声振动辅助摩擦堆焊热-流耦合数值模拟

任朝晖，张岩，鞠建忠，张璐

2020, 41 (1): 95-100. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.017

摘要 ( 528 )

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PDF(1762KB) ( 651 )

传统摩擦堆焊能量输入形式单一，随着堆焊材料强度的提高，堆焊过程中需要施加更大的轴向压力和转矩，极大限制其推广应用.为了解决上述问题，提出一种在耗材棒前方的基板上施加超声振动的超声振动辅助摩擦堆焊新工艺.以Ti-6Al-4V为研究对象，基于超声宏观软化效应建立了一个三维热-流耦合数值模型，定量分析了不同振幅下的超声振动对摩擦堆焊过程中温度场和材料流动行为的影响.计算结果表明，超声振动的预热效应并不明显，随着振幅的增加，超声振动能够显著提高熔合区塑性材料流动速度，降低材料黏度，扩大塑性材料流动区域.

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盾构切刀硬质合金与钢基体钎焊残余应力

夏毅敏，仝磊，柏彬，华伟明

2020, 41 (1): 101-107. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.018

摘要 ( 595 )

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PDF(1330KB) ( 681 )

针对盾构切刀容易出现焊接裂纹以及残余应力过大导致刀具切削时合金容易剥落的难题，建立了切刀钎焊热力耦合过程有限元分析模型，通过模拟计算和X射线衍射仪对残余应力进行试验验证，研究不同焊接结构切刀的钎焊温度场和残余应力场.研究结果表明，切刀刀头钎焊后冷却过程中温度场呈现梯度分布.当钎料厚度为0.25mm时，刀头应力危险区残余应力最小，160mm刃宽切刀的合金块数设计为3块可降低焊接残余应力、提高焊接强度.残余应力试验结果与数值模拟结果趋势基本吻合，钢基体表面为压应力.

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吸附微粒对微悬空桥传感器的影响

马树军，王霄霄

2020, 41 (1): 108-112. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.019

摘要 ( 548 )

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PDF(581KB) ( 642 )

为了进一步提高传感器的检测精度，对不同位置处吸附微粒的纳米机械传感器的振动特性进行了系统的理论研究.以典型的微悬空桥结构为研究对象，考虑微粒自身质量影响，利用摄动法理论，得到了负载微悬空桥的精确模态振型和相应的谐振频率的表达式.通过该方法，可以很容易地确定吸附微粒的质量与微悬空桥的动态特性之间的关系.结果表明，具有较大质量的微粒对微悬空桥的性能影响较大，随着待测微粒质量的增加，微悬空桥的模态改变不容忽视.最后，通过有限元仿真验证了该结果的准确性.

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具有柔性脊椎的四足机器人奔跑运动分析

马宗利，马庆营，吕荣基，王建明

2020, 41 (1): 113-118. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.020

摘要 ( 757 )

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PDF(791KB) ( 750 )

为了提高四足机器人的奔跑性能，设计了一种具有柔性脊椎的四足机器人.该柔性脊椎由两个平行橡胶棒和一个驱动液压缸组成，通过控制驱动液压缸的伸缩可使两个平行橡胶棒实现上下弯曲.分析了该四足机器人的柔性脊椎对奔跑步长的影响.基于Hopf模型的CPG控制方法，推导了髋关节和膝关节的关节驱动曲线幅值的表达式，并通过网络拓扑结构的重建将脊椎驱动信号与各腿部关节驱动信号进行耦合.最后利用Adams和MATLAB/Simulink对四足机器人进行了bound步态仿真，仿真表明具有柔性脊椎的四足机器人奔跑性能显著提高.

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多空区层状矿体诱导冒落机理及拉底方案优选

曹建立，谭宝会，刘洋，任凤玉

2020, 41 (1): 119-124. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.021

摘要 ( 575 )

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PDF(1798KB) ( 607 )

基于诱导冒落法提出了多空区层状矿体的回采方案，使用3DEC软件对诱导冒落机理及规律进行了研究.同时设计了4种不同退采顺序的拉底方案，并对其冒落效果进行了模拟.结果表明，矿柱尺寸越小、周边空区数量越多，矿柱越容易因应力集中而产生裂纹，当其裂纹与矿体层理面贯通时矿体便会冒落；当把拉底工程布置在最易破坏的矿柱下方并以其为中心向四周不断扩大拉底面积时，能够使矿体在最短时间内发生持续、稳定的冒落，从而可实现多空区矿体的安全高效回采.

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基于多元回归模型的GB-SAR监测误差改正及形变分析

毛亚纯，曹旺，赵占国，徐茂林

2020, 41 (1): 125-130. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.022

摘要 ( 636 )

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PDF(1969KB) ( 735 )

针对基于地基合成孔径雷达(GB-SAR)露天矿边坡监测原始影像干涉相位误差改正不准确导致形变数据精度偏低的关键问题，以马兰庄露天铁矿GB-SAR原始影像为数据源，对原始影像干涉相位误差来源和分布特征进行了分析.提出了利用三重阈值提取PS点和高质量PS点的方法，并基于高质量PS点相位与像元坐标建立了多元回归模型.依据该模型对PS点进行相位改正以获取准确形变相位和单幅影像形变量，并在时间序列上进行叠加分析.研究结果表明，基于多元回归模型的GB-SAR形变监测误差改正方法可以准确改正GB-SAR形变监测误差，提高了形变监测数据的精度.

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胺类捕收剂在石英表面吸附的定量构效关系

王本英，徐新阳，段浩，陈熙

2020, 41 (1): 131-136. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.023

摘要 ( 589 )

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PDF(420KB) ( 966 )

为深入研究胺类阳离子捕收剂在石英表面吸附能与其结构之间的关系，基于遗传算法构建了20种胺类捕收剂在石英表面吸附能与其结构参数之间的定量构效关系模型，得到了模型的相关系数R²=0.969，调整系数R²_ad=0.964，交叉验证系数R²_cv=0.955，显著值F=168.429，表明模型预测结果与模拟计算值拟合较好.四种未参与建模的阳离子捕收剂对所构建模型外部检验结果误差不超过5%，证明模型具有较好的预测性，能够较好预测胺类捕收剂在石英表面的吸附能.

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微米和纳米钛粉尘层着火蔓延特性研究

蔡景治，苑春苗，孟凡一，李畅

2020, 41 (1): 137-142. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.024

摘要 ( 703 )

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PDF(1648KB) ( 877 )

为了解微细钛粉的层火灾危险性，采用标准热板测试装置和自制的粉尘层火蔓延实验装置，研究了微米和纳米钛粉尘层最低着火温度和火蔓延速率变化规律，并验证了热爆炸理论模型和粉尘层火蔓延速率模型的适用性.结果表明:钛粉尘层最低着火温度随粒径减小而降低，33μm钛粉和60~80nm钛粉的粉尘层最小着火温度分别为>400℃和230℃，与Thomas模型计算结果基本吻合；钛粉的层火灾危险性受粒径影响较大，实验测得微米和纳米钛粉的粉尘层火蔓延速率分别为13.60和500.57mm/s，均大于理论模型计算结果.研究结果对微细钛粉的层火灾安全评价和工业防火防爆设计具有参考价值.

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空间交互视角下投资者情绪对股价的影响

姜尚伟，金秀

2020, 41 (1): 143-147. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.025

摘要 ( 633 )

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PDF(444KB) ( 653 )

从地理距离和利用消耗系数衡量的经济距离两个方面构建空间权重矩阵反映空间交互作用，从股票空间交互视角应用空间计量模型研究投资者情绪对股票价格的影响效应.研究发现，金融市场股票间存在显著空间交互作用，且空间交互作用对经济距离的敏感程度高于地理距离.在解释投资者情绪对股票价格的影响效应方面空间截面回归模型优于传统截面回归模型.研究结论提醒投资者在对资产进行定价和制定交易决策的过程中，必须充分认识潜在的空间交互作用.

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基于CFD的血管病变部位血流流变特性分析

鹿晔，张树生

2020, 41 (1): 148-152. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.01.026

摘要 ( 725 )

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PDF(1074KB) ( 1274 )

为探究血管病变对血流流动特性的影响，研究了血管结构改变前后血流流动特性的改变.提出了一种对血管病变前后的血流流场进行对比研究分析的方法，利用断层扫描数据建立几何模型，用Geomagic Studio将病变血管复原成为发生病变前的形状，并基于弹性血管中血流脉动的力学特性，使用ANSYS软件对采用牛顿流体力学模型的分叉部位血流流场进行数值模拟.模拟结果显示病变组织部位受到更大的切应力影响，而在病变组织远心端产生了明显的流速低和切应力低的二次流动和更大的血压压差，这些流体特性会对血管进一步病变产生重要影响.

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