东北大学学报（自然科学版）

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不确定奇异分数阶互联系统非脆弱分散H_∞控制

杨冬梅，孙义兵

2023, 44 (2): 153-161. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.02.001

摘要 ( 559 )

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PDF(525KB) ( 279 )

研究了阶次在0到1上的不确定奇异分数阶互联系统的非脆弱分散H_∞控制问题.对现有的奇异分数阶线性系统容许且满足H_∞性能的判定条件进行推广，以严格线性矩阵不等式的形式给出新的判定准则；通过对互联系统特殊结构的分析，利用线性矩阵不等式方法和矩阵分解技术，分别在加法和乘法控制器增益扰动下，给出非脆弱分散H_∞控制器存在的充分条件和设计方法.在控制器的设计过程中，对互联矩阵没有加以限定，得到严格的线性矩阵不等式判据，在一定程度上降低了系统的保守性.利用LMI工具箱及Simulink数值仿真验证了结论的有效性.

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考虑车辆侧偏刚度变化的MPC稳定性控制方法

李寿涛，魏玉博，李秋媛，于丁力

2023, 44 (2): 162-167. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.02.002

摘要 ( 551 )

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PDF(749KB) ( 337 )

针对侧向行驶车辆易发生转向失稳，构建了一种考虑轮胎侧偏刚度变化的车辆稳定性控制方法，以避免轮胎侧向力饱和，提高行车安全性.采用前、后轴轮胎侧偏角分段拟合方法建立轮胎侧偏刚度拟合模型，将拟合过的侧偏刚度引入到车辆动力学模型中，准确描述车辆当前的动态性能.为了避免轮胎侧向力饱和引起的转向失稳，本文提出一种基于模型预测控制(model predictive control，MPC)算法的前后轴约束的轮胎侧偏角的车辆稳定性控制方法，以优化车辆的转向性能.仿真结果表明，车辆稳定性控制方法能够将前后轴的轮胎侧偏角抑制在一定范围内，根据侧偏刚度的变化，避免车辆侧滑现象的发生，提高了车辆的稳定性.

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基于改进蚁群算法的天基资源调度研究与仿真

耿蓉，张昭，牛天水，王宇飞

2023, 44 (2): 168-176. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.02.003

摘要 ( 497 )

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PDF(766KB) ( 289 )

天基信息网中卫星资源有限，在轨升级难度大，链路间通信时延高，导致大规模并发任务处理效率低下.针对任务简单并发且每个任务由一个节点处理的情况，构建基于动态优先级的任务模型，对天基信息网计算与存储资源构建基于模糊聚类理论的资源模型.提出基于改进蚁群算法的天基资源调度策略，引入负载均衡因子，改变信息素更新规则，调整任务分配策略，结合Min-Min算法促进任务执行及资源分配.仿真结果表明，本文算法和对比算法相比，任务完成时间缩短29.2%，任务累积价值高出37.9%，资源负载均衡度缩小75.5%，资源利用率高出22.4%，验证了本文算法的优异性.

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基于空间自注意力机制和深度特征重建的脑MR图像分割方法

魏颖，林子涵，齐林，李伯群

2023, 44 (2): 177-185. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.02.004

摘要 ( 531 )

HTML ( 14)

PDF(1149KB) ( 297 )

准确分割核磁共振(magnetic resonance，MR)图像中的脑组织是临床诊断、手术计划和辅助治疗的关键步骤.深度学习在各种图像分割任务中表现出巨大潜力，现有模型没有一种有效方法汇总远距离像素间的关系.在网络解码阶段不能很好地融合不同层级的特征，导致无法准确定位.为克服上述问题，本文提出一种基于空间自注意力机制和深度特征重建的脑MR图像分割方法，构建了一个可以融合3维信息的2D模型，可快速准确对3D结构图像进行密集预测.在MRBrainS13数据集和IBSR数据集上进行充分地实验研究，结果表明本文方法在3D多模态和单模态脑MR图像分割方面优于目前的2D模型，运算和推理时间相比3D模型小很多，性能却十分接近.

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针对鬼成像的聚合型三维目标匹配滤波

张顺尧，桑爱军，宋立军，王世刚

2023, 44 (2): 186-191. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.02.005

摘要 ( 331 )

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PDF(823KB) ( 125 )

针对视频鬼成像重构采样次数少、清晰度低、噪声大等问题，提出了一种聚合型三维目标匹配滤波方法.首先将鬼成像视频中的每一帧图像与待优化帧进行块匹配，将块匹配后的每一帧图像按照时序排序组成三维矩阵.根据每一帧图片的帧序，赋予其不同的帧权值，对矩阵进行三维加权中值滤波.经过运动目标的欠采样仿真与实验对比后，结果表明本文方法相较于现存的三维滤波方法，不仅噪声系数更低、结构保留程度更好，同时获到了更好的主观评价(Brisque).对比原始实验恢复图，本文方法在噪声系数和边缘模糊度上分别下降34.25%，6.86%，在Brisque主观评价上提升了45.84%.

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基于SDN的工业物联网组播通信框架研究

徐久强，路佳熹，李鹤群，赵海

2023, 44 (2): 192-198. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.02.006

摘要 ( 410 )

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PDF(750KB) ( 196 )

工业物联网需要提供实时、可扩展的组播通信服务.这要求网络要在给定的时延上界内将数据传递给接收者，同时要能够最大化所承载的应用数.在现有的组播树算法中，单源树算法只关注实时性，共享树算法只关注可扩展性，同时兼顾两者的算法仍有待进一步研究.基于SDN技术，提出了一个面向工业物联网的实时、可扩展的组播通信框架，并为其设计了一个组播树算法——k-DCMO.k-DCMO算法为每个会话构建一棵时延有界开销最小的共享树，能够在保证会话实时性的同时，提升组播的可扩展性.结果表明，k-DCMO算法能够提供共享树算法所不能提供的实时性支持，并且能够获得比单源树算法更好的可扩展性.在实验拓扑中，其开销仅为后者的6.2%.

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固溶后冷轧变形量对2195铝锂合金组织和力学性能的影响

左玉波，凌放，韩友，朱庆丰

2023, 44 (2): 199-205. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.02.007

摘要 ( 426 )

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PDF(2303KB) ( 207 )

对固溶后的2195铝锂合金挤压板材进行5%~25%的冷轧变形，并对变形后的板材进行了人工时效处理，通过组织分析和拉伸实验，研究了固溶后冷轧对2195铝锂合金挤压板材组织和性能的影响. 结果表明:当冷轧变形量增加到20%时，板材厚度方向局部纤维状组织之间呈45°剪切带；当冷轧变形量继续增大到25%时，剪切带出现在板材整个厚度方向上.冷轧板材经过时效处理(155℃保温28h)后，屈服强度、抗拉强度和延伸率随冷轧变形量的增加均先升高后降低. 冷轧变形量为10%时，试样时效后的屈服强度、抗拉强度和延伸率达最大值，分别为575，604MPa和13.7%.时效试样的屈强比先由未冷轧变形的90.8%增加到20%冷轧变形量的97.4%，再略降至25%冷轧变形量的97.1%.综合分析组织和力学性能，认为2195铝锂合金挤压板材固溶后的冷轧变形量应控制在10%左右.

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铁精粉制备α-Fe₂O₃纳米粒子及其机理

李婷，裴文利，陈婉晴，佟冰

2023, 44 (2): 206-214. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.02.008

摘要 ( 403 )

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PDF(2019KB) ( 145 )

采用商业磁铁矿铁精粉(Fe₃O₄)，设计了提纯和制备工艺，成功制备出质量分数为99.5%以上、分散性良好的α-Fe₂O₃纳米粒子，对其提纯、制备工艺及机理进行了深入研究. 结果表明:w_○NaOH对除硅效果影响显著，当w_○NaOH为39 %时，可使原料矿粉中w_○SiO▲2由1.11 %降至0.032%，得到较纯铁精粉;随烧结温度的升高， α-Fe₂O₃颗粒的结晶度、形貌特征及磁性能随之发生变化;当烧结温度为670℃时， α-Fe₂O₃颗粒综合性能最佳，颗粒结晶度较高、分散性较好，具有亚铁磁性;通过对氢氧化铁沉淀物加热搅拌时间的控制，可有效调控α-Fe₂O₃的晶粒尺寸；当搅拌时间为60min时，获得分散性好、平均粒径仅为35.3nm的α-Fe₂O₃纳米粒子.

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拧紧工艺的螺栓连接结构预紧力变化规律

罗忠，石宝龙，张小霞，吴法勇

2023, 44 (2): 215-222. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.02.009

摘要 ( 800 )

HTML ( 16)

PDF(1261KB) ( 514 )

针对航空发动机装配过程中螺栓预紧力一致性差的问题，建立螺栓连接转子有限元模型，获得螺栓在顺序拧紧和星形拧紧时预紧力的衰减规律和分布特点.进行螺栓预紧力实验研究，分析了拧紧顺序及拧紧速度对螺栓预紧力的影响，并揭示了预紧力随时间的衰减机理.结果表明:拧紧相邻螺栓会使预紧力大幅衰减；提高拧紧速度会使螺栓获得较大预紧力，使得连接结构更加稳定；螺栓拧紧后预紧力会在短时间内大幅衰减，衰减规律与扭矩幅值息息相关.因此，在发动机装配中，严格控制螺栓拧紧工艺的同时，预紧力短时间内的衰减不可忽视.

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基于改进樽海鞘群算法的提梁机主梁轻量化设计方法

陈一馨，张婷，刘永刚，陈晶

2023, 44 (2): 223-232. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.02.010

摘要 ( 336 )

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PDF(1308KB) ( 138 )

针对樽海鞘群算法在优化过程中存在收敛速度慢、求解精度低、易于陷入局部最优解等缺点，提出了基于柯西和高斯混合变异的一种自适应变异策略的樽海鞘群算法，该算法通过选出适应度值最好的前S个个体进行自适应变异，可避免算法陷入局部最优解.通过柯西和高斯变异动态调整参数的变化提高算法的局部搜索能力和收敛速度.选取10个测试函数分别对樽海鞘群算法及改进樽海鞘群算法进行测试比较.数值分析表明，改进的樽海鞘群算法收敛速度快，寻优能力强且精度高.将改进后的算法用于提梁机主梁结构的优化设计中，该结构在满足强度、刚度、稳定性等设计要求条件下，主梁的截面积减少了13.58%，轻量化效果显著，表明该算法具有良好的工程应用价值.

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三维超声振动辅助车削减摩特性与表面质量的实验研究

方锐，邹平，段经伟，魏事宇

2023, 44 (2): 233-241. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.02.011

摘要 ( 375 )

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PDF(2290KB) ( 212 )

为进一步提高304不锈钢的加工效果，将摩擦学动载荷分析与三维超声振动辅助车削相结合，建立减摩特性理论模型.将微织构刀具融入该模型后，减摩效果进一步提高.通过主轴转速、进给量与切削深度的切削合力实验证明了该模型的减摩效果.根据机床的相对振动建立了表面形貌的理论模型，通过单因素实验研究了切削参数对表面粗糙度的影响，随切削深度、主轴转速和进给量的增加，表面粗糙度逐渐增大.

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Inconel 718介观尺度薄壁件微铣削力预测

卢晓红，顾瀚，丛晨，阮飞翔

2023, 44 (2): 242-250. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.02.012

摘要 ( 411 )

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PDF(1589KB) ( 205 )

Inconel 718介观尺度薄壁件在航空航天、医疗和通讯等领域的需求日益增长.薄壁微铣削变形是领域内的难题，而微铣削力是引起加工变形的重要因素.为实现薄壁微铣削力的预测，建立了Inconel 718薄壁微铣削加工过程的有限元仿真模型，以及微铣刀和薄壁件的几何模型，完成了网格划分，并验证了网格独立性.采用Johnson-Cook本构模型和失效准则描述材料本构关系和切屑分离准则，修正库仑模型描述摩擦特性.对比薄壁微铣削过程仿真模型输出的微铣削力与实验测量结果，最大和平均相对误差分别为11.23%，7.04%，验证了模型的有效性和准确性.

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基于多约束DSI算法的GeoSMA-3D程序改进

王述红，李友明，尹宏，侯钦宽

2023, 44 (2): 251-257. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.02.013

摘要 ( 451 )

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PDF(865KB) ( 235 )

针对传统边坡体建模精确度不高的问题，引入多约束离散平滑插值(discrete smooth interpolation，DSI)算法，通过改进团队自主研发的三维数值分析系统GeoSMA-3D，获得多约束DSI拟合建模新模块.利用原始钻孔和物探数据辅以离散结构面信息对边坡整体进行插值，通过互异的约束条件对不同特征的地质对象进行标定，进而采用改进的修正函数对边坡体进行拟合建模，通过高精度的三维边坡体模型获取结构面信息并进行聚类分组.结果表明:该方法提高了离散介质岩体分析的准确性，具有较好的理论意义及工程应用价值.

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基于OFDR技术的胶结充填体内部应变演化试验

李磊，侯晨，朱万成，杨柳君

2023, 44 (2): 258-264. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.02.014

摘要 ( 298 )

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PDF(922KB) ( 99 )

采用光频域反射光纤传感(optical frequency domain reflectometer，OFDR)技术，进行了充填体内部应变高精度测量室内试验，获得了不同胶结剂含量下的充填体在早期硬化过程中的内部应变演化规律和分布特征.结果表明:充填体内部应变演化受固体颗粒物理沉降和化学水化反应的共同作用，可分为物理沉降拉伸、水化放热膨胀、化学自收缩和基本保持稳定4个阶段；充填体内部应变分布前期主要呈上凸型曲线特征，随养护时间的增加，呈现多峰形曲线特征；OFDR技术能够实现充填体内部应变的高精度分布式测量，以及精细分析充填体的内部应变演化特征.

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高硫煤矸石焙烧固硫的Box-Behnken响应面法优化研究

于茜，刘文刚，刘文宝，彭祥玉

2023, 44 (2): 265-271. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.02.015

摘要 ( 392 )

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PDF(1115KB) ( 120 )

为实现高硫煤矸石焙烧过程中的高效固硫，采用工业废渣硼泥作为固硫剂，对煤矸石进行固硫试验.针对单因素试验的不足，采用Box-Behnken响应面法探索固硫剂用量、焙烧温度、焙烧保温时间等对煤矸石固硫率的影响，明确了各因素之间的交互作用.研究结果表明:在固硫剂中镁与煤矸石中硫的质量比(m_○Mg/m_○S)为9，焙烧温度620℃、焙烧保温时间100min时，煤矸石固硫率达到89.35%.对煤矸石固硫影响最大的因素为固硫剂用量，其次为焙烧温度，焙烧保温时间(2h内)的影响较小.焙烧温度和固硫剂用量之间具有显著的交互作用.通过该方法优化的煤矸石固硫工艺可为高硫煤矸石的资源化利用提供一定技术支撑.

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钠长石在蛇纹石与镍黄铁矿浮选分离中的作用

黄晨，卢冀伟，袁致涛，王志坚

2023, 44 (2): 272-278. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.02.016

摘要 ( 402 )

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PDF(1474KB) ( 119 )

针对蛇纹石易与镍黄铁矿形成异质凝聚而影响其浮选分离的问题，提出添加钠长石改善镍黄铁矿和蛇纹石浮选分离效果并研究钠长石的影响机制.单矿物及人工混合矿浮选试验结果表明，添加钠长石后镍黄铁矿的浮选回收率可从44%提高至81%，表明钠长石的添加削弱了蛇纹石与镍黄铁矿之间的异质凝聚，并增强了镍黄铁矿的可浮性.浊度测量、Zeta电位测试、SEM-EDS测试、吸附量测试以及DLVO理论计算结果表明，钠长石在特定pH条件下荷强负电，且负电性强于镍黄铁矿，更易与荷正电的蛇纹石颗粒通过静电引力形成异质凝聚，从而减弱了蛇纹石在镍黄铁矿表面的黏附，改善了镍黄铁矿的可浮性，使镍黄铁矿可浮性得以提升、回收率大幅提高，进而实现其与蛇纹石的有效分离.

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热损伤大理岩波动特征及声发射特性试验研究

贾蓬，祝鹏程，李博，毛松泽

2023, 44 (2): 279-288. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.02.017

摘要 ( 396 )

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PDF(7761KB) ( 123 )

对常温至800℃热作用后大理岩波动特征及单轴压缩过程中的声发射特性和损伤演化进行研究，结果表明:高温后大理岩体积变大，质量与密度减小，600℃是质量与密度变化的阈值温度；随温度升高，峰值应力和弹性模量先增大后减小，峰值应变单调增加，纵波与横波波速呈线性下降，频谱面积、主频幅值和振幅下降，但下降速率逐渐减小；声发射振铃计数与应力-应变曲线有较好的对应关系，能够反映大理岩不同阶段的损伤演化规律；高温使大理岩由突发性破坏向渐进性破坏发展，破坏模式由剪切破坏向劈裂破坏转变.

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咬合管幕结构的抗弯性能及影响参数分析

唐秀洁，赵文，路博，李伟伟

2023, 44 (2): 289-298. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.02.018

摘要 ( 348 )

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PDF(2539KB) ( 120 )

依托咬合管幕结构的抗弯性能试验，利用ABAQUS有限元软件建立了咬合管幕结构模型，在对模型的准确性进行验证的基础上，对咬合管幕结构在集中荷载作用下的抗弯性能进行分析. 选取咬合距离、钢管直径、钢管壁厚及钢筋直径进行研究，得到不同参数组合下结构的抗弯承载力水平.结果表明:加载过程中，钢管与核心混凝土中存在明显的应力重分布，咬合管幕结构具有良好的抗弯性能，钢管直径是影响咬合管幕结构抗弯性能的主要因素，当钢管直径增加45.7%时，结构抗弯承载力最大可提高294.3%.

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碳素材料粉尘着火爆炸实验研究

李刚，刘宗阳，常伟达，张晓宇

2023, 44 (2): 298-304. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.02.019

摘要 ( 1157 )

HTML ( 23)

PDF(683KB) ( 379 )

为明确碳素材料的粉尘爆炸危险性，依据3种标准研究了6种碳素材料的可爆性.根据VDI 2263-1—1990低碳土状石墨、色素炭黑和导电炭黑为可爆粉尘，低碳鳞片石墨、高碳鳞片石墨、高碳土状石墨为不可爆粉尘.根据ASTM E 1226和GB/T 16425—2018，6种试样均为可爆粉尘.进一步测试了各样品的着火敏感特性:依据现有测试标准，6种粉样的粉尘云均未着火，但导电炭黑和色素炭黑的粉尘层在450℃时发生了着火；利用TG-DSC方法发现高碳鳞片石墨、高碳土状石墨和导电炭黑在空气氛围中发生了氧化放热反应，起始温度分别为770，680，500℃.石墨和炭黑的可爆性取决于点火能量，超过10kJ时均会爆炸；石墨和炭黑粉尘的着火敏感性很低，仍具有一定的着火危险性.

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