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期刊信息/Journal information
中国科学（技术科学）
中国科学（技术科学）

严陆光

月刊

1674-7259

technology@scichina.org

010-64016732

100717

北京东黄城根北街16号

中国科学（技术科学）/Journal SCIENTIA SINICA TechnologicaCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《中国科学》是中国科学院主办、中国科学杂志社出版的自然科学专业性学术刊物。《中国科学》任务是反映中国自然科学各学科中的最新科研成果，以促进国内外的学术交流。《中国科学》以论文形式报道中国基础研究和应用研究方面具有创造性的、高水平的和有重要意义的科研成果。在国际学术界，《中国科学》作为代表中国最高水平的学术刊物也受到高度重视。国际上最具有权威的检索刊物SCI，多年来一直收录《中国科学》的论文。1999年《中国科学》夺得国家期刊奖的第一名。本刊从2009年1月期变更为主要报道技术科学方面的优秀成果，主要学科为材料、机械工程、工程热物理、水利、空间科学、航空、土木工程、核科学与技术、电工、电机、建筑、工程力学等，而不再刊登有关信息科学方面的内容。
正式出版
收录年代

    奥氏体/铁素体界面处元素偏聚与溶质拖曳效应的研究进展

    董浩凯代宗标张咏杰杨志刚...
    2053-2070页
    查看更多>>摘要：钢铁材料的高性能化离不开对其微观组织的精确调控.固态相变是钢铁材料微观组织调控的重要手段,深入探索固态相变机理具有科学与应用的双重意义.奥氏体-铁素体相变是高强钢制备过程中最重要的相变之一.由于合金元素的添加,实际相变时会出现元素配分、元素界面偏聚、碳化物析出等复杂热动力学过程,其中元素偏聚及其诱发的溶质拖曳效应是钢铁相变领域的研究热点和难点.本文从实验研究和理论模型两方面,简要综述了近年来国内外关于奥氏体-铁素体相变过程中元素偏聚行为与溶质拖曳效应的研究进展,并对尚未解决的科学问题进行了讨论与展望.

    界面迁移元素偏聚溶质拖曳效应奥氏体铁素体

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    轮胎材形创新与信息感知技术研究进展

    王亚东何志祝李怡宁宋寅东...
    2071-2094页
    查看更多>>摘要：轮胎作为地面车辆驱动系统的末端执行元件,对整车诸多性能起着至关重要的作用.近年来,由于传统轮胎在多参量信息感知、可靠性预测及环境适应性等方面的发展瓶颈明显,以轮胎材料优化、结构创新及信息感知为手段的解决方案应运而生.其中轮胎材料及结构创新为解决轮胎固有问题提供新思路;智能轮胎信息感知技术则使轮胎作为敏感元件感受自身状态和道路信息,并与智能驾驶和车联网等技术进行深度融合.本文综述了轮胎材料优化、结构创新与信息感知技术的研究现状,首先,回顾了近年来绿色轮胎概念下轮胎材料研究在改进滚阻性、抗湿滑性和耐磨性中作出的突破;其次,展开讨论充气轮胎、免充气轮胎及概念轮胎在结构创新方面的应用与研究;最后,重点对智能轮胎发展中的信息感知技术进行总结,讨论各类传感系统的集成方式、感知元件类型及数据解析方法.在此基础上,结合智能驾驶车辆对轮胎材料、结构和智能化的潜在技术需求及未来发展提出展望与建议.

    轮胎材料构型创新传感器信息感知智能轮胎

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    耦合流体体积和水平集方法的自由面流动格子Boltzmann 模型

    刘翔童自翔汪思成何雅玲...
    2095-2106页
    查看更多>>摘要：作为实际工程应用中重要的两相流问题,自由面流动具有两相密度比大、Reynolds数(Re)高和相界面(自由面)拓扑变化复杂等特点.为实现该类流动问题的数值预测,需准确捕捉/追踪自由面位置.本文发展了一种耦合流体体积(volume-of-fluid,VOF)和水平集(level-set,LS)方法的自由面流动格子Boltzmann(lattice Boltzmann,LB)模型.在该模型中,针对传统自由面流动模拟中存在的压缩性影响与稳定性限制,采用多松弛时间(multiple relaxa-tion time,MRT)不可压缩LB模型对流场进行求解.基于VOF的思想,引入流体体积分数表征自由面信息,通过介观不可压速度分布函数的迁移过程实现自由面流体体积分数的更新与界面演化,避免了传统VOF方法的复杂界面推进与更新过程.为准确求解自由面几何信息,通过界面重构的方法将流体体积分数转换为LS函数并计算界面法向量和曲率,减少了相较于采用高阶格式求解LS方程带来的计算量,且与采用VOF方法计算相比,具有更高的计算精度.最后通过溃坝问题和液滴撞击薄液膜等典型算例证明了所发展模型的准确性.该模型为自由面流动问题提供了一种新的求解思路.

    自由面流动不可压缩格子Boltzmann模型流体体积水平集

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    基于电子-声子耦合的GaN HEMT产热和输运模拟研究

    胡宝义王照亮徐科唐大伟...
    2107-2121页
    查看更多>>摘要：随着晶体管制程减小,器件的自热问题逐渐受到重视.为了精确描述晶体管器件内部电子-声子耦合产生局部热点的过程,本文以GaN HEMT为研究对象,提出了一种迭代求解的电子-声子耦合蒙特卡罗方法.该方法采用电子蒙特卡罗方法模拟电子输运过程,采用声子蒙特卡罗模拟声子输运过程,通过传递热源和温度场信息实现二者迭代求解.在电子蒙特卡罗方法中施加不同温度场,研究了热点产热的温度效应.发现温度上升后,峰值热点处发射声子减少,高频声子贡献增加,峰值热点处产热功率密度线性增大,每1K温升导致产热功率密度上升1×1016W/m3.迭代求解收敛后,产热功率密度和峰值温度有所上升,上升幅度受到初值影响.对热点作用下的声子输运进行分解,由于较大的比热容和群速度,低频声子的热流贡献更大.在热点影响下,高频声子热流贡献增加,最高可达35％,这种选择性激发造成了声子模式间的非平衡现象,阻碍了热输运过程.本文展现了电子-声子耦合过程中温度迭代的重要性,为晶体管自热效应模拟提供了参考.

    GaNHEMT电子-声子耦合蒙特卡罗方法温度效应非平衡输运

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    平面运动约束下的相对位姿估计最小配置解

    关棒磊赵季尚洋于起峰...
    2122-2130页
    查看更多>>摘要：基于视觉的相对位姿估计是自动驾驶车辆等移动机器人进行自主定位与环境感知的核心关键技术.为提高相对位姿估计算法的精度、效率和鲁棒性,寻求相对位姿估计的最小配置解一直是重点关注的研究热点.传统的相对位姿估计算法通常仅使用图像匹配点对中的图像坐标信息,忽略特征描述子提供的特征旋转角和尺度等额外信息.针对移动机器人应用中单目相机平面运动这一常见情景,本文利用图像特征描述子提供的信息中的约束方程,提出了一种新的平面运动估计最小配置解.根据地面场景上图像特征满足的单应约束,利用单个旋转不变特征中的图像坐标和旋转角信息,闭式求解单目相机平面运动的相对位姿.由于该方法所需要的特征数量最少,因此可以高效地与RANSAC方法或直方图投票方法相结合,用于两视图之间的初始运动估计和误匹配点对剔除.仿真和公开数据集实验表明,本文能够明显提高单目相机平面运动估计的精度和鲁棒性,可运用于自动驾驶车辆等移动机器人在地面、道路等典型场景上的自主定位与视觉感知.

    相对位姿估计单目相机最小配置解旋转不变特征

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    基于灰度-高度映射的快速白光干涉在位测量

    孟定坤朱志伟黄鹏
    2131-2142页
    查看更多>>摘要：为了提高微结构加工中的在位测量效率,本文提出一种基于白光干涉原理的微结构光学表面形貌快速在位测量方法.该方法仅采集特定轴向间隔的两幅干涉图像,进而通过所构建的灰度-高度映射关系实现微结构表面形貌的快速重建,避免了传统轴向扫描数据存储量大和效率低等不足.针对该方法,详细分析了影响测量精度的主要因素,证明了测量系统抵抗外部纳米振动的能力,确定了关键测量参数的最优取值范围.为验证新方法的有效性,基于超精密车床和白光干涉装置搭建了在位测量系统,结合子孔径拼接测量技术实现了典型微结构表面的大视场测量.实验结果表明,在位测量系统仅需采集16张干涉图像进行表面重建,传统扫描白光干涉方法则需要1024张,且两者测量面型均方根偏差为9.1367 nm,验证了所提出方法的高效性和精确性.

    微结构在位测量白光干涉表面重建

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    一种基于标准正交基的区间过程展开方法

    何雨轩李金武姜潮
    2143-2155页
    查看更多>>摘要：相较于传统的随机过程模型,区间过程模型使用有界区间变量表示参数在某一时间点的变动范围,无需获得变量的概率分布情况,参数在整个时间历程中的不确定性由上下两条边界函数描述.区间过程模型为不确定性动力学分析等工程问题的解决提供了一种新的工具.本文提出了一种基于标准正交基的区间过程级数展开方法,以高效地表征动态不确定性参数在时间上的特征.首先,通过相关结构分解将区间过程表示为标准正交基与一组标准区间变量的线性组合形式.其次,提出了区间过程截断级数展开方法以便于实际使用,并对其进行了误差分析.再次,基于截断级数展开形式,提出了一种区间过程的抽样方法,可在时域上对区间过程进行高精度的模拟.最后,对三种具有典型自相关系数函数类型的区间过程进行模拟,验证了本文所提方法的有效性.

    区间过程正交级数展开标准正交基区间过程模拟

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    稀土镀层永磁废料色选识别技术研究

    王丽婷陶天一曹宏斌孙峙...
    2156-2166页
    查看更多>>摘要：稀土废料具有种类多、成分杂等显著特征,高效分类分级获取低杂质含量的中间物料是提高稀土回收效率、降低全过程碳排放的关键.本研究以最普遍的含镀层稀土永磁废料为对象,系统研究了光强、角度等因素对废料识别效率的影响,进一步提出基于多维度光强动态自主补偿的方法,开发出针对典型稀土废料的限定环境要素的阈值优化算法.研究结果表明,在光强范围82～161 lux内,模型相关系数高达R2=0.97,分选效率可达100％.本研究可以为稀土废料高效分选富集和低碳循环提供新思路.

    稀土永磁废料镀层钕铁硼机器视觉识别循环利用

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    基于广义瑞利里兹法与模态综合的车辆-轨道系统建模方法与应用

    陈谣冯青松杨舟詹刚毅...
    2167-2178页
    查看更多>>摘要：轨道作为一种长尺度组合结构,其本身材料性能、下部基础支撑状态具有十分显著的非均匀或随机特性.本文基于车辆-轨道耦合动力学原理,以广义瑞利里兹法和子结构模态综合法为轨道结构的建模思路,构建了一种适用结构截面尺寸、材料刚度等参数非均匀条件下的列车-轨道动力相互作用模型.先以轨道结构为研究对象,选取改进傅里叶级数作为轨道结构的位移基函数,采用能量泛函变分法获取轨道各子结构的模态并进行截断,结合轨道各子结构之间的边界条件对整个轨道系统矩阵进行降阶,将GRRM-CMS用于列车-轨道动力相互作用模型分析.与基于有限单元法的车辆-轨道耦合模型的动力响应结果进行对比,验证了本文模型计算结果的准确性,并量化了轨道结构基函数截断项数、模态选取阶数对动力响应收敛性的影响.最后通过几个算例说明了该模型能够开展各种轨道结构参数非均匀条件下的列车-轨道耦合动力学分析,且具有一定的工程可靠性和适用性.

    车辆-轨道相互作用改进傅里叶级数广义瑞利里兹法模态综合法动力响应

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    激光玻璃光学光谱特性预测:理论与实践

    董双丽姬瑶明红王伟超...
    2179-2192页
    查看更多>>摘要：锗酸盐光学玻璃具有红外透过范围宽、声子能量低、机械性能优异等特点,是当前红外窗口及近中红外激光器核心增益介质.研制具有特定物理与光学光谱特性的新型锗酸盐光学玻璃是该领域的重要挑战之一.以往的研究工作大多采用"试错法",通过大量实验才得到一些结果,消耗的人财物力巨大.本文利用玻璃结构的相图模型扩充了掺Tm3+锗酸盐激光玻璃现有文献数据,获得了约500个高质量的光谱特性数据.在此基础上,使用12个物理和化学描述符替代了20余个玻璃组成作为特征值,采用随机森林算法构建模型,准确预测了锗酸盐激光玻璃的半高宽、发射截面、辐射寿命和辐射跃迁几率等多项光学光谱性质.与已报道的模型相比,本文通过优化和减少描述符数量降低了模型的复杂度,提高了对极值区域的预测能力(相对误差＜10％)和外推能力,增强了模型的可解释性和通用性,对于研制新型激光玻璃具有重要指导意义.

    激光玻璃玻璃结构相图模型机器学习锗酸盐玻璃光谱性质

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