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高速铁路路基填料智能振动压实系统研制与试验研究

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铁道学报 2024年第6期46卷 138-147页

作者：谢康陈晓斌肖宪普李泰灃张千里尧俊凯中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043

针对现有振动压实设备的局限性,研制一种振动参数调节广、能够实时监测填料干密度的室内智能振动压实设备,并进一步量化评估填料压实状态动刚度和强度的新指标。基于振动理论,揭示室内振动压实设备稳定工作机制,提出振动参数动态优化方... 详细信息

针对现有振动压实设备的局限性,研制一种振动参数调节广、能够实时监测填料干密度的室内智能振动压实设备,并进一步量化评估填料压实状态动刚度和强度的新指标。基于振动理论,揭示室内振动压实设备稳定工作机制,提出振动参数动态优化方法,基于表面沉降理论提出干密度实时计算方法,结合压密曲线建立压实性能评估方法,分别从滞后角修正刚度理论和相似修正强度理论,提出刚度和强度等力学指标对压实状态进行综合评估方法;研发室内振动压实系统以及数据采集分析软件,分析系统部件的工作性能和指标的测试计算方法;最后,开展室内振动压实试验。研究结果发现,增大容器直径和设备自重可显著提高填料干密度;当系统处于共振频率下,填料动刚度减小,承载能力增大;基于振动参数动态优化方法,能够有效减少30%振动能量输出,进一步提高压实效率,减少压实器械磨损及颗粒破碎。研究成果有助于加深对振动压实成型机理的分析,为振动压实试验方法在高速铁路路基建设中推广应用提供理论基础。

关键词：高速铁路路基振动压实振动理论参数优化表面沉降法压实状态

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基于响应面法的料斗结构优化设计

机械设计与制造 2024年第8期402卷 11-16,22页

作者：高占凤郝腾达郑明军吴文江石家庄铁道大学机械工程学院河北石家庄050043

为解决料斗式除沙车体积庞大、结构笨重、在除沙过程中移动缓慢等问题,在料斗参数化建模基础上,采用基于响应面的多目标优化设计方法中的MOGA算法对集沙料斗进行结构优化。在ANSYS Workbench静力学分析基础上,采用相关参数灵敏度方法筛... 详细信息

为解决料斗式除沙车体积庞大、结构笨重、在除沙过程中移动缓慢等问题,在料斗参数化建模基础上,采用基于响应面的多目标优化设计方法中的MOGA算法对集沙料斗进行结构优化。在ANSYS Workbench静力学分析基础上,采用相关参数灵敏度方法筛选出对料斗性能影响较大的设计变量,利用实验设计方法(Design of Experiment)拟合出设计变量与输出参数的响应面,最后基于响应面模型完成对料斗的优化。优化后的料斗结构满足工作强度要求,与原结构相比质量下降12.6%。仿真结果表明,料斗轻量化明显,验证了以响应面为基础的优化设计的可行性,该研究过程对结构优化领域研究具有一定的参考意义。

关键词：料斗优化设计实验设计灵敏度

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实现微通道流量均匀分配的集流器优化研究

机床与液压 2024年第2期52卷 161-167页

作者：钟凯强韩飞焦永刚石向星石家庄铁道大学机械工程学院河北石家庄050043

集流器结构设计效率低下是导致微通道散热器流量分配不当的关键因素。为实现多通道散热器中均匀流动,采用ANSYS-Fluent数值模拟传统与优化集流器下微通道中的流动性能,利用气液两相流模型分析微通道中质量流量分布情况,对比2种集流器的... 详细信息

集流器结构设计效率低下是导致微通道散热器流量分配不当的关键因素。为实现多通道散热器中均匀流动,采用ANSYS-Fluent数值模拟传统与优化集流器下微通道中的流动性能,利用气液两相流模型分析微通道中质量流量分布情况,对比2种集流器的微通道散热器在不同流动状态下的适用状况。结果表明:传统集流器沿壁面边界层的生长以及高低速分布是导致流量分配不均的主要原因;在入口流速0.5 m/s时,传统集流器中各支管质量流量偏差达到32.2%,而优化集流器仅为8.9%,各支管流量均匀性提高72.36%;优化集流器下的散热器中压能利用效率高,高压区域面积大,末端压力处于140~260 Pa的中压区域;在层流和湍流2种流动状态下,优化型散热器中各支管间流量差异能控制在±15%以内,而传统结构在±40%左右,优化结构具有更强适用性。

关键词：集流器流量均匀分配结构优化微通道

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主桁倾角对倒梯形钢桁梁气动特性的影响分析

河北科技大学学报 2024年第2期45卷 217-224页

作者：滕培松吴聪向敏刘小兵石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043

针对主桁倾角变化对倒梯形钢桁梁气动特性有较大影响的问题,以某公铁两用连续钢桁梁为例,针对不同的主桁倾角,采用计算流体力学(CFD)的方法建立简化的三维分析模型,对钢桁梁节段进行风场模拟,分析不同主桁倾角下的钢桁梁断面静风气动力... 详细信息

针对主桁倾角变化对倒梯形钢桁梁气动特性有较大影响的问题,以某公铁两用连续钢桁梁为例,针对不同的主桁倾角,采用计算流体力学(CFD)的方法建立简化的三维分析模型,对钢桁梁节段进行风场模拟,分析不同主桁倾角下的钢桁梁断面静风气动力系数、涡振性能以及流场特性的差异。结果表明:升力系数和力矩系数受主桁倾角变化影响明显,主桁倾角为10°时,钢桁梁的升力系数较优,此时钢桁梁承受较小的竖向风荷载;主桁倾角为0°时,钢桁梁的力矩系数较优,此时钢桁梁承受较小的扭转风荷载;主桁倾角对钢桁梁在0°和6°风攻角条件下的涡激性能影响明显,涡振性能在主桁倾角为2.5°和5°时较优;随着主桁倾角的增大,钢桁梁内部风速存在的减速现象减弱,有利于内部行车稳定;主桁倾角的变化对湍动能的分布影响明显,随着主桁倾角的增大,钢桁梁内部湍动能的增大效果减弱,而钢桁梁背风侧湍动能的增大效果加强;通过综合对比多类气动特性,主桁倾角为5°的钢桁梁的气动特性较优。研究得出了主桁倾角变化对倒梯形钢桁梁主梁气动特性和空间流场特性的影响规律,可为后续钢桁梁的抗风设计提供参考。

关键词：工程结构其他学科铁路桥梁主桁倾角倒梯形钢桁梁气动特性 CFD数值模拟

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环境规制对畜禽养殖业碳排放的影响

饲料研究 2024年第16期47卷 186-190页

作者：魏雨蒙李朝阳石家庄学院科研处河北石家庄050035 石家庄学院碳中和研究中心河北石家庄050035

随着畜禽养殖业快速发展,能源消耗和碳排放量不断增加,对生态环境可持续性产生了一定影响。文章旨在揭示环境规制在畜禽养殖业碳减排方面的潜在效果,助力畜禽养殖业实现绿色低碳发展。基于2011—2022年我国30个省份面板数据,通过构建计... 详细信息

随着畜禽养殖业快速发展,能源消耗和碳排放量不断增加,对生态环境可持续性产生了一定影响。文章旨在揭示环境规制在畜禽养殖业碳减排方面的潜在效果,助力畜禽养殖业实现绿色低碳发展。基于2011—2022年我国30个省份面板数据,通过构建计量模型,探究环境规制对畜禽养殖业碳排放的影响。结果显示,环境规制政策的实施能够显著降低畜禽养殖业碳排放,且该结果具有一定稳健性。异质性检验结果显示,高强度环境规制对畜禽养殖业碳排放的影响效应大于低强度环境规制;在东部和中部地区,环境规制对畜禽养殖业碳排放的影响更为显著。研究表明,加快健全碳排放、碳足迹管理等环境规制对于减少畜禽养殖业碳排放、早日实现“双碳”目标具有重要意义。

关键词：畜禽养殖业碳排放环境规制绿色低碳

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基于空洞单流ViT网络的灵活模态人脸呈现攻击检测方法

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计算机应用研究 2024年第3期41卷 916-922页

作者：肖立轩封筠高宇豪贺晶晶石家庄铁道大学信息科学与技术学院石家庄050043

灵活模态人脸呈现攻击检测突破传统多模态方法对于模型训练与部署的模态一致性限制,可将统一模型按需灵活部署到多样模态的现实场景,但仍存在模型性能有待提升、计算资源需求高的问题。为此,提出一种以视觉Transformer(ViT)结构为基础... 详细信息

灵活模态人脸呈现攻击检测突破传统多模态方法对于模型训练与部署的模态一致性限制,可将统一模型按需灵活部署到多样模态的现实场景,但仍存在模型性能有待提升、计算资源需求高的问题。为此,提出一种以视觉Transformer(ViT)结构为基础的单流灵活模态人脸呈现攻击检测网络。提出空洞块嵌入模块以减少运算冗余,降低输入向量维度;为区分不同模态特征,设计模态编码标记;采用非补齐策略处理模态缺失问题。在公开多模态数据集上的实验结果表明,该方法在域内和跨域评估中分别获得2.69%和33.81%的最佳平均ACER值,相较于现有的三种方法,具有更优的域内和域外泛化性能,在不同子协议上的性能表现较为均衡,且其模型计算量与参数量均远低于多流方法,更加适合模态缺失场景下的灵活、高效部署。

关键词：人脸呈现攻击检测灵活模态多模态视觉Transformer

分段线性系统经典数学模型的修正与动力学分析

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力学学报 2024年第1期56卷 225-235页

作者：张瑞良申永军韩东石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043 省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043

由于间隙的存在,很多机械系统可以简化为分段线性模型,而简化后的模型中副簧系统通常包含阻尼.在大多数文献建立的数学模型中,主、副系统的接触点与分离点固定在间隙处.文章研究发现,由于副簧系统中弹簧与阻尼的力学特性不同,主、副系... 详细信息

由于间隙的存在,很多机械系统可以简化为分段线性模型,而简化后的模型中副簧系统通常包含阻尼.在大多数文献建立的数学模型中,主、副系统的接触点与分离点固定在间隙处.文章研究发现,由于副簧系统中弹簧与阻尼的力学特性不同,主、副系统的接触点与分离点位置实际上是随着系统参数和运动状态而变化的.若忽视这一点,后续的包括分岔和混沌在内的动力学分析就会出现误差甚至错误.首先基于经典的数学模型,用数值方法揭示了在简谐激励下主系统未返回到间隙处就与副簧系统提前分离,证明了经典数学模型的不当之处.进一步研究发现主系统不仅会出现提前分离,还会出现接触滞后的现象.因此对系统的接触与分离条件提出了修正,得到了更合理的数学模型.研究发现修正后的接触点、分离点位置与修正前相差较大,修正后的幅频响应曲线与修正前存在一定差别;在复杂运动中,修正前后的运动性质也可能发生改变,证明了修正后的模型更加合理,更能反映工程实际.然后,采用平均法并对平均法的积分区间进行推广,求得了修正模型的幅频响应的解析解,并通过龙格库塔法验证了解析解的正确性.对解析解进行稳定性分析,得到了解析解的稳定性判别式.最后,探究了修正模型的副簧系统参数对主系统幅频响应的影响.

关键词：非线性振动分段线性系统平均法动力学行为接触

轻量化沥青路面裂缝图像分割网络PIPNet

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计算机应用 2024年第5期44卷 1520-1526页

作者：封筠毕健康霍一儒李家宽石家庄铁道大学信息科学与技术学院石家庄050043

裂缝分割是对路面病害损坏程度评估的重要前提,为平衡深度神经网络分割的有效性与实时性,提出一种基于U-Net编码-解码结构的轻量化沥青路面裂缝图像分割网络PIPNet(Parallel dilated convolution of Inverted Pyramid Network)。编码部... 详细信息

裂缝分割是对路面病害损坏程度评估的重要前提,为平衡深度神经网络分割的有效性与实时性,提出一种基于U-Net编码-解码结构的轻量化沥青路面裂缝图像分割网络PIPNet(Parallel dilated convolution of Inverted Pyramid Network)。编码部分为倒金字塔结构,提出了具有不同空洞率的多分支并行空洞卷积模块,结合深度可分离卷积和普通卷积,逐级减少并行卷积的个数,对表层、中层及底层特征提取多尺度信息并降低模型复杂度;同时借鉴GhostNet特点,设计了逆残差轻量化模块,嵌入并行双池化注意力。在GAPs384数据集上的测试结果表明,PIPNet在参数量(Params)和计算量(MFLOPs)仅为ResNet50编码近1/6的情况下,平均交并比(mIoU)提高了1.10个百分点,且较轻量化GhostNet和SegNet分别高出4.14与9.95个百分点。实验结果表明,PIPNet在降低模型复杂度的同时,有着较好的裂缝分割性能,且对不同路面裂缝图像分割适应性良好。

关键词：沥青路面图像裂缝分割轻量化神经网络倒金字塔结构并行空洞卷积

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融合异质性和动态性的社区发现研究综述

计算机工程与应用 2024年第21期60卷 55-72页

作者：武永亮窦世卯李景辉董家浩魏丹石家庄铁道大学信息科学与技术学院石家庄050043

随着社交网络的发展,图结构成为数据处理的关键技术。社区发现是图结构研究的热点领域,旨在识别连接紧密的结点组(即社区)。由于图结构具有异质性和动态性特征,异质图和动态图中的社区发现成为当前研究难点。已有综述大都针对单一特性开... 详细信息

随着社交网络的发展,图结构成为数据处理的关键技术。社区发现是图结构研究的热点领域,旨在识别连接紧密的结点组(即社区)。由于图结构具有异质性和动态性特征,异质图和动态图中的社区发现成为当前研究难点。已有综述大都针对单一特性开展,对于异质性和动态性特征关注较少。基于此,从图的异质性和动态性两方面进行深入调研,总结社区发现领域的研究进展。介绍社区发现相关的基础知识,并针对异质性和动态性特征汇总了相关数据集和评价指标。针对社区发现算法不同的目标对象,将现有社区发现研究分为静态同质图社区发现、静态异质图社区发现、动态同质图社区发现和动态异质图社区发现,并分别进行文献综述及优缺点分析。总结社区发现算法的应用领域和未来研究方向,并展望了社区发现研究的未来发展趋势。

关键词：图结构社区发现异质性动态性