东北大学学报（自然科学版）

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参数寻优自适应重构特征的高压辊磨机运行故障诊断

孙洪硕, 张丹威, 徐泉, 柴天佑

2025, 46 (11): 1-11. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240087

摘要 ( 35 )

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高压辊磨机的运行环境复杂且信号易受到噪声污染，针对传统算法难以有效提取高压辊磨机故障特征以及随机共振系统参数选取困难的问题，提出了一种基于参数寻优自适应重构特征的高压辊磨机运行故障诊断方法.首先，采用集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition, EEMD)算法将高压辊磨机振动信号分解成若干个本征模态函数(intrinsic mode function, IMF)分量；其次，结合相关系数与互信息构建混合判别准则，自适应地筛选出异常运行特征最强的分量信号进行重构；在此基础上，引入具有种群概率突变机制的樽海鞘群算法(salp swarm algorithm, SSA)，构建自适应的随机共振(stochastic resonance, SR)参数寻优策略；最后, 提出基于自适应选取分量重构信号的高压辊磨机运行故障诊断方法.仿真实验结果表明了所提方法的有效性.

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基于快速模型预测控制的重型车辆侧翻稳定性研究

王宏伟, 张晴晴, 汪洵

2025, 46 (11): 12-18. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240092

摘要 ( 23 )

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为解决重型车辆易发生侧翻的问题,提出一种基于快速模型预测的主动安全控制方法.首先,建立重型车辆非线性动力学模型,利用T-S模糊方法将非线性系统转化为线性系统;采用分层控制策略,上层设计模型预测控制（model predictive control,MPC）防侧翻控制器获得最优横摆力矩,下层利用单侧车轮控制方式进行制动力分配.然后,为减少控制器的计算负担,引入Laguerre函数对控制输入序列进行重构,采用原始对偶内点法处理约束条件,实时高效地求解二次规划函数.最后,在典型工况下进行MATLAB/Simulink和TruckSim联合仿真.结果表明,相较于传统MPC控制器,所提的快速MPC控制器能够在保证性能的同时有效提高计算效率,可以及时避免车辆侧翻失稳.

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基于改进YOLOv8的脱水蔬菜异物检测方法

胡博, 熊华德, 刘尧, 张勇军

2025, 46 (11): 19-29. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20249020

摘要 ( 19 )

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PDF(12524KB) ( 9 )

针对脱水蔬菜生产过程中人工质检工作量大、检测效率低、工人质检标准不一致等问题，提出了一种基于改进YOLOv8的异物检测方法YOLOv8n-BCS，以辅助工人提高质检效率并减轻劳动强度.YOLOv8n-BCS模型在主干网络中引入ShuffleNetV2和BoTNet(bottleneck transformer network)，在颈部网络结构融入SimAM(simple attention module)注意力机制和轻量化上采样算子CARAFE(content-aware reassembly of features)，同时采用SIoU(similarity intersection over union)函数计算回归损失.使用NVIDIA GeForce RTX 3080服务器进行训练测试，实验结果表明：YOLOv8n-BCS模型精确率P为96.8%，召回率R为94.7%，调和平均值F1为95.7%，平均精度均值（mAP）为97.1%，帧率为231 f/s，模型体积为6.1 MB.相比对照模型，YOLOv8n-BCS模型容量减小，检测速度和平均精度均值提升，可为脱水蔬菜智能检测分拣系统优化提供技术参考.

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基于Stacking集成学习的CT图像质量分类

刘怡文, 温涛, 毕远国, 朱宏博

2025, 46 (11): 30-36. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240225

摘要 ( 25 )

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计算机断层扫描成像因低成本和高效性成为医学影像的一种重要形式，然而图像质量下降对诊断和预后造成严重干扰.针对单分类器性能有限，无法满足高精度CT（computed tomography）图像质量分类需求的问题，提出一种面向伪影识别的Stacking集成学习方法.基于分类多样性和各分类器性能考虑，选取具有异构性能的随机森林（random forest,RF)、反向传播神经网络（back propagation neural network，BPNN）和Inception v3作为基分类器，采用极限梯度提升(eXtreme gradient boosting，XGBoost)作为元学习器.实验结果表明，该方法准确率达到99.2%，使得模型的分类效果有所保证，能够满足不均衡数据集条件下CT图像质量分类的高准确率需求.

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面向多能源发电领域的微调大语言模型EcoPowerGPT

覃文军, 郭彦良, 曲睿婷, 宋青

2025, 46 (11): 37-47. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240187

摘要 ( 16 )

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针对多能源发电领域因缺乏高质量数据集导致问答(question ansuering,QA)效果欠佳的问题，以及中文回答泛化能力不足的现状，提出了一种基于Llama架构、面向多能源发电领域的微调大语言模型EcoPowerGPT.通过整理多能源发电领域的文献与报告，采用分类过滤和多维度评分方法进行数据处理，进而构建多能源发电微调数据集，并基于该数据集对大语言模型进行指令微调.将EcoPowerGPT在多能源发电QA测试集及单选题测试集上与其他6个对话模型进行对比实验.结果表明，EcoPowerGPT在回答的准确性与全面性上均优于现有对话模型.

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基于双阶段深度学习的图像修复方法

王天琪, 张迪, 张鑫宇, 张一鸣

2025, 46 (11): 48-57. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20250072

摘要 ( 22 )

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PDF(6043KB) ( 9 )

针对现有图像修复方法在处理复杂损伤和依赖成对训练样本方面的不足，提出一种端到端的双阶段自监督图像修复方法.该方法包括退化模拟、边缘修复和色彩重建3个环节，并通过协同优化实现结构与色彩的协同还原.实验在档案馆历史图像集上进行，采用峰值信噪比(peak signal-to-noise ratio,PSNR)、感知相似度(learned perceptual image patch similarity,LPIPS)、弗雷歇起始距离(Fréchet inception distance,FID)和色彩丰富度得分(Colorfulness Score)4项指标进行评估.结果表明，该方法在图像还原精度、感知质量和色彩表现方面均优于主流方法，具备良好的实用价值和鲁棒性.

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控制轧制对高锰高氮奥氏体钢组织与性能的影响

张楚恒, 李艳梅, 邓想涛, 王昭东

2025, 46 (11): 58-65. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240078

摘要 ( 18 )

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PDF(6755KB) ( 14 )

为提升高锰高氮奥氏体钢的屈服强度，采用SEM、EBSD等表征手段，系统研究了控制轧制工艺对Fe-Mn-Cr-N体系高锰高氮奥氏体钢微观组织演变及力学性能的影响，分析了再结晶区轧制和未再结晶区轧制两种轧制工艺在不同轧制温度下实验钢的组织与性能演变特征.当终轧温度从1 040 ℃下降至973 ℃时，实验钢的平均晶粒尺寸减小，同时出现少量变形组织，其强度、塑性和韧性均随终轧温度降低而略有提高.当终轧温度下降至未再结晶区内的849 ℃时，实验钢内充满具有更高位错密度的变形奥氏体晶粒，屈服强度和抗拉强度均显著提高.未再结晶区的低温轧制可以克服传统高锰奥氏体钢屈服强度不足的局限，获得较好的综合力学性能.

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TiO₂碳热还原机理及影响因素的研究

张国鹏, 沈峰满, 章苇玲, 郑海燕

2025, 46 (11): 66-72. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240111

摘要 ( 16 )

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PDF(1955KB) ( 9 )

高炉冶炼钒钛磁铁矿过程中TiO₂过度还原会严重影响高炉顺行.基于TiO₂碳热还原热力学计算，并采用失重法探究温度、气氛及还原剂类型对TiO₂碳热还原过程的影响.结果表明，固溶体Ti(C _x，N _y )的生成起始反应温度随着TiC摩尔分数的增加而升高；相同温度下，TiN在Ti(C _x，N _y )中的摩尔分数随N₂分压增加而增大；相同反应时间内，TiO₂的还原度随温度升高而增加；在Ar和N₂气氛中，TiO₂可与石墨发生碳热还原反应生成TiC及TiN，而在空气和CO₂气氛中石墨会优先与空气中的O₂及气氛中的CO₂发生氧化反应；在所有还原剂中，TiO₂与石墨的反应难度最大，提高入炉焦炭的石墨化程度可有效抑制高炉中TiO₂的过度还原.

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含局部缺陷的圆柱滚子轴承动力学建模与振动分析

李小彭, 李雪东, 刘彬, 李柏涛

2025, 46 (11): 73-81. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240108

摘要 ( 18 )

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PDF(3976KB) ( 5 )

为了分析滚道凹槽对圆柱滚子轴承动力学性能和振动特性的影响，以牵引电机圆柱滚子轴承为研究对象，建立具有波纹状凹槽的圆柱滚子轴承轴电流损伤模型.首先，采用分段函数描述由轴承滚道局部缺陷引起的附加位移，建立轴承局部缺陷损伤模型；其次，基于圆柱滚子轴承弹簧-质量简化模型，建立考虑滚道缺陷的轴承动力学模型；最后，通过仿真和实验研究了不同损伤程度对轴承振动特性及轴承载荷分布的影响规律，验证所建轴承模型的可靠性.结果表明，该模型有效反映了轴电流损伤引起的冲击激励和周期性变化规律，随着局部缺陷损伤程度的增加，轴承的振动响应和载荷分布波动加剧，轴承转动稳定性降低.

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金属熔丝成型17-4PH制品表面粗糙度

姜世杰, 王菲, 李曙光, 许子沼

2025, 46 (11): 82-89. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240042

摘要 ( 14 )

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PDF(2308KB) ( 20 )

由于逐层累加的成型特点及脱脂/烧结工艺过程的影响，金属熔丝成型（metal fused filament fabrication，MFFF）制品的表面质量存在明显缺陷.优化过程参数是改善表面质量的有效方法之一.首先，基于Box-Behnken设计原理制备了MFFF生坯/烧结样件，并通过实验确定了各样件的表面粗糙度；然后，根据响应曲面法分析了过程参数的个体效应和交互效应，对实验结果进行方差分析以确定显著因素；最后，通过回归分析获得统计模型和优化的过程参数组合，并对其进行实验验证.结果表明，优化过程参数能够有效改善MFFF制品的表面质量；挤出倍率对样件表面粗糙度的影响最大，成型速度的影响最小；适量增加挤出倍率有助于提高生坯件表面质量.

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考虑流体惯性的球面螺旋槽轴承特性分析

罗忠, 郝昊天, 吴炫睿, 梁堡冰

2025, 46 (11): 90-97. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240077

摘要 ( 17 )

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PDF(2553KB) ( 11 )

球面螺旋槽轴承作为飞轮储能装置中转子系统的重要承载和振动控制结构，其刚度和阻尼直接影响转子系统的振动行为，进而影响飞轮储能装置的性能与效率.为研究轴承的润滑特性，基于球坐标系下考虑流体惯性的雷诺方程，采用小扰动法推导扰动压力方程，利用有限体积法和有限差分法求解偏微分方程，获得油膜压力分布.通过数值计算分析考虑流体惯性和不考虑流体惯性的油膜压力、承载能力和动态特性.结果表明，当转速和偏心率较大时，流体惯性存在明显的影响，考虑流体惯性的油膜压力、承载力和阻尼更大，刚度更小.

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大长径比微圆柱阵列工具电极的制备

金丽雅, 巩亚东, 朱容迪, 高鸿飞

2025, 46 (11): 98-105. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240107

摘要 ( 15 )

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PDF(3515KB) ( 10 )

针对大长径比微圆柱阵列电极制备难度大、工艺复杂等问题，基于微正四棱柱电极电蚀致截面变圆形的特殊现象，提出一种多次迭代加工新工艺方法，以高质、高效制备大长径比微圆柱阵列电极.通过实验验证了该方法的可行性，并对比了不同电极材料（铜、铜钨合金）对加工性能的影响.结果表明，与铜钨合金相比，铜材料电极迭代制备微圆柱阵列电极所需的迭代次数更少.制备出的铜和铜钨合金6 $×$ 6微圆柱阵列电极的长径比分别为6.08，8.81，加工得到的阵列圆孔直径标准差分别为8.48，8.18 μm.

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鱼腹梁支护跨中挠度的计算方法及其数值验证

王骋飞, 王述红, 焦诗卉, 任明珠

2025, 46 (11): 106-114. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240085

摘要 ( 24 )

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鱼腹梁支护变形计算是高次超静定问题，涉及应力应变的复杂关系.为建立适用于鱼腹梁支护结构体系变形的理论方法.本文在还原鱼腹梁支护受力和变形特征的基础上进行简化，提出鱼腹梁支护结构跨中挠度的计算方法.通过有限元软件对比多种工况，修正理论假设误差.得到一种较高精度的鱼腹梁支护跨中挠度计算方法.该方法可用于鱼腹梁支护变形情况的计算，能高效地预测鱼腹梁支护跨中变形情况.经多种方法验证表明，该方法误差较小且符合规律，可为相关工程提供参考.

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盾构切削既有车站障碍桩体掘进参数优化数值模拟

贾蓬, 孙彬煜, 朱利, 宋立民

2025, 46 (11): 115-124. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240242

摘要 ( 26 )

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PDF(4774KB) ( 24 )

盾构机在下穿既有车站遭遇障碍桩体时，往往需要直接切削桩体通过，切桩时盾构机的掘进参数控制对于既有上部结构的安全性和稳定性至关重要.针对沈阳地铁下穿既有车站切桩施工工程，采用ABAQUS有限元数值模拟软件，模拟刀盘动态切削障碍桩体过程.结果表明，切桩过程中无论盾构机是驶向车站还是驶离车站，场切深指数和掘进比能均随推速的增加而增大；桩体钢筋被切断的长度随推速和转速的增加而增大，当推速小于0.35 mm/s时，切断长度小于350 mm的钢筋数量较多；刀盘转速超过0.140 rad/s后，长钢筋的数量明显增多；随着推速的增加，切桩时对周围桩体的扰动度也随之增加，在推速超过0.4 mm/s后应力扰动度显著增加.

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IWOA-Elman神经网络及其在充填体强度预测中的应用

高浩然, 刘洪磊, 车德福, 兰天行

2025, 46 (11): 125-133. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240105

摘要 ( 20 )

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PDF(3493KB) ( 17 )

矿山充填体单轴抗压强度是保障采场稳定性的关键指标，针对传统试验测定耗时低效的问题，为实现高效精准预测，提出一种融合混沌映射、自适应权重和Levy飞行的改进鲸鱼优化算法(IWOA).采用IWOA优化Elman神经网络的权值与阈值，构建IWOA-Elman预测模型.基于某矿山充填体配比数据，以水泥、粉煤灰和尾砂质量分数为输入，抗压强度为输出，训练并测试模型.与Elman，PSO-Elman及WOA-Elman模型对比结果表明，IWOA收敛性能更优；IWOA-Elman模型的均方根误差(RMSE)和平均绝对百分比误差(MAPE)分别为0.050 7和3.326 9，精度更高.该模型对充填体强度预测及智能化充填设计具有一定的参考价值.

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灌溉诱发湿陷性黄土性能劣化机理及试验研究

马世雄, 王述红, 刘智

2025, 46 (11): 134-142. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240106

摘要 ( 20 )

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为探究湿陷性黄土受灌溉影响产生性能劣化的机理，通过差异盐分质量分数状态下不同灌溉-蒸发循环次数的室内试验，建立重塑黄土湿陷性受灌溉-蒸发循环作用的劣化模型，提出评估劣化性能指标，并通过扫描电镜（SEM）试验获取其微观结构的变化特征.结果表明，湿陷系数随灌溉-蒸发循环次数增加及盐分质量分数升高呈现不同的增长规律.灌溉-蒸发和盐蚀的耦合作用使黄土骨架结构更加松散和弱化，为湿陷性提供了更多的孔隙空间.盐分质量分数小于0.3%时，灌溉-蒸发劣化率高于盐蚀劣化率；盐分质量分数大于0.6%时，盐蚀劣化率高于灌溉-蒸发劣化率.该研究可为黄土高原地区的湿陷性黄土性能劣化产生的灾害评价和预测提供参考依据.

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粉煤灰水泥浆内部钢筋钝化行为的电化学试验研究

范颖芳, 苏钰璇, 李秋超, 陈昊

2025, 46 (11): 143-153. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20249028

摘要 ( 14 )

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PDF(5664KB) ( 16 )

为了研究粉煤灰水泥浆内部钢筋钝化过程，考虑5组粉煤灰掺量（质量分数为0，10%，20%，30%和40%），浇筑水泥浆钢筋圆柱形试件，采用开路电位、电化学阻抗谱等电化学方法，监测水泥水化过程中内部钢筋钝化膜的形成过程，获得水泥水化过程中不同粉煤灰掺量水泥浆钢筋试件的阻抗谱，基于等效电路模型R（Q（R（QR）））得到试件钝化膜电阻、电荷转移电阻和表观界面电容等电化学参数.结果表明，粉煤灰水泥浆内部钢筋钝化膜在7 d内形成；R（Q（R（QR）））等效电路模型可有效拟合粉煤灰水泥浆钢筋试件的电化学阻抗谱曲线，卡方检验结果小于10^-4数量级；粉煤灰延缓水泥浆内部钢筋钝化；掺20%粉煤灰水泥浆内部钢筋钝化膜较稳定，对钢筋保护能力较好.

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温度阶跃下不同年龄群体生理与主观热响应实验研究

司笑萌, 张九红, 安江, 马鸣霄

2025, 46 (11): 154-162. DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20240209

摘要 ( 16 )

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以沈阳市商场为研究对象，探讨温度阶跃变化且适度活动状态时，不同年龄群体的生理参数和主观评价随时间变化的规律.共招募60名受试者，设定冷暴露温度为-12 ℃，室内温度工况为18 ℃和24 ℃，经历热-冷-热3个阶段进行实验研究.结果表明，冷暴露后人体需要约18 min达到新的生理稳定状态，其中儿童组恢复时间更短；血压值在温度阶跃变化时存在显著性差异，儿童组血压变化幅度约为中年组的2.5倍；LF/HF（低频/高频）在不同年龄组间差异明显.LF/HF值受不同年龄人群和环境温度条件的影响较为显著，可作为评价不同环境条件下人体热舒适的潜在指标.

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