东北大学学报（自然科学版）

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基于改进GRU算法的天基信息网资源预测研究

耿蓉，吴亚倩，肖倩倩，徐赛

2023, 44 (3): 305-314. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.03.001

摘要 ( 827 )

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PDF(2360KB) ( 601 )

为了有效地提高天基信息网中的资源利用效率，提出了一种基于改进GRU(gated recurrent unit)算法的天基信息网资源预测模型.首先，提出递阶式三级架构的资源预测框架来解决天基环境长时延的问题；然后，采用Adam优化器优化GRU网络的学习速率；最后，引入Dropout技术解决网络中存在的过拟合问题.实验仿真了不同预测模型下对各种天基资源的预测，同时对比不同优化器作用下GRU模型的预测准确率，结果表明，基于改进GRU网络的资源预测模型具有更好的性能.

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面向服务的天基信息网节点重要性评估算法

刘军，石家伟，焦浩月，姜向宏

2023, 44 (3): 315-323. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.03.002

摘要 ( 472 )

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PDF(1317KB) ( 262 )

针对传统节点重要性评估只考虑拓扑方面，主观赋权法与客观赋权法分别具有限制性，多评估指标如何准确有效融合的问题，建立面向服务的节点重要性指标体系，提出基于粒子群的主、客观综合赋权法与基于余弦距离和灰色关联的逼近理想排序算法.结果表明，与传统方法相比，优先移除或修复本文方法评估出的重要节点对网络性能的影响更大，即本文的节点重要性评估算法更准确.

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基于潜在调控因子筛选的高阶动态贝叶斯建模方法

李婵，曲璐渲，信俊昌，王之琼

2023, 44 (3): 323-330. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.03.003

摘要 ( 411 )

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PDF(1007KB) ( 209 )

为了解决目前用于构建基因调控网络的方法中所存在的网络构建准确率低、网络构建时间过长等问题，以及减小网络构建的复杂度，提高网络构建效率，提出了一种基于潜在调控因子筛选的高阶动态贝叶斯网络建模方法(high-order dynamic Bayesian network modeling method based on potential regulatory factor screening， PRS-HO-DBN).该方法将关联模型与高阶动态贝叶斯网络模型相结合，首先利用潜在调控因子筛选的方法在不同的时间延迟下删除与目标基因关联程度较低的基因，保留与目标基因关联程度较高的基因并作为目标基因的潜在调控因子集，以减小搜索空间;然后利用高阶动态贝叶斯模型进行结构学习，以提高网络构建的精确率.与其他的网络构建模型方法相比，该方法可以极大地缩短网络构建的时间，提升效率和精确度.

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基于U-net边缘生成和超图卷积的两阶段修复算法

李海燕，熊立昌，郭磊，李海江

2023, 44 (3): 331-339. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.03.004

摘要 ( 533 )

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PDF(2513KB) ( 276 )

为了有效修复背景复杂、大面积不规则缺失区域，得到合理的结构和精细的纹理，提出了基于U-net边缘生成和超图卷积的两阶段修复算法.首先，将缺失图像输入基于U-net门控卷积的粗修复网络，通过跳跃连接将图像的上下文信息向深层传播，获取丰富的图像细节信息，下采样提取缺失区域边缘特征，上采样还原缺失区域边缘细节，同时使用混合空洞卷积增大信息感受野，获取细节纹理信息.然后，将粗修复结果输入含超图卷积的细修复网络，捕获和学习输入图像中的超图结构，使用空间特征的互相关矩阵捕获空间特征结构，改善结构完整性并提升细节细粒度.最后，将细修复结果输入鉴别器进行判别优化，进一步优化修复结果.在国际公认数据集上进行实验仿真，结果显示:本文提出的算法在修复大面积不规则缺失时，可以生成合理的结构和丰富的纹理细节，修复的视觉效果，PSNR，SSIM和L1损失优于对比算法.

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多步热处理对含Cu中碳低合金钢组织与性能的影响

邸洪双，柯浩鹏，张天宇

2023, 44 (3): 340-348. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.03.005

摘要 ( 448 )

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PDF(3671KB) ( 213 )

为解决含Cu中碳低合金钢在高温回火过程中强度与韧性难匹配的问题，设计了一种可协调强韧性的新型热处理方案.采用力学性能测试、组织表征、热力学计算等方法研究了多步热处理对实验钢微观组织及力学性能的影响.结果表明:通过淬火—亚临界退火—临界回火—回火多步热处理后获得了回火马氏体+临界铁素体混合组织，马氏体板条变窄、组织得到细化、大角度晶界增加、位于原奥氏体晶界和板条界处的片状渗碳体球化，且板条内有部分富Cu相粗化.在该工艺下可获得优异的综合力学性能，屈服强度为901MPa，抗拉强度为1003MPa，延伸率为22%，冲击功为35J.与传统淬火—回火工艺相比，该工艺下实验钢的强度降低，但冲击韧性提高约3倍，延伸率提高约50%.

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Al元素对一种增材制造镍基高温合金显微组织和拉伸行为的影响

朱煜，宋巍，梁静静，李金国

2023, 44 (3): 348-356. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.03.006

摘要 ( 437 )

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PDF(2386KB) ( 171 )

为了明晰Al元素在增材制造镍基高温合金过程中对组织和性能的影响，通过激光金属沉积方法制备了不同Al含量的样品，分析了其显微组织以及拉伸行为的影响.结果表明:随着w(Al)增大(3%~5%)，γ/γ′共晶、碳化物等析出相以及组织中裂纹等缺陷逐渐增加并在w(Al)=7%时达到最大，由高熔点碳化物钉扎在晶界和低熔点共晶重熔分别导致的凝固裂纹和液化裂纹大量形成.合金强度随着Al元素的增加先增后降，w(Al)=4%时达到最高，归因于γ′相的尺寸和立方度不断增加，阻碍位错的运动.而w(Al)=5%时性能下降归因于已有热裂纹、碳化物以及共晶含量的增加.

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温轧对DP590钢层状超细晶双相组织与拉伸性能的影响

苏元飞，李慧杰，徐晓宁，叶其斌

2023, 44 (3): 357-363. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.03.007

摘要 ( 428 )

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PDF(10559KB) ( 140 )

研究了DP590钢两相区不同温度轧制制备层状超细晶双相组织及其对力学性能的影响.结果表明，分别在两相区720，760和800℃ 温轧(对应WR720，WR760和WR800)时，钢板均获得层状结构超细晶铁素体和马氏体双相组织.对应马氏体体积分数分别为26.5%，37.2%和30.8%，大角度晶界铁素体平均晶粒尺寸分别为(1.92±1.32)，(1.44±2.14)和(1.79±1.54)μm.值得关注的是，组织特征与力学性能和温轧温度并非线性对应关系，而是中间温度即760℃轧制钢板晶粒尺寸最小，马氏体体积分数最高，相应屈服强度和抗拉强度最高.从形变诱导铁素体相变和铁素体动态再结晶两方面讨论了这种温轧温度与组织及力学性能的非线性变化关系.

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自组装CaCO₃模板法合成锂离子电池负极材料SnO₂@voids@C-SnO及改性研究

郝熙娟，胡剑南，赵赫，李建中

2023, 44 (3): 363-369. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.03.008

摘要 ( 364 )

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PDF(2513KB) ( 130 )

基于CaCO₃模板法制备出具有三维分级多孔碳骨架结构SnO₂@voids@C-SnO材料，并通过溶胶凝胶法进行Ni的添加.利用XRD和SEM对所得产物的晶体结构和微观形貌进行表征，并对电池进行电化学性能测试.结果表明，SnO₂@voids@C-SnO材料在电流密度50mA·g^-1时首次放电比容量为1092mAh·g^-1.添加Ni可以有效增加负极材料的比容量.当Ni质量分数达到25%时，材料的首次放电比容量达到1414.6mAh·g^-1，70次循环后的放电比容量仍能保持617mAh·g^-1，倍率性能优良.这主要是因为Ni的添加在一定程度上避免了纳米粒子的团聚，缓解了体积膨胀带来的影响，明显改善了负极材料的电化学性能.

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液流冲击圆盘铺展及破碎特性的研究

刘中元，于庆波，刘军祥

2023, 44 (3): 370-375. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.03.009

摘要 ( 320 )

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PDF(991KB) ( 109 )

针对难以确定制取铁合金一定粒径下的工艺参数，基于飞溅板雾化原理，引入圆盘边缘处液膜厚度和流速为中间变量，将全过程分为圆盘内铺展和圆盘外破碎两个连续阶段，在圆盘内液膜铺展阶段建立气-液两相流数学模型，在圆盘外液膜破碎阶段建立液膜表面扰动波数学模型，研究了液流流速、液流直径和圆盘直径对液膜铺展及破碎特性的影响规律.结果表明，当介质为Sn-58Bi，液流流速为3m/s，圆盘直径为200mm，改变液流直径为50~100mm时，形成液滴直径为7.5~10mm；液流直径增加或圆盘直径减小时，破碎形成的液滴直径增大；液流流速增加时，液膜破碎时刻提前，对液滴直径的影响较小.

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转子系统动力学仿真平台设计与实验验证

罗忠，吴东泽，李雷，葛长闯

2023, 44 (3): 375-381. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.03.010

摘要 ( 462 )

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PDF(2148KB) ( 297 )

转子系统动力学仿真中模型建立、支承设置、网格划分、约束设置等操作导致计算分析效率低，且操作繁琐易导致设置遗漏或误触.针对此问题，提出一种转子系统动力学仿真平台，实现了转子系统参数化建模与自动化仿真，提升了转子系统的仿真效率.首先，采用ACT(application customization toolkit)，Python和XML联合设计的方法，对参数化建模模块和动力学仿真模块进行界面、功能、数据传递的设计.然后，在仿真实例中详细展示了此平台的工作流程、具体功能和仿真结果.最后，通过现有转子实验台对仿真平台进行实验验证，结果表明，仿真和实验的误差较小，证明了仿真平台的可行性和有效性.

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含不对中与滚珠分布误差的球轴承刚度波动特性

徐宏阳，杨阳，王鹏飞，马辉

2023, 44 (3): 382-391. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.03.011

摘要 ( 383 )

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PDF(2105KB) ( 132 )

轴承不对中可能导致保持架断裂和滚珠分布误差.为了分析不对中及滚珠分布误差对轴承刚度波动的影响，考虑外载荷及内、外圈不对中耦合情况，提出了一种含滚珠分布误差的深沟球轴承拟静力学模型.基于所提模型，进一步分析了外载荷及内、外圈不对中状态下，滚珠分布误差对深沟球轴承径向、轴向及倾覆刚度波动特性的影响.结果表明:外载荷及外圈不对中情况下，轴承刚度以滚珠通过外圈周期，即变柔度(VC，variable compliance)振动为周期进行波动.此时，滚珠分布误差的存在，会使轴承刚度以保持架转动周期进行规律性大幅波动.随主轴旋转的内圈不对中会使轴承刚度以一半的内圈转动周期进行波动，且滚珠分布误差会使刚度波动幅值增加.

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Abdel-Karim-Ohno模型改进及Z2CDN18.12N不锈钢棘轮效应预测

陈小辉，刘明月，刘世纪，田育松

2023, 44 (3): 392-398. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.03.012

摘要 ( 393 )

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PDF(1014KB) ( 114 )

为更好地描述Z2CDN18.12N奥氏体不锈钢的单轴棘轮行为，在统一黏塑性循环本构理论框架下，改进了Abdel-Karim-Ohno模型. 将塑性应变记忆面引进各向硬化率中，之后进行模型参数确定，进而用Abdel-Karim-Ohno模型和改进Abdel-Karim-Ohno模型对Z2CDN18.12N奥氏体不锈钢在室温下的单轴棘轮效应进行研究.利用两种模型分别研究了平均应力、应力幅值、应力率及加载历史等对Z2CDN18.12N奥氏体不锈钢单轴棘轮行为的影响. 结果表明: 在恒定的加载率条件下，单轴棘轮应变水平随平均应力和应力幅值的增大而提高; 随应力率的增大而降低，而且对较低的应力率更为敏感; 单轴棘轮行为受加载历史影响显著.通过对比两种模型对材料的单轴棘轮行为的预测结果与试验数据，证明了本文改进模型的有效性.

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不同加载速率下软硬互层类岩石力学及声发射特性

康玉梅，谷今，魏梦琦

2023, 44 (3): 399-407. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.03.013

摘要 ( 420 )

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PDF(3012KB) ( 230 )

基于三峡库区砂泥岩互层岩体实测数据，制作软硬互层类岩石试样，在单轴压缩条件下，探究不同静态加载速率对不同厚度比、不同岩层组合方式岩样的力学及声发射特性的影响.研究结果表明:加载速率和硬软岩体积比是影响峰值强度的主要因素，而加载速率和硬软岩岩层厚度比是影响最终破坏特征的主要因素.一方面，随着加载速率的增大，软硬互层类岩石峰值强度先减小后增大；硬岩占比与岩样抗压强度呈正相关；另一方面，低加载速率下岩样最终破坏模式为材料充分破坏，较高加载速率下岩样最终形成1~2条贯穿软硬岩层的主破裂面；软岩体积占比越少，软岩受到的破坏程度越剧烈；此外，可以把AF值突增、b值骤降作为软硬互层岩体大面积破坏的预警信号.

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基于离散元的碎片尺寸随机的颗粒破碎模拟方法

赵飞翔，迟世春

2023, 44 (3): 408-414. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.03.014

摘要 ( 331 )

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PDF(1788KB) ( 161 )

依据天然堆石颗粒的破碎特性，构建了子颗粒粒径随机的碎片替换模式，即立方体替换模式.采用立方体替换模式可得到符合天然堆石颗粒破碎特性的子颗粒粒径分布.单轴压缩模拟试验表明，与子颗粒粒径固定的4球和18球替换模式相比，立方体替换模式能提高试样级配曲线的连续性，并改善中间粒径缺失的问题.对比不同子颗粒数量替换模式的模拟结果可知，立方体替换模式对应试样的接触数目和平均接触力分布符合替换模式子颗粒数量对分布的影响规律；剔除无接触和单接触颗粒后，3种替换模式的细观力学特性的变化规律一致，表明立方体替换模式可以用于模拟粗粒土的颗粒破碎.

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基于三轴加卸载试验的花岗岩弹性模量变异与能量演化分析

纪洪广，陈东升，苏晓波，权道路

2023, 44 (3): 415-423. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.03.015

摘要 ( 379 )

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PDF(1301KB) ( 191 )

为了研究岩体的变形特征和能量特征与其所处应力状态之间的关系，开展了5种围压下花岗岩的三轴循环加卸载试验.基于应力-应变曲线，计算了循环加卸载过程中花岗岩的弹性模量和能量密度，分析了应力状态对弹性模量及能量演化规律的影响.研究结果表明:轴向弹性模量随围压的增大而增大，随轴向应力的增大先增大后减小.轴向弹性模量与最大、最小主应力呈现良好的二次函数关系.随着围压的增大，能量密度与弹性能占比(弹性能与输入总能量之比)均显著增大，岩石储能能力提高；随着轴向应力增大，弹性能占比先增大后减小.弹性能占比减小阶段即岩石损伤加剧阶段，围压的增加延长了岩石的损伤演化过程.最后讨论了应力状态、岩石力学参数及能量状态的关联性.

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等温热解废弃蔬菜叶的生物炭性质

张艺腾，程星星，王学涛，王志强

2023, 44 (3): 424-431. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.03.016

摘要 ( 336 )

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PDF(1563KB) ( 107 )

以废弃生物质制备生物炭进行高值利用为目标，以废弃白菜叶(waste cabbage leave，WCL)为原料，在系列热解温度(420，520，620，720℃)下制备生物炭，利用傅里叶红外光谱仪、X射线衍射等手段对生物炭进行表征，考察热解气体与生物炭性质之间的关系.结果表明:生物质的能量回收要聚焦工艺条件，与热解气、升温速率等条件相关，而生物炭的生产则与热解终温和保持时间等相关.不同的热解气体与生物炭表面官能团变化、微观碳结构可以建立对应关系.低温生物炭表面官能团丰度较高，含氧官能团丰度可以达到55%，高温生物炭结构更有序；此外，520℃可能是WCL的生物热解特征温度点.

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小直径管幕工法横导洞施工现场试验及参数优化

赵文，孙远，柏谦，夏云朋

2023, 44 (3): 432-439. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.03.017

摘要 ( 373 )

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PDF(2894KB) ( 118 )

对沈阳地铁市府大路站采用的小直径管幕工法进行研究，首先通过现场监测分析了车站横导洞施工对地表沉降和拱顶变形的影响，然后利用Midas GTS NX数值软件建立车站三维模型，并与监测数据对比验证了模型的准确性，最后分析了横导洞数量及施工顺序对地表沉降的影响.研究结果表明:横导洞开挖施工引起的地层损失率为0.08%，管幕结构有效地抑制了地表沉降；相比于其他开挖方案，采用先边后中的开挖顺序可有效减少地表沉降24.7%；当横导洞开挖数量为5~7时，引起的地表沉降差较小仅为8%，采用4个横导洞和3个横导洞施工时，相比于7个横导洞施工方案可分别减少地表沉降18.0%和28.3%.

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政府补贴和第三方回收下的产品回收合作策略

李丽君，刘乙铎，程富

2023, 44 (3): 440-447. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.03.018

摘要 ( 340 )

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为探讨第三方回收模式下供应链成员的回收合作策略问题，构建由制造商、零售商及第三方回收商组成的供应链系统，以成本分担和任务分担两种主要的回收合作模式为基础，研究政府给予制造商补贴时，制造商和回收商的回收合作策略，对比不合作及两种合作模式下供应链成员的最优决策及利润，并结合制造商与回收商的回收成本系数分析政府补贴对供应链各成员利润的影响.研究表明:政府补贴对供应链成员利润有正向影响，无论政府补贴怎样变化，制造商与回收商合作时的产品回收率、供应链成员利润及其随补贴的增长幅度总是高于不合作时；当政府补贴、制造商回收成本系数等满足一定条件时，在成本分担模式下有更大回收率，且供应链成员能够获得更大利润.

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考虑制造商失望规避的供应链碳减排与定价决策研究

关志民，徐浩鑫，于天阳，董经洋

2023, 44 (3): 447-456. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.03.019

摘要 ( 371 )

HTML ( 3)

PDF(576KB) ( 159 )

分别在垄断与双寡头竞争情形下，研究不同市场结构下的低碳供应链运营决策问题，考虑减排技术投资的不确定性会引起制造商的失望规避行为，在两种情形下构建相应的博弈模型，探讨供应链的最优减排技术投资水平与定价决策问题.研究表明:垄断情形下，均衡结果与失望规避系数负相关，与减排技术投资成本效率正相关；竞争情形下，无论是低碳制造商主导还是双方权力对等，均衡结果与失望规避系数负相关、与消费者单位旅行成本正相关，低碳制造商主导时的低碳产品零售价格高于权力对等时，低碳制造商主导时的减排技术投资水平小于双方权力对等时，低碳制造商的期望利润和效用与减排技术投资的成本系数负相关，而普通制造商恰恰相反.

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