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金属增材制造质量控制及复合制造技术研究现状

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材料导报 2024年第9期38卷 178-185页

作者：刘倩卢秉恒华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 西安交通大学机械工程学院西安710049 国家增材制造创新中心西安710117

相比传统制造工艺,增材制造能够实现复杂结构金属部件的近净成形。然而,增材制造具有冷却速度快、热梯度大、非平衡凝固与往复热循环历史等特点,容易存在孔洞、残余拉应力、各向异性等缺陷,极大限制增材制造的进一步应用。复合增材制造... 详细信息

相比传统制造工艺,增材制造能够实现复杂结构金属部件的近净成形。然而,增材制造具有冷却速度快、热梯度大、非平衡凝固与往复热循环历史等特点,容易存在孔洞、残余拉应力、各向异性等缺陷,极大限制增材制造的进一步应用。复合增材制造技术是将传统制造方法与增材制造有机结合,充分发挥传统制造工艺在性能调控与尺寸精度等方面的优势,抑制单纯增材制造引起的各类缺陷,获得高质量、无缺陷的增材制造部件。本文首先揭示增材制造工艺缺陷的形成机理,明确工艺参数优化方法在缺陷改善方面的局限性,进而阐明复合增材制造的内涵,综述近年来增材制造与轧制、激光冲击强化、热等静压、热处理等复合制造技术的研究现状与工艺原理,探讨复合增材制造技术对不同缺陷的适用性,并对增材制造未来发展方向进行了展望。

关键词：复合增材制造塑性变形激光冲击各向异性残余应力

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基于改进颜色线模型的水下图像增强算法

液晶与显示 2024年第10期39卷 1411-1420页

作者：梁秀满姚欣哲刘振东于海峰华北理工大学电气工程学院河北唐山063210

为解决水下设备采集图像存在的雾化和颜色失真等退化问题,提出一种基于改进颜色线模型的水下图像增强方法。首先,提出一种基于改进四叉树细分的水下背景光估计方法,消除水下因素的干扰,得到更加准确的背景光估计值。其次,建立基于颜色... 详细信息

为解决水下设备采集图像存在的雾化和颜色失真等退化问题,提出一种基于改进颜色线模型的水下图像增强方法。首先,提出一种基于改进四叉树细分的水下背景光估计方法,消除水下因素的干扰,得到更加准确的背景光估计值。其次,建立基于颜色线规律的局部透射率优化模型,并设计一种新的Gauss-Seidel型交替线性极小化(Gauss-Seidel Type Inertial Proximal Alternating Linearized Minimization Algorithm,GiPALM)非凸优化方法求解透射率,在提高模型收敛速度的同时得到更加准确的透射率估计值。最后,在背景光和透射率估计得到恢复图像的基础上,进一步采用线性拉伸校正图像的颜色信息,得到符合人眼感官视觉的水下增强图片。实验结果表明,本文方法在主观评价、客观评价、颜色准确度和应用测试等方面均优于其他先进算法,展现了出色的性能,有效提高了水下图像的清晰度和可视性。

关键词：水下图像颜色线模型非凸优化方法去雾图像增强

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长细比对轴压下高强拼合冷弯薄壁型钢受力性能影响研究

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建筑结构 2024年

作者：韩建强李秋绪张玉敏王宇亮华北理工大学建筑工程学院河北省地震工程研究中心

为研究长细比对轴压下壁厚小于1mm的高强拼合冷弯薄壁型钢力学性能的影响，基于《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB 50018—2002）设计并制作了壁厚为0.8mm的S550级单肢C形截面立柱和开口双肢组合截面立柱共12根试件，长细比分别为30、40... 详细信息

为研究长细比对轴压下壁厚小于1mm的高强拼合冷弯薄壁型钢力学性能的影响，基于《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB 50018—2002）设计并制作了壁厚为0.8mm的S550级单肢C形截面立柱和开口双肢组合截面立柱共12根试件，长细比分别为30、40、50、60、70、80，通过控制基本试件尺寸不变，分别改变试件高度进行试验研究。分析结果表明，立柱截面相同时，壁厚为0.8mm的S550级冷弯薄壁型钢试件的轴压承载力随长细比增大呈下降趋势，按照《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB 50018—2002）中的相关公式计算是偏于安全的；相同长细比条件下，开口双肢组合截面立柱的极限承载力是单肢C形截面立柱的2.03～2.13倍。

关键词：高强冷弯薄壁型钢长细比拼合截面力学性能

基于改进YOLOv5s的红外船舶目标检测算法

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电光与控制 2024年第9期31卷 38-44页

作者：张琳薄敬东龚瑞昆崔传金华北理工大学电气工程学院河北唐山063000

针对传统船舶检测算法参数量多、计算量大的问题,提出一种结合知识蒸馏(KD)的轻量级红外船舶目标检测算法CB-YOLOv5。在YOLOv5s主干网络引入轻量级网络Ghost模型以实现检测主干网络的轻量化;引用新的颈部结构渐进型特征金字塔网络(AFPN)... 详细信息

针对传统船舶检测算法参数量多、计算量大的问题,提出一种结合知识蒸馏(KD)的轻量级红外船舶目标检测算法CB-YOLOv5。在YOLOv5s主干网络引入轻量级网络Ghost模型以实现检测主干网络的轻量化;引用新的颈部结构渐进型特征金字塔网络(AFPN),AFPN通过融合两个相邻的低级特征,并渐进向高级特征融合,避免了非相邻级别较大的语义差距;使用VFL函数,改善红外船舶目标检测任务中正负样本不平衡的问题,以提升模型的整体性能;结合KD算法将学习能力强的教师网络中的“知识”迁移到所改进的网络模型中,来提升分类和定位的准确率。实验结果表明,在红外船舶数据集中,与原算法YOLOv5s相比,参数量减少了38%,mAP提升了3.9个百分点,模型权重文件大小仅为8.96×10^(6),证明了所提算法的有效性,具有一定的实用价值。

关键词：目标检测 YOLOv5s 轻量化知识蒸馏

改进Informed-RRT算法的移动机器人路径规划

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电光与控制 2024年

作者：葛超张鑫源王红伦志新华北理工大学电气工程学院唐山学院计算中心

针对Informed-RRT*算法初始路径形成缓慢、失败率高及路径质量差的问题，首先提出基于人工势场法的选点策略，筛选出优质采样点；同时引入双向直连的贪心策略和动态步长策略，快速获得初始路径并尽快进入遍历寻优阶段；其次，通过新的... 详细信息

针对Informed-RRT*算法初始路径形成缓慢、失败率高及路径质量差的问题，首先提出基于人工势场法的选点策略，筛选出优质采样点；同时引入双向直连的贪心策略和动态步长策略，快速获得初始路径并尽快进入遍历寻优阶段；其次，通过新的采样策略及评价函数，保证规划路径更优；最后，对路径优化处理，所得路径更适合移动机器人的行驶过程，仿真实验结果表明，本文改进算法相比于Informed-RRT*算法性能更优，其中，改进算法在不同环境下的成功率均为100%，同时也证明了在限定采样次数下改进算法的收敛速度、路径质量均优于原算法。

关键词：路径规划人工势场法动态步长路径优化处理 Informed-RRT

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力法原理在机器人碰撞点识别中的应用

组合机床与自动化加工技术 2024年第6期 86-92页

作者：朱博承王志军李占贤马文文华北理工大学机械工程学院唐山063210 华北理工大学河北省工业机器人产业技术研究院唐山063210

随着机器人技术、人机协同作业技术被广泛关注,如何实现一个人机共融的安全系统至关重要。想要实现真正的人机共融,保证安全性、做好碰撞点的识别工作是重点。针对皮肤传感器应用包覆性来感知外力的局限性,提出了一种人机协同作业时当... 详细信息

随着机器人技术、人机协同作业技术被广泛关注,如何实现一个人机共融的安全系统至关重要。想要实现真正的人机共融,保证安全性、做好碰撞点的识别工作是重点。针对皮肤传感器应用包覆性来感知外力的局限性,提出了一种人机协同作业时当碰撞连杆已知,引入一种新的求解碰撞点处外部接触力的方法。利用力法原理求解超静定结构的方式,只需借助机器人本体输出的部分参数信息,即可根据受力信息,得到碰撞点的位置信息。最后,搭载实验平台对所提出的算法进行仿真实验,实验结果表明通过受力信息锁定碰撞点位置时,其受力情况的误差范围在可接受的范围之内,满足机器人碰撞点识别算法的精度要求。

关键词：人机协作超静定结构力法求解碰撞点识别

路径规划下考虑电池损耗的纯电重卡集群充电负荷时空分布预测

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电力建设 2024年

作者：崔景淏张怡张执超余洋华北理工大学电气工程学院河北省风光氢储安全监测与智能运行技术创新中心(华北理工大学) 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)

针对纯电重卡高频次、大功率接入电网充电对电力系统稳定运行造成冲击以及充电站数量不足的问题，提出一种路径规划下考虑电池损耗的纯电重卡集群充电负荷时空分布预测。首先，考虑天气温度、交通流量、载重货量、地形等因素对纯电重卡... 详细信息

针对纯电重卡高频次、大功率接入电网充电对电力系统稳定运行造成冲击以及充电站数量不足的问题，提出一种路径规划下考虑电池损耗的纯电重卡集群充电负荷时空分布预测。首先，考虑天气温度、交通流量、载重货量、地形等因素对纯电重卡耗电特性进行建模；其次，构建纯电重卡行驶成本最低模型对纯电重卡进行路径规划，根据物流订单信息，以充电成本和电池损耗成本最低为目标函数进行求解，得到动态路径；最后采用蒙特卡洛法对纯电重卡进行随机抽样，得到纯电重卡空间分布，根据时间窗和到达客户点剩余荷电状态判断充电策略，对区域内纯电重卡充电负荷进行累加，获得充电负荷时空分布，采用唐山市实际交通路网进行仿真验证，结果表明，所提出的负荷预测方法具有一定的真实性和合理性，较最短路径能一定程度降低充电负荷，同时减少纯电重卡的充电成本和电池损耗成本，更符合真实配送路径。

关键词：纯电重卡物流特性路径规划蒙特卡洛模拟负荷预测

典型废弃锑冶炼厂土壤重金属污染特征、风险评价及来源解析

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环境科学 2024年第10期45卷 6171-6184页

作者：张森曹莹高存富孟甜李强中国环境科学研究院环境检测与实验中心北京100012 华北理工大学建筑工程学院唐山063210

以贵州省晴隆县大厂镇某典型废弃锑冶炼厂区域表层土壤(0~20cm)为例,系统采集了冶炼厂区域内外共14个点位的土壤样品,分析了土壤中Sb、As、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn、Ni和V等重金属污染状况、分布特征及潜在生态风险,并对污染来源进行评价与... 详细信息

以贵州省晴隆县大厂镇某典型废弃锑冶炼厂区域表层土壤(0~20cm)为例,系统采集了冶炼厂区域内外共14个点位的土壤样品,分析了土壤中Sb、As、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn、Ni和V等重金属污染状况、分布特征及潜在生态风险,并对污染来源进行评价与分析.结果表明,该废弃锑冶炼厂表层土壤重金属ω(Sb)、ω(As)、ω(Cd)、ω(Cr)、ω(Pb)、ω(Cu)、ω(Zn)、ω(Ni)和ω(V)的平均值为4.58~15049.33 mg·kg^(-1),除Cr和Ni外,均超过贵州土壤背景值;Sb和As的单因子污染指数为83.61和7.01,属于重度污染,Pb为无污染-轻微污染;土壤重金属综合潜在生态风险表现为,Sb、As和Cd属于严重潜在生态风险水平,其余重金属处于较重或中度潜在生态风险水平;地累积污染指数评价结果表明研究区土壤主要受Sb和As污染,主要呈现偏重度到严重污染等级;RAC法评价结果表明,Sb是该废弃冶炼厂主要防治对象;两种主要污染物Sb和As的浸出毒性、酸溶态、有效态、胃相和肠相生物可利用态含量较高,具有一定的潜在危险性;相关性分析显示,重金属总量与浸出毒性、有效态、酸溶态、可还原态、可氧化态、胃相提取态和肠相提取态存在一定相关性;APCS-MLR模型表明,Sb、As、Zn、Cu和Cd的来源主要为工业源,Cr和V的来源主要为自然源,Pb的来源主要为混合源.

关键词：锑冶炼厂重金属污染特征来源解析绝对主成分-多元线性回归(APCS-MLR)

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中文简化版运动病易感性量表的制订与评价

中华医学杂志 2024年第22期104卷 2041-2050页

作者：李晓纹潘帅王帆邱传经卢佳美阎升光金占国华北理工大学公共卫生学院唐山华北理工大学心理与精神卫生学院唐山兴化市人民医院泰州河北省职业卫生与安全协同创新中心唐山河北省煤矿卫生与安全重点实验室唐山空军特色医学中心航空航天眩晕诊疗研究中心北京

目的制订中文简化版运动病易感性量表(MSSQ)长量表(MSSQ-L)和短量表(MSSQ-S)并对其进行评价。方法横断面研究。2023年5月向华北理工大学3 426名大学生发放中文版MSSQ-L和中文版MSSQ-S, 根据各项目的乘用率、条目-总分相关系数、Cronbach... 详细信息

目的制订中文简化版运动病易感性量表(MSSQ)长量表(MSSQ-L)和短量表(MSSQ-S)并对其进行评价。方法横断面研究。2023年5月向华北理工大学3 426名大学生发放中文版MSSQ-L和中文版MSSQ-S, 根据各项目的乘用率、条目-总分相关系数、Cronbach′s α系数、标准差情况对条目进行筛选, 得到中文简化版MSSQ-L和MSSQ-S。在前期调查人群中招募男生、女生各45名, 完成Coriolis加速度耐力试验和中文简化版MSSQ-L、中文简化版MSSQ-S和Graybiel症状积分问卷填写, 对中文简化版问卷的内部一致性、外部一致性、效标效度、区分度和运动病严重程度的预测准确率情况进行评估。结果中文版MSSQ共回收3 111份问卷, 有效回收率90.8%(3 111/3 426)。3 111名大学生中, 男965名, 女2 146名, 年龄(19.5±1.4)岁, 小汽车、公共汽车的乘用率最高, 分别为98.9%(3 077/3 111)和98.8%(3 073/3 111)。中文简化版MSSQ-S和中文简化版MSSQ-L分别包含4个和8个条目, Cronbach′s α系数分别为0.900、0.953, 重测信度分别为0.895、0.908, 效标效度分别为0.814、0.765。中文简化版MSSQ-S轻度易感者Graybiel症状积分低于中度易感者[0(0, 3)分比6(2, 10)分, P=0.006], 中度易感者低于重度易感者[6(2, 10)分比9(6, 13)分, P=0.030];中文简化版MSSQ-L轻度易感者Graybiel症状积分低于中度易感者[5(0, 3)分比7(3, 10)分, P=0.001], 但中度易感者与重度易感者间差异无统计学意义[7(3, 10)分比7(3, 10)分, P=0.081]。在对运动病严重程度预测准确率方面, 中文简化版MSSQ-S总体预测准确率由中文版MSSQ-S的55.6%(50/90)提升至62.2%(56/90), 中文简化版MSSQ-L总体预测准确率由中文版MSSQ-L的54.4%(49/90)提升至58.9%(53/90), 但差异均无统计学意义(均P>0.05)。结论中文简化版MSSQ-L和MSSQ-S在信度、效度方面均表现良好, 中文简化版MSSQ-S具有良好的区分度, 可作为一种简单高效的评估运动病易感性测量工具。

关键词：晕动病问卷调查信度效度