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期刊信息/Journal information
工程科学学报
北京科技大学
工程科学学报

北京科技大学

徐金梧

月刊

2095-9389

xuebaozr@ustb.edu.cn

010-62332875

100083

北京海淀区学院路30号

工程科学学报/Journal Chinese Journal of EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是由教育部主管、北京科技大学主办的学术类科技期刊。国内外公开发行，主要刊载矿业与环境工程、冶金工程、材料科学与工程、机械工程等与冶金工业相关的学科领域的最新研究成果，为中文核心期刊（冶金工业类）及中国科技论文统计源期刊。目前，已经被EI、CA、MA、《剑桥科学文摘社网站》、俄罗斯《文摘杂志》、德国《数学文摘》等国内外著名检索刊物或数据库列为收录源期刊，先后荣获首届国家期刊奖、中国期刊方阵“双高期刊”、第二、三届国家期刊奖百种重点期刊等多项大奖。
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    ZnO NP/g-C3N4柱撑结构复合材料构建及NO光氧化脱除研究

    张博川许磊谢诚孙永芬...
    2046-2054页
    查看更多>>摘要：随着现代工业的飞速发展,如何实现氮氧化物的有效脱除成为目前亟待解决的重要难题.本研究提出了一种在石墨相氮化碳(g-C3N4)表面原位生长纳米氧化锌点阵构建柱撑结构复合材料策略,以实现在可见光下光氧化去除NO.通过离子吸附反应,成功制备了不同氧化锌颗粒负载量的ZnO NP/g-C3N4柱撑结构复合光氧化剂,并对其结构和电子特性进行了研究.结果表明,氧化锌纳米颗粒(ZnONP)的引入改善了 g-C3N4的团聚,提高了比表面积,暴露出更多活性位点.异质结构的构建改善了复合材料能带结构,促进了光生载流子的迁移及分离,光氧化性能显著提升.在可见光照射下质量分数为2.5％的ZnO NP/g-C3N4样品展现出了优异的光氧化性能,对NO体积分数为3×10-5％以下的混合空气光氧化去除表现出优良的高效稳定性.本研究为高性能光氧化剂的设计与构建提供了有效策略,并为消除工业NO污染物提供了技术参考.

    g-C3N4ZnO纳米材料光氧化NO脱除

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    赤泥基胶凝材料稳定碎石抗裂性能及评价方法

    邵伟韩瑞凯李召峰游浩...
    2055-2062页
    查看更多>>摘要：路面半刚性基层具有强度高、稳定性好等优点,但在强度形成及后期服役过程中由于内部相对湿度和温度变化会产生收缩应力,当收缩应力超过胶凝材料自身胶结力时,基层会发生干燥收缩裂缝和温度收缩裂缝.作为一种新型路面基层材料,赤泥基胶凝材料可100％代替水泥用于道路基层建设,然而赤泥基胶凝材料稳定碎石抗裂性能的经时演化规律尚不明确.因此,本文以赤泥基胶凝材料稳定碎石干燥收缩、温度收缩性能为研究对象,探究赤泥基胶凝材料掺量、养生龄期等因素对收缩性能的影响规律并运用灰色关联度确定了干缩抗裂性能指标、温缩抗裂性能指标与最大干缩应变、温缩应变的相关性.试验结果表明赤泥基胶凝材料稳定碎石的干缩应变、温缩应变随胶凝材料掺量的增加先降低后升高且干缩应变、温缩应变增长速率随养生龄期的延长逐渐减小,基于灰色关联度分析法确定了干缩抗裂性指数和温缩系数为赤泥基胶凝材料稳定碎石抗裂性能的最优评级指标,确定了赤泥胶凝材料掺量为7％时,赤泥基胶凝材料稳定碎石抗裂性能最优.

    赤泥基胶凝材料半刚性基层收缩抗裂性能灰色关联度

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    星球车自主路径规划方法

    张浩杰姜峰刘传凯张作宇...
    2063-2075页
    查看更多>>摘要：自主路径规划是星球车执行地外星球探测任务的一项核心技术,有助于星球车安全、高效地运动到任务点.然而,由于地外星球环境的特殊性、星球车与地面控制站之间的通信时延和通信带宽限制,星球车的自主路径规划与地面移动机器人的相应技术相比面临更大的挑战性,比如光照有限、地形未知且难以预测、环境特征单一和轮地交互难以精确建模等.因此,在存在不完全的环境信息和不确定的位置信息的情况下,如何为星球车生成一条安全、高效、合理的可通行路径是当前的研究热点.从研究进展和工程应用两个角度分析梳理星球车感知地图构建和自主路径规划等关键技术的进展.首先,总结了基于双目视觉的感知地图构建方法的研究进展,这种方法根据双目视觉信息获取视差图,从而构建星球表面数字高程地图模型.在获取视差图时通常采用立体匹配算法,对基于区域的匹配算法和基于特征的匹配算法两类主流方法进行了分析.其次,将现有的星球车自主路径规划方法总结为基于代价评估的路径规划方法与基于机器学习的路径规划方法两类,重点概括总结了基于备选弧的自主路径规划方法原理及其在已发射星球车路径规划中的迭代应用情况.分类分析了基于A*启发式搜寻算法、快速随机探索树算法和快速行进法的自主路径规划方法在星球车上的应用前景.将机器学习在星球车自主路径规划中的应用分为端到端路径规划方法与基于机器学习的辅助路径规划方法两类进行总结梳理.最后,基于对星球车自主路径规划的关键技术分析,从增强星球车感知能力、改进备选弧、减小星球车滑移、结合多种路径规划方法以及加强机器学习的应用五个方面对未来星球车自主路径规划方法的研究方向进行了探讨和展望.

    地外星球探测星球车自主路径规划双目视觉感知地图机器学习

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    基于小波和动态互补滤波的图像与事件融合方法

    王瑞琳王立贺盈波
    2076-2084页
    查看更多>>摘要：本文探讨了事件相机和传统帧相机数据的融合,引入了一种旨在增强复杂光照条件下成像质量的新型融合方法.事件相机作为创新性视觉传感器的代表,以其高时域分辨率和极低功耗受到广泛关注.然而,事件相机产生的数据往往存在噪声和特征丢失等问题.相反,传统帧相机具有较高的空间分辨率,但在捕捉涉及快速运动或包含广泛动态范围场景时表现不佳.基于此,本文引入了一种创新方法,将离散小波变换与动态增益互补滤波相结合,有效地融合图像和事件数据.该方法首先通过计算图像的信息熵评估曝光水平.然后,采用离散小波变换来从事件数据和帧图像数据中分离高频和低频细节.随后,该方法应用动态增益互补滤波器来实现图像和事件数据的融合.该方法的核心在于其能够自适应地平衡每种数据源的贡献,从而确保在不同条件下实现最佳的图像重建质量.通过利用事件相机的高频时域信息和帧相机的高分辨率空间信息,该方法旨在克服每种传感器固有的局限性.这种融合不仅可以减轻事件相机数据中遇到的噪声和特征丢失,还可以解决帧相机在捕捉高速运动和具有明显亮度变化的场景时的缺点.该融合方法的有效性已经在HDR Hybrid Event-Frame数据集上进行了测试,该数据集具有高动态范围和复杂光照环境的真实场景.实验结果展示了该方法在提高图像质量方面实现的改进.与传统图像重建方法相比,本文方法在几个关键指标上表现出色:均方误差为0.0199,结构相似性指数为0.90,Q-score为6.07.这些结果不仅验证了所提出的融合方法在改善在挑战性条件下成像质量方面的有效性,还凸显了整合不同类型视觉数据以实现更优重建结果的潜力.

    小波变换互补滤波图像与事件融合图像重建事件相机

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    可搜索加密及其驱动的SQL隐私数据库设计

    陆海薛显斌朱岩陈娥...
    2085-2098页
    查看更多>>摘要：隐私数据库是促进国家大数据战略与数据要素市场发展中构建数据开放、共享及治理体系的重要手段,而可搜索加密作为实现隐私数据库的重要密码技术,仍存在缺乏灵活检索机制及抗量子安全等问题,也难以适配关系数据库中的结构化查询语言(SQL)查询机制.在对可搜索加密技术现状分析基础上,本文设计了可适配关系数据库SQL查询语言的隐私数据库架构,客户端引入隐私SQL引擎将索引和数据字段转变为密文状态;用户发起查询请求时,该引擎可依据查询策略生成查询凭证,隐私数据库进而依据凭证对密态索引进行密码化检索,匹配成功的密态数据字段可由用户私钥进行解密.进一步,本文在格密码体制下利用理想格上短整数解(R-SIS)和带误差学习(R-LWE)困难问题,设计了检索策略的属性基可搜索加密(RP-ABSE)方案用以支持上述隐私数据库密码系统的构建.该方案将查询策略与查询凭证相绑定,确保密文数据的索引可依据查询策略进行细粒度密码化检索;同时,引入小策略矩阵(SPM)来优化安全查询策略生成,降低索引匹配过程中累积误差.由安全性证明可知,查询凭证满足在选择策略攻击下的不可伪造性(EU-CPA),所提系统满足在带有策略和标识查询的选择明文攻击下的语义安全性(IND-PIQ-CPA).

    隐私数据库安全查询策略属性基可搜索加密理想格小策略矩阵

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    轻质土动力特性研究进展

    李梦瑶刘松玉张翔王正成...
    2099-2109页
    查看更多>>摘要：轻质土具有轻质、高强、保温、隔振、环保、经济等优点,在路基回填、软基处理、隧道减荷等岩土工程领域具有广阔的应用前景.作为新型土工材料,交通荷载、地震荷载、波浪荷载等振动荷载对轻质土力学特性的影响引发众多关注.本文阐述了配合比(轻质材料含量、固化剂掺量、含水率等)、应力状态、振动频率、干湿交替和冻融循环等因素对轻质土动力特性的影响规律,总结了轻质土动剪切模量和阻尼比计算模型.研究发现水泥等固化剂的使用大幅提升了轻质土抵抗动荷载的能力,轻质土独特的孔隙结构可显著提高其隔振效果,干湿、冻融循环会导致轻质土动力学性能劣化,在实际工程中可通过设置防水层延长其服役寿命.通过模型试验和数值模拟验证了轻质土在实际工程中具有良好的动力稳定性和耐久性.目前轻质土动力特性研究尚处于起步阶段,新型固废轻质土动力学性能尚未深入研究,复杂环境因素与动荷载耦合作用下轻质土的作用机理、力学性能和本构模型研究,以及轻质土在不同工程背景下的设计施工方法研究仍需探索.

    轻质土动模量阻尼比动强度工程应用

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    甲烷干重整与二氧化碳甲烷化的工艺耦合研究

    夏伟黎小辉白婷丁亮...
    2110-2120页
    查看更多>>摘要：甲烷干重整(DRM)与二氧化碳甲烷化(MCD)过程均具有较强的二氧化碳消纳效应,但其单独运行时需要分别消耗大量天然气与氢气,且二者能耗均较高,从而制约了两个工艺的发展与应用,因此探索研究该问题的解决方案对于低碳发展具有重要意义.本文分析了甲烷干重整与二氧化碳甲烷化两个独立工艺的特点,基于两个反应体系的原料与产物之间可互为利用及二者反应热效应可相互补偿的条件性,初步判断DRM与MCD工艺之间存在质量耦合与热量耦合的可能性.据此,首次创新性地设计了 DRM-MCD可能的工艺耦合方案,从流程模拟角度证实了工艺耦合的可行性,并分析了不同情形下的耦合特性,结果表明,随着催化剂技术的发展与进步,DRM与MCD工艺之间可以实现质量、能量的高效双重耦合,耦合工艺具备可显著降低天然气、氢气消耗以及大幅节能降耗的效果,并具有优良的二氧化碳消减与资源化利用效应,且耦合工艺具有灵活的可调节性.研究结果可为DRM与MCD工艺耦合方案的设计与优化,以及未来该耦合工艺潜在的工程应用价值与可行性研究提供可参考的基础.

    甲烷干重整CO2甲烷化工艺耦合节能降耗碳减排

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    锂离子电池火灾灭火剂及灭火策略研究进展

    黄江金建泉赵梁梁家鑫...
    2121-2132页
    查看更多>>摘要：锂离子电池凭借诸多优异性能,常作为电化学储能主要载体之一,被广泛应用.然而,由于制造缺陷或者安全规范外使用,易触发锂电池热失控并引发火灾和爆炸等安全事故,锂电池火灾有效抑灭技术亟待解决.本文通过对相关文献的探讨,全面综述了锂电池火灾特点及热失控机理、灭火剂及灭火策略,总结出锂电池热灾害治理与防控的两大需求:灭火和冷却.针对锂电池火灾所适用的灭火剂,着重介绍了气体灭火剂、水基灭火剂和固体灭火剂中各自灭火剂的灭火效能和灭火机理,并从多角度进行对比分析.为提高灭火和冷却效果,进一步分析了协同灭火、间歇式喷雾、灭火微胶囊等灭火策略.在此基础上,总结出现有抑制锂电池火灾灭火剂的使用局限性以及灭火策略的不足,展望了未来提升锂电池火灾集成灭火和冷却效果的不同方式,通过添加剂进行改性或者研制出高导热性、高绝缘性、清洁廉价和无毒副产物的理想型灭火剂,设计出更加高效的新型灭火策略,有望实现锂电池热灾害的有效治理与防控.

    锂离子电池热灾害火灾抑灭灭火剂灭火策略

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