东北大学学报（自然科学版）

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空间参数聚类辨识的机器人零位标定方法与精度评估

赵彬，吴成东，姜杨，孙若怀

2023, 44 (6): 761-769. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.06.001

摘要 ( 670 )

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PDF(1820KB) ( 363 )

针对传统轴销标定和激光跟踪仪标定方法过程的不足，本文提出了一种空间参数聚类辨识的机器人零位标定设备和方法.利用千分表和空间解析几何构建零位标定方程，将机器人的理论位姿值反向解析出零位训练参数.将多组零位训练数据经过聚类模块辨识，可以求解每个关节的最优零位参数.实验结果表明，采用空间参数聚类辨识的标定方法相比于最为常用的轴销标定方法，绝对精度提升幅度达72.9%，相比于精度最高的激光跟踪仪标定法其时间效率提升达87.5%.本文方法兼顾了标定精度和效率，显著提升了零位标定法对于标定环境的适应性.

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一种针对大规模Read Mapping的高效DBG索引方法

于长永，李俊杰，马海涛，赵宇海

2023, 44 (6): 770-776. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.06.002

摘要 ( 487 )

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PDF(449KB) ( 156 )

为了能够回答生物信息学中关于de Bruijn graph(DBG)的两个问题——①对于任意的k-mer，回答其是否为DBG的顶点，②对于DBG的任意顶点，回答其邻接信息(入边和出边)，提出了一种针对大规模read mapping的高效DBG索引方法.本文将以上两个问题转化为非重复多路径上的k-mer和(k+1)-mer的确切查找问题，并利用FM-index进行解决.首先，对给定的参考序列进行压缩，即非重复多路径的发现，从而压缩了序列中大量存在的重复(k+1)-mer.其次，基于非重复多路径FM-index对DBG进行索引.查找k-mer是否出现在DBG上，若找到，给出该k-mer的直接前驱和直接后继结点，从而提高时空效率.最后，在62种大肠杆菌菌株的基因组上进行实验.实验结果表明，所提出的方法可以高效地对多参考序列的DBG进行索引.

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热处理工艺对超级奥氏体不锈钢复合板组织与性能的影响

王明坤，骆宗安，曾周燏，谢广明

2023, 44 (6): 777-783. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.06.003

摘要 ( 514 )

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PDF(3721KB) ( 222 )

利用真空轧制复合工艺制备了N08367/Q345R超级奥氏体不锈钢复合板，分析了热轧、淬火和回火工艺下复合板组织演变及其对性能的影响规律.结果表明: 复合板经热处理后，基材脱碳区明显增大；淬火状态下覆材侧由于C元素扩散导致 χ 相和晶间碳化物析出，亚稳态 χ 相回火后分解为更多晶间碳化物; 界面Cr，Ni，Mo及C元素互扩散，形成明显的界面马氏体区.回火后界面残余应力降低，界面马氏体转变为回火马氏体.650℃回火条件下，界面发生新晶粒的形核、生长和再结晶，使界面形成与基体晶粒取向一致的共同晶粒. 复合板界面剪切强度均超过350MPa，650℃回火处理的复合板基材强度、塑性及韧性均可满足国标要求.

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以电解法氢氧化镁为原料制备纳米氧化镁

郭丽莉，涂赣峰，冯乃祥，狄跃忠

2023, 44 (6): 783-789. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.06.004

摘要 ( 491 )

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PDF(2179KB) ( 239 )

采用隔膜电解法以盐湖水氯镁石为原料制备前驱体Mg(OH)₂，煅烧后制备纳米氧化镁，实现盐湖废弃资源的高值化利用.对Mg(OH)₂煅烧过程进行热解动力学解析，结合热解机理和速率，考察煅烧条件对MgO性能的影响.结果表明:煅烧温度升高，MgO的比表面积降低，活性先升高后降低，晶粒变大；煅烧时间延长，MgO的比表面积和活性降低，晶粒尺寸增大，结构变得致密；升温速率增大，MgO比表面积与活性均先增大后平缓，晶粒尺寸基本不变；MgO比表面积最大为29.3m²/g，CAA最小为66s，晶粒尺寸最小为27.8nm.

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BNES对转子系统扭转振动抑制的理论和试验研究

窦金鑫，姚红良，曹焱博，郭俞良

2023, 44 (6): 790-798. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.06.005

摘要 ( 505 )

HTML ( 10)

PDF(4247KB) ( 158 )

为了抑制转子系统的扭转振动，提出了一种双稳态非线性能量阱(bi-stable nonlinear energy sink，BNES).首先介绍了BNES的结构和工作原理，在此基础上建立了转子-BNES耦合系统的动力学方程.然后利用数值计算方法，对BNES在瞬态和稳态激励下的振动抑制能力进行了研究，并与相同转动惯量的线性动力吸振器(linear dynamic vibration absorber， LDVA)进行了对比.最后，搭建测试平台，试验验证了BNES对转子系统扭转振动抑制的能力.研究结果表明，该BNES对转子系统的瞬态响应以及稳态响应具有良好的振动抑制效果；在给定的参数下，BNES的振动抑制能力优于LDVA.

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基于改进Cascade R-CNN模型的机器人抓取检测研究

姜杨，赵峰禹，陈枭

2023, 44 (6): 799-807. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.06.006

摘要 ( 362 )

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PDF(1662KB) ( 161 )

为提高多物体抓取检测网络的抓取检测准确率，提出一种基于改进Cascade R-CNN模型的机械臂抓取检测算法.首先，引入ResNeXt结构能够在不加大网络设计难度的前提下提高了模型的准确率；引入带空洞卷积的空间金字塔池化模块以解决分辨率较低的问题；接着对抓取框回归分支和角度分类分支以分治方法进行优化.其次，针对多物体抓取数据集缺乏的问题，构建多目标抓取数据集(multi-object grasping dataset，MOGD)，有效地扩充了多物体抓取检测数据集.最后，基于改进Cascade R-CNN模型设计抓取检测网络，实验结果表明，改进后的算法效率更高，PI-Cascade R-CNN实验准确率为93%，较Cascade R-CNN提升1.5个百分点.

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齿轮移动感应加热温度均匀性研究

赵玉倩，王珊，文怀宇，韩毅

2023, 44 (6): 808-816. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.06.007

摘要 ( 341 )

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PDF(1480KB) ( 124 )

风电齿轮体积庞大、结构较复杂且在感应加热时存在端部效应，导致难以实现齿廓及齿宽的均匀加热，影响最终强化质量.本文以平均温度、最大温差和相对温度浮动率作为加热效果判定指标，研究了风电齿轮在扫描感应加热过程中沿齿廓及沿齿宽方向的温度场，并对齿轮相变和淬硬情况进行分析.研究发现，一定范围内的温度均匀性在齿宽方向由齿顶至齿底逐渐提升，其原因在于齿形结构厚度的剧烈变化.在稳态位置经感应淬火强化的齿轮，齿廓方向淬硬层深度整体上几乎与宏观相变层深度保持一致，过渡区域相对较窄.阐明了齿轮扫描感应加热的效果以及强化结果，为高性能钢铁材料在风电领域广泛应用提供了研究基础.

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提升304不锈钢加工表面的单激励三维振动切削装置设计

于长永，赵楚，马海涛刘晓寒，邹平，曲圆辉，方立廷

2023, 44 (6): 816-823. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.06.008

摘要 ( 402 )

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PDF(2298KB) ( 127 )

为了解决传统成型加工过程中304不锈钢材料表面质量差、易产生毛刺等问题，设计了一种新型三维超声振动切削装置并进行了实验研究.首先通过对装置结构几何变形关系的分析，建立了刀尖的理论运动轨迹模型，通过Matlab对轨迹模型进行拟合并利用ANSYS对实际输出轨迹进行仿真分析，得到刀尖运动轨迹为空间中的三维抛物线.其次对装置进行有无超声振动切削实验，通过超景深系统和三维轮廓仪对已加工工件表面进行了测量和观察，发现超声振动切削下已加工表面粗糙度的算术平均高度明显小于普通车削的情况.结果表明:相较于普通车削，超声振动切削对于304不锈钢材料具有良好的加工性能.

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基于SFS-SVR的高速铣削刀具剩余使用寿命预测

黄贤振，孙良仕，高娓，李禹雄

2023, 44 (6): 824-831. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.06.009

摘要 ( 448 )

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PDF(867KB) ( 175 )

在高速铣削加工中，为了判断更换刀具的最佳时间，迫切地需要对刀具的剩余使用寿命进行准确地预测，但预测中常常会存在历史数据不足的问题.因此，本文提出了一种解决小样本空间的刀具剩余使用寿命预测方法.该方法基于支持向量回归(SVR)方法，通过随机分形搜索(SFS)算法优化模型中的关键参数.相比于传统方法，本文所采用的方法可获得更优的模型参数和更快的收敛速度.最后，将所采用的方法与隐马尔可夫模型(HMM)方法进行比较，平均精确度由0.6277提高至0.8199，为刀具的更换提供了可靠的参考.

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面向夜间任务的货轮驾驶舱光环境评估

孙意为，陈登凯，高馨薇，刘佳璇

2023, 44 (6): 832-839. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.06.010

摘要 ( 433 )

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PDF(1166KB) ( 129 )

在夜间行驶中，驾驶舱内光源都来自于电子屏幕，其亮度对驾驶员视觉工效产生直接影响.基于夜间行驶中货轮驾驶舱照明环境特点，通过暗环境实验分析不同屏幕亮度下被试人员的表现，从任务效能的角度，基于认知效率、暗适应能力、舒适度三个维度对货轮驾驶舱光环境进行评估.拟合实验数据，构建面向夜间任务的货轮驾驶舱光环境评估模型，得出屏幕亮度值控制在20cd/m²时任务表现较好.对货轮夜间行驶中，驾驶舱的光环境优化起到指导作用.

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基于改进粒子群优化算法的混凝土泵车全局功率匹配

饶红艳，王少杰，侯亮，苏德赢

2023, 44 (6): 840-848. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.06.011

摘要 ( 321 )

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PDF(2322KB) ( 114 )

针对混凝土泵车全局功率匹配技术存在优化算法求解质量差的问题，本文提出了一种基于改进粒子群算法的工况自适应混凝土泵车全局功率匹配策略.首先，在MWorks平台上构建基于发动机与液压泵等特性数据，集成液压、机械、控制、负载与动力五大模块的泵送系统模型；然后，采用改进粒子群算法进行全局匹配优化，输出不同作业需求下的参数经济匹配值；最后，基于构建的泵送系统仿真平台，分析典型工况下不同功率匹配策略的节能效果.结果表明:所提策略与传统策略相比，轻、中、重载工况分别节油5.86%，5.24%和1.74%.

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低铁赤泥混熔体系中镁铁尖晶石生长的研究

黄菲，王鑫宇，闻昕宇，常卓雅

2023, 44 (6): 849-856. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.06.012

摘要 ( 448 )

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PDF(3154KB) ( 102 )

利用低铁赤泥构建SiO₂-Al₂O₃-CaO-MgO-Fe₂O₃多元混熔体系，采用高温物相重构法制备镁铁尖晶石型结晶釉.用X射线衍射、场发射扫描电镜等技术手段，观测不同的温度条件下镁铁尖晶石结晶生长行为.结果表明:烧成温度升高促进了镁铁尖晶石晶体生长，晶体呈自形-半自形的粒状结构.烧成温度为1270℃时，样品分别在酸、碱溶液中侵蚀96h后，质量损失率小于0.1%，表现出最佳的耐酸碱性.制备的结晶釉磨损率为1.4×10^-5 mm³/(N·m)，维氏硬度为8.68GPa，满足日用陶瓷釉的性能要求.

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入口流量对螺旋溜槽首圈流场演变及矿物颗粒分布的影响

孟令国，高淑玲，周孝洪，魏德洲

2023, 44 (6): 856-862. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.06.013

摘要 ( 300 )

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PDF(2804KB) ( 121 )

螺旋溜槽首圈流场特性及其演变对矿物颗粒运动与分离结果具有决定性影响.针对实验室300mm螺旋溜槽，采用RNG k-ε湍流模型、VOF和Eulerian Multi-fluid VOF多相流模型，系统考察了入口流量对螺旋溜槽首圈流场演变及赤铁矿和石英颗粒分布的影响.结果表明，增加入口流量会延长外缘处流膜形态、主流及二次环流达到稳定时的历程；随着入口流量的增大，石英和赤铁矿的分层效果得到增强，赤铁矿分布范围相应变宽，而石英向外缘流膜中的迁移量增加；首圈的最大分离效率随入口流量的增大呈现先增大而后渐稳的趋势，适宜的最低入口流量为7L/min，此时首圈的最大分离效率可达61.45%.

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PCT纤维耐酸特性试验研究

常德强，陈蕾，毛宁，柳静献

2023, 44 (6): 863-870. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.06.014

摘要 ( 337 )

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PDF(1332KB) ( 120 )

针对酸溶液处理对聚对苯二甲酸1，4-环己烷二甲醇酯(PCT)纤维的影响，使用扫描电子显微镜(SEM)、单纤维强力机、同步热分析仪(STA)、傅里叶变换红外光谱仪等对硫酸和硝酸处理前后PCT纤维的表面形貌、力学性能、老化反应活化能、红外光谱进行了测试和分析.结果表明:酸液浸泡处理会造成PCT纤维发生收缩，导致纤维表面腐蚀出现凹痕和裂纹；水分子进入纤维大分子间隙造成断裂强力和断裂伸长率同步下降；PCT纤维的断裂强力随酸质量分数的增加、处理时间的延长和处理温度的提高而降低；除非处于质量分数和温度较低的情况下，PCT纤维的耐硫酸能力好于硝酸；PCT纤维耐硫酸性能弱于聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)纤维，好于聚酰亚胺(PI)、芳纶1313纤维；酸溶液处理造成PCT纤维老化反应活化能降低，分子稳定性下降.

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补贴政策下电商闭环供应链的绿色创新与定价决策

关志民，赵莹，牟玉霞，叶同

2023, 44 (6): 871-879. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.06.015

摘要 ( 427 )

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PDF(677KB) ( 162 )

基于部分授权、全权委托和双向竞争三种合作模式，构建补贴政策下电商闭环供应链的博弈模型.探索制造商进行产品绿色创新的关键因素，并分析政府补贴和创新成本系数对产品绿色创新与定价决策的影响.研究发现:只有当政府补贴或绿色创新成本节约率足够大时，制造商才会进行产品绿色创新.部分授权模式下政府补贴最高，制造商进行绿色创新的意愿也最高.双向竞争模式下政府补贴最低，全权委托模式下制造商绿色创新意愿最低.补贴政策下绿色创新会降低产品销售价格，提高回收价格，并显著提高制造商收益.

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考虑产品质量决策的平台销售契约和物流模式选择策略

于长永，赵楚，马海涛马勇，张翠华

2023, 44 (6): 880-888. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.06.016

摘要 ( 305 )

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PDF(589KB) ( 157 )

结合制造商关于产品的质量决策研究电商平台关于销售契约和物流模式的最优组合策略.根据平台运营实际结合不同的销售契约和物流模式提出4种组合策略:代理销售-物流外包(direct selling and outsourcing，DO)，代理销售-自建物流(direct selling and self-logistics，DS)，批发转售-物流外包(reselling and outsourcing，RO)和批发转售-自建物流(reselling and self-logistics，RS).通过构建不同策略下的顺序博弈模型，求解制造商和平台关于产品质量、销售价格和物流服务水平的最优决策，探讨物流模式和销售契约对制造商产品质量决策的影响.对比均衡结果发现:相比于物流服务外包，由平台的自建物流系统提供配送服务不仅可以激励制造商提升产品质量和降低销售价格，还有助于提高双方收益；平台的最优组合策略与收取的佣金比率密切相关，当佣金比率低于某一阈值时，其最优策略为DS策略；反之，最优策略为RS策略；此外，该阈值与产品的质量成本系数呈正相关.

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基于数据分布特征的分层无量纲化方法及其均衡性分析

易平涛，袁建荣，李伟伟

2023, 44 (6): 889-897. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.06.017

摘要 ( 323 )

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PDF(494KB) ( 184 )

分层无量纲化方法能够有效去除指标量纲影响的同时解决异常指标造成的数据分布不均衡、区分度低等问题.然而，该方法的使用需要人为指定区间数，使得无量纲化结果受人为因素的干扰，失去客观性.针对该问题，考虑原始数据的分布特征，提出了密度分层无量纲化方法.该方法按照数据分布的疏密程度进行区间划分，客观确定分层级数，同时兼顾分层无量纲化方法的优点，计算相对简单且减少了人为干扰.此外，通过随机模拟发现，该方法对于异常值具有较好的抗干扰性，且无量纲化结果的均衡性受原始数据规模影响.

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危机时期中国股市跨行业风险传染效应

于金明，金秀，刘月立

2023, 44 (6): 898-906. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.06.018

摘要 ( 371 )

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PDF(1961KB) ( 187 )

在危机频发背景下，本文应用R-Vine Copula和溢出指数模型，结合金融危机、欧债危机、新冠疫情等危机事件，从风险关联和风险溢出双重视角考察危机时期中国股市跨行业风险传染效应.研究发现:危机时期中国股市出现跨行业传染现象，行业关联网络和溢出网络变迁具有“事件驱动”特征.在危机时期，工业始终处于关联网络的中心，可选消费(简称可选)和材料在各个时期与工业紧密相连，三者是主要的风险驱动行业；能源、电信、医药和金融始终处于关联网络的边缘位置，是主要的风险接受行业.研究结果为投资者微观资产配置、监管部门宏观审慎管理和风险防范提供有益参考.

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面向血管芯片微通道的红细胞形变学研究

胡晟，叶俊彦，赵勇

2023, 44 (6): 906-912. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2023.06.019

摘要 ( 418 )

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由于红细胞具有双凹形结构和较好的超弹性响应，其能通过大尺度的拉伸和收缩变形穿梭于细长的毛细血管，为维持人体生命活动所需的氧气承担了重要输运工作.本文采用COMSOL有限元软件，依托流-固耦合模块进行了红细胞在不同粗细血管、血浆黏度，以及血液流速等关键影响因素的动态模拟.通过仿真计算可知红细胞能够轻松通过3 μm孔径的毛细血管，相比6 μm孔径的毛细血管承受了4.5倍的流体剪切力.同时5.5 mPa·s黏度的血浆诱使红细胞形成降落伞形状，并且中间凹陷结构消失逐渐沿着流速方向水平凸出.本文对T型和Y型微通道的流速进行了研究，两者的仿真结果都指出非对称流体环境使红细胞形成镰刀弯钩形状.另外，较高流速的支路通道在汇聚口较快诱发红细胞弯钩形状消失，逐渐演变为呈直杆形平躺流动.

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