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期刊信息

吉林大学学报(工学版)
ISSN 1671-5497
CN 22-1341/T
主 任:张祥合
编 辑:曹 敏 程仲基
    赵莹莹 赵浩宇
电 话:0431-85095297
E-mail:xbgxb@jlu.edu.cn
地 址:长春市吉林大学南岭校区
    逸夫教育大楼B823室
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2019年, 第49卷, 第3期 刊出日期:2019-05-01
上一期   
非严格优先权下无左转专用相位直行车辆轨迹模型建立
白乔文,曲昭伟,陈永恒,熊帅,陶楚青
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  673-679.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180110
摘要 ( 219 )   HTML ( 5 )   PDF(2539KB) ( 49 )  

首先,通过大量实测数据对非严格优先权下有、无左转专用相位直行车辆轨迹在交叉口内3个断面的分布特性进行分析。然后,根据实际交通运行状况提出驾驶员避让对向左转车流的决策过程,并考虑交叉口几何尺寸、直行车辆进入交叉口时的初始速度、直行车辆与对向左转车辆横向安全距离等因素对轨迹的约束作用,建立了无左转专用相位下直行车辆的轨迹偏移模型。最后,通过实际数据验证了模型的有效性。研究成果有助于深入理解非严格优先权下无左转专用相位的直行车流运行机理,为交通流微观仿真提供理论基础。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
面向车辆自主驾驶的行人跟踪算法
李志慧,钟涛,赵永华,胡永利,李海涛,赵景伟
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  680-687.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180201
摘要 ( 187 )   HTML ( 6 )   PDF(10410KB) ( 63 )  

基于背景感知相关滤波框架和车辆前方行人运动的特点,建立了运动行人尺度快速估计和选择性更新的行人跟踪算法。首先,在线训练学习待跟踪行人的背景感知相关滤波器。其次,针对行人的尺度变化训练一个一维的尺度相关滤波器对尺度进行精细搜索,使算法更适应车载的快速尺度变化。再次,利用峰值旁瓣比评价行人状态,建立两相关滤波器的选择性更新机制。最后,基于吉林大学车载试验数据库JLU?PDS、德国奔驰Daimler、美国OTB共享国际测试库,与卡尔曼车载行人跟踪算法进行对比测试,试验结果表明本文算法具有较好的尺度适应和抗遮挡性能,更能满足车辆自主驾驶的需求。

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考虑双向行人跟随行为的社会力模型
曹宁博,赵利英,曲昭伟,陈永恒,白乔文,邓晓磊
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  688-694.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170612
摘要 ( 236 )   HTML ( 2 )   PDF(994KB) ( 43 )  

为在行人仿真模型中更全面地反映行人特性,并研究跟随行为对双向过街行人的影响,本文建立了考虑跟随行为和冲突避让的行人过街社会力模型。研究了跟随特性对行人行走行为的作用,建立了行人的跟随行为模型、人行横道和信号灯对行人的作用力和冲突避让力模型,提出了改进的行人过街社会力模型。通过数值仿真分析了行人过街速度和可能事故数的变化规律,结果表明:设置跟随力有利于提高整体行人的过街速度和过街效率;冲突避让模型能有效降低行人的可能事故数。

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面向混合交通的感应式交通信号控制方法
罗小芹,王殿海,金盛
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  695-704.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180152
摘要 ( 335 )   HTML ( 4 )   PDF(1818KB) ( 52 )  

为解决城市道路混合交通场景中,依据机动车交通流进行信号配时的设计方法无法兼顾非机动车交通流,且可能降低机动车交通流运行效率的问题,提出了以单点优化方法以及感应控制原理为基础的面向混合交通的感应式交通信号控制方法。在实施感应控制流程之前,根据热成像检测器的实时数据,结合以交通强度为核心指标的单点优化方法确定各相位的基准绿灯时间;在基准绿灯时间的基础上,确定各相位的初始绿灯时间以及最大绿灯时间,作为感应控制阶段的关键参数。用实际数据对本文方法进行合理性分析,结果表明混合交通中非机动车流对交通状态具有一定的影响,可以通过考虑非机动车的影响确定感应控制中的关键参数。此外,还通过算例设计对所提混合交通强度指标进行了脱机验证,结果表明:考虑非机动车影响的混合交通强度指标较原有交通强度指标能够更好地反映交叉口状态,使单点优化控制下的交叉口车均延误下降了7.69%;根据混合交通强度计算得到的感应控制的最大绿灯时间,可使调查路段的过饱和周期比例下降80.77%。

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基于思维进化优化的多源交通数据融合算法
陈磊,王江锋,谷远利,闫学东
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  705-713.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20171075
摘要 ( 211 )   HTML ( 6 )   PDF(1718KB) ( 49 )  

针对交通数据多传感器融合算法精度不足、稳定性差等问题,提出一种基于思维进化算法(MEA)优化的BP神经网络(MEA?BP)融合算法。借助MEA所具有的“趋同”和“异化”操作,在介绍基本原理的基础上,设计了用于优化BP神经网络初始权值和阈值并定向搜寻最优BP神经网络融合模型的融合算法计算步骤。基于所选取的区间速度数据进行实证分析,结果表明:MEA?BP融合算法较BP神经网络算法具有更好的收敛性,在精度和稳定性方面分别提升了9.38%和31.44%;时间敏感性分析显示,MEA?BP融合算法也具有良好的可移植性。

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考虑停车可用性的建成环境对小汽车通勤出行的影响
尹超英,邵春福,王晓全
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  714-719.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180047
摘要 ( 170 )   HTML ( 2 )   PDF(806KB) ( 48 )  

为分析建成环境对通勤出行方式选择的影响,考虑居住地和工作地的停车可用性,以小汽车拥有和通勤距离为中介变量,构建路径分析?离散选择一体化模型(PAM?DCM)。利用长春市居民出行调查数据,借助Mplus软件对模型参数进行估计,并与不考虑停车可用性的情况进行比较。研究结果表明,考虑停车可用性的模型拟合效果更优,且停车可用性对小汽车通勤具有显著的正效应;建成环境对小汽车通勤有显著影响,且居住地建成环境的影响大于工作地。

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考虑出行者风险态度的最优路径搜索
凃强,程琳,林芬,孙超
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  720-726.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20171143
摘要 ( 199 )   HTML ( 0 )   PDF(1244KB) ( 47 )  

由于交通系统存在不确定性,路径旅行时间会在一定范围内随机变化,面对随机交通网络,出行者表现出不同的风险态度,可以分为风险规避,风险中立和风险偏好3类。采用正态分布描述路段出行时间的随机性,分别考虑出行时间预算、超额出行时间、低额出行时间3类模型,研究出行者最优路径选择行为,此外还考虑了出行者多兴趣点出行的情况。提出一种标号修改算法,分别设置可靠度α=0.75和α=0.25,对不同风险态度出行者最优路径选择结果进行了分析,并在不同规模网络中对算法性能进行了测试。结果表明:在10 000节点大网络中,该算法平均运算时间约为100 ms,相比确定网络下的经典dijkstra算法约慢了42%,通过对比分析可知,该算法运行速度较快,能够满足实际应用需求。

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基于RGB熵和改进区域生长的非结构化道路识别方法
吴骅跃,段里仁
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  727-735.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20171257
摘要 ( 208 )   HTML ( 2 )   PDF(4533KB) ( 46 )  

非结构化道路通常没有车道线等引导标线,且边界模糊,周围干扰因素较多,在这种道路上自动驾驶以及车辆辅助驾驶的车道保持功能将不能可靠工作。通过生成道路RGB图像的熵图像,并计算此熵图像直方图的最小差值,以此差值作为阈值初步分割道路图像并使用改进区域生长方法提取出道路区域。使用实时性较好的二次曲线建立车道模型,并使用改进的最小二乘拟合方法可有效避开道路区域边缘杂点并提高边缘拟合速度。试验结果表明,改进的方法可以快速并较好地提取出非结构化道路图像中的车道并拟合出车道线,有利于实现基于视觉的自动驾驶和车辆辅助驾驶系统在非结构化道路上的车道保持。

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侧风下峡谷桥隧连接段汽车的行驶特性
王露,刘玉雯,陈红
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  736-748.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180074
摘要 ( 270 )   HTML ( 0 )   PDF(3862KB) ( 38 )  

为保障山区高速公路的运营安全,研究了在风环境下峡谷桥隧连接段车辆瞬态气动特性及其规律,借助Carsim软件建立车辆模型,并模拟峡谷桥隧连接处的路段特性,以西汉高速桥隧连接段的实测数据输入风速值和侧风角度等参数,来模拟不同风速及角度对车辆行驶的影响。首先,对运行仿真后得到的车辆纵向速度、侧向加速度、车辆气动三分力(气动阻力、侧向力、气动升力)、气动侧偏角等参数进行分析;其次,通过分析不同车速、风速、风向角的车辆气动力,探究其对行车稳定性的影响程度;最后,研究了车辆在侧风环境下安全稳定行驶的临界车速和临界风速。研究结果表明:车辆行驶在有侧风作用影响下的峡谷桥隧连接段时,车速由60 km/h提升至80 km/h,车辆气动阻力、侧向力及气动升力分别增加160%、53%及89%,并且在风速达80 km/h的冰雪路面下,伴随出现超过1 m的大偏移量侧滑,当经历西汉高速年最大风速31.5 m/s(约113 km/h)时,车辆出现明显倾覆现象,对行车安全构成了一定的风险。

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基于变间距动态规划的中高速磁悬浮列车 速度曲线优化
赖晴鹰,刘军,赵若愚,骆泳吉,孟令云,徐亚之
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  749-756.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180120
摘要 ( 265 )   HTML ( 2 )   PDF(1524KB) ( 38 )  

本文首先对中高速磁悬浮列车动力学模型进行分析,之后在考虑辅助停车区对列车运行影响的基础上提出了一种变间距的动态规划模型。该模型以双速度防护曲线临界点作为划分分区的依据,之后将分区再次划分为不同间距长度的子阶段,并构建阶段内能耗以及时间变化方程,最后在满足相关约束条件下采用逆推法求解变间距的动态规划模型。本文通过仿真案例,对比了变间距动态规划模型与等间距动态规划模型在列车速度曲线优化的异同,验证了本文提出的模型在时间效率以及能耗优化上的优势。

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基于路表分形摩擦理论的整车雨天制动性能模拟
黄晓明,曹青青,刘修宇,陈嘉颖,周兴林
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  757-765.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20171082
摘要 ( 242 )   HTML ( 3 )   PDF(3119KB) ( 51 )  

采用一种考虑橡胶?路面摩擦特性与水膜动水压力的雨天车辆制动模拟方法,研究了积水沥青路面上车辆的制动性能。首先运用路表分形摩擦理论,基于路面功率谱和橡胶的复模量计算出橡胶?路面的动摩擦因数。然后建立轮胎有限元滑水模型,分析了不同行驶速度及水膜厚度下轮胎?水膜?路面接触力变化规律。在此基础上,建立整车动力模型,基于车辆防抱死制动机理模拟评估了积水直线与弯道路面上整车制动性能。研究表明:与干燥状态相比,潮湿状态下橡胶?路面动摩擦因数下降了13%~34%;轮胎滑水过程中,随着轮胎行驶速度的增加,轮胎?路面接触力逐渐减小、水流竖向托举力逐渐增大,水膜厚度的增加也会产生相同的效果;较低的车辆行驶速度、较小的路表水膜厚度以及防抱死系统,都能有效降低车辆制动距离;相比于单个车轮的临界水漂速度,采用整车模型分析积水路面车辆行驶状况更切合实际状态。

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路基土抗剪强度与化学及矿物成分的关系
王静,吕翔,曲肖龙,钟春玲,张云龙
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  766-772.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180252
摘要 ( 190 )   HTML ( 0 )   PDF(1777KB) ( 33 )  

为了从矿化组成层面上揭示路基土宏观力学特性的变化规律,对不同塑性指数路基土进行了化学主次成分量测定、全岩矿物组成和黏土矿物相对含量测定,基于灰色关联理论,分析了各矿物含量与路基土抗剪强度及其参数(黏聚力和内摩擦角)的关联性。研究结果表明:在土样的化学成分中,FeO、K2O和SiO2与土样的抗剪强度关联最大,且关联度均大于0.9;P2O5与黏聚力关联最大,关联度大于0.85;Na2O、SiO2、K2O和FeO与土样的内摩擦角有较大关联,其中Na2O、SiO2与土样的关联度大于0.9,K2O、FeO的关联度大于0.8。在全岩矿物组成方面,碱性长石(fs)和石英(Q)与土样的抗剪强度、内摩擦角和黏聚力均有密切关联,关联度大于0.9;而斜长石(Pl)与土样的宏观力学特性关联度很低,可以忽略其含量对抗剪强度及其参数的影响。在黏土矿物相对含量方面,伊利石和蒙脱石混层(I/S)与土样的抗剪强度、黏聚力、内摩擦角均有密切关联;伊利石(I)在一定程度上与土样的黏聚力关联度较大;高岭石(K)与土样的抗剪强度及其参数的关联度不大,在分析土的宏观力学特性时可以不予考虑。

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基于多阶段分区域动力测试的桥梁结构损伤评估
李万恒,申林,王少鹏,赵尚传
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  773-780.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180562
摘要 ( 190 )   HTML ( 0 )   PDF(3915KB) ( 31 )  

针对桥梁结构损伤评估时存在的传感器布置数目过多和测点最优化等问题,基于连续体位移协调条件和状态随机空间理论,通过引入子区域的概念,提出了多阶段分区域移动测试法,从而得到桥梁整体结构模态振型。建立了以模态柔度系数对角元素为损伤指标的诊断方法。分析结果表明:提出的多阶段分区域移动测试法,能以较少的设备条件获得完整的结构动态响应数据,方便快捷地实现桥梁的振动测试,并从仅有的输出移动测试数据中得到结构的模态柔度对角元素。算例表明:模态柔度系数能较好地反映结构损伤区域和程度。

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深厚孔隙砂岩含水层疏干排水对盾构斜井的 影响模型试验
张磊,刘保国,储昭飞
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  788-797.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180285
摘要 ( 232 )   HTML ( 0 )   PDF(6542KB) ( 41 )  

针对煤层开采后上覆含水砂岩地层疏干排水导致的地层不均匀沉降对斜井管片结构的影响,采用了相似模型试验手段对斜井穿越粗粒砂岩与砂质泥岩交界区域进行相似模拟试验,通过模型试验模拟不同的地层压力、孔隙压力和排水速率条件下的含水地层沉降变化规律及斜井管片纵向和环向应力应变分布情况,分析得出了斜井管片结构附加应力的分布规律以及影响因素,同时根据模型试验提出了含水地层不均匀沉降引起的管片附加应力和地层围岩压力、孔隙水压力作用对斜井管片结构的影响。

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直线电机/发动机系统稳态运行综合控制策略
臧鹏飞,王哲,高洋,孙晨乐
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  798-804.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180484
摘要 ( 186 )   HTML ( 3 )   PDF(2481KB) ( 28 )  

针对直线电机/发动机系统的稳态运行特性,建立了系统数值仿真模型,并利用样机台架验证了模型的精确性。对系统稳态运行过程中的扰动因素进行了分析,针对失火、撞缸、喷油量大幅波动等极限工况,采用整个行程通过电磁力控制、上下止点加以燃烧辅助控制的方法,提出了基于动子中点速度检测与动子轨迹跟随的稳态运行综合控制策略。研究结果表明:当扰动发生后,所提出的控制策略可以在3个行程内使系统恢复稳态运行。

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船用柴油机废气再循环性能评估及应用
祖象欢,杨传雷,王贺春,王银燕
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  805-815.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20171245
摘要 ( 229 )   HTML ( 0 )   PDF(2119KB) ( 40 )  

针对增压柴油机废气再循环(EGR)性能评估问题,特别是“小样本”下的最优决策,提出了一种基于不等权优化的评估及决策方法。首先,在TBD234V12型相继增压柴油机上搭建高压废气再循环系统,采集柴油机缸内爆压、燃油消耗率、NOx、CO及烟度等主要参数试验数据,建立最优关联分析模型,用来不同EGR方案的初步评价。其次,根据柴油机不同负荷工况,通过客观优化方法建立综合评价模型。最后,基于MATLAB GUIDE设计和建立了增压柴油机EGR性能综合评估及最优决策仿真平台。仿真结果表明:低负荷时小EGR率对应的综合评估值更高,因此宜采用较小EGR率;高负荷时,较低EGR率对应的综合评估值较低,较高EGR率获得了更高的评估值,但是过高的EGR率的综合评估值反而下降,因此不宜采用过高EGR率。仿真优化平台可以快捷、方便地解决增压柴油机EGR性能评估及最优决策问题。

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金属表面特征与金属⁃塑料直接连接强度的相关性
马芳武,陈实现,韩露,梁鸿宇,蒲永锋
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  816-821.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180263
摘要 ( 199 )   HTML ( 0 )   PDF(7156KB) ( 26 )  

利用酸碱溶液去除金属表面的氧化膜,利用光纤激光器对金属表面进行处理,利用平板硫化机完成金属?塑料之间的热压连接成型。研究了不同激光功率和不同扫描密度对金属?塑料直接连接强度的影响。结合金属?塑料连接截面微观组织形貌和扫描电子显微镜(SEM)图,分析了金属表面特征与金属?塑料直接连接强度之间的相关性。结果表明:随着激光功率的增大,金属?塑料直接连接强度先增大后减小;随着扫描密度的增大,金属?塑料直接连接强度增大。

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湿热环境对车用粘接剂拉伸强度的影响
那景新,刘浩垒,范以撒,秦国锋,浦磊鑫
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  822-828.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180210
摘要 ( 182 )   HTML ( 1 )   PDF(3749KB) ( 23 )  

为研究湿热环境对车用Sikaflex?265粘接剂拉伸性能的影响,本文通过铝合金对接接头的准静态拉伸试验,得到Sikaflex?265粘接剂在20种湿热组合环境下的拉伸失效强度。利用Matlab软件,分别以二次多项式函数和指数函数对试验数据进行拟合,发现二次多项式函数能更精确反映出Sikaflex?265粘接剂拉伸失效强度随温度和湿度的变化规律。最后,利用Matlab软件进行回归分析,建立了Sikaflex?265粘接剂在任意湿热条件下拉伸失效强度的预测模型,与试验结果对比,模型的预测结果具有较好的精度。

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基于连续损伤力学的铝车身涂层抗划伤能力
庄蔚敏,王鹏跃,解东旋,陈延红
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  829-835.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180419
摘要 ( 317 )   HTML ( 2 )   PDF(2010KB) ( 41 )  

开展了基于连续损伤力学(CDM)的涂层抗划伤能力仿真研究,建立了损伤力学材料模型。通过有限元软件ABAQUS提供的子程序(VUMAT)接口,将该材料模型嵌入到ABAQUS求解器。以裂纹横穿涂层的压头反力来衡量涂层的抗划伤能力,预测涂层抗划伤能力。研究发现:用所建立的自定义材料模型对涂层划伤进行分析,不仅可以得到涂层的应力分布,而且可以预测涂层在载荷作用下裂纹的产生和扩展趋势;涂层对划伤速度高的载荷具有更高的抵抗划伤能力,涂层厚度对涂层抗划伤能力也有一定影响;而基体材料性能和基体厚度对涂层抗划伤能力的影响很小,研究结论可以为涂层材料的优化设计提供理论支持。

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6082⁃T6铝合金薄板双轴肩搅拌摩擦焊温度场
李于朋,孙大千,宫文彪
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  836-841.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180202
摘要 ( 220 )   HTML ( 6 )   PDF(3106KB) ( 37 )  

采用热电偶对4 mm厚6082?T6铝合金薄板双轴肩搅拌摩擦焊不同工艺焊接过程中各特征点的温度进行测定,绘制各点的热循环曲线,分析焊接过程中接头各区域温度场分布特征。研究表明:6082?T6铝合金薄板双轴肩搅拌摩擦焊时,后退侧各点的峰值温度均高于前进侧,温度差值在20 ℃左右;当热影响区温度超过250 ℃时出现β''相溶解,硬度开始呈现下降趋势;焊速不变、转速增大时,热输入量呈先增大后减小的趋势,在转速为1000 r/min时各测温点温度均达到最大值,当转速为1200 r/min时出现下降;转速不变、焊速增大时,单位热输入量降低,前进侧与后退侧的峰值温度差值由小变大,温度场250 ℃等温线分布宽度明显缩小。

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激光冲击强化层数对6061⁃T6铝合金抗腐蚀性能的影响
鲁金忠,周婉婷,张圣洋,邵亦锴,王长雨,罗开玉
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  842-849.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180112
摘要 ( 276 )   HTML ( 0 )   PDF(7607KB) ( 78 )  

针对6061?T6铝合金在各种极端工况下抗腐蚀性较差的问题,采用激光冲击强化对6061?T6铝合金进行不同层数的冲击处理,通过测量残余应力和表面粗糙度观察了微观组织和电化学腐蚀,分析了激光冲击强化对6061?T6铝合金抗腐蚀性能的影响。结果表明:激光冲击强化后,材料表面的残余压应力、表面硬度随激光冲击层数的增加而增加;冲击区域晶粒明显细化,细化层深度随冲击层数的增加而增加;材料表面的粗糙度随冲击层数的增加而降低;激光冲击强化处理后材料的电化学腐蚀电流减小、阻抗半径增大,表面点蚀坑的生长受到明显抑制;残余应力增加、微观组织细化和表面粗糙度降低,三者共同作用提升了6061?T6铝合金的抗腐蚀性能。

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激光冲击强化对2Cr13不锈钢腐蚀 疲劳性能的影响
罗开玉,邢月华,柴卿锋,吴世凯,尹叶芳,鲁金忠
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  850-858.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180142
摘要 ( 229 )   HTML ( 0 )   PDF(5153KB) ( 39 )  

通过残余应力测量、腐蚀疲劳试验和疲劳断口形貌观察,研究了不同激光冲击层数对2Cr13不锈钢腐蚀疲劳性能的影响。试验结果表明,LSP会在2Cr13不锈钢表面产生高幅残余压应力,且表面残余压应力值随LSP冲击层数的增加而增加。与未强化试样相比,LSP试样的腐蚀疲劳寿命提升,且随LSP冲击层数的增加而提高;LSP试样的腐蚀疲劳裂纹扩展速率降低,且随LSP冲击层数的增加而降低。经分析,未强化试样疲劳断口形貌比较平坦,二次裂纹较少;LSP试样由于表面产生了较高的残余压应力,有效抑制了腐蚀疲劳裂纹的扩展,最终断口表现出河流花样形貌。

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基于纳米压痕分析的往复扭转载荷下45号钢的力学性能
李聪,赵宏伟,孙琳琳
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  859-864.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180667
摘要 ( 268 )   HTML ( 2 )   PDF(6625KB) ( 33 )  

通过自制的原位拉扭?压痕力学性能测试装置,开展了往复扭转后45号钢拉伸力学性能测试。首先,由纳米压痕试验分析并获得了往复扭转后45号钢的力学性能曲线及其弹性模量、硬度、屈服强度和应变硬化指数等参数的变化。然后,通过原位拉伸试验证实了纳米压痕试验计算45号钢力学性能的可行性。结果表明,拉伸试验和压痕试验计算获得的材料力学参数具有很好的一致性。本文通过原位图像,还进一步分析了材料在往复扭转载荷下的损伤机理,证实了试验结论的正确性,为通过纳米压痕试验获取服役状态下材料力学性能提供了试验依据。

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具有负压缩性的铰接八面体结构的有限元分析
周晓勤,杨璐,张磊,陈立军
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  865-871.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180309
摘要 ( 240 )   HTML ( 2 )   PDF(1643KB) ( 102 )  

为探究铰接八面体结构的线压缩性与模型几何参数之间的内在关联,对该三维结构进行了有限元分析。在保证其他几何尺寸不变的前提下,通过改变杆长比l1/l2和杆件夹角θ1,建立了不同的有限元模型。具体讨论了杆长比和杆件夹角对该结构轴向线负压缩性(即NLC)大小和范围的影响。研究发现,通过合理地选择几何参数,该结构在3个轴线方向上均可存在线负压缩性,其中杆件夹角θ1的大小决定了线压缩性的正负,杆长比l1/l2的大小则决定了负压缩性的大小和存在范围。

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多功能坐站辅助型如厕轮椅机械结构设计与优化
刘坤,吉硕,孙震源,徐洪伟,刘勇,赵静霞
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  872-880.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181059
摘要 ( 652 )   HTML ( 26 )   PDF(4479KB) ( 186 )  

设计了多功能坐站辅助型如厕轮椅机械结构。通过变杆长及变杆位的线性联动设计,使系统内外支撑杆对座位托举上升实现人体站起和迎候式辅助人体坐下的功能;加设扶手装置实现准确控制外支杆定点纵向位移,使机构在运行过程中辅助患者拟合对标健康人体正常站起轨迹进行坐下和站起的效果。对标健康人体的站、坐运动轨迹在Matlab软件中经归一标准化处理后得出。通过软件进行结构仿真模拟表明,该结构能够完成根据对标健康人体坐站运动轨迹进行运动康复辅助的效果。加设坐便圈及移动轮后可实现如厕动作辅助或轮椅移动功能。通过有限元软件,以质量最小为目标,设置约束条件,在保证机械结构力学性能的前提下极大降低了耗材质量。

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惯性质量对齿轮齿条式作动器阻尼特性的影响
王兴野,张进秋,李国强,彭志召
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  881-887.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20171291
摘要 ( 256 )   HTML ( 1 )   PDF(2504KB) ( 22 )  

设计了一种基于伺服电机和齿轮齿条结构的作动器,理论分析了作动器输出阻尼力的两个组成部分:机械摩擦阻尼力和惯性力,并给出了各自的计算方法。采用典型的正弦激励,通过与传统减振器被动阻尼的对比,分析了引入惯性质量对作动器阻尼特性的影响,并通过台架试验进行了验证。结果表明:作动器阻尼力的计算方法是合理的,能够较好地拟合作动器阻尼力的实际值;同时,作动器的惯性质量会导致最大阻尼力增大、阻尼非线性特性增强,不利于其主动控制;结构空程间隙导致作动器高频换向时阻尼力波动明显,在作动器的结构设计过程中,应通过优化设计减小其惯性质量和空程。

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轴向往复运动下微槽轴承混合润滑数值模型
王家序,倪小康,韩彦峰,向果,肖科
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  888-896.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180069
摘要 ( 282 )   HTML ( 0 )   PDF(3970KB) ( 47 )  

建立了考虑轴向往复运动以及轴颈偏斜的人字槽滑动轴承混合润滑(Mixed?EHL)数值模型。通过瞬态平均雷诺方程求解了考虑表面粗糙度效应的油膜压力,通过影响系数法求得轴瓦内表面弹性变形,而界面接触压力则由Lee?Ren粗糙峰接触模型求得。通过数值模拟得到了承载力、接触载荷比、摩擦因数等参数随时间的变化规律,并研究了往复运动间距及偏斜角对混合润滑性能的影响。研究表明:油膜力与轴向速度呈同相变化,接触载荷与轴向速度呈反相变化;随运动间距的增大,滑动轴承在反向运动历程中的承载能力和润滑性能显著降低;偏斜角增大会降低轴承的混合润滑性能以及承载能力。

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毛蚶贝壳曲面承压力学特性及断裂机理
吴娜,庄健,张克松,王慧鑫,马云海
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  897-902.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180926
摘要 ( 362 )   HTML ( 2 )   PDF(5958KB) ( 41 )  

以毛蚶贝壳为研究对象,采用力学试验机对鲜体、浸泡体和干体不同含水状态下的毛蚶贝壳进行了曲面承压试验。通过贝壳承压力学试验数据和贝壳裂痕特征及微观结构进行毛蚶贝壳曲面的整体承压特性和破坏规律分析。结果表明,毛蚶贝壳在鲜体状态时曲面承压性能最好,浸泡体由于有机质流失其曲面承压性能下降,干体状态时曲面承压性能最差,且3种状态下贝壳的裂纹扩展和裂痕变化不同。本研究可为贝壳曲面力学性能研究和仿生应用研究提供重要的参考价值。

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运动参数对草地切根刀具与土壤作用关系的影响
梁方,尤泳,王德成,王光辉,贺长彬,李帅
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  903-911.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180102
摘要 ( 215 )   HTML ( 1 )   PDF(2392KB) ( 29 )  

为降低切根刀具与土壤的相互作用力和功耗,优化刀轴转速与前进速度的匹配关系,通过土槽试验,得到速比(刀尖点线速度与机组行进速度的比值)分别为16.9、20.7、24.5、28.2、32.0时,不同前进速度(0.5、 1、 1.4 m/s)与转速(根据速比与前进速度计算得到)组合下的扭矩、比功耗(单位体积功耗)和总功率。分析发现,同一速比下,对应的扭矩变异系数分别为2.4%、5.2%、1.7%、7.5%、3.9%,对应的比功耗变异系数分别为1.0%、3.4%、8.8%、2.7%、2.7%,这表明在速比一定时,扭矩与比功耗同运动参数组合无关,仅由速比决定。因此,建立了速比与扭矩,速比与比功耗,速比、刀轴转速与总功率的数学关系,并通过速比与切土节距的关系,分析了产生上述规律的原因。根据建立的数学关系,在16~32的速比范围内求其极值,得到在速比分别为27.41和26.31时,扭矩和比功耗分别取得最小值90.79 N·m和6369 kJ/m3;在速比为28、转速取最小值200 r·min-1时,总功率取得最小值2362 W。速比为26.31时,即比功耗取得最小值时,扭矩和总功率均接近最小值(与最小值分别相差1.2%和4.2%),是草地切根作业适宜速比。

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基于实体对弱约束的远监督关系抽取
欧阳丹彤,肖君,叶育鑫
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  912-919.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180042
摘要 ( 278 )   HTML ( 0 )   PDF(2043KB) ( 41 )  

为缓解远监督关系抽取中的假阳性问题并进一步提高关系抽取的准确率和召回率,提出基于实体对弱约束的远监督关系抽取模型。首先,从知识库和文本中获取实体对的约束信息,约束信息由实体对关键词和实体类型两部分组成;然后,通过训练神经网络模型自动获取不同关系所对应的实体对约束信息的特征;最后,将这些特征用作弱约束联合语句特征一起进行关系预测。在对比实验中,基于实体对弱约束的模型达到了更高的准确率和召回率,表明了实体对弱约束能有效缓解假阳性问题、加强关系抽取。

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TPR⁃TF:基于张量分解的时间敏感兴趣点推荐模型
王楠,李金宝,刘勇,张玉杰,钟颖莉
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  920-933.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180193
摘要 ( 428 )   HTML ( 3 )   PDF(4417KB) ( 55 )  

针对现有的兴趣点(POI)推荐研究没有合理地利用POI推荐的时间敏感性,对用户在不同时间段的行为偏好没有给予充分考虑,造成推荐效果较差的问题,提出了一种基于层次聚类的时间动态分段算法。把时间敏感的推荐和用户的直接朋友及潜在朋友影响相结合,扩充了用户的社交影响范围。在模型学习过程中采用按访问频次分布随机选择POI位置的方法,改善了经典的贝叶斯个性化排序(BPR)方法。实验结果表明,本文模型性能优于目前的主流POI推荐模型。

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基于三步法的汽车主动四轮转向控制
于树友,谭雷,王伍洋,陈虹
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  934-942.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170822
摘要 ( 350 )   HTML ( 7 )   PDF(2302KB) ( 64 )  

为了提高线控主动四轮转向汽车的主动安全性、操纵稳定性,将三步法控制策略应用于线控主动四轮转向车辆控制问题中,以跟踪参考模型输出为控制目标设计了三步法控制器。该控制器由类稳态控制、考虑参考变化的前馈控制和状态相关的误差反馈控制3部分构成。通过对线控主动四轮转向汽车的前、后轮转角进行控制,保证实际的车辆质心侧偏角和横摆角速度对理想的质心侧偏角和横摆角速度的状态跟踪。采用非线性八自由度汽车模型对控制器的有效性进行验证。仿真结果表明:所设计的控制器能够跟踪上理想模型输出值,提高了线控主动四轮转向汽车的操纵稳定性。

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咀嚼机器人颞下颌关节仿生设计及试验测试
温海营,任翔,徐卫良,丛明,秦文龙,胡书海
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  943-952.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180081
摘要 ( 227 )   HTML ( 1 )   PDF(7729KB) ( 33 )  

为再现口颌系统的下颌运动,并提高咀嚼机器人的仿生度,引入了一种含有点接触高副的冗余驱动并联咀嚼机器人。采用医学测量的方法进行颞下颌关节结构的分析,完成咀嚼机器人点接触高副结构的仿生设计。基于双侧联动高副的约束关系,完成了颞下颌关节运动关系分析及运动学建模。对多位受测者下颌运动进行测量,获得人类开闭口运动的轨迹、最大速度和频率等参数。对咀嚼机器人开闭口运动和下颌受力进行了试验测试,验证了咀嚼机器人性能可以满足义齿磨损疲劳性能测试所需要的下颌运动和咀嚼力。

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基于深渊鱼类识别的原位自主观测方法
陈俊,张奇峰,张艾群,蔡笃思
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  953-962.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180160
摘要 ( 188 )   HTML ( 0 )   PDF(4611KB) ( 39 )  

为提高深渊鱼类观测效率,针对传统预编程式观测方法无法感知目标的不足,提出了一种基于鱼类识别的自主观测方法。首先,通过改进的背景差分法快速分割运动目标;其次,结合深渊生物特点提出了基于Fisher判别函数的形状特征提取方法,然后使用粒子群优化(PSO)算法的支持向量机(SVM)分类法实现了鱼类的识别。最后,设计了深渊鱼类的自主观测算法,并提出了一种观测效率的评价方法。使用深渊原位观测视频进行模拟观测实验的结果表明,本文算法可有效提高观测效率。

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大型水陆两栖飞机海上最优搜索航路规划算法
杨毅,王斯财,南英
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  963-971.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20171135
摘要 ( 198 )   HTML ( 6 )   PDF(4611KB) ( 38 )  

针对大型水陆两栖飞机的飞行特性和远海搜索救援能力不足的问题,研究设计了海上最优搜索航路规划算法,使其能够在最短时间内完成规定海域的搜索。针对大型水陆两栖飞机的特性参数,结合漏搜率和复搜率的要求指标,将原搜索航路规划问题转化为格点的离散规划问题。本文最优搜索航路规划算法在动态规划的基础上引入回溯路径指标,能够满足复搜率的要求。数值仿真分析结果表明:相对于传统的搜索路径方法,采用本文算法求得的最优航路方案具有更好的性能指标。

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基于粒子群算法的星敏感器布局设计
徐开,陈志刚,赵靖华,戴路,李峰
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  972-978.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180072
摘要 ( 226 )   HTML ( 3 )   PDF(1583KB) ( 43 )  

为了有效解决星敏感器安装布局的问题并提高效率,提出了一种基于粒子群优化(PSO)算法的星敏感器布局设计方案。首先,应用空间球面投影方法选择有效规避地气光的点集作为粒子种群库。然后,将星敏感器光轴矢量和太阳矢量间的夹角与星敏感器太阳规避角的差值作为种群评价函数,通过种群粒子搜寻全局最优解的方式寻找到最佳的星敏感器布局。最后,通过试验案例证明由本文设计方法选出的星敏感器布局完全满足星敏感器在轨有效性的要求。

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基于图形处理器的高速中值滤波算法
托乎提努尔,张海龙,王杰,王娜,冶鑫晨,王万琼
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  979-985.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180050
摘要 ( 401 )   HTML ( 6 )   PDF(3615KB) ( 52 )  

针对中央处理器(CPU)平台中值滤波算法在实际应用中运算速率低且实时信号处理性能较差的问题,提出了一种基于图形处理器(GPU)的并行高速中值滤波算法。该算法采用统一计算设备架构(CUDA)并行架构对大规模数据处理进行了优化,从而有效提高了中值滤波算法的计算效率,实现了中值滤波的实时数据处理。通过构建GPU可任意伸缩的动态数组、优化多维索引的线性化方法解决了GPU动态显存空间分配问题。仿真试验结果表明:基于TITAN X GPU的5×5中值滤波,对4096像素×4096像素的图像处理计算速度比CPU平台提高了438倍。在同等计算规模条件下GPU高速中值滤波算法可大大提高计算性能。

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基于互质阵列的信源数估计
刘鲁涛,李娜
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  986-993.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20171207
摘要 ( 389 )   HTML ( 3 )   PDF(1163KB) ( 54 )  

针对信号数大于物理阵元数情况下的信源数估计问题,提出一种基于互质阵列的信源数估计方法。首先利用互质阵列的特殊结构提高阵列自由度;然后估计阵列输出的向量化外积的概率密度函数的相关参数;最后利用得到的参数化概率模型的似然函数和最小描述长度(MDL)准则实现算法功能。仿真结果表明,本文方法在较低信噪比下对不相关的高斯信号的检测成功率仍可达到100%,检测性能优于其他算法。

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NLFM⁃Costas射频隐身雷达信号设计及分析
付银娟,李勇,徐丽琴,张昆辉
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  994-999.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180003
摘要 ( 432 )   HTML ( 1 )   PDF(1460KB) ( 58 )  

为了降低雷达信号被无源探测系统截获的概率,本文提出了脉间Costas频率编码、脉内非线性调频的NLFM?Costas复合信号,理论上分析了信号模型,通过数值仿真得到NLFM?Costas信号的功率谱(PSD)、模糊函数、峰值旁瓣电平(PSL)和积分旁瓣电平(ISL)等。结果表明,NLFM?Costas复合信号具有近似 “图钉型”模糊函数,自相关性能良好。该信号相比NLFM信号、Costas信号及LFM?Costas复合信号均具有更好的射频隐身性能,在现代战场环境下具有良好的应用前景。

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基于AlexNet模型的雷达信号调制类型识别
郭立民,陈鑫,陈涛
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  1000-1008.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20171056
摘要 ( 421 )   HTML ( 5 )   PDF(2661KB) ( 93 )  

针对现代战场复杂电磁环境,在低信噪比(-6 dB)下传统雷达调制信号采用常规五参数特征的识别方法准确率低的问题,本文采用深度学习中的AlexNet卷积神经网络模型自动提取图像各种特征细节,从而替代手工设计特征的庞大的特征工程以实现信号在低信噪比下的识别。该方法首先利用平滑伪Wigner?Ville时频分析在时频域内生成雷达调制信号的时频图像;然后采用中值和均值滤波结合去噪对时频图像进行预处理;最后使用图像处理器GPU在深度学习架构Tensorflow下搭建AlexNet模型进行训练,对CW、LFM、EQFM、DLFM、BFSK、BPSK以及QPSK 这7种雷达信号进行特征的自动提取和选择,从而实现雷达信号的自动识别。仿真结果表明,在信噪比为-6 dB时,除QPSK信号外其余6种雷达信号的整体识别率均达到90%以上,比采用非深度学习和LeNet5卷积神经网络的识别效果好,从而验证了该方法在低信噪比下雷达信号识别的有效性。

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强电磁脉冲下车辆线束快速等效方法
赵昱,霍亚飞
吉林大学学报(工学版). 2019 (3):  1009-1016.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180083
摘要 ( 203 )   HTML ( 6 )   PDF(3317KB) ( 31 )  

线束电磁耦合效应的快速等效方法是传统等效线束方法的一种近似,即在一定观察距离之外,线束的电磁效应可近似等效为一根线缆。与传统方法相比,线束分组方法具有较大的简化,从而进一步缩短了计算时间和所需内存。本文进一步研究了全波分析下快速方法的适用性,并将快速等效算法用于车辆线束,根据实际情况使用CST线缆工作室软件仿真讨论了强电磁脉冲辐照下,接地面电导率和非均匀地起伏高度因素对线束快速等效建模方法的影响,验证了等效方法的适用性;最后将快速算法应用至车内线束典型位置处进行建模分析,取得了良好的等效精度,验证了快速等效算法的实用性。

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