2024年, 第41卷, 第06期　
刊出日期：2024-11-26

  

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  安徽工业大学自然指数排名位列全国内地高校第177位

  张妍, 张苒, 吴宣够, 黄敏

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2024, 41(06): 580-580.

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  <正>10月29日，自然指数官网更新了最新的自然指数排名榜单(统计时间节点为2023年8月1日—2024年7月31日)，安徽工业大学位列全国内地高校第177位，全球高校第611位。自然指数(Nature Index)于2014年11月首次发布，是依托《自然》系列、《科学》《细胞》《医学》等145种全球顶级期刊，统计各高校、科研院所在国际上最具影响力的研究型学术期刊上发表论文数量的数据库。自然指数已成为国际公认的能够衡量机构、国家和地区在自然科学领域的高质量研究产出与合作情况的重要指标，在全球范围内有较大影响力。
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  Sr₂ReNbO₆双钙钛矿电子结构及性质的第一性原理研究

  张传成, 丁守军, 刘文鹏, 邹勇, 胡海棠, 王苗苗, 宿文志

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2024, 41(06): 583-593.

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  基于密度泛函理论（DFT），采用Perdew–Burke–Ernzerhof交换关联势的PBEsol–GGA泛函优化Sr₂ReNbO₆（Re=La, Gd,Lu）双钙钛矿晶体的结构，获得最低能量的稳定结构。以优化的结构为模型，计算Sr₂ReNbO₆（Re=La, Gd, Lu）晶体的能带结构和态密度（DOS）、复介电函数ε（ω）、折射率n（ω）、反射率R（ω）及消光系数k（ω）等光学特性指标，分析入射光子能量对材料光学特性的影响；计算Sr₂ReNbO₆（Re=La, Gd, Lu）晶体的弹性常数C_ij，并由C_ij进一步获得杨氏模量（Y）、体积模量（B）、剪切模量（G）和泊松比（χ）等机械特性指标，分析晶体结构对材料机械特性的影响。结果表明：优化双钙钛矿晶体结构获得的晶格常数与现有的实验值吻合较好；Sr₂ReNbO₆（Re=La, Gd, Lu）材料的能带结构呈现半导体特性，其中立方结构的Sr₂LaNbO₆带隙宽度为3.12 eV，且为直接带隙，而单斜结构的Sr₂GdNbO₆和Sr₂LuNbO₆为间接带隙，带隙宽度分别为3.25,3.29 eV;Sr₂ReNbO₆（Re=La, Gd, Lu）的最大反射率R（ω）分别为32.8%,29.3%,33.0%，在紫外区域存在较大的吸收系数；Sr₂ReNbO₆（Re=La, Gd, Lu）的泊松比χ分别为0.27,0.28,0.27，均位于0.25附近，该系列材料的原子更倾向于以离子键的形式结合，表现出一定的柔韧性。
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  奥氏体化温度对改良型T23铁素体耐热钢微观组织与力学性能的影响

  胡涛麟, 刘静, 刘宏扬, 范泽邦, 葛锐

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2024, 41(06): 594-602.

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  对改良型T23铁素体耐热钢试样进行不同奥氏体化温度的热处理试验，通过金相显微镜、扫描电镜、透射电镜对经不同奥氏体化温度处理试样的微观结构进行表征，且对其进行常温力学性能进行测试分析；结合采用Thermo–Calc热力学软件计算的T23铁素体耐热钢平衡相图，探讨C,N,V等元素在钢中基体和第二相间的分配关系，揭示奥氏体化温度对改良型T23铁素体耐热钢显微组织和力学性能的影响。结果表明：在1 080～1 140℃奥氏体化温度范围，随温度的升高，钢中的晶粒尺寸逐渐增大，贝氏体板条不断粗化，碳化物尺寸逐渐减小。当奥氏体化温度为1 080℃时，细化的贝氏体板条可为碳化物聚集长大提供条件，钢中碳化物呈现团簇聚集倾向；当奥氏体化温度升至1 120℃时，晶粒内部的贝氏体板条明显粗化，合金元素在基体中的固溶度提高，碳化物的形核位点减少且弥散化程度大大提升。同时，随奥氏体化温度的升高，改良型T23铁素体耐的屈服强度和抗拉强度呈现先降低后增加的趋势，延伸率呈现先增加后降低的趋势，这主要是由于晶粒尺寸、碳化物的尺寸与分布、合金的固溶强化随奥氏体化温度变化而产生的耦合作用所致。
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  基于规划算法的出钢合金化模型

  李昂, 陈龙, 柳玉杰, 范鼎东

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2024, 41(06): 603-609.

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  针对转炉出钢合金化过程中合金成本高、合金化后成分控制不精确、精炼炉合金补加量大等问题，以中天钢铁集团有限公司第三炼钢厂转炉合金化工艺为研究对象，基于转炉历史冶炼数据进行物料平衡和热平衡计算，建立理论出钢量计算模型；分析历史合金加料数据及配料结构，整合合金化数据库，结合规划算法建立出钢合金化模型；基于实际生产数据，对比模型加料与人工加料不同模式下的合金化命中率及综合经济效益指标，修正合金化模型，优化合金配料结构；以20CrMnTiCQ钢为试验钢种进行工业试验，验证本文模型的应用效果。结果表明：相比人工加料，本文模型的合金加入量更少，合金化成分命中率为100%，且成分控制的精确性及稳定性更高，精炼炉补加合金压力更小，平均合金补加量降低9.3%，吨钢平均降本20.1元。
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  考虑侧向稳定性的四轮转向车辆横纵向综合控制器设计

  张子越, 黄连丽, 周奎, 邢迪, 顾龙昊

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2024, 41(06): 610-619.

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  为提高车辆的跟踪精度与侧向稳定性，根据四轮转向车辆的机动性特点，设计1种考虑侧向稳定性的横纵向综合跟踪控制器。基于上层提供的参考速度，在考虑道路曲率与侧向加速度约束的条件下进行安全速度约束，得到平滑的安全速度曲线；将横向跟踪与速度跟踪结合，搭建基于模型预测控制算法的横纵向跟踪综合控制模块，以参考路径、安全速度为目标，求解横纵向同时约束下的前后轮转角与纵向期望加速度；基于车辆逆纵向动力学模型设计纵向下位控制模块，考虑车辆载荷转移效应，根据纵向期望加速度计算电机扭矩与车轮制动力矩；选用CarSim与Matlab/Simulink平台进行双移线工况联合仿真实验，且与横纵向独立控制器进行实时性对比，验证设计控制器的跟踪精度和侧向稳定性。结果表明：设计控制器的跟踪效果较佳，横向跟踪误差峰值为0.038 4 m、横摆角误差峰值为0.27°、速度跟踪误差峰值为0.097 3 km/h、车辆侧向加速度不超过0.4g，且合加速度处于附着椭圆内，可满足精度与稳定性要求；同时控制器迭代时间较独立控制器缩短了29.1%，有效提高了车辆控制的实时性。
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  融合改进RRT和TEB算法的移动焊接机器人路径规划

  王鹏杰, 李丹, 付金岗, 龚旭, 赵文杰

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2024, 41(06): 620-626.

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  针对移动焊接机器人路径规划中快速遍历随机树(RRT)算法搜索时间较长、易生成曲折且避障性能差的路径，以及时间弹性带(TEB)算法存在速度输出跳变等不足，提出1种改进RRT和TEB的移动焊接机器人路径规划融合算法。引入目的性扩展和关键点提取策略改进RRT算法，提高算法的搜索效率和规划路径的平滑性；引入最小安全距离对速度的约束改进TEB算法，使移动焊接机器人能够有效避开障碍物，同时增加目标点对速度的约束，减少对移动焊接机器人的冲击；融合改进RRT和TEB算法，使移动焊接机器人能够动态规划路径，避免动态障碍物的干扰，且对其进行仿真和实物验证。结果表明：改进RRT算法的路径搜索时间减少了58.84%，路径拐点数减少了73.33%；融合改进的RRT与TEB算法用于移动焊接机器人的路径规划，机器人与障碍物之间的安全距离增加了50%，在到达目标点前可提供足够的速度缓冲时间，极大提高了机器人运行的稳定性和避障能力。
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  基于FPFH描述子的高效点云配准与拼接方法

  赵卫东, 朱军, 张丹丹, 周大昌

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2024, 41(06): 627-635.

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  为提高点云拼接精度，针对物体表面平整光滑而寻找关键点要求高的问题，提出1种改进的基于快速点特征直方图(FPFH)描述子的点云配准方法。对待配准的点云进行体素降采样，以此点作为关键点，并计算FPFH描述子用以描述局部特性；估计两点云之间点到点的对应关系，并经过随机采样一致性(RANSAC)算法取内点、去外点，估计初始位姿；利用迭代最近点(ICP)方法对点云进行精配准，完成点云数据的配准；依次对相邻的点云进行配准，获得旋转平移矩阵，实现点云拼接。利用公共数据集点云与自主扫描的石头点云数据，采用本文方法与传统ICP方法进行对比仿真实验，验证本文方法的有效性。结果表明：与传统ICP配准方法相比，本文方法的适应度分数为1.579E-05，显著低于点到点和点到面ICP配准方法的适应度分数；对于公共数据集不同角度下的点云拼接，本文方法的相邻点云间配准平均适应度分数达到2.058E-04，平均MSE为0.075；对于自主扫描的石头点云拼接，去除错误匹配点对后保留的对应关系基本呈现平行效果，拼接结果符合预期。使用降采样点作为关键点，并计算FPFH描述子后进行点云配准，不仅可有效降低计算复杂度，配准精度也得到显著提升，尤其在处理表面平整光滑的物体时，本文方法可为点云拼接提供良好基础，具有较好的实用性。
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  聚丙烯纤维加筋增强钢渣混合土性能的研究

  闫旭, 周梦辉, 张丽, 黄伟

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2024, 41(06): 636-645.

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  为进一步改善钢渣混合土的综合性能，在钢渣混合土中掺入韧性良好的聚丙烯纤维，制备纤维加筋钢渣混合土，研究纤维长度、掺量对钢渣混合土无侧限抗压强度、干缩、抗冻等性能的影响，并采用扫描电镜表征分析加筋对受冻试件微观形貌的影响，探讨加筋纤维增强钢渣混合土综合性能的机理。结果表明：纤维加筋能有效改善钢渣混合土的抗压、干缩及抗冻性能，加筋纤维长度12 mm、掺量0.25%时综合性能相对最优，加筋试件延性变好，抗压强度提升达16.74%；失水量有所增大，但干缩系数减小达37.51%；受冻后质量损失率下降、残余强度比提升达6.33%。此时的试件微观形貌相对完整，故表现出更好的抗干缩和抗冻性能，聚丙烯纤维与基体间有效黏结提供的界面摩擦力及其在基体内形成的立体网状结构是钢渣混合土性能增强的重要基础。
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  基于模糊综合评价的户式空调系统优选方案评估方法

  赵雯雯, 龚家俊, 黄志甲, 江竹轩

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2024, 41(06): 646-654.

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  针对户式空调系统性能常用评价方法存在评价指标不全面、评价过程复杂及评价结果主观性强等不足，提出1种户式空调系统性能模糊综合评价方法。考虑空调行业绿色低碳的发展要求，在原有评价指标的基础上增加室外环境及技术特性相关指标，采用层次分析法建立户式空调系统性能评价指标体系，采用专家调查法和信息熵法分别对指标权重进行赋值和修正，采用分布函数法和等级比重法分别对定量和定性指标进行隶属度计算，最后进行模糊综合评价。以多联机和热湿分控2种典型户式空调系统为例，分别采用层次分析法和本文方法进行评价，验证本文方法的科学合理性。结果表明：2种评价方法对多联机和热湿分控方案的综合评定等级均为Ⅱ级，对于层次分析法，综合评价值分别为53.72,53.43,2种方案的评价结果几乎一致，2种方案没有明显优劣，难以为空调选型提供参考；对于本文方法，2种方案的评价结果差值明显，可为空调选型提供参考，这是因为本文方法的评价指标更全面，且在模糊评价法和信息熵法的作用下完成复杂问题的量化，可弥补评价过程复杂和评价结果主观性强的不足。
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  复合钝化剂对砷污染土壤钝化修复及微生物群落结构的影响

  蒋顺, 武敬, 陈波, 丁希楼, 洪欣竹, 练建军

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2024, 41(06): 655-666.

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  将羟基磷灰石（HAP）和水热炭（HTC）混合制备新型复合钝化剂HAP-C，采用扫描电子显微镜和能谱分析、X射线衍射、傅立叶红外光谱等测试方法表征HAP-C的形貌特征、晶体结构和官能团；以As污染土壤为研究对象，探究添加质量分数为1%,3%,5%的HAP-C对土壤理化性质、砷形态及酶活性的影响，采用高通量测序技术分析土壤微生物群落组成的变化特征。结果表明：HAP-C含有HAP和HTC的主要特征元素（碳、氧、磷和钙）、晶体结构与主要官能团（P—O,—OH,C=O,—CH₂—）;HAP-C的添加可降低土壤中可被生物利用的吸附态砷含量（22.20%～40.26%，质量分数，下同），3%HAP-C的钝化效果最显著；HAP-C对土壤砷的钝化机理主要包括表面络合、化学沉淀和离子交换，HAP-C的添加可提高土壤的pH（19.56%～21.51%）和电导率（205.99%～290.91%）及增加土壤的有机质（23.12%～32.16%）、有效磷（104.29%～176.54%）和硝态氮含量（203.33%～250.19%），同时提高土壤酶活性及微生物物种的丰富度和多样性；砷污染土壤中产黄杆菌属（Rhodanobacter）和鞘脂单胞菌属（Sphingomonas）相对丰度较高，3%HAP-C处理组中产黄杆菌属（Rhodanobacter）和芽单胞菌属（Gemmatimonas）的相对丰度与对照组相比分别增加了10.30%～29.06%,34.94%～48.12%。HAP-C的添加不仅可提高土壤As的钝化效果，还可改善土壤环境健康状态，其在As污染土壤修复工程中具有一定的应用潜力。
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  环境不确定条件下用户参与与企业新产品开发绩效的关系研究

  王晶晶, 张军

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2024, 41(06): 667-674.

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  开放式创新的时代，企业吸纳用户参与自身创新过程是提高创新绩效的重要策略，但用户参与会给企业带来管理复杂性而可能导致创新失败，也会由于用户参与创新的方式与外部环境是否匹配的问题而使用户参与创新成效难以预测。据此，基于知识基础观和权变理论，立足企业，实证研究用户参与对新产品开发绩效的影响及不确定性环境的权变作用。利用444份国内企业样本，采用层次回归分析方法，探索不同用户参与模式如何与不确定环境不同构面特征相匹配，进而有效提升企业新产品开发绩效。结果发现：用户作为信息提供者和合作开发者的方式参与企业创新，有利于提高企业新产品开发绩效，但用户的独立创新与企业新产品开发绩效无显著关系；环境不确定性的不同维度对用户参与与企业新产品开发绩效间的关系产生不同影响。具体而言：市场动荡负向调节独立创新者与新产品开发绩效间的关系，技术动荡正向调节合作开发者与新产品开发绩效间的关系，竞争强度正向调节信息提供者与新产品开发绩效间的关系。由此可见，企业需要基于所处环境的特征，相机决策采纳相应的用户参与方式，从而提高新产品开发绩效。
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  我国省域“四链”耦合的空间网络结构及影响因素

  吴明洁, 方大春

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2024, 41(06): 675-684.

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  区域经济一体化深入推进，要素流动突破地理“邻近”限制，要素耦合提升不仅取决于自身属性，亦取决于空间关联效应。采用耦合协调度模型，测度我国省域创新链产业链资金链人才链(简称“四链”)耦合协调度水平；基于测度结果运用社会网络分析(SNA)方法，考察省域“四链”耦合空间关联网络结构特征；运用二次指派程序(QAP)探究省域“四链”耦合的影响因素。结果表明：2016—2021年我国省域“四链”耦合协调度呈稳步提升态势，但总体仍处于较低水平，呈“东高西低”非均衡分布特征。整体网络特征方面，“四链”耦合协调空间网络紧密度呈波动上升态势，总体仍有较大提升空间；上海、江苏、北京等地区处于核心位置，而海南、宁夏、新疆等地区处于边缘位置，“核心–边缘”结构特征明显。科技创新投入强度、经济水平和教育投入强度对省域“四链”耦合空间关联有显著影响，建议树立联动意识，弱化距离等因素制约，促进区域间资源要素流动；制定差别化的区域发展政策，优化空间网络结构，缩小区域间差距，进一步推进“四链”深度耦合协调发展。
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  传统村落空间秩序化特征、机制与更新引导策略——以黄山市唐模村为例

  陈晓华, 魏微

  安徽工业大学学报（自然科学版）. 2024, 41(06): 685-696.

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  以黄山市唐模村为例，运用空间句法、形态量化法和社会网络分析法揭示传统村落空间秩序化特征，分析空间秩序化机制，提出秩序化空间更新引导策略。结果表明：传统村落空间表现出整体空间格局聚合化、街巷空间组织层级化、建筑空间布局有序化等秩序化特征；自然环境、经济发展、风水文化及族权制度等因素共同驱动传统村落空间秩序化，自然环境决定村落空间形态，经济发展驱动村落空间扩张，风水文化引导人居环境营建，族权制度维护等级化社会空间秩序。建议采取空间格局的延续与优化、街巷组织的修复与提升、建筑空间的传承与更新等策略引导传统村落秩序化空间更新发展。本研究可为传统村落保护发展研究提供借鉴，为传统村落空间更新发展提供指导。