东北大学学报（自然科学版）

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基于双电场叠加效应的诱导电荷电渗调控方法

陈晓明, 沈默, 刘顺, 赵勇

2024, 45 (8): 1065-1072. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.08.001

摘要 ( 510 )

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PDF(5787KB) ( 270 )

为了从多种细胞群体中提取纯净细胞群或者从复杂的样本中提取所需成分，提出了一种基于双电场叠加效应的诱导电荷电渗调控新方法，研究诱导电荷电渗漩涡的重塑机理及其颗粒操控性能.首先，建立多物理场耦合仿真模型并研究双电场叠加作用下诱导电荷电渗漩涡的非对称演变机理.其次，设计并加工颗粒操控器件，搭建颗粒操控实验系统.然后，研究不同电压下非对称诱导电荷电渗漩涡对单种颗粒的聚集和纵向偏移特性.最后，研究非对称诱导电荷电渗漩涡对不同颗粒的聚集和分离特性.结果表明：此方法能够以简单的控制方式实现微尺度颗粒的聚集、偏移和分离，其在环境检测、疾病诊断领域方面具有巨大的应用潜力.

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基于卷积神经网络的预警震级分段估算方法

任涛, 刘昕靓, 陈宏峰, 马延路

2024, 45 (8): 1073-1079. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.08.002

摘要 ( 288 )

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PDF(1151KB) ( 127 )

针对地震预警震级估算问题，提出一种基于卷积神经网络（convolutional neural network，CNN）的震级分段估算方法，该方法以单台站的P波初至后3 s时间的波形作为输入，输出结果为地震波形所属的震级区段（大地震，近震震级M_L≥5.0；小地震，M_L<5.0）.如果波形属于大地震区段，直接发出警报；如果波形属于小地震区段，再进行具体震级的估算.对于震级区段估算，CNN模型的准确率可达98.04%.根据震级估算参数τ_c和P_d估算的小地震震级平均绝对误差（mean absolute error，MAE）分别为0.20和0.31.结果表明，预警震级分段估算方法可以准确预警大地震，减少大地震漏报率；同时使得小地震震级估算结果更为准确.

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差厚板U形件工艺孔成形性能仿真

胡贤磊, 朱永胜, 支颖

2024, 45 (8): 1080-1087. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.08.003

摘要 ( 328 )

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PDF(2474KB) ( 116 )

以冷冲压差厚板U形件作为研究对象，通过有限元仿真分析了工艺孔的位置、数量、尺寸以及形状对成形性能的影响.结果表明，差厚板在薄区侧壁处开孔时有利于减少侧壁的残余应力；差厚板的回弹与工艺孔在板件中的位置分布关系不大，与工艺孔的数量、半径及形状有关.从成形性能和回弹影响角度考虑，工艺孔优先选差厚板U形件端部的厚区与过渡区区域，如果必须在侧壁开孔，优选侧壁薄区区域.在相邻区域，工艺孔的数量尽量不超过2个，工艺孔尺寸小一些更合适，工艺孔形状沿轧制方向距离越小越合适.

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微燃烧器内氢气及甲烷/氢气燃烧的数值模拟

孙心茹, 孙岳, 阎富生, 刘慧

2024, 45 (8): 1088-1095. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.08.004

摘要 ( 295 )

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PDF(2124KB) ( 53 )

为了实现气体在微燃烧器中稳定燃烧的同时还可以获得高且均匀的外壁面温度分布，建立了气体在具有后向台阶微燃烧器中的燃烧模型.首先研究了后向台阶数量对微燃烧的影响，其次研究了不同氢气比例下，甲烷/氢气在具有3个后向台阶微燃烧器中的燃烧特性.结果表明：后向台阶结构能够稳定火焰；当气体的入口速度为3 m/s时，具有3个后向台阶微燃烧器可以燃烧的当量比范围（0.3~5.0）比具有1个后向台阶微燃烧器可以燃烧的当量比范围（0.5~4.6）大；后向台阶结构虽提高了外壁面温度，但使外壁面温差变大，降低了温度的均匀性；在氢气中加入一定比例的甲烷，既减缓了混合气的燃烧反应速度，又获得了高的外壁面温度和能量输出.

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含有不同裂纹类型的弧齿锥齿轮副啮合特性分析

宋翰生, 马辉, 刘子濛, 黄文康

2024, 45 (8): 1096-1106. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.08.005

摘要 ( 363 )

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PDF(7801KB) ( 100 )

在重载和交变载荷工况下，弧齿锥齿轮易产生齿根裂纹导致轮齿断裂，需明晰裂纹对啮合特性的影响机理，为故障诊断提供理论基础.利用ANSYS软件对弧齿锥齿轮齿副进行静态接触仿真分析.通过单元节点替换的方法设置了多种裂纹类型的故障模型，探讨了裂纹对弧齿锥齿轮副啮合特性的影响.研究结果表明：当轮齿接触椭圆移动到轮齿裂纹区域，啮合刚度随着裂纹的严重程度增加而逐渐下降，平面裂纹工况、空间裂纹工况和断齿工况的刚度最大下降量分别为27.58%，14.12%，32.82%.轮齿啮合的接触椭圆位置、裂纹位置以及深度会使齿面接触应力以及齿根弯曲应力产生不同的增减趋势.

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户外型AGV越障仿真方法与实验研究

赵英博, 修世超, 洪远, 步新宇

2024, 45 (8): 1107-1114. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.08.006

摘要 ( 341 )

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PDF(1771KB) ( 62 )

针对改善户外型自动导引车（AGV）的避振性和通过性的技术发展需求，提出并设计了一款户外型AGV的随动轮避振系统，并以此为研究对象，根据车辆悬架动力学理论，为其构建了7自由度动力学模型以及各方向运动的微分方程.并基于Simulink软件环境建立了仿真模型.在此基础上，以三角波输入为路面激励，对评价AGV稳定性的3个指标进行仿真分析.对AGV的越障通过性进行了实验，同时进行了AGV越障仿真方法效率对比实验，实验结果表明，AGV簧载质量最大位移均值为13.42 mm，本文建立的仿真模型的预测误差为4.6%，小于传统Adams软件的仿真预测误差.使用本文设计的基于Simulink的越障仿真方法比传统的Adams仿真方法节省了设计人员约28%的工作时间.

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基于TOA与AOA算法的室内定位方法

郭立新, 王云鹏

2024, 45 (8): 1115-1122. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.08.007

摘要 ( 229 )

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PDF(1904KB) ( 73 )

为了解决传统室内定位技术成本较高、稳定性差以及难于部署等问题，提出一种将到达时间（time of arrival，TOA）与到达角（angle of arrival，AOA）相结合的室内定位系统.该系统由定位基站与被控定位单元组成，其特征在于使用对射式布置的超声波传感器获取定位基站与被控定位单元之间的距离特征，利用角度传感器获取被控定位单元相对于定位基站的角度特征，以单基站就实现了精确的室内定位过程.分析了该系统基本结构与原理，建立定位与控制模型，在一定范围内对其定点定位精度与跟随定位精度进行了实验验证.实验结果表明：该系统结构简单，易于安装布置，鲁棒性强，在测试范围内的最大定点定位误差不超过5 cm，跟随定位误差不超过15 cm.

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考虑稳定边界和侧倾稳定的车辆路径跟踪控制

唐传茵, 潘律, 李静红, 章明理

2024, 45 (8): 1123-1134. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.08.008

摘要 ( 301 )

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PDF(5036KB) ( 90 )

为了解决无人驾驶车辆的路径跟踪任务中跟踪精度和车辆稳定性之间的冲突问题，提出了一种考虑横向和侧向稳定的路径跟踪控制器.首先以四轮独立驱动智能车为研究对象，设计了一种基于主动转向和电机驱动扭矩分配的整体模型预测控制器，以保证车辆在极端工况下的稳定和跟踪精度.然后通过相位图法和轮胎最大侧偏角设计车辆稳定性约束以优化动力学性能，利用零力矩方法建立侧倾约束，防止侧倾.最后在仿真中对比现有控制器，结果表明，所提出的控制器能够最大化地发挥车辆动力学极限，并在保证车辆稳定性的同时提高车辆的路径跟踪精度.

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二维超声振动辅助磨削的磨削力建模

马廉洁, 孙立业, 邱喆, 李红双

2024, 45 (8): 1135-1142. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.08.009

摘要 ( 250 )

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PDF(2347KB) ( 62 )

在研究二维超声振动下单颗磨粒的运动特性基础上，根据体积不变原理确定了平均切屑厚度.基于磨粒的几何形状以及材料的弹性回复率，推导出切屑变形力模型；根据摩擦力来源于磨粒与工件弹性接触和切屑流出，构建摩擦力模型；考虑到高频振动所产生的冲击作用对总磨削力的影响，建立冲击力模型.综合切屑变形力、摩擦力和冲击力模型，得出二维超声磨削的磨削力模型.通过氧化铝陶瓷二维超声磨削实验研究，确定了模型中的常数，并验证了磨削力模型的合理性.结果表明，法向力、切向力的实验值与理论值之间的平均误差分别为11.09%和8.07%，误差最大值不超出20%，所建模型具有预测作用.

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2.5D C_f/SiC复合材料微尺度磨削试验研究

李远峰, 温泉, 巩亚东, 唐本甲

2024, 45 (8): 1143-1149. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.08.010

摘要 ( 235 )

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PDF(3994KB) ( 45 )

为提高2.5D C_f/SiC复合材料在微磨削加工中的表面质量，使用500#金刚石磨粒、直径为0.9 mm的电镀微磨具对其进行3个因素5个水平的微磨削正交试验.通过极差与方差分析微磨削速度v_s、磨削深度a_p和进给速度v_w对磨削性能评价参数（磨削力、表面粗糙度、表面形貌）影响的主次顺序；通过不同水平下的试验结果分析磨削性能评价参数随工艺参数的变化规律.结果表明，磨削深度对磨削性能影响最大，进给速度影响最小；当增大磨削深度与进给速度时，表面粗糙度及磨削力逐渐增大，表面缺陷较多；当增大微磨削速度时，表面粗糙度及磨削力逐渐减小，表面形貌平整均匀，缺陷较少.

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激光熔化沉积过程缺陷识别方法

刘伟嵬, 刘炳君, 刘焕强, 刘泽远

2024, 45 (8): 1150-1158. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.08.011

摘要 ( 339 )

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PDF(3161KB) ( 70 )

激光熔化沉积加工过程中的缺陷萌生是制约激光熔化沉积技术发展的关键性问题.实现对缺陷的精确自动识别是提高激光熔化沉积技术应用水平的重要途径.提出了熔池瞬态特征提取算法，分析了熔池瞬态特征对沉积层熔合不良缺陷的影响关系，建立了熔池瞬态特征数据集.对主流识别算法进行了模型训练测试，获取了相对最优模型ResNet 34.为解决ResNet 34训练损失拟合效果差、计算速度慢的问题，结合传统卷积网络和LSTM（long short?term memory）网络，建立了训练和测试精度高且计算速度快的LRCN 64模型，测试准确率达95.8%，实现了对熔合不良缺陷的识别，为实现沉积件在线无损检测提供了技术支撑.

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基于GeoSMA-3D的岩质边坡异形滑动面搜索方法

王述红, 李忠, 侯钦宽, 李友明

2024, 45 (8): 1159-1166. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.08.012

摘要 ( 312 )

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PDF(2198KB) ( 95 )

针对岩体结构面发育特征的不确定性，提出一种岩质边坡异形滑动面搜索方法.以Ⅲ，Ⅳ结构面岩体为研究对象，结合GeoSMA-3D（geotechnical structure and model analysis-3D）程序中块体切割和关键块体判别模块，将滑坡体设定为几何多面体.岩体的内部块体组合形成多面体，以多面体的表面表征滑动面.引入层次分析法，建立滑动面准定量化评价准则.以小盘岭边坡为例，将异形滑动面判定准则导入GeoSMA-3D程序中，研究表明边坡存在6个关键块体，组合滑动面有3个，潜在滑动面安全系数为1.046，滑动面几何形态与实际边坡拟合度高达95%，验证了岩质边坡滑动面搜索方法的合理性.

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遗留煤柱诱发岩层破断微震响应及前兆特征

牟文强, 李连崇, 刘洪磊, 余国锋

2024, 45 (8): 1167-1177. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.08.013

摘要 ( 266 )

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PDF(7149KB) ( 74 )

为揭示深井遗留煤柱失稳诱发顶板异常破断及前兆特性，利用统计方法分析了下层回采岩层动力响应微震特征，探究了多源参数在岩层破断失稳前兆中的控制特征，建立了基于关键切线斜率与多参量的强动力响应控制指标模型及预测方法.结果表明，基于统计方法可规避震源数据离散性而确定岩层集中损伤区；动力响应由弱变强的过程中微震具有典型的时间特征：能量指数呈急剧上升—平稳—急剧下降3个阶段，累计视体积呈平稳过渡—急剧增长2个阶段，b值呈减小—低值稳定的趋势.对比遗留煤柱区矿压显现特征，以能量指数对数值以及累计视体积的变化率为主控前兆指标，能量总值、b值及矿山压力作为次控前兆指标的响应模型及预测方法具备可行性.

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多尺度特征融合的Transformer遥感影像超分辨率重建

王植, 王坤, 王梦晴

2024, 45 (8): 1178-1184. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.08.014

摘要 ( 241 )

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PDF(1851KB) ( 75 )

针对现有遥感影像超分辨率重建算法，在处理复杂场景时，存在无法充分提取和利用特征，且计算复杂度高的问题，提出一种多尺度特征融合的Transformer遥感影像超分辨率重建网络模型.该模型引入了多尺度残差Swin Transformer模块，在充分提取特征的同时，减少用于提取浅层特征的模块冗余；建立了一个特征细化融合模块，可以充分提取图像特征来提高网络性能.基于UC Merced Land Use公开数据集进行实验，结果表明：提出的模型所需参数数量仅为目前主流超分辨率重建方法EDSR模型的61.6%，重建结果在不同尺度下的峰值信噪比和结构相似度相对EDSR分别平均提高了0.82 dB和0.024.通过对比分析，证明本文提出的模型在提高图像质量的同时，有效地减少了网络参数冗余，可明显提高重建图像质量，满足高分辨率遥感影像处理需要.

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双相流细水雾抑制锂离子电池热失控蔓延试验研究

张培红, 张鑫, 李子建, 姜雪

2024, 45 (8): 1185-1192. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.08.015

摘要 ( 240 )

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PDF(2694KB) ( 48 )

为抑制锂离子电池热失控及其蔓延，构建氮气与细水雾（NWM）双相流系统.通过改变系统施加压强和作用时间，对比分析电池表面温度和附近烟气体积分数以及NWM的冷却功率和电池模块的热量累积，阐述NWM系统抑制锂离子电池模块热失控蔓延的机制及有效性.结果表明，在NWM冷却电池模块表面和窒息机制的协同作用下，电池模块射流火的持续时间显著降低；且NWM压强越大，作用时间越长，会使电池表面的最高温度越低，相邻电池之间TR蔓延的时间间隔越长，表明NWM抑制锂离子电池热失控蔓延的有效性显著增强.

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供应商关系与企业数字化转型

刘涛, 庄新田, 张伟平

2024, 45 (8): 1193-1200. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.08.016

摘要 ( 406 )

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PDF(709KB) ( 99 )

基于中国上市企业普遍存在供应商依赖的现实情境和当前“数字中国”建设的重要时代背景，利用文本分析技术，以2007—2021年A股全部上市公司为样本，考察供应商关系对企业数字化转型影响的内在机理及后果.研究结果表明，供应商集中度与企业数字化转型之间存在显著的“U”型关系，且这种“U”型关系在行业竞争度低、非国有企业和专精特新企业中表现得更为明显，供应商集中度能够通过动态影响商业信用融资而对企业数字化转型产生影响.

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跨域网络使用行为对工作家庭关系的影响

张兰霞, 那丽杰, 王乐乐, 毛孟雨

2024, 45 (8): 1201-1208. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.08.017

摘要 ( 309 )

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PDF(752KB) ( 58 )

基于资源保存理论，运用潜在剖面分析（latent profile analysis，LPA）方法，对742名员工的跨域网络使用行为进行了类别划分，并进一步分析了不同类别的跨域网络使用行为对工作家庭关系的影响差异.研究结果表明，跨域网络使用行为可分为3种，分别命名为回避型跨域网络使用行为、适度型跨域网络使用行为和活跃型跨域网络使用行为.其中，活跃型跨域网络使用行为员工的工作家庭关系水平最高；同时，与工作家庭冲突相比，跨域网络使用行为对工作家庭增益的影响更大.

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数字经济背景下科技金融对科技创新的影响

李静, 韩颖, 曹艺馨, 姚欣雨

2024, 45 (8): 1209-1216. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2024.08.018

摘要 ( 374 )

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PDF(683KB) ( 46 )

通过建立静态和动态面板模型，实证研究我国科技金融发展对区域科技创新的作用效果，并进一步研究了数字经济对其作用效果的调节效应.研究结果表明：科技金融对科技创新具有明显的支持作用，但主要体现在短期，长期作用效果降低.不同科技金融方式在创新不同阶段作用效果存在差异，在新技术研发和成果转化的过程中，起支持作用的主要是财政科技支出和金融机构科技贷款；进入技术推广及产业化阶段，金融机构科技贷款仍具有支持效果，风险投资的作用逐渐显现；在科技金融支持科技创新的过程中，数字经济具有正向调节效应.

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