东北大学学报（自然科学版）

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一种自适应的密度峰值聚类算法

马淑华，尤海荣，唐亮，何平

2022, 43 (6): 761-768. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.06.001

摘要 ( 707 )

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PDF(2772KB) ( 382 )

针对密度峰值聚类(density peak clustering， DPC)算法不能根据数据集自适应选取聚类中心和截断距离d_c，从而不能自适应聚类的问题，提出了一种自适应的密度峰值聚类(adaptive density peak clustering， ADPC)算法.首先，提出了一个综合考虑局部密度ρ_i和相对距离δ_i的参数μ_i，根据μ_i的排列顺序及下降趋势trend自动确定聚类中心.然后，基于基尼系数G对截断距离d_c做了自适应选择.最后，对ADPC算法做出了实验验证，并与DPC算法和K-means算法进行了对比.实验结果表明，ADPC算法具有较高的ARI，NMI和AC值，具有较好的聚类效果.

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基于GSA-BP神经网络的OFDM系统信道估计算法

季策，张晓

2022, 43 (6): 769-775. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.06.002

摘要 ( 458 )

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PDF(608KB) ( 178 )

针对正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing， OFDM)系统中存在的不可忽视的非线性噪声问题，为了能够更好了解信道特性，需要利用信道估计获得信道状态信息，提出一种基于黄金正弦优化BP(golden sine algorithm，GSA-BP)神经网络的OFDM系统信道估计算法，克服了传统 BP神经网络算法容易陷入局部极值的问题，提升了信道估计算法的估计精度.首先通过LS信道估计算法获得信道的初始估计，再将其通过GSA-BP神经网络算法得到信道的精确估计.仿真结果表明，在相同的信道环境下，提出的算法比LS算法具有更好的性能，与MMSE算法性能接近，但不需要信道先验统计特性，易于实现.

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一种应用于人体活动识别的迁移学习算法

赵海，陈佳伟，施瀚，王相

2022, 43 (6): 776-782. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.06.003

摘要 ( 442 )

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PDF(558KB) ( 177 )

通过采集可穿戴运动传感器信号，并利用迁移学习克服数据分布不一致来识别人体日常行为成为当下主流.利用可穿戴传感器采集信号，会产生影响迁移效果的噪声样本，传统的算法缺少对这部分样本的处理.针对这一问题，在传统算法的基础上进行改进，引入了基于马氏距离的样本筛选算法，提出了可用于人体活动识别的迁移学习算法T-WMD，并在两个公开的人体活动识别数据集上与其他5种算法进行对比实验.结果表明提出的算法可以有效地提升迁移学习效果.

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一种基于条件生成对抗网络的高感知图像压缩方法

张雪峰，许华文，杨棉子美

2022, 43 (6): 783-791. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.06.004

摘要 ( 523 )

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PDF(2226KB) ( 291 )

针对如何获得符合人类视觉感知的压缩图像问题，提出了基于条件生成对抗网络的图像压缩模型(HPIC).在HPIC中，首先利用一个超先验概率模型对原始图像进行编码量化，将条件附加标签和残差模块相结合的生成器用于压缩图像的重建，基于深度卷积神经网络搭建的判别器则用于区分压缩后的图像和真实图像间的差异.损失函数是基于比特率-失真-感知优化理论来设计的，一方面选用基于预训练Inception网络特征值的感知失真指标来实现具有高感知质量的图像压缩重建，另一方面利用生成对抗网络损失来消除压缩伪影，提高压缩精度.实验结果表明，HPIC在比特率-失真-感知三重权衡中取得了较好的平衡，即使目前的常见算法使用两倍于本文算法的比特率，本文算法在所有的感知指标得分上均优于前者，HPIC仍能够实现具有高感知质量的压缩.

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基于CTA图像的两阶段U-Net冠状动脉分割

王璐，杨小帆，王前进，徐礼胜

2022, 43 (6): 792-800. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.06.005

摘要 ( 1295 )

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PDF(1747KB) ( 508 )

基于CT血管造影(computed tomography angiography，CTA)图像的冠状动脉自动分割的挑战在于冠状动脉结构复杂、前背景分布严重不平衡，分割时易受冠状静脉和其他组织的干扰.提出了一种两阶段的冠状动脉分割算法，第一阶段采用具有密集特征提取和残差特征修正能力的3D DRU-Net进行分割，保证分割的召回率;在第二阶段提出2D双编码多特征融合U-Net(2D DEMFU-Net)进行细分割，先对原始图像和第一阶段分割结果分别进行特征提取，再采用密集跳跃连接融合两个分支上的多层次语义特征，进一步提高分割准确性.实验结果表明，提出的两阶段分割算法在CortArt2020数据集上的Dice相似系数、召回率和精确度分别优于3D U-Net网络3.83%，5.31%和2.23%.

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轧制差厚板方盒件拉深成形的实验与数值模拟

张思佳，胡贤磊，刘相华

2022, 43 (6): 801-808. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.06.006

摘要 ( 620 )

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PDF(9773KB) ( 229 )

分析了轧制差厚板的显微组织和力学性能存在差异性的原因.针对差厚板方盒件的拉深成形过程建立有限元模型，探讨了其变厚度特性及性能差异化特征的建模方法.通过对比实验及模拟条件下方盒件的成形结果，证明了有限元模型的可靠性.根据验证后的有限元模型，以极限拉深高度和过渡区中心线偏移量为评价标准，分析了差厚板的几何参数(过渡区长度、过渡区位置、薄区与厚区的厚度差)对其拉深成形的影响.结果表明，过渡区越长、厚区占比越大、薄区与厚区的厚度差越小，则差厚板的拉深成形性能越好.确定差厚板的几何参数时，需综合考虑板料的成形性能和轻量化效果.

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基于因子分析的板带热轧产品质量缺陷诊断

彭文，辛洪伞，李旭东，孙杰

2022, 43 (6): 809-814. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.06.007

摘要 ( 509 )

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PDF(672KB) ( 133 )

板带热轧生产过程中，产品质量影响因素与质量指标间的关系不明确，影响产品质量缺陷追溯和后续产品质量提升.将因子分析(factor analysis，FA)方法引入热轧产品质量诊断过程中，并以穿带过程宽度质量缺陷为例，采用GT²统计量对生产过程进行监控，通过因子得分表征各生产因素对产品宽度质量指标的影响程度，得到了各因素对产品宽度缺陷的贡献率，最终实现了轧件宽度缺陷的原因定位.实际应用结果表明，以因子分析的诊断结果为基础对关键参数进行修正，能有效提升后续产品的宽度控制精度，为生产过程的稳定性和产品质量的提高提供了保证.

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中厚板角轧过程的形状预测模型研究

矫志杰，王志强，罗钧译，许志鹏

2022, 43 (6): 815-820. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.06.008

摘要 ( 367 )

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PDF(828KB) ( 91 )

大单重或小展宽比的中厚钢板，可以采用角轧技术进行生产，以解决因设备限制无法生产或由于多次转钢导致生产效率低的问题.基于体积不变原理和三角函数关系，推导了中厚板角轧过程的轧件形状尺寸变化公式，获得角轧实现矩形化的转角和压下量关系，建立了角轧过程转角、压下量与宽展之间的预测模型.设计了中厚板角轧过程形状预测计算程序流程，简化角轧过程的宽展计算，进行角轧形状预测程序的开发.利用角轧实验对形状预测模型进行验证，模型计算尺寸数据与实际轧制尺寸数据的最大误差为6.22%，表明角轧形状预测模型具有较高精度.

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文丘里热解反应器结构对流场影响的模拟研究

吕超，孙铭赫，殷宏鑫，刘芳

2022, 43 (6): 821-826. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.06.009

摘要 ( 566 )

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PDF(916KB) ( 163 )

文丘里热解反应器制备的氧化铈产品存在粒径不均的现象，需要对文丘里热解反应器进行结构优化，进一步强化气固混合效果和倒吸效果，改善粒径分布.利用Fluent19.0软件，采用欧拉-欧拉多相流以及标准k-ε模型研究了9种不同结构的文丘里反应器内部氯化铈热解过程，分析了反应器内部气固混合和倒吸效果.结果表明:引流管长度为35mm，气固混合效果最好;引流管长度45mm，倒吸能力最好.喉管长度为150mm，气固混合效果最好;喉管长度为100mm，倒吸能力最好.扩张段直径与收缩段直径比为2∶2时，气固混合效果最好，倒吸能力最好.

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耦合液化天然气压力能的CCHP系统构建及优化

冯明杰，王登亮，赵梅玉，周乐

2022, 43 (6): 827-834. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.06.010

摘要 ( 392 )

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PDF(1299KB) ( 97 )

提出了一种耦合液化天然气压力能的新型冷-热-电联供(CCHP，combined cooling，heating and power)系统.以西安某工业园为研究对象，采用单纯形算法，以经济性最优为目标函数对系统的运行参数进行了优化，分析了电上网政策对设备出力和系统性能的影响，并以能效、火用效和单位产能CO₂排放量作为评价指标，对该系统进行了综合评价.结果表明，与常规CCHP系统相比，该新型系统的年费用和单位产能CO₂排放量可分别减少2.9×10⁶元和29.82g/(kW·h)，一次能源利用率和火用效率可分别提高4.05%和0.44%.

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共沉淀中热力学耦合对正极材料电化学性能的影响

赵赫，高宣雯，李建中，丁学勇

2022, 43 (6): 835-843. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.06.011

摘要 ( 526 )

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PDF(2085KB) ( 174 )

以共沉淀法制备钠离子层状氧化物正极材料NaNi_0.4Mn_0.4Fe_0.2O₂，采用Al³⁺有效控制和平衡共沉淀反应的过程.考察了加入Al元素带来的热力学耦合效应及对正极材料电化学性能的影响.结果表明，在Mn²⁺，Ni²⁺和Fe²⁺离子共存的环境中，由于Al³⁺更高的过饱和度和更负的吉布斯自由能变(ΔG)所产生的热力学耦合效应，显著改变了溶液离子之间的沉淀驱动力，加速Ni²⁺和Mn²⁺的沉淀并抑制Fe³⁺的沉淀.Na［Ni_0.4Mn_0.4Fe_0.2］_0.995Al_0.005O₂正极材料表现出优异的电化学性能，这归因于引入Al³⁺制备得到高质量的前驱体(［0.4MnCO₃·0.4NiCO₃·0.2Fe(OH)₃］_0.995·0.005Al(OH)₃).

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残极集气系统对无组织烟气减排的作用

李雪娇，杨洪英，胡红胜，宋海琛

2022, 43 (6): 844-849. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.06.012

摘要 ( 412 )

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PDF(1385KB) ( 95 )

残极冷却过程中的无组织排放是铝电解HF进入大气的主要方式.针对该问题，开发了残极集气系统，研究了不同烟气流速下，残极集气系统内残极的温度变化、HF散发规律，以及该系统对HF无组织排放的减排效果.结果表明，残极集气系统可有效降低残极冷却过程中的无组织排放.残极进入集气系统的初始温度为920℃，降温速度先快后慢.HF质量浓度随烟气流量加大而增加，随烟气温度降低而减少，通过拟合函数进行了相关性分析.运行4h时，HF的累计散发量达到总散发量的95%以上.在最优烟气流速4000m³/h时，氟化物的无组织排放较无减排措施时降低0.201kg/t(吨铝减排量).

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摩擦参数对压电执行器振动特性的影响

王鹏，孙志礼，吴楠，骆海涛

2022, 43 (6): 850-856. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.06.013

摘要 ( 308 )

HTML ( 3)

PDF(1902KB) ( 97 )

提出了一种考虑运动学和振动解的摩擦振动模型，并用迭代法求解了压电执行器在运动体摩擦力作用下的振动响应.通过数值模拟和参数分析研究了运动体的速度v，正压力F_○N，相对滑动速度控制系数的延迟率C，静摩擦系数μ_○S及其下限μ_D，阻尼比ξ对于动态摩擦力和振动特性的影响趋势.结果表明压电堆的振幅随着F_○N，v，μ_S和C的增加而变大，随着μ_D和ξ的增加而减小.F_N和μ_S影响最大静摩擦力，μ_○D影响滑动摩擦力，v和C对黏着状态与滑动状态的转换以及摩擦状态转换过程中摩擦力的变化有明显的影响.

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沉积时间对真空离子镀TiC涂层微磨具表面性能的影响

温雪龙，韩凤兵，巩亚东，黄雄俊

2022, 43 (6): 857-863. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.06.014

摘要 ( 376 )

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PDF(2053KB) ( 148 )

采用真空电弧离子镀膜方法进行微磨具表面涂层制备实验研究，实验选择不同沉积时间做单因素实验进行涂层制备.分析了不同沉积时间的涂层物相组成，研究了不同沉积时间对涂层表面形貌的影响规律，探讨了其对摩擦系数和粗糙度的影响变化规律，以及对涂层厚度的影响规律，选出合理的沉积时间制备涂层微磨具.实验结果表明:钛镀层和金刚石发生界面反应，形成稳定的碳化钛层;随着沉积时间增加，摩擦系数不断增加，而粗糙度逐渐降低，涂层厚度逐渐增加.研究结果为涂层微磨具制备与提高微磨具的耐磨性和使用寿命提供了理论参考和实验依据.

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转向节疲劳寿命评价及其局部裂纹尺寸的概率分布

周逸夫，李鹤

2022, 43 (6): 864-871. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.06.015

摘要 ( 386 )

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PDF(2509KB) ( 143 )

转向节的作用是传递和承受汽车的前部载荷，支承和驱动前轮绕主销转动，使汽车转向.针对仍处于开发阶段的某麦弗逊式转向节的疲劳失效问题，提出了一种对其台架试验结果进行评估的方法，根据转向节在系统中的实际连接情况分多工况进行了疲劳台架试验，利用Weibull分布理论结合N_○50%， N_○90%标准对转向节的失效循环次数分布进行了评价，同时推导了一种局部疲劳裂纹尺寸的概率分布预测模型，并利用实测试验数据验证了所推导预测模型的适用性.

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双臂巡检机器人位姿变化下沿悬链线行走能力分析

李小彭，李凯，樊星，张凌越

2022, 43 (6): 872-880. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.06.016

摘要 ( 461 )

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PDF(2423KB) ( 135 )

为解决双臂巡检机器人沿输电线行走过程中存在的行走轮受力不均，易打滑脱线等问题，提出一种移动关节主动调节方法.分别建立了传统的双臂巡检机器人、带柔索双臂巡检机器人和带移动关节双臂巡检机器人行走轮受力模型，对比分析发现:机器人在最佳位姿状态下，受力情况最好，不易发生打滑问题.建立了巡检机器人关节变化的动力学模型并设计主动控制器，对机器人行走越障和沿线行走两种工况进行了仿真模拟.所设计的控制器能够协助机器人完成大坡度巡航与行走越障工作，并能够有效抑制关节振荡问题，缩短响应时间.最后开展了机器人行走越障与不同坡度行走实验，表明所设计的控制器能够辅助机器人完成巡检任务，有效抑制了行走打滑问题.

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增材-微锻造加工工艺应力场数值模拟研究

任朝晖，王云贺，李竺鸿，王琛

2022, 43 (6): 881-887. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.06.017

摘要 ( 447 )

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PDF(1763KB) ( 128 )

激光熔丝增材制造过程中，材料快热快冷的特点使熔覆层产生不利于表面强度的残余应力，而增材-微锻加工工艺可提高增材制件的加工质量，改善增材制件微观组织及力学性能缺陷.以TC4为研究对象，通过超声微锻造工具头与熔池保持一定的相对距离做进给运动，对材料表面进行高频次冲击与滚压，使熔覆层表面得到改善和强化.对增材-微锻加工工艺进行顺序热结构耦合数值模拟研究，分析加工过程中熔覆层应力场变化情况.研究表明:对尚未冷却的增材熔覆层表面进行超声微锻造，熔覆层由于热源加载产生的残余拉应力转化为较为有益的残余压应力，降低了熔覆层表层缺陷发生的概率.不同的超声振幅、进给速度以及锻造温度参数对残余压应力及法向变形量有较大影响.

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基于HDBSCAN算法的岩体结构面产状识别及分组方法

王述红，魏崴，陈浩，尹宏

2022, 43 (6): 888-896. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.06.018

摘要 ( 529 )

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PDF(7903KB) ( 293 )

精准获取岩体结构面的产状信息是进行岩体稳定性分析工作的首要和关键步骤.针对基本DBSCAN算法在处理点云数据时存在聚类判据不足、参数敏感性较强等问题，提出了基于点云附加属性扩展聚类判据的HDBSCAN算法，旨在提高算法聚类的准确性及鲁棒性.同时，基于点云的颜色及密度属性实现了对自然状态下非全裸露岩体研究区域的分割和提取，减少非岩体结构面点云对结构面产状识别和分组的影响.将该方法应用于大石洞灰岩矿某一典型覆土岩坡，结果表明:该方法能够有效地剔除非目标点云数据，同时结构面产状提取和优势分组结果令人满意.与人工测量结构面产状方法相比，最大相对误差小于0.59%，具有一定的工程实用价值.

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基于时序InSAR技术的近距离多煤层参数反演方法

刘翠芝，王兴杰，贺黎明，唐永亮

2022, 43 (6): 897-904. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.06.019

摘要 ( 369 )

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PDF(5803KB) ( 214 )

近距离多煤层开采引起的采空区地面沉降在当前工矿区沉陷中占有较大的比例，而天基InSAR技术在工矿区大范围形变监测方面具有显著优势.以2018年1月至2019年8月间的43景C波段Sentinel-1B SAR数据为基础，通过时序InSAR技术对近距离多煤层开采的康平煤田进行了大范围沉降监测.以Okada模型为基础，结合近距离多煤层分布特征，采用叠加理论的原则，提出了一种基于多源模型的近距离多煤层参数反演方法.通过定量计算弹性半空间下双源模型和三源模型近距离多煤层参数反演的精度，发现三源模型精度更高，更符合小康矿近距离多煤层开采的实际特征.本研究可以为基于InSAR技术的近距离多煤层开采沉降监测及参数反演提供参考.

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积极追随特质对员工创新行为的影响——感知的人力资源管理强度与工作嵌入的作用

贾建锋，赵洋，刘秋余

2022, 43 (6): 905-912. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.06.020

摘要 ( 535 )

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基于社会认知理论，探讨了积极追随特质对员工创新行为的影响机理，验证了感知的人力资源管理强度的中介作用以及工作嵌入的调节作用.对415份问卷调查的分析结果显示:1)积极追随特质显著正向影响感知的人力资源管理强度;2)感知的人力资源管理强度显著正向影响员工创新行为;3)感知的人力资源管理强度在积极追随特质与员工创新行为的关系中起到部分中介作用;4)工作嵌入在感知的人力资源管理强度与员工创新行为的关系中起到正向调节作用.研究结论为企业指导员工实施自主创新提供了思路.

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