Most Download

  • Published in last 1 year
  • In last 2 years
  • In last 3 years
  • All

Please wait a minute...
  • Select all
    |
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2020, 39(02): 53-60+68. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.02.006
    为揭示天然气水合物试采工程中储层物理参数演化规律,建立了耦合化学分解和气、水两相渗流物理场的数学模型,并采用有限单元法进行求解,对不同降压幅度、初始绝对渗透率和含水饱和度等影响下的储层物理参数的时空演化规律进行研究。结果表明:井筒开始降压后,井周迅速形成压降漏斗,压降辐射范围随时间逐渐增大,且水合物分解范围和压降范围呈现明显的一致性;井筒降压后短时间内产气速率达到峰值,该峰值随降压幅度和初始绝对渗透率的增大而增大,随初始含水饱和度的增大而减小;水合物分解速率和渗透率增大速率与降压幅度和初始绝对渗透率成正相关,与初始含水饱和度成负相关。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2022, 41(02): 21-30. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.02.003
    提取建筑立面中窗户等非墙面元素的边界特征是利用点云数据进行建筑物精细化建模的难点。针对该问题,提出一种基于模板匹配的建筑物激光点云立面几何特征提取方法。首先采用RANSAC算法粗分割建筑物立面,通过双向DBSCAN算法提取墙面点云,并依据墙面点云提取墙面边界和分离窗户点云;其次,对窗户点云进行欧式聚类和矩形拟合分类;然后对窗户的特征凸包点内插获得窗户边界模板点云;最后利用模板匹配方法获取完整的建筑物立面窗户点云边界,并获得整体建筑物立面边界点云数据。实验结果表明,该方法可以精确提取建筑物墙面点云边界,补全部分边界缺失的窗户轮廓边界点云,满足建筑物精细化建模的需求。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2020, 39(06): 34-41. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.06.004
    针对全球定位系统/格洛纳斯/北斗/伽利略(GPS/GLONASS/BDS/Galileo)多系统组合定位时,因不同系统的星座结构与观测值精度不一致,系统间等权方式组合不合理的问题,提出采用基于赫尔默特方差分量估计(Helmert)确定系统间观测值权比的方法,并选取位于南半球、北半球和赤道附近的多个测站观测数据进行伪距单点定位对比实验。结果表明,与等权方案相比,采用Helmert方差分量估计的定权方案在北、东、天顶方向上的定位精度与可靠性均有所提升,部分测站的东方向定位精度最大可以改善29%。在对多系统组合定位时,建议采用Helmert方差分量估计确定系统间的相对权比,以提高定位的精度与可靠性。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2023, 42(01): 1-9. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.01.001
    利用全站仪进行竖井等狭窄竖向空间传递测量时,垂直角过大导致高程精度急剧降低。根据激光跟踪仪可在平躺甚至倒挂状态下测量的特点,将狭窄竖向空间的垂直角测量转化为水平角测量,可以解决竖向高程传递问题。采用独立参数推导了适用于大旋转角的坐标转换和三维边角网平差模型;利用自主设计的大角度倾斜姿态测量装置,分析了仪顶角对精度的影响,并优化设站方式,实现激光跟踪仪在整平状态、旋转45°和旋转90°的3种姿态测量。不同布设模式的控制网平差结果表明,大角度不整平三维网的均方根误差小于0.349 mm,单位权中误差小于0.582 mm,点位精度优于0.634 mm,距离差值优于0.044 mm,精度可靠,此方法可用于狭窄竖向空间的三维坐标传递。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2022, 41(03): 102-110. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.03.012
    忆阻器作为一种具有特殊非线性的基本电路元件,广泛应用于混沌电路中,离散忆阻系统是将忆阻器模型离散化处理后得到的,近年来得到越来越多的关注和讨论。本研究基于离散忆阻构建了一个新的二阶离散忆阻超混沌系统,通过系统方程分析发现该系统存在隐藏吸引子,其动力学行为是隐藏动力学行为。通过相图、李雅普诺夫指数谱、分岔图和时域图等数值手段,分析系统基于参数b的分岔行为,观察到系统的多周期、混沌、超混沌、周期二的隐藏动力学行为;研究了系统的初始位移调控行为和同质与异质多稳定性的复杂动力学行为。最后,利用DSP硬件平台验证了系统的可行性。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2021, 40(05): 10-22. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2021.05.002
    古沙丘定量形态学研究可有效填补古沙漠内部沉积架构和时空演化模型定量数据约束的欠缺,为探究古沙漠沉积机制及对比标准提供新的研究思路,同时可对定量重建古风场等古气候、古地理研究提供重要支撑。本研究以古沙漠沙丘为研究对象,通过综述现代沙丘形态学参数体系及相互关系,"将今论古",在前人研究成果的基础上,结合古沙漠地层沉积特征,建立古沙丘形态参数体系。现代沙丘各形态参数函数换算关系存在一定的个例性和差异性,综合考虑区域沙丘砂粒性质、地表形态、风力性质和植被覆盖等内外部因素的影响,提出古沙丘形态参数野外实测、计算、重建及对比方法,为全球典型古沙漠沙丘形态学定量研究提供有效的方法学支撑。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2024, 43(06): 1-9. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.06.001
    为探究反复冷却处理后花岗岩的声发射特征及破坏机制,使用岛津力学试验设备、声发射监测及扫描电子显微镜系统对不同温降等级、冷却循环次数等影响因素处理下的花岗岩试件进行单轴压缩力学试验研究。结果表明:经温降等级10、15和20℃处理后的花岗岩峰值应力分别降低了28.6%、12.9%和6.8%,温降等级越小,峰值应力降低幅值越大。不同冷却处理方式下的花岗岩声发射振铃计数均可划分为平静期和活跃期两个阶段,并随温降等级降低或冷却循环次数增加,花岗岩结构损伤加剧,平静期持续时间延长。花岗岩破坏模式受温降等级和冷却循环次数影响,温降等级10℃时以张拉破坏为主;温降等级15℃时,破坏模式随循环次数增加逐渐由拉剪混合破坏向张拉破坏转变;温降等级20℃时以拉剪混合破坏模式为主。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2023, 42(02): 13-21. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.02.002
    沂沭断裂带的地壳厚度和泊松比是理解该区构造演化和深部物质结构的重要依据。本研究收集沂沭断裂带50个固定台站所记录的远震事件数据,应用P波接收函数H-κ叠加扫描方法,分析研究区台站地壳厚度和泊松比特征。结果表明:研究区地壳厚度29.8~35.2 km,平均厚度32.8 km,以沂沭断裂带为界,具有自西北向东南减薄的趋势;泊松比为0.20~0.31,平均0.25,表现出明显的分区特性,位于沂沭断裂带内的台站泊松比明显高于附近地区,该分布特征与研究区的地壳物质组成有关;沂沭断裂带两侧构造单元的地壳结构特征存在明显的差异性,说明沂沭断裂带对不同构造单元具有明显的分割效应。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2023, 42(02): 88-97. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.02.010
    高速列车牵引传动系统是典型的机电耦合闭环系统,牵引变压器、牵引变流器、牵引电机等关键部件之间密切关联,存在复杂的能量与信息变换、传递。牵引传动系统运行状态监测是保障高速列车安全运行的关键核心技术。受复杂服役工况、多物理场耦合作用、强环境干扰等不确定因素影响,闭环结构下的牵引传动系统运行状态监测存在性能退化/失效机理复杂、数据样本不充分等挑战性难题,已成为制约高速列车智能化发展的技术瓶颈。本研究针对高速列车牵引传动系统运行状态建模、异常状态监测、性能退化趋势分析及剩余寿命预测等相关方法进行了调研,分析了牵引传动系统运行状态监测技术现状和尚待解决的问题。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2023, 42(02): 1-12. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.02.001
    瞬变电磁法(TEM)是一种感知地下含水体,圈定隧道含水区范围的有效方法。从瞬变电磁信号中准确提取虚拟波场是刻画含水区形态边界的关键。为提取准确可靠的虚拟波场,需要解决核函数动态范围大、波场反变换方程高度病态和实现自适应求解等问题。本研究基于精细积分方法,结合缩短波场反变换数值积分区间的经验公式,提出优化的自适应波场反变换方法。结果表明,在对均匀半空间的数值模型计算中,对正演数据的拟合误差低于0.5%;在对H型地电断面的数值模型计算中,提取的虚拟波场具有合理准确的运动学特征;在对全空间HKH型模型的数值计算中,提取的虚拟波场突出不同深度的含水层边界,在整个观测时间段拟合程度高;对于隧道实测数据,虚拟反射波在富水区边界和电性界面附近响应明显,拟合误差低于5%,虚拟波场记录圈定的含水区与视电阻率分布规律相互印证且与钻井试验吻合,证实了该方法的有效性和可靠性。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2024, 43(03): 105-113. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.03.011
    宇宙学模拟是典型的N体问题,是高性能计算中具有代表性和挑战性的问题之一。本研究在神威·太湖之光平台上对天文N体模拟软件PhotoNs-2中的计算主体——快速多极子方法(fast multipole method, FMM)进行移植和性能优化。针对目前研究中存在的计算效率不高、通信开销大问题,结合神威·太湖之光SW26010处理器架构特点,通过数据重整、超越函数计算重构、设计双缓冲和消息传递接口通信时合并发送树进行优化。相较于优化前,优化后的PhotoNs-2在3个不同算例规模下均取得约24倍的加速效果。提出的优化方案可以为其他高性能应用在神威·太湖之光平台上的移植与优化提供参考。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2022, 41(05): 75-81. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2022.05.009
    利用二甲苯二异氰酸酯(MDI)、聚丙二醇(PPG)、二甲硫基甲苯二胺等为原料制备硬段质量分数分别为20%、30%、40%和50%的聚氨酯(PU)样品,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)研究其结构组成和微相分离,热重分析(TGA)和差式扫描量热仪(DSC)分析其热性能和结晶性能,动态力学分析(DMA)研究样品的力学性能和阻尼因子(tan δ)。结果表明:PPG与MDI合成的PU并未产生结晶,硬段含量的增加会提高PU的微相分离程度和拉伸强度,但阻尼因子明显降低。其中PU-50的拉伸强度达到17.27 MPa,约为PU-20的26倍。而PU-20的阻尼因子峰值达到1.01左右,硬段含量对聚氨酯的力学性能和阻尼性能均存在较大影响。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2023, 42(06): 57-65. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.06.007
    固态电解质与锂电池正/负电极的界面相容性差是导致全固态电池性能不佳的关键问题之一。为了改善固态电解质的界面性能,制备了氮化硼(BN)表面修饰的金属有机框架(metal organic framework, MOF)复合固态电解质,组装扣式电池,进行组织和性能分析。研究结果表明,得到的BN-MOF复合固态电解质的表面形貌较为平整,颗粒分布均匀;在0.025 mA·cm-2的电流密度下能稳定循环超过400 h,室温下表现出了1×10-3 S·cm-1的高离子电导率,较大的锂离子迁移数(0.59),较高的电化学窗口(5.24 V),Li|BN-MOF|LiFePO4电池在0.2 C的倍率下循环60次后,仍能达到160 mA·h·g-1的较高放电比容量。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2020, 39(06): 123-132. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.06.016
    针对颗粒粒度的动态光散射含噪数据反演过程中Tikhonov正则化法对所有奇异值进行修正导致反演结果抗扰动性差、TSVD正则化法将所有小奇异值进行完全截断导致反演结果粒度信息细节性缺失的问题,本研究在两种算法原理的基础上结合奇异值理论,提出了一种改进的正则化方法 Tikhonov-TSVD(TTSVD)。该正则化是通过TSVD的截断参数和Tikhonov正则化的正则参数将奇异值序列按照不同的区间进行三部分划分并进行不同的处理来实现对噪声干扰下的数据反演。通过在不同强度噪声下对模拟数据进行反演实验,将反演结果与传统的Tikhonov正则化和TSVD正则化结果进行对比,结果表明该方法具有比原粒度分布更高的拟合度,在低噪声下反演得到比Tikhonov和TSVD算法更精确的结果,对高噪声下反演结果也具有较好的抗噪性与精确性。最后,350nm的实测颗粒反演结果也验证了该结论。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2023, 42(02): 33-43. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.02.004
    为实现基于深度学习的输电线路点云精确语义分割,必须建立能够准确反映目标类别特征的点云数据集。但现有数据集无法满足输电线路场景点云语义分割的需要。因此,基于机载LiDAR获取的某地区500 kV超高压输电线路巡检点云数据构建了一套深度学习数据集——POWERLINE-ALS。该数据集包含地线、导线、杆塔、植被、建筑、低矮电力线等6个类别,输电线路长21 km。同时,利用PointNet++、PointCNN、KPConv、SPG、RandLA-Net等5种常用深度学习模型对数据集进行了训练和测试。模型实验结果表明,POWERLINE-ALS能够在目前主流的深度学习模型上应用,具有普适性,其最高测试精度和平均交并比分别达95.31%和82.25%,可以满足实际点云数据语义分割工作的精度要求。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2024, 43(06): 34-42. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.06.004
    针对传统人工水准监测风险高、难度大的问题,以本桓高速公路挖方边坡为例,提出一种利用SBAS-InSAR与PS-InSAR相结合的技术对挖方边坡进行形变监测。首先,采用SBAS-InSAR技术处理2023年4月—2024年1月获取的22景Sentinel-1A数据,生成小基线差分干涉对,反演得出边坡形变值与形变趋势。然后,选取相同监测时间的水准点测量结果与PS点进行验证,并通过灰色关联度分析降雨量与边坡形变的关联度。监测结果显示,边坡沉降速率集中在10.15~30.27 mm/a,沉降分析结果显示此路堑边坡整体较为稳定,时序InSAR相对水准测量具有全天时、全天候、全维度的特点,并具有可回溯性,表明时序InSAR技术对山区高速公路挖方边坡监测具有可行性与可靠性,确保高速公路挖方边坡安全稳定。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2020, 39(04): 28-36. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.04.004
    完整岩石单轴抗压强度是传统和普适Hoek-Brown(HB)强度准则中的关键参数,其与岩石软硬程度和岩石破碎程度具有强关联性,而理想值或理论值严格意义上并不等同于单轴测试值。真值的唯一性确定直接影响HB强度准则的准确性,由此提出一种新的思路解决这一难题。首先明确了岩石软硬程度和岩石破碎程度的确定应基于分布特征而非单一样品,这可使完整岩石单轴抗压强度、岩石软硬程度和岩石破碎程度三个参数力学意义上自洽。进而证实了传统HB强度准则表达式的不确定性,本质原因是三个参数无法从单一曲线中唯一确定,明确问题的关键核心是完整岩石单轴抗压强度值的唯一性。由此提出了确定HB强度准则新的线性解决方案,将三个参数改为两个参数,可简单快速唯一地确定HB强度准则曲线。最后为了提高精度,引入四种误差评判方式:绝对误差绝对值和、绝对误差平方和、相对误差绝对值和以及相对误差平方和,可显著缩小预测值与实验值的偏离误差。新的线性方案匹配任意一种误差形式可确保完整岩石单轴抗压强度的唯一性,研究工作为深入理解HB强度准则提供了新思路。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2020, 39(05): 1-9. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2020.05.001
    目前基于数值模型的傍河水源地开采量评价中,常把河水作为第一类定水头边界,本质上是把河流当成无限水源,在理论上存在一定缺陷。以河流扩散波方程作为模型中的河流边界,取代传统模型中的水位和流量边界。通过模拟河水流量和水位变化模拟地下水与河水之间水量交换,评价地下水开采量。为验证方法合理性,将第一类定水头边界模型和扩散波方程边界耦合模型的评价结果进行对比。结果表明,按耦合模型和第一类定水头边界模型评价本区地下水可开采量分别为2 733万m3/a、3 942万m3/a,而本区的年径流总量为3 120万m3/a;传统的第一类定水头边界模型评价的地下水可开采量超过了流域年径流量,而耦合模型评价的结论更为合理。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2023, 42(02): 62-69. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.02.007
    Mn4+掺杂的氟化物荧光粉具有宽带吸收、窄带红光发射、合成工艺简单等特点,在照明及显示领域受到极大关注,但其制备需要用到强腐蚀性的氢氟酸。本研究采用共沉淀法,分别以盐酸、硝酸、磷酸、醋酸替代氢氟酸制备了K2TiF6∶Mn4+荧光粉,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、荧光光谱仪等对荧光粉的结构、形貌、性能进行表征。结果表明:酸性越强,荧光粉的结晶越好、形貌越完整、发光强度也越高,用强酸制备的样品与用氢氟酸制备的样品发光强度接近。将荧光粉用于制备白光发光二极管(light-emitting diode, LED)器件并进行光色性能的测试,结果表明:红色荧光粉的加入,能显著降低色温、提高显色指数;强酸样品的LED器件与氢氟酸样品的LED器件性能相当。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2024, 43(06): 24-33. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.06.003
    GNSS/INS松组合导航是目前应用最广泛的车载导航系统之一,但在长隧道、地库等遮蔽区域,卫星信号长时间失锁导致定位精度显著下降。本研究提出一种Tent-ASO-BP辅助的GNSS/INS松组合导航算法。首先,结合混沌帐篷映射(Tent)改进的原子搜索算法(ASO)优化BP神经网络模型的权值及阈值,构建Tent-ASO-BP智能预测模型;然后,利用开阔环境下GNSS/INS导航数据训练Tent-ASO-BP智能模型,在GNSS隧道失锁环境下利用自主学习后的Tent-ASO-BP模型预测隧道内的位置参数;最后,利用车载实测数据进行验证。结果表明,Tent-ASO-BP预测模型总体精度明显高于GNSS/INS松组合模型精度,Tent-ASO-BP预测模型的水平方向误差为15.439 4 m; GNSS/INS松组合误差为20.429 2 m,水平精度提升了24.42%,预测模型能够有效解决卫星信号长时间失锁时GNSS/INS松组合导航连续高精度定位难题。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2024, 43(06): 124-134. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.06.013
    针对即时学习(JITL)策略建模速度慢和模型利用效率不高等问题,提出一种改进的JITL策略。改进的JITL策略从两个角度出发:离线阶段使用K均值聚类算法对历史数据进行预分类,相似样本选择的范围由所有历史数据变为对应模态的历史数据;在线阶段结合模型更新策略,通过减少模型更新频率的方式提高模型利用效率,从而间接提高建模速度。把改进的JITL策略用于非线性多模态过程的故障检测,使用即时特征分析(JITFA)算法作为改进JITL策略中的模型计算统计量。将所提方法应用于一个数值例子和一个Benchmark案例,并与JITFA等五种不同方法进行对比,验证了所提策略和故障检测方法的优越性。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2025, 44(01): 65-81. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.01.006
    广播星历在位置、导航和时间服务上起重要作用,探讨北斗二号(BDS-2)和北斗三号(BDS-3)的广播星历非常重要。本研究以欧洲定轨中心(COD)、德国地球科学研究中心(GFZ)和武汉大学(WHU)三个国际全球导航卫星系统服务(IGS)分析中心的高精度产品为基准,比较了2022年全年BDS-2和BDS-3广播星历的轨道误差、钟差误差和空间信号测距误差(SISRE),并进行了误差相关性分析。实验结果表明:对于中圆轨道(MEO)卫星,BDS-3广播星历的期龄优于BDS-2;天线相位中心改正(PCO)对BDS-3广播星历轨道精度的提升优于BDS-2;BDS-2与BDS-3广播星历的轨道误差在切向(A)、法向(C)和径向(R)上的均方根(RMS)分别为3.32、1.00、0.53 m和0.42、0.30、0.08 m。对于钟差误差,BDS-2和BDS-3的RMS值分别为1.99和1.69 ns。BDS卫星在轨道切向误差和轨道径向误差(A-R)以及轨道径向误差和钟差误差(R-V)上存在较为明显的相关性,且BDS-2卫星的误差相关性大于BDS-3。BDS-3和BDS-2卫星SISRE的RMS分别为0.53和0.79 m。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2025, 44(01): 1-17. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.01.001
    近年来,随着煤炭开采不断向深部发展,矿井所面临的冲击地压、煤与瓦斯突出等灾害日益严重。煤层注水在治理煤与瓦斯突出、防冲泄压等方面具有显著优势,成为广泛应用的矿井防灾手段。为系统总结煤层注水渗流与润湿机制相关研究,本文梳理了国内外煤层注水发展脉络,从孔裂隙结构、渗流过程、渗流机理及润湿机制等方面综合分析相关成果。在孔裂隙结构研究方面,借助先进的微观观测技术已成功建立起了多种孔裂隙结构的定量表征模型,并准确描述其几何参数特征,有助于针对不同煤层特性制定更具针对性的注水方案。在渗流过程研究方面,构建了考虑多因素的渗流理论模型,并通过先进测量技术获取渗流数据,揭示注水参数影响规律,同时,数值模拟技术实现了渗流场的可视化。煤体润湿机制研究方面,揭示了润湿微观原理,明确了不同煤质润湿特性差异,并筛选有效润湿剂提高注水效果。现阶段的研究还存在局限性,如孔裂隙结构研究与宏观工程结合欠缺,渗流数值模型需进一步考虑流体对煤体结构的影响进行优化等。本研究为优化煤层注水效果提供了理论基础,对保障煤矿安全、推动灾害治理技术发展及能源安全稳定有借鉴意义。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2025, 44(01): 28-40. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.01.003
    高温高湿环境严重影响工人热舒适性,为明确综采面工人热舒适影响规律,选取采煤机司机和液压支架工为研究对象,运用Airpak软件数值模拟环境因素、服装热阻、劳动强度变化情况下人体热舒适指标——工人预测平均评价-预测不满意百分率(PMV-PPD)变化规律。结果表明,在高温高湿环境下仅改变送风速度或湿度,不能使工人处于舒适状态;工人周围环境湿度随着送风温度的降低而减小,可通过调节温度调整人员舒适性;在同等外界条件下,劳动强度增大不舒适感增强;井下环境温度越高,服装热阻对工人热舒适的影响程度越大。当送风温度27℃时,送风相对湿度50%~53%、送风速度0.5~3.5 m/s,工人比较舒适;当送风温度30℃时,送风相对湿度50%、送风速度2.8~3.5 m/s,工人比较舒适。通过实验舱试验所测参数计算的PMV-PPD结果与数值模拟结果一致。同时,心率受温度影响最大,在温度高于34℃、湿度高于75%的高温高湿环境下,轻度体力劳动者心率在工作30 min后出现波动,中度体力劳动者心率在工作20 min后出现波动,故可将20 min作为一个工作周期。以上研究对于优化工作环境,使工人能够舒适、安全、健康工作提供了理论基础。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2025, 44(01): 90-99. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.01.008
    骨料形态对透水混凝土骨料骨架、强度及渗透性等方面产生影响。基于骨料颗粒粒形分级,研究了骨料形状及粒径对透水混凝土渗透性能、抗压强度、破坏状态的影响,同时借助计算机断层扫描技术研究了骨料形状及粒径对透水混凝土内部空隙率、空隙尺寸等空间分布特性的影响。研究结果表明:以粒径为4.75~9.5 mm的棱角鲜明型骨料为基准,加入不同粒径的棱角鲜明型骨料形成的骨架嵌锁能力和抗压强度较单一粒径更好,空隙分布更均匀,破坏形态为单个骨料散落,颗粒破碎较少;加入2.36~4.75 mm针片状细骨料或9.5~13.2 mm圆滑型粗骨料均导致骨架贯入强度大大降低,降幅分别为60.1%和34.4%;加入2.36~4.75 mm细骨料使透水混凝土透水能力降低,而加入9.5~13.2 mm针片状粗骨料后等效孔径集中在1.5~3.0 mm,连通空隙比重增加,透水系数增加了10.2%,但抗压强度降低了10.4%,破坏时针片状骨料发生破碎;加入9.5~13.2 mm较圆滑型粗骨料后试件中部的空隙率较低,空隙空间分布不均匀,透水能力最差,破坏时骨料散落量较大。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2025, 44(01): 110-118. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.01.010
    针对行人重识别技术中难以捕捉不同尺度特征图的显著区域,以及在非重叠摄像机中将多尺度特征汇总到全局视图中仍存在挑战的问题,提出一种基于CNN-Transformer和注意力金字塔的行人重识别方法。首先,引入基于Transformer的特征校准模块和深度监督聚合方法组成TFCNet,从全局角度以循环自适应的方式将骨干网络的各层级不同尺度的特征进行聚合。然后,设计一种串行融合注意力模块,在计算时能够结合通道和空间的信息交互。同时,引入注意力金字塔,设计一种多尺度串行融合注意力金字塔结构,采用由粗到细的金字塔方法学习到更多不同尺度特征图的显著区域,提取更多有识别性的行人特征。最后,采用多重损失函数对网络进行总体优化,并在三个主流数据集上进行实验验证,证明了所提方法的有效性。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2025, 44(02): 104-114. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.02.011
    针对当前嵌入式可编程逻辑阵列(eFPGA)中实现神经网络模型时资源利用率低的问题,提出一种新型乘加运算单元设计结构,以提升乘加单元资源利用率,充分发挥eFPGA高空间并行性。乘加运算单元在保留传统eFPGA的数字信号处理单元核心乘加功能基础上,增加了对常用INT8/16/32量化位宽数据的单指令多数据SIMD运算结构支持,并对位宽扩展后的部分积生成器、压缩树分割方法及并行前缀加法器结构进行了优化,以降低核心乘加单元通路延迟。乘加运算单元采用UMC 28 nm工艺实现,仿真与实验结果表明,乘加单元满足功能正确性要求,在神经网络应用测试电路综合结果上的资源利用率提升1.37~3.05倍。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2025, 44(02): 76-85. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.02.008
    为探索新建综合管廊下穿既有管道的施工风险范围,针对北京某新建管廊下穿既有管道工程,基于M-C准则和修正的鲁宾涅特方程提出了新建管廊下穿既有管道最小安全埋深解析解求解方法。基于该最小安全埋深建立FLAC3D数值模型,模拟分析该管廊下穿既有管道的塑性区分布特征及管廊位移场、应力场分布规律,明确下穿施工风险段并对其进行工法优化。结果表明:以新建管廊和既有管道塑性区贯通临界值作为判断标准,得到的下穿既有管道最小安全埋深解析解理论值与数值模拟结果相吻合;下穿既有管道处2倍管道半径范围内为下穿风险段,相较于上下台阶法,该区段采用交叉中隔墙(CRD)法施工时,管廊拱顶最大沉降控制率可达65.3%;在工法转换段,CRD法临时支撑端部有应力集中现象,临时支撑可承受较大的形变压力从而有效控制地层沉降,施工时应加强保护,确保施工安全。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2025, 44(02): 95-103. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.02.010
    随着信息技术的快速发展和数字化转型的不断深入,企业积累了海量的业务数据,其中包含了丰富的业务流程信息。然而,现有过程挖掘方法侧重于频繁行为建模,忽略了事件日志中虽不频繁但具有重要价值的行为。针对上述问题,提出一种基于离群点检测的不频繁行为挖掘方法。从事件日志中提取事件轨迹、频率和标签等信息,借鉴机器翻译领域的以召回率为导向的摘要评价指标(ROUGE)度量轨迹之间的相似度,通过改进的局部离群因子(LOF)算法挖掘不频繁行为。综合考量局部密度、频率和轨迹相似度等信息,使用真实事件日志进行评估,并与现有算法进行对比。实验结果表明,该方法能够有效批量处理事件日志,准确识别其中的不频繁行为,从而提供可靠的挖掘结果。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2025, 44(02): 44-54. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2025.02.005
    地下水的过度开采导致黏土颗粒的重新排列,削弱含水层的储水能力,引发地表沉降。为保证地下水资源的可持续发展,监测地下水的储量变化尤为重要。本研究以加州中央山谷农业种植区为例,利用合成孔径雷达干涉(InSAR)数据反演地下水的储量变化。通过结合升轨和降轨InSAR数据反演垂向和东西方向的形变,采用独立成分分析方法,从垂向形变信号中重构出与地下水相关的多孔形变信号,再根据该信号与地下水位信号之间的季节性振幅估计弹性骨架释水系数,从而反演地下水储量变化状态。结果显示,该地区在2017—2021年的总地下水储量损失超过1.26×1010 m3,其中95.7%是不可恢复的。本研究旨在通过InSAR数据快速评估过度开发引起的地下水储量变化,给地下水管理者提供参考依据。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2023, 42(02): 108-116. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.02.012
    交通速度预测是智能交通系统中研究热点内容之一,准确预测交通速度有助于为出行者提供可靠的出行决策。考虑到路网中交通速度变化的时空关联性和规律性,本研究提出一种基于对比度和共识日的交通速度预测方法。首先,为捕捉短时内速度的变化特征,挖掘道路的空间关联性,构建对比度模型并根据其值更新历史数据的交通状态集;其次,采用K-means方法对更新后的数据集进行聚类,通过Rand指数识别出每簇的共识日,并根据其信息预测交通速度;最后,借助RMSE、MAE和ACC等指标分析了预测方法的有效性。分析结果表明,本研究方法预测准确率达93.8%,预测精度较高,计算速度较快,具有更好的适用性。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2023, 42(02): 98-107. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.02.011
    斯皮尔曼相关系数是一种非参数的相关性度量,可以等级化变量之间的相关性。然而,复杂的生产过程存在非线性、动态和多阶段问题,并且历史训练集数据仅包含正常过程的数据,使得斯皮尔曼相关不能直接应用于故障检测。为此,提出一种基于斯皮尔曼相关分析和时间窗等级化方法的故障检测算法。首先,找到样本点所在的时间窗,计算样本在窗内的等级;然后,使用基于斯皮尔曼相关的降维方法将数据映射到低维空间;最后,构造适用于等级化数据的统计量R2作为故障检测的依据,当样本的R2高于所得控制限时,认为样本是故障的,否则是正常的。将所提方法用于数值模拟和青霉素发酵过程实验,结果表明该方法在故障检测方面优于传统的统计方法。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2023, 42(04): 92-100. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.04.011
    海面时变校正是建立平均海平面模型数据处理过程中最关键的一步,可以消除或削弱海面时变的影响。本研究实现了时空客观分析法对GM卫星测高数据进行海面时变校正的串行程序,针对该程序运行耗时超长问题,研究其I/O特征,提出两种多进程I/O并行方案,并使用消息传递接口(MPI)文件视口函数对其进行优化。在高性能集群系统上的实验结果表明,合并再分配方案具有更好的负载均衡度;I/O并行优化后的合并再分配方案加速效果明显,最高开启448进程时,大数据量实验耗时9 283.84 s,与56进程时相比,加速比为7.21,并且具有良好的强、弱可扩展性。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2023, 42(03): 1-13. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.03.001
    在内蒙古乌里雅斯太活动边缘带的阿巴嘎旗北部发现长约12 km、宽约3 km的花岗岩。对该花岗岩进行了详细的岩相学、元素地球化学和岩石年代学特征分析,表明岩石为二长花岗岩,具有富硅、偏铝到过铝质和高钾特征,属高钾钙碱性岩石系列。二长花岗岩显示高的K2O/Na2O (1.24~1.40)、FeOT/MgO(0.82~0.93)、Zr+Sr+Y、Rb/Nb和Y/Nb值,表现出A2型花岗岩的特征。岩石大离子亲石元素总体富集,高场强元素中Ti和Nb亏损,但Zr、Ta和Hf富集。稀土元素总量偏低,LREE/HREE(1.66~6.99)变化较大,δEu为0.04~0.39,表明该岩石是在相对低压、高温条件下由原有地壳物质部分熔融形成的。两个样品的锆石U-Pb定年显示其年龄分别为444.8±1.5 Ma和445.2±1.1 Ma,表明其形成时代为晚奥陶世,是兴蒙造山带由碰撞挤压的构造环境向碰撞后伸展体制的转变过程。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2023, 42(03): 103-110. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.03.012
    为对压入式矿用对旋风机在畸变进气条件下单级运行方案的合理选择提供理论依据,采用SST k-ω湍流模型对风机前级和后级叶轮单独运行情况下的内部流场进行非定常数值模拟,分析了均匀和畸变两种进气条件下单级叶轮运行时的内流特性,对比了全压和全压效率等风机性能参数。结果表明:当前级叶轮单级运行时,畸变进气对流动的影响集中在前级叶轮上游区域,前级叶轮出口直至扩散器区域内流动扰动较小;后级叶轮单级运行时,畸变进气加剧了前级叶轮作为前导叶对后级叶轮区域内流动产生的不利影响,两级叶轮内熵损失较均匀进气条件显著增大,扩散器内的湍流程度加剧。与后级叶轮单级运行相比,前级叶轮单级运行受畸变进气影响而导致的流动损失较小,全压效率提高约11%。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2023, 42(03): 35-43. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.03.004
    为有效监测公路项目的施工进度,提出一种倾斜摄影技术与建筑信息模型(BIM)技术相结合监测公路项目施工进度的方法。首先基于倾斜摄影技术快速采集施工现场的信息数据,构建三维实景模型,并结合施工进度计划表进行施工模拟,构建项目计划进度BIM模型;然后基于平台开发施工进度分析插件,通过布尔算法实现三维实景模型与BIM模型的匹配切分和计算,得到施工进度报表;对比报表信息与项目计划进度BIM模型,直观了解施工进度偏差;最后计算边坡土方量,对计算结果进行精度分析,为控制边坡开挖进度提供重要依据。以广西平南高速公路项目为应用实例进行验证,结果表明:利用本方法可对公路施工进度进行定期监测,为施工进度监测提供新的方法;施工进度分析插件总体匹配精度为97.27%;通过对非地面点进行修正,在一定程度上提高了土方计算精度,得到的土方计算结果与施工记录结果差值比为2.05%。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2023, 42(05): 30-39. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.05.004
    为探究锚杆在不同锚固角度下的受力特征和作用机制,采用Pile单元改进模型建立具有不同锚固角度的锚固结构面数值模型,并开展一系列的单轴压缩数值试验,对锚杆的锚固角度效应进行了系统研究。结果表明:当锚固角较大时,锚固结构面试件加载过程分为4个阶段,而当锚固角较小时仅为3个阶段;随着锚固角的增加,峰值应力整体上先恒定后减小,弹性模量呈非线性降低;锚杆与试件力的相互作用主要分布在结构面与锚杆相交处以及锚杆两端;锚杆的显著变形和受力主要分布在结构面附近,大致为锚杆直径的3~4倍;随着锚固角的增大,锚杆轴力的贡献呈非线性减小,锚杆剪力的贡献呈线性增大,锚杆抗剪力呈非线性减小。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2023, 42(04): 60-69. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.04.007
    异种铝合金焊接产生的材料优良特性的联合对于零部件服役性能的提升至关重要,但材料成分和物化性能的不同导致的冶金问题增加了异种材料连接的难度。研究了6063/7075铝合金熔化极惰性气体保护(MIG)焊工艺与接头综合性能的关系。结果表明,与单面焊相比,双面焊接头金相组织更加均匀,晶粒细化,力学性能基本相当。双面焊接工艺沿焊缝方向的平均峰值残余应力、纵向残余应力和横向残余应力较低。双面焊焊缝具有最低的腐蚀电流密度和最正的腐蚀电位,具有更好的耐蚀性。双面焊接工艺改善了焊缝的耐蚀性。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2023, 42(04): 21-31. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.04.003
    文章以滇西北地区为例,分别利用Stacking和SBAS技术对92期Sentinel-1数据进行处理,并结合可视性开展滑坡隐患识别对比研究。Stacking和SBAS技术分别识别出32、26处滑坡隐患,其中,Stacking技术对滇西北地区滑坡隐患识别更具优势,尤其是在透视收缩区域也能保持较好的滑坡隐患识别效果;而SBAS技术识别准确率高,在获取形变速率的同时还可提取时序信息。研究表明,在西南区域利用升降轨数据开展滑坡隐患识别,首选Stacking技术,并结合SBAS技术,可有效防止隐患的漏判。
  • Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science). 2023, 42(04): 32-42. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.04.004
    为研究含孔洞-裂隙缺陷岩石损伤的宏细观特征,利用颗粒流程序PFC2D,对不同裂隙倾角、裂隙开度的红砂岩试样进行了单轴压缩数值试验,分析了不同类型缺陷试样的峰值强度、弹性模量、声发射特征、裂纹扩展特征随裂隙倾角及裂隙开度的变化情况。试验结果表明:砂岩的峰值强度和弹性模量与裂隙倾角间具有正相关关系,而裂隙开度的增加对试样峰值强度和弹性模量影响较小;随着裂隙倾角的增大,声发射累计振铃计数呈现前期缓慢减少、后期迅速增大的变化趋势;随着裂隙开度的增大,声发射累计振铃计数呈现先减小后增加再减小的变化趋势;随着裂隙倾角的增加剪切裂纹数量逐渐增加至与拉伸裂纹相近,破裂模式也由拉伸破坏变为拉剪混合破坏;不同开度砂岩破裂模式均为拉伸破坏;当裂隙倾角水平或垂直时,仅有一条裂隙参与主裂纹的形成;当裂隙倾角非水平或非垂直时,两裂隙之间产生崩落区,且均参与主裂纹的形成;随着裂隙开度的增大砂岩试样的破碎程度逐渐增大,除裂隙开度为1 mm时因开度太小导致裂隙闭合未形成崩落区外,其余试样均产生崩落区,且崩落区范围逐渐增大,4种开度砂岩裂隙均参与主裂纹的形成。