大连理工大学学报杂志

大连理工大学学报杂志2021年第3期

• 基于硫代水杨酸基电解液的纯铜电化学机械抛光反应机理研究

  吴頔,康仁科,牛林,潘博,郭晓光,郭江

  随着国防和电子工业领域的发展，纯铜精密零件对表面粗糙度的要求随之提高．在硫代水杨酸(TSA)的络合作用下，电化学机械抛光(ECMP)可避免加工应力引起的变形并获得低表面粗糙度的纯铜表面，但由于TSA存在多个官能团，其与纯铜材料的反应机理难以阐明．通过对电位动态极化和ECMP试验，优化了工作电位，实现在2V(饱和甘汞电极为参考电极)下进行ECMP，使工件表面粗糙度减少96.7%；并对试验中生成的缓蚀膜进行X射线能谱(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和质谱分析，阐明了纯铜材料与TSA基电解液的反应机理，即2个TSA分子脱质子生成［C12H8(COO)2SO2］2-，［C12H8(COO)2SO2］2-转化为［C14H8O6S]4-，然后［C14H8O6S]4-与铜离子结合形成配位化合物［C14H8O6SCu］2-；此外，在反应产物中检测到［C12H8(COOH)2S2］(二硫代水杨酸，DTSA)的存在，为快速合成DTSA提供了新的可能．

• 基于退化检测和优化粒子滤波的轴承寿命预测方法

  许雨晨,李宏坤,马跃,黄刚劲,张明亮

  轴承广泛应用于各种机械设备中，为避免轴承突然损坏而导致设备故障，应有效预测其剩余使用寿命，因此提出一种基于自适应退化检测和粒子群优化粒子滤波(particleswarmoptimizationparticlefilter，PSOPF)算法的轴承寿命预测方法．首先，从轴承振动信号中提取候选特征，并对候选特征进行筛选，将优选的特征进行加权融合构建退化指标．然后引入自适应退化检测法确定首次预测时刻．最后引入粒子群优化算法对粒子滤波的重要性采样过程进行改进，使用优化粒子滤波算法从检测到的首次预测时刻开始对轴承进行剩余寿命预测．轴承全寿命实验验证，该方法能够有效预测轴承剩余寿命，并且与常规粒子滤波算法相比具有更高的预测精度．

• 标准适应性和环境性能分析：再制造发动机

  梅潇镭,李涛,张洪潮

  再制造发动机被公认为节能、节材、经济和环保，是实现循环经济和可持续发展的一种重要手段．生命周期评价(LCA)是一种评估产品从原材料开采、运输、制造、用户使用到最终处置的潜在环境影响的方法．系统研究了排放标准对再制造发动机环境效益的影响，并分析了跨标准阶段使用情景下的环境损伤．针对跨标准阶段再制造原型机的环境损伤问题，提出了两种解决方案，并分析了两种升级再制造方式对环境的影响．结果表明：跨标准阶段使用的再制造原型机会增加环境影响．两种升级再制造方法可以弥补排放标准的限制：油改气方法的能源消耗高，环境性能好；安装后处理设备会增加资源消耗，臭氧层破坏潜值显著增加，但其他环境指标将减少．

• 基于BiGRU的多模态驾驶行为及轨迹预测

  包智鹏,支永帅,张素民,何睿

  在复杂交通环境中行驶的智能汽车需要预测未来周围车辆的动向，为了提升智能汽车快速且准确预测周围车辆驾驶行为及轨迹的能力，设计了一种基于BiGRU的多模态驾驶行为及轨迹预测模型．模型由BiGRU编码器、交互卷积池化层和GRU解码器组成，能够预测未来5s车辆多模态驾驶行为的概率和多模态驾驶行为对应的轨迹分布．试验结果表明，相较于其他基于深度学习的模型，该模型在预测长时域轨迹时的RMSE损失和NLL损失更低，具备更高的准确率．

• 面向智能船舶的水面小目标检测算法

  梁月翔,冯辉,徐海祥

  针对智能船舶中基于视觉传感器的水面小目标识别具有识别区域分辨率低、图像模糊、信噪比低等问题，提出了一种新的基于卷积神经网络的水面小目标检测算法——自注意力特征融合检测算法．首先，为了提高视觉信息处理的效率与准确性，在网络模型中引入了自注意力模块，更多关注小目标的细节信息．其次，在网络模型中采用了结构化的特征融合算法，通过多尺度语义信息融合提升对小目标的检测性能．最后，为了解决目标检测的定位问题，在smoothL1损失函数的基础上设计了一种大梯度定位损失函数．通过与传统的FasterR-CNN目标检测算法在船舶数据库上进行仿真对比，验证了所提算法在解决水面小目标检测问题上的有效性．

• 粗集料接触参数对沥青混合料力学性能影响分析

  牛冬瑜,谢希望,窦晖,颉俊杰,徐华鑫,熊锐

  为了揭示骨架结构粗集料接触参数对力学性能的影响规律，采用SAC方法设计12种级配，分析其对应不同粗集料接触状态混合料的力学性能．首先提出颗粒接触主力链配位数(npfc)计算方法；其次，基于抗压、抗拉及抗剪试验结果，分析npfc对其影响规律，并通过灰熵分析研究传统指标参数、贝雷法中的CA比、主骨架干扰因子和npfc对力学性能相关性影响程度．结果表明：随着npfc的增大，抗压强度与抗剪强度先增大后减小，抗拉强度总体呈上升趋势；对于不同粗集料接触状态的混合料，当npfc在6.33~7.73时，混合料综合力学性能较优．同时，灰熵分析结果表明：npfc与力学性能指标的相关度相对较高．选取合理的npfc可优化沥青混合料内部主骨架接触状态，提高骨架结构的稳定性与混合料力学性能．

• 基于BP神经网络的FRP筋与混凝土界面黏结强度预测

  陈健,黄丽华,曲激婷

  纤维筋增强混凝土材料的界面黏结强度是评价其力学性能的重要指标之一．基于现有文献中的试验数据，建立了292组FRP筋混凝土拉拔试验的数据库，利用人工神经网络对FRP筋与混凝土之间的黏结强度进行预测．数据库被随机分成两个数据集，其中242组数据用于训练，50组数据用于仿真预测．利用反向传播算法训练了一个3层人工神经网络模型，该模型的输入层包括7个参数：FRP筋类型、表面形式、FRP筋直径、锚固长度、破坏模式、混凝土抗压强度和归一化的混凝土保护层厚度．输出层为FRP筋与混凝土界面黏结强度．结果表明，BP神经网络模型具有良好的预测和泛化能力，预测误差较小．该方法能够综合考虑众多FRP筋与混凝土界面黏结强度的影响因素，给出精确的预测结果．

• 考虑层间接触状态的沥青路面疲劳性能预估

  李玲,张玉,张勇博

  受多场耦合影响的沥青路面层间性能逐渐劣化，致使路面结构应力重分布，进而加剧沥青路面的疲劳损伤．为了研究层间接触状态对沥青路面疲劳性能的影响，从小尺度车辙动态响应试验入手，进行沥青层层底拉应变的数据采集，并利用数值模拟进行验证．在此基础上，甄选比对国内外沥青混合料疲劳破坏模型，以影响因子与疲劳预估为核心，通过构建典型半刚性基层沥青路面三维有限元模型与理论分析综合确定了沥青层模量、基层模量、层间接触状态与荷载等核心预估变量，采用疲劳寿命比法进一步确定模型中各项参数，构建了考虑层间接触状态的实际在役沥青路面疲劳性能预估模型．研究成果对于改进现有沥青路面设计方法及提升路面设计与养护具有一定参考意义．

• 水泥稳定破碎砾石垂直振动成型试验方法评价

  袁可佳,蒋应军,邓长清,纪小平

  为更好模拟水泥稳定破碎砾石(CSCG)基层的压实特性，以最大程度模拟现场压实工况及效果为原则，研究并提出了垂直振动击实仪(VVTE)的振动击实参数；对比分析了室内静压法(QSCM)和垂直振动法(VVTM)CSCG的物理力学特性；结合现场芯样的力学强度，评价了不同室内成型方法与现场的相关性．结果表明：CSCG的VVTM成型试件与现场芯样的力学强度相关性高达91.0%，而QSCM成型试件与现场芯样力学强度相关性平均为41.8%．与QSCM相比，VVTM成型试件的最大干密度可提高2%，最佳含水率降低16%，抗压强度平均提高140%，劈裂强度平均提高62%．

• 密度分层液体晃荡非线性相互作用机理研究

  薛米安,罗铆钧,苑晓丽

  基于振动台试验研究了水平激励下的密度分层液体晃荡，利用Morlet小波变换和小波二阶相关谱分析了密度分层液体晃荡的非线性作用．Morlet小波变换显示界面波最大波高和最大晃荡压力发生在强非线性相互作用的时间段内，当外激励频率远离理论固有频率时，只在密度分层液体晃荡初始时间段内发生较强的非线性相互作用，当外激励频率等于固有频率时，非线性相互作用程度随着时间推移越来越强．小波二阶相关谱呈现的Morlet小波变换中出现的频率变化表明，当外激励频率等于固有频率时密度分层液体晃荡的非线性相互作用程度最强，其程度在小波二阶相关谱中接近1．当外激励频率远离固有频率时，界面波频率成分之间也有相当程度的非线性相互作用(bw>0.5)．

• 考虑缓冲区容量的岸桥、AGV和堆场起重机集成调度

  黄永付,胡志华,王耀宗

  为了提高自动化集装箱码头装卸设备之间的协调程度和作业效率，针对码头卸船过程中岸桥、自动化导引车(automatedguidedvehicle，AGV)和堆场起重机的集成调度问题，考虑了堆场交接缓冲区的容量约束，以最小化卸船任务完工时间为目标，建立了考虑缓冲区容量约束的集成调度混合整数线性规划模型，确定各装卸设备作业序列并优化缓存位任务的分配关系．设计了优先级偏随机密钥遗传算法和贪婪插入启发式对问题求解．实验结果验证了模型和算法的有效性，并得出适当的缓冲区容量能够缩短船舶在港时间，降低码头水平运输区域压力，提高AGV利用率．

• 基于深度学习图像描述子的三维彩色点云配准

  李佳骏,安毅,秦攀,顾宏

  不断发展的激光扫描技术使得获取三维空间中的彩色点云信息更加方便．但是，如何将多个采集点生成的彩色点云数据统一在同一个坐标系下，构建一个完整的数据模型仍是一个挑战．因此，提出了一种基于深度学习的图像描述子，将其应用于三维彩色点云配准中，能够以较高精度获取点云配准的初始位姿．首先，根据点云和图像之间的一一对应关系，将三维彩色点云投影为图像；其次，使用卷积神经网络提取关键点邻域的局部特征，结合方向梯度直方图，形成组合描述子；再次，根据计算出的组合描述子计算点云的匹配点对，得出点云间的转换关系，实现点云粗配准．以实际的三维彩色点云数据与多种配准算法进行对比，验证了所提方法的有效性．

• 求解一类非凸非光滑约束优化问题的邻近滤子束算法

  王晓亮,吴奇,田玉铢,庞丽萍

  针对一类特殊的非凸非光滑约束优化问题提出了邻近滤子束算法．该问题的目标函数为lower-c2而约束函数为凸的．具体地，首先对目标函数采用凸化技术得到修正的问题，接着利用改进函数将修正后的约束问题转变为无约束问题，设计邻近束算法来求解这个无约束问题并在邻近束算法中引入滤子策略来确定下降步．数值结果表明了该算法的有效性和可靠性．