2024年, 第54卷, 第02期　
刊出日期：2024-02-01

  

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  基于数字图像技术的桥梁裂缝检测综述

  杨国俊, 齐亚辉, 石秀名

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 313-332. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221475

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  传统的桥梁裂缝检测主要基于人眼识别，检测效率、精度低，而且人眼识别存在受光照影响大、桥塔、高墩等高空位置无法检测及主观性强的问题。近年来，国内外诸多学者为了解决上述问题，研发了许多基于数字图像技术的桥梁裂缝检测设备，像搭载高清相机的桥梁检测车、无人机、爬墩机器人等。同时，拥有高效、高精度的裂缝检测算法更是裂缝检测的基础，如何权衡检测速度与精度一直也是众多学者研究的热点问题之一。本文就近年来国内外基于数字图像技术的桥梁裂缝检测设备、相机的搭载平台与标定方法、预处理算法、传统检测算法、深度学习算法、裂缝特征计算、图像拼接算法以及裂缝的三维输出与监测等方面展开综合评述。此外，对研究过程中存在的不足进行了总结，并从桥梁裂缝检测方法、裂缝三维表达、裂缝的监测跟踪管理和桥梁刚度损失评价及预警等方面进行了展望。
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  新型仿竹六边形梯度层级多胞管耐撞性对比分析

  邓小林, 杨馥模, 覃善甘

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 333-345. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221099

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  设计并提出了一种新型的仿竹六边形梯度层级多胞管。首先，采用超折叠单元方法推导了六边形单梯度层级多胞管的平均冲击力的理论解，开展了方管的实验研究，利用理论解及实验结果对有限元数值模型的精确性进行了验证。其次，利用验证后的数值模型分析了不同壁厚的仿竹六边形梯度层级多胞管的耐撞性能。最后，系统地研究了仿竹六边形梯度层级多胞管相比常规方管、六边形管、六边形单梯度层级多胞管在相同质量、相同初始峰值力和相同能量吸收条件下的耐撞性能。研究结果表明：提出的仿竹六边形梯度层级多胞管能有效降低结构的初始峰值力和提高结构的冲击力效率，在相同质量、相同初始峰值力和相同能量吸收条件下，仿竹六边形梯度层级多胞管的综合耐撞性能都要优于常规方管、六边形管和六边形单梯度层级多胞管。研究结果能为新型梯度层级多胞管的结构创新设计提供参考。
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  高速列车转向架区域气动噪声源识别与分析

  王毅刚, 王玉鹏, 张昊, 赵思安

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 346-355. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220364

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  高速列车转向架区域为其主要气动噪声源之一，迄今为止较难描述高速列车气动噪声源特征，鲜有有效的声源识别方法。利用高速列车转向架区域以偶极子声源为主的声源特征，将气动声源等效为无数个球形声源的集合，基于声辐射与声源，声源与流场物理量之间的关系，结合流体数值仿真，建立高速列车偶极子声源识别方法，并聚焦头车转向架区域进行声源识别。同时，以涡声理论为基础，建立偶极子声源强度和流场多物理量的关系，分析流场产生声源的本质。研究表明，偶极子声源集中的位置多为迎风侧气流与壁面发生激烈作用的位置，气流与壁面发生撞击与分离是产生偶极子声源的主要原因，且在该区域涡量的变化对偶极声源强度影响最大，在不同区域，不同方向的涡量分量在起主导作用。
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  新型巡检机器人移动底盘设计及越障性能分析

  聂建军, 侯军凯, 解晓琳, 鄢鸿桢

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 356-364. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221184

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  针对石化行业户外巡检工作设计了一款带有新型H型平衡摇臂机构的路面自适应巡检机器人移动底盘，该底盘采用新型“4h”对称结构实现底盘的四轮驱动和转向操作。在介绍底盘总体结构的基础上，分析了底盘驱动机构和转向机构的设计原理，建立了底盘阿克曼4WS转向和原地转向的理论模型，为机器人底盘运动控制提供了理论依据。对机器人底盘的单侧越障过程进行理论分析和仿真，并与普通一体式底盘越障过程进行仿真对比，研究了越障过程中底盘的行驶稳定性。最后，进行了底盘样机的转向模式实验和单侧越障实验，结果表明：该移动底盘能实现驱动和转向模式的切换，在进行单侧越障时底盘运动姿态平稳，具有良好的路面自适应能力和越障性能。
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  等角贴敷压电分流片圆柱壳有限元建模及减振分析

  孙伟, 杨俊

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 365-374. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220416

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  考虑到圆柱壳结构容易出现花瓣型振型的特点，提出了一种等角贴敷多个压电分流片来对其进行振动抑制的方法。基于ANSYS平台，实现圆柱壳与压电片结构耦合，给出了分流电路中电子元件参数输入方法以及和压电片之间的耦合过程。以等角贴敷4个压电分流片圆柱壳为对象进行实例研究，证明了建模方法的合理性以及压电分流阻尼对圆柱壳的减振效果。在此基础上进行参数影响分析，可以发现：对于电阻分流电路存在一个最优电阻值可使减振效果最优；压电片贴敷在变形相对大的区域以及增大尺寸对减振有利。
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  自适应振动式稻田株间柔性机械除草性能试验

  陈学深, 熊悦淞, 程楠, 马旭, 齐龙

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 375-384. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220350

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  为解决现有稻田株间机械除草作业性能严重依赖机具对行质量的问题，设计了一种无需避苗作业的株间除草机。该机采用双排柔性刷指作为除草部件，前排除草部件纵向梳刷拉拔杂草，同时对梳刷后稻株倒伏状态进行自动识别。后排除草部件横向振动拨耙杂草，同时根据前排识别结果实时控制振动作业的启停，用以兼顾除草率与伤苗率。基于触觉感知方法建立了稻株倒伏识别系统，通过气压传感器的电位变化获取稻株根系与前排刷指相互作用的力学反馈数据，以电位峰度及均值为辨识特征，基于支持向量机构建稻株倒伏与未倒伏辨识模型，实现稻株倒伏自动识别。应用液压马达构建了后排除草部件的横向振动系统，对前排除草部件作用下已倒伏稻株停止振动作业，实现振动作业的自适应控制。稻株倒伏识别田间试验表明：稻株倒伏识别精度为83.11%。除草模式对比试验结果表明：无感知振动模式的除草率为58.11%，伤苗率为21.39%；无感知无振动模式的除草率为27.89%，伤苗率为4%；有感知振动模式的除草率为56.17%，伤苗率为5.83%。综合试验结果可知，有感知振动除草模式更适宜稻田株间杂草机械防控的生产要求。
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  基于浮动坐标法的刚柔耦合定位平台力学模型

  杨志军, 张驰, 黄观新

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 385-393. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220323

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  精密定位平台由于机械摩擦造成精度受限，难以满足大行程、高精度定位的运动要求。本文结合宏微复合结构，提出了一种单驱动刚柔耦合定位平台。相对于现有的宏微复合平台，大幅简化了机械结构和运动控制系统的设计。基于浮动坐标法和有限元法建立了单驱动刚柔耦合定位平台的静力学和动力学模型，并与商业软件ABAQUS及简化解析模型的分析结果进行对比，最大相对误差分别为1.6%和3.72%，证明了该理论模型具有较高的预测精度，可为刚柔耦合平台的优化设计及精密运动控制提供参考。
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  碳纳米管掺杂3YSZ陶瓷的低温闪烧

  杨悦, 赵培雷, 马天惠, 贾剑明

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 394-399. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220338

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  以3 mol%氧化钇稳定氧化锆（3YSZ）粉末为基材通过添加导电相-碳纳米管（CNT），同时辅助交流电场和压力，在200℃进行复合材料的低温烧结。主要探讨了CNT含量对烧结材料的物相组成、微观组织形貌以及离子电导率的影响规律。结果表明：在此温度下材料烧结致密，相组成均为稳定相t-ZrO_2;CNT含量为2%时，离子电导率为0.20μs/cm；当CNT含量为3%时，离子电导率达到0.83μs/cm，当CNT含量增加到4%时，材料导电性能增强，闪烧起始电压降低，但由于局部过度烧结导致离子电导率下降为0.6μs/cm。同时，3YSZ-4%CNT复合材料可实现室温烧结。
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  碳纤维复合材料层合板三点弯曲疲劳性能

  许良, 肖景厚, 宋万万, 周松

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 400-409. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220337

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  对3种不同厚度的T700碳纤维复合材料多向层合板在2种应力比及3种应力等级下进行三点弯曲试验，对其三点弯曲静态与疲劳性能进行分析。采用不同方式对破坏后形貌进行观察。结果显示：材料厚度的增加使试样弯曲强度与模量增加，复合材料多向层合板的三点弯曲疲劳寿命与材料厚度成正比关系，与试验应力比、应力等级成反比关系。试样最终的疲劳破坏程度与疲劳寿命有关，疲劳循环数越多，层合板在横向和纵向的破坏越剧烈。同时，试样厚度越大，分层现象越明显，同时存在纤维拔出现象。
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  L3级自动驾驶接管过程驾驶员情景意识研究

  胡宏宇, 张慧珺, 姚荣涵, 陈国迎, 高菲

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 410-418. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220378

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  针对L3级自动驾驶驾驶员接管准备情况，进行了驾驶员在从事不同类型的非驾驶相关任务（NDRTs）下的情景意识研究。基于驾驶模拟器搭建了面向L3级自动驾驶的仿真测试场景，通过情景意识问卷与驾驶员眼动行为测量对情景意识准备情况进行讨论分析。研究结果表明：随着NDRTs占据感官模态的增多，驾驶员的注意力会更少集中在驾驶任务上，对于驾驶环境元素的关注也会相应减少，对情景意识的恢复产生负面影响。
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  网联车混入条件下混合交通流跟驰稳定性

  宋成举, 贾洪飞, 秦昊溥

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 419-426. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221505

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  为描述智能网联车混入下的混合交通流跟驰稳定性，揭示混合交通流稳定性变化过程，解析HDV和CACC交通流稳定性，引入CACC混入率，构建混合交通流跟驰模型，推导混合交通流稳定性判别条件，分析速度、混入率在单一条件和组合条件下对混合交通流稳定性变化规律的影响。研究结果表明：混合交通流的稳定性取决于单一交通流的稳定性和混合流组成，HDV和CACC单一交通流跟驰稳定性的速度临界值分别为19.65 km/h和18.01 km/h，且速度与混合交通流稳定性正相关，混入率对混合交通流稳定性的影响效果与速度条件有关，在两因素共同作用下，混合交通流稳定性变化趋势表现多样化。
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  城市轨道交通突发事件风险等级判别方法

  范博松, 邵春福

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 427-435. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220352

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  为提升风险等级判别的准确性，破解城市轨道交通系统风险实时管控和事件应急处理的关键问题，构建了改进的特征选择算法（Im-F-score+XGB）对突发事件风险因素的特征进行筛选，通过分析城市轨道交通突发事件的基础数据，计算各风险特征的重要度，挖掘不同特征对突发事件风险等级的影响程度，得到突发事件风险等级判定的重要特征；同时，采用多时间窗循环扫描方法和加权级联残差森林模型相融合的思路，获得突发事件风险等级与风险特征的映射关系，建立了改进的突发事件风险等级判别模型（Im-F-GCF）。通过与RF、HGBDT、GCF、LightGBM 4个代表模型对比分析，显示出本文提出的Im-F-GCF模型的有效性。
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  基于车轮-桥面相干激励的大跨连续梁桥振动响应

  韩智强, 谢刚, 卓亚娟, 骆佐龙, 李华腾

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 436-444. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220400

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  为获取桥面相干激励下大跨连续梁桥动力响应规律，基于虚功原理，建立五轴重载车辆动力学模型，采用模态叠加法建立桥梁动力方程，通过谐波叠加法建立桥面相干激励模型，根据轮-桥间几何和力学耦合关系，组建车轮-桥面相干激励模型，采用Matlab软件编译大跨连续梁桥车桥耦合振动分析系统，并开展不同等级的相干桥面激励模型对大跨连续梁桥动力响应影响研究。结果表明：当未考虑桥面不平顺影响时，桥梁冲击系数均小于规范取值，但随着桥面状况的恶化，结构典型截面的动力响应增长较快，且完全相干模型对桥梁动力响应的影响均大于部分相干激励模型，均超过规范值，其中挠度幅值最大偏差约为7.7%，弯矩幅值最大偏差约为20%，挠度冲击系数相对误差为4%～34%，弯矩冲击系数相对误差为2%～43%；随着车速的增大，桥梁冲击系数呈先增大后减小变化。最后，给出了大跨连续梁桥挠度和弯矩冲击系数包络图。相关研究成果可为连续梁桥的结构动力响应的分析与研究提供参考。
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  碳化湿度对碳化砌块力学与耐久性能的影响

  陈凯祥, 张鹤年, 席培胜, 王长丹, 余涛, 张炳锌

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 445-452. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220341

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  碳化砌块是基于活性氧化镁水泥碳化技术研发的新型砌块，即先采用活性氧化镁水泥与骨料进行搅拌，然后利用CO_2进行碳化，以达到提高强度目的。通过室内试验，开展了无侧限抗压强度、X射线衍射、电镜扫描和热重分析试验，研究了碳化湿度对碳化砌块强度和碳化产物的影响，并进行耐久性测试。结果表明：碳化砌块强度明显高于普通水泥砌块，在碳化养护三天，碳化砌块能达到70%～80%强度，碳化湿度为60%的砌块强度最佳；碳化砌块具有很强的耐久性能，碳化湿度为60%碳化砌块耐久性能明显高于40%和80%的碳化砌块；活性氧化镁的碳化产物是碳酸镁石、水菱镁石和球碳镁石，碳化湿度为60%的碳化砌块内部碳化产物最密集。
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  高速变轨距转向架结构优化及动力学性能分析与预测

  刘玉梅, 盛佳香, 庄娇娇, 陈熔, 赵大龙

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 453-460. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220326

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  提出一种基于小波理论改进三角级数法的轨道不平顺模拟方法，结合建立的7刚体42自由度车辆动力学模型和轮轨接触模型，基于SIMPACK搭建变轨距列车的动力学仿真模型，采用参数试验法对悬挂参数与车轮踏面进行优化设计，对经结构优化的变轨距转向架进行车辆动力学性能预测，车辆的临界速度远高于400 km/h的设计要求，平稳性指标达到标准规定的二级车辆平稳性水平，曲线通过性评价指标均低于安全限值，所开发的变轨距转向架列车具有良好的动力学性能。
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  基于随机参数Logit的中小城市居民出行方式选择建模

  庄焱, 董春娇, 米雪玉, 张小雨, 王菁

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 461-468. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220312

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  为了给中小城市交通规划与管理提供新思路和新方法，分析了中小城市居民出行特征，考虑居民出行方式选择的异质性，构建了基于随机参数Logit的中小城市居民出行选择模型，引入了对交通工具舒适性要求等心理潜变量因素，并采用反映潜变量与指标变量之间关系的结构方程模型标定了参数。结果表明，由结构方程标定潜变量的随机参数Logit模型预测准确率均高于95%，说明结构方程模型具有良好的参数标定效果，构建的随机参数Logit模型具有较好的拟合度。模型效用函数中，行车时间的系数为随机参数，与出行者的个人特征变量、出行特征变量和心理潜变量有关。其中，到公交站台的步行时间对出行效用的影响程度最大，每增加1单位，时间价值减少48元。此外，不同出行方式对行车时间的边际效用不同，超过45 min后，公交车的边际效用由增转减。可见，考虑个体心理潜变量等异质性的随机参数Logit模型能够刻画中小城市居民实际出行方式选择行为且对出行特征机理的解释性更强。
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  网联混合环境快速路交织区自动驾驶车辆换道模型

  张卫华, 刘嘉茗, 解立鹏, 丁恒

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 469-477. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220990

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  在网联自动驾驶车辆（CAV）与常规人驾车辆（HV）组成的混合交通环境，为改善快速路交织区运行状况，提出了一种CAV自由型换道动态控制模型。首先，通过引入驾驶风格参数，优化HV多级换道策略，构建快速路交织区HV数值仿真模型，并根据不同换道比例和换道位置分布对所构建模型进行了验证。进一步结合CAV渗透率与其换道模型参数，提出了CAV自由型换道动态控制模型。最后，在CAV渗透率随机服从正态分布条件下，分析了CAV动态控制模型对交通效率与安全性的影响。结果表明：在低CAV渗透率条件下，动态控制模型可以进一步改善交织区内的交通效率与安全性，并且随着渗透率的提升，动态控制模型的改善效果变化幅度逐渐减弱。
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  考虑交通梗塞的合流区交通状况诊断

  张鑫, 胡启洲, 何君, 吴啸宇

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 478-484. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220963

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  为了从交通梗塞角度诊断合流区交通状况，以交通流breakdown概率为交通梗塞指标并提出了合流区交通状况诊断模型。基于该模型，一方面探究了模型参数的满足条件；另一方面结合控制变量法和标定后的模型探究了交通状况，同时讨论了分析结果并提出了管控策略。结果表明：车流在v较小时难以及时驶离合流区，此时q或r继续增大将增大P；车流在v较大时可及时驶离合流区，P相对较小，但随着q或r继续增大而增大；在已知交通流时，适当调整v可有助于降低P。
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  基于Gaussian Copula-贝叶斯动态模型的桥梁构件时变可靠性分析

  樊学平, 周衡, 刘月飞

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 485-493. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220316

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  针对桥梁构件的各控制监测点之间存在失效非线性相关性的问题。首先考虑到非线性相关性对桥梁构件可靠性的影响，采用贝叶斯动态模型（BDMs），建立监测数据的动态预测模型；再结合Copula理论建立Gaussian Copula-BDMs，进而计算桥梁构件时变可靠性，同时与不考虑桥梁构件各控制监测点失效相关性得到的可靠性进行比较分析；最后通过算例验证所建模型与方法的合理性。本研究成果将为多元结构体系的可靠性分析提供参考。
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  自然暴露与盐雾加速环境下钢筋混凝土劣化规律及等效关系

  冯琼, 田浩正, 乔宏霞, 念腾飞, 韩文文

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 494-505. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220414

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  针对西部盐渍土地区病害严重的问题，选取西部盐渍土地区典型环境开展钢筋混凝土自然暴露试验，同时模拟当地腐蚀环境设计室内盐雾干湿循环加速试验；采用钢筋腐蚀电流和混凝土损伤度表征钢筋混凝土内部钢筋及保护层的劣化规律；基于Weibull分布函数建立两种环境下钢筋混凝土的劣化模型，并进行竞争失效分析；利用可靠度等价条件，结合当量概念，建立两种环境下的等效关系。结果表明：钢筋混凝土在室内加速与自然暴露环境下的劣化规律相似，其规律均是强化效应和劣化效应相互作用的结果；Weibull分布函数可以有效地描述钢筋混凝土在室内加速与自然暴露环境下的性能劣化过程；内部钢筋劣化至中位寿命的时间略早于混凝土保护层；室内盐雾干湿循环加速劣化钢筋混凝土1 d可模拟盐渍土地区自然暴露劣化12.7 d。
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  高铁有砟轨道路基注浆过程冒浆分析和控制

  韩笑, 凌贤长, 田爽, 丛晟亦

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 506-515. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220342

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  采用COMSOL Multiphysics有限元软件建立高铁有砟轨道路基三维注浆模型，以注浆压力、注浆深度、注浆下倾角度、注浆管间距为主要参数进行了数值模拟研究。研究结果表明：上表面通量可很好地表征冒浆情况，上表面通量与注浆压力具有显著正相关性，注浆压力每增大0.1 MPa，通量线性增大约0.05 kg/m~2·s；注浆深度、注浆下倾角度、注浆管间距的增大会使表面通量减小；注浆压力对冒浆影响最为显著；采用袖阀管分段和施加上盖层的联合注浆方法能有效控制高铁路基注浆过程中的冒浆问题。
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  基于多尺度融合的遥感图像变化检测模型

  李雄飞, 宋紫萱, 朱芮, 张小利

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 516-523. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221340

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  为精准识别双时相遥感图像的变化区域，提出了一种基于多尺度融合的遥感图像变化检测模型。该模型在源图像特征提取阶段构造多尺度输入金字塔，接受多层次的感受野，增强对特征信息的感知；并通过对深层差异特征进行多尺度计算，实现精准定位变化区域与充分挖掘细节信息间的平衡；同时融合网络不同层级的差异特征检测结果，极大程度识别并保留语义变化信息。实验结果表明：本文模型在主观评价与客观指标上都具有良好的表现效果。
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  通道注意力双线性度量网络

  李晓旭, 安文娟, 武继杰, 李真, 张珂, 马占宇

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 524-532. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221176

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  针对小样本图像分类任务中模型对不同类的相似图片进行度量时，由于缺少对样本局部重要特征的关注且难以捕捉相似图片间的细微差别，导致出现部分查询样本与正确类原型的分类边界较模糊的问题，提出了一种通道注意力双线性度量网络（CABMN）。该网络首先增加模型对图片局部重要区域的关注度，然后利用双线性哈达玛积操作挖掘该重要区域的深层次二阶特征信息，使模型对图片局部关键区域的定位更精准。对比实验结果表明：本文提出的CABMN在各数据集上的分类性能均有提高，尤其在细粒度数据集CUB-200-2011和Stanford-Cars上达到86.19%和81.51%的分类准确率。
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  基于机器阅读理解的事件检测方法

  刘浏, 丁鲲, 刘姗姗, 刘茗

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 533-539. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220335

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  为提高事件检测任务的性能，将该任务重定义为一种提示范式，该范式使用问答对的形式将事件检测转化为机器阅读问题。同时，设计了一种名为WLBert-BiGRU的学习模型对问答对中的事件触发词进行预测，该模型使用Weight-Layers策略丰富Bert模型的语义表征能力，并使用双向门控循环单元神经网络（Bi-GRU）方法强化模型对事件触发词的识别能力。在ACE 2005数据集上的实验结果表明，本文方法在事件触发词识别和分类上的F1指标分别达到了78.1%和75.1%，较现有的工作平均提高了4.18%和4.3%。
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  四轮毂驱动电动车辆横向稳定与侧倾预防协同控制策略

  江和耀, 王永海, 吴幼冬, 王萍

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 540-549. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230093

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  针对四轮轮毂驱动电动汽车在模型预测控制的框架下协同车辆的侧向、横摆运动与侧倾行为，提出一种集成车辆侧向稳定及防侧倾功能的控制策略。首先，为保证预测模型精度，采用非线性轮胎侧向力模型，对车辆未来侧向、横摆及侧倾状态进行预测；然后，基于模型预测控制方法设计控制器，将提高操纵性能、横向稳定性、抑制侧倾、平顺性和安全性等多个控制需求在控制器中集成考虑；最后，仿真实验结果表明：提出的控制器能有效改善车辆在高速急转向时的操纵稳定及侧向稳定性，并有效降低车辆侧倾风险。对于车辆质量增大及质心高度增加引起的高侧倾风险情况，即使控制器面对未知的车辆变化，亦可及时有效地调整车辆姿态防止车辆侧翻，保证行驶安全。
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  基于改进混沌优化的选择性催化还原系统参数辨识方法

  赵靖华, 杜世豪, 刘靓葳, 胡云峰, 孙耀, 解方喜

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 550-557. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220409

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  针对选择性催化还原系统（SCR）系统在工作过程中，模型参数会受到老化、损耗等影响发生偏移，特别是催化剂硫中毒会造成氨的最大吸附能力严重下降，导致SCR系统失效的问题，提出了融合加速混沌优化和单一搜索（SCOA+SSA）算法的参数在线辨识方法。该方法能同时辨识SCR系统化学反应动力学中8项关键参数。试验结果表明：该方法能在SCR系统中氨的最大吸附能力阶跃下降时，实时辨识得到新的系统参数；并且，相比于传统的SCOA方法，本文提出的SCOA+SSA方法能将辨识精度提高5.44%，但付出的代价是增加了2.9%的耗时。
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  双轴倾角传感器温度补偿方法

  林新华, 周子栋, 邵淑芳, 林威, 张瑞

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 558-563. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220390

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  针对倾角传感器中三轴微机电系统（MEMS）加速度计的敏感轴与倾角传感器体坐标系不一致而产生的难以直接获取其温度特性进行温度补偿的问题，提出了一种基于转换矩阵对角元素归一化的温度补偿方法。采用传统的“六位置法”获取用于补偿灵敏度系数不一致和非正交导致误差的转换矩阵以及包含偏置误差的矩阵。相对于常温获取的转换矩阵，对不同温度下的转换矩阵相应对角元素归一化，以获取灵敏度系数温度特性，克服灵敏度系数不一致相关的矩阵与非正交相关的矩阵无法分离的问题，从而实现三轴加速度计灵敏度系数和偏置的温度补偿。在温度为-20℃～50℃条件下的试验结果表明，该方法可有效减小倾角传感器的温度漂移。
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  电驱式青贮饲料打捆裹膜机设计与试验

  冯斌, 张涛, 梁涛, 张莹, 唐兴隆, 王关平

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 564-573. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220449

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  针对青贮饲料打捆、裹膜作业环节分离和配套动力大等问题，设计了一款电驱式青贮饲料打捆裹膜机。通过分析整机工作原理和核心部件作业过程，确定了上料与打捆装置动力、输送带线速度、打捆腔室撑开角、裹膜2～3层所需时间等主要参数，并进行了机架满载可靠性模拟和整机打捆裹膜性能试验。结果表明：机架在满载工况下最大应力为116.4 MPa，最大变形量为0.71 mm，满足材料力学性能；样机成捆率为97.8%，规则捆率高达100%，草捆密度为148.2～162.5 kg/m~3，草捆抗摔率为84.0%。整机运行平稳可靠、振动小，草捆抗摔率较低的原因为秸秆过于均匀且短小，以及缠线不完全，后期可在粉碎处理和缠线机构进行优化。
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  基于种群胁迫的有限齿侧空间高速充种理论与试验

  胡斌, 蔡一全, 罗昕, 毛自斌, 李俊伟, 郭孟宇, 王剑

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(02): 574-588. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220380

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  针对型孔式穴播器在高速作业（大于4 km/h）时的起拱、漏充问题，提出基于种群胁迫的有限齿侧空间（也称持种空间）引导的排列、调姿高速充种新方法并设计了相应的取种盘。通过建立有限齿侧空间内棉种充填过程的运动学模型对排列、调姿的棉种进行力学分析，阐述了本方法如何通过半精量充种、自适应调姿排列迁移、旋转定量充填3个阶段一步步定量分离种子，从而避免种子在充种过程中起拱、漏充问题。采用Box-Behnken中心组合方法进行了三因素三水平回归正交试验，分别建立单粒率、空穴率和多粒率多的元回归模型，以单粒率、空穴率和多粒率为目标，对各影响因素参数进行了优化，最优参数组合为：摩擦因数为0.46，种群高度为0.4 kg（本文采用种子在穴播器内的总用质量代替其在穴播器内的种群高度），转速为1.8 r/s（线速度为9.36 km/s），此时单粒率为98.03%，空穴率为0.40%，多粒率为1.57%，在此条件下，台架试验单粒率为92.86%、空穴率为6.43%，多粒率为0.71%，与仿真结果误差较小。