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基于有限元法的典型海底环境下中低频海洋声场计算及特性分析研究

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基于有限元法的典型海底环境下中低频海洋声场计算及特性分析研究

作者：孙智文哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

海底沉积物作为海洋中声传播的下边界,对海洋中声场的研究具有重要意义。海底中的声学特性不仅直接影响海洋声场的预报精度,也对声呐设备性能、海底掩埋目标的探测产生影响。国内外研究学者对海底中声场环境建模仿真和数值预报的要求日... 详细信息

海底沉积物作为海洋中声传播的下边界,对海洋中声场的研究具有重要意义。海底中的声学特性不仅直接影响海洋声场的预报精度,也对声呐设备性能、海底掩埋目标的探测产生影响。国内外研究学者对海底中声场环境建模仿真和数值预报的要求日益提高,海底环境中声传播模型的构建更需符合实际环境中海底底质参数和地形特征。本文基于前人的研究成果,根据南海某海域实际海底资料信息,结合目前海底探测仪器装备的频带范围(100Hz至10k Hz),开展了系列基础仿真研究工作,利用有限元方法仿真模拟了不同海底底质、不同海底地形环境、不同声源情况下的中低频声场,并对其声学特性进行了研究分析,阐明了其声学特性的基本特征及变化规律。本文首先验证了运用有限元方法仿真计算中低频海底声传播的准确性,考虑不同海底底质条件、沉积物分层、地形环境条件等参数的影响,结合南海某海域实际底质数据、实际地形数据资料等,基于水下声传播理论和地声传播理论模型,构建不同的典型海底环境下海洋声场模型,并利用COMSOL有限元软件建立典型海底环境下的声场有限元仿真模型,实现不同海底环境条件下的中低频声场仿真模拟,对声场声压值、传播损失、声能流和声信号波形等声学特性参数进行了特性提取与研究分析。此外,本文对比分析了二维轴对称模型和三维模型的声场仿真模拟区别,对三维海底山环境模型中的声传播特性进行了仿真模拟及分析。基于以上研究,本文进一步研究了不同海底环境条件对声呐设备性能的影响、存在海底掩埋物时海洋声场的变化,探寻了相关特性变化规律。根据本文仿真模拟结果,对典型海底环境下海洋声场特性以及相关应用研究所得的结论可总结为三个方面:(1)海底底质影响:流体介质海底中,大部分声波能量从海水扩散泄露进入海底,海水中声波能量衰减极快;当海底介质类型为弹性介质或多孔弹性介质时,海水中保留大量声波能量,海底界面处更易激发表面波,海底中声波能量衰减更快;(2)海底地形条件影响:海底地形环境越复杂,因海底环境而产生的声会聚区、声影区、混响等声学现象越明显,声波能量损失越大,其对海底环境中的声传播影响更大;海底环境中海底山高度越高或海底地形起伏越剧烈,其对声能的会聚与阻挡作用越明显;(3)应用分析:同一工作频率时,海底底质越近似于流体介质,海底地形起伏越复杂,主动声呐作用距离越小;掩埋物的存在使得水中声传播损失和海底界面处质点位移传播损失在掩埋物位置处升高、发生突变;海底地形起伏变化越复杂,掩埋物的存在对海洋声场的影响越小。本文研究工作可弥补目前海底声学研究中存在的不足,为典型海底环境下的声呐探测性能和海底掩埋目标探测技术的发展提供一定的理论支持。

关键词：海底沉积物海底声传播中低频有限元法声学特性提取

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基于双目视觉测量的机械臂误差辨识的研究

基于双目视觉测量的机械臂误差辨识的研究

作者：孙智文景德镇陶瓷大学

学位级别：硕士

机械臂精度是衡量机械臂性能的重要指标。为提高机械臂的精度,需要对机械臂进行误差辨识与补偿,由于测量过程中常用的测量设备如激光跟踪仪等成本高且操作复杂,本文提出了一种基于双目视觉测量的机械臂误差辨识方法。研究结果如下:1.以L... 详细信息

机械臂精度是衡量机械臂性能的重要指标。为提高机械臂的精度,需要对机械臂进行误差辨识与补偿,由于测量过程中常用的测量设备如激光跟踪仪等成本高且操作复杂,本文提出了一种基于双目视觉测量的机械臂误差辨识方法。研究结果如下:1.以LR7-710机械臂为研究对象,在完成双目测量相关设备选型后,提出采用非平行双目视觉结构模型用于图像采集。在测量过程中涉及到测量坐标系与机械臂基坐标系的转换,针对该转换关系难以精确确定这一问题,采用基于距离误差的误差模型用于DH参数辨识的方法,并设计相关的测量方案。2.研究相机的标定技术,主要包括单目相机内外参数的获取和双目相机之间的位姿关系的确定。为了进一步提高相机标定的精度,提出一种用以优化标定参数的改进粒子群算法。3.为提高图像特征点检测的精度,研究图像预处理过程中的去噪算法和图像分割算法以及棋盘格和同心圆两种标靶用于机械臂末端的定位效果。针对棋盘格标靶,采用基于生长的棋盘格角点检测算法用于亚像素级角点坐标的获取。对于同心圆特征标靶,提出改进的形态学和Zernike矩相结合的方法用于标靶中心亚像素级定位。4.根据本文所提出的方法进行了实验验证。首先利用改进的粒子群算法完成相机标定参数的优化试验。然后再通过两个试验验证该双目测量的精度符合机械臂误差测量的需求。最后完成LR7-710机械臂的误差参数辨识以及补偿,并通过控制机械臂按照正方体轨迹进行运动,验证误差补偿的有效性。通过上述的研究,验证双目视觉测量方法结合基于距离误差的误差模型对机械臂误差参数辨识的有效性,且机械臂在补偿后定位精度有了提升。

关键词：机械臂双目视觉测量 DH参数特征点检测误差参数辨识

既有基础螺旋桩加固效果及挤土效应透明土试验

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建筑结构 2023年

作者：孙智文孔纲强曹国辉邹本为胡达湖南城市学院土木工程学院安徽华电工程咨询设计有限公司河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室

微型桩以其施工速度快、场地要求小、经济性好等技术优点，是既有建（构）筑物基础加固工程中常用的桩型之一。基于透明土材料和PIV数字图像处理技术，开展螺旋桩加固既有基础透明土试验，研究S型、对称型及逆时针型沉桩加固顺序对既有... 详细信息

微型桩以其施工速度快、场地要求小、经济性好等技术优点，是既有建（构）筑物基础加固工程中常用的桩型之一。基于透明土材料和PIV数字图像处理技术，开展螺旋桩加固既有基础透明土试验，研究S型、对称型及逆时针型沉桩加固顺序对既有基础变形的影响，探讨螺旋桩沉桩挤土效应及加固后复合基础的承载力特性及加固效果。研究结果表明：本文试验条件下，沉桩初期地表土体存在回淤现象，沉桩过程水平向土体扰动范围可达9倍桩径；对称型加固顺序对基础变形影响相对较小，最大位移面向上抬升约0.9 mm（0.09D）；螺旋桩加固后复合基础的极限承载力约为原基础的6倍，螺旋桩加固的既有基础承载性能更好；相关成果可为既有建（构）筑物基础加固现场设计与施工提供参考依据。

关键词：既有基础加固螺旋桩挤土效应模型试验

人工全膝关节置换术中联合股骨外髁滑移截骨术矫正股骨外弓畸形的疗效分析

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中国修复重建外科杂志 2022年第2期36卷 183-188页

作者：朴俊杰张一波陈晓伟牛爽吕欣杨朝君孙智文内蒙古自治区赤峰市医院骨关节科内蒙古自治区赤峰024000

目的探讨人工全膝关节置换术(total knee arthroplasty,TKA)中采用股骨外髁滑移截骨术(lateral condyle sliding osteotomy,LCSO)矫正股骨外弓畸形的疗效。方法回顾分析2018年7月—2020年7月TKA中采用LCSO治疗的17例伴股骨外弓畸形的骨... 详细信息

目的探讨人工全膝关节置换术(total knee arthroplasty,TKA)中采用股骨外髁滑移截骨术(lateral condyle sliding osteotomy,LCSO)矫正股骨外弓畸形的疗效。方法回顾分析2018年7月—2020年7月TKA中采用LCSO治疗的17例伴股骨外弓畸形的骨关节炎患者临床资料。男3例,女14例;年龄58~68岁,平均63.2岁。股骨外弓畸形病因:股骨发育畸形12例,股骨骨折畸形愈合5例。膝关节骨关节炎KellgrenLawrence分级:Ⅲ级4例,Ⅳ级13例。术前生理外翻角为9.5°~12.5°,平均10.94°。病程3~25年,平均15.1年。术前及末次随访时测量股骨远端机械外侧角(mechanical lateral distal femur angle,mLDFA)、髋-膝-踝角(hip-knee-ankle angle,HKA)、机械轴偏向(mechanical axis deviation,MAD),评估关节外畸形在关节内矫正及下肢机械力线恢复情况;采用膝关节学会评分系统(KSS)膝评分和功能评分、疼痛视觉模拟评分(VAS)、膝关节活动度(range of motion,ROM)评估疗效;行膝内、外翻应力试验,X线片复查截骨片愈合情况,评估关节稳定性及LCSO的安全性。结果术后患者切口均Ⅰ期愈合,无切口感染、下肢深静脉血栓形成等术后早期并发症发生。17例患者均获随访,随访时间12~36个月,平均23.9个月。截骨片均达骨性愈合,愈合时间2~5个月,平均3.1个月。术后膝内、外翻应力试验均为阴性,未发生外侧副韧带松弛、断裂,膝关节不稳,假体松动、翻修、感染等情况。末次随访时mLDFA、HKA、MAD及膝关节ROM、VAS评分、KSS膝评分和功能评分均较术前显著改善,差异有统计学意义(P<0.05)。结论在伴有股骨外弓畸形TKA中应用LCSO疗效确切且安全,关节外畸形在关节内矫正,一次手术可同时恢复下肢机械力线和关节平衡。

关键词：股骨外髁滑移截骨术股骨外弓畸形关节外畸形人工全膝关节置换术

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既有基础螺旋桩顶升纠偏机理透明土试验

铁道科学与工程学报 2022年第8期19卷 2259-2267页

作者：孙智文孔纲强付贵海王文明胡达张根宝河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点试验室江苏南京210098 湖南城市学院土木工程学院湖南益阳413000 山东建筑大学土木工程学院山东济南250101

既有建(构)筑物基础纠偏与加固技术是建(构)筑物倾斜纠正的重要有效手段之一,也是现代建筑技术中的一个重要分支,对古建筑保护等具有重要意义。为研究既有基础环境下螺旋桩沉桩过程中的挤土效应,探讨顶升法纠偏过程中的既有基础下部土... 详细信息

既有建(构)筑物基础纠偏与加固技术是建(构)筑物倾斜纠正的重要有效手段之一,也是现代建筑技术中的一个重要分支,对古建筑保护等具有重要意义。为研究既有基础环境下螺旋桩沉桩过程中的挤土效应,探讨顶升法纠偏过程中的既有基础下部土体位移场、基础变形、作用机理以及纠偏效果,基于透明土材料与PIV图像处理技术,开展螺旋桩顶升纠偏既有基础的模型试验。研究结果表明,沉桩过程中主要表现为无基础一侧的桩侧土体的位移,土体扰动最大影响范围可达11倍桩径;既有独立基础下土体位移相对较小;纠偏过程中基础下土体大致呈以基础中心为圆心的圆弧状运动趋势,运动方向与基础纠偏转动方向相同,沿深度方向对土体的最大影响范围在0.57倍基础宽度左右;纠偏过程中各监测点位移随倾角基本上呈线性变化,顶升侧最终达到了约2.9 mm的竖直位移量,约为设计顶升量的50%。利用透明土材料与PIV图像处理技术进行试验,可以对具体既有建(构)筑基础纠偏加固现场设计与施工提供参考依据。

关键词：既有基础纠偏螺旋桩位移场模型试验

赤霞珠干红葡萄酒酚类物质及其与苦涩感的关联性分析

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食品与发酵工业 2022年第7期48卷 91-96页

作者：王燕李德美孙智文王宗义赵炳岩王莹莹北京农学院食品科学与工程学院北京102206 农产品有害微生物及农残安全检测与控制北京市重点实验室北京102206

选取中国3个葡萄酒产区2016年出产的15款赤霞珠干红葡萄酒,采用高效液相色谱分析总酚、总原花青素、黄烷醇、5种黄烷-3-醇单体、2种原花青素二聚体等物质含量,结合所研究酒样的感官评价,探究葡萄酒酚类物质种类含量的差异及其与口感特... 详细信息

选取中国3个葡萄酒产区2016年出产的15款赤霞珠干红葡萄酒,采用高效液相色谱分析总酚、总原花青素、黄烷醇、5种黄烷-3-醇单体、2种原花青素二聚体等物质含量,结合所研究酒样的感官评价,探究葡萄酒酚类物质种类含量的差异及其与口感特征的关系。结果显示:不同产区酒样总原花青素含量存在显著差异(P0.05)。涩感强度与总酚、总原花青素含量呈极显著正相关(P<0.01),与原花青素B1、表儿茶素含量呈显著正相关(P<0.05)。涩感质量与黄烷醇和表儿茶素含量呈显著负相关(P<0.05)。口感协调性与涩感质量呈极显著正相关(P<0.01)。

关键词：葡萄酒赤霞珠酚类物质涩感强度涩感质量

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两种方法治疗老年股骨颈骨折的疗效分析

两种方法治疗老年股骨颈骨折的疗效分析

作者：孙智文大连医科大学

学位级别：硕士

目的:通过比较全髋关节置换术（THR）与内固定术（IF）治疗老年股骨颈骨折的疗效,探讨老年股骨颈骨折术式的选择及利弊。方法:赤峰市医院在2000-01～2007-01期间收治的老年股骨颈骨折患者中,选择年龄、骨折类型、受伤时间、并发病... 详细信息

目的:通过比较全髋关节置换术（THR）与内固定术（IF）治疗老年股骨颈骨折的疗效,探讨老年股骨颈骨折术式的选择及利弊。方法:赤峰市医院在2000-01～2007-01期间收治的老年股骨颈骨折患者中,选择年龄、骨折类型、受伤时间、并发病及全身情况相似而治疗方式不同的两组共134例患者,其中A组为THR组69例,Garden分型:Ⅰ型2例,Ⅱ型22例,Ⅲ型20例,Ⅳ型25例。B组为内固定组65例,Garden分型:Ⅰ型8例,Ⅱ型21例,Ⅲ型23例,Ⅳ型13例;134例患者术后获28～84个月（平均56个月）随访。对两组患者的手术时间、术中出血量、住院时间、扶双拐下地时间、术后并发症、关节功能优良率等进行统计学比较。结果:两组患者在年龄、受伤至手术时间、移位及非移位骨折所占比例、合并内科疾病比例、住院时间比较、两组间无移位骨折组功能评价比较（A组优良率91.67%,差4.17%;B组优良率93.10%,差6.89%）差异无显著性意义（P＞0.05）;而手术时间[A组（71.73±13.78）min,B组（58.62±12.24）min]、术中出血量[A组（360.50±30.18）ml,B组（170.38±22.12）ml]、扶双拐下地时间[A组（7.58±3.43）d,B组（50.47±6.65）d]、并发症的发生率（A组5.79%,B组20.00%）及总体功能评价（A组优良率91.30%,差3.00%;B组优良率75.38%,差15.38%）、两组间移位骨折组功能评价比较（A组优良率91.11%,差2.22%;B组优良率61.11%,差22.22%）差异有显著性意义（P＜0.05）。结论:对于老年股骨颈骨折患者,THR具有扶双拐下地时间短、术后并发症少及关节功能恢复好等优点,适合于GardenⅢ、Ⅳ型股骨颈骨折患者、髋关节本身有骨关节炎、伴有严重骨质疏松症或有其他老年病不宜长期卧床者;而内固定术具有手术时间短、术中出血少、费用低、易于患者接受等优点可作为受伤前髋关节活动能力好、骨质量好的GardenⅠ、Ⅱ型股骨颈骨折患者或有严重内科合并症不能耐受关节置换的老年患者的首选治疗。

关键词：骨折内固定术人工全髋关节置换股骨颈骨折老年人

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我国自主品牌汽车出口问题研究

我国自主品牌汽车出口问题研究

作者：孙智文吉林大学

学位级别：硕士

经过近年来的快速发展，汽车产品出口已成为我国汽车产业的重要组成部分和转变外贸增长方式的重要载体。汽车整车出口是最需要国家战略性支持的。但近几年人民币汇率升值，对我国汽车企业出口造成很大的成本压力,削弱了我国汽车出口的... 详细信息

经过近年来的快速发展，汽车产品出口已成为我国汽车产业的重要组成部分和转变外贸增长方式的重要载体。汽车整车出口是最需要国家战略性支持的。但近几年人民币汇率升值，对我国汽车企业出口造成很大的成本压力,削弱了我国汽车出口的价格竞争力。随着自主品牌在国内低端市场占有量的逐步稳固和品牌价值逐步显现,促进我国汽车及零部件出口持续健康稳定发展,实施自主品牌出口战略应是今后汽车企业工作的重点。出口是中国自主品牌汽车的必然选择,尤其是在2011年的国内市场调整阶段,出口成为很多企业的救命稻草,虽然面临人民币升值等压力,但出口车的销量贡献是很多企业极为看重的,因此保量比保利润更重要.。如何调整国内汽车企业的战略,加大出口数量,以期达到更健康和可持续的发展,是每个汽车企业,尤其是具有自主品牌汽车企业应当关注的事.。因此研究自主品牌汽车出口的问题是有其理论意义的.。当然,针对某个企业进行的出口战略规划也是有其现实意义的.。本文就自主品牌汽车的出口问题进行研究,目的就是有针对性地提出一些有价值的解决方案和应该注意的问题供汽车企业进行借鉴和参考,以达到提升自主品牌的目的和获取最大化利润。我国汽车工业近年来呈现突飞猛进的发展态势，汽车产业也日渐成为国民经济发展重要的组成部分，而汽车出口恰是汽车工业未来发展的重点，是汽车企业寻求利润最大化的必然发展之路。然而，随着我国汽车出口企业和汽车产品出口数量的与日俱增，我国汽企的国际化路线所暴露出的问题也与日俱增，如我们的汽车企业研发能力弱、创新能力不足、产品质量水平低、售后服务体系不健全等问题日渐凸显。但我国的民族企业也具有无法替代的比较优势，如丰富的劳动力资源带来的成本优势、生产企业越来越具规模化的产业集群优势、国内政府对于汽车出口支持的政策优势等，都为我国汽车工业和汽车出口的发展提供了无限的可能性。因此，我国汽车出口企业在借鉴发达国家先进经验的基础上，不断提高研发水平、提升产品质量、完善服务体系，积极稳妥的拓展出口业务，不仅是我国汽车产业发展壮大的必经之路，也是促进民族经济发展的不竭动力。

关键词：自主品牌国产汽车出口贸易

尺规作图对初中生逻辑推理素养培养和评价的研究

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尺规作图对初中生逻辑推理素养培养和评价的研究

作者：孙智文苏州大学

学位级别：硕士

正在修订的普通高中数学课程标准提出了六大数学核心素养,并指出数学教育的最终目标在于发展学生的数学核心素养.作为六大核心素养中的一个,数学逻辑推理在数学知识的形成和应用中起着至关重要作用.数学的发展所依赖的最重要的基本思想... 详细信息

正在修订的普通高中数学课程标准提出了六大数学核心素养,并指出数学教育的最终目标在于发展学生的数学核心素养.作为六大核心素养中的一个,数学逻辑推理在数学知识的形成和应用中起着至关重要作用.数学的发展所依赖的最重要的基本思想就是逻辑,因此,提升学生数学能力的重中之重,在于发展学生的逻辑推理能力.尺规作图对培养学生逻辑推理能力的意义十分重大.对于学生数学逻辑推理能力的评价研究既能够更好地推动数学教育研究的进行,也能够对学生数学学习及教师教学起到很好的指导和启示作用.本文采用定量与定性相结合的混合研究方法.研究样本中初中学生在尺规作图方面的逻辑思维能力.通过反复斟酌,预测,复测,定下问卷和评分标准、对学生和教师开展结构式和非结构式访谈,从定量和定性两个方面,研究学生在尺规作图中展示出的逻辑思维能力以及教学中对培养逻辑思维能力的要点和不足.从而帮助教师和学生改善尺规作图学习,更有针对性得提高学科素养,尤其是逻辑思维能力素养.本研究对苏州金阊实验中学的部分初三学生进行了测试,通过对测试结果的整理分析,得到以下结论:(1)从被试学生达到各能力成分期望水平的百分比来看,多数学生处于数学水平二,学生表现出的逻辑推理能力比较一般;(2)在教学方面,有优点也有需要改进的地方,在对尺规作图的教学中,还需要进一步加强对学生逻辑推理的引导.基于被试学生在数学逻辑推理过程中暴露出的问题,笔者给出了提升初中学生数学逻辑推理能力的教学建议,以供参考.

关键词：数学逻辑推理能力尺规作图数学素养