机械·电气·电子

• 改进蜣螂优化XGBoost的变压器故障诊断研究

  李红月;李春雨;李涛;

  目的 针对极端梯度提升(XGBoost)关键参数难以选取，导致变压器故障诊断准确率低及蜣螂优化算法(DBO)易陷入局部最优的问题。方法 以14维气体特征量作输入，提出一种改进蜣螂优化算法(IDBO优化XGBoost的变压器故障诊断模型。首先，采用Tent混沌映射、自适应螺旋策略、柯西-高斯变异及T扰动对DBO算法的4个阶段进行改进优化，提升算法的寻优能力；其次，通过与原始DBO、灰狼算法(GWO)、麻雀算法(SSA)、鲸鱼算法(WOA)的寻优对比测试，证明IDBO算法的优越性；最后，将IDBO-XGBoost模型与DBO、SSA、GWO优化的XGBoost、使用DBO优化多种机器学习、IEC方法进行故障诊断对比实验。结果 结果表明，所提模型准确率为91.76%,Kappa系数为0.900 8,故障诊断效果更好。结论 IDBO-XGBoost模型能够有效提升故障诊断的准确率，为变压器的故障诊断提供了一种有效的解决方案。

  2025年02期 v.45;No.197 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1376K]
  [下载次数：140 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 轻量级YOLOv8的绝缘子缺陷检测算法

  周孟然;蔡文韬;来文豪;

  目的 针对绝缘子的缺陷检测方法存在检测精度低、检测时间长、易出现漏检、误检等问题。方法 提出了一种基于YOLOv8改进的检测方法。首先，引入双向特征金字塔轻量化网络(BiFPN)促进了多尺度融合，减少了模型的参数计算量。其次，对检测头进行重设计，采用两个重参数卷积替换了原本的卷积，可以捕获更丰富和更复杂的特征信息，提高模型的训练效率和泛化能力。最后，使用改进的损失函数(MPDIoU)替换原本的损失函数(CIoU),提高边界框回归损失的优化效果，增强模型检测准确率。结果 试验结果表明，改进的算法与原始模型相比计算量降低了27.2%,参数量降低了41.2%,FPS提高了81.8%同时mAP提升了3.2%。结论 在确保模型轻量化的前提下，成功提升了检测精度，以满足绝缘子缺陷检测的应用需求。

  2025年02期 v.45;No.197 10-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1551K]
  [下载次数：104 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ]

• 双轴余弦柔性铰链的设计计算及性能分析

  王传礼;徐壮;解甜;张梦哲;

  目的 柔性铰链作为柔顺位移机构的基础构件，广泛应用于微位移领域，有必要研究新型柔性铰链及分析其微位移特性。方法 提出了一种基于余弦函数的新型双轴柔性铰链，基于材料力学的理论，推导了双轴余弦柔性铰链转动柔度和拉伸刚度的计算公式。并运用有限元方法对推导的计算公式进行了分析研究，分析发现，转动柔度和拉伸刚度的有限元解与解析解的最大误差均在10%以内，验证了所推导公式的正确性。其次，探讨了结构参数对转动柔度和拉伸刚度的影响。结果 最小厚度、切割深度和切割宽度与铰链的转动柔度与拉伸刚度并不完全呈现一样的变化趋势，研究表明，最小厚度对双轴余弦柔性铰链的影响最为敏感，其次是切割宽度，影响最小的是切割深度。结论 最后对双轴余弦柔性铰链与双轴椭圆柔性铰链进行了对比分析，双轴余弦柔性铰链在转动能力和对载荷的敏感性要优于双轴椭圆柔性铰链。

  2025年02期 v.45;No.197 19-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 1508K]
  [下载次数：158 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 基于改进自适应遗传算法的矩形阵列优化

  林涵;张仁海;

  目的 针对多约束矩形稀疏阵列存在的峰值旁瓣高、辐射方向性较低等问题。方法 提出一种基于改进自适应遗传算法的方向图综合优化算法。该算法首先在自适应遗传算法的基础上，采用了轮盘赌和精英保留双重选择策略。综合考虑阵列间距的约束条件然后引入实值的中间初始种群变换到真实距离间隔构建初始矩阵，缩小算法的搜索空间，提高优化效率。最后在自适应交叉变异过程中加入控制种群适应度集中机制，使算法在进化后期摆脱陷入局部最优，避免陷入个体早熟。结果 仿真结果表明，新算法可以有效地抑制矩形阵列方向图峰值旁瓣电平。结论 新算法拥有稳定的寻优能力，对降低峰值旁瓣电平优化效果得到了显著提升。

  2025年02期 v.45;No.197 26-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1256K]
  [下载次数：126 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

地质·测绘·环境

• 不同复垦方向土壤性状及修复成效评价

  张世文;郁俊;胡睿鑫;胡含秀;刘硕;曹正权;

  目的 揭示不同复垦方向土壤性状与修复成效，旨在为复垦方向与措施优选提供支撑。方法 以采煤复垦区为研究对象，构建不同复垦方向多层次修复成效评价模型。通过野外采样和室内测试，分析其不同深度土壤性状差异，并利用熵权TOPSIS法评估其修复成效。结论 单因素方差分析表明，pH、全氮、全磷和菌群丰度在不同复垦方向间差异不显著(P>0.05),其他指标在不同复垦方向间差异显著(P<0.05);粉煤灰充填下粮田修复成效最好，高于粉煤灰填充下菜地与园地。与对照相比，低于未塌陷地，高于塌陷未复垦地，煤炭开采对土地功能产生不良影响，而复垦对功能恢复起到正向作用；拟合小麦生物量与修复成效的得分，两者呈现线性关系，基于熵权TOPSIS的修复成效评价模型是合理可行的。研究结果可为进一步改良土壤、提高土壤质量水平提供科学的理论依据。

  2025年02期 v.45;No.197 34-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1174K]
  [下载次数：85 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 采样密度对土壤全氮随机森林模拟精度的响应

  栗小朋;张世文;刘小雪;颜芳;孔晨晨;焦扬庆;赵宝玉;

  目的 对于区域内的土壤全氮，合理的采样密度既能精准的获得土壤全氮含量的现状和变化，又能节省人力物力，因此掌握采样密度对空间模拟的影响显得至关重要。方法 基于北京市房山区土壤样点数据，利用经典统计学分析计算合理采样数目，并设置不同密度梯度，将地形、植被等因子作为辅助变量，利用随机森林模型对房山区土壤全氮的空间分布进行预测，探讨采样密度对土壤全氮含量模拟精度的响应。结果 研究发现，若不考虑实际的空间变异情况，仅使用Cochran公式决定采样密度会导致土壤全氮空间预测精度较低；半方差分析结果表明，研究区内土壤全氮具有中等强度的空间相关性；土壤全氮含量空间分布总体呈西高东低趋势，与高程分布基本一致。使用随机森林方法对土壤全氮进行空间预测时，采样密度的增加显著影响了模拟精度。当采样密度超过370个时，精度的变化趋于平稳，采样密度对精度的响应变弱。当采样密度为497时R~2(0.82)最大，RMSE(0.15g/kg)最小，随机森林模拟精度最好。结论 在确保精度的前提下，通过随机森林对房山区土壤全氮进行模拟的最优采样密度应至少达到222个且不超过370个，该结论可以为后续的土壤调查提供一定依据。

  2025年02期 v.45;No.197 42-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1827K]
  [下载次数：60 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ]

土木·力学·爆破

• 冲击作用下模拟月壤动态劈裂拉伸试验研究

  马芹永;吴飞;

  目的 为研究不同冲击荷载作用下碱激发模拟月壤的动态响应特征，方法 利用分离式霍普金森压杆(SHPB)对不同温度养护下的碱激发模拟月壤试样进行动态冲击劈裂拉伸试验，分析不同冲击荷载对碱激发模拟月壤动态拉伸强度、能量耗散规律以及破坏形态的影响。结果 试验结果表明，碱激发模拟月壤破碎耗能和破碎耗能密度随冲击荷载增加均表现出指数型增长趋势，损伤耗散能可直接反映内部微裂隙的发育程度。结论 试样内部损伤耗散能随冲击荷载的增大而增大，试样发生劈裂破坏时损伤耗能达到最大值；不同冲击荷载作用下，试样均表现出中心起裂的破坏形态并破坏成相对完整的两半；动态劈裂拉伸强度随冲击荷载的增大而增加，随耗能密度的增加而呈现对数型增长趋势。

  2025年02期 v.45;No.197 51-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1378K]
  [下载次数：122 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 工业废渣-MgO协同固化粉质砂土试验研究

  王强;张兆畅;褚作勇;郭镓玮;李亚峰;

  目的 为解决工业固体废弃物排放污染环境以及粉质砂土性能较差难以填充路基的问题，利用工业固体废弃物矿渣，电石渣和绿色友好材料MgO固化粉质砂土，以期达到以废治废的目的。方法 通过开展固化粉质砂土的无侧限抗压、X射线衍射(XRD)、电镜扫描(SEM)等试验，研究了固化剂配合比、养护龄期等复杂因素对粉质砂土固化效能影响及微观机理分析。结果 试验研究表明，在对含水率为40%的粉质砂土固化的正交试验中，影响固化粉质砂土7d和56d无侧限抗压强度因素的主次关系为矿渣>MgO>电石渣，而影响14d和28d无侧限抗压强度因素的主次关系变为矿渣>电石渣>MgO。矿渣对试块强度的影响最大，在养护龄期7d、14d和56d时影响显著，得出该固化剂的最佳配比为15%矿渣+7%电石渣+8%MgO。不同养护龄期的固化粉质砂土的峰值应力对应的破坏应变为0.9%～1.9%,且大致随峰值应力的增加而降低。微观结构分析表明，固化剂反应产生的水化硅酸钙(C-S-H)和水化硅酸镁(M-S-H)是主要胶凝产物，它们填充孔隙并与颗粒形成键结，促进了强度的发展。结论 研究成果可为绿色、低碳矿渣-电石渣-MgO胶凝材料研发及其在粉质砂土固化等土体加固领域中应用提供理论支撑。

  2025年02期 v.45;No.197 59-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1697K]
  [下载次数：66 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 悬臂式挤扩支盘桩的支护特性模型试验

  马宏伟;王丽娜;陈鑫;张炜强;

  目的 为了揭示挤扩支盘桩在基坑支护体系中的作用机理。方法 基于相似理论设计了基坑悬臂式支挡结构的1∶15缩尺试验方案，开展了基坑在悬臂式挤扩支盘桩支护下的分层开挖模型试验，分析了不同开挖工况下挤扩盘埋深对桩顶水平位移、桩身弯矩和坑外地表沉降的影响。结果 与传统直桩支挡结构相比，悬臂式挤扩支盘桩支挡结构可以有效减小基坑开挖引起的桩顶水平位移、桩身弯矩峰值和坑外地表沉降等开挖响应；在基坑支挡结构的插入比为0.8的情况下，桩顶水平位移、桩身弯矩峰值和坑外地表沉降均随着挤扩盘埋深的增大先减小后增大；在试验工况下，挤扩盘位于坑底附近的悬臂式挤扩支盘桩支挡结构具有最佳的支护效果，使得桩顶水平位移、桩身弯矩峰值和坑外地表沉降较直桩支挡结构分别降低19.2%、36.6%和29.2%。结论 挤扩盘埋深对挤扩支盘支护桩的作用效果有显著影响，在基坑设计中宜合理选择挤扩盘的埋深以提升挤扩支盘桩的支护效果。

  2025年02期 v.45;No.197 68-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1326K]
  [下载次数：51 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

安全科学与工程

• 近距离煤层群重复采动覆岩裂隙演化特征研究

  程详;周江;王松;汪安宏;

  目的 为研究近距离煤层群重复采动覆岩裂隙演化及“两带”发育特征问题。方法 采用相似模拟、数值模拟以及理论计算方法，以许疃煤矿83_下采区7_2,8_2工作面为研究背景，研究7_2煤和8_2煤近距离煤层重复采动下覆岩破断运移及裂隙演化特征。结果 8_2煤工作面开采后覆岩冒落带和裂隙带发育高度分别为22.5m和86m,重复采动效应下周期来压步距明显减小，下沉量曲线波动加剧，最大下沉量偏于采空区中部，呈中间大两侧小分布特征；基于双煤层综合采厚计算模型，理论计算8_2煤层工作面冒落带和裂隙带高度分别为16.81～26.23m, 71.78～92.62m;数值模拟结果表明8_2煤推进过程采动裂隙贯通7_2煤采空区，采空区裂隙范围较7_2煤更大，裂隙场在工作面两侧分布明显。结论 研究成果掌握了近距离煤层群重复采动覆岩裂隙分布特征，为矿井现场水害和瓦斯防治提供参考。

  2025年02期 v.45;No.197 76-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 2172K]
  [下载次数：190 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 不同调节剂对砂岩相似材料物理性质的影响

  李重情;岳廷乐;许镇;汤皓朋;

  目的 为探究不同调节剂对岩石相似材料中的物理参数及破坏特征的影响。方法 以砂岩为模型，以河砂、石灰、石膏和水作为原材料，分别掺入石蜡、甘油和硅油3种调节剂，开展单轴压缩实验。研究了调节剂对相似材料试件密度和单轴抗压强度的影响规律，并分析了不同含量调节剂试件的破坏特征。结果 随着含量增加，3种不同调节剂条件下试样密度均呈上升趋势，试件抗压强度整体呈下降趋势，其中甘油的抗压程度低于石蜡和硅油。甘油对材料的保水作用最好，硅油次之，石蜡最差。单轴压缩作用下，不同含量石蜡和硅油的试件均产生了主拉伸裂纹和次生拉伸裂纹，但没有出现剪切裂纹，产生的拉伸裂纹由于调节剂含量的不同，条数也存在差异；掺入甘油后，试件塑性增强，裂纹形态由拉伸裂纹向剪切裂纹转变，3%甘油产生了主拉伸裂纹和次生拉伸裂纹，5%和7%甘油的试件不仅产生了主拉伸裂纹和次生拉伸裂纹，而且产生了剪切裂纹。结论 综合比较调节剂的保水能力和对破坏特征的影响，可选择甘油作为岩石相似材料的调节剂。

  2025年02期 v.45;No.197 86-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 1171K]
  [下载次数：69 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

控制·计算数学·人工智能

• 基于DBSCAN聚类的联邦学习算法优化

  王国明;李苗苗;

  目的 在联邦学习中，各个节点拥有的本地数据独立产生，数据之间存在异构性。这种异构性会导致联邦学习在训练过程中产生的局部模型发生梯度偏移，从而降低联邦学习模型的准确度和收敛速度。方法 为此，提出了一种基于DBSCAN聚类的联邦学习优化算法(FLDC)。首先，利用DBSCAN算法对所有的客户端进行聚类分层，层内客户端数据分布相似。其次，采用分层抽样的方法从每层中选择部分客户端，组成参与训练的客户端子集，提高训练数据的多样性，并确保集合中的客户端数据样本能够反映全局数据分布特征。结果在MNIST数据集和CIFAR-10数据集上进行了对比实验。结果 表明，相比基准算法，FLDC对全局模型的准确率提高了0.29%～8.38%,且收敛速度有所提高。结论 证明该方法在异构场景中能够有效减少异构数据对模型性能的影响。

  2025年02期 v.45;No.197 92-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1289K]
  [下载次数：120 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

医学·职业健康

• TGFBR1在肝癌中的表达和对肝癌细胞活性的影响

  刘新矿;黄晓龙;

  目的 研究肝细胞肝癌组织中TGFBR1的表达情况，及其与肝细胞肝癌临床病理特征之间的关系，初步探讨TGFBR1与肝癌的关系；进一步在肝癌细胞中验证TGF-β途径对肝癌的生物学效应包括增值、迁移和侵袭的影响。方法 收集安徽理工大学第一附属医院行肝癌切除术的25例肝癌患者肿瘤组织，采用免疫组织化学染色法检测癌及正常肝组织中TGFBR1的表达情况，利用统计学分析TGFBR1在癌组织中表达的差异和表达水平与临床特征的关系。应用EDU增殖实验、Transwell实验和划痕愈合实验验证TGF-β途径对肝癌的生物学效应的影响。结果 肝癌组织中TGFBR1的阳性表达率高于正常肝组织(P<0.05),肝癌组织中TGFBR1的表达与肝癌的TNM分期、甲胎蛋白、谷丙转氨酶和谷草转氨酶具有相关性(P<0.05);细胞实验验证了TGF-β途径的激活可以增强肝癌细胞的增值、迁移和侵袭。结论 结果表明TGFBR1和肝癌具有联系并有可能损伤肝脏和引起肝功能不全；在生物学效应方面TGF-β途径对肝癌的增值、迁c移和侵袭具有明显的作用。因此研究TGFBR1对肝癌进展的影响有望为肝癌患者提供更有效的治疗方法。

  2025年02期 v.45;No.197 100-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 1390K]
  [下载次数：61 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 欢迎订阅《安徽理工大学学报(自然科学版)》,欢迎投稿

  <正>《安徽理工大学学报（自然科学版）》 1981年创刊，双月刊，每期定价5.00元，全年定价30.00元。《安徽理工大学学报（自然科学版）》为安徽理工大学主办的综合性学术刊物，主要刊载地质工程、环境工程、测绘工程、采矿工程、安全工程、信息管理与信息系统、土木工程、建筑学、机械工程、测控技术与仪器、自动化、电子信息工程、计算机科学与技术、矿物加工工程、化学工程与工艺、弹药工程与爆炸技术、制药工程、信息与计算科学、应用物理学、医学以及相关基础学科的学术论文和最新研究成果等。

  2025年02期 v.45;No.197 67页 [查看摘要][在线阅读][下载 719K]
  [下载次数：3 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 关于本刊启用“腾云”期刊协同采编系统(知网版)的通知

  <正>为加快稿件处理速度，缩短稿件出版周期，方便广大作者投稿及查询稿件处理情况，本刊已开通"腾云"期刊协同采编系统（知网版）（https：//hlgb.cbpt.cnki.net/）。请作者通过在线处理系统进行投稿、查询。系统设有作者投稿系统、专家审稿系统、编辑办公系统三部分，实现在线投稿、审稿、编辑一条龙处理。作者首次投稿请先注册，并记住用户名和密码。注册登录后就可以向本刊投稿并查询稿件处理状态。请不要重复注册，否则可能导致您信息查询不完整。本刊不再接受其他方式的投稿。

  2025年02期 v.45;No.197 108页 [查看摘要][在线阅读][下载 717K]
  [下载次数：3 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 《安徽理工大学学报(自然科学版)》投稿须知

  <正>《安徽理工大学学报(自然科学版)》为安徽省教育厅主管、安徽理工大学主办的综合性自然科学学术刊物,双月刊,国内外公开发行,主要刊载地质工程、环境工程、测绘工程、采矿工程、安全工程、信息管理与信息系统、土木工程、建筑学、机械工程、测控技术与仪器、自动化、电子信息工程、计算机科学与技术、矿物加工工程、化学工程与工艺、弹药工程与爆炸技术、制药工程、信息与计算科学、应用物理学、智能工程、医学以及相关基础学科的学术论文和最新研究成果。欢迎各界人士垂询、赐稿。为保证刊物质量,根据国家有关标准和办刊要求,特制定本规定。

  2025年02期 v.45;No.197 109页 [查看摘要][在线阅读][下载 1042K]
  [下载次数：15 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
下载本期数据