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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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2025年, 第55卷, 第11期 刊出日期:2025-11-01
综述
基于深度学习的多目标跟踪研究进展综述
姜来为,王策,杨宏宇
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3429-3445.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240149
摘要 ( 110 )   HTML ( 3 )   PDF(2611KB) ( 14 )  

本文首先指出多目标跟踪任务面临的挑战和传统方法的局限性,其次对基于检测的跟踪和联合检测跟踪两类算法进行文献综述与分析,然后对多目标跟踪算法常用的评估指标和公开的数据集进行归纳,并对两类算法的性能进行比较分析,最后立足于当前研究现状对有待解决的问题和未来研究重点做出预测和展望。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
自修复微胶囊在沥青路面智能养护中的应用进展
李伟,李萍,王晖,张留博,念腾飞,张强,李宁
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3446-3462.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240235
摘要 ( 118 )   HTML ( 0 )   PDF(1763KB) ( 9 )  

对沥青路面智能养护中的微胶囊技术展开全面分析,阐述了沥青路面中微胶囊的自修复机理、合成技术、物理和力学性能测试技术以及自愈效果评价方法,提出了该技术在沥青路面中的发展趋势:在宏观-细观-微观多尺度下研究微胶囊-老化沥青材料的自修复机理;合成与沥青混合料本身缝隙尺寸相当的多次缓释微胶囊;探索微胶囊制备参数与沥青路面养护要求的关系,改善微胶囊的制备工艺;依据实际工程条件建立微胶囊应用于沥青路面材料的自修复评价模型,为微胶囊在沥青路面智能养护中的应用与发展提供参考。

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车辆工程·机械工程
变双曲圆弧齿线圆柱齿轮传动喷油润滑分析
魏永峭,黄康俊,郭瑞,罗岚
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3463-3475.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240178
摘要 ( 72 )   HTML ( 0 )   PDF(12483KB) ( 15 )  

为探究喷油润滑环境下变双曲圆弧齿线圆柱齿轮因其特殊齿形引发的复杂气流行为对齿面润滑效果的影响机理,本文通过计算流体动力学对其计算流域建模并进行简化与仿真计算,分析高速气体流场与喷油束产生的干涉问题并通过流线图确定最佳的喷油角度。提取检测面上的油液分布、平均油液体积分数及油压,得到不同喷油参数对齿面润滑的影响规律。结果表明:喷油角度偏向主动轮10.73°,同时适当增大喷油速度、减小喷油距离以及降低齿轮转速,可以提高齿轮传动的润滑效果。研究可为该齿轮传动的喷油润滑系统以及冷却系统的设计与参数优化提供理论基础。

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锈损冷弯薄壁型钢混合连接抗剪性能试验
褚云朋,陈雪琴,肖雅馨,夏珲
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3476-3484.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240206
摘要 ( 66 )   HTML ( 0 )   PDF(1706KB) ( 16 )  

为获得锈蚀对冷弯薄壁型钢纯自攻螺钉连接与自攻螺钉-拉铆钉混合连接抗剪性能的影响,对锈蚀状态下的上述连接试件进行剪切试验。结果表明:连接钢板的力学性能指标随失重率增加呈线性下降的趋势;同失重率下,纯自攻螺钉连接试件抗剪承载力下降幅度大于自攻螺钉-拉铆钉混合连接试件,且锈蚀时间越长此现象越明显;引入锈蚀因子确定此类连接的承载力计算公式,为锈损冷弯薄壁型钢连接承载力安全评估提供相应参考。

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基于改进深度代理模型的挖掘机铲斗结构优化设计
陈一馨,陈再续,刘永生,杨帅,郭浩杰,贾晋三
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3485-3497.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240322
摘要 ( 103 )   HTML ( 0 )   PDF(7594KB) ( 17 )  

为优化挖掘机铲斗结构设计并降低挖掘能耗,搭建了基于SOLIDWORKS、ADAMS、EDEM及MATLAB的联合仿真与优化平台,建立了以铲斗所受最大挖掘载荷、强度为约束条件,以铲斗质量、单位挖掘能耗为优化目标的某中型反铲液压挖掘机全局优化方法。通过多体动力学与颗粒动力学联合仿真,得到不同工况下挖掘机作业时的载荷特性;皮尔逊相关系数表明,试验与仿真得到的斗杆、动臂关键铰点载荷具有极强相关性,验证了以联合仿真代替真实挖掘作业的可行性。采用多层感知器(MLP)作为代理模型,并利用Adam、Hyperband算法优化MLP的参数和超参数。工况Ⅱ下,MLP对铲斗质量、最大挖掘载荷、挖掘质量及挖掘能耗的决定系数R2分别为0.999、0.943、0.933、0.984;工况Ⅳ下,MLP的R2分别为0.999、0.944、0.918、0.925。将优化后的MLP结合NSGA-Ⅱ算法对铲斗结构进行迭代优化,结果表明:优化后的铲斗在满足最大挖掘载荷及强度要求的前提下,质量减小7.06%,单位挖掘能耗减小6.47%。

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考虑钢腹板畸变翘曲应力分布范围影响的横向弯矩分析
周福成,张元海,魏彦红
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3498-3506.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240095
摘要 ( 81 )   HTML ( 0 )   PDF(1323KB) ( 37 )  

为研究波形钢腹板组合箱梁横向弯矩的合理计算方法及波形钢腹板畸变翘曲应力分布范围对横向弯矩的影响,本文在传统的TYL框架法基础上,考虑畸变位移与薄片框架位移间的变形协调关系,采用满足平衡条件的新计算模型,提出一种波形钢腹板组合箱梁横向弯矩框架分析法,并建立了计算横向弯矩的一般公式。基于现有文献中3种不同波形钢腹板畸变翘曲应力的分布范围,分别用两种框架解析法与有限元法,计算了直腹板和斜腹板波形钢腹板组合箱梁各关键点处的横向弯矩。研究结果表明:对于直腹板箱梁,本文方法和已有计算方法具有相同的计算精度;对于斜腹板箱梁,本文方法计算所得的横向弯矩与有限元法的计算结果分布规律一致,且本文方法相比已有计算方法具有更高的计算精度。波形钢腹板组合箱梁不同的腹板畸变翘曲应力分布范围对横向弯矩的结果影响很小,实际计算横向弯矩时,可以认为波形钢腹板不承担畸变翘曲应力。

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考虑任务优先级的冗余轮式移动机械臂位形优化
邢宏军,徐宇哲,周忠歌,刘彦清,丁亮,陈金宝
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3507-3520.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240133
摘要 ( 78 )   HTML ( 0 )   PDF(4419KB) ( 16 )  

针对轮式移动机械臂在复杂环境中灵巧作业的需求,开展了面向冗余轮式移动机械臂(WMM)考虑任务优先级的位形优化研究。为实现该目标,首先,分别建立轮式移动平台和多自由度机械臂运动学模型,并在此基础上构建WMM整机运动学模型;然后,基于任务优先级框架设计WMM逆运动学求解方法,并开展面向车-臂双轨迹跟踪、避奇异位形、避关节极限等多任务目标的WMM位形优化研究;最后,结合SolidWorks、Matlab/Simulink软件进行WMM复杂工况仿真,仿真结果验证了该方法的有效性。

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梭形双重约束防屈曲支撑的整体稳定性设计方法
史俊,徐略勤,金双双,贺洪滔,周建庭,柳杨青
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3521-3533.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240417
摘要 ( 80 )   HTML ( 0 )   PDF(2785KB) ( 32 )  

为研究新型梭形双重约束防屈曲支撑(SDR-BRB)的整体稳定性能及其设计方法,首先,采用平衡法推导了两端铰接的SDR-BRB弹性屈曲荷载和约束比计算公式;然后,考虑构件整体初始几何缺陷的影响,构建了SDR-BRB侧向变形和弯矩分布函数,并基于外围构件截面边缘纤维屈服准则,得到了SDR-BRB 3类约束比限值计算公式;在此基础上,建立了经试验验证的ABAQUS有限元模型,分别对其单调加载下的承载性能和往复加载下的滞回性能进行了弹塑性有限元数值分析;最后,结合理论推导与数值分析,提出了基于约束比限值的SDR-BRB整体稳定性的设计方法。结果表明:约束比对SDR-BRB的整体稳定性能、弹塑性承载性能和滞回性能影响显著;基于3类约束比限值,SDR-BRB可分为延迟屈曲构件、承载型BRB和耗能型BRB;本文提出的设计方法可准确预测SDR-BRB承载性能与滞回性能的屈曲行为,并具有良好的适用性,可将其作为SDR-BRB整体稳定设计的准则。

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基于失效模式和动态贝叶斯网络的数控机床可靠性分析
黄贤振,李超,孙超,邱开慧
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3534-3543.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240052
摘要 ( 104 )   HTML ( 2 )   PDF(1346KB) ( 48 )  

针对数控机床系统可靠性分析复杂的问题,将故障模式影响及危害性分析方法和动态贝叶斯网络相结合,建立了可靠性分析模型。首先,分析了数控机床的故障原因、故障模式以及主要故障零部件,并结合专家意见对故障原因进行了风险评估。然后,基于数控机床的故障模式表和故障数据构建了动态贝叶斯网络可靠性模型的结构和参数。通过该模型对系统的状态变化、故障零部件的重要性、子系统的重要性以及各零部件的状态变化进行了分析,并对模型分析的结果与传统的蒙特卡洛方法进行了对比验证。

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基于超扭曲扩张状态观测器的电子机械制动器夹紧力改进滑模控制
谭草,宋亚东,李波,司书哲,郝明基,丁嘉伟
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3544-3553.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240264
摘要 ( 104 )   HTML ( 0 )   PDF(2391KB) ( 21 )  

针对电子机械制动器因系统内部变量耦合、参数摄动、外部时变干扰等不确定性因素造成的夹紧力响应缓慢、控制精度恶化等问题,提出了基于超扭曲扩张状态观测器的电子机械制动器夹紧力改进滑模控制方法。首先,设计了一种改进的趋近律,在传统指数趋近律的基础上引入可变函数增益项及滑模面幂次项,增大趋近速率的同时削弱抖振,并且基于改进的趋近律和滑模面设计了改进的夹紧力控制器;其次,设计了基于超扭曲算法的扩张状态观测器,用于估计系统扰动,同时把扰动估计值前馈至控制器中给予补偿;再次,通过李雅普诺夫定理验证了系统的稳定性;最后,在台架试验中,将本文提出的算法与双幂次趋近律、快速幂次趋近律、指数趋近律等算法进行对比。结果表明:本文算法下电子机械制动器的夹紧力控制具有更高的响应速度、控制精度与抗干扰能力。

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基于显微机器视觉的大尺寸钢球直径精密分组方法
李彦清,唐琪,张悦,徐畅,修航
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3554-3563.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240288
摘要 ( 82 )   HTML ( 0 )   PDF(3495KB) ( 13 )  

提出一种基于显微机器视觉的大尺寸轴承钢球直径相对测量与分组方法,该方法通过微变形弹性机构,将钢球直径差转化为狭缝宽度变化值,以同批次中待测钢球作为基准球,将后续钢球与基准球的狭缝宽度差值作为分组依据。采用CMOS相机与同轴显微镜采集狭缝图像,对图像进行灰度化、混合双边滤波、阈值分割等预处理。通过改进Canny算子与Zernike矩亚像素算法提取图像边缘以实现精确定位,采用Ransac法拟合边缘点,同时提出“一点一线法”实现不同图像间的特征定位,在特征区域内完成狭缝宽度计算。利用不同材料搭建5组微变形弹性机构,根据重复性对比结果,选取加硬304弹性板对应机构搭建样机。实验结果表明,本文方法可实现对直径在30~100 mm范围内钢球的测量与分组,检测精度可达0.2 μm,分组后同组钢球直径差≤0.4 μm。

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材料科学与工程
基于磁流变弹性体商用车防护梁绕弯成形
李义,黄伟鹏,程敏,梁继才
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3564-3574.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240257
摘要 ( 70 )   HTML ( 0 )   PDF(4419KB) ( 27 )  

本文采用绕弯成形工艺将“日”字形截面型材弯曲成商用车防护梁。在实际加工成形过程中,型材常出现起皱、截面畸变等成形缺陷。为此,利用ABAQUS有限元软件对无芯模支撑型材成形过程进行深入的数值模拟,旨在分析缺陷形成机理。基于此分析,本文设计并研究了一种新型芯模——新型磁控芯模,该芯模不仅对“日”字形结构型材的弯曲成形表现出优异的成形质量,还能显著提升传统芯模成形工艺的性能。此外,通过改变弯曲半径、模具间隙等成形参数,本文探究了型材弯曲的极限工艺参数,在保证精度的前提下寻求极限工艺参数。

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挤压温度对石墨烯/7075Al复合材料分流模挤压制品纵向焊缝微观组织和力学性能的影响
娄淑梅,周乐,陈鹏,杜安博,赵豪,苗雨
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3575-3582.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.202402147
摘要 ( 75 )   HTML ( 0 )   PDF(2292KB) ( 15 )  

为提高铝基复合材料分流模挤压过程中纵向焊缝的焊合质量,以石墨烯增强7075铝基复合材料(GNP/7075Al)分流模挤压制品为研究对象,主要探讨了挤压温度对铝基复合材料分流模挤压制品纵向焊缝微观组织和力学性能的影响。结果显示:随着挤压温度升高,金属原子的扩散速度增加,粗大的第二相明显减少,更多的第二相粒子逐渐溶解到铝基体和焊缝中。适当提高挤压温度,有利于形成良好的焊合界面,提高纵向焊缝的质量,但如果温度过高,一方面会引起基体过度动态再结晶等软化行为,从而削弱形变强化效果,另一方面会使焊合静水压力降低,影响增强相石墨烯的完整性,进而引起整体强度下降。在480 ℃挤压温度下,基体适度的动态再结晶和固溶增强以及强化相石墨烯的最佳状态使得挤压态纵向焊缝的焊合线最窄,分流焊合效果最好,焊合质量和综合力学性能最优,纵向焊缝的横向抗拉强度为279.98 MPa。

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交通运输工程·土木工程
智能网联环境下高速公路异质交通流建模及仿真
程国柱,陈永胜
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3583-3592.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240144
摘要 ( 115 )   HTML ( 0 )   PDF(3470KB) ( 24 )  

为探究人工驾驶车辆(HDV)与智能网联车辆(CAV)混合行驶对交通流产生的影响,建立了高速公路异质交通流模型。采用增强型智能驾驶人模型(EIDM)描述HDV跟驰行为,并考虑前方多车的车头间距、速度差、加速度等因素,改进EIDM模型描述CAV跟驰行为;然后利用最小化由换道引起的所有制动(MOBIL)模型描述HDV换道行为,并引入博弈理论,考虑多车竞争与协作关系,构建CAV自主换道与协同换道模型;通过仿真实验评价所建模型合理性,并分析异质交通流运行特征。研究表明:与现有模型相比,本文所建模型在交通流稳定性及行车舒适性等方面具有显著优势;CAV渗透率的提高有利于通行能力的提升,尤其CAV渗透率大于0.4时效果更为显著。

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面向人机共驾的车道保持预测控制
章军辉,刘禹希,郭晓满,刘俊泽,丁羽璇
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3593-3603.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240109
摘要 ( 83 )   HTML ( 0 )   PDF(2995KB) ( 14 )  

为了更好地描述共驾型车道保持控制系统(LKAS)的结构和行为,让智辅系统能够预判驾驶人的转向控制意图,提出了一种基于闭环人-车-路模型与态势预测因子的车道保持预测控制算法。首先,引入基于视觉预瞄特性与神经肌肉动力学的驾驶人转向模型,利用粒子群优化(PSO)算法对驾驶人转向模型参数进行离线辨识,并将驾驶人纳入控制回路建立了人-车-路模型;其次,基于模型预测控制(MPC)理论构建约束型二次型代价函数,将共驾型LKAS的转向力矩决策问题转化成带约束的在线二次规划(QP)问题;再次,根据预瞄位置处车辆运动状态的发展态势,设计了一种人机控制权决策模型,用以实现人机控制权的平稳动态分配;最后,基于驾驶人在环的CarSim/Simulink集成环境对该共享控制算法进行了验证与探讨,结果表明:本文提出的共享控制算法能够一定程度上减少智辅系统对驾驶人的干预,即智辅系统能够预判驾驶人的转向控制意图,从而加深共驾过程中智辅系统与驾驶人之间的合作程度,但是以牺牲横向运动控制精度为代价。

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考虑自动驾驶小客车的高速公路施工区上游过渡区间距
杨柳,李鸿辉,李文芳
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3604-3613.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240126
摘要 ( 87 )   HTML ( 0 )   PDF(2832KB) ( 14 )  

六车道高速公路封闭相邻两个车道时需设置两个上游过渡区,但现行规范并未规定两者间距的具体取值,考虑自动驾驶小客车(AC)的混入,研究该间距的取值问题。首先,定义警告区通行效率作为上游过渡区间距D的评价依据,构造动态综合评价函数,进行警告区通行效率分级;其次,通过SUMO软件建模,基于不同的交通条件,即不同的交通量V、人类驾驶大货车混入率T、AC渗透率P,进行D取不同值的模拟实验,分析警告区通行效率的变化规律;然后,基于通行效率分级,通过实验探讨D在不同交通条件下的取值范围;最后,分析D在不同交通条件下对施工区环境和通行效率的影响。模拟实验表明:D越大警告区通行效率越高,该变化是非线性的,提高幅度随D的增大而变缓;随着VT升高,警告区通行效率降低,增大D才能保持其不变;随着P升高,警告区通行效率先升高后降低,存在一个最佳的P使其达到最大且D达到最小;相对于D取最小值,增大D能降低CO2排放量,在适当的交通条件下,能同时提高警告区通行效率和缩短平均行程时间。

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高原山区重型货车驾驶人驾驶风险评估方法
覃文文,臧津延,鄢祺阳,刘云贵,杨震,吴云鹏
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3614-3622.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240125
摘要 ( 106 )   HTML ( 0 )   PDF(1102KB) ( 17 )  

为构建具有良好泛化性和可解释性的重型货车驾驶人驾驶风险评估体系,本文基于云南省重型货车轨迹数据,首先,构建涵盖驾驶风格风险、疲劳风险和驾驶环境风险三个方面的驾驶风险评估指标;其次,采用皮尔逊相关性分析,从初始驾驶风险评估指标中筛选出43个关键指标;最后,基于CRITIC赋权法获取各类指标的特征权重,提出重型货车驾驶人驾驶风险评估方法。结果表明:驾驶风格风险得分在30分以下的占比约82.16%,可见大多数高原山区重型货车驾驶人驾驶风险评估值较低;疲劳风险评估显示42.3%的样本得分低于12分,反映出云南省内重型货车驾驶人较少进行长途运输,连续长时间驾驶的情况较少;驾驶环境风险评估值在15~35分范围内分布最密集,占比为75.46%,表明货物运输主要依赖于风险较高的干线公路。

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极端天气下高速公路自洽能源系统移动电源车的优化调度
李艳波,刘妙阳,杨凯,张云锐,吕浩楠,王秋才
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3623-3631.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240224
摘要 ( 79 )   HTML ( 0 )   PDF(1548KB) ( 16 )  

近年来,极端天气对高速公路电网系统造成严重破坏,如何合理调配移动电源车是目前高速公路故障抢修中亟须解决的难题。因此,本文提出了一种极端天气下高速公路移动电源车的优化调度方法。首先,利用蒙特卡洛模拟方法,通过历史天气数据和实际线路参数,构建极端天气下覆冰载荷、风力载荷和绝缘子闪络的数学模型,得到输电线路脆弱性模型,进而确定整个系统的故障情况;其次,通过蒙特卡洛模拟方法和目标函数收敛条件,求出移动电源车的最优接入点,调度移动电源车提高系统弹性;最后,利用新疆某高速公路服务区自洽能源系统数据进行仿真分析。结果表明,相比于目前常用的移动电源车接入点固定不变的方法,本文提出的调度方法使恢复供电的负荷比例提高了12%,提升了移动电源车的工作效率和自洽能源系统的弹性性能。

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南方湿热地区煤矸石-红黏土路基的强度与变形特性
韦秉旭,曾警,陈楚方
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3632-3640.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240195
摘要 ( 81 )   HTML ( 0 )   PDF(2298KB) ( 16 )  

针对南方湿热地区煤矸石-红黏土路基稳定及耐久性服役问题,本文通过击实试验、UCS试验、CBR试验及三轴试验等系列室内试验对煤矸石-红黏土混合料的强度与变形特性进行研究。结果表明:混合料的最大干密度随黏土掺入量的增加呈先增大后减小的趋势,最佳含水率随黏土掺入量的增加而逐渐增大;UCS值和CBR值随黏土掺入量的增加呈先增大后减小的趋势,且在黏土掺入量为40%时达到峰值;永久变形值随黏土掺入量的增加先减小后增大,随偏应力、加载次数、干湿循环次数的增加而增大,随围压的增加而减小;在此基础上,建立综合考虑物理状态、应力状态、加载状态及环境状态影响的永久变形预估模型,并进行验证。本文研究成果可为煤矸石-红黏土路基填筑施工提供有效参考。

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设置柔性横隔板的曲线波形钢腹板钢箱组合梁畸变效应
王瑞正,张元海
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3641-3652.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240260
摘要 ( 68 )   HTML ( 0 )   PDF(1730KB) ( 41 )  

为准确分析设置柔性横隔板的曲线波形腹板钢箱组合梁(CSBCG-CSWs)的畸变效应,本文基于畸变翘曲位移、弯扭耦合位移与梁体内力的关系,建立CSBCG-CSWs的畸变翘曲位移模式,并导出由弯扭耦合效应引起的附加畸变框架挠曲势能;应用虚功原理求解柔性横隔板的抗畸变刚度;基于能量变分法建立畸变微分方程,分析CSBCG-CSWs畸变效应的影响因素。研究结果表明:本文解析解与实验值、Abaqus数值解吻合良好;与未设置实腹式跨内横隔板的结果相比,当设置1~2道实腹式跨内横隔板时,跨内最大畸变双力矩分别降低77.7%、85.6%;与设置X型、K型横隔板的结果相比,当设置实腹式横隔板时,跨内最大畸变双力矩降低25%;集中荷载引起的畸变效应主要受加载点是否设置横隔板影响;均布荷载更能反映设置跨内横隔板曲梁的整体畸变效应;当波形腹板钢箱组合梁畸变应力比分别控制在10%、5%以内时,直线钢箱组合梁横隔板间距需满足分别<8 、6 m,曲线钢箱组合梁横隔板间距需满足分别<6 、5 m,且计入自重荷载可降低畸变应力比;当跨内实腹式横隔板厚度>6mm时,增加厚度对直线、曲线波形腹板钢箱组合梁畸变效应的抑制效果无明显提升;当圆心角从0°增加至28°时,CSBCG-CSWs 1/4跨和1/2跨截面畸变翘曲正应力分别增加74.6%和87.4%。

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基于深度学习SSD算法的公路隧道衬砌细小裂缝识别
金虎,申玉生,方勇,于丽,周佳媚
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3653-3659.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240845
摘要 ( 95 )   HTML ( 0 )   PDF(2357KB) ( 14 )  

受公路隧道内照明条件变化、图像畸变等因素影响,衬砌裂缝图像中不同尺度特征的提取难度增加,影响了公路隧道衬砌细小裂缝的识别效果,因此本文提出一种基于深度学习SSD算法的公路隧道衬砌细小裂缝识别方法。首先,采用加权平均法对公路隧道图像进行灰度化处理,通过线段检测算法提取图像中的线段特征,利用Sobel算子获取图像在水平与垂直方向上的边缘检测结果,基于透视几何原理对畸变图像进行校正;其次,引入深度学习SSD算法,利用回归模型调整SSD算法先验框的位置,并对有效特征层上的每个先验框进行类别预测,结合非极大值抑制技术,筛选出最优的预测框,从而实现裂缝的精确识别。实验结果证明:本文方法识别的衬砌裂缝与隧道图像中裂缝基本吻合,AUC值为0.956,可有效提高公路隧道衬砌细小裂缝识别精度,应用性能更好。

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基于旋转自注意力改进Mask RCNN的桥梁裂缝检测方法
陈永,安卓奥博,张娇娇
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3660-3672.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240122
摘要 ( 71 )   HTML ( 0 )   PDF(4880KB) ( 16 )  

针对现有桥梁裂缝检测方法对桥梁裂缝旋转特征提取不充分,检测分割精度低的问题,提出了一种基于旋转自注意力改进Mask RCNN的桥梁裂缝检测方法。首先,在Mask R-CNN实例分割网络的基础上,采用基于Transformer学习的ViTAE网络作为主干特征提取网络,提高对裂缝的检测和分割精度;然后,设计旋转可变窗口自注意力机制融入桥梁裂缝检测网络,提升特征提取网络对裂缝旋转特征的检测能力;最后,通过可变形卷积进一步拟合裂缝不规则几何形体,强化对裂缝特征信息的识别能力。实验结果表明:本文方法相比于原始Mask R-CNN检测分割方法准确率提高了4.85%,召回率提高了13.95%、F1-score可达91.66%。本文方法能够更加充分地提取裂缝特征,实现了更加准确的裂缝检测,在主客观评价方面均优于对比方法。

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计算机科学与技术
基于实体可靠路径与语义增强的知识图谱对齐
王红斌,唐浩东,线岩团,刘博,顾新亮
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3673-3685.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240177
摘要 ( 102 )   HTML ( 0 )   PDF(2173KB) ( 56 )  

针对知识图谱实体之间存在大量的多步骤关系路径以表明实体之间的语义关系,现有的方法很少考虑路径信息,也忽略了知识图谱关系结构与属性结构之间的邻域异质性问题。本文提出了实体可靠路径信息语义增强模型,该模型集成了知识图谱中的关系和路径结构信息以及异构信息,设计了一种初始可靠路径推理算法,用于捕获和聚合对齐实体及其异构邻居的多源信息,并将实体的关系结构、属性结构、实体名称路径集信息通过模型聚合进行语义增强,由此解决知识图谱对齐邻域异质性问题。本文在3个数据集(WK31-15K、DBP-15K和DWY-100K)上评估了实体可靠路径信息语义增强模型,将该模型与其他较先进的实体对齐方法进行比较,Hits@1提升了1.5%~3.2%,表明本文方法具有更好的性能。

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基于多尺度注意力信息复用网络的胸片图像分类
张瑞峰,郭芳兆,李锵
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3686-3696.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240222
摘要 ( 78 )   HTML ( 0 )   PDF(2475KB) ( 32 )  

针对胸部X射线图像的病变区域辨识度低、准确捕捉病变空间位置难等问题,提出了一种有利于提高胸片图像分类精度的多尺度注意力信息复用网络。首先,通过引入多路空间信息复用模块,增强疾病部位在特征图及通道之间的位置联系;其次,通过多尺度融合注意力模块,整合多尺度图像特征信息,自动捕捉病灶位置变化,以实现对关键病理信息的灵活关注;最后,通过非对称移位焦点损失函数,缓解胸部疾病样本分布不平衡的问题。在公开数据集ChestX-ray14和CheXpert上的多组实验表明:本文网络在两个数据集上的平均AUC值分别达到0.847和0.901,优于近年来较为先进的网络模型,表明该网络能有效地提高胸部疾病的分类精度。

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融合深度主动学习的视觉目标检测模型
曹玉东,廖鑫林,陈鑫,贾旭
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3697-3704.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240223
摘要 ( 72 )   HTML ( 2 )   PDF(1556KB) ( 60 )  

车辆自动驾驶对周边目标的感知是保障交通安全的重要手段,基于深度学习的目标检测模型被广泛应用,但是需要海量的标注数据进行训练。本文提出一种采用高斯混合分布估计未标注图像不确定度的主动视觉目标检测模型,以减少模型训练对标注数据的依赖。首先,采用混合密度网络作为检测头,以深度神经网络提取的图像特征为输入,估计目标预测框分类和定位的概率分布;其次,将目标预测框的分类得分值映射到概率空间,通过边缘不确定度计算目标的分类不确定度,用预测框定位方差度量目标的定位不确定度;最后,挑选最不稳定的样本进行标注。在VOC数据集上的结果表明:与其他典型的主动学习采样策略相比,本文模型取得了最优性能,仅用54%的数据标注量就能达到YOLOX监督学习98.8%的性能,节省近45%的数据标注量。

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基于增强正例与层间负例的语义相似性模型
蔡晓东,黄业洋,董丽芳
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3705-3714.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240237
摘要 ( 69 )   HTML ( 0 )   PDF(2076KB) ( 28 )  

在基于对比学习的语义相似性模型中,不同正例句子间的信息交互不充分及传统的负样本采集策略中困难负例稀缺,导致模型难以捕捉句子间的细微特征差异,进而无法准确捕捉文本间的相似性。本文提出了一种基于增强正例与层间负例的语义相似性方法,通过设计动态邻域机制融合不同正例的信息,并提出了困难负例生成方法,显著提高了语义相似判断的相关性。首先,从动态邻域中检索与正例语义特征相似的句子嵌入,将其与正例拼接,并通过自注意力聚合得到增强正例,从而融合不同正例的信息;其次,提出了困难负例生成方法,将模型中间层的句子表示作为原始正例的困难负例,并引入交叉熵损失进行惩罚,以此改进负例采样策略。实验结果表明:在语义相似性任务数据集STS2012~STS2016、STS-B、SICK-R上,本文方法效果显著,Spearman相关系数较先进模型在BERT-base、BERT-large的基础上分别平均提升1.09和0.34个百分点。

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基于混沌AES和同义词扩展的中文文本水印算法
李书明,李冰楠,杨超
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3715-3726.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240248
摘要 ( 98 )   HTML ( 0 )   PDF(1464KB) ( 17 )  

针对目前基于修改式和生成式的文本水印算法普遍存在语义歧义较大、嵌入容量有限及安全性不足的问题,本文提出了一种基于混沌AES和同义词扩展的改进算法。该算法通过设计基于Sentence-Bert的上下文搭配机制,不仅能确保同义词替换后的上下文与原文语义高度相似,而且能判别同义词篡改后产生的语义歧义;将异体字作为同义词扩展,在不引起语义歧义的前提下,实现更多同义词替换,从而提升嵌入容量;利用混沌映射机制,升级传统MD5算法,构建混沌AES算法,实现对隐匿信息的加密保护,进而增加其破解难度。研究结果表明:对比同类算法,该算法在语义歧义、嵌入容量及安全性方面均有良好表现。

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基于混合光谱增强与多尺度空间聚合的高光谱图像分类方法
欧阳宁,黄辰钰,林乐平
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3727-3735.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240252
摘要 ( 71 )   HTML ( 0 )   PDF(2357KB) ( 15 )  

由于高光谱图像存在同物异谱和异物同谱现象,仅依赖光谱信息无法充分表征高光谱图像的特征,因此可引入空间信息以更准确地捕捉物体特征。为此,本文提出一种基于混合光谱增强与多尺度空间聚合的高光谱图像分类方法。该方法设计了混合光谱增强模块,利用小波变换构建光谱的多尺度局部特征,通过Transformer架构生成光谱的全局特征,以增强光谱特征的类内一致性。同时,设计了多尺度空间聚合模块,用于提取空间特征固有的多尺度信息,并建立不同尺度间的交互关系,以生成更具鲁棒性的土地覆盖表示,从而进一步提升分类性能。实验结果表明:本文方法相较于其他先进网络表现出显著的优越性,能有效获取更丰富的光谱信息和空间特征表示。

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通信与控制工程
基于离散采样的多模态四足机器人路径规划
孙帅帅,冯春晓,张良
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3736-3744.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240155
摘要 ( 390 )   HTML ( 5 )   PDF(6152KB) ( 393 )  

针对双向快速扩展随机树在多模态四足机器人路径规划中存在不必要的跳跃和行走部分路径的地形起伏程度大及转向角度变化大的问题,提出一种基于离散采样的解决方案,预处理路径去除不必要的跳跃,离散采样并动态规划获得粗解,使用B样条曲线拟合并二次规划得到最终路径。仿真结果表明:本文方法规划出的路径使机器人对质心高度的调节平均减少了31.4%,途径地形的起伏程度减小13.4%,地形倾斜角度变化降低11.4%,转向角度变化减小62.7%,证明了本文方法的有效性。

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基于改进蜻蜓算法的快反镜积分终端滑模控制
冯建鑫,李昊阳,巩建雄,龚柏春
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3745-3750.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240112
摘要 ( 86 )   HTML ( 0 )   PDF(1006KB) ( 40 )  

为提高空间激光通信跟瞄系统中快反镜(FSM)的跟踪精度和抗干扰能力,设计了新型积分快速非奇异终端滑模控制器。通过设计积分快速非奇异终端滑模面,提高了滑动模态阶段性能,同时设计新型的指数型趋近率,提高趋近阶段动态品质。利用蜻蜓算法(DA)对控制器参数进行优化,以提高系统的动态性能并保证较强的鲁棒性。针对传统蜻蜓算法的不足,对蜻蜓算法的惯性因子、队列权重、聚集权重的调整方式进行改进,并引入逐维评价机制及改进正余弦算法的位置更新机制,进一步提高蜻蜓算法的寻优能力。最后,通过仿真验证了本文方法在快反镜控制过程中的有效性。

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观测站参数误差下联合多特征融合注意力机制的TDOA/FDOA多机无源定位算法
彭铎,刘明硕,谢堃
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3751-3761.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240295
摘要 ( 76 )   HTML ( 0 )   PDF(3467KB) ( 92 )  

在实际定位场景下,观测站通常被设置在实时移动的平台上,导致观测站测量的待测目标运动状态信息存在观测噪声误差。这些误差会影响观测站接收的信息,进而导致目标源位置估计产生较大的偏差。为解决该问题,提出了一种观测站参数误差下融合注意力机制(AM)的卷积神经网络(CNN)和双向长短期记忆(BiLSTM)网络的时差频差(TDOA/FDOA)多机无源定位算法,同时该算法结合了改进的两步加权最小二乘法和CNN-BiLSTM-Attention模型。通过修正测量值并改善两步法在存在观测噪声的情况下估计性能下降的问题,提高了定位精度。仿真对比结果表明,本文提出的算法在存在观测噪声的情况下表现出良好的性能。

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农业工程·仿生工程
果园自走式弥雾喷雾机设计与仿真分析
邬圣贤,张克平,王久鑫
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3762-3773.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240140
摘要 ( 69 )   HTML ( 0 )   PDF(11053KB) ( 13 )  

为解决低矮密植果园操作受限、传统大型施药设备入园困难、作业效率低和药液浪费严重等问题,设计研发了一款果园自走式弥雾喷雾机。该机具采用脉冲喷雾形式,通过高速气流提高喷雾的穿透性,增加冠层覆盖率,减少飘移,完成喷雾机整体结构和行走系统、喷雾系统、弥雾装置等关键部件设计,确定相邻两个弥雾装置喷口的垂直间距为420 mm,夹角为13°。利用ANSYS-Fluent软件建立喷雾系统的三维流场模型,采用 Realizable k-ε和DPM颗粒模型,仿真分析了喷雾速度变化、颗粒浓度变化和流场分布。对喷雾机作业过程进行现场试验,对比仿真结果,喷雾速度相对误差为5.75%,喷雾距离相对误差为7.52%,喷雾高度相对误差为6.84%。研究结果可为果园喷雾机的结构优化提供理论支撑。

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一种高表面适应性仿生吸盘的设计
丁建宁,殷子健,胡宏伟,程广贵,张忠强
吉林大学学报(工学版). 2025 (11):  3774-3782.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240171
摘要 ( 68 )   HTML ( 0 )   PDF(3133KB) ( 47 )  

针对现有吸盘在粗糙表面以及小结构物体难附着、易脱落问题,仿生水蛭吸盘的凹坑结构,设计一种多褶皱且底部带有小孔阵列的新型吸盘RSS,通过建模和模拟仿真研究吸盘附着机理,实验探究了不同褶皱数量和阵列孔尺寸对吸盘在粗糙表面的垂直吸附性能以及水平抗剪切力性能的影响规律。结果表明:在-40 kPa真空度下,多褶皱结构可显著提升RSS吸盘的垂直吸附性能,最大提升约为87.9%,孔径大小对垂直吸附性能影响不大。在接触150目和800目砂纸时,孔径0.5 mm和1 mm对双褶皱和三褶皱吸盘水平抗剪切力影响较小,当孔径增加到1.5 mm时,水平抗剪切力值出现最大40.5%的增幅。当砂纸目数达到1 600目时,水平抗剪切力值随着孔径的增大而增大。对于单褶皱吸盘,小孔孔径对水平抗剪切性能无明显影响。

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