东北大学学报（自然科学版）

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基于信息融合的电熔镁炉熔炼异常工况等级识别

李鸿儒，王奕文，邓靖川

2020, 41 (2): 153-157. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.001

摘要 ( 746 )

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PDF(636KB) ( 901 )

采用多源信息融合思想，提出了电熔镁炉加热熔化异常工况等级的识别方法.在分析加热熔化过程各种异常工况的基础上，提取电流、图像和声音信号特征进行同步序列化和归一化处理，根据各种异常工况的特点选取不同特征，建立了基于支持向量机的轻微半熔化和严重过加热工况识别模型、基于规则推理的中度半熔化和严重半熔化工况识别模型和基于决策树支持向量机的轻微过加热和中度过加热工况识别模型.仿真结果表明，本文方法实现了对半熔化和过加热工况异常等级的有效识别.

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基因调控网络的父节点筛选贝叶斯建模方法

曲璐渲，郭上慧，王之琼，信俊昌

2020, 41 (2): 158-162. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.002

摘要 ( 675 )

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PDF(433KB) ( 793 )

在构建基因调控网络的方法中，贝叶斯网络模型可以直观地表达基因间的调控关系，但在结构学习时的复杂度极高，使得网络建模效率较低且规模有限.因此，本文提出一种基于父节点筛选的贝叶斯网络(parent node screening based Bayesian network， PS-BN)建模方法.PS-BN方法将关联模型与贝叶斯网络模型相结合，在充分利用贝叶斯网络模型结构学习搜索策略的前提下，先基于父节点筛选方法去除部分冗余信息，以达到缩减搜索空间的目的.实验结果表明，与传统的贝叶斯网络模型方法相比，PS-BN方法极大提升了基因调控网络构建效率，同时准确率有所提高.

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珊瑚礁算法的改进研究

孔芝，李事成，赵杰

2020, 41 (2): 163-169. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.003

摘要 ( 717 )

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PDF(1511KB) ( 655 )

珊瑚礁算法易于陷入局部最优且寻优精度低，因此提出一种改进的珊瑚礁算法.此算法借鉴粒子群算法、高斯变异和模拟退火算法的思想改进珊瑚礁算法的内部有性繁殖、无性繁殖和更替机制，提高了算法的寻优精度并可跳出局部最优.在仿真实验中，将改进珊瑚礁算法与基本珊瑚礁算法和粒子群算法等10种算法分别在高维和低维测试函数下进行比较.实验结果表明，改进的珊瑚礁算法不仅较其他算法具有更好的收敛速度和精度，而且在高维测试函数中，仍然可以保持良好的性能.

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改进蚱蜢算法在电动汽车充换电站调度中的应用

王生生，张伟，董如意，李文辉

2020, 41 (2): 170-175. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.004

摘要 ( 686 )

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PDF(632KB) ( 790 )

电动汽车充换电站调度优化问题一般采用群智能优化算法求解，但现有算法存在陷入局部最优、早熟收敛等缺陷，因此提出一种改进的蚱蜢算法:采用边界反弹机制，提高算法效率;引入正余弦搜索机制，加强算法的全局搜索能力;采用Lévy飞行对粒子进行随机扰动，防止种群陷入局部最优;采用非线性收敛策略加快算法后期的收敛速度.实验结果表明，该算法在电动汽车充换电站调度优化问题上，性能优于原始蚱蜢算法以及其他现有群智能算法.

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基于参数优化的RBF神经网络结构设计算法

翟莹莹，左丽，张恩德

2020, 41 (2): 176-182. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.005

摘要 ( 970 )

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PDF(770KB) ( 1026 )

针对径向基函数(RBF)神经网络的结构优化问题，提出了一种基于参数优化的RBF神经网络优化算法.首先，改进K-means++算法，使得聚类算法更精确，为RBF神经网络的隐含层节点找到一个合适的初始中心;然后，考虑数据分布和缩放因子选择的影响，采用方差度量法计算隐含层神经元基函数的宽度;最后，修正网络参数，提高网络的非线性逼近能力.实验结果表明，本文提出的基于参数优化的RBF神经网络具有良好的逼近效果和泛化能力.

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基于方向分数和Frangi滤波器的视网膜血管分割算法

佘黎煌，郭一蓉，张石

2020, 41 (2): 182-187. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.006

摘要 ( 958 )

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PDF(1241KB) ( 1024 )

针对视网膜图像分割中分岔和交叉等带来的难点，提出基于方向分数并结合Frangi滤波器的算法.这种算法利用基于Hessian矩阵的Frangi滤波器对线性物体的滤波效果来增强血管对比度，同时利用由蛋糕小波构造的方向分数所具有的各向异性和正交性从多角度、多方向对血管进行滤波，以利于图像的细节处理和血管网络的完整分割.该算法与其他算法的对比表明，该算法在处理分岔和交叉时优于其他算法，而且准确率、灵敏度和特异度的测量结果也都优于其他算法.

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用不同外周动脉波形重建主动脉波形的对比研究

徐礼胜，宋代远，刘文彦，王瑜璠

2020, 41 (2): 188-192. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.007

摘要 ( 604 )

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PDF(749KB) ( 620 )

采用盲系统辨识技术可以通过两路外周动脉压力波形重建主动脉波形，但如何选择外周动脉需要进行研究.本文使用基于子空间方法的盲系统辨识算法，同步采集人体左右两侧的桡动脉压力波形和足背动脉压力波形，按照4种不同组合进行主动脉压力波形重建，使用动态时间规整方法评判重建效果，确定外周动脉波形辨识的最优组合.结果表明，足背动脉与桡动脉组合对主动脉压力波形重建无显著性影响(P>0.5)，而仅使用桡动脉或足背动脉无法有效重建.

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基于活动轮廓模型和影像组学的乳腺癌LVI状态预测

冯宝，李昌林，李智，刘壮盛

2020, 41 (2): 193-199. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.008

摘要 ( 911 )

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PDF(787KB) ( 634 )

针对乳腺癌患者术前LVI状态预测问题，提出了活动轮廓模型和影像组学相结合的计算机辅助分析方法.首先，提出一种基于后验概率和模糊速度函数的活动轮廓模型方法来完成乳腺癌DCE-MRI图像分割.通过在小波域下构建基于后验概率的活动轮廓模型的区域项，同时利用模糊速度函数构建活动轮廓模型的边界项，可以提高乳腺癌病灶分割的准确性.其次，提取形态、灰度、纹理等图像特征，利用集成分类器随机森林方法构造LVI状态的预测模型.实验结果表明，所构建的模型对乳腺癌患者LVI状态具有较好的预测能力.

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坩埚材质对55SiCr弹簧钢中夹杂物的影响

李阳，陈常勇，秦国清，姜周华

2020, 41 (2): 200-207. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.009

摘要 ( 610 )

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PDF(3823KB) ( 818 )

实验采用MoSi₂炉研究了MgO，MgO-CaO两种耐火材料对55SiCr弹簧钢中夹杂物的影响.结果表明，MgO，MgO-CaO两种坩埚冶炼均能使钢种成分控制在目标范围内，但与MgO坩埚相比，MgO-CaO坩埚净化钢液的效果更好:一方面，经MgO-CaO坩埚冶炼的55SiCr弹簧钢，钢中P，S，酸溶铝［Al］_s 以及全氧T.O质量分数分别降低至56×10^-6，10×10^-6，≤5 ×10^-6，以及4×10^-6;另一方面，钢中夹杂物的平均直径由1.376μm降低至1.222μm，夹杂物尺寸＜2μm的比例由79%上升至89%.这主要是因为碱性MgO-CaO坩埚兼具脱磷、脱硫、脱氧的作用，同时CaO还能与钢中的Al₂O₃夹杂物发生反应，生成熔点更低的复合夹杂物，因此更容易上浮去除，进一步净化钢液.

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起重机车架用Q345B/HG785D钢板焊接实验研究

齐鹏远，刘家奇，王刚，刘相华

2020, 41 (2): 208-212. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.010

摘要 ( 758 )

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PDF(1828KB) ( 774 )

以异种钢板Q345B与HG785D端头对焊为研究对象，通过在不同焊接热输入工艺条件下的MAG焊(熔化极活性气体保护电弧焊)，对其端头焊接缺陷、力学性能及组织进行实验研究.实验发现:异种钢板端头对焊中，减小焊接电流可有效提高焊接接头强度;焊前预热、焊后缓冷可减少焊接接头的淬硬组织，提高焊接热影响区韧性.在焊接电流为140~200A、电压为22~24V、焊接速度为28cm/min的热输入条件下，采用预热+后热焊接工艺，焊接接头力学性能和弯曲特性可得到最佳效果.合理的焊接工艺可有效抑制汽车起重机车架焊缝开裂.

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气淬法粒化高炉渣实验研究

康月，刘超，张玉柱，姜茂发

2020, 41 (2): 212-216. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.011

摘要 ( 701 )

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PDF(1027KB) ( 801 )

为了有效利用高炉渣余热，提高炉渣附加值，采用干式处理方法——气淬法，对高炉渣进行粒化，研究碱度和喷吹气体压力对成珠率、渣珠平均直径和粒径分布的影响规律.结果表明:成珠率随碱度的增加呈先增加后降低的趋势，碱度1.2时获得最高成珠率;渣珠的平均直径随碱度的增加先减小后增大，碱度超过1.2后，平均粒径显著增大;随喷吹压力的增加，成珠率呈先增加后减小之后又增加的趋势，压力为0.2MPa时成珠率最高;渣珠平均直径基本呈逐渐减小趋势并且减小趋势变缓;渣珠粒径集中分布在1~2.5mm之间，基本呈正态分布，分布较均匀.

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采煤机截割部扭矩轴的动态可靠性分析

杨周，姜超，张义民，姜红猛

2020, 41 (2): 217-222. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.012

摘要 ( 585 )

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PDF(1507KB) ( 807 )

考虑结构和材料等随机参数对零件动态可靠性的影响，避免轴系产生共振，利用Workbench软件建立扭矩轴参数化有限元模型.用模态分析法求解前六阶固有频率和临界转速，并与传递矩阵法比较，证明了结构和转速设计的合理性.结合谐响应分析，说明共振失效应考虑一阶固有频率.通过响应面设计和拉丁超立方抽样法完成对扭矩轴结构、材料参数的抽样，运用BP神经网络拟合一阶固有频率的功能函数，并求解随机参数的可靠性灵敏度.采用一次二阶矩法(FOSM)计算轴在特定转速下的可靠度，并用Monte-Carlo模拟法(MCS)进行了验证，说明转速设计较为可靠.通过灵敏度分析，明确了对扭矩轴动态可靠性影响最大的因素，为轴的稳健优化设计奠定基础.

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基于主动学习的复杂机械结构的可靠性分析

曹汝男，孙志礼，张毅博，王健

2020, 41 (2): 223-228. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.013

摘要 ( 631 )

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PDF(721KB) ( 846 )

为了提高复杂机械结构的可靠性分析效率，结合自适应学习函数VF和k-means聚类分析方法，提出一种新的主动学习方法AK-MCS-K，该方法兼顾了失效概率的估计精度和计算效率.AK-MCS-K方法实现了并行计算，即采用多台计算机在每次迭代的同时进行多个样本的模拟仿真.在评估仿真耗时、功能函数为隐式的复杂结构的可靠性时，迭代次数的减少可以有效地节省时间，提高计算效率.与其他算法相比，AK-MCS-K方法在满足精度的条件下具有更高的计算效率.最后以某一类型刚柔耦合火炮协调器简化模型为例，对火炮协调器的定位精度可靠性进行了分析.

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一种基于失效概率相对误差估计的可靠性分析方法

张毅博，孙志礼，闫玉涛，王健

2020, 41 (2): 229-234. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.014

摘要 ( 682 )

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PDF(475KB) ( 638 )

为更高效地分析复杂机械结构的可靠性，提出了一种新的基于Kriging模型和失效概率相对误差估计的自适应分析方法.采用泊松二项分布的近似正态分布推导了样本符号不确定区域内真实失效样本数的取值范围，并通过引入比例因子重新定义取值下限，以确保真实失效样本数准确落在确定的区间内，进而给出了一种更精确的失效概率相对误差的估计.采用学习函数U实现自适应试验设计.通过两个算例验证失效概率相对误差估计和自适应分析方法的准确性、通用性及高效性，结果表明:本文方法不仅能准确估计失效概率的相对误差，而且显著减少了功能函数的调用次数.

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基于集中质量法的纤维增强复合材料的损伤定位

李晖，徐忠浩，王东升，祖旭东

2020, 41 (2): 234-240. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.015

摘要 ( 547 )

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PDF(1194KB) ( 590 )

研究了纤维增强复合材料的损伤定位方法，将其命名为“指数幂逼近-集中质量法”.首先，以纤维增强复合材料梁结构为例建立集中质量模型；然后通过理论求解获得未损伤梁的刚度矩阵，结合测试获得的固有频率和正则化的模态振型数据，获得梁结构损伤后的残差力向量，并将其作为关键定位指标；并基于指数幂思想对损伤梁结构的质量块数量进行划分，提出损伤位置逼近判定准则，确定一套规范的损伤定位流程.最后，对带有不同纤维断裂损伤的T300碳纤维/树脂基复合材料梁进行实例研究，研究发现本文提出的定位方法可有效辨识获得复合材料梁的损伤位置.

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基于遗传算法优化神经网络的拼焊板压边力预测

张华伟，郑晓涛

2020, 41 (2): 241-245. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.016

摘要 ( 602 )

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PDF(936KB) ( 639 )

通过数值模拟与神经网络技术对拼焊板盒形件拉深成形过程中的压边力预测问题进行研究.运用数值模拟分析压边力加载形式对拼焊板盒形件成形性能的影响，找到一种较优的变压边力加载方式.建立适用于拼焊板盒形件拉深成形压边力预测的BP神经网络模型.采用遗传算法对神经网络模型进行优化，在基因选择过程中加入精英保留策略，最终通过基于遗传算法优化的神经网络模型获取了理想的压边力曲线，用以预测随拉深行程变化的压边力数值，为实现智能化冲压奠定了技术基础.

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FeCoNiCrMo高熵合金磨削机理及表面粗糙度

温雪龙，于兴晨，巩亚东，孟凡涛

2020, 41 (2): 246-251. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.017

摘要 ( 776 )

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PDF(3602KB) ( 709 )

针对FeCoNiCrMo高熵合金进行平面磨削实验，研究其材料去除机理，分析不同磨削参数对磨削表面粗糙度和表面形貌的影响规律.研究采用不同砂轮磨削的试件表面形貌，并探讨干磨和湿磨条件下磨削表面粗糙度的变化规律.实验结果表明:FeCoNiCrMo高熵合金磨削过程满足塑性材料去除机理；随磨削速度增大，进给速度和磨削深度减小，磨削表面粗糙度值减小，表面形貌更加平整；与采用电镀砂轮磨削的试件相比较，采用树脂结合剂砂轮磨削的试件表面粗糙度值更低，表面形貌更好；与干磨试件相比较，湿磨的试件表面粗糙度值更低，表面质量更好.

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2.5D C_f/SiC复合材料磨削工艺试验研究

屈硕硕，巩亚东，杨玉莹，舍跃斌

2020, 41 (2): 252-257. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.018

摘要 ( 577 )

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PDF(5278KB) ( 774 )

为研究2.5D C_f/SiC复合材料的磨削工艺性能，设计并完成了单因素试验.结果表明:磨削深度a_p、砂轮线速度v_s及进给速度v_w均对2.5D C_f/SiC的磨削性能评价参数(表面形貌、表面粗糙度及磨削力)产生影响，其中磨削深度对评价参数的影响最大，进给速度影响最小；经向纤维及纬向纤维的支撑效果具有很大差异，导致不同的磨削加工缺陷形式；2.5D C_f/SiC的主要缺陷形式包括界面脱粘、裂纹、纤维露头及拔除；不同加工参数及纤维方向会导致磨屑出现一定的差异.根据试验结果对2.5D C_f/SiC的磨削加工机理进行了考察分析，为2.5D C_f/SiC的磨削加工理论的研究提供了重要的技术支撑.

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考虑能耗的混流装配线物料配送多目标调度方法

周炳海，费芊然

2020, 41 (2): 258-264. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.019

摘要 ( 569 )

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PDF(801KB) ( 595 )

为了提高混流装配线物料配送的能源利用效率，考虑采用“转运”概念的送料机器人和线边集成超市配送模式，构建了存在换电情形的物料供应模型.结合送料机器人的能耗特点，以最小化送料机器人的使用数量和配送能耗为优化目标，建立了数学模型.在此基础上提出了变邻域搜索策略的改进型离散差分进化算法(VNS-MDDE)，用以解决多目标优化问题；该算法以最近邻启发式方法构建初始解，并引入变邻域策略进行局部搜索以提高解的质量.最后通过仿真实验验证了算法的可行性和有效性.

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蔗糖改性纳米铁对六价铬污染的模拟修复

崔健，王恩德，周睿，王长琪

2020, 41 (2): 265-269. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.020

摘要 ( 539 )

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PDF(1192KB) ( 622 )

在二维模拟装置中进行改性纳米铁原位修复模拟，观察是否形成原位反应带，并研究反应带对六价铬高浓度污染的修复效能.模拟实验结果表明:在六价铬污染晕中注入大量的蔗糖改性纳米铁浆液，可以形成有效的反应带.反应带对于高浓度六价铬的修复效能在最初的30 min内最好，六价铬去除效率达到91%；在4h以后至反应的第187h，去除率稳定保持在60%，且形成了较大面积的有效修复区域.反应带中六价铬还原后的产物为三价铬，且生成的三价铬可能在中性或偏碱性环境中自然形成沉淀.

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黄菖蒲根际低分子量有机酸对土壤吸附氨氮的影响

李海波，赵孝明，李英华，陈熙

2020, 41 (2): 269-274. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.021

摘要 ( 601 )

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PDF(632KB) ( 723 )

根际低分子量有机酸是一类活性的化感物质，具有促进污染物迁移、转化与累积等重要的生态功能.本研究利用GC-MS技术，解析了黄菖蒲根际代谢物的组分特征与相对含量，通过模拟实验揭示了低分子量有机酸对土壤吸附氨氮的热-动力学的影响.结果表明:黄菖蒲根际代谢的不同种类低分子量有机酸均能促进氨氮吸附，但作用程度存在差异; 氨氮在土壤中的吸附动力学符合Elovich方程与双常数方程，等温吸附均符合Langmuir和Freundlich方程的特征，其键能常数K_L与有机酸解离常数pKa呈负相关; 低分子量有机酸调控土壤吸附氨氮的机理主要是有机质活化作用.

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中国典型钒钛磁铁矿的工艺矿物学特征与矿石价值

于宏东，王丽娜，曲景奎，齐涛

2020, 41 (2): 275-281. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.022

摘要 ( 1514 )

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PDF(1843KB) ( 1341 )

对攀枝花、承德和朝阳等地钒钛磁铁矿的工艺矿物学进行研究，同时依据铁精矿、钛精矿的现货价格和理论选矿指标对矿石的价值进行了计算.研究结果表明:攀枝花、承德和朝阳钒钛磁铁矿中MFe品位分别为13.26%，12.84%和1.15%；TiO₂的品位分别为10.98%，4.53%和2.02%；V₂O₅的品位分别为0.22%，0.23%和0.055%.各个矿产地钒钛磁铁矿中钛磁铁矿和钛铁矿的矿物含量、矿物成分有显著差别；攀枝花、承德和朝阳铁精矿中TFe品位分别为59.21%，66.46%和55.74%；TiO₂品位分别为12.35%，4.87%和16.42%；V₂O₅品位分别为0.928%，1.142%和2.07%；攀枝花矿石价值最高，其次是承德，朝阳最低.

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循环荷载下含双裂隙砂岩弹性模量的演化规律

王述红，王子和，王凯毅，庄贤鹏

2020, 41 (2): 282-286. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.023

摘要 ( 634 )

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PDF(549KB) ( 669 )

以含预制裂隙砂岩单轴循环加卸载试验结果为基础，探究裂隙几何参数对试样弹性模量的影响规律；结合PFC^2D颗粒流程序，对试样裂纹发育状态与弹性模量演化规律的关系进行深入分析.研究结果表明:随着循环周数增加，多数试样的弹性模量呈现出强化现象，且第一次加卸载循环对弹性模量的强化作用最为显著，这与试件内部细观结构的调整有关；然而少数试样的弹性模量则呈现出弱化现象，结合PFC^2D颗粒流程序得出，弱化现象与裂纹发育状态密切相关.

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通风环境下保温材料XPS的火灾特性

尚融雪，邹斌，张培红，郝宇军

2020, 41 (2): 287-293. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.024

摘要 ( 672 )

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PDF(1421KB) ( 785 )

在0，0.6和1.2m/s机械通风条件下，实验研究不同火源距离和火源位置时挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS)的火灾行为、引燃特性及烟气特性.结果表明，随着风速的增大，XPS表面火焰蔓延速度逐渐增大且较早出现结焦现象.通风风速和火源位置相同时，XPS引燃时间与火源距离近线性相关；火源位于垂直墙面位置时，风速从0.6m/s增加到1.2m/s，XPS最大引燃距离从0.2m缩短至0.15m.与其他工况相比，风速为0.6m/s时，烟气温度达最大值，且氧气、二氧化碳及一氧化碳浓度变化量最小，XPS燃烧速率随着风速的增加先增大后减小；当风速较小时，氧气浓度增加对XPS燃烧起主导促进作用；随着风速的进一步增加，其热效应对燃烧的抑制作用显著增强.

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零售商主导下存在预售的供应链融资优化决策

孙菁泽，庄新田

2020, 41 (2): 294-299. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.025

摘要 ( 562 )

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PDF(571KB) ( 787 )

针对供应链中零售商经常面临运营资金不足的现象，以商业贷款和商业回购两类典型的融资模式为基础，研究存在零售商预售且占主导地位的供应链融资优化决策问题.建立由供应商、零售商和银行组成且零售商主导的三级供应链博弈模型，然后求解获得两种模式下供应链成员的最优决策以及最优利润.通过数值算例分析，分别从银行、供应商和零售商的角度对比两种融资模式的优劣，并得到相应的管理启示，进而为供应链成员的优化决策提供科学支持.

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流动性与股价崩盘风险关系及影响渠道的实证研究

侯羽婷，金秀

2020, 41 (2): 300-304. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.02.026

摘要 ( 656 )

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PDF(362KB) ( 878 )

以2007—2016年A股非金融类上市公司为样本，基于治理理论和短期主义理论，使用固定效应模型对面板数据进行分析，研究股票流动性与股价崩盘风险的关系，进一步分析股票流动性影响股价崩盘风险的渠道.结果表明，股票流动性与股价崩盘风险呈显著正相关关系，并且证明了股票流动性是通过短期机构投资者渠道影响股价崩盘风险的.研究结论为投资者、上市公司以及市场监管机构从微观视角认识股价崩盘风险提供有价值的参考.

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