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2019年  41卷  第10期

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深度神经网络模型压缩综述
李江昀, 赵义凯, 薛卓尔, 蔡铮, 李擎
2019, 41(10): 1229-1239. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.03.27.002
摘要:
深度神经网络近年在计算机视觉以及自然语言处理等任务上不断刷新已有最好性能,已经成为最受关注的研究方向.深度网络模型虽然性能显著,但由于参数量巨大、存储成本与计算成本过高,仍然难以部署到硬件受限的嵌入式或移动设备上.相关研究发现,基于卷积神经网络的深度模型本身存在参数冗余,模型中存在对最终结果无用的参数,这为深度网络模型压缩提供了理论支持.因此,如何在保证模型精度条件下降低模型大小已经成为热点问题.本文对国内外学者近几年在模型压缩方面所取得的成果与进展进行了分类归纳并对其优缺点进行评价,并探讨了模型压缩目前存在的问题以及未来的发展方向.
宏观接触热阻研究综述
汪献伟, 王兆亮, 何庆, 李秀莲
2019, 41(10): 1240-1248. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.10.05.001
摘要:
基于国内外学者在宏观接触热阻领域的研究成果,阐述了宏观接触热阻的理论研究和工程应用现状,介绍了宏观接触热阻的理论计算方法、实验测量方法和数值模拟方法,明确了各种方法的优缺点.简述了宏观接触热阻的影响因素,基于中国聚变工程实验堆(CFETR)低温超导线圈的降温实验,创建界面接触热阻分析模型,详细分析了热流方向、温度、压力等因素对超导磁体不锈钢铠甲、介电绝缘材料、失超保护材料接触热阻的影响,并进一步探究了温度、压力等因素导致接触热阻发生变化的热力学原因.最后,结合工程计算中对准确性和便捷性的要求,指出了接触热阻的未来研究方向.
高应变率下红砂岩“冻伤效应”
杨阳, 杨仁树
2019, 41(10): 1249-1257. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.01.14.002
摘要:
对低温冻结红砂岩进行动态冲击实验,研究高应变率下红砂岩动态力学特性的温度效应,运用损伤理论和能量理论,分析不同负温对红砂岩强度、损伤变量及能量耗散的影响,结合断口形貌分析,探究红砂岩在较低负温下动态力学强度出现劣化的原因.研究表明:较低的负温(-30℃后)会使红砂岩出现"冻伤",导致高应变率下岩石动态力学强度的急剧降低,宏观上则容易出现动力扰动下的瞬时工程灾变.根据断口形貌分析,较低的负温会导致红砂岩内部组成物质间界面处生成大量裂纹,这些裂纹尖端塑性变形能力差,在高应变率加载下极易失稳扩展发生低应力脆性破坏,而胶结物由于组成矿物成分复杂更易受负温影响,因此在动荷载和负温双重作用下往往是胶结物处先产生破坏,进而引起红砂岩整体的破裂.
层理倾角对受载千枚岩能量演化及岩爆倾向性影响
杨建明, 乔兰, 李远, 李庆文, 李淼
2019, 41(10): 1258-1265. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.09.18.003
摘要:
选择5种不同层理倾角的千枚岩进行单轴一次加卸载试验,探讨层理倾角对千枚岩变形破坏过程中能量演化及岩爆倾向性影响.试验结果如下:各岩样应变能演化相似,在应力峰值前表现为能量积聚,峰值后为能量释放和耗散.但随着层理倾角的增大,其储能极限、残余弹性能和最大耗散能均呈U型变化,通过拟合在60°均取得最小值;随层理倾角增大,在峰前岩样的弹性能比例值呈倒U型变化,其中在60°取得最大值,表明峰前在60°处用于层理压密做的功最少.而且在峰前最大弹性能比例随层理倾角增加变化幅值较小,体现出峰前层理倾角对储能效率影响较小.在峰后弹性能比例下降幅度大小为60° > 30° > 45° > 90° > 0°,说明含0°层理岩样的峰后裂隙发育最不充分表现出的脆性最大;结合弹性变形能指数(Wet)和冲击能量指数(Wcf)的优点建立新判据储能性能和峰后继续破坏耗散能的比例(W),并计算各倾角岩样的W值,其从小到大为60°→45°→30°→90°→0°.
考虑空间位形力作用的微米软颗粒溶液微圆管流动规律
朱维耀, 王亚震, 岳明, 邓庆军
2019, 41(10): 1266-1273. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.08.31.002
摘要:
针对微米级软颗粒溶液在微小孔道流动不符合泊肃叶流动规律问题,考虑受固体管壁影响软颗粒形变产生的空间位形力作用,基于Navier-Stokes理论,推导软颗粒溶液在圆管中的流速分布及流量表达式,引入颗粒形变因子以表征空间位形力作用的影响;建立考虑空间位形力作用的圆管流动数学模型.由微尺度流动特征实验,得到软颗粒溶液微圆管流动规律,与泊肃叶流动对比,结果显示当管径小于颗粒直径时,相同压力梯度下考虑空间位形力作用的流速比泊肃叶流动拟合结果更接近于实验数据.通过数值计算分析发现,与泊肃叶流动下的速度分布和平均流量相比,当微圆管尺寸减小时,空间位形力作用随之增大,其更大程度上影响流体在微圆管内的流动规律;当颗粒呈非球形且最小投影面积相同时,偏离球形颗粒程度越大,空间位形力作用越大,因此空间位形力作用在微小孔道流动中不可忽略.
铅离子对苯乙烯膦酸浮选锡石的活化作用
李艳军, 刘畅, 刘杰, 宫贵臣
2019, 41(10): 1274-1279. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.09.04.003
摘要:
通过单矿物浮选试验揭示了Pb2+对苯乙烯膦酸(SPA)浮选锡石效果的影响规律,在此基础上,利用接触角测定、Zeta电位检测、红外光谱分析和浮选溶液化学研究了苯乙烯膦酸浮选锡石体系中Pb2+的活化作用机理.单矿物试验结果表明:在矿浆pH为2.0~8.0的区间内Pb2+对锡石的浮选具有明显的活化作用,矿浆pH为4.0时锡石的回收率最高,达到93.78%,与不存在Pb2+的情况相比提高了5.33%.Zeta电位检测、红外光谱分析和浮选溶液化学结果表明:苯乙烯膦酸主要化学吸附于锡石表面,使锡石表面的Zeta电位负移,Pb2+的作用促进了苯乙烯膦酸的吸附,进一步降低了锡石表面的Zeta电位;Pb2+可以与锡石表面的Sn4+发生置换,PbOH+能够与锡石表面的Sn-OH发生相互作用形成以Sn-O-Pb+形式存在的络合物,这些作用增加了锡石表面的活性位点数量,使得苯乙烯膦酸在锡石表面的吸附量增多,导致了锡石的活化.
钢中液态夹杂物聚并行为的数学物理模拟
陈开来, 王德永, 屈天鹏, 田俊, 王慧华
2019, 41(10): 1280-1287. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.11.02.001
摘要:
基于相似原理,采用水模拟钢液,用有机试剂模拟钢液中液态非金属夹杂物,同时采用数值仿真方法共同研究了夹杂物种类、两相间界面张力及黏度对于液滴聚并过程的影响规律.结果表明,夹杂物液滴间的聚合趋势与其自身的物理性质有紧密联系,其中液滴相与连续相之间的界面张力会促进其相互聚并,而液滴相的黏度则正相反,在液滴聚并过程中起抑制作用.因此,通过改变液态夹杂物与高温钢液之间的界面参数以及黏度参数,有望达到聚合或分散的控制目标,进而实现夹杂物尺寸的灵活控制.
冶金熔渣混合制备微晶玻璃的组成及性能优化
李宇, 伊耀东, 陈奎元, 孟昕阳
2019, 41(10): 1288-1297. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.09.19.001
摘要:
以电炉镍铁渣和普通高炉渣为主要原料,采用Petrurgic一步法制备了微晶玻璃,并结合力学性能测试,对样品进行了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析,讨论了电炉镍铁渣和普通高炉渣配比、Mg2+含量以及晶核剂TiO2对成品微观结构及性能的影响规律.结果表明:将熔渣冷却至900℃结晶和650℃退火,能够制备出性能优良的微晶玻璃.当Mg2+含量增加且析出晶体为单一辉石族矿物时,微晶玻璃具有较高的力学性能.电炉镍铁渣或Mg2+含量增加,会导致其辉石族矿物含量增加,当两种渣混合掺量达到90%(镍铁渣质量分数50%,高炉渣质量分数为40%)且外掺2% MgO时,所制备微晶玻璃结构致密,仅含有单一辉石族矿物,包括透辉石、普通辉石和斜顽辉石,从而具有最优的力学性能,其抗折强度达210 MPa,抗压强度达1162 MPa.电炉镍铁渣或者MgO含量进一步增加,会导致镁橄榄石析出,此时微晶玻璃的力学性能显著下降.TiO2含量的增加不改变微晶玻璃晶体种类,合适掺入TiO2(本实验为质量分数2%)能够增强透辉石含量,提升性能;但过量掺入会抑制晶体生长,导致其性能下降.
Sc对7056铝合金组织和性能的影响
田少鲲, 李静媛, 张俊龙, 吕丹
2019, 41(10): 1298-1306. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.10.22.003
摘要:
对铸态合金进行了均匀化处理、挤压、固溶处理和时效处理,通过分析合金的化学成分,观察合金在不同状态的显微组织及析出相透射电镜(TEM)形貌,测试合金在热处理后的硬度和拉伸性能,研究了向7056铝合金中加入质量分数0.2%的Sc对合金组织和性能的影响.实验结果表明,Sc元素的加入可以明显细化组织晶粒,铸态晶粒由100~500 μm下降到50 μm左右;Sc元素的加入对合金的塑性有大幅度提高,时效处理后,合金的断后伸长率从10.82%增加到了13.60%;但屈服强度却由668 MPa下降到657 MPa.通过综合计算晶粒大小、析出相强化等因素,详细分析了Sc元素加入引起7056铝合金峰时效态屈服强度下降的原因.理论计算显示,向合金中加入质量分数0.2%的Sc元素时,峰时效处理后,合金的强度值会下降12.005 MPa,与试验值11 MPa接近.研究得到7056铝合金最佳的单级时效制度为120℃+16 h,峰值硬度和强度为195.2 HV和714 MPa,此时合金中主要强化相为圆盘状和短棒状的MgZn2相,大小约为4~6 nm,同时存在球状的Al3Zr相,大小约为20 nm.
具有微米纤维碳的硅/石墨/碳复合材料的制备及在锂离子电池中的应用
安富强, 何冬林, 庞铮, 李平
2019, 41(10): 1307-1314. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.06.08.001
摘要:
以沥青为软碳原料,商业石墨的载体材料,通过高温热解法成功合成了硅/石墨/碳复合材料,同时原位生成了微米尺度的碳纤维.该硅/石墨/碳复合材料具有诸多优点,石墨片层堆叠之间的空隙为硅的体积膨胀提供了有效的空间,沥青热解碳材料的包覆能一定程度抑制硅基材料的体积效应和提高其电子电导率,同时微米级的碳纤维能提高材料的长程导电性和结构稳定性,从而极大的改善负极材料循环性能.通过电化学测试表明,硅/石墨/碳复合材料中硅/石墨/碳复合负极材料在200 mA·g-1电流密度下具有650 mA·h·g-1的可逆容量,在200 mA·g-1电流密度下经过500圈循环后容量保持率为92.8%,每圈的容量衰减率仅为0.014%,展现了优异的循环性能.
铝棒低银铅合金表面陶瓷化复合阳极的制备与性能
闫文凯, 陈步明, 冷和, 黄惠, 郭忠诚, 徐瑞东
2019, 41(10): 1315-1323. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.11.04.002
摘要:
为获得一种锌电积用低成本、低析氧电位和高催化活性的阳极,在铝棒表面通过挤压复合技术包覆Pb-0.2% Ag合金得到Al棒Pb-0.2% Ag阳极.在含氟的硫酸溶液中,通过阳极氧化在Pb-0.2% Ag合金和Al棒Pb-0.2% Ag合金阳极表面形成具有高催化性能的膜层,采用显微图像分析仪和数显显微硬度计表征了膜层的厚度及硬度,并通过电子拉伸试验对比了两种阳极的极限抗拉强度.采用X射线衍射、扫描电子显微镜、循环伏安法、阳极极化和交流阻抗法等技术手段研究了Al棒Pb-0.2% Ag与Pb-0.2% Ag阳极表面氧化膜层的物相、形貌以及电化学性能.结果表明:Al棒Pb-0.2% Ag阳极相比Pb-0.2% Ag阳极表面易生成致密较厚的氧化膜层,且膜层硬度提升了41.64%,其氧化膜层主要物相均为电催化活性良好的β-PbO2.新型阳极的极限抗拉强度是传统阳极的1.3倍,大大改善了阳极材料的机械性能.阳极极化曲线数据显示Al棒Pb-0.2% Ag/PbO2阳极在电积锌体系中具有较低的析氧电位(1.35 V vs MSE,500 A·m-2)和较高的交换电流密度(7.079×10-5 A·m-2).循环伏安曲线和交流阻抗数据显示Al棒Pb-0.2% Ag/PbO2阳极具有较高的电催化活性、较大的表面粗糙度和较小的电荷传质电阻.在电积锌实验中,栅栏型Al棒Pb-0.2% Ag/PbO2阳极相比传统Pb-0.2% Ag阳极平均槽电压下降了75 mV,而且大大减少了阳极泥的产生.
FeSiAl电磁屏蔽涂层的腐蚀行为对吸波性能的影响
卢桃丽, 范书亭, 卢琳, 马政, 陈恒
2019, 41(10): 1324-1331. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.04.01.003
摘要:
以在Q235冷轧钢板表面涂敷的FeSiAl电磁屏蔽涂层为研究对象,通过改变固化条件,探究了电磁屏蔽涂层的最优固化环境.同时,运用中性盐雾试验、电磁屏蔽性能测试和电化学阻抗试验,研究了自然条件固化后涂层的吸波性能和耐蚀性能随盐雾周期不同的变化规律.结果表明,电磁场下固化会损害涂层的腐蚀屏蔽性.吸波剂含量的增加不利于提升涂层的吸波性能,同时也会损害涂层的腐蚀屏蔽性.长期盐雾试验后,涂层的吸波性能随腐蚀屏蔽性的降低而下降.
基于增强学习算法的插电式燃料电池电动汽车能量管理控制策略
林歆悠, 夏玉田, 魏申申
2019, 41(10): 1332-1341. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.10.15.001
摘要:
以一款插电式燃料电池电动汽车(plug-in fuel cell electric vehicle,PFCEV)为研究对象,为改善燃料电池氢气消耗和电池电量消耗之间的均衡,实现插电式燃料电池电动汽车的燃料电池与动力电池之间的最优能量分配,考虑燃料电池汽车实时能量分配的即时回报及未来累积折扣回报,以整车作为环境,整车控制作为智能体,提出了一种基于增强学习算法的插电式燃料电池电动汽车能量管理控制策略.通过Matlab/Simulink建立整车仿真模型对所提出的策略进行仿真验证,相比于基于规则的策略,在不同行驶里程下,电池均可保持一定的电量,整车的综合能耗得到明显降低,在100、200和300 km行驶里程下整车百公里能耗分别降低8.84%、29.5%和38.6%;基于快速原型开发平台进行硬件在环试验验证,城市行驶工况工况下整车综合能耗降低20.8%,硬件在环试验结果与仿真结果基本一致,表明了所制定能量管理策略的有效性和可行性.
基于改进鸽群优化和马尔可夫链的多无人机协同搜索方法
王瑞, 肖冰松
2019, 41(10): 1342-1350. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.09.02.002
摘要:
针对多无人机在协同搜索过程中存在重复搜索、目标静止、搜索效率低的问题,提出基于改进鸽群优化和马尔可夫链的多无人机协同搜索方法.首先,建立类似传感器探测范围的蜂窝状环境模型,降低对搜索区域的重复搜索;其次,建立满足高斯分布的马尔可夫链动态目标运动模型;然后,将柯西扰动引入基本鸽群优化算法的地图和指南针算子,高斯扰动引入地标算子,同时利用模拟退火机制保留次优个体,进而有效缓减基本鸽群优化算法易陷入局部最优的问题.最后,通过仿真实验将本文算法与其他群体智能算法进行比较,结果表明新型算法的合理性和有效性.
冲刷深度对海上风电塔地震动力响应的影响分析
宋波, 赵伟娜, 双妙
2019, 41(10): 1351-1359. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.01.20.001
摘要:
基于某海上风电塔进行现场监测、有限元模拟及室内振动台试验研究,考虑桩-土相互作用并对结构进行精细化数值模拟分析,研究了不同冲刷深度下结构自振周期的变化及不同冲刷深度对结构地震动作用下动力响应的影响规律.现场监测结果表明:6#风机结构受海水冲刷严重,与同时期建造的15#风机相比振动幅度明显,说明冲刷深度对结构的影响不可忽略.数值模拟分析表明:冲刷深度主要影响结构高阶振型,使结构自振周期变长,增幅最大达33%.由于冲刷致使土层对高柔性结构约束减弱,结构将产生大的振动进而导致风机停摆;在遭遇7度罕遇地震时,应立即停止发电工作.室内缩尺振动台试验与数值模拟所得结果的变化曲线较为均匀,趋势上较吻合,充分验证了数值模拟的准确性.