机械、电子与信息科学

• 低温环境下喷油参数对柴油机燃烧和排放的影响

  朱海荣;郭雪芳;邸智鹏;王钊;

  为了研究低温环境下柴油机不同喷油参数(喷孔个数、喷油夹角、喷油提前角)对缸内燃烧和排放性能的影响，建立某型号直喷式柴油机三维模型，对低温环境下柴油机不同喷油参数进行燃烧模拟。结果表明：喷油参数会对喷油持续期、燃油空间分布、燃烧室底部凹坑内涡旋、燃油喷雾的穿透距离和扩散角度、燃油与空气混合时间和混合效果等方面产生作用，从而影响到柴油机的燃烧和排放性能；喷孔个数为8、喷油夹角为150°、喷油提前角为18℃A BTDC(上止点前)时，柴油机在低温环境下可获得最佳动力性。研究得到了低温环境下喷油参数对柴油机燃烧和排放的影响机制，可为低温环境下柴油机喷油参数的优化提供参考。

  2025年04期 v.46;No.185 355-365页 [查看摘要][在线阅读][下载 2718K]
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• 考虑端部效应的电磁直线执行器解析建模方法

  李钰鑫;李波;葛文庆;陆佳瑜;陈杰炜;

  针对动圈式电磁直线执行器端盖的高导磁特性会引起端部磁场畸变，使执行器的推力产生波动，从而导致解析不准确的问题，提出了一种伪周期法与磁矢势法结合的磁场解析建模方法。考虑到端部效应，在伪周期内向永磁体及绕组阵列两侧扩展虚拟阵列以补偿端部磁路，并以傅里叶级数的形式推导出开路及电枢反应的磁场分布解析式；在此基础上，通过洛伦兹力法推导出电磁推力的解析表达式。结果表明：与有限元值相比，忽略端盖时推力解析值的最大误差为9.04%,而考虑端部效应时推力解析值的最大误差为3.97%,验证了所提方法的有效性；实验平均相对误差为3.77%,验证了所提方法的正确性。该方法能有效考虑端盖对磁场畸变的影响，为快速精确地求解电磁直线执行器电磁特性、优化结构参数及控制过程提供了理论参考。

  2025年04期 v.46;No.185 366-374页 [查看摘要][在线阅读][下载 1836K]
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• 电动汽车用内嵌式不等厚磁极永磁驱动电机的优化与分析

  马世伦;吴永伊;李昌蔚;陈珂琪;

  为了提高电动汽车用永磁驱动电机的输出转矩，同时削弱齿槽转矩，降低转矩脉动，提出一种在不等厚磁极间开辅助槽的内嵌式永磁电机。首先，通过分析不等厚磁极的几何关系，建立转子径向气隙磁密与磁极参数间的数学模型；其次，利用能量法和傅里叶分析法，建立转子磁极与齿槽转矩的关系表达式，推导出不等厚磁极与转子辅助槽对齿槽转矩的影响因素；再次，通过等效磁路法建立了电机交、直轴电感的解析表达式，获得不等厚磁极与转子辅助槽对输出转矩的影响参数；最后，以转矩脉动、齿槽转矩以及输出转矩为优化目标，利用粒子群优化算法，对最大磁极厚度、最小磁极厚度、磁极宽度、转子辅助槽的深度以及宽度进行多目标优化，从而确定最优参数，并试制样机进行实验测试。结果表明：优化后电机转矩脉动降低13.76个百分点，齿槽转矩减小约51.7%,输出转矩提高14.2%,验证了理论计算和仿真分析的正确性。所提新型永磁电机拓扑结构及其优化设计方法能够有效提升输出特性，为电动汽车用驱动电机设计提供了一定的理论参考。

  2025年04期 v.46;No.185 375-385页 [查看摘要][在线阅读][下载 2314K]
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• 基于WAAP-YOLO的玉米伴生杂草检测模型

  孟志永;贾雅微;张秀清;倪永婧;张明;武琪;吴晨曦;

  为解决玉米伴生杂草存在样本形态各异、密集遮挡、背景复杂、尺度不一等问题，提出了目标检测模型WAAP-YOLO。首先，改进主干部分，将部分卷积替换为小波池化卷积，有效避免了混叠伪影现象；其次，引入聚合注意力机制构建C2f-AA模块，提升了模型在复杂背景下对杂草特征的提取能力；最后，以ASF-P2-Net替换原始neck网络，通过尺度序列融合模块引入P2检测头，降低模型复杂度，显著提升小目标检测效果。结果表明，WAAP-YOLO检测算法的mAP@0.5指标、mAP@0.5∶0.95指标、F1、参数量分别为97.2%、85.8%、94.0%、2.1×10~6,优于YOLOv5s、YOLOv8n、YOLOv10n等常见目标检测模型。所提模型可显著提升玉米田间杂草的精准识别能力，可为促进种植业的智能化和可持续发展提供参考。

  2025年04期 v.46;No.185 386-394页 [查看摘要][在线阅读][下载 1608K]
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• 基于图卷积的自适应特征融合MRI脑肿瘤分割方法

  张野;张睦卿;袁学刚;牛大田;

  针对U-Net模型在MRI脑肿瘤分割上存在的全局信息捕获不足和深层语义信息融合不充分等问题，提出一种新的基于图卷积的自适应特征融合网络(adaptive spatial and graph-convolutional U-Net, ASGU-Net)。以三维U-Net为基础，通过构建图卷积推理模块，捕获额外的远程上下文特征；在编解码器中引入动态蛇形卷积(dynamic snake convolution, DSConv)能更精准地契合肿瘤形态各异的特点，提高边缘特征提取能力，从而有效提升分割精度；在解码器中引入自适应空间特征融合(adaptive spatial feature fusion, ASFF)模块，通过整合多个编码器块捕获的语义信息提升特征融合效果。在公开的BraTS 2019—2021数据集上的评估表明，整个肿瘤、肿瘤核心和增强肿瘤的Dice值分别为90.70%/90.70%/91.00%、84.90%/84.00%/88.80%和77.30%/77.40%/82.50%,证明了ASGU-Net在脑肿瘤分割任务中的有效性。ASGU-Net可有效解决全局信息捕获不足和特征融合不充分的问题，为脑肿瘤高精度自动化分割提供了参考。

  2025年04期 v.46;No.185 395-404页 [查看摘要][在线阅读][下载 1415K]
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• 基于CSI的对称加密端到端通信系统

  安永丽;李宗瑞;白海飞;米雪玉;

  针对密钥在传输过程中可能被窃取导致信息泄露的问题，提出一种基于信道状态信息(channel state information, CSI)的对称加密端到端通信系统。使用卷积神经网络构建发射机、接收机和密钥生成器，以端到端的方式优化编码、解码方案，同时利用无线信道的互易性、随机时变性和空间唯一性，由合法用户测量CSI并生成密钥，对原始信息进行加密。仿真结果表明：在瑞利信道、莱斯信道及频率选择性多径衰落信道下，所提系统的误码率在测试信噪比范围内均低于基于深度卷积生成对抗网络的对称加密系统等基准模型，在高信噪比情况下，误码率性能的提升幅度可达18 dB;此外，在暴力破解、密钥泄露等4种攻击场景中，窃听者的误码率接近0.5,几乎无法破译信息。所提系统省去了配送密钥的步骤，在降低误码率的同时提升了防窃听能力，为安全通信提供了一种新方法。

  2025年04期 v.46;No.185 405-415页 [查看摘要][在线阅读][下载 1884K]
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材料科学

• 晶粒尺寸对GH4169高温合金高温低周疲劳性能的影响

  陈松冉;马博乾;张伟;苏孺;康杰;吴大勇;马海坤;

  针对GH4169高温合金热加工温度窗口较窄，在制备大规格锻造棒材时极易导致不同部位晶粒尺寸级别差异过大和出现混晶现象，进而威胁其力学性能和服役寿命等问题，以直径为260 mm的大规格GH4169高温合金棒材为研究对象，利用INSTRON疲劳试验机对心部、1/2半径和边缘处的试样在650℃下进行低周疲劳测试，结合光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等组织表征手段，研究了GH4169高温合金在高温低周疲劳下的晶粒尺寸效应及其损伤机制。结果表明：随着取样位置从心部至边缘变化，晶粒尺寸逐渐降低；1/2半径处的组织存在混晶，心部和边缘的晶粒级别相差为4.5;在总应变幅控制下，1/2半径处试样的疲劳寿命最低，而具有细晶均匀分布组织特征的边缘试样的疲劳寿命最高；当总应变幅小于0.6%时，合金表现为循环稳定，当总应变幅大于等于0.6%时，循环软化阶段占据主导地位；随晶粒尺寸增加，循环强度系数和循环塑性系数先降低再增加，而循环强度指数和塑性指数则随之相反；合金的塑性应变幅与疲劳寿命之间的Coffin-Manson关系呈单调线性；合金的疲劳裂纹源均位于表面，裂纹扩展区存在大量二次裂纹，疲劳变形模式为形变孪晶。研究结果揭示了晶粒尺寸与疲劳寿命之间的相关性，为高温合金的微观结构优化和疲劳寿命预测提供了理论参考。

  2025年04期 v.46;No.185 416-425页 [查看摘要][在线阅读][下载 2949K]
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• 双级固溶对高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金组织及力学性能的影响

  王卓;王毅哲;王家兴;刘子涵;周峻业;刘英;杨潇;王立伟;

  为解决Al-Zn-Mg-Cu合金热处理过程中Zn含量过高导致的第二相粒子不易回溶的问题，采用金相显微镜(optical microscope, OM)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)、维氏硬度计和室温拉伸实验，研究了不同双级固溶工艺对高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金固溶淬火态和T6峰时效态微观组织和力学性能的影响。结果表明：随着第一级固溶温度的升高，合金强度硬度升高，材料综合力学性能提高；延伸率随第一级固溶温度的升高先上升后下降，拉伸断口均呈现韧性断裂；合金经460℃/1 h+475℃/2 h双级固溶-淬火处理后抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为580.5 MPa、465.3 MPa和13.6%,综合力学性能较好。通过调整双级固溶处理过程中第一级处理的温度可以改善高Zn含量铝合金材料的综合性能，为提升铝合金材料热处理工艺提供了理论参考。

  2025年04期 v.46;No.185 426-433页 [查看摘要][在线阅读][下载 1957K]
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• 预拉伸对TRIP钢微观组织及成形性能的影响

  刘坡;王润铮;黎旺;陈龙茂;马海坤;李青;韩鹏彪;

  为研究预变形对相变诱发(transformation induced plasticity, TRIP)钢马氏体转变和微观组织演变的影响规律，探究变形TRIP钢成形性，选用TRIP590钢板为试验材料，采用2种尺寸拉伸试样(标准试样和宽试样)在0～0.12范围下进行预应变拉伸加载，对预应变试样进行拉伸试验和微观组织观察，并分析预应变对宽试样各向异性和杯突性能的影响。结果表明：预应变使TRIP钢发生了一定的马氏体转变，且较大预应变下产生较多位错，在提升材料强度的同时降低塑性，在0.02预应变下得到最高的强塑积；较大的预应变会影响材料的各向异性，90°取向试样延伸率相对较大；杯突峰值载荷和杯突值均随预应变增加而逐渐下降。适量预应变可提高TRIP钢的综合性能，但过大的预应变会降低其成形能力，这为其组织设计和成形工艺提供了参考。

  2025年04期 v.46;No.185 434-442页 [查看摘要][在线阅读][下载 1655K]
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土木建筑工程

• 煤灰渣混凝土梁柱节点抗震性能研究

  魏佳琪;张鸣倩;王卓;马康;于海丰;冯叶;李华伟;聂庆科;曹康佳;

  为了研究固废煤气化灰渣在混凝土试件中高值化和高掺量利用，对1个普通混凝土和3个煤气化灰渣混凝土梁柱中节点实施低周往复加载试验，研究其破坏现象、滞回性能、能量耗散能力、延性特征和刚度退化，探讨煤灰渣作为掺合料的混凝土节点破坏机制，分析掺量、轴压比、混凝土强度对煤灰渣混凝土梁柱中节点抗震性能的作用规律。结果表明：煤灰渣混凝土节点均发生了梁端弯曲塑性铰破坏，破坏时梁端钢筋屈服，混凝土压碎破坏，包括初裂、通裂、极限和破坏4个阶段，试件的滞回曲线较为饱满；煤灰渣掺量为20%时，煤灰渣混凝土节点较普通混凝土节点的承载力提高了14%。使用合理配比的煤灰渣混凝土可在提高承载力的同时节省水泥用量、降低混凝土的碳排放量，为混凝土工程中固废煤灰渣的规模化、高值化综合利用提供了参考。

  2025年04期 v.46;No.185 443-452页 [查看摘要][在线阅读][下载 1766K]
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• 冲击荷载下基于动力宏应变的组合梁损伤识别方法研究

  李运生;贺鼎;贾晓远;崔春雷;荣学亮;张彦玲;

  为了实现基于分布式长标距光纤布拉格光栅(fiber bragg grating, FBG)传感器的钢-混凝土组合梁损伤识别，进行了冲击荷载下的组合梁模型试验和有限元分析，采用由动力宏应变频谱幅值构造的损伤评估指标β_n分别对钢梁截面损伤和栓钉连接件损伤进行了损伤识别。结果表明：将长标距FBG传感器沿纵向连续布置在钢梁下表面，钢梁损伤区域传感器的宏应变明显增大，根据评估指标β_n>0可判定该传感器范围内发生了钢梁截面损伤，且该指标对钢梁裂纹在腹板上的扩展高度较下翼缘上的扩展宽度更为敏感；对于栓钉损伤，可通过在结合面上、下成对布置长标距传感器，将对应的宏应变时程作差得到滑移宏应变时程，进而基于滑移宏应变频谱幅值得到的评估指标β_n,并采用两阶段识别法，可较好地识别栓钉损伤位置。对分布式长标距传感器进行合理布置，可实现对钢-混凝土组合梁中各组成构件，尤其是属于隐蔽构件的连接件的损伤识别。

  2025年04期 v.46;No.185 453-463页 [查看摘要][在线阅读][下载 2400K]
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新能源与节能环保

• 涡流发生器对翼型气动性能影响的连续雷诺数效应分析

  贾娅娅;赵佳诚;曹万鹏;刘庆宽;吕善宁;

  为了有效提升大型风力机的发电效率，对风力机翼型气动性能的优化措施进行了探究。采用风洞试验的方法，系统地研究了连续大雷诺数范围内，涡流发生器对风力机翼型气动性能优化效果的雷诺数效应。结果表明：随着雷诺数的增大，翼型升力系数呈现出显著的增长趋势，无论是否布置涡流发生器，均表现出明显的雷诺数效应，同时，涡流发生器对翼型气动性能优化效果的雷诺数效应也与其布置位置有关；当涡流发生器布置在距翼型前缘0.1c～0.2c范围内时，对翼型升力系数的提升效果显著优于其布置在距翼型前缘0.3c～0.4c范围内，且这种提升效果随雷诺数的增大而逐渐增强，但是这种增强趋势并非线性变化；当涡流发生器布置在距翼型前缘0.3c～0.4c处时，随着雷诺数的增大，其对翼型升力系数的提升幅度呈现出相反的变化趋势，存在一个临界雷诺数。拟合得到了表征不同雷诺数条件下涡流发生器对翼型气动性能优化效果的计算公式，可为工程应用提供参考。

  2025年04期 v.46;No.185 464-472页 [查看摘要][在线阅读][下载 1845K]
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• 《河北科技大学学报》2025年特色栏目重点选题

  本刊编辑部;

  <正>国家青年/地区科学基金项目专栏机械工程领域:生物制造与仿生制造;摩擦学基础与仿生摩擦学设计;表/界面结构仿生设计;智能感知与控制;机器人与智能制造;人机协作与群体智能;机械表/界面效应与控制;复杂机电系统集成设计;增材制造与超快激光制造科学与工程基础;超滑新体系与超滑零部件设计;复杂系统动力学机理认知及设计调控;极端服役环境下的结构设计理论及可靠性评价方法;柔性制造全流程质量评价与动态调控理论与关键技术;面向能量收集系统设计的多场耦合理论;面向精密制造的工业互联网统一时空基准理论与技术。材料科学领域:现代钢铁及冶金新技术;轻质金属材料制备技术;精确成形及过程控制技术;材料智能技术;电子信息材料前沿;先进高分子材料;储能材料技术。

  2025年04期 v.46;No.185 352页 [查看摘要][在线阅读][下载 791K]
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• 《河北科技大学学报》投稿须知

  本刊编辑部;

  <正>1行文顺序(1)题名(尽量不多于20个字,避免使用“…的研究”等非特定词,不建议使用副题名;(2)作者署名;(3)作者单位(包括二级单位),所在省市及邮政编码;摘要;(5)关键词(5～8个,包括“首关键词”);(6)中图分类号,文献标识码;(7)英文题名、作者署名、作者单位、摘要、关键词(与中文内容对应);(8)正文;(9)参考文献;(10)基金项目名称及编号(附证明);(11)第一作者简介:姓名(出生年—),性别,民族,籍贯,职称,学历,研究方向;(12)通信作者姓名、职称、学历、电话,电子邮箱等。2摘要以300字为宜,包括研究目的、创新方法、研究结果、结论4个部分。摘要是独立成篇的二次文献,采用第三人称撰写,不使用“本文”、“作者”等作为主语。以文字叙述为主(不使用图表、参考文献、公式及化学式),非公知公用的缩略语首次出现应加注全称。详见本刊主页“中英文摘要撰写要求”。

  2025年04期 v.46;No.185 473页 [查看摘要][在线阅读][下载 754K]
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