2024年, 第54卷, 第06期　
刊出日期：2025-03-21

  

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  湿滑路面轮胎接地力学特性模型

  刘从臻, 陈高, 刘洪柱, 马强, 徐成伟, 孟辉, 王国林

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1501-1511. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220951

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  为研究部分滑水状态下轮胎的接地力学特性，以205/55 R16乘用车轮胎为研究对象，建立了耦合欧拉-拉格朗日滑水仿真模型。利用正交试验设计方法创建试验方案，通过极差分析、偏相关分析和多元线性回归分析，建立了适用于不同工况的湿滑路面轮胎侧偏纵滑“亚利桑那大学轮胎模型”。对比分析表明，该模型能够准确预测湿滑路面上的轮胎接地力学特性，可为研究轮胎多工况滑水性能提供理论参考。
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  自激振荡喷嘴流动特性对近嘴区射流雾化的影响

  高永强, 周士谦, 齐龙, 尹迁齐, 黄雪涛, 张佳兴

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1512-1518. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220960

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  基于大涡模拟（LES）和流体体积分数法（VOF）模型，建立了自激振荡喷嘴流场的数学模型，仿真研究了自激振荡喷嘴内流动及射流破碎过程。结果表明：燃油流过自激振荡喷嘴能显著提高流体涡度和扰动强度，射流扰动强度的振荡幅值增大3倍多。射流扰动对近嘴区射流破碎的影响更加敏感，显著提高了射流破碎质量；近嘴区射流破碎距离（SL）明显减小，SL在距喷嘴出口（2～5）倍直径处变化；近嘴区喷雾锥角也随之增大，最大增幅超过60%，燃油雾化效果得到显著提高。本文计算结果可为自激振荡脉冲雾化喷嘴提供有力的理论依据。
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  计及安装角的六自由度平台虎克铰干涉计算模型

  刘洋, 江涛

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1519-1527. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230112

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  为了拓展六自由度平台的可达空间，提出了计及安装角参数的虎克铰干涉计算方法。根据虎克铰与相邻结构之间的位姿关系，对上、下铰座分别建立了计及安装角的虎克铰转角计算模型。采用仿真法求解了斜棱柱虎克铰的转角范围，拟合了描述虎克铰工作空间的非参数模型，建立了斜棱柱虎克铰干涉判定条件。通过分析动平台平动轨迹，探讨了铰座运动与安装角之间的变化规律。将虎克铰的干涉计算与六自由度平台的运动学反解结合，通过动平台在极限位置的运动试验，验证了虎克铰干涉计算模型在拓展六自由度平台极限位姿中的有效性。
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  多主轴头数控机床虚拟仿真加工平台的构建方法

  蔡安江, 王沛彭, 王晨曦, 李玲

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1528-1536. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221223

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  针对目前多主轴头数控机床在虚拟仿真加工过程中无法实现多主轴头切换调用的问题，提出了一种多主轴头数控机床虚拟仿真加工平台的构建方法。首先，根据多主轴头数控机床的多主轴头库创立虚拟轴，构建其各运动轴的拓扑结构，搭建虚拟数控机床的几何模型；其次，利用数控系统的宏和变量等进行二次开发，通过改变虚拟轴中各主轴头组件在虚拟数控机床结构项目树和几何模型中的位置得到宏程序，并通过宏调用指令将此更换主轴头宏程序作为子程序代替执行NC程序中更换主轴头的功能指令，使虚拟数控机床在执行更换主轴头指令时实际执行的是更换主轴头的宏程序，实现了多主轴头数控机床虚拟仿真加工过程中主轴头的动态切换调用；最后，应用该方法构建了UniForce6落地镗铣加工中心的虚拟仿真加工平台，并完成了某箱体零件的仿真加工。结果表明：该虚拟仿真加工平台可实现多个主轴头协同完成加工过程的连续仿真，符合实际加工工况，且在更换主轴头的过程中可检查干涉碰撞情况，进一步提高了多主轴头数控机床虚拟仿真加工的有效性。
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  基于改进神经网络和Fluent的气液固技术的内表面处理

  李光保, 高栋, 路勇, 平昊, 周愿愿

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1537-1547. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230025

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  针对目前航空、航天工件内孔表面有凸起毛刺且不容易去除的问题，提出一种气液固多相流技术方法。基于Fluent数值分析对多相流下的不同气体压力、水流速度和磨粒浓度参数进行流体仿真，得到影响加工的近壁区内表面处的磨粒速度、相对压力及磨粒体积分数参数，采用MATLAB软件利用BP神经网络对各参数进行拟合，通过BP预测模型再运用PSO（粒子群算法）在支配解集中求解满足约束数学模型的气液固三相流最优输入值，基于最优输入值搭建试验平台并设计L9(3～3)正交试验对工件内表面进行加工，最后通过白光干涉仪测量加工前后的内孔表面精度，验证了仿真最优参数与试验加工最优参数的一致性，运用最优参数值下的气液固流体对工件内表面加工，经测量显示，内表面精度提高了75%，满足航空航天工件的应用要求。
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  软质炭黑对天然橡胶基磁流变弹性体性能的影响

  李义, 刘天宝, 王绍强, 梁继才

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1548-1554. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220878

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  以天然橡胶为基体，使用软质炭黑和羰基铁粉制备了4种磁流变弹性体，探究了软质炭黑和磁性粒子含量对其性能的影响。使用场发射扫描电子显微镜观察其微观结构，采用电子式万能试验机和高级旋转流变仪观察分析其力学性能和磁流变效应。结果表明：软质炭黑的加入提高了磁流变弹性体的拉伸强度和300%的定伸拉力，改变了在低应变情况下磁流变弹性体的Mullins效应；羰基铁粉体积分数为30%的磁流变弹性体在添加软质炭黑后，其磁流变效应提高了3倍。因此，软质炭黑作为补强剂可以大幅提高磁流变弹性体的各项性能。
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  焊剂对焊接熔池液态金属表面张力的影响

  李春凯, 代悦, 王嘉昕, 顾玉芬, 石玗, 席保龙

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1555-1562. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221103

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  基于电弧光谱诊断和熔池振荡原理分别建立了电弧电子温度和熔池液态金属表面张力动态测量系统，研究了3种典型氧化物焊剂对TIG电弧热源作用下熔池表面张力的影响。结果表明：氧化物的引入不会对电弧整体温度产生明显影响，但能够使熔池液态金属平均表面张力温度梯度由负变正，且熔池表面张力温度梯度与氧化物的熔点有关，氧化物熔点越低，熔池的表面张力温度梯度越大。
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  2024-O铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳裂纹扩展行为及寿命预测

  王磊, 李东侠, 周松, 回丽, 沈振鑫

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1563-1569. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220958

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  通过试验和基于FRANC 3D与ABAQUS联合仿真的方法对2024-O高配铝合金搅拌摩擦焊预制裂纹于焊核区、热影响区和垂直于焊缝方向的裂纹扩展行为进行了分析及寿命预测。结果表明，预制裂纹于3个区域裂纹扩展路径和裂纹扩展速率的仿真结果与试验结果基本吻合；预制裂纹于3个区域的裂纹扩展寿命由短到长依次为：焊核区、热影响区、垂直于焊缝方向；通过FRANC 3D对3种试样进行寿命预测结果与试验结果的相对误差在5%左右，验证了通过联合仿真的方法对焊接接头分区域模拟高配铝合金搅拌摩擦焊裂纹扩展行为和寿命预测的准确可行性。
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  考虑舒适度的智能汽车人工蜂群轨迹规划方法

  谢宪毅, 张明君, 金立生, 周彬, 胡涛, 白宇飞

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1570-1581. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20231280

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  为提高智能汽车在避障换道过程中的舒适度与安全性，提出了一种考虑舒适度的智能汽车人工蜂群轨迹规划方法。通过采样法在速度-时间空间内进行位置采样，得到基于时间的速度序列，并设计新的蜜源搜索策略和蜜源更新策略以提高人工蜂群算法的搜索精度和收敛速度。结合五次多项式拟合速度序列与蜜源位置，得到换道轨迹。考虑车辆加速度和冲击度对舒适度的影响，设计轨迹舒适度评价函数并融合到适应度函数中，通过碰撞检测结果优化换道轨迹。基于Simulink-PreScan-CarSim联合仿真平台验证算法有效性。结果表明：面对不同工况，本文提出方法能够规划出符合加速度、冲击度最值约束的无碰撞安全换道轨迹，且规划结果优于未考虑舒适度的规划轨迹。在实车测试中，本文所提方法在低速场景下能够实现对静态障碍物、低速动态障碍物的避障轨迹规划，避障轨迹均符合舒适度要求，且表现出较好的可跟踪性。
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  基于动态扩散图卷积的交通流量预测算法

  井佩光, 田雨豆, 汪少初, 李云, 苏育挺

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1582-1592. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220888

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  为了得到准确的交通流量预测结果，提出一种基于动态扩散图卷积的交通流量预测模型。首先，利用扩散图卷积模型对不同节点间的空间特征进行学习；其次，通过引入动态邻接矩阵，以确保各节点在不同时刻间的特征都得到充分学习；再次，采用门控循环单元，对交通流量数据进行时间特征提取；最后，通过模型层级间的残差连接，传递更多原始信息以增强模型的稳定性。在4个公开数据集上的实验结果证明本文算法在交通流量预测任务中的有效性。
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  基于聚类算法和图神经网络的短时交通流预测

  张玺君, 余光杰, 崔勇, 尚继洋

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1593-1600. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220950

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  针对现有预测模型未充分利用交通流数据时空相关性的问题，本文提出了一种深度学习模型，将聚类算法、图神经网络（GNN）和门控循环单元（GRU）相结合。首先，利用聚类算法将预处理后的数据划分为不同类型的流量模式；其次，采用GNN提取复杂路网交通流的空间相关性，结合道路的皮尔逊相关性分析和节点的局部聚类系数，挖掘潜在的节点连接关系；再次，使用GRU提取交通流数据之间的时间相关性，通过自注意力机制捕获数据之间的相互依赖关系；最后，通过残差连接将GRU和GNN的输出与原始输入结合，经过全连接层得出最终的预测结果。多组实验结果证明，本文提出的模型预测精度优于其他基线模型及对比的模型。
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  考虑地层约束效应的预制侧墙节点抗震性能试验

  何华飞, 李兆平, 符瑞安, 马绍麟, 黄明利

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1601-1611. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220858

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  由于地下结构体系存在地层-结构相互作用的问题，常规的拟静力试验方法无法准确模拟地下装配式结构的受力特征。为此，本文提出了一种考虑地层约束效应影响的拟静力试验方法。研究了地层约束效应对榫卯连接预制侧墙试件及现浇侧墙试件的破坏模式、承载能力及耗能能力的影响。试验结果表明，土体约束效应的存在提高了预制侧墙试件的承载能力及耗能能力，但增大了节点区域混凝土的塑性损伤程度，这一结论在榫卯连接预制侧墙试件中体现得最明显。同时，本文提出了能够反映榫卯连接预制侧墙试件抗震性能的数值模型，结果表明，土体约束荷载对榫卯节点的承载力影响较大，但未显著改善榫卯节点的耗能能力。
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  土工格栅加筋建筑垃圾土循环剪切试验

  李丽华, 李孜健, 肖衡林, 曹文哲, 周鑫隆, 黄少平

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1612-1623. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220930

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  为研究不同大小法向应力及剪切幅值条件下双向土工格栅加筋建筑垃圾土剪切特性，采用大型直剪仪对该加筋土开展单调直剪试验和循环剪切试验，揭示加筋建筑垃圾土循环剪切特性影响规律及工作机制。结果表明：建筑垃圾土在单调直剪试验和循环后直剪试验中均出现明显剪切软化现象，但同等法向应力条件下循环剪切后试样的界面抗剪增和残余强度均更高；在单调直剪试验中，剪切初期试样小幅度剪胀，随后明显剪缩，当剪切位移超过20 mm后试样剪缩速度变缓；在循环后单调直剪试验中，试样则表现出明显剪胀，且在相同剪切位移下会产生更大的体变；在循环剪切过程中，试样发生明显剪切硬化，且在循环剪切卸载方向上剪切硬化现象更为明显，阻尼比随界面刚度的增大而不断减小，在同一剪切幅值条件下，随着循环次数的增加，不同法向应力下界面阻尼比逐渐减小并趋于同一数值；不同方向上最大剪应力均随法向应力和剪切幅值的增大而增大，且随着循环次数的增加，剪切硬化程度也逐渐提高；循环后加筋建筑垃圾土试样抗剪强度明显提高，黏聚力和摩擦角增幅分别为22.4%和9.6%。
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  基于MK-LSTM算法的盾构掘进参数相关性分析及结构变形预测

  陈城, 史培新, 贾鹏蛟, 董曼曼

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1624-1633. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220975

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  提出了MIC-K-median-LSTM(MK-LSTM)算法，用于对盾构掘进过程进行参数相关性分析和结构变形预测。首先，运用改进的MIC(MK)算法对涉及盾构掘进过程中的各参数与结构变形进行相关性分析；然后，在得到相关系数的基础上提出输入参数的修正方法；最后，通过LSTM模型对不同维度输入参数的预测效果进行分析，确定合理的输入参数维度。结果表明：盾构参数对既有结构变形的影响大于土体参数；MK算法可以有效降低计算复杂度和减小噪声对数据的影响，基于参数相关系数的数据前处理方法有利于提高模型的预测精度；MK-LSTM可以有效预测结构随时间的变形规律，考虑数据维度对预测精度的提升效果和计算效率的影响，进行实际工程预测时可以根据参数相关性大小进行维度删减。
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  球扁钢肋钢纤维混凝土组合桥面板正弯矩受力性能试验

  张春雷, 邵长宇, 苏庆田, 戴昌源

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1634-1642. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220904

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  针对一种采用80 mm厚钢纤维混凝土（SFRC）和球扁钢纵肋的新型组合桥面板，设计制作了两个组合桥面板足尺模型，进行了正弯矩加载试验，测试得到加载全过程结构变形和应变变化情况。采用截面弹塑性截面分析方法、线弹性分析方法和刚塑性分析方法计算了正弯矩承载力，并与试验结果进行对比。研究结果表明：组合桥面板在承受正弯矩荷载时位移延性系数为4.90～5.77，具有较好的延性；在承载能力极限状态下，组合桥面板正弯矩承载力由球扁钢受力控制，SFRC具有充足的抗压强度，提高混凝土强度对正弯矩承载力影响很小；截面弹塑性分析能较为准确地计算正弯矩承载力，适合用于组合桥面板设计计算。
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  带有摩擦耗能组件的可更换钢梁柱拼接节点抗震性能试验

  刁延松, 任义建, 杨元强, 赵凌云, 刘秀丽, 刘芸

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1643-1656. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220952

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  基于可恢复功能的抗震设计理念，提出了一种带有摩擦耗能组件的可更换钢梁柱拼接节点。该节点同时利用屈服和摩擦两种机制进行耗能，具有延性好、损伤可控及损伤后可更换等优点。设计制作了缩尺比为1∶1.5的2个可更换钢梁柱拼接节点和1个悬臂段螺栓连接钢梁柱节点试验模型，分别对其进行拟静力试验。对破坏后的2个可更换钢梁柱拼接节点试件进行修复，并进行二次加载，得到了节点试件在低周往复荷载作用下的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、应变和位移曲线、延性及耗能等抗震性能指标。结果表明：提出的可更换钢梁柱拼接节点的延性及耗能能力均优于悬臂段螺栓连接钢梁柱节点；可更换钢梁柱拼接节点的塑性损伤主要集中在可更换构件上，而主体构件基本保持在弹性工作范围内；修复后的节点几乎完全恢复了抗震性能，满足可更换性的要求。
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  斜撑布设方案对高支模抗倒塌性能的影响

  高欣, 何舰, 兰春光, 王泽强

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1657-1664. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220856

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  基于LS-DYNA对比分析了对称式矩阵型、对称式梅花型、螺旋式矩阵型和螺旋式梅花型共4种斜撑布设方案对高支模极限承载能力与立杆破坏规律的影响；采用变换荷载路径法（AP法），研究了关键性立杆突然失效情况下，高支模动力响应规律；结合位移比法与应力比法，评估了高支模抗倒塌能力。结果表明：极限承载力按照从大到小排序为，螺旋式梅花型、对称式梅花型、螺旋式矩阵型、对称式矩阵型；对称式布设方案中的Ⅰ型立杆底层最先发生破坏，而螺旋式架体初始失稳立杆的具体位置没有规律；高支模抗倒塌能力按照从大到小排序为，螺旋式梅花型、对称式梅花型、对称式矩阵型、螺旋式矩阵型。
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  钢管混凝土桁式弦杆组合连续梁抗弯性能

  黄汉辉, 陈康明, 吴庆雄

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1665-1676. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221039

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  为研究钢管混凝土桁式弦杆组合连续梁的抗弯性能和计算方法，开展了模型试验和理论分析，研究钢管混凝土桁式弦杆组合连续梁正、负弯矩区的应变分布、变形特性、破坏形态和抗弯承载能力，并对正、负弯矩区的抗弯承载能力计算方法进行讨论。结果表明：钢管混凝土桁式弦杆组合连续梁正、负弯矩区的腹杆和节点均具有较高的强度和刚度，能够保证节点破坏不会先于截面整体破坏。截面应变沿高度方向基本呈线性变化，满足平截面假定。正、负弯矩区的抗弯承载能力破坏形态分别是弦杆钢管全截面屈服和混凝土桥面板内部钢筋发生屈服。腹杆对钢管混凝土桁式弦杆组合连续梁正、负弯矩区抗弯承载能力的贡献度分别为12.5%和8.6%。本文提出了考虑腹杆贡献的钢管混凝土桁式弦杆组合连续梁抗弯承载能力的计算方法，其计算结果与试验和有限元分析结果进行对比分析，误差不超过8.1%。
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  含起波钢筋预制梁柱节点抗震性能试验

  秦拥军, 陈奇, 张驰, 王建虎

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1677-1687. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221138

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  为转移装配式框架梁柱节点塑性铰，避免节点核心区发生由剪切破坏导致的“强梁弱柱”破坏模式，设计了含起波钢筋的新型预制试件及对比件；进行了拟静力加载试验，对比分析了滞回特性、刚度、承载能力、耗能和变形能力的差异，探究了在低周往复荷载作用下的抗震性能。结果表明：新型节点整体变形主要由起波钢筋段变形造成，核心区未发生破坏，成功实现了塑性铰的转移，并且相比对比试件具有更强的耗能和变形能力。
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  装配式小箱梁桥内力横向分布系数建议公式

  张彦玲, 贾云飞, 贾晓远, 郑旺, 李运生

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1688-1700. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221079

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  为了采用横向分布系数的概念简化多主梁装配式连续梁桥、斜交桥和曲线桥的受力分析过程，基于某多主梁装配式连续小箱梁桥构建了桥梁数据库，采用梁格法建立了每座桥梁的有限元模型，研究了主梁间距、高跨比、斜交角和圆心角对内力横向分布系数的影响规律，并通过统计回归方法给出了内力横向分布系数建议公式。研究结果表明：弯矩和剪力横向分布系数均随主梁间距的增大而增大；随主梁高跨比λ的增大，跨中正弯矩增大，但跨中剪力、支点负弯矩和支点剪力均减小；斜交桥和曲线桥内力横向分布系数可在直线正交桥公式基础上乘以修正因子得到。在本文的计算模型范围内，采用建议公式得到的多主梁装配式连续梁桥、斜交桥和曲线桥的内力横向分布系数均与有限元结果吻合良好，且可通过沿纵向的简化包络图得到任意截面的内力横向分布系数。
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  温拌沥青的沥青烟成分及温拌剂抑烟性能

  徐永丽, 杨煦兰, 周吉森, 杨松翰, 孙明刚

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1701-1707. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220891

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  选择3种温拌剂WSG-H02、Sasobit和Evotherm3g，利用重量法和气相色谱质谱联用仪（GC-MS）研究了温拌剂对沥青烟的抑烟性能以及不同温拌沥青与热拌沥青（HMA）相对比的减排效果以及沥青烟组分的差异性。结果表明：3种温拌沥青的沥青烟减排率由高到低依次为WSG-H02、Sasobit、Evotherm3g，且主要降低沥青挥发性有机化合物（VOCs）成分中的脂肪烃和芳香烃；WSG-H02温拌剂在节能减排方面具有双重作用，不仅可以作为降黏改性剂以降低施工温度、减少沥青烟排放，同时对VOCs的释放量有抑制效果，即还可作为沥青烟抑制剂以降低沥青烟的释放。
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  考虑非均匀性的沥青混合料开裂行为细观模拟

  孙雅珍, 薛博欣, 孙岩, 王志臣, 潘嘉伟

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1708-1718. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220876

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  为探究沥青混合料内部非均匀性对其开裂行为的影响，通过室内试验获取有限元模型所需参数；使用插件实现骨料随机投放，并分别在骨料-砂浆界面处和沥青砂浆单元间插入内聚力单元，基于内聚力模型对细观尺度下沥青混合料中裂缝的萌生、扩展和失效全过程进行模拟；探讨了骨料物理力学性质和界面黏结强度对沥青混合料抵抗拉伸开裂性能的影响。本文研究成果可为沥青混合料的设计提供理论和数据支撑。
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  新型地锚张弦梁式泥石流格栅坝稳定性分析

  王永胜, 吕宝宏, 王金珂, 杨大江, 熊泤哲, 张斌伟

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1719-1729. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221084

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  为防止新型地锚张弦梁式泥石流格栅坝在强度破坏前发生稳定性破坏，导致整个结构失效，基于新结构构件受力的简化计算方法对其局部稳定性和整体稳定性进行了分析。采用能量法推导了局部失稳时张弦梁结构平面内屈曲荷载公式，避免了直接求解张弦梁结构的内力，极大地提高了求解效率；分析了矢跨比和垂跨比对屈曲荷载的影响；提出了空库、半库和满库工况下新结构整体失稳破坏的安全稳定性系数计算方法。结合理论分析，升级了新结构设计计算软件，优化了算法，开发了稳定性计算模块。利用SAP2000建立了有限元模型对理论分析进行验证，结果表明：得到的张弦梁结构平面内的屈曲荷载计算值与有限元计算值吻合较好，可作为张弦梁结构平面内稳定性设计的依据；矢跨比和垂跨比的增大均有利于提高张弦梁结构的平面内稳定性；新结构工程应用时，张弦梁结构参数的选取可参考两铰拱给出，其空库和半库工况下整体失稳破坏要早于强度破坏，应着重考虑其整体失稳破坏，特别是空库工况下中柱的倾覆。
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  高强格栅桩-网地基荷载传递桩-土应力特性

  于跟社, 商拥辉, 徐林荣

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1730-1737. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221067

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  为揭示高强格栅桩-网复合地基上部路堤荷载传递过程中桩-土应力的传递特性，依托某高铁高强格栅桩-网复合地基工程背景，建立了适合较小桩-土差异沉降桩-网复合地基荷载传递特性分析的修正土拱模型，并将理论计算桩-土应力比与现场测试结果进行对比，验证模型的合理性。结果表明：本文修正模型计算的桩-土应力比与现场测试结果吻合度高，验证了模型的可靠性；相同条件下，土拱效应影响范围随填土高度的增加呈变小趋势，拉膜特征值随桩-土差异沉降的增加呈指数增大；高强格栅因具有“拉膜架驭”效应，桩-土协同发挥承载功效在填筑期基本完成，最终稳定时桩-土应力比为3.8～4.0。同时，对比桩-土应力比与沉降随填筑荷载变化规律可知，前者对填筑荷载的敏感性略大于沉降，说明利用桩-土应力比可达到高铁路基控沉效果评估的目的。研究成果可为高速铁路桩-网复合地基精细化建造提供理论依据。
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  蔗渣纤维表面改性及其沥青混合料路用性能

  李祖仲, 李梦园, 刘卫东, 庞萧萧, 唐豪, 张学磊, 马晨杨

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1738-1745. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220870

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  为了提升蔗渣纤维沥青混合料的路用性能，分别采用一步改性法（碱、硅烷、乙酸酐）和二步改性法（碱与硅烷、碱与乙酸酐）对蔗渣纤维进行表面化学处理，并依据规范测试纤维的基本技术性能。分别以红外光谱、扫描电镜及热重法研究其改性前、后结构变化和热降解特性，并以SMA-13沥青混合料为例，分析表面改性对蔗渣纤维沥青混合料路用性能的改善效果。结果表明：与未改性的蔗渣纤维相比较，改性后纤维的吸油率倍数可提高10.9%以上；碱、硅烷、乙酸酐都能降低纤维表面分子的极性，且二步法中碱与硅烷的改性方案能够最有效地去除纤维中的无定形成分，提高了纤维表面的疏水性和界面相容性；改性后纤维的热解温度升高，热解速率变小；改性后蔗渣纤维沥青混合料的动稳定度、低温弯曲破坏应变、浸水马歇尔试验残留稳定度和冻融劈裂抗拉强度比指标最大可分别提高15.0%、12.6%、7.5%和7.0%。整体而言，在5种改性方案中，碱与硅烷改性方案呈现出最优的改性效果。
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  面向脉动阵列神经网络加速器的软错误近似容错设计

  魏晓辉, 王晨洋, 吴旗, 郑新阳, 于洪梅, 岳恒山

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1746-1755. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230042

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  本文根据神经网络本身的错误弹性和层内过滤器相似性提出了一种近似容错设计，把过滤器划分成不同校验组进行不精确校验，保证严重错误被检出并恢复。通过优化过滤器-计算单元映射使校验流程与脉动阵列数据流契合，相较于传统双模冗余，本文提出的容错设计可以降低73.39%的性能开销。
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  基于稀疏多头自注意力的轨迹k NN查询方法

  张丽平, 刘斌毓, 李松, 郝忠孝

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1756-1766. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220865

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  针对基于位置信息的应用产生的时空数据体积量巨大且带有经纬度、时间等多维属性，基于索引的轨迹查询方法无法获取轨迹的时空语义特征，其轨迹表示方式忽略了轨迹的时空相关性并且对于大规模轨迹数据查询效率较低的问题，提出了一种基于稀疏多头自注意力机制的轨迹编码器。通过轨迹编码器可以提取轨迹的高阶语义特征，将轨迹表示为轨迹编码向量。在轨迹编码向量的基础上，提出了一种基于局部敏感哈希函数的轨迹查询方法，可以快速对大规模轨迹数据进行查询。理论研究和实验结果表明：本文轨迹查询方法在查询准确率和查询效率上优于目前已有的轨迹查询方法。
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  联合时空注意力的视频显著性预测

  孙铭会, 薛浩, 金玉波, 曲卫东, 秦贵和

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1767-1776. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220851

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  为了解决视频显著性预测任务中时间与空间特征联合建模的问题，提出联合时空注意力机制（COStA），共同提取时间和空间维度的注意信息，突出特定时间和区域的特征供模型来感知。基于该机制，进一步提出视频显著性预测模型TASED-COStA，对比实验表明：COStA机制能为神经网络模型在CC、NSS与SIM三个评价指标上获得大于8%的性能提升，TASED-COStA模型能有效地建模视频信息中的时间与空间关系，并给出准确的预测结果。
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  基于梯度转移和自编码器的红外与可见光图像融合

  李延风, 刘名扬, 胡嘉明, 孙华栋, 孟婕妤, 王奥颖, 张涵玥, 杨华民, 韩开旭

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1777-1787. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221042

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  针对红外与可见光图像融合过程中图像特征提取不充分、易丢失中间层信息和训练时间长的问题，本文提出一种基于梯度转移结合自编码器的端到端轻量级图像融合网络结构。该网络结构由编码器、融合层和解码器三部分组成。首先，将Bottleneck块引入编码器当中，利用卷积层和Bottleneck块对输入的红外图像和可见光图像进行特征提取得到深度特征图，将梯度提取算子引入融合层，对获得的深度特征图进行处理获得对应的梯度图。其次，将每张深度特征图和对应的梯度图在融合层通过融合层策略对应融合，重新设计损失函数，将融合后的特征图和梯度图进行拼接并输入解码器进行解码重建出融合图像。最后，选取目前的代表性融合方法进行对比验证，在SF、MI、VIF、Qabf、SCD、AG、EN和SD 8个融合质量评估指标上，前七个指标性能提升显著，分别提高57.4%、54.6%、28.3%、74.2%、23.8%、43.1%、1.3%，第八个指标性能接近。并进行网络模型参数分析和时间复杂度对比实验，本文算法模型参数为12 352，算法用时为1.1246 s。实验结果表明：本文方法可以快速生成目标清晰、轮廓明显、纹理突出、符合人类视觉感受的融合图像。
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  多无人机吊挂负载运输系统的非线性鲁棒控制设计

  鲜斌, 王光怡, 蔡佳明

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1788-1795. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220882

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  针对多无人机吊挂负载运输系统中负载的位置跟踪和姿态控制问题，提出了一种新型非线性鲁棒控制策略。首先，在存在未知外界扰动和考虑系统内部状态耦合的基础上，基于拉格朗日力学建立了多无人机吊挂负载运输系统的动力学模型。其次，设计了一种基于误差符号函数积分（RISE）和几何控制方法的非线性鲁棒控制策略，用于补偿未知外界扰动的影响，实现了对负载位姿的精确控制。基于Lyapunov方法的稳定性分析证明了闭环系统的稳定性和吊挂负载跟踪误差的渐近收敛。仿真结果表明，本文提出的控制策略可以实现良好的轨迹跟踪效果，并对外界干扰有较好的鲁棒性。
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  基于在线压缩重构的非侵入式电力负荷监测

  周求湛, 冀泽宇, 王聪, 荣静

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1796-1806. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220927

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  对家庭场景下电力负荷的精确监测常依赖复杂庞大的算法模型，难以在边缘设备中部署。同时，海量电力数据给电力网络通信带来了巨大的挑战。本文针对以上问题，提出了一种分布式非侵入式电力负荷监测方法。通过基于注意力机制的长短时记忆网络（LSTM）负荷监测算法计算并识别负荷设备运行状态，借助云边协同技术将负荷监测任务分布式部署于云端以及边缘端中，解决边缘算力不足的问题。针对云边通信带来的高网络带宽需求，通过基于K奇异值分解（K-SVD）双稀疏在线字典学习的压缩感知方法对负荷信号进行压缩和重构，有效缓解通信资源紧张。对比不同负荷场景下监测算法的表现，结果表明：本文负荷监测算法针对不同的负荷类型均可以保持95%以上的准确率。设计实验验证了本文压缩感知方法对电力负荷信号压缩的有效性，确定负荷数据无失真压缩感知最大压缩比。
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  油菜联合收获导流式双筒旋风分离清选装置设计及试验

  舒彩霞, 杨佳, 廖庆喜, 万星宇, 袁佳诚

  吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1807-1820. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220860

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  针对油菜联合收获旋风分离清选装置损失率较高、清洁率有待提升的问题，研制了具有导流、二次沉降作用的导流式双筒旋风分离清选装置。通过分析计算确定了旋风分离筒结构参数，基于静力学和运动学分析了油菜籽粒在导流式旋风分离筒内部气流场中的迁移过程，建立了清选筒内油菜籽粒运动微分方程组，确定了外张型无轴螺旋叶片和二次沉降筒的结构参数范围，明确了影响旋风分离清选装置清选性能的主要因素，计算流体力学（CFD）和离散元法（DEM）耦合模型验证了所设计结构的合理性，并对导流式双筒旋风分离清选装置内部气流速度进行了验证。采用单因素试验与二次旋转正交组合试验研究了清选装置喂入量、抛扬机转速、吸杂风机转速对旋风分离清选装置清选性能的影响，并构建了油菜籽粒清洁率、损失率与清选装置喂入量、抛扬机转速、吸杂风机转速的回归方程，通过优化得出了最佳参数组合。试验结果表明：喂入量为0.6～1.0 kg/s，抛扬机转速为550～750 r/min，吸杂风机转速为1400～1 800 r/min时，清选性能较好。最佳参数组合如下喂入量为0.71 kg/s、抛扬机转速为616 r/min、吸杂风机转速为1 667 r/min；田间试验表明：旋风分离清选装置清洁率为92.39%，损失率为4.80%。