东北大学学报（自然科学版）

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带有输入饱和的TCP/AQM网络系统事件触发控制

井元伟，刘彦彤，谢海修

2022, 43 (12): 1673-1679. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.12.001

摘要 ( 582 )

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PDF(1091KB) ( 297 )

研究了具有用户数据报协议(user datagram protocol，UDP)数据流干扰和不确定项的TCP/AQM网络拥塞控制问题.首先考虑由丢包率范围而导致的输入饱和的问题，从而对丢包率进行限制.其次，利用模糊逼近的方法处理系统中的干扰和不确定项.为节约网络资源，引入事件触发机制，结合输入饱和、模糊逼近以及Backstepping技术，提出了一种主动队列管理算法，不仅可以使队列长度跟踪到期望队列长度，而且减少了触发次数，节约了网络资源.最后，仿真验证和分析表明了所提方法的有效性和优越性.

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带输入饱和的奇异摄动双线性系统的无源控制

张秀华，任佳旭

2022, 43 (12): 1680-1687. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.12.002

摘要 ( 494 )

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PDF(541KB) ( 200 )

针对具有输入约束和变时滞的奇异摄动双线性系统，提出一种状态反馈无源控制器的设计方法，以消除时滞因素和输入饱和对闭环系统的影响.首先，在Lyapunov稳定性理论和无源性理论的框架下，应用线性矩阵不等式技术和凸组合技术，将系统状态反馈控制器的设计归结为求解一组与时滞上界无关的线性矩阵不等式问题.所得控制器使闭环系统渐近稳定且无源，同时构造了与奇异摄动参数相关的椭圆吸引域估计，并将上述方法推广到不含时滞和外部输入的系统.然后，提出凸优化问题，得到闭环系统吸引域的极大估计，其中奇异摄动参数稳定界也是设计的目标之一.最后，通过数值仿真算例说明了所提理论方法的有效性.

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基于深度学习图像分析的晶体特性反馈控制

王良勇，朱耀龙，淦晨阳

2022, 43 (12): 1688-1693. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.12.003

摘要 ( 566 )

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PDF(1061KB) ( 240 )

针对晶体尺寸期望以及标准偏差特性的在线反馈控制问题，提出一种基于深度学习图像分析的在线反馈控制方法.首先，通过基于深度学习神经网络的晶体图像分析方法在线分析晶体的形状与尺寸；然后，对图像分析的结果进行数学统计分析，得到某一批次晶体的尺寸期望与标准偏差；最后，针对晶体尺寸期望和标准偏差控制的欠输入特性设计了一种路径跟踪算法与PID相结合的反馈控制器，以获得具有目标尺寸期望与标准偏差的晶体.通过明矾冷却结晶实验验证了所提方法的有效性和可行性.

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In₂O₃多孔有序薄膜的制备及其对丁酮气敏特性

苑振宇，郭忠明，封怡超，李泽宇

2022, 43 (12): 1694-1701. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.12.004

摘要 ( 400 )

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PDF(1814KB) ( 212 )

利用气/液界面自组装法和溶液浸渍转移法制备了单层和双层氧化铟多孔有序气敏薄膜，并对其进行了气敏特性测试，同时利用多物理场耦合进行气敏特性仿真研究.结果表明，制备的气敏薄膜具有规则的孔道结构，孔壁呈现为具有大比表面积的片状结构.基于该气敏材料的气体传感器对丁酮表现出优良的气敏特性，单层In₂O₃多孔有序气体传感器在最佳工作温度350℃的条件下对质量分数为100×10^-6的丁酮的灵敏度为15.37，响应时间仅为4.3s；双层In₂O₃多孔有序气体传感器在最佳工作温度375℃的条件下对质量分数为100×10^-6的丁酮的灵敏度为20.45，响应时间为22.7s.仿真结果与气敏特性测试结果吻合较好.

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一种基于安全索引的位置隐私保护方法

张晶，李传文

2022, 43 (12): 1702-1708. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.12.005

摘要 ( 601 )

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PDF(605KB) ( 152 )

基于位置的服务(location based services， LBS)为人们日常生活带来极大便利的同时也严重地威胁到用户的隐私.为了在保护用户位置隐私的同时降低用户的查询代价，提出了一种基于安全索引的位置隐私保护方法(location privacy protection method based on secure index， LPPMSI).LPPMSI不需要用户搜集数据信息，数据拥有者为虚假位置信息建立安全索引.用户能够安全、快速地检索到虚假位置信息，服务器再执行基于虚假位置的LBS.并且还提出了基于滑动窗口的候选位置选择算法，有效减少候选位置选择时间.实验结果表明，LPPMSI在不改变隐私保护能力的前提下，不需要用户花费大量时间搜集数据分布及查询概率信息.

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基于双字典自适应学习算法的低采样率CT重建

栾峰，杨帆，蔡睿智，杨晨

2022, 43 (12): 1709-1716. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.12.006

摘要 ( 484 )

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PDF(1668KB) ( 226 )

在医疗诊断中，稀疏采样能减少CT扫描过程中辐射对患者的伤害.但直接对稀疏采样后的投影数据进行重建，会使CT重建后的图像出现失真、伪影等问题.为保证低采样率下重建图像的质量，提出了双字典自适应学习算法，参照Sparse-Land模型的双字典学习框架，将K-SVD算法与双字典学习算法框架相结合得到补全投影数据，利用FBP算法进行重建得到高质量的重建图像.实验结果表明，在低采样率下使用所提方法进行CT重建的图像质量优于COMP双字典学习算法和MOD双字典学习算法，并且此方法有效提高了CT图像重建在低采样率时的性能.

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基于注意力特征融合稠密网络的图像去雾算法

孟红记，刘沛谚，胡振伟

2022, 43 (12): 1717-1723. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.12.007

摘要 ( 689 )

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PDF(1552KB) ( 358 )

目前主流图像去雾算法输出的结果图像存在颜色失真、边缘模糊的问题.为改善上述问题，提出一种基于深度学习的图像去雾算法，所提算法由两个模块构成:注意力特征融合模块和雾霾模型参数估计模块.注意力特征融合模块用于充分提取雾霾图像的颜色、边缘特征；基于稠密连接空洞卷积自编码器的雾霾模型参数估计模块用于估计雾霾模型的参数，改善网络退化的问题.在浓雾图像、薄雾图像数据集上的实验表明，本文提出的算法有效地实现了图像去雾，与主流的图像去雾算法相比具有更高的结构相似性(SSIM)，更低的均方误差(mean-square error，MSE)和边缘误差e_○edge.

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非线性振动下卸载系统动力学及运动学特性分析

周世华，王云贺，陈雨，任朝晖

2022, 43 (12): 1724-1731. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.12.008

摘要 ( 504 )

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PDF(4261KB) ( 234 )

针对散体物料与振动卸载面间的摩擦、碰撞等相互作用导致的散体复杂运动行为或磨损等问题，基于库仑摩擦力模型及碰撞理论，建立具有非线性振动的卸载系统动力学模型.采用增量谐波平衡法和数值积分法，分别研究激励幅值和刚度比对系统动态特性、振动传递和散体物料流动规律的影响.结果表明，随着激励幅值和刚度比的增大，卸载系统的硬式非线性增强、多解区域变宽、力传递率减小并出现明显的延迟现象；由于轮胎及悬架非线性因素的影响，在相同工况下散体物料呈现出不同的流动状态，并且在跳跃、冲击后出现相对静止和相对前滑等现象.

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直升机主减典型部件故障动力学建模与仿真

胡蛟，胡茑庆，沈建，罗鹏

2022, 43 (12): 1732-1740. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.12.009

摘要 ( 561 )

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PDF(2794KB) ( 308 )

针对直升机主减系统关键部件智能化故障诊断的迫切需求，从动力学建模的角度分析典型故障状态下系统的动态响应特性有助于深化故障机理和先进诊断算法的研究.采用集中参数法对直升机主减系统典型结构建立了考虑多非线性因素的故障动力学模型，并采用多体软件进行仿真建模与校验.仿真结果表明，啮合频率与局部故障特征频率调制现象清晰明显，行星轮周向响应明显大于平移响应.该类模型能有效揭示典型故障下的振动特性，为直升机传动系统故障诊断提供指导.

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动车组车轮辋裂损伤容限和剩余寿命评估

丛韬，陈刚，吴斯，赵飒

2022, 43 (12): 1740-1747. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.12.010

摘要 ( 742 )

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PDF(1458KB) ( 341 )

针对我国某型动车组车轮在实际线路发生的辋裂损伤，在全面失效分析的基础上，揭示了车轮辋裂失效机理；以车轮材料裂纹扩展试验数据为基础，结合Franc3D仿真分析软件对车轮内部缺陷进行裂纹扩展仿真计算.仿真结果表明:车轮内部缺陷尺寸及分布均对车轮滚动接触疲劳寿命产生影响，缺陷尺寸越大，分布位置距车轮最大应力区越近，车轮疲劳寿命越短.该车轮的损伤容限为3mm，与标准中失效判据3mm一致，给出了目前我国铁路车轮辋裂失效探伤标准(3mm横孔当量大小)的理论依据.

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喷砂机模型气固两相流数值模拟及PIV实验验证

黄思，唐梓睿，欧晨希

2022, 43 (12): 1748-1753. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.12.011

摘要 ( 412 )

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PDF(3145KB) ( 210 )

喷砂机内部颗粒撞击壁面是其失效的主要原因.为研究喷砂机内颗粒的运动规律，使用EDEM-Fluent耦合方法计算分析喷砂机模型内部气固两相流动特点.采用粒子图像测速(PIV)法，测量喷砂机内部颗粒运动情况以验证模型的有效性.结果表明:高速气体进入喷砂机后，在内部轴截面上产生一个带动底部颗粒运动、随时间逐渐稳定的主要漩涡，水平面上形成一个位于几何中心的漩涡；颗粒在入口气体的带动下，被吹起的高度逐渐稳定，运动速度是邻近气流速度的 8%～10%；模拟结果和实验结果的局部误差和整体误差均小于10%，表明耦合计算方法是切实可行的.

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低雷诺数下椭圆翼型层流分离研究

张志君，李天歌，司腾飞，孙霁宇

2022, 43 (12): 1753-1760. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.12.012

摘要 ( 466 )

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PDF(2350KB) ( 243 )

通过采用计算流体力学方法对不同相对厚度的椭圆翼型在低雷诺数范围下进行了数值模拟，研究了椭圆翼型在低雷诺数下的层流分离现象及流场结构.结果表明:在低雷诺数下，薄椭圆翼型在小攻角时前缘出现层流分离泡是其具有高的升力系数及升阻比的原因，随厚度的增加，前缘层流分离泡逐渐消失，在后缘形成时均小泡.随着雷诺数升高，薄椭圆翼型时均分离泡都出现在前缘，但外形缩小，而在较低雷诺数下，薄椭圆翼型小攻角时没有发生转捩再附现象；同时层流分离泡的出现也对翼型后缘分离涡的尺寸和位置产生了重要影响.相对厚度和雷诺数通过影响椭圆翼型上表面层流分离泡的尺寸、位置以及后缘分离涡的形态结构，进而改变了气动特性.

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微织构刀具三维超声振动车削304不锈钢研究

方锐，邹平，段经伟，张硕

2022, 43 (12): 1761-1768. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.12.013

摘要 ( 660 )

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PDF(1654KB) ( 278 )

为了提高304不锈钢加工效果，减小切削力，延长刀具寿命，提出一种微织构刀具与三维超声振动复合的车削工艺.分别利用减摩特性与断续切削特性，根据正交切削模型，从变切深与微织构刀具接触面积减小的角度建立普通刀具与微织构刀具三维超声振动车削的切削力模型.通过车削304不锈钢的单因素实验研究各切削参数对主切削力的影响规律并对比刀具磨损，通过正交实验研究最佳切削参数组合.结果表明:相对于普通刀具，微织构刀具的主切削力降低30%~40%;磨损程度平均降低11.50%;对于减小切削合力，最佳的切削参数组合为:切削深度为0.1mm，进给量为0.08mm/r，主轴转速为250r/min.

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真空离心铸造冷却速率对7055铝合金组织和力学性能的影响

王胤，李勇，钱晓明，张博四

2022, 43 (12): 1769-1776. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.12.014

摘要 ( 562 )

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PDF(1994KB) ( 274 )

采用真空离心铸造技术制备了7055铝合金铸管，通过添加中间包进行保温来改变合金凝固冷却速率，并对铸管进行组织和性能测试.结果表明，冷却速率较慢的1#铸管组织分布不均，其晶粒沿着外、中、内层由等轴晶逐渐变为粗大树枝晶，且晶粒间分布着更多的第二相；而冷却速率较快的2#铸管组织均为细小的等轴晶，且分布着少量的第二相.经过均匀化后，两种铸管的第二相分布数量由外、中、内层逐渐增多，且1#铸管残余的第二相数量更多;合金硬度值较铸态时有所增大，但2#铸管硬度值增大幅度更大，拉伸性能优于1#铸管.

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磨矿介质对方铅矿氰化浸出行为的影响

赵前飞，佟琳琳，杨洪英，金瑞鹏

2022, 43 (12): 1777-1783. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.12.015

摘要 ( 421 )

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PDF(1628KB) ( 157 )

以氧化锆及普通铸铁研磨球为球磨介质，采用化学法和分析测试技术系统研究了磨矿介质对方铅矿氰化浸出过程中矿浆和界面性质变化的影响.结果表明:与铁球介质相比，瓷球介质的使用能够降低NaCN的消耗，同时减少SCN^-的产生，溶解氧含量明显较高.通过扫描电子显微镜结合能量色散光谱(SEM-EDS)与X射线光电子能谱(XPS)对方铅矿表面形貌及元素组成分析，发现铁介质导致方铅矿表面形成了更多的含氧絮凝体FeOOH和Fe₂(SO₄)₃.结合接触角测试结果发现，使用铁球介质磨矿的方铅矿表面因为铁屑的附着呈亲水性质；且由于氰化作用，方铅矿亲水性增加，不利于后续的浮选回收.

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基于裂纹扩展作用下的岩石损伤力学模型

彭志雄，曾亚武

2022, 43 (12): 1784-1791. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.12.016

摘要 ( 609 )

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PDF(1054KB) ( 440 )

在分析裂纹起裂与扩展规律基础上，考虑翼裂纹间的相互作用，提出了一种新的翼裂纹尖端I型应力强度因子计算模型.基于修正的翼裂纹扩展模型，考虑损伤演化对被激活微裂纹数目的影响，并结合宏-细观损伤定义之间的关系，建立了基于微裂纹扩展作用下的岩石损伤本构模型.最后，将理论模型曲线与试验曲线进行了比较分析.结果表明:修正的翼裂纹扩展模型不仅能够准确地预测翼裂纹的起裂角，而且能够准确地模拟从极短到很长的翼裂纹整个变化范围.基于裂纹扩展作用下的损伤模型能够连续地模拟不同围压下的应力-应变全过程曲线，而且能够较好地预测峰值强度.

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型钢框架-锚索-岩土体耦合蠕变行为

高幸，王维玉，贾金青

2022, 43 (12): 1792-1799. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.12.017

摘要 ( 360 )

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PDF(1846KB) ( 164 )

通过现场试验，揭示了型钢框架-锚索-岩土体的耦合蠕变行为，建立了支护体系耦合效应下锚索蠕变模型和锚固力损失计算模型.基于蠕变损伤理论构建了锚固力损失过程中等效蠕变刚度损伤计算模型.研究结果表明，粉土地层中，拉力型锚索在有效锚固长度范围内增加锚固段长度可提高其抵抗蠕变能力，压力型锚索受锚固体挤胀作用影响，可有效减小锚固力损失.型钢框架-锚索-岩土体耦合蠕变模型及锚固力损失计算模型皆展现出较好的计算效果，等效蠕变刚度损伤模型可有效预测等效蠕变刚度的损失状态，并准确描述锚固力的衰减规律.

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化学抑尘剂对铜尾矿库区草本植物适生性的影响

魏作安，谢金鑫，赵筠康，路停

2022, 43 (12): 1799-1804. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2022.12.018

摘要 ( 406 )

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PDF(1385KB) ( 187 )

为研究铜尾矿库中喷洒化学抑尘剂是否会影响库区复绿植物生长，选择三种复绿植物，种植于铜尾矿中，定期喷洒水和两种化学抑尘剂溶液，通过考察植物发芽率、生长状态、根-土复合体抗剪强度等指标，探究抑尘剂对铜尾矿复绿植物适生性的影响.结果表明，三种植物适生性从高到低为黑麦草、沙打旺、狗牙根.喷洒氯化钙溶液的植物均未发芽.相较于喷洒水，喷洒聚丙烯酰胺溶液更能促进植物生长.喷洒聚丙烯酰胺溶液的黑麦草适生性最优.因此，可以确定黑麦草适合用于铜尾矿库复绿，喷洒聚丙烯酰胺溶液，既能固土抑尘，又能促进植物生长.

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