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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
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2023年, 第53卷, 第7期 刊出日期:2023-07-01
上一期   
综述
车用智能材料发展现状综述
沈传亮,马骁远,于婧,叶瑞章,岳玉冰,高振海
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  1873-1891.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221342
摘要 ( 282 )   HTML ( 23 )   PDF(2472KB) ( 376 )  

作为新一代车用材料,智能材料为实现汽车轻量化、智能化等设计目标提供了新的研究方向和设计思路。为进一步推动车用智能材料的研究进程,本文针对压电材料、磁流变材料以及形状记忆合金3种智能材料分别展开综述,阐述了各类材料的特殊性质,系统总结了在汽车能量回收、结构振动抑制、传感器、执行器、安全防护等重要研究领域的国内外研究成果。最后,分析了目前车用智能材料商用化存在的挑战,并指出了未来研究的方向。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
车辆工程·机械工程
柴油机颗粒捕集器孔道流场及其高原环境下噪声特性分析
陈贵升,罗国焱,李靓雪,黄震,李一
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  1892-1901.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211038
摘要 ( 119 )   HTML ( 4 )   PDF(2656KB) ( 233 )  

基于CFD软件搭建柴油机颗粒捕集器(DPF)三维模型,研究了碳烟及灰分分布形式对非对称结构DPF孔道气流运动的影响;通过建立一维热力学整机模型研究高原环境下DPF载体尺寸、壁厚、进/出口孔径比对其噪声特性的影响。结果表明:DPF进气孔道流速沿始端轴向先增大后减小,从中心线始端沿壁面径向位置降低。高原环境下,载体直径比载体长度对噪声的影响更为显著;载体直径190 mm比直径170 mm对噪声衰减效果更好,达3 dB以上;进/出口孔径比为1.1时,DPF排气端噪声最低,且噪声衰减幅度随碳载量(0~8 g/L)增加而变大,降幅约3 dB。

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考虑偏转的斜齿轮啮合刚度及其振动分析
陈国辉,徐业银,焦映厚
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  1902-1910.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210957
摘要 ( 126 )   HTML ( 4 )   PDF(1891KB) ( 168 )  

结合啮合接触线长度变化规律,根据斜齿轮啮合存在轴向偏转角时载荷沿轴向分布变化引起的啮合力矩的变化规律,推导了包含时变刚度和偏转刚度的斜齿轮啮合刚度解析表达式,并通过算例与现有实验数据对比验证。研究了不同齿宽和传递扭矩下,新啮合刚度模型的振动响应规律;进一步提出了考虑齿隙的斜齿轮啮合动力学方程,并研究了扭矩和齿隙大小的影响规律。结果显示,给出的斜齿轮啮合刚度解析公式能够较快速、准确地获取啮合刚度波动变化规律,能够很好地反映斜齿轮啮合振动;时变刚度和偏转刚度对斜齿轮传动系统的影响主要表现在具有工程意义的中低转速,随着齿宽增大其影响更明显,随着扭矩增大啮合刚度的时变引起的参数激振响应也随之增大;考虑齿隙的齿轮啮合振动,随着激励增大会经历稳定周期运动、概周期运动再回到稳定周期运动的过程。

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螺栓结合面法向接触刚度不确定性量化
李玲,赵凯,林红,王晶晶,蔡安江
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  1911-1919.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211023
摘要 ( 92 )   HTML ( 1 )   PDF(1324KB) ( 236 )  

螺栓结合面接触中存在诸多不确定性因素,现有模型难以确定接触刚度的合理区间,为此,应用区间估计理论以获得微观形貌不确定的结合面接触刚度变化范围。首先,基于分形理论表征结合面微凸体轮廓高度,采用结构函数法和区间算法求解结合面分形参数不确定性区间;然后,通过矩谱法将表面形貌参数与分形参数并联,并引入切比雪夫包络函数计算出不确定性因素影响下的表面形貌参数区间;最后,将形貌参数不确定区间引入统计模型,建立考虑表面形貌参数不确定的结合面接触刚度模型,获得结合面接触刚度的区间,并探究了表面形貌参数对结合面接触刚度的影响。结果表明:该模型能准确预测螺栓结合面接触刚度的变化范围,可为结合面的设计提供指导。

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利用振动提高熔丝成型制品结合颈的机理分析
姜世杰,陈丕峰,胡科,黄绪震,战明
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  1920-1928.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211055
摘要 ( 125 )   HTML ( 0 )   PDF(1550KB) ( 82 )  

提出利用正弦波振动改善熔丝成型挤出材料丝间的结合颈的新熔丝成型方法,即采用压电陶瓷对熔丝成型热熔喷头施加纵向(沿着熔体流动方向)正弦振动场以增大结合颈尺寸,实现制品成型质量的提升。完成熔丝成型设备的振动改装,基于改装后的设备制备实验样件,并在电子显微镜下对样件结合颈的尺寸进行了测量;建立了结合颈尺寸的理论计算模型,并与实测结果进行了比较。结果表明,辅以振动的新熔丝成型可有效增大结合颈,且结合颈随着振动频率或幅值的增大而进一步增大,横、纵向结合颈最大增幅分别为21.4%和22.3%;结合颈尺寸的理论计算与测量结果比较误差为2%~12%,正确、可靠,能够准确地预测结合颈。

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基于小波包信包提取的空调制冷压缩机怠速噪声诊断算法
龙恩深,班光泽
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  1929-1934.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220213
摘要 ( 89 )   HTML ( 1 )   PDF(750KB) ( 34 )  

针对车辆空调制冷压缩机怠速噪声具有随机性和不确定性,其诊断难度较大的问题,为了及时发现压缩机的异常并提供更加舒适的开车、乘车环境,提出一种基于小波包信包提取的空调制冷压缩机怠速噪声诊断算法。先利用小波包信包提取空调制冷压缩机怠速噪声信号特征,再通过支持向量机(SVM)将空调制冷压缩机怠速噪声信号特征分类,最后根据噪声信号特征分类结果实现空调制冷压缩机怠速噪声的诊断。实验结果表明,本文方法获取的空调制冷压缩机怠速噪声幅值更接近实际怠速噪声幅值,ROC曲线的面积较大,说明该算法对压缩机怠速噪声的诊断结果具有理想的精确度。

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面向用户的个性化产品服务系统协同过滤推介方法
吕锋,李念,冯壮壮,张杨航
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  1935-1942.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210964
摘要 ( 112 )   HTML ( 1 )   PDF(756KB) ( 206 )  

为快速准确地为用户推介新产品服务系统,提出了改进的协同过滤推介模型。首先,确定目标用户邻居集,针对传统协同过滤算法中数据冷启动问题,提出了用户属性相似度和用户体验相似度相结合的方法,并引入Jaccard系数、平均评分修正系数、热门系数,提高用户体验相似度的准确性。其次,确定新产品服务系统相似集,针对传统基于项目的协同过滤算法忽略项目属性对相似性制约的问题,提出了基于产品服务系统属性的改进皮尔逊余弦相似度算法,应用BP神经网络获得不同产品服务系统下各属性的客观权重,提高了属性重要度的可靠性。最后,构建了新产品服务系统的推介准则。以拖拉机产品服务系统推介为例,验证了所提模型的可行性和有效性。

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材料科学与工程
高温水浸对T800/环氧树脂基复合材料性能的影响
许良,边钰博,周松,肖景厚
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  1943-1950.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211021
摘要 ( 135 )   HTML ( 5 )   PDF(1578KB) ( 84 )  

分析了不同温度水浸环境下T800碳纤维/环氧树脂基复合材料的吸湿特性及性能。首先对其进行水浸吸湿试验,再分析其质量变化、吸湿率变化、红外光谱、水浸前后的表面形貌、玻璃化转变温度、压缩强度及层间剪切强度。结果表明,水浸环境温度越高,吸湿速率越快,玻璃化转变温度Tg下降程度越大;经水浸后,试样表面产生裂纹,纤维与树脂基体界面发生破坏,试样的层间剪切强度与压缩强度下降明显。

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交通运输工程·土木工程
基于BPR函数的城市道路间断流动态路阻模型
王殿海,胡佑薇,蔡正义,曾佳棋,姚文彬
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  1951-1961.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211061
摘要 ( 140 )   HTML ( 3 )   PDF(2956KB) ( 127 )  

针对BPR函数在过饱和情况下难以应用、不符合城市间断流特性的局限性进行了改进,重新定义交通需求,提出考虑上下游信号配时影响的城市道路间断流动态路阻函数形式。基于VISSIM路段仿真数据,采用SMOTE过采样算法平衡仿真数据集,标定改进路阻函数。研究表明,在BPR函数中加入绿波宽度占比ω、下游研究相位绿信比gs、转向因子变量sl,能够同时反映信号配时、交通需求对于行程时间的影响。路段自由流行驶时间并非固定值,而是与ω有关,随着ω的增大,可协调程度增加,路段自由流行驶时间减小。

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基于危险度分析的信号交叉口专用相位设置条件
程国柱,盛林,赵浩,冯天军
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  1962-1969.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210969
摘要 ( 99 )   HTML ( 2 )   PDF(1086KB) ( 136 )  

为研究信号交叉口专用相位的设置条件,选择哈尔滨市典型交叉口作为研究对象,采用视频调查法获取交通流参数数据,利用VISSIM和SSAM软件模拟仿真,获取机动车与行人的运动轨迹;考虑到同类型交通冲突不同个体之间的差异性,引入交通冲突指标TTC改进原有模型;构建了基于危险度分析的信号交叉口安全评价模型,由此提出了信号交叉口专用相位的设置条件。运用基于交叉口危险度的专用相位设置条件判别所选交叉口是否需要设置专用相位,并比较不同控制方案下交叉口综合危险度,验证专用相位设置的合理性。本文提出的基于危险度分析的信号交叉口安全评价模型可以判别信号交叉口的危险度,从安全角度为信号交叉口是否设置专用相位提供参考。

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基于多模式运营网络平衡的出租车票价结构优化模型
贾洪飞,叶飞,杨丽丽
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  1970-1980.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211030
摘要 ( 94 )   HTML ( 3 )   PDF(1860KB) ( 75 )  

为优化出租车的出行费用,以巡游车模式和网约车模式票价结构为研究对象,通过对巡游行为的分析确定了不同模式下出租车巡游方向选择和巡游匹配结果的概率表达,以供需平衡和服务时间平衡为基础,建立了多模式运营网络平衡条件,使用调整阈值将平衡条件转化为不等式条件并作为约束,构建了不定需求下多目标票价结构优化模型;采用了非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),将平衡条件在内的约束条件转化为外罚函数的同时设置平衡调整阈值随迭代状态减小的自适应机制。通过对A市进行案例分析发现,相对于现有票价结构,优化后巡游车模式和网约车模式单均票价分别上涨了18.15%和9.75%,相应运输量均下降了约3%~4%,空驶率均下降了约6%~7%,同时乘客平均等待时间分别减少了4.73%和6.41%,构建的出租车司机劳动价值综合指标分别提升10.86%和4.15%,模型的有效性得到验证。与此同时,案例分析结果也表明,在当前票价结构中,巡游车基本费率(包括起步价、起步里程和里程价)和返空费部分存在较大的优化空间,网约车票价结构整体优化空间相对较小。

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限行政策下传统小汽车出行者出行方式选择
马壮林,崔姗姗,胡大伟,王晋
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  1981-1993.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211037
摘要 ( 94 )   HTML ( 2 )   PDF(958KB) ( 137 )  

以西安市传统小汽车出行者为调查对象,采用行为偏好和意向偏好融合调查方法设计调查问卷,获取特定情景下传统小汽车出行者的出行方式选择行为;采用CHAID决策树方法划分传统小汽车出行者的类别,使用固定参数logit模型和随机参数logit模型构建不同群体限行后的出行方式选择模型,并对比这2个模型的优劣。研究结果表明:传统小汽车出行者分为仅有1辆车的青年出行者、仅有1辆车的壮年出行者、仅有1辆车的中老年出行者和有多辆车的出行者4类;随机参数logit模型的拟合效果更好;仅有1辆车的低收入青年和壮年出行者在限行日更倾向于选择公共交通出行;提高公共交通服务水平有助于吸引仅有1辆车的出行者在限行日选择公共交通方式出行,道路畅通有助于吸引有多辆车的出行者在限行日选择公共交通方式出行。研究结论可以为城市交通管理相关部门制定差异化的限行政策提供理论支撑。

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考虑空间自相关的建成环境对通勤方式选择的影响
尹超英,陆颖,邵春福,马健霄,许得杰
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  1994-2000.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210958
摘要 ( 116 )   HTML ( 0 )   PDF(593KB) ( 164 )  

为探究城市空间结构对居民通勤行为的影响,考虑居民通勤出行行为在相邻交通小区间具有相似性这一特性,建立能够捕捉通勤行为空间自相关的层次Bayesian模型,分析交通小区尺度建成环境影响下居民个体通勤方式选择行为决策过程。研究结果表明:居民通勤方式选择行为在交通小区间的空间自相关是显著存在的;采用质点空间距离矩阵的模型拟合效果最优;除个体尺度社会经济特征外,交通小区尺度建成环境特征依然是影响居民通勤方式选择的重要因素;其中,土地利用混合度、公共交通站点密度及交叉口密度均与居民小汽车通勤方式选择有显著的负相关关系,表明通过适当增加居民居住交通小区内的公共交通站点数量、提高交通小区土地利用混合度和优化街区路网设计可有效降低居民使用小汽车通勤的概率。

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基于多源数据和响应面优化的公交客流预测深度学习方法
巫威眺,曾坤,周伟,李鹏,靳文舟
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  2001-2015.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210935
摘要 ( 139 )   HTML ( 1 )   PDF(3101KB) ( 176 )  

提出一种可扩展的深度学习框架实现多源数据预测公交客流。首先,在4个外部因素的基础上,引入3个内部因素作为公交线路客流的解释变量;其次,利用方差缩减法验证了内外部因素之间的耦合关系以及捕获多源数据耦合关系的必要性;然后,利用卷积神经网络中卷积运算处理二维数据的优势,将客流影响因素图像化,构建出小时客流细分矩阵适应其卷积运算,捕获多源数据之间的耦合性。为进一步提高预测性能,将矩阵结构优化问题转化为旅行商问题,运用响应面优化方法对客流细分矩阵结构进行高效优化。最后,以广州市281路公交线路实际数据为例进行验证,结果表明:通过优化小时客流细分矩阵结构,可以有效提高公交客流预测精度,实现数据资源的最优化利用;内部因素的独立效应不显著,而外部因素和内部因素的联合效应却作用显著;在预测精度上,与仅考虑外部因素的结果和其他深度学习模型相比存在一定优势。

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基于高精地图的超高速公路虚拟轨道系统
何永明,陈世升,冯佳,万亚楠
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  2016-2028.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210974
摘要 ( 100 )   HTML ( 2 )   PDF(1368KB) ( 149 )  

为提高车辆在超高速公路上行驶的安全性,建立了基于高精地图的超高速公路虚拟轨道系统模型,并对模型进行了分析验证。虚拟轨道系统由高精地图子系统、定位子系统、云端服务器子系统和轨道保持子系统组成。自动驾驶车辆在虚拟轨道上行驶时,车辆定位信息回传的频率影响车辆反应速度,以车辆不偏离虚拟轨道和换道安全为约束,计算得出最小定位回传频率。若车身中心线和轨道切线的夹角与前轮偏转角之和或横向偏移距离超过阈值,车辆可能偏离轨道,会触发轨道偏离预警系统,车辆则会以前轮最大安全偏转角度为参考修正的行驶轨迹。研究结果表明,车速分别为100、120、140、160、180 km/h时,系统定位回传频率保持在49、58、68、78、87 Hz以上就能够保证车辆在虚拟轨道内行驶。

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考虑能耗的进出站驾驶风格分类及识别模型
张雅丽,付锐,袁伟,郭应时
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  2029-2042.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211000
摘要 ( 147 )   HTML ( 2 )   PDF(2003KB) ( 224 )  

为实现对进出站驾驶风格的分类与识别,基于纯电动公交车自然驾驶过程中的进出站片段数据,选取14个驾驶行为表征指标,利用主成分分析法对指标降维,建立K-means聚类模型将进出站片段聚为3类;以经济性、动力性和舒适性为语义解释的3个维度,对3类群集语义解释为耗能激进型、一般型和节能舒适型;建立三层BP神经网络模型,实现进出站驾驶风格的在线识别。模型验证发现,识别模型各评价指标值均处于0附近,且模型平均识别率为93.52%,可以较好地实现对任意进出站片段的驾驶风格识别。

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设置自动驾驶小客车专用车道的六车道高速公路交通流特性
杨柳,王创业,王梦言,程阳
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  2043-2052.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211007
摘要 ( 106 )   HTML ( 2 )   PDF(2052KB) ( 61 )  

为解决未来高速公路上自动驾驶小客车(AC)、人类驾驶小客车和人类驾驶大货车混行所带来的安全和效率问题,研究了在六车道高速公路上设置AC专用车道的方法及其对交通流的影响。提出了内侧式AC专用车道的隔离方式和出入口布设方法。基于VISSIM建立了包含入口和出口匝道的高速公路模型、车辆模型和驾驶行为模型,高速公路设计速度取120 km/h,货车混入率取0.2。通过模拟实验,研究了设置内侧式AC专用车道后AC渗透率和AC安全车头时距对交通流特性的影响,探讨了AC专用车道对各车型和各车道运行的影响。结果表明:AC渗透率对交通流特性的影响是显著的和非线性的,存在一个最优AC渗透率,使设置了AC专用车道的高速公路具有最大的通行能力、临界密度和平均速度;AC安全车头时距对交通流特性的影响是非线性的,AC安全车头时距越小,对高速公路通行能力的改善效果越显著;AC渗透率对各车型和各车道的流量和平均速度都有显著影响,对AC流量和内侧车道流量的影响最大。

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多约束条件下双边U型装配线平衡与协同优化
焦玉玲,邓雪,李琳,刘文佳,张天泽,曹楠
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  2053-2060.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211050
摘要 ( 101 )   HTML ( 1 )   PDF(756KB) ( 117 )  

针对流水装配线效率提升和布局优化的问题,结合双边线和U型线各自的优点建立双边U型装配线平衡协同优化模型。定义了一种新型双边U型装配线P?l分区布局,简化了双边U型装配线平衡问题的平衡系统。考虑任务方位和交叉工作站内作业时间协同排序,以最小化位置数量为主要目标,最小化工作站数量为次要目标,建立多约束条件下的双边U型装配线平衡数学模型,提出基于多级优先规则的启发式算法求解模型。计算了20个经典算例,将启发式算法计算结果与改进粒子群算法、双目标整数规划方法结果进行对比,最优结果数量占比95%,验证了协同优化模型算法的有效性,为双边U型装配线平衡建模与求解提供有益参考。

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基于荷载⁃位移滞回曲线的建筑双梁⁃柱节点抗震性能分析
邸振勇,杨新辉,林霄
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  2061-2066.  DOI: 1013229/j.cnki.jdxbgxb.20220233
摘要 ( 55 )   HTML ( 0 )   PDF(817KB) ( 96 )  

为准确获取地震发生时建筑结构的变化特征,提高建筑抗震安全性,分析了建筑双梁-柱节点抗震性能。将地震破坏过程分为混凝土初裂、梁柱箍筋屈服、节点承载力达到最大限度、核心区域破坏4个阶段,设定建筑破坏标准,明确梁-柱节点的破坏形式;凭借混凝土强度、水平箍筋、梁端等因素对节点抗震性能产生的影响,设置加载过程中节点基本假设,分别计算双梁自身形变位移、柱变形导致的位移以及核心区变形位移,将3种位移相加,得到整体位移,构建荷载-位移模型。在实验分析中,利用荷载-位移滞回曲线研究节点退化刚度,实验结果表明,刚度随位移的增加逐渐下降;通过最大荷载特征值与延性系数,证明双梁-柱节点抗震性能高于单梁-柱节点;节点下核心区的抗震性能最弱,容易引起建筑形变,但通过增强混凝土强度可有效提高抗震性能。

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基于多元非线性回归的智能压实关键参数最优解
马涛,马源,黄晓明
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  2067-2077.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211010
摘要 ( 81 )   HTML ( 0 )   PDF(1308KB) ( 136 )  

通过对有限元数值仿真软件进行二次开发,实现数值仿真精细化建模并设计所需工况,提供智能压实最优关键参数组合的基础数据,并通过现场试验验证其准确性。在此基础上,通过多元非线性回归的方法,对影响路基压实度参数进行拟合。通过线性搜索的方法,获取能达到最大压实质量对应参数。结果表明:当碾压速度为4 m/s、碾压遍数为2遍时,对应的最终压实度最小,为0.878;当碾压速度为1 m/s、碾压遍数为4遍时,对应的最终压实度最大,为0.955。本文得到如下结论:在常见的压实施工参数范围内,达到最优压实度的施工参数组合如下:碾压速度为1.3 m/s,碾压遍数为4遍。

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基于灰色关联分析的树脂与弹性体高黏沥青高温性能评价
周正峰,于晓涛,陶雅乐,郑茂,颜川奇
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  2078-2088.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210991
摘要 ( 100 )   HTML ( 3 )   PDF(2928KB) ( 70 )  

通过透射电子显微镜扫描(TEM)、流变试验,以及常规性能测试,分析树脂高黏沥青与弹性体高黏沥青的路用性能及改性机理。采用流变仪分别进行不同掺量(3%、5%、8%)下两种高黏沥青的多重应力蠕变恢复试验(MSCR)、温度扫描试验和动态频率扫描试验,并采用Cross模型和Carreau模型对动态频率扫描结果进行拟合,得到沥青60 ℃零剪切黏度(ZSV)。进一步对高黏沥青胶结料试验指标与车辙动稳定度进行灰色关联分析。结果表明:树脂类高黏改性沥青主要由内部形成的结晶体起到增黏效果,弹性体改性沥青由改性剂与基质沥青形成的三维弹性结构起到增黏效果;树脂类高黏改性沥青在线性弹性区间有很好的改性效果,但在非线性弹性区间由于结晶体熔化,改性效果不如弹性体高黏沥青;Cross模型得到的ZSV拟合值大于Carreau模型;高黏沥青软化点和蠕变恢复率与沥青混合料车辙动稳定度有显著相关性,可以很好地评价高温路用性能,而不可恢复蠕变柔量和相位角的相关性较差。

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基于改进遗传算法的挤扩支盘群桩优化方法
惠迎新,陈嘉伟
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  2089-2098.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210983
摘要 ( 112 )   HTML ( 2 )   PDF(1828KB) ( 77 )  

采用改进遗传算法对高层建筑的挤扩支盘群桩进行优化设计,将计算得到的群桩桩顶轴力根据大小进行分组,以各组基桩中所含承力盘数量作为遗传算法中的设计变量,建立了以群桩承力盘数量最少为目标函数,将群桩竖向承载力、最大沉降值、沉降差作为约束条件的挤扩支盘群桩优化模型。借助Python语言对ABAQUS进行二次开发,建立挤扩支盘群桩自动优化平台求解上述优化模型,获得最优群桩布置方法。结合算例表明,优化后的挤扩支盘群桩基础在承力盘数目减少的同时能降低差异沉降,使得筏板变形和桩顶受力更为均匀,有利于结构的安全和正常使用。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
计算机科学与技术
基于姿态估计的物体3D运动参数测量方法
王连明,吴鑫
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  2099-2108.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210981
摘要 ( 162 )   HTML ( 4 )   PDF(1987KB) ( 199 )  

针对传统的物体3D运动参数测量方法存在测量成本高昂、数据融合复杂、提取特征少等问题,提出了一种基于姿态估计的物体3D运动参数非接触式测量方法。首先,使用高帧率同步采集设备从不同视角捕获物体运动视频,弥补了单视角捕获目标容易出现盲区的缺点。其次,使用基于深度迁移学习的2D姿态估计框架DeepLabCut训练目标的2D姿态估计模型,利用模型估计物体不同视角的2D姿态,弥补了传统视觉方法提取特征少的缺点。再次,基于三角测量原理融合不同方向物体的2D姿态估计为3D姿态估计。最后,根据测量需要,利用3D姿态估计的结果可以计算物体指定关键点的位移、速度、姿态角、频率等3D运动参数。以行星摆和人手的运动测量为例,测量了二者的3D运动参数并分析了误差来源以及本研究的优缺点。实验结果表明,系统测量准确,可视化结果正确反映了实验对象的运动情况。该方法为非接触式测量物体3D运动参数提供了新的思路。

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基于时间序列模型的文本数据压缩存储算法
翁渊瀚,李南
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  2109-2114.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220348
摘要 ( 143 )   HTML ( 3 )   PDF(865KB) ( 246 )  

为了降低文本数据历史数据量,提升文本数据压缩存储效率,提出一种基于时间序列模型的文本数据压缩存储算法。采用小波阈值去噪方法估计并消除文本数据的误差和噪声;从文本数据特征角度,通过细节描述特征,设定特征类型之间的组合和继承关系,组建时间序列模型。将经过预处理的文本数据采用时间序列模型转换为结构近似的二进制编码字节,通过异或操作对结果中的冗余部分进行压缩处理,同时将压缩的数据存储到对应的数据库中,最终完成文本数据压缩存储。仿真实验结果表明,本文算法可以有效提升压缩性能,获取更优的文本数据压缩存储结果。

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基于Fibonacci变换和改进Logistic-Tent混沌映射的图像加密方案
郭现峰,李浩华,魏金玉
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  2115-2120.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220799
摘要 ( 151 )   HTML ( 6 )   PDF(889KB) ( 209 )  

利用混沌映射构造的密码算法具有密钥空间大、安全性高、性能优越等特点,适合加密数据量大、关联性强的多媒体数据。为了进一步提高此类算法的安全特性,很多学者采用复杂的多维混沌迭代加密数据,但同时也增加了计算复杂度。为了降低计算复杂度、提高加解密过程的计算性能,本文利用Fibonacci变换和Logistic-Tent复合混沌映射的优点增强加密过程中的置乱-扩散效果,构造了一个新的图像加密算法。安全性分析和仿真实验证明,本文算法不仅加解密速度快,还能有效抵御暴力破解、信息熵攻击、差分攻击和统计类图像攻击,应用和推广价值较强。

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基于深度神经网络的物联网安全态势自动辨识算法设计
刘鹏举
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  2121-2126.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220370
摘要 ( 150 )   HTML ( 6 )   PDF(925KB) ( 130 )  

针对网络未知的攻击威胁对物联网安全态势带来的影响,为了提升辨识效果,提出一种基于深度神经网络的物联网安全态势自动辨识算法。通过网络木马及DDos攻击分析物联网的安全威胁,获取物联网安全态势要素,通过建立病毒入侵的物联网安全状态分布模型,提取物联网安全态势特征,将深度神经网络与深度堆栈编辑器相结合,对提取的安全态势特征进行训练,利用最终训练结果判定物联网安全态势性能,完成物联网安全态势自动辨识,实现物联网安全态势自动辨识算法设计。实验结果表明,通过对该算法进行识别效果对比测试、召回率测试、F1值测试和识别运行时间测试,验证了该算法的精准度高、实用性强。

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通信与控制工程
电子节气门的连续非奇异终端滑模控制
王艳敏,张伟琦,段广鑫,葛杨
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  2127-2135.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20210988
摘要 ( 120 )   HTML ( 1 )   PDF(1489KB) ( 110 )  

针对电子节气门的转角开度控制,为克服传统滑模控制存在的抖振问题及信号微分难以直接求取问题,提出一种新型的连续非奇异终端滑模控制方法。建立电子节气门系统的数学模型,从滑模面和控制律两方面改进节气门的控制性能,即在滑模面设计过程中,有目的地引入系统状态的幂指数项,以保证系统的全局有限时间收敛,并去除传统终端滑模对控制器参数选取的约束条件。在控制律设计过程中,引入低通滤波环节,在保证系统稳定性条件下,推导出其连续控制律,并解决了状态变量微分求取的问题。通过与传统一阶和二阶滑模的理论和仿真性能对比,证明本文方法在抖振抑制、响应速度、控制精度方面的优越性。

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农业工程·仿生工程
轮式拖拉机对称结构的振动特性
张茂健,金敬福,陈奕颖,陈廷坤
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  2136-2142.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220313
摘要 ( 93 )   HTML ( 0 )   PDF(1290KB) ( 198 )  

利用振动测试系统对轮式拖拉机整机及结构对称部位的振动特征进行了采集分析,以振动烈度为指标对比了对称结构上的振动相似性。试验表明,拖拉机前桥、后桥对称部位的振动特征具有对称性,对称测点的主振动方向一致,前桥和后桥对称位置振动相似度分别为93.91%和94.29%。分析认为,在特定激励下拖拉机整机及对称部位的振动特征受整机工作状态、零部件缺陷及装配质量影响;怠速条件下拖拉机对称部位的零部件及装配质量的差异改变了振动传递路径,影响对称部位的振动特征相似性。本文提出的拖拉机对称结构的振动特征对比评估方法,可为在线检测拖拉机工作状态、发现机械结构缺陷及故障提供快速甄别方法。

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基于支持向量机的模拟月壤临界尺度颗粒切削负载识别
田野,李楠楠,刘君巍,姜生元,王储,张伟伟
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  2143-2151.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211002
摘要 ( 90 )   HTML ( 1 )   PDF(2025KB) ( 51 )  

针对平均直径略大于或者等于钻头取芯孔直径的临界尺度颗粒,在取芯钻进过程中会产生孔底置出及孔壁置入两种运移方式而导致钻进负载发生变化的问题。通过建立切削模型,得到在低速切削时,切削速度对切削力影响较小可以忽略,并进行了试验验证;对含有不同粒径的临界尺度颗粒进行切削试验,得到切削负载随时间变化曲线,利用支持向量机(SVM)方法对切削负载进行识别,结果显示对均质模拟月壤切削负载的识别率为100%,对含有临界尺度颗粒的模拟月壤切削负载识别率均在95.5%以上。研究结果可为月面无人钻取采样在线识别技术提供参考。

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构树收获割台设计与试验
耿端阳,纪晓琦,牟孝栋,李华彪,杨昊霖,姚艳春,武继达
吉林大学学报(工学版). 2023 (7):  2152-2164.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20211057
摘要 ( 77 )   HTML ( 0 )   PDF(2224KB) ( 119 )  

针对国家大力提倡农户种植饲用构树,但国内缺乏适用收获机械的现状,结合构树收获特性,以滚刀运动轨迹、构树割茬高度极限值和输送辊对茎秆的抓取要求为指导,以留茬整齐无劈裂、收获完全损失低和枝叶抓取输送流畅为技术要求,开发了能够实现枝叶同收的滚刀回转式构树机械化收获割台,根据Box-Behnken试验设计方法构建滚刀片数、滚刀转速和机器前进速度对割茬高度一致性和收获损失率的回归模型,应用响应曲面方法分析各因素及其交互影响规律,对回归模型进行参数优化,得到最优参数组合:滚刀片数为3,滚刀转速为889.673 r/min,机器前进速度为4.138 km/h,割茬高度一致性为96.482%,收获损失率为0.686%。在最优参数组合下进行验证试验,结果表明,割茬高度一致性为97.12%,收获损失率为0.67%,试验值与预测值相近,本研究可为构树收获机的设计提供参考。

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