东北大学学报（自然科学版）

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固溶温度对Fe-20Mn-9Al-1.2C低密度钢组织性能的影响

王海涛，李家栋，邓想涛，王昭东

2023, 44 (5): 609-616. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.05.001

摘要 ( 747 )

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PDF(3902KB) ( 422 )

为了达到低密度高强钢优异强韧性结合的目的，设计了一种低密度高强钢Fe-20Mn-9Al-1.2C，经冶炼、锻造和热轧后在900，950，1000，1050℃下分别进行固溶处理，保温24min，并快速水淬，采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子探针(EMPA)等试验方法研究固溶温度对试验钢组织性能的影响.结果表明:所设计的新型低密度钢的密度为6.826g/cm³，比常规钢的密度降低约13%.当固溶温度为1000℃，低密度钢的综合力学性能最佳，其抗拉强度可达1065MPa，屈服强度为937MPa，延伸率为65.3%，强塑积可达69.5 GPa·%，-40℃冲击功(V型缺口)为49J.

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高炉内料层结构动态追踪的技术开发

李海峰，杨巧婷，邵磊，邹宗树

2023, 44 (5): 617-625. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.05.002

摘要 ( 415 )

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PDF(2414KB) ( 260 )

炉料径向分布影响着高炉下部所形成软熔带的形状和位置，进而间接决定和控制了高炉燃料比的高低.建立了预测高炉内部料层结构的数学模型，并将其转化为可视化界面的软件，供现场人员在线使用，用于计算不同布料参数下料层结构的详细信息，布料参数包括布料矩阵、料线高度、布料方向、径向下降速度分布，预测结果包括径向矿焦比分布、追踪料层位置、料层厚度变化.计算结果均可为现场布料制度优化提供参考依据.

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预热竖窑气固传热与水分蒸发数值模拟

段少陪，李宝宽，穆永鸿，荣文杰

2023, 44 (5): 626-634. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.05.003

摘要 ( 450 )

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PDF(3521KB) ( 186 )

通过对一种新型预热竖窑的预热脱水研究，建立了气固两相传热和水分蒸发收缩核模型.在气体速度分别为10，15和20m/s与993K的温度条件下，针对预热竖窑的气体温度分布，以铬铁球团为主的固体混合物料温度分布和水分蒸发情况进行模拟分析.结果表明，该预热竖窑在20m/s与993K的条件下，固体物料温度达到850K以上并实现球团干燥，可以满足物料预热的温度和含水量要求.通过合理的预热工序，防止了冶炼过程中因含水率过高导致球团出现爆裂影响生产安全的问题，也满足了企业对冶炼过程中产生的高温尾气的余热利用的目标.

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超声滚压微锻造增材件表面力学性能

任朝晖，李竺鸿，王云贺，张梓婷

2023, 44 (5): 634-641. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.05.004

摘要 ( 555 )

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PDF(1298KB) ( 238 )

增材制造Ti-6Al-4V钛合金构件时，易出现裂纹、表面粗糙度大等缺陷.为了解决这一问题，将应用于表面强化处理的超声滚压微锻造工艺与增材制造过程相结合，通过有限元软件模拟了激光熔丝增材制造及冷却过程，并分析了超声滚压微锻造加工对增材件表面力学性能的影响.结果表明:在经过超声滚压微锻造加工后，增材件残余应力由拉应力转变为较大的压应力，有效降低了增材件产生裂纹等缺陷的风险，同时，加工后的增材件表面等效塑性应变增大，表面显微硬度提高，且超声滚压微锻造加工对滚压头接触区域影响最大.

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双柔性机械臂伺服系统PI控制策略

李小彭，周赛男，尹猛，樊星

2023, 44 (5): 642-651. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.05.005

摘要 ( 467 )

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PDF(1942KB) ( 284 )

柔性机械臂系统中的负载柔性、关节柔性会导致输出转速波动，故使用PI控制策略对伺服系统进行控制.根据连续体振动理论和拉格朗日方程建立同时考虑负载和关节两种柔性的动力学模型，并分析了两种柔性对系统传动特性的影响.使用Arnoldi方法对传递函数进行降阶，并对降阶误差进行评价.采用极点配置方法设计控制器参数，讨论了极点阻尼系数、自然频率等对系统动态特性的影响.最后进行双柔性机械臂的仿真分析和转动控制实验，结果表明:适当调整控制器参数可以有效减弱柔性机械臂伺服传动系统末端的转速波动，进而抑制机械谐振现象，使系统趋于稳定.

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惯容超材料扭振隔振器理论和试验研究

朱清东，陈亚强，吴超，姚红良

2023, 44 (5): 651-659. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.05.006

摘要 ( 437 )

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PDF(2701KB) ( 146 )

针对目前超材料结构在低频抑振时质量和体积过大的问题，提出了惯容超材料扭振隔振器.首先设计了惯容超材料隔振器的具体结构，并分析了其相对于传统超材料隔振器的优点.其次分析了中介轮传动机制，在建立惯容超材料隔振器动力学方程的基础上，得出了惯容超材料隔振器能带结构图与超材料隔振系统传输曲线，并进一步探究从动金属盘直径及单胞数对惯容超材料隔振器抑振效果的影响，通过试验对所设计惯容超材料隔振器进行了扭振抑制的效果验证.结果表明，所设计惯容超材料隔振器最大振动衰减可达-60dB，能够有效地抑制转子系统的低频扭转振动，从而满足实际工程需要.

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交流电机驱动非理想振动系统的Sommerfeld效应

陈晓哲，刘俊岐，钟山，李凌轩

2023, 44 (5): 660-666. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.05.007

摘要 ( 390 )

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PDF(1030KB) ( 140 )

以偏心转子激励单自由度弹簧质量阻尼系统为分析对象，研究该非理想振动系统由交流电机作原动机时的Sommerfeld效应.引入交流电机电磁力矩公式来建立振动系统的动力学模型.基于小参数平均法，获取了振动系统响应的一次近似解.根据该解推导了稳态的电机力矩平衡方程.数值分析发现电机角速度与供电频率在共振区会出现跳跃现象，并且导致系统振幅与供电频率之间的关系曲线存在硬式非线性特征.通过稳定性判别条件解释了上述现象产生的机制，并且应用时域仿真的方法验证了本文所提理论方法的正确性.最后对关键结构参数进行了定量和定性的讨论.

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基于双向流固耦合的锥阀阀芯位移可靠性分析

黄贤振，栾晓刚，朱丽莎，刘慧珍

2023, 44 (5): 667-673. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.05.008

摘要 ( 380 )

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PDF(1145KB) ( 207 )

传统的阀芯位移稳定性是在系统参数确定的前提下进行的，然而，在实际生产的使用过程中，各种系统参数具有不确定性.针对此问题，建立了一个锥阀工作动态过程的有限元分析模型，采用双向流固耦合和重叠网格方法分析求解压力入口下锥阀的动态响应过程.考虑参数随机性的影响，以阀芯稳定后位移是否超过许用位移量为衡量标准建立阀芯位移波动的极限状态方程，通过Monte-Carlo仿真和Kriging方法，对阀芯稳定后位移的波动情况进行了可靠性分析.研究发现，阀芯稳定位移波动范围小于理论值的19%，阀芯稳定位移的可靠度随着入口压力的增大而降低.

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冷轧拉矫机传动系统动力学建模与仿真

陈兵，夏搏然，唐晓垒

2023, 44 (5): 674-681. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.05.009

摘要 ( 355 )

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PDF(1723KB) ( 154 )

拉矫机广泛用于现代冶金企业宽幅薄板带连续生产线，其发展面临的核心问题是对布置于矫直机前后的张紧辊组驱动电机功率的优化匹配.围绕此工程需求，基于功率平衡法、键合图法等理论，建立传动系统功率键合图模型，以某现代钢企冷轧板带产线在役差动式拉矫机为案例，研究其功率传递动态特性.结果表明在拉矫传动系统生产不同规格带钢时，差动式拉矫机传动构型在启动初期低转速阶段，主传动电机功率发生波动概率增大，引发构件变形量增加进而导致设备安全服役概率下降，通过现场工业试验计算得到模型的均值绝对百分比误差为9.3%，验证了模型准确性.

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混合滤波与改进双边滤波的点云去噪算法

刘永生，蔡世阳，陈一馨，徐志博

2023, 44 (5): 682-688. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.05.010

摘要 ( 558 )

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PDF(2340KB) ( 279 )

激光扫描获取的曲面零件点云中包含的噪声点将影响零件的曲面拟合精度.提出了一种根据噪声分类分步降噪及光顺方法，利用kd tree结合K-means聚类算法去除离群点噪声，引入采样点曲率改进双边滤波因子，对非离群点噪声进行光顺.利用该方法对液力变矩器导轮叶片点云进行去噪，并与利用三坐标测量机接触式测量获得的叶片局部测量结果配准比较.实验结果表明，70%以上的接触式扫描测量点与利用本文方法去噪后的叶片点云之间的偏差在±10μm之间.表明该方法可以很好地保留扫描物体的几何特征，获得的点云模型能够满足后续模型重建的精度要求.

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真三向应力作用下深部砂岩力学特性

王者超，石伟川，孔瑞，郭家繁

2023, 44 (5): 689-696. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.05.011

摘要 ( 561 )

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PDF(1220KB) ( 214 )

基于真三轴试验机对取自某储气库、埋深3600m的试样开展了一系列砂岩真三轴压缩试验.研究了真三向应力作用下深部砂岩的强度、变形特征，并将深部砂岩与浅部砂岩的弹性模量、黏聚力、摩擦角和峰值破坏强度进行了对比.结果表明:在一定范围内随着中间主应力的增加，深部砂岩的峰值强度也会增加，深部砂岩的起裂应力和损伤应力也随之增加，峰值处的中间主应变呈现减小的趋势.随着砂岩深度的增加，砂岩的弹性模量、黏聚力和摩擦角均呈现增大的趋势.浅部砂岩峰值破坏强度的八面体剪应力与有效平均正应力表现为非线性关系，而深部砂岩峰值破坏强度的八面体剪应力与有效平均正应力表现为线性关系，且Mogi-Coulomb准则更适用于表述深部砂岩破坏时的强度特征.

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粗糙裂隙内涡旋结构演化特征及影响因素分析

杨金金，王者超，乔丽苹，李崴

2023, 44 (5): 697-704. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.05.012

摘要 ( 410 )

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PDF(1119KB) ( 122 )

为探究粗糙裂隙内细观流动结构演化过程及影响因素，用COMSOL Multiphysics可视化了不同条件下粗糙裂隙渗流场中的流动结构.基于响应面法建立多因素与涡旋结构面积的二阶多项式回归方程，并进行了方差分析和显著性检验，探讨多因素间交互作用对裂隙内涡旋结构的影响.结果表明:粗糙裂隙内细观流动结构演化过程包括涡旋结构发生、发展、破裂和稳定；回归模型的显著性和适应性良好，可以较为有效确定影响因素的重要程度；多因素交互作用对涡旋结构的影响程度中平均开度最大，速度次之，裂隙粗糙度最小.研究结果对揭示裂隙非线性渗流细观机理有重要意义.

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基于爆破矿石图像分割优化算法的大块率统计方法

毛亚纯，樊硕，曹旺，李时

2023, 44 (5): 705-711. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.05.013

摘要 ( 419 )

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PDF(3931KB) ( 163 )

矿石图像分割效果受光照条件、目标密集性及边缘对比度低等因素制约，致使大块率统计精度偏低.为此以鞍千矿爆破矿石图像为数据源，首先利用双边滤波算法去除特征增强后的图像噪声，然后分别采用自适应阈值算法和整体嵌套边缘检测(holistically-nested edge detection，HED)算法初步分割矿石图像，再利用形态学和去除连通域算法去除因矿石表面纹理形成的分割孔洞，进一步融合两种分割结果，引入基于距离运算的分水岭算法消除矿石图像欠分割现象，最终实现矿石图像的优化分割.研究结果表明，该方法可有效提高爆破矿石图像分割准确性，实现露天矿爆破大块率精确统计，为爆破效果智能评价提供技术支持.

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丁基黄药在金属负载石英砂中的迁移特性

成丽，梁海军，南相莉，胡恩柱

2023, 44 (5): 712-718. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.05.014

摘要 ( 358 )

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PDF(1284KB) ( 79 )

针对有色金属采选场地存在重金属与残留选冶有机药剂复合污染问题，本文以丁基黄药(butyl xanthate，BX)为代表，基于饱和砂柱迁移实验和数学模型，分析了BX在石英砂、覆铁砂和覆铁铜砂中的迁移规律.结果表明，石英砂表面负载Fe量为0.07mg/g时，BX迁移的回收率从89.8%下降至45.3%，并且负载Fe量每增加一倍，BX迁移回收率平均下降41.5%.在覆铁砂上继续负载氧化铜，BX与Cu²⁺之间反应生成CuBX，在负载Cu量0.010~0.055mg/g时完全抑制了BX在介质中的迁移.

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聚芳恶二唑纤维耐酸特性的实验研究

毛宁，牛荟蓉，柳静献

2023, 44 (5): 719-725. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.05.015

摘要 ( 356 )

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PDF(875KB) ( 129 )

针对聚芳恶二唑(简称POD)纤维在高温烟尘处理中受酸性气体作用发生老化，利用硝酸和硫酸溶液对POD纤维进行酸化处理，研究其断裂强力和断裂伸长率变化规律，应用Kissinger多升温速率法对POD纤维热降解反应动力学特性进行分析.研究结果表明，POD纤维的断裂强力和断裂伸长率随酸溶液质量分数和时间的增加而降低，硝酸和硫酸作用下断裂强力最大降幅分别达到57.96%和67.29%；随着酸化程度的加重，POD纤维热降解活化能降低，热稳定性下降；断裂强力与活化能之间存在量化关系，可利用热降解活化能作为快速评价POD纤维的酸老化程度的指标.

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超临界CO₂吸附引起煤体变形及吸附应力的研究

王磊，杨栋，邢俊旺

2023, 44 (5): 726-734. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.05.016

摘要 ( 382 )

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PDF(1458KB) ( 220 )

对煤体恒温吸附氦气/超临界CO₂及变形进行测试试验，对煤体产生的轴向变形和径向变形实时监测，揭示有效应力作用和吸附应力作用分别引起的煤体膨胀变形量以及煤体对超临界CO₂的吸附应力.研究结果表明:煤体吸附不同气体表现出的轴向应变值要高于径向应变，氦气和超临界CO₂引起的煤体应变随注气压力的变化规律具有相似性.在温度升高过程中，煤体吸附氦气体积应变表现为先增后减的特征，而煤体吸附超临界CO₂体积应变逐步减小.随着温度的升高，煤体吸附超临界CO₂过程中煤体变形从吸附应力引起的变形占主导逐渐转变为有效应力引起的变形占主导，吸附应力体积应变与有效应力体积应变之比在逐步减小.煤体对超临界CO₂的吸附应力随着温度的升高而减小，温度从60℃增加到80℃，吸附应力仅降低了29%，同时超临界CO₂与瓦斯吸附应力的比值在60℃达到最大，该温度下超临界CO₂驱替瓦斯效果最优.

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信息效率与流动性溢价关系研究

金秀，侯羽婷

2023, 44 (5): 735-742. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.05.017

摘要 ( 484 )

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PDF(459KB) ( 106 )

从信息效率维度对信息与流动性溢价关系进行研究，并从机构持股比例角度进行验证，进一步讨论市场流动性冲击对两者关系的影响.研究发现:中国股票市场存在明显的流动性溢价；低信息效率下流动性溢价更高，低机构持股比例股票由于信息效率低表现出更高的流动性溢价；在市场流动性冲击下，流动性溢价在低信息效率情形下跳跃式增加，信息效率与流动性溢价关系明显增强.研究结论对完善和丰富信息与流动性溢价关系研究有一定理论价值，为投资者配置符合自身风险偏好的投资组合、监管机构对市场进行监管提供参考.

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沈阳市内五区开发强度时空演变及影响因素研究

高雁鹏，陈文俊

2023, 44 (5): 743-751. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.05.018

摘要 ( 414 )

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PDF(2560KB) ( 108 )

以沈阳市内五区作为研究区域，通过构建开发强度模型，对2005—2020年开发强度时空演变规律及影响因素进行探究.结果表明:开发强度总体呈现先快速下降、后平稳发展的变化态势，2009年后受政策调控，开发趋于合理，地区间差异逐渐减小；开发强度表现出中心高四周低的空间格局，圈层式发展特征显著；开发强度空间集聚性明显，表现出中部热点集聚和边缘冷点集聚的“核心-边缘”特征；人均城乡用地面积、城市用地弹性增长系数以及地均GDP是影响开发强度的主要因素.

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基于在线评论和网络搜索的汽车销量预测研究

王书田，林岩，朱国庆，闫叶金

2023, 44 (5): 752-760. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.05.019

摘要 ( 579 )

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PDF(1877KB) ( 282 )

使用情感分析算法获取在线评论的效价，并应用前景理论和熵值法对在线评论的效价进行调整，结合评论数量和网络搜索数据，建立了自回归分布滞后模型，并对不同价位档次汽车销量进行预测分析.研究发现，考虑了消费者受负面信息影响的在线评论的效价、数量和网络搜索数据的模型预测效果优于传统模型，更符合实际情况，但对不同价位档次汽车预测效果存在差异，低档汽车销量预测效果最佳，其次是中档汽车，最后为高档汽车.

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