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2023年第46卷第2期文章目次

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    • 1  无托槽隐形正畸矫治器牙模轻量化
    张焱，刘红忠，周宏志，刘登科，宗学文，张晓红
    2023, 46(2):1-10. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.130
    [摘要](356) [HTML](732) [PDF 16.14 M](531)
    摘要:
    为了降低无托槽隐形正畸矫治器的制造成本，基于增材制造设计（DfAM）准则对光固化3D打印的树脂牙颌模型进行轻量化研究。运用宏观拓扑优化和介观点阵填充，建立7种优化的牙模，通过ANSYS有限元仿真选取3种最佳的牙模进行3D偏差实验研究，对其在压膜环境下的物理和力学性能进行评估。结果表明，在保证隐形矫治器的制造精度前提下，二维蜂窝点阵填充的牙模相比初始牙模质量降比达到21.67%，是最佳的轻量化设计方案。
    2  基于实车试验大数据分析的插电式混合动力汽车能量管理策略解析
    曾晓帆，胡明辉，徐磊
    2023, 46(2):11-29,42. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.129
    [摘要](439) [HTML](1108) [PDF 27.42 M](715)
    摘要:
    以某先进的串并联混合动力系统为研究对象，提出一种插电式混合动力汽车能量管理策略的逆向解析方法。基于功率流和能量分析，设计试验解析流程，通过实车试验，分别完成对整车动力性、经济性测试及其性能影响分析，在此基础上制定插电式混合动力汽车的能量管理策略。最后基于MATLAB/Simiulink平台及其Simscape模型库，开发了基于实车试验大数据的串并联插电式混合动力汽车仿真平台，通过仿真与实车试验的对比分析，验证了解析策略的正确性。
    3  钻进深度对煤矿水平井钻柱振动特性的影响
    亓传宇，杜雪松，宋海蓝，蒋启斌，黄琳荃
    2023, 46(2):30-42. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.120
    [摘要](269) [HTML](374) [PDF 19.13 M](726)
    摘要:
    煤矿水平井钻柱在钻进过程中，随着钻进深度增加，钻柱在重力作用下与井壁产生复杂的碰撞接触，由此产生的托压效应更加显著，使得钻柱动力学特性随钻进深度增加而发生明显改变，进而影响钻柱的疲劳寿命。基于岩石钻头钻柱井壁耦合动力学分析模型，通过有限元动态仿真，研究了钻进至不同深度下钻柱的纵向、横向和扭转振动特性，分析了钻进过程对钻柱振动特性的影响规律。结果表明：随着钻进深度增加，钻柱纵向跳钻现象呈现"平缓—剧烈—平缓"的趋势，横向扰动呈现"小范围蠕动—大范围扰动—小范围蠕动"的特点，扭转方向剧烈涡动占比呈现先增加后减小的规律，钻柱主要动力学指标与钻进深度呈非线性关系。因此在对钻柱系统进行动态分析及优化时，不能只分析特定深度，应包含整个钻进过程。
    4  双重上保护层叠加开采应力分布规律
    秦冰，叶栋林，石占山，孙维吉，李刚，张晋京
    2023, 46(2):43-56. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2022.263
    [摘要](258) [HTML](328) [PDF 17.17 M](540)
    摘要:
    为获取双重上保护层重叠采动作用下的煤层卸压规律及保护层间的相互影响，以平煤八矿一采区为原型，采用FLAC3D软件模拟了丁、戊组煤层多工作面重叠开采过程。研究结果表明，仅丁组煤层开采时，采区边界煤柱对应范围出现应力集中现象，最大应力值达到19 MPa，影响范围达到下方80 m，不利于被保护层卸压。工作面间区段煤柱最大应力值达39 MPa，但向底板传递范围较小。丁组单独开展卸压区域能够影响至己组，己组煤层应力卸压值约为1 MPa；丁组、戊组煤层重叠开采，当戊组工作面位于丁组煤层区段煤柱下方，同时丁组工作面位于戊组工作面区段煤柱上方，使丁组煤层工作面间区段煤柱应力集中减弱利于卸压，丁组煤层区段煤柱应力值由39 MPa卸载至7.5~10 MPa之间；同时当己组煤层位于戊组单独保护范围时，垂直应力卸压值为2~3 MPa，当己组煤层位于丁戊共同保护范围时，垂直应力卸压值为4~6.5 MPa。
    5  不同热解温度下褐煤焦样物相及其微结构变化
    张春华，王一明
    2023, 46(2):57-66. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.265
    [摘要](264) [HTML](757) [PDF 9.58 M](544)
    摘要:
    热解是褐煤改性提质的重要手段，为研究不同热解温度制取褐煤焦的物相和微结构变化，采集沈北矿区蒲河煤矿褐煤煤样，选取低中高（400，700，1 000℃）3个热解特征温度制取褐煤焦样，通过SEM、XRD、Raman、FT-IR、XPS、低温N2吸附实验，对褐煤焦样的物化结构进行分析。结果表明：热解温度提高，焦样芳香性增强，含氧官能团O—H、C＝O、C—O大幅减少，表面含碳官能团，C—C结构增加，C—H结构减少；400℃和700℃焦样微晶结构缺陷增加，1 000℃焦样微晶结构趋于有序并向石墨化转变；焦样比表面积和孔容积随热解温度提高先增大后减小，700℃焦样拥有最大的比表面积（117.063 7 m2/g）和孔容积（0.068 134 cm3/g），提高热解温度有利于焦样微孔结构发育。
    6  基于改进Mask R-CNN的露天矿边坡裂隙智能检测算法
    景莹，阮顺领，卢才武，刘丹洋，顾清华
    2023, 46(2):67-80. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2021.269
    [摘要](316) [HTML](591) [PDF 22.67 M](577)
    摘要:
    为了预防因露天矿边坡表面恶化而产生节理、裂隙或断裂等破坏边坡完整性所引发的安全事故，同时解决传统图像处理算法以及经典的深度学习模型直接应用于露天矿边坡裂隙检测效果不甚理想的问题，提出了一种基于改进的Mask R-CNN的露天矿边坡裂隙智能检测算法，运用了Mask R-CNN在目标检测、语义分割以及目标定位方面的集成性特点，改进了其在掩膜分支的边缘不清晰以及误检等缺点，构建了一种针对露天矿边坡裂隙图像的检测分割框架。该方法在掩膜分割分支引入了空洞卷积神经网络以及分类分割迭代上采样操作，能够解决边坡裂隙分割边缘粗糙的问题，实验结果表明，与传统的裂隙分割算法相比，该算法具有更高的识别精度以及更好的分割效果。
    7  矩形钢管混凝土波纹腹板组合梁局部受压承载力研究
    刘国栋，邓利霞，邵永波，王金
    2023, 46(2):81-97. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2023.02.007
    [摘要](296) [HTML](623) [PDF 9.72 M](639)
    摘要:
    利用数值模拟方法对矩形钢管混凝土波纹腹板组合梁（RCFTFG-CW）的局部承压承载力进行研究。建立了在集中荷载作用下RCFTFG-CW与波纹腹板工字形梁（IG-CW）腹板发生局部承压破坏的有限元分析模型。通过与相关文献结果对比，验证了有限元模型的可靠性。利用验证后的有限元模型研究了RCFTFG-CW的局部承压承载力、应力发展过程以及荷载作用位置对承载力的影响。分析了几何尺寸、材料特性、荷载作用长度（沿梁跨度方向）以及波纹展开长度和波长的比值对RCFTFG-CW局部承压承载力的影响。在参数分析的基础上，提出了RCFTFG-CW的局部承压承载力的设计表达式，并利用有限元分析结果验证了公式的准确性。结果表明，与IG-CW相比，RCFTFG-CW具有更高的局部承压承载力；RCFTFG-CW的局部承压承载力分别与钢管混凝土上翼缘等效惯性矩的1/4次方、腹板厚度、波纹展开长度与波长的比值、荷载作用长度呈线性增长关系；所提出的计算公式能够精确预测RCFTFG-CW的局部承压承载力。
    8  附加可更换阻尼器装配式桥墩的抗震性能
    张晶，申彦利
    2023, 46(2):98-106. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.063
    [摘要](253) [HTML](645) [PDF 7.93 M](527)
    摘要:
    为减轻灌浆套筒装配式桥墩的地震损伤，尽快恢复震后桥墩使用功能，在常规灌浆套筒装配式桥墩的基础上，提出一种在桥墩墩底连接处设置可更换阻尼器的改进方案。采用数值模拟方法对常规灌浆套筒装配式桥墩和附加阻尼器灌浆套筒装配式桥墩进行对比分析，研究附加可更换阻尼器装配式桥墩的抗震性能。结果表明，灌浆套筒装配式桥墩安装可更换阻尼器后，水平承载力提高了10％，累积耗能提高了27％，桥墩墩底连接处的损伤减轻，其中最大残余位移减少了19％，桥墩抗震性能提高，对桥梁韧性抗震研究具有一定参考意义。
    9  浅层岩溶和采空区综合探测方法与模型试验
    王洪云，王成坤，邢兰景，殷鑫，陈安东，耿轶君
    2023, 46(2):107-118. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2023.02.009
    [摘要](346) [HTML](407) [PDF 16.18 M](520)
    摘要:
    岩溶和采空区已经成为高速公路建设中面临的热点、难点问题。为了准确探测高速公路地基下伏岩层中岩溶和采空区的几何形态和空间分布，提出了地质雷达先验信息的高密度电阻率约束反演方法。采用常规高密度电阻率反演方法、地质雷达和携带先验信息的高密度电阻率约束反演方法，对常见的岩溶和采空区地电模型进行数值模拟，分析岩溶和采空区不同方法的成像规律。结果表明，与常规高密度电阻率反演和地质雷达正演结果相比，携带先验信息约束的高密度电阻率法反演的异常体的空间形态更接近于真实地电模型，对边界的识别更加准确。随后，通过对山东章丘地区岩溶和采空区的模型试验，探明了岩溶和采空区的分布情况，验证了该综合预报方法对岩溶和采空区的探测效果，为高速公路地基下岩溶和采空区的治理方案提供了依据。
    10  基于XGBoost模型的营养成分分析高血压预测方案
    蒋淮，谭浪，李时杰，刘昱，王峻峰
    2023, 46(2):119-129. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2023.02.010
    [摘要](388) [HTML](846) [PDF 1.51 M](537)
    摘要:
    高血压是一种常见的慢性病，若能早发现、早采取措施可降低其引发并发症的风险。尽管高血压的产生与发展与诸多因素有关，但饮食被公认为影响高血压的主要因素之一。机器学习模型可以对疾病进行有效预测，并提供辅助治疗。笔者提出一种基于XGBoost的通过分析营养成分预测高血压的方案，该方案由数据转换、特征选择、数据清理与标准化、模型搭建、分类与评估5部分组成。实验结果表明，XGBoost在高血压预测中获得了0.859的F1分数且准确率超过85%，高于随机森林、支持向量机与人工神经网络。此外通过分析不同营养成分对高血压预测的影响因素，获得了影响高血压的前10个营养特征，大部分与医学结论相同，验证了模型的有效性。
    11  基于云模型和组合赋权法的CBTC系统可靠性评价
    何涛，马洁
    2023, 46(2):130-139. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2023.02.011
    [摘要](241) [HTML](626) [PDF 2.25 M](775)
    摘要:
    由于目前对CBTC系统的可靠性分析较少，提出一种基于云模型和组合赋权法的CBTC系统的可靠性评价方法。首先根据CBTC系统的结构和功能，建立了系统的功能型层次模型，并采用组合赋权法确定底层设备的主观和客观权重值，根据加法合成法得到系统的综合权重值；然后，计算CBTC系统底层设备的可靠度，并使用云模型表示；最后，将虚拟云计算的CBTC系统可靠性综合指标新云和可靠性评价集的云模型进行相似度比较，输出评价结果。结果表明，基于云模型和组合赋权法的CBTC系统可靠性评价方法可以正确客观地描述该城市的CBTC系统完成规定功能的能力，为研发和评估CBTC系统提供借鉴。
    12  无线电能传输系统实本征态与零相角点分析
    龚舒，陈绍南，肖静，侯湘
    2023, 46(2):140-148. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2023.02.012
    [摘要](335) [HTML](524) [PDF 3.69 M](742)
    摘要:
    磁耦合无线电能传输（Magnetic coupling wireless power transfer，MC-WPT）系统的能效受原副边线圈距离的影响较大。在过耦合状态下，由于发生了频率分裂，会导致系统的能效随着传输距离的减小而下降。通过本征模态理论求取系统的实本征态工作条件使系统在过耦合区保证在零相角点处以最大能效工作。并从零相角点的角度出发对比该工作模式和实本征态模式的相似之处。从而实现了利用频率跟踪使系统在过耦合区保持恒功率和恒效率输出。最后，进行了仿真验证，证实了本文计算结果的正确性。

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