2024年, 第43卷, 第04期　
刊出日期：2024-08-15

  

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  基于KRB-YOLOv5s的煤矸识别方法

  葛庆楠, 程刚, 赵东洋

  辽宁工程技术大学学报（自然科学版）. 2024, 43(04): 385-392.

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  为解决煤矿高粉尘、低照度、高噪声与堆叠等复杂环境因素导致的煤矸识别精度低、漏检与误检问题，提出一种基于KRB-YOLOv5s算法的煤矸识别方法。采用K均值聚类（K-means++）算法对数据集进行重新聚类，以得到更精准的锚框参数；在YOLOv5s主干网络中引入大核卷积结构重参数（RepLKNet）网络，通过大核卷积架构提取目标更高层级的特征信息；在YOLOv5s颈部引入加权双向特征金字塔（Bi FPN）网络，通过双向跨尺度连接对目标多尺度特征进行快速捕捉与融合。在煤矸数据集上开展实验，结果表明：与其他YOLO系列检测算法相比，KRB-YOLOv5s算法在高粉尘、低照度、高噪声与堆叠工况下的综合检测性能最佳，识别精度均值（m AP）达94.5%，比YOLOv5s算法提高了3.3个百分点。研究结论为煤矿复杂工况下煤矸智能分选提供参考。
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  大环发射天线磁感应透地无线起爆系统透地性能分析

  李晓奂, 杨维, 孙皓

  辽宁工程技术大学学报（自然科学版）. 2024, 43(04): 393-399.

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  为在露天矿等起爆作业场景中实现大规模的透地无线起爆，研究在地上发射端采用大环发射天线的磁感应透地无线起爆系统。建立磁感应透地无线起爆中发射天线线圈与接收天线线圈的等效电路，基于等效电路建立大环形天线无线起爆透地磁感应强度模型，计算得到透地无线起爆磁感应强度阈值。仿真分析透地深度、发射天线匝数与半径、发射功率等因素对透地磁感应强度的影响。研究结果表明：透地无线起爆系统能实现对地下7.52m深处雷管的起爆，且可通过增加发射线圈匝数、适当降低发射线圈半径，以及提高发射功率的方式提高透地无线起爆系统的起爆深度。研究结论为大环形发射天线磁感应透地无线起爆系统的参数选取提供理论依据。
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  玄武岩纤维活性粉末混凝土动态力学性能试验研究

  齐子蛟, 吕博洋, 方雅楠, 李海艳

  辽宁工程技术大学学报（自然科学版）. 2024, 43(04): 400-407.

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  为揭示玄武岩纤维活性粉末混凝土（BFRPC）的动态力学性能，针对长度分别为6 mm和12 mm的纤维，分别成型了纤维体积掺量为0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%的玄武岩纤维活性粉末混凝土试件，并采用Φ50mm的分离式霍普金森压杆（SHPB）装置进行BFRPC冲击压缩试验，获得BFRPC应力-应变曲线，研究玄武岩纤维体积掺量和冲击应变率对BFRPC动态抗压强度、临界应变、动态强度增长因子、动态弹性模量和韧性的影响。基于BFRPC动态应力-应变曲线和Z-W-T模型，建立BFRPC动态损伤本构模型。研究结果表明：玄武岩纤维的掺入能显著提高活性粉末混凝土（RPC）的抗变形和吸能能力，BFRPC的动态抗压强度等力学性能随着平均应变率的增大而近似线性增长；长度为6 mm的纤维对BFRPC抗冲击性能的提高效果更好，玄武岩纤维最优掺量为0.2%；动态损伤模型计算的应力-应变曲线与试验结果相符，适用于BFRPC抗冲击设计。研究结论为玄武岩纤维活性粉末混凝土的应用提供理论参考。
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  土质边坡非饱和渗流及其稳定性研究

  何玉琼, 赵鋆嬉, 张家明, 唐磊, 董文杰

  辽宁工程技术大学学报（自然科学版）. 2024, 43(04): 408-416.

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  为研究降雨过程及雨停后土质边坡整体渗流场及稳定性变化情况，运用FLAC^3D软件对其进行数值模拟分析，并采用室外降雨模拟试验验证模拟结果。研究结果表明：降雨入渗过程中从坡脚开始破坏，主要表现为浅层滑动；降雨停止初期，雨水会继续下渗，湿润峰深度持续下移,安全系数仍有下降的趋势；雨停中后期，随着土体水分的减少，安全系数开始回升；降雨强度与坡度的增大对边坡稳定性不利。研究结论为解决非饱和土流-固耦合问题提供新思路。
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  基于灰色关联与逐步回归的黄石市区岩土参数相关性研究

  王雨萌, 吴佳, 章小龙, 张潮, 李国敏, 宋建邦

  辽宁工程技术大学学报（自然科学版）. 2024, 43(04): 417-424.

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  为获取较为准确可靠的岩土参数值，提升岩土工程勘察效率，以黄石市区第四系全新统湖积层（Q4l）淤泥质土和第四系上更新统残积层（Q3el）粉质黏土为研究对象，采用灰色关联分析法分析土层各岩土参数之间的关联程度，建立逐步回归模型，得到力学参数的经验公式。研究结果表明：土体的力学参数与其物理参数存在联系，确定了黄石市区两类典型土体的力学参数与物理参数相关度；逐步回归模型得到的力学参数与物理参数之间的经验公式拟合效果较好。研究结论为岩土工程勘察相关参数的快速获取及标定提供参考。
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  膨胀土硬质地层振动载荷沉桩的挤土效应

  张涛, 蔡敏, 孙闯, 单灿灿, 孙昌兴, 郑永磊

  辽宁工程技术大学学报（自然科学版）. 2024, 43(04): 425-433.

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  为研究膨胀土硬质地层振动载荷沉桩的挤土效应，基于膨胀土剪切膨胀、遇水软化的力学特性，提出“水冲法”辅助沉桩关键技术，通过现场试验和有限元模拟，得到H型、O型钢板桩沉桩时桩周土体深层水平位移、深层土压力的变化规律。研究表明：桩周土体的深层水平位移、深层土压力均与土层性质、土层深度密切相关，膨胀土的剪胀作用能够显著增强沉桩的挤土效应。与未采取辅助措施相比，采取“水冲法”辅助措施后，桩周土体的深层水平位移、深层土压力的最大值均可减小50%以上。“水冲法”辅助措施可显著削弱沉桩对周边环境的不利影响，为组合钢板桩支护技术的设计与施工提供重要的技术支撑。
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  典型软土地层不同端头形式管廊基坑的变形规律

  詹文兵, 王硕, 汤景林, 王子珺, 杨清源

  辽宁工程技术大学学报（自然科学版）. 2024, 43(04): 434-442.

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  为研究软土区不同端头形式管廊基坑的变形规律，以典型软土区中山科学城管廊深基坑工程为背景，分析基坑围护结构的水平位移和地表沉降的变化规律。研究表明：围护结构的水平位移自坑角起逐渐增大，最终趋于稳定。基坑周围存在易塌陷区域，地表沉降自坑角起先增大后减小，最终趋于稳定。90°对称端头、120°非对称端头和150°非对称端头形式管廊基坑围护结构的水平位移均自坑角起逐渐增大，分别在距坑角5.4H_e（H_e为基坑开挖深度）、8H_e、5.3H_e处趋于稳定，地表沉降分别在距坑角6H_e、8.3H_e、5.7H_e处趋于稳定，易塌陷区域分别为距坑角1.0H_e～6.0H_e、3.57H_e～7.57H_e、2.14H_e～5.14H_e处，研究结果为软土区管廊基坑施工过程中控制基坑变形提供参考。
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  梁端削弱对模块化栓焊混合节点滞回性能的影响

  樊明驰, 袁维振, 辛柯萱, 黄运昌, 王修军, 李兆龙, 吴成龙

  辽宁工程技术大学学报（自然科学版）. 2024, 43(04): 443-453.

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  为了揭示不同梁端截面削弱构造对模块化栓焊混合连接节点抗震性能的影响规律，利用ABAQUS软件建立14个具有梁端截面削弱构造的新型梁柱节点模型，通过试验和参数分析验证节点有限元模型的合理性。研究表明：翼缘和腹板分别单独削弱时，能够减小核心模块和柱端钢骨的应力，增大翼缘连接板处的应力集中。“梁端翼缘+腹板”同时削弱时，能够在梁端削弱截面位置处形成塑性铰，显著减小核心区模块的应力集中和翼缘连接板处的损伤，减小节点的整体变形并提高其耗能能力。研究结论为新型模块化栓焊混合连接节点的工程设计和应用提供理论支撑。
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  钢纤维掺量对超高性能混凝土轴压力学性能影响研究

  刘巧会, 黄海峰, 薛苗苗, 秦肖军

  辽宁工程技术大学学报（自然科学版）. 2024, 43(04): 454-462.

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  为揭示钢纤维掺量对超高性能混凝土（UHPC）轴压力学性能的影响规律，以钢纤维掺量为控制变量开展UHPC轴压试验并进行本构模拟。研究表明：UHPC受压应力-应变曲线由上升段和下降段组成；掺加钢纤维后，UHPC受压应力-应变曲线的下降段变缓；随着钢纤维掺量的增加，UHPC的受压弹性模量、峰值应力、峰值应变均呈递增趋势；假定UHPC受压损伤区服从Weibull随机分布，构建损伤变量，引入损伤修正因子，建立一种新的考虑钢纤维掺量的UHPC受压损伤模型并分析损伤变量发展规律，利用UHPC轴压试验数据验证新建模型的可靠性。研究成果为不同钢纤维掺量下UHPC轴压力学性能的研究及本构模拟提供参考。
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  寒区系杆拱桥桥面横向温度模式及静力性能

  刘兴国, 梁建军, 徐培彬, 黄巍

  辽宁工程技术大学学报（自然科学版）. 2024, 43(04): 463-470.

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  为研究寒区系杆拱桥桥面横向温度模式及结构静力性能，基于寒区气象资料和现场温度实测数据，研究系杆拱桥桥面的纵向和横向温度，提出桥面100 a横向温度模式。利用Midas软件建立桥梁温度场力学模型，分析横向升温载荷对桥梁静力性能的影响。研究表明：系杆拱桥桥面的横向温差呈非线性分布，距桥面中线越远温差越大。系杆拱桥桥面的横向温度以桥面中线为对称轴，在半幅桥面内呈幂指数对称分布。在桥面100 a横向温度模式下，各控制断面的应力和位移均大于我国铁路规范横向温度模式下的应力和位移，研究结果为工程应用提供理论指导。
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  可缩性U型钢拱架卡缆节点力学特性试验研究

  臧金诚, 田洪迪, 高祥, 张建, 张亚聪

  辽宁工程技术大学学报（自然科学版）. 2024, 43(04): 471-478.

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  针对深部巷道可缩性U型钢拱架易在卡缆节点处产生破坏的问题，以U29型钢拱架卡缆节点为研究对象，建立承载力二次预紧提升率评价指标，通过室内试验和数值试验对影响卡缆节点承载力的初始扭矩、搭接长度和二次预紧等因素进行研究。试验结果表明：初始扭矩和搭接长度是影响拱架节点承载能力的主要因素；同时对节点施加二次预紧，能够有效提高拱架节点的承载能力，当初始预紧扭矩为150 N·m、搭接长度为500 mm时，二次预紧后承载力可提高35.30%；当初始扭矩大于160 N·m时，二次预紧的提升效果将不再明显；搭接长度小于400 mm时，试件在受力后期会因变形过大无法起到有效约束作用。
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  考虑应力路径效应的堆石料剪胀方程研究

  赵勇博, 张振东, 卞士海, 史文龙

  辽宁工程技术大学学报（自然科学版）. 2024, 43(04): 479-485.

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  为揭示堆石料应力路径和剪胀特性相互影响机理，分析了等向压缩试验、常规三轴试验以及等p试验之间的应力应变响应关系。采用理论分析和试验验证的方法，在弹塑性本构模型框架下，提出一种新的考虑应力路径效应的剪胀方程构建方法，并通过多种应力路径堆石料三轴试验对新的剪胀方程进行验证。预测结果表明：构建的剪胀方程可以考虑应力路径的影响，尤其是等应力比加载路径的影响。研究结论揭示了等向压缩试验和等p试验的重要性，建议在建立考虑应力路径影响的剪胀方程和本构模型时利用这两类试验。
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  基于龙伯格观测器的PMSM双矢量模型预测控制

  王秀平, 蔡旭, 曲春雨, 董志鹏, 李岩

  辽宁工程技术大学学报（自然科学版）. 2024, 43(04): 486-493.

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  当永磁同步电机采用有限集模型预测控制时，虽动态性能优异，但存在稳态性能差、计算量大的问题。针对上述问题本文提出了一种基于龙伯格观测器的模型预测控制策略。首先，通过分析传统模型预测控制中占空比控制策略的次优电压矢量所在扇区的分布规律，构造新的电压矢量选择表降低了次优电压矢量的计算次数。此外，针对传统机械传感器的一系列弊端，设计了一种龙伯格观测器计算电机的反电动势，再由锁相环估计永磁同步电机转速和转子位置信息。最后，通过搭建实验平台，与传统有限集模型预测控制进行实验对比分析，实验结果表明本文所提控制策略具有更好的稳态性能和控制精度。
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  融合高效通道注意力的复杂场景违禁品检测

  崔丽群, 李万欣

  辽宁工程技术大学学报（自然科学版）. 2024, 43(04): 494-505.

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  针对X射线在违禁品检测任务中安检图像色彩存在对比度低、检测精度低、极易出现漏检错检的问题，在快速区域卷积神经网络（Faster R-CNN）算法基础上，通过K-means聚类算法改进锚框（Anchor）的生成方式；提出将高效通道注意力机制（ECANet）引入到感兴趣池化层（ROIpooling）后，突出违禁品的轮廓、色彩等信息。本文算法在S＿DXray数据集上的m AP达到92.06%，改进后网络模型检测精度提高5.06个百分点。有效提高X射线图像违禁品检测的精度和小尺度目标的检测能力，有效避免错检、漏检的现象。
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  基于时空特征的差分隐私保护方法

  乔雨, 嵇浩

  辽宁工程技术大学学报（自然科学版）. 2024, 43(04): 506-512.

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  为了更好地对轨迹数据中蕴含的个人敏感信息进行保护，采用理论研究与实验证明相结合的方法，在现有的隐私保护框架基础之上进一步考虑时间特性与空间特征之间的关联关系，提出了一种基于时空关联特征的差分隐私保护方法（SC-DP）。根据数据集的局部动态自适应分配时间和空间维度的权重，使得在连续的ε时间窗口以及m×m区域内出现的轨迹子流都能满足ε-差分隐私的要求，并在真实数据集上验证了算法的可用性和实用性，在Geolife数据集上的平均误差降低32.8%,CabSpotting数据集中的性能提升29.2%。