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2020, 40(10): .

摘要(1567) PDF(1724)

摘要:

2020, 40(10): .

摘要(1412) PDF(1919)

摘要:

数字图像相关技术在多孔气凝胶基复合材料弹性力学常数识别中的应用

刘刘, 姬晓慧, 郝自清, 曲宏亮, 贺体人

2020, 40(10): 1033-1042. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2019.218

摘要(1880) PDF(2202)

摘要:
采用数字图像相关技术（digital image correlation，DIC）结合有限元模型修正技术（FEMU），通过2维编织高铝纤维增强多孔气凝胶基复合材料正轴及偏轴拉伸实验，同时识别获得了材料面内多个工程弹性常数.通过力学实验结合有限元数值虚拟实验，研究了识别过程中目标函数构成、优化方法、参数初值、位移场随机误差水平对识别结果和效率的影响.研究表明针对2维编织多孔气凝胶基复合材料，选取DIC实测位移和有限元数值计算位移的方差作为目标函数，通过L-M非线性最小二乘优化方法，计算参数敏感度矩阵，可同时识别获得多个加载面内材料力学性能参数，识别效率高，识别过程对参数初值、位移场随机误差水平不敏感，鲁棒性好.

高速气流作用下两级飞行器动态分离过程研究

王树有, 邹道逊, 蒋建伟, 门建兵, 李梅

2020, 40(10): 1043-1049. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2019.246

摘要(1799) PDF(2117)

摘要:
为研究超声速气流对分离过程的影响，开展了两级飞行器高速气流下动态分离过程的数值模拟，建立了高速气流环境下含空气阻力内弹道模型；基于嵌套网格技术，分析了不同高速气流来流速度及攻角下前级的气动与运动特性，得到了前级典型气动参数、动态分离速度及静动态分离速度差异变化规律.结果表明：在本文研究范围内，静动态分离速度差异在不同高速气流来流速度和攻角条件下变化明显.随高速气流来流速度增大，前级分离结束时刻的阻力系数、升力系数和动态分离速度减小，速度差异因子增大；随攻角增大，阻力系数、升力系数和分离速度增大，速度差异因子减小.

飞秒激光烧蚀炸药的冲击压力数值模拟

伍俊英, 张晓舟, 刘嘉锡, 杨利军, 李姚江, 陈朗

2020, 40(10): 1050-1056. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2019.217

摘要(1842) PDF(2033)

摘要:
飞秒激光能够在极短时间内烧蚀炸药产生高温高压等离子体，飞秒激光烧蚀炸药技术可用于精密加工炸药元件和安全处理废旧弹药.为深入探讨飞秒激光烧蚀炸药作用规律，采用非线性有限元计算方法，建立了飞秒激光烧蚀炸药过程的起爆计算模型，对飞秒激光烧蚀LX-17和LX-10两种炸药过程进行了数值模拟计算，获得了不同飞秒激光能量作用下等离子体和炸药中的压力分布规律.计算结果表明，在飞秒激光烧蚀炸药的过程中，烧蚀产物等离子体和激光作用区外附近炸药的初始压力较高，但是由于激光烧蚀区域极小，炸药内冲击波压力迅速衰减，没有发生起爆现象.

煤粒瓦斯放散模型及规律研究

郝永江, 胡杰, 梁磊, 谢建林, 秦跃平

2020, 40(10): 1057-1063,1071. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2020.059

摘要(1749) PDF(2001)

摘要:
为了更准确地描述煤粒瓦斯的放散过程，设计了有限空间内煤粒瓦斯放散实验.实验结果表明瓦斯累积放散量倒数与时间n次方倒数成线性关系，且拟合度达到0.99以上，由此得出了煤粒瓦斯的放散模型.以达西定律为基础，构建了有限空间内瓦斯放散数学模型，采用有限差分编程解算，得到了与实验对应压力下，瓦斯流动过程中累积放散量及放散速度随时间的变化规律.通过对比分析，理论上验证了煤粒瓦斯放散模型的准确性，模拟结果与实验结果较好的吻合也进一步证实了瓦斯在煤粒中的流动符合达西定律.

纤维金属3维复合材料力学性能研究

吴桂英, 何佳辉, 马小敏, 李鑫

2020, 40(10): 1064-1071. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2019.277

摘要(1919) PDF(1978)

摘要:
研究不同排列方式的纤维金属3维复合材料在不同方向上的力学性能和失效模式，对复合材料试样进行拉伸试验、三点弯曲试验及静态压入试验.拉伸试验表明[0°/0°]排列的复合材料在纤维方向上具有最高的拉伸模量、屈服强度及拉伸强度，而在垂直于纤维方向上具有很低的力学性能.[0°/90°]排列的复合材料由于其仅一侧纤维受拉，其力学性能相对较弱，且变形模式表现为试样的弯曲变形.[0°/0°]和[0°/90°]两种方式排列的复合材料的拉伸剪切性能差别较小.弯曲试验表明[0°/0°]排列方式的复合材料在纤维方向上的抗弯能力最高.静态压入试验表明，[0°/0°]和[0°/90°]的复合板具有近似的抗压入破坏能力.试样破坏模式显示，纤维金属3维复合材料未出现界面失效等结构性破坏，具有优良的界面强度.

活性芯体子弹对柴油油箱引燃效应及机理研究

葛超, 余庆波, 卢冠成, 郑元枫, 王海福

2020, 40(10): 1072-1080,1087. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2019.206

摘要(1574) PDF(2074)

摘要:
针对传统惰性子弹对柴油油箱引燃能力不足的问题，提出一种活性材料填充钨合金子弹结构.基于12.7 mm弹道枪，开展了活性芯体子弹对柴油油箱引燃效应实验研究，结合子弹侵彻过程动力学理论分析，得到了弹芯结构、子弹与油箱碰撞位置对引燃效应影响规律，并揭示了活性芯体子弹结构对柴油油箱的引燃机理.研究结果表明，在装填等质量活性材料的情况下，子弹结构活性材料腔长径比越小，子弹实心段长径比越大，活性材料非自持反应释能更完全，燃油流体动压更显著，引燃效率更高；子弹作用油箱位置影响子弹与燃油作用时间，通过影响燃油内流体动压效应及活性材料点火时间，显著影响引燃效率；活性芯体子弹通过动能侵彻流体动压效应及活性材料化学反应释能的双重作用，使其对柴油油箱的引燃效率显著高于传统惰性子弹.

基于流量特征识别的哑终端安全管控系统

宋宇波, 杨俊杰, 张仕奇, 祁欣妤, 胡爱群

2020, 40(10): 1081-1087. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2019.251

摘要(2103) PDF(2041)

摘要:
网络摄像头、网络打印机这类基于IP协议无用户交互界面的物联网哑终端通常基于嵌入式系统开发，存在程序固化难以更新、计算资源有限、采用简单的安全认证机制等问题，出现安全漏洞难以进行升级很容易被攻击者控制发起网络攻击.针对上述问题，本文设计并实现了基于流量特征识别的哑终端安全管控系统.该系统提取终端的流量特征，实现终端的身份鉴别和行为监管.在设备接入时，提取终端的流量静态特征实现身份鉴别；在设备接入后通过分析流量动态行为特征判断其是否存在异常行为.发现异常行为后阻断会话连接.该系统在实验环境和实测环境下性能均表现较好，设备识别准确率达到96.6%，异常检测准确率达到97.7%，可有效检测DOS、端口扫描等网络攻击行为.

基于一种改进的一维卷积神经网络电机故障诊断方法

马立玲, 刘潇然, 沈伟, 王军政

2020, 40(10): 1088-1093. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2019.201

摘要(1876) PDF(2115)

摘要:
故障诊断对于保障电机正常运行有着重要意义，卷积神经网络（CNN）对单一电机故障有着良好的诊断效果.然而传统CNN在处理不同尺寸的数据上存在局限性.针对这一问题，提出了一种基于空间金字塔池化和一维卷积神经网络相结合的故障诊断方法与参数优化策略.该方法不仅使网络可以处理不同尺寸的数据，还降低了网络结构的复杂性和所需运算量.所提出的参数优化策略从理论上解决了诊断过程中可能会发生的金字塔池化的尺度失配问题.仿真结果表明，与传统网络相比，所提出的方法提高了网络结构的鲁棒性与泛化能力，可以更加快速准确地实现电机的故障诊断.

基于非仿射模型的高超声速飞行器预设性能控制器

李小兵, 赵思源, 王林

2020, 40(10): 1094-1101. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2019.162

摘要(1660) PDF(1990)

摘要:
针对高超声速飞行器非仿射模型提出预设性能控制方法，设计了一种新型预设性能函数来保证控制器的动态性能和稳态性能，通过构造误差转化函数将最初的受限系统转化为等效的不受限系统来简化控制器设计.将高超声速飞行器纵向动力学模型分解为速度和高度子系统并分别设计控制律.对于高度子系统，使用高阶跟踪微分器对误差进行估计，引入模糊函数对未知项进行逼近，避免了反演控制中的反复求导；对于速度子系统，直接根据预设性能函数设计比例积分控制器.所设计的控制律在参数不确定和干扰的情况下保证了期望的动态性能和稳态精度，同时降低了计算量.最后，通过仿真实验验证了控制器的有效性.

基于关联模型的关键业务系统识别与风险评估

杨宏宇, 秦赓

2020, 40(10): 1102-1110. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2019.257

摘要(1680) PDF(1919)

摘要:
为有效识别业务流程中关键业务系统并评估其对业务流程造成的安全风险，提出一种关键业务系统识别模型.首先，通过建立业务流程关联模型得到评价属性矩阵和系统关联度矩阵；然后，改进优劣解距离法（technique for order preference by similarity to an ideal solution，TOPSIS）中的加权方法和相对接近度计算方法，利用TOPSIS的改进方法识别关键业务系统；最后，评估业务系统发生信息安全事件时业务流程面临的损失.实验结果表明，本文模型可以准确地识别业务流程中关键业务系统，并能有效地评估业务系统对业务流程造成的影响.

瞳孔检测的图像裁剪与异常瞳孔排除

王洪枫, 王建中, 白柯萌, 张晟

2020, 40(10): 1111-1118. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2019.225

摘要(1700) PDF(2153)

摘要:
为获取眼部特征进行视线跟踪，提出了一种具有较高实时性和正确率的瞳孔检测方法.使用模板匹配定位眼睛在图像中位置，裁剪边缘冗余图像，降低瞳孔检测计算量，从而提高实时性；利用瞳孔的形状、颜色等特征以及眼球运动规律，得到瞳孔在图像中分布规律，对错误的瞳孔信息进行排除，从而提高瞳孔检测正确率.实验结果表明，在NVIDIA Jetson TX2嵌入式计算机上，该瞳孔检测方法检测正确率达到95.06%，检测速率为95 fps，耗时平均减少55.33%，具有良好的实用性.

模块化多电平换流器的桥臂聚合模型

王亮, 韩培东, 彭婧宇, 杨洪泰, 李宁, 李良

2020, 40(10): 1119-1125,1137. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2019.173

摘要(1746) PDF(2003)

摘要:
模块化多电平换流器（MMC）在新能源并网、岛屿供电等方面具有独特的优势，得到了越来越广泛的应用.由于MMC子模块数众多，导致其电磁暂态仿真计算量大、耗时多，增加了MMC设计和优化的难度，更不利于含MMC电力系统的电磁稳定性仿真分析，因此需要建立准确高效的仿真模型以便于对系统不同的运行方式和工况进行分析.依据MMC子模块工作模态，分析了MMC桥臂的工作模式，建立了一种可适用于系统级分析的桥臂聚合模型，推导了其参数的计算方法.最后在PSCAD/EMTDC中搭建了一个49电平MMC详细电磁暂态模型及其等效聚合模型，对比了两种模型在VSC-HVDC的启动、运行、故障时的动态过程.结果表明，所提出的MMC聚合模型可以精确模拟各种工况下MMC的系统级行为.

分子印迹磁性荧光复合微球的制备及其性能研究

罗爱芹, 陈炜杰, 张鑫, 刘红阳, 李园园, 孙立权

2020, 40(10): 1126-1132. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2019.112

摘要(1761) PDF(1916)

摘要:
复杂生物体系中蛋白质的高效分离分析在生物分离、蛋白质纯化与检测等生命科学研究领域中具有重要的意义.本文以磁性荧光复合微球（Fe₃O₄MNP-ZnSQDs）为载体，利用表面印迹技术在Fe₃O₄MNP-ZnSQDs表面构建"核-壳"结构的磁性荧光蛋白印迹微球（Fe₃O₄MNP-ZnSQD@MIPs），并用于溶菌酶蛋白的快速分离.结果表明，制备的Fe₃O₄MNP-ZnSQD@MIPs具有分散性好、粒径均一、荧光发射强、磁响应明显等特点.在最优条件下，该印迹微球在15 min达到吸附平衡，最大吸附容量可达645.76 m g· g^-1，饱和磁强度为40 em u· g^-1，且具有良好的选择性，印迹因子为2.15.该磁性荧光分子印迹微球成本低、耗时短、使用简单、吸附量高且选择性好，可用于大批量样品检测中溶菌酶的快速分离与纯化.

带马氏切换的时滞脉冲神经网络稳定性分析

席福宝, 徐畅

2020, 40(10): 1133-1137. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2019.179

摘要(2119) PDF(1839)

摘要:
为研究带马氏切换的时滞脉冲随机神经网络的均方指数稳定性，构造了合适的Lyapunov函数，并利用伊藤公式、矩阵知识、泛函理论及神经网络自身的特性，对脉冲时刻及非脉冲时刻的系统状态进行分析，得到了该神经网络具有均方指数稳定性的判别准则，该准则应用广泛，简单好用.最后通过数值例子及仿真模拟，说明了该准则的正确性.

曲指数族流形在无线传感器网络定位中的应用

塞拉斯, 许皓, 宋扬, 孙华飞

2020, 40(10): 1138-1142. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2019.121

摘要(1599) PDF(1852)

摘要:
利用信息几何中的统计流形理论和自然梯度流形学习定位方法，研究了基于接收信号强度（RSS）的无线传感器网络自定位问题.首先，通过概率密度函数构造了一个曲指数族定位模型；然后，针对给定初始状态值的未知目标节点定位问题，结合梯度下降法，提出了基于此模型的最优非线性估计方法及其改进算法.梯度下降法的良好性质和仿真结果表明，这些算法有很好的收敛效果和更高的定位精度.

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2020年第40卷第10期

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