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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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    长期高温浸水对热再生沥青混合料疲劳性能的影响

    王雨露磨炼同曲良辰李想...
    11409-11422页
    查看更多>>摘要：沥青混合料回收料(reclaimed asphalt pavement,RAP)的热再生利用可实现道路固废资源化利用,符合绿色可持续发展要求,但高掺量RAP热再生沥青混合料的使用耐久性是急需解决的难题.针对中国南方高温多雨气候特点,开展30％RAP掺量热再生沥青混合料与普通沥青混合料长期高温浸水后的强度衰减、耐疲劳特性与自愈合性能的研究.试验结果表明30％RAP热再生沥青混合料间接拉伸强度和疲劳寿命大于普通沥青混合料,但60℃浸水间接拉伸强度和疲劳寿命均呈明显下降,且强度与疲劳寿命残留率呈明显的线性相关性,可用于强度与寿命预测.普通沥青混合料的间接拉伸疲劳愈合水平高于30％RAP热再生沥青混合料,但浸水后二者自愈合能力大体相当.与间接拉伸疲劳试验相反,30％RAP热再生沥青混合料弯曲疲劳寿命约为普通沥青混合料的50％,60 ℃浸水14 d后衰减到1/3.二者疲劳愈合性能基本相当,且在有水条件下均难以很好愈合.建立了基于浸水时间的动态模量衰减预测模型,可用于量化分析高温多雨气候条件对模量的影响以及进行剩余疲劳寿命预估.

    热再生沥青混合料高温浸水强度衰减疲劳性能

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    降雨诱发浅层冻土区边坡土剥落颗粒流模拟:以G214线典型冻土区路基边坡为例

    蔡沛辰毛雪松何沛郑盛超...
    11423-11431页
    查看更多>>摘要：为明确降雨诱发浅层冻土区边坡土剥落机理,以G214线典型冻土区路基边坡为例,基于颗粒流和等效降雨法,模拟不同坡度和冲刷速度下边坡坡面土的剥落过程,从边坡形态、颗粒运移规律、力链演化规律和剥落量等方面详细进行探究.结果表明:浅层冻土区边坡土受到雨水冲刷后,仅在坡面浅层部位出现坑槽,并提出边坡形态系数(τ)来定量化表征边坡形态的凹凸程度.边坡形态总体变化态势可概括为:笔直平坦(1.0≤τ＜1.40)、粗糙不整(1.40≤τ＜1.50)和凹凸不平(1.50≤τ).土颗粒间接触力演化主要发生在降雨冲刷作用初期,冲刷过程中接触力演化特征并不明显.随循环次数增加,冲刷速度越大接触数量总体越少,但最终稳定状态下的接触数量近乎相同.此外,边坡浅层土在冻融循环作用下结构疏松是导致冻土区坡面土易被雨水冲刷剥落和坡面易形成冲沟的本质原因.

    浅层冻土区路基边坡降雨冲刷剥落颗粒流

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    基于机器视觉的预制节段梁锈迹检测

    王成豪王煜高庭辉赵成立...
    11432-11440页
    查看更多>>摘要：传统的预制节段梁上的锈迹缺陷检测是依靠人工来进行识别,存在安全风险较高、检测的效率低、准确率不稳定等问题.为解决这些问题,提出了一种基于改进YOLOv5s的预制节段梁锈迹检测算法,在骨干网络模块中添加通道注意力和空间注意力融合的注意力机制(convolutional block attention module,CBAM),增强对特征的提取能力;在颈部网络模块中融合了双向加权特征金字塔网络结构(bi-directional feature pyramid network,BiFPN),提高网络的检测能力;用有效交并比损失函数EIoU与可以对损失函数进行幂次运算的Alpha-IoU进行结合,产生Alpha-EIoU损失函数替换完全交并比损失函数CIoU,降低损失值并进一步提高模型整体性能.试验结果表明,改进后的算法相较于原YOLOv5s算法,在准确率、召回率、mAP@0.5和mAP@0.5:0.95等指标上分别提升了 2.8％、3.0％、2.0％和5.4％,且没有增加过多的参数.经过三维建模软件3dsMax设计的虚拟场景的验证,该算法能在各种背景中达到理想的识别精度,有较强的鲁棒性,对于实现在预制节段梁锈迹检测上的部署有重要的理论意义和工程价值.

    预制节段梁锈迹检测YOLOv5s损失函数3dsMax

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    基于粒子群算法的船用起重机防摆装置结构优化设计

    孙泽文王生海安淋韩广冬...
    11441-11448页
    查看更多>>摘要：船用起重机在海上作业时因风浪引起吊重摆动导致作业风险较高,需要对起重机加装相应的防摆装置,而在起重机上加装防摆装置会增加起重机负荷影响工作效率,因此需要对船用起重机防摆装置结构进行轻量化设计.针对船用起重机防摆装置,以装置结构重量最小作为优化目标建立结构优化数学模型.使用粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)对船用起重机防摆装置进行结构优化设计并对算法参数进行改进.经过优化后,结构总重量较优化前降低了 28.64％.对优化过程和结果的分析表明,与结构优化中常用的遗传算法进行比较,PSO算法相比遗传算法可以快速收敛到全局最优解,求解精度高且算法运行稳定,优化后效果满足工程实际应用的需求.验证了 PSO算法在船用起重机防摆装置结构优化设计中具有可行性和有效性.

    船用起重机防摆装置粒子群算法结构优化

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    基于眼动和脑电的复合材料胶接挖补工作负荷研究

    贺强胥涛
    11449-11456页
    查看更多>>摘要：民机复合材料胶接挖补工作负荷对适航维修差错控制和维修人员绩效提高等具有重要意义.利用"眼动+脑电"对复合材料胶接挖补工作负荷进行研究,建立复合材料夹层结构挖补修理实验场景,采集损伤材料去除、补片材料制作、铺层与固化环境构建三个典型挖补工艺过程的眼动行为和脑电信号并计算工作绩效和基于NASA-TLX量表的工作负荷.通过相关性分析提取与工作负荷显著相关的眼动+脑电特征模式.基于该特征模式,采用BP神经网络和支持向量机方法构建复合材料胶接挖补工作负荷预测模型.研究结果表明,随着工作负荷水平上升,工作绩效呈下降趋势,注视时间、眼跳时间、眼跳次数、平均眼跳频率更高,注视热点与注视轨迹分布更散乱,theta、alpha、beta波段脑电功率谱密度更高,大脑额叶、颞叶区域脑电信号更强烈;眼动+脑电特征模式结合支持向量机方法预测的工作负荷具有更高精度,可有效支持民机复合材料适航维修过程监测.

    复合材料适航维修胶接挖补工作负荷眼动脑电

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    模拟装机状态尾喷管出口受感部强度与模态分析

    贾文杰宋江涛王世栋
    11457-11462页
    查看更多>>摘要：针对现有的仿真方法和试验方法无法评估受感部装机使用时受到的气动载荷和温度载荷对耙体结构强度和固有频率的影响的问题,提出了使用流-热-固耦合方法开展模拟装机状态受感部的结构强度和模态特性研究.首先使用计算流体力学仿真方法得到受感部表面温度和压力分布;将表面温度数据导入Steady-state Thermal模块中进行稳态热分析,得到耙体温度分布;将气动载荷和温度载荷导入静强度分析模块,进行热应力和静应力仿真,计算得到耙体最大变形为0.336 mm,耙体最大应力为97.867 MPa;开展预应力下的受感部模态分析,发现相比传统方法,预应力模态分析计算得到前六阶固有频率均高于传统方法计算结果,且能够避开发动机典型状态固有频率10％以上,所设计的受感部已经装机使用,验证了计算结果的可靠性.

    受感部流-热-固耦合静强度固有频率

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    无人机安全间隔的确定方法

    李楠孙廪实焦庆宇郑志刚...
    11463-11472页
    查看更多>>摘要：为准确描述无人机空中运行风险,并确定安全间隔,建立了一种综合考虑碰撞概率和冲突率的碰撞风险模型.首先根据无结构空域中两种不同的运行条件,分别建立了碰撞概率模型,针对空域内无法获取动态且无避撞措施的无人机,建立了结合航向的不确定性和位置误差的碰撞概率模型,计算碰撞概率对应的安全间隔;针对空域内可以获取动态且采取避撞措施的无人机,基于其机动性能以及位置误差,系统误差和人为因素,确定避撞所需的安全间隔并计算相应碰撞概率.然后,根据多旋翼无人机在无结构空域运行的特点,使用气体模型以确定空域内的冲突率,将前一步计算得到的安全间隔作为冲突距离,输入进气体模型,计算空域内的冲突频率.最后结合安全间隔对应的碰撞概率和冲突率,得到空域内的碰撞风险.以物流无人机为例,使用上述方法计算无结构空域内碰撞风险和安全间隔,并对两种不同模式进行比较分析,结果表明在无法获取空域内其他无人机的动态信息且无避撞措施时,5％碰撞概率对应的安全间隔为最佳;在可获取动态信息并采取避撞措施时,碰撞风险随着冲突条件下的碰撞概率减少而减少.两种模型均为可行的和有效的,可以为在此两种条件下运行的无人机安全间隔提供参考.

    无人机碰撞风险安全间隔无结构空域

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    碱式硫酸铝脱硫富液负压解吸反应动力学

    刘运巍张子敬杨淼王聪宇...
    11473-11480页
    查看更多>>摘要：为了强化碱式硫酸铝脱硫富液解吸性能,首先搭建了负压解吸实验系统,然后借助动力学工具建立了负压60 kPa解吸动力学方程,进一步对比常压解吸研究了负压强化解吸的微观机制与宏观性能.结果表明:最大瞬时解吸速率均出现在解吸反应初始时刻.解吸反应速率r与[SO32-]136±0.07、[H+]0.61±0 02成正比,活化能Ea 为(22.78±0.12)kJ/mol,指前因子A为(12 332.58±0.36)L0.97/(mol0.97·min).反应速率常数k是解吸反应速率的主要影响因素,60 kPa负压解吸的Ea和4分别是常压解吸的0.55倍和0.01倍.负压有效地增强了同温度下常压解吸的宏观解吸性能.负压相对常压解吸不同温度下的解吸率提升程度在50 min出现最大值,分别为25.06％、28.44％、21.78％;解吸终点解吸速率提升程度维持在(3.36±0.18)× 10-4 mol/(L·min).研究结果为碱式硫酸铝解吸法脱硫的应用提供可靠的理论支撑.

    脱硫富液反应动力学负压解吸率解吸速率

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    地下储气库应急响应优化方法:基于智能体协同响应建模语言

    宋旭龚建华张来斌胡瑾秋...
    11481-11489页
    查看更多>>摘要：地下储气库作为调节天然气供需、优化气源配置和保障供气安全的重要设施.传统的储气库应急响应机制常常依赖于各应急机构的经验和判断,缺乏一个系统化、科学化的决策支持方法来确保信息在应急过程中的高效传递,实现应急响应方案的最大收益.对此,提出了一种储气库应急响应优化方法,采用智能体协同响应建模语言,构建了储气库应急响应模型,提出了 一种基于深度优先搜索策略的应急响应方案处置收益计算方法,利用收益率作为应急协同方案的鲁棒性指标,确定最优协同响应方案.最后以重庆相国寺储气库应急流程为例开展案例分析,结果表明,相比于原应急方案,最优协同响应方案的响应结束耗时减少38.4％,收益率提高26.61％.结合优化算法后的协同响应方案在缩短耗时、提高处置收益方面效果明显.

    地下储气库智能体协同响应建模语言应急响应优化算法

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    《科学技术与工程》(旬刊)征稿

    《科学技术与工程》编辑部
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