东北大学学报（自然科学版）

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基于最小边集的De Bruijn图定位算法

于长永，金建宇，刘鹏，赵宇海

2022, 43 (2): 153-159. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.02.001

摘要 ( 988 )

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PDF(780KB) ( 614 )

针对基因序列比对问题提出了一种DBG(de Bruijn图)模型，称为MiniDBG.它可以存储最小边集的位置列表，并通过位置列表有效地定位图上的任何节点、边和路径，从而实现对基因的序列比对.介绍了MiniDBG模型及基于该模型的路径定位算法，并对算法进行了证明.同时将MiniDBG与基于BWT和基于位置列表的路径定位方法进行了比较，实验结果表明，在频繁比对的情况下，MiniDBG的性能优于其他两种方法.

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历史数据驱动的多尺度量子谐振子优化算法

金瑾，王鹏

2022, 43 (2): 160-167. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.02.002

摘要 ( 743 )

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PDF(503KB) ( 234 )

多尺度量子谐振子优化算法(MQHOA)是近年提出的一种基于量子物理的自然计算方法.本文针对该算法未能充分利用迭代中历史信息的问题，提出一种历史数据驱动的多尺度量子谐振子优化算法(HI-MQHOA).在两步迭代过程中，HI-MQHOA引入历史数据作为驱动，形成下一代个体分布的参数及动态调整算法尺度.形成的下一代个体分布参数可以有效指导算法的开发和探索，动态尺度调整可以避免早熟停滞.通过多个经典测试函数验证，该算法在解的质量、准确率和伸缩性方面优于MQHOA和改进的MQHOA，以及其他自然计算算法.

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基于随机梯度上升和球面投影的通用对抗攻击方法

范纯龙，李彦达，夏秀峰，乔建忠

2022, 43 (2): 168-175. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.02.003

摘要 ( 701 )

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PDF(500KB) ( 280 )

在面向样本集的通用对抗攻击中，导致多数样本输出错误的通用扰动设计是研究关键.本文以典型卷积神经网络为研究对象，对现有通用扰动生成算法进行总结，提出采用批量随机梯度上升训练策略和球面投影搜索策略相结合的通用扰动生成算法.算法的每次迭代计算，首先从样本集中抽取小批量样本，采用随机梯度上升策略计算出使损失函数值下降的通用对抗扰动，然后将通用扰动投影到半径为ε的高维球面上，从而缩小通用扰动的搜索空间.算法还引入了正则化技术以改善通用扰动的生成质量.实验结果证明该算法与基线算法对比，攻击成功率显著提升，通用扰动的求解效率提高约30倍.

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基于KNN-TSVR算法的MIMO-OFDM系统信道估计

李朔，雷为民，张伟

2022, 43 (2): 176-182. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.02.004

摘要 ( 702 )

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PDF(615KB) ( 417 )

为了提高多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)系统的信道估计性能，提出了一种基于K近邻加权孪生支持向量回归(KNN-TSVR)的信道频率响应估计算法.该算法的工作过程是首先用最小二乘算法对导频位置的信道参数进行估计，获取训练样本，然后用K近邻(KNN)算法对训练样本进行预处理，得到赋予各样本的权重，最后由加权TSVR对MIMO-OFDM系统所有位置的信道参数进行插值估计.本文提出的改进的加权TSVR信道估计方法不仅具有TSVR对非线性关系回归的优势，同时引入KNN算法对TSVR进行改进，使得该算法与传统TSVR相比，具有更好的回归性能和抗噪声能力.对非线性MIMO-OFDM信道进行估计的仿真实验结果证实了这一结论.

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薄带连铸取向硅钢的热轧孪生行为

宋红宇，刘海涛，王国栋

2022, 43 (2): 182-187. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.02.005

摘要 ( 697 )

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PDF(8192KB) ( 433 )

薄带连铸流程下取向硅钢粗大λ晶粒(〈100〉//ND，normal direction)的“遗传”会导致磁性能恶化.为解决这一问题，针对取向硅钢的热轧孪生行为开展研究，结果表明:凝固组织粗大的取向硅钢在650℃热轧时可产生大量112〈111〉形变孪晶，这与具有高层错能的硅钢在较高温度下难以孪生变形的传统认知不同.热轧过程中复杂的应力状态降低了变形孪晶的取向依赖性，由于具有更高的储存能，孪晶界/孪晶界及孪晶界/晶界交叉点成为再结晶形核的优先位置，大大提高了常化过程中的再结晶率，受沿孪晶界应变分布及孪晶间距离的限制，沿孪晶界形核的再结晶晶粒通常呈“饼状”，最终形成以细小且取向漫散的再结晶晶粒为主的常化组织，消除了初始凝固组织中有害的粗大λ晶粒.

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690MPa级海洋平台用特厚齿条钢的回火稳定性

刘庚，李慧杰，王庆海，叶其斌

2022, 43 (2): 188-196. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.02.006

摘要 ( 711 )

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PDF(18840KB) ( 335 )

研究了长时间回火(2，4和8h)对海洋平台用齿条钢A514 GrQ显微组织及力学性能的影响.结果表明，回火过程中，淬火态马氏体板条组织发生回复，C，Cr，Mo和V等元素扩散，析出MC，M₂C和M₂₃C₆型碳化物，回火2h后碳化物类型趋于稳定，并发生Ostwald熟化现象；随着回火时间的增加，实验钢的抗拉强度由淬火态的1100MPa逐渐降低到回火8h时的813MPa，屈服强度由淬火态的931MPa逐渐降低至回火8h时的725MPa；淬火态实验钢回火2h后，-60℃冲击功由淬火态的187J增加至238J，继续增加回火时间，冲击功趋于稳定，约为245J；延伸率由淬火态的15.2%增加至回火2h时的16.7%，并且随着回火时间的增加，升高至回火8h时的19.5%.实验钢在600℃回火2~8h过程中，具有良好的回火稳定性和强韧性匹配，最佳回火时间为2h.

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增减材复合制造WC颗粒增强316L不锈钢材料组织性能

赵宇辉，高孟秋，赵吉宾，贺晨

2022, 43 (2): 197-205. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.02.007

摘要 ( 721 )

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PDF(7156KB) ( 436 )

基于自主研发的增减材复合工艺技术与装备，探索了激光功率和WC颗粒质量分数对316L不锈钢复合材料致密度、组织演变和表面耐磨性能的影响规律.结果表明:随着WC质量分数的增加，试样致密度呈现先升高后降低的趋势，而硬度和耐磨性能均逐渐提高，过多的WC颗粒会使工件内部产生热裂纹，同时降低了工件的表面质量；当激光功率由270W提高到330W时粉末充分熔化，凝固后未熔合缺陷明显减少.当WC颗粒质量分数为5%、激光功率为330W时，增材件的致密度最高达到99.6%；相比未添加WC颗粒的工件，力学性能、耐磨性能和表面质量等指标均有明显提高.

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钛渣电弧炉中的多物理场和还原反应模型

李宝宽，欧海彬，于洋，李孟臻

2022, 43 (2): 206-213. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.02.008

摘要 ( 622 )

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PDF(6782KB) ( 335 )

针对电弧炉操作参数的选取与控制，建立了一个物料、钛渣、铁水三相传输与反应过程的三维多物理场模型.基于有限体积法，求解模型方程，结果表明:焦耳热、温度场和电压压降都主要集中在熔池表面接近电极的区域，表现出多物理场的强耦合性和不均匀性；熔池沿横向的扩张随着时间的推移而明显减缓，直至稳定在炉壁附近，形成挂渣层；料层内钛精矿和焦炭的质量分数影响还原反应发生的位置，使之不断向炉膛入料口移动；电炉入料量与反应速率拥有相似的变化趋势，当炉况趋于稳定时，钛渣生成速率为2.4kg·s^-1，铁水生成速率为1.5kg·s^-1，主料口、副料口和炉心料口的质量流量之比为20∶22∶9.

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碳纤维增强复合材料螺旋铣孔的临界轴向力模型

王海艳，金天，周秩同，付麒麟

2022, 43 (2): 214-220. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.02.009

摘要 ( 554 )

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PDF(2040KB) ( 325 )

通过分析碳纤维增强复合材料螺旋铣制孔过程的分层机理，提出一种基于经典板壳理论的用于解析复合材料螺旋铣孔出口分层的临界轴向力模型.模型分析表明，螺旋铣孔过程剩余的未切削材料厚度是影响材料出口分层的重要因素；随着未切削材料厚度的减小，材料发生出口分层的概率增加.开展了复合材料螺旋铣孔实验研究，结果显示，模型轴向力临界值最大偏差为13.48%.全因子实验结果显示，轴向力随着主轴转速的增加而降低，随每齿进给量的增加而增加，随每转轴向切深的增加而增加；刀具磨损与轴向力大小呈线性关系，当每齿进给量为0.02mm/齿、主轴转速为6000r/min、每转轴向切深为0.1mm/r时材料所受轴向力最小.

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入水角度对高速射弹入水过程的影响

郝博，代浩，吕超

2022, 43 (2): 221-227. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.02.010

摘要 ( 685 )

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PDF(1362KB) ( 300 )

研究入水角度对高速射弹入水过程的空泡形态、弹道特性及流体动力特性的变化规律，计算中使用VOF(volume of fluid)多相流模型，Schnerr and Sauer空化模型，同时结合重叠网格和6DOF(degrees of freedom)技术对射弹的入水过程开展数值模拟.结果表明:射弹两侧空泡形态不对称，与左侧空泡相比，右侧空泡尺寸较大；射弹入水以后，入水角越小，射弹质心处的速度越大；入水角为45°时，俯仰角、偏航角、滚转角的波动范围更小；射弹在撞击水面时，阻力和升力岀现了一个峰值，但侧向力没有岀现峰值，而是一段微小的波动；入水角度对射弹流动稳定阶段的滚转力矩、偏航力矩及俯仰力矩影响非常小.

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多因素影响下的纯电动汽车电耗算法优化

李琳辉，张鑫亮，连静，周雅夫

2022, 43 (2): 228-235. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.02.011

摘要 ( 818 )

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PDF(750KB) ( 393 )

针对纯电动汽车的电耗预测问题，提出一种考虑环境温度、电池状态和车速等多因素影响的电耗计算模型.首先，基于自主研发的数据采集装置，采集不同城市的纯电动汽车长期行驶数据，作为模型构建的基础；其次，考虑纯电动汽车实际行驶过程中的温度、电池和车速等因素，结合《中国汽车行驶工况》(CATC-LT)道路行驶标准，提出纯电动汽车行驶百公里的电耗模型；最后，对实际复杂环境中的百公里电耗进行优化.结果表明，在多因素影响的行驶环境中，均方根误差在0.83~4.92区间，平均均方根误差为2.00，比传统算法的均方根误差减少了77.1%.

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基于机器学习的拉矫延伸率预测模型及数值分析

陈兵，韩烬阳，唐晓垒，夏搏然

2022, 43 (2): 236-242. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.02.012

摘要 ( 625 )

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PDF(1229KB) ( 386 )

在冷轧弯曲矫直过程中，针对拉矫机工艺参数设置问题，利用经验公式、有限元仿真建立的延伸率模型预测精度不高.为提高预测精度，基于传统解析模型与机器学习算法进行研究，比较了两种方法预测模型的精度，得到机器学习算法的延伸率预测模型要比数值解析模型的拟合优度高.比较BP神经网络算法和支持向量机(SVM)算法，得到两种机器学习算法的预测模型精度基本一致.为进一步提高预测精度，采用Adam算法对BP神经网络进行优化，采用遗传算法对SVM预测模型的参数进行优化，最终得到最优预测模型的均值绝对百分比误差MAPE以及拟合优度R^○2分别为13.4%和0.953，可以为实际生产提供技术指导.

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考虑互层状岩体接触状态的地下洞室围岩稳定分析

赵勐，肖明，陈俊涛，左双英

2022, 43 (2): 243-250. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.02.013

摘要 ( 639 )

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PDF(8065KB) ( 298 )

层间剪切、挤压破碎带是影响互层状岩体地下洞室围岩稳定的重要因素.针对互层状岩体层间剪切、挤压破坏问题，引入界面单元模型模拟其接触特性.在此基础之上，对该接触面模型算法进行改进，针对接触面边界上节点可能存在的接触状态:黏结、滑移、张开和嵌入，建立了相应的接触状态判别准则和修正迭代算法，可以有效模拟互层状岩体层间非线性滑移破坏问题.将本文模型应用于巴基斯坦阿扎德帕坦水电站地下厂房围岩稳定性分析中，对比横观各向同性模型计算结果，表明考虑接触后在层间过渡处应力和位移呈现非连续性变化，且量值增大;层间出现了错动位移，在主厂房边墙侧中下部较为明显.

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基于区间数-集对分析理论的库岸滑坡易发性评价

宋盛渊，吴峰，白皓，王海宇

2022, 43 (2): 251-257. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.02.014

摘要 ( 485 )

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PDF(1922KB) ( 213 )

以乌东德库岸滑坡为例，充分考虑其发育的地质环境，选取滑坡发育特征、岸坡结构与岩性特征、地质构造与地形地貌特征、灾害诱发因素共4类因子作为滑坡易发性的影响因素.构建单因素分级标准，将库岸滑坡灾害易发性划分为四个等级，即重度易发、中度易发、轻度易发与不易发.应用区间数与集对分析理论，建立基于联系期望概念的库岸滑坡灾害易发性评价新模型，可系统分析滑坡易发性评价指标的区间形式及演化态势.实例分析结果表明，该方法评判结果可靠，且能简化区间数之间关系的分析过程.

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基于模糊数学的STS管幕结构的连接参数优化

曹文欣，赵文，路博，贾鹏蛟

2022, 43 (2): 258-266. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.02.015

摘要 ( 481 )

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PDF(1590KB) ( 125 )

依托STS管幕结构纵向抗弯性能试验，建立了STS管幕构件纵向抗弯性能有限元分析模型并验证了模型的可行性.采用正交试验研究了钢管壁厚、钢管直径、螺栓直径、钢管间距、翼缘板厚度对构件纵向抗弯承载力、跨中位移和经济性指标的影响，结合模糊数学理论优化了连接参数.结果表明:对构件达到屈服荷载时跨中位移影响最大的参数为钢管直径，对构件纵向抗弯承载力和每延米构件材料平均价格影响最大的参数为钢管壁厚.为兼顾安全性和经济性，连接参数比值应为钢管直径∶钢管壁厚∶螺栓直径∶钢管间距∶翼缘板厚度 =1∶ 0.03∶0.05∶1.15∶0.02.

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基于分形理论研究RTSF混凝土冲击压缩性能

陈猛，王瑜婷，陶云霄，王浩

2022, 43 (2): 266-273. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.02.016

摘要 ( 482 )

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PDF(2610KB) ( 184 )

为了研究回收轮胎钢纤维(RTSF)混凝土的冲击压缩性能，利用分离式霍普金森压杆对普通混凝土(F0)、工业钢纤维(ISF)混凝土和RTSF混凝土进行冲击压缩试验，统计冲击破坏后的碎块数量并计算分形维数.结果表明:RTSF混凝土冲击破坏形态分为三种类型，即周边张应变破坏、留芯破坏和整体破坏；应变率在55~125s^-1左右时，不同掺量RTSF混凝土的分形维数范围为1.33~2.25；分形维数随RTSF掺量增加出现先减小后增大的趋势，RTSF 0.75混凝土分形维数最小；不同掺量的RTSF混凝土的分形维数随应变率增加而增大；不同应变率下RTSF混凝土的动态抗压强度及断裂能均随分形维数的增加而增大；ISF 1.00的分形维数、动态抗压强度和断裂能均介于RTSF0.75和RTSF1.00之间，RTSF 0.75比ISF 1.00(纤维长度为35mm，长径比为65)能更有效提高混凝土的冲击压缩性能.

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变形钢筋与高强轻骨料混凝土的黏结-滑移性能

张玉，刘伯权，吴涛，陈旭

2022, 43 (2): 274-282. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.02.017

摘要 ( 518 )

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PDF(1619KB) ( 241 )

研究变形钢筋与轻骨料混凝土间的黏结-滑移性能，完成了9组中心拉拔试验，分析了轻骨料混凝土强度、锚固长度、粗骨料类型及钢筋的直径对黏结应力的影响.结合试验结果，采用厚壁模型，给出了轻骨料混凝土黏结强度的解析解，并建立了钢筋与轻骨料混凝土间的黏结应力-滑移曲线本构模型.结果表明:轻骨料混凝土的黏结-滑移性能主要受砂浆强度影响，使得该类混凝土与变形钢筋间的黏结应力优于普通混凝土；黏结强度随着轻骨料混凝土的强度提高而增加，随着黏结长度的降低而增加；本文提出的本构模型能够较为准确地预测试验曲线.

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考虑临时服务能力的医疗检查预约能力分配模型

杨飞飞，姜艳萍，汤振朋

2022, 43 (2): 283-289. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.02.018

摘要 ( 487 )

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PDF(735KB) ( 146 )

针对医疗检查预约能力分配问题，考虑将处于空闲状态下的急诊检查作为临时服务加入常规检查中，二者一起为预约和未预约的常规患者服务.以医院的期望收益最大为目标，建立医疗检查预约能力分配模型，并对该模型结构性质进行分析，证明了存在使服务当天期望收益最大的最优预约限额，进而给出求解最优预约限额满足的条件.通过大量数值实验分析了不同参数对医疗检查能力分配方案的影响，结果表明到达医院的未预约患者数量和临时服务能力对分配方案有较大影响.

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中国省级生态福利绩效的测度及其影响因素

张彦博，李想，刘伟，寇坡

2022, 43 (2): 289-296. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.02.019

摘要 ( 669 )

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PDF(470KB) ( 482 )

基于定义法构建生态福利绩效测度模型，在此基础上采用2007—2017年我国30个省、市、自治区的面板数据测算生态福利绩效水平，并对决定其差异的影响因素进行实证分析.研究发现:我国生态福利绩效在时间趋势上经历了“上升—下降—上升”三个阶段，整体以19.3%的幅度上升.区域特征上则呈现出“东部最高，西部次之，中部最低”的地域格局.经济规模促进了我国生态福利绩效水平的提高，而政府监管、城镇化、产业结构对生态福利绩效产生负面影响；形式主义和信息不对称使得公众参与无法对生态福利绩效产生有效影响.

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考虑技术不确定性的新技术采纳时间策略

郭莉，姜楠

2022, 43 (2): 297-304. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.02.020

摘要 ( 343 )

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PDF(555KB) ( 173 )

新技术应该及早采纳还是延迟采纳，涉及到企业构建持续竞争力.基于Farzin的最优技术采纳模型，从新技术的预期收益和出现时机两个方面重新界定新技术的不确定性，构建了制造企业采纳新技术的动态规划模型，并进行了数值算例分析.研究表明:对于较快出现或较快增长的新技术，企业的时间策略是等待和慎重评估，以免陷入技术陷阱(越引进越落后)；而对于变动成本(设备升级成本、人力配备及其他管理成本等)较大的技术，企业的时间策略是及早采纳.

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