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期刊信息/Journal information
科学技术与工程
科学技术与工程

明廷华

旬刊

1671-1815

ste@periodicals.net.cn

010-62103284

100081

北京市海淀区学院南路86号

科学技术与工程/Journal Science Technology and Engineering北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊向社会介绍科技界、工程界进展情况和为科学家、工程技术专家开展学术交流服务的一份学术性、知识性和动态性杂志。主要内容包括科学技术发展前景和重大建设工程进展情况，科学技术与工程方面的新成果、新知识、科技界和工程界的热点问题等。适合科技工作者、工程技术专家、领导同志、管理干部和图书资料馆（室）订阅。
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    三自由度欠约束柔索驱动并联机器人的轨迹规划

    赵涛何燕妮高永航李旺...
    8142-8149页
    查看更多>>摘要：柔索驱动并联机器人是一种特殊的并联机器人,属于柔性机器人的一类,它的末端执行器是由柔索代替刚性杆驱动实现其位姿的变化.研究了一种三自由度欠约束柔索驱动并联机器人,其索杆可以沿着圆形导轨旋转,即索杆夹角是可变的,实现机器人构型的可重构,减少柔索与柔索以及柔索与障碍物发生碰撞的概率.采用矢量闭环原理建立该机器人的逆运动学方程;根据拉格朗日公式建立该机器人的动力学方程;给定机器人末端执行器的运动轨迹,采用五次多项式进行规划,得出规划前后X、Y和Z方向的位移、速度和加速度曲线,在速度突变的点处,规划后的速度和加速度曲线实现光滑过渡,避免机器人在运动过程中发生振动和冲击,使得机器人末端执行器的运动轨迹平滑;三根柔索长度和拉力的实验曲线与规划后的期望曲线基本吻合,相机追踪轨迹与五次多项式规划后的运动轨迹基本一致;数值仿真和实验结果验证了三自由度欠约束柔索驱动并联机器人的逆运动学和动力学分析的正确性,以及五次多项式规划的有效性.

    柔索驱动并联机器人逆运动学分析动力学分析轨迹规划

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    室外广域环境下移动机器人地形障碍检测及分析方法

    韩广涛张明路高春艳吕晓玲...
    8150-8157页
    查看更多>>摘要：近年来,移动机器人已广泛应用于应急救援、公共安防、巡检探测等多个领域.在机器人移动过程中,环境感知能力尤为重要,尤其在包含动态、未知以及复杂因素干扰的室外广域工作场景中,障碍物检测极大影响机器人的功能及效率.针对地面移动机器人在此类场景下对障碍物检测的研究进展进行了对比,并根据障碍物的特征对正、负障碍检测方法进行了分析;进而概述了信息融合和深度学习在当前领域的应用现状;最后,总结了障碍物检测领域的研究现状,并指出相关技术的探索方向.

    移动机器人非结构化场景障碍物检测信息融合深度学习

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    平面移动式立体车库指令动态调整优化方法

    丰睿程文明杜润
    8158-8165页
    查看更多>>摘要：平面移动式立体车库进行批量出入库作业时,其中系统指令的顺序不同以及有轨制导车(rail guided vehicle,RGV)的滞留位置会改变载车电梯与RGV的交互时间以及RGV的利用率高低,从而影响整个系统的出入库作业时间.为减少立体车库作业时间,针对平面移动式立体车库的作业流程,通过建立实时库位信息模型,载车电梯与RGV协同作业模型,并在动态时间阈值下对RGV出库指令中库位坐标进行调整.然后以作业时间为目标函数,提出一种改进灰狼算法进行求解.仿真结果表明:与原始灰狼算法与遗传算法相比,改进灰狼算法在寻优与鲁棒性方面具有更好的优异性能,并能有效缩短平面移动式立体车库的作业时间,提高了出入库效率.

    立体车库灰狼优化算法动态库位调整出入库排序

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    基于零信任机制的联邦学习模型

    龚颖许文韬赵策王斌君...
    8166-8175页
    查看更多>>摘要：为使联邦学习能够满足更高的安全与效率需求,提出了一种采取双重加密与批处理加密方法的零信任模型.首先,利用双重加密防范来自服务器与其他参与方的多方威胁,且通过选取不同的加密方式并设置加密顺序,保证联邦学习模型在更安全的情况下正常运转;其次,在双重加密的基础上引入批处理模块,通过以密钥位数为依据的拆分再拼接操作,提升加密的效率,保证联邦学习模型在更高效的情况下正常运转.理论分析与实验结果表明:所提出的零信任机制的联邦学习模型能够防范来自多方的推理攻击,并维持与单层同态加密相近的开销.可见零信任机制在联邦学习中的应用具备相当程度的可行性,能够同时满足高安全性、高效率的需求.

    联邦学习零信任双重加密批处理加密

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    基于子音节表征的苗语语音合成方法

    蔡姗王林谭棉郭胜...
    8176-8185页
    查看更多>>摘要：少数民族语言的语音合成有助于民族文化的传承、保护和发展,目前相关研究成果较少.针对不同声调的相同词发音相似时易出现语音合成错误的问题,提出了一种基于子音节表征的苗语语音合成方法,该方法利用子音节作为训练基元来表征苗语发音信息,以区分学习不同音节间的相似发音.根据文本序列和梅尔谱图之间对齐的单调性,引入单调对齐损失来指导注意力模块进行更准确的对齐学习,以减少因注意力机制的自回归性带来的跳词、重复等合成现象.为验证所提方法的有效性,以自建苗语语音合成语料库HmongSpeech(下载链接:http://sxjxsf.gzmu.edu.cn/info/1728/1214.htm)作为基准数据集,与典型的语音合成方法进行对比实验.实验结果表明,所提方法能够降低不同声调的相同词发音相似时导致的合成错误率,词错误率仅为0.96％,较基线方法改善了 6.25％.

    苗语语音合成子音节单调对齐语料库梅尔谱图

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    部分充填式窄幅钢箱-UHPC组合梁负弯矩下抗剪强度

    杨彬郑艳莫时旭檀新宁...
    8186-8192页
    查看更多>>摘要：为研究部分充填式窄幅钢箱-超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)组合梁在负弯矩下的裂缝开展、局部屈曲和竖向抗剪强度,对5根不同UHPC翼板层厚和钢箱不同充填高强混凝土(high strength concrete,HSC)高度的组合梁试件进行反置正向加载,得到了试件在加载过程中的破坏过程、荷载-裂缝宽度曲线、荷载-跨中挠度曲线、跨中应变分布和腹板应力应变等并进行分析.结果表明:相比于普通混凝土(normal concrete,NC)翼板试件,半UHPC和全UHPC翼板试件其抗剪承载力提升不大,仅8.3％和11.6％;相比于未充填试件,半充填和全充填试件其抗剪承载力分别提升了 61.7％和87.2％.用UHPC替换部分NC翼板后试件能有效地控制裂缝发展,钢箱内充填HSC能有效地减小腹板局部屈曲.考虑翼板、钢梁和充填HSC对抗剪承载力的贡献,通过分项叠加法确定试件的抗剪承载力计算方法,能较准确地计算试件的抗剪承载力.

    钢-混凝土组合梁充填式窄幅钢箱UHPC负弯矩抗剪强度

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    超固结黏土不排水剪切的屈服与临界状态

    刘莹朱圣焱李艳马少坤...
    8193-8200页
    查看更多>>摘要：以研究超固结黏土的屈服与临界状态为目的,通过GDS三轴剪切试验仪(GDS triaxial shear testing apparatus)开展了一系列不同超固结状态的黏土不排水剪切试验.为对黏土的应力路径进行分析,选取了能描述超固结状态不同时土的屈服特性的ALPHA(a)模型.分析了黏土的偏应力/孔压-应变曲线变化趋势,并确定了孔压达到峰值时土体为破坏状态.根据应力破坏点拟合出临界状态线,提出了针对不同超固结比的不排水抗剪强度的计算公式.试验结果表明:不排水剪切试验中,前期固结压力相同时,超固结比越小,抗剪强度越高,但是屈服强度并非随超固结比的降低而单调递增变化;超固结比相同时,前期固结压力越大,抗剪强度越高,屈服强度也越高;正常固结和轻超固结土的破坏应变皆在5％左右,而重超固结土则呈现明显的剪胀现象和脆性破坏,破坏应变小于2.5％;正常固结和轻超固结土的应力路径呈"S"形,重超固结土的应力路径呈不断增长的趋势.根据破坏标准,重超固结土和轻超固结土、正常固结土共用一条临界状态线,不排水抗剪强度计算公式参数较少,易获取,易嵌入本构模型中,应用方便.

    黏土超固结比临界状态α屈服面模型不排水抗剪强度

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    在机加载条件下桩承式路堤离心模型试验设计

    姜彦彬何宁李国维吴哲辉...
    8201-8207页
    查看更多>>摘要：现有桩承式加筋路堤离心模拟技术存在诸多简化,忽略了模型应力历史的相似性.充分考虑几何布桩、材料特性、荷载及应力历史的相似性,优化设计了高重力场在机固结、插桩与路堤堆载的桩承式路堤离心模型试验方案.提出了对应在机加载过程的数值模拟方法,并分别建立了对应模型尺度和原型尺度的桩承式路堤单桩有限元模型.对比分析表明,模型尺度与原型尺度数值模型的桩土沉降曲线、荷载分担规律、路堤与桩身荷载传递、超静孔压分布均吻合,验证了桩承式路堤离心模型相似设计的正确性与合理性.离心模型试验方案能够反映桩承式路堤的变形发展、土拱效应与荷载传递特性,为在机加载条件下桩承式路堤离心模型试验奠定了重要的先期研究基础.

    桩承式路堤离心模型数值模拟模型尺度在机加载

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    矩形桩水平承载力特性分析

    郑伟锋高文生杨宇哲倪芃芄...
    8208-8213页
    查看更多>>摘要：桩基础因其良好的水平受力特性,在基坑开挖支护体系中被广泛应用.相较于等截面面积的圆桩,矩形桩具有更强的水平荷载抵抗能力.本研究采用数值分析方法,比较了具有等截面面积的矩形桩和圆桩的水平承载力,并定量分析了矩形桩的水平承载力特性,探究了不同长宽比和泥皮厚度等因素对矩形桩承载能力的影响.结果显示,在相同条件下,矩形桩的水平承载力提高了 12％以上.随着长宽比的增加,平均提升比率稳定在17％左右.然而,在存在泥皮的情况下,矩形桩的水平承载力低于没有泥皮的圆桩.因此,针对矩形桩的现场施工,需要采取相应的处理措施,为未来矩形桩的施工提供了有益参考.

    矩形桩水平承载力长宽比泥皮

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    基于数字散斑技术的水泥净浆微观蠕变与收缩

    刘成王波李亚维赵鹏...
    8214-8226页
    查看更多>>摘要：为探究大型试件水汽平衡较长引起额外收缩开裂的问题,提出了 一种新型原位微观力学试验方法对水泥净浆的微观蠕变与收缩进行研究.研究结合数字散斑技术(digital image correlation,DIC)进行观测,在环境扫描电子显微镜(environ-mental scanning electron microscope,ESEM)和气候试验箱(climate chamber,CC)中对薄水泥块分别进行单轴-双轴压缩蠕变和收缩试验.试验结果表明,相较于传统测试方法,新的测试框架显著缩短了干燥时间,至少缩短了 200倍,从而有效减小了开裂的风险.水泥净浆的自由干燥收缩与相对湿度(relative humidity,RH)高于60％时的质量损失之间存在高度线性相关性.在相对湿度50％～60％,水的空化作用对干燥收缩产生影响.ESEM中的干燥条件与气候试验箱中的环境空气干燥条件相比,气压较低,引发了强制对流流动,导致干燥速率显著增加,但在相对湿度为20％RH的平衡状态下,两者的收缩变形基本保持一致.快速干燥的试件与缓慢干燥的试件相比具有更大的孔隙,且未加载试件的孔隙大于加载试件.在单轴压缩试验中,干燥蠕变随干燥收缩的变化呈现出双线性的趋势;在双轴压缩试验中,干燥蠕变呈现出线性关系.干燥蠕变的泊松比在两种压缩试验中均表现出负值,在蠕变泊松比处于-0.1～0时,CC试验所得的蠕变性能与ESEM方法的结果基本一致.

    桥梁工程蠕变收缩数字散斑水泥净浆干燥蠕变

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