武汉理工大学学报

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当期目录

2023年, 第45卷, 第1期　刊出日期：2023-01-31

材料科学与工程

弹性聚合物SBS纳米纤维的石墨烯包覆及其导电性能

石跃婷, 李善霖, 孙梅洁, 陈志宏, 李小强

武汉理工大学学报. 2023, (1): 1.

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采用多巴胺对苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段弹性共聚物纳米纤维表面进行活化改性，进一步基于静电吸附作用将带负电的氧化石墨烯片吸附到带正电的弹性聚合物纳米纤维表面，并利用液相还原方法制备了石墨烯包覆的弹性聚合物纳米纤维。探索了多巴胺改性浓度和时间对纳米纤维表面物理化学状态的影响规律。制备出了电阻约为5.29 kΩ具有变形能力的石墨烯包覆弹性体聚合物导电网络。
基于LIBS技术的银合金分类及定量分析研究

彭〓博, 卢景琦

武汉理工大学学报. 2023, (1): 10.

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基于激光诱导击穿光谱技术，结合支持向量机和偏最小二乘判别分析两种分类模型，实现了对银合金的精确分类，使其对9种牌号的银合金分类准确度达到了99.78%。结合支持向量机分类和偏最小二乘回归，对银合金中银的含量实现了定量分析，使其对9种牌号银合金中Ag元素含量预测的平均相对误差降低到7.47%。
三维与准三维碳纤维增强轻质复合材料传热对比研究

徐田圆, 蒋〓俊, 石友安, 李睿智, 卢忠远, 张魁宝, 李〓军

武汉理工大学学报. 2023, (1): 17.

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基于随机算法，建立了三维与准三维碳纤维增强轻质复合材料代表性体积单元模型，利用周期性边界条件，开展其传热行为对比研究。结果表明：利用随机算法与周期性边界条件，可构建纤维增强复合材料代表性体积单元模型，模型预测值与实测值仅相差0.5%；相同纤维长径比与体积分数，三维碳纤维轻质复合材料面内导热系数比准三维碳纤维轻质复合材料面内导热系数低，厚度方向上则相反，且随长径比增加，三维与准三维碳纤维轻质复合材料的面内导热系数差值显著变大。
废旧沥青混合料为骨料的碱激发矿渣混凝土制备与性能研究

李响, 王佳男, 庄荣华, 付文翔, 胡江海, 余剑英

武汉理工大学学报. 2023, (1): 23.

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以废旧沥青混合料（RAP）为骨料，采用氢氧化钠和水玻璃复合激发剂，制备了碱激发矿渣混凝土，研究了激发剂掺量（碱当量）、矿渣粉用量和表面活性剂对RAP骨料碱激发混凝土性能的影响，并采用扫描电镜（SEM）观察了冻融前后RAP骨料碱激发混凝土的微观结构。结果表明，随激发剂掺量增加，RAP骨料碱激发混凝土抗压强度升高，但激发剂掺量过多，会降低混凝土的和易性，适宜的碱当量为6%，所制备的RAP骨料碱激发混凝土的28 d抗压强度达到33.1 MPa；采用表面活性剂可有效提高RAP骨料碱激发混凝土抗压强度和抗冻性，SEM观察发现，表面活性剂明显减少了RAP骨料碱激发混凝土冻融循环过程中裂缝的形成，这表明表面活性剂有效改善了RAP骨料与碱激发胶凝材料的界面粘结。
溶菌酶和蛋白酶对活性污泥脱水性能的影响

何〓芳, 闫维茂, 刘晓艳, 孙〓冲, 向〓阳, 邓丹妮, 郭绍东

武汉理工大学学报. 2023, (1): 30.

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通过溶菌酶和蛋白酶调理污泥，考察其对脱水性能的影响，采用毛细吸吮时间（CST）、污泥比阻（SRF）、脱水泥饼含水率（MC）表征污泥脱水性能，采用污泥上清液和胞外聚合物（EPS）中蛋白质和多糖浓度表征污泥破解效果，采用Zeta电位表征污泥凝聚性质。结果表明溶菌酶投加量增加到0.20 g/g干泥时，CST、SRF和WC分别从原泥的38.7 s、2.6×108 s2/g和90.7%降低到20.5 s、1.3×108 s2/g和84.2%。投加蛋白酶时，上述指标分别升高到了62.6 s、7.0×108 s2/g和94.8%。溶菌酶使上清液中蛋白质、EPS中多糖和蛋白质含量增加显著，蛋白酶则使上清液中多糖和蛋白质、EPS中多糖增加显著。当酶投加0.20 g/g干泥时，溶菌酶组Zeta电位升高至-0.03 mV，蛋白酶组Zeta降低至-12.4 mV。溶菌酶可通过破坏污泥细胞结构、增加凝聚性能提高污泥脱水性能。

交通科学与工程

基于随机森林的集装箱多式联运货运量预测

辜〓勇, 杨泽昭

武汉理工大学学报. 2023, (1): 35.

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为统筹安排运输资源、合理制定多式联运计划，针对集装箱多式联运货运量预测准确性不足的问题，基于网格搜索交叉验证改进的随机森林算法，构建一种集装箱多式联运月度货运量预测方法。首先对于原始数据特征中存在数据缺失的问题，采用二次插值法、K邻近插补法进行数据的填补；再利用平均准确度下降法和平均边际贡献法筛选出7个最优特征；最后构建基于网格搜索交叉验证的随机森林预测模型。以营口至武汉的多式联运案例进行验证，证明综合特征筛选与最优参数组合提升了模型预测的准确性以及K邻近插补法在模型中的优越性，并与三次指数平滑法、Xgboost模型进行对比，结果表明，改进的随机森林预测模型准确性和稳定性更高。
表征道路交通信息的特殊虚线交通标线设计与仿真

李玉华, 师文浩

武汉理工大学学报. 2023, (1): 45.

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为解决特殊情况下车辆定位系统无法工作的问题，设计一种可表征道路交通信息的特殊虚线交通标线。通过采用白色标线条块和黑色路面条块的排列组合，形成含有数据信息的特殊虚线交通标线，可标识出道路编号、技术等级、位置坐标、交通管理等道路交通信息。同时模拟仿真特殊虚线交通标线的应用敷设，并提出利用累计水平垂直算法和遍历像素匹配机制用于检测识别，实现特殊情况下提供道路交通信息服务和车辆快速精准的定位，可作为自动导航、自动驾驶系统的辅助备用技术。

土木工程

沿海强风区连体高层建筑风致响应研究

刘国富, 陈波, 陈志为

武汉理工大学学报. 2023, (1): 52.

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开展了强风作用下连体高层建筑风致动力响应的研究。以东南沿海地区某实际高层连体建筑为实际工程背景，建立了塔廊体系有限元模型。采用子空间迭代法分析了塔廊体系自振频率及振型特点，采用CFD方法进行了该连体结构的风荷载模拟，并在此基础上进行了塔廊体系风致响应分析。结果表明：塔楼峰值响应随楼层高度增加而逐渐增大。由于塔楼结构存在一定程度的扭转响应，水平方向上各层不同位置的节点峰值响应存在一定差异。
内置型钢混凝土T形防火墙试验与仿真研究

魏文晖, 刘志平, 马中原, 胡〓郢

武汉理工大学学报. 2023, (1): 58.

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为研究内置型钢混凝土T形防火墙（剪力墙）（以下简称BSTF）的抗震性能，对其开展拟静力试验和仿真分析。试验中制作了3个足尺寸BSTF试验模型，对BSTF翼缘部分施加竖向荷载，沿翼缘方向进行水平低周反复加载，记录和总结试件的受力过程和破坏方式，以探究其压力移动滞回曲线、结构承载能力和延性系数等抗震技术指标。用ANSYS建立仿真模型对BSTF进分析，研究荷载施加部位等因素对结构受力和抗震性能的影响。结果表明：BSTF破坏形式为试件翼缘下部的边缘混凝土被压碎；试件滞回曲线圆润饱满，延性系数介于3.4～3.6之间，表明该结构有较强的耗能和塑性变形能力；仅翼缘受压的BSTF与全截面受压的BSTF比较，其屈服荷载、极限承载力都有所提高。
半刚接胶合木框架的抗侧刚度及参数影响分析

陈金良, 李〓秀, 王雪亮

武汉理工大学学报. 2023, (1): 64.

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为探究胶合木框架结构抗侧刚度的影响因素，推导了三层半刚接结构框架的抗侧刚度的计算公式，确定了框架抗侧刚度与节点刚度、柱线刚度和梁线刚度的关系，并对采用不同的柱截面尺寸和节点刚度的框架结构进行了有限元模拟。结果表明：节点刚度与柱线刚度是影响结构抗侧刚度的主要因素，抗侧刚度随着节点刚度和柱线刚度的增加而增大；柱截面尺寸较小时，节点刚度对结构抗侧刚度的影响显著，是提高结构抗侧刚度的有效手段；节点刚度较小时，柱截面尺寸对结构抗侧刚度的影响也较明显，但不够经济。该研究成果可为胶合木结构设计提供一定参考。
基于直觉模糊-VIKOR理论的深基坑支护方案优化方法及应用#br#

谢全敏, 丁猛威, 谭斌, 杨文东

武汉理工大学学报. 2023, (1): 71.

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针对深基坑支护方案的主观评价指标定量化和不确定性问题，在深基坑支护方案评价指标体系建立的基础上，结合直觉模糊集理论和VIKOR理论，提出了基于直觉模糊VIKOR理论的深基坑支护方案优化方法。该方法利用集值统计理论量化主观评价指标，采用直觉模糊集理论计算指标属性权重和专家权重，通过加权平均获取指标权重，利用VIKOR理论计算各方案的综合评价值，从而获得最优方案。将所建方法应用于扬子科创中心深基坑工程支护方案优化，获得了该深基坑工程的最优支护方案为逆作法下的地下连续墙+梁板支撑结构，为设计与施工提供了参考依据。
地震作用下压力型锚索锚固段设计分析

叶〓红, 陶廷权

武汉理工大学学报. 2023, (1): 80.

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为了进一步完善压力型锚索锚固设计方法，基于地震作用的拟静力等效荷载方法，根据竖向集中力作用在半无限体内的Mindlin基本解，结合国家现行相关规范推导了地震作用下锚索轴向拉力设计值表达式和压力型锚索锚固段长度设计值表达式。通过算例分析了综合水平地震系数和预应力荷载对压力型锚索锚固设计的影响。结果表明：综合水平地震系数（预应力荷载）同锚索轴向拉力设计值、锚固段注浆体受到的压应力峰值以及注浆体与岩土体间剪应力峰值之间存在正相关关系。该研究成果进一步优化了压力型锚索锚固段的设计方法，可为地震作用下锚索加固设计提供一定的理论支持。

机电与信息工程

基于改进GRU的电动汽车续驶里程预测

李肖力, 石〓英, 张〓健, 吴明宇

武汉理工大学学报. 2023, (1): 85.

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电动汽车续驶里程预测是驾驶者最关心的问题之一，为解决现有预测算法模型精度低、相对误差大，无法有效缓解用户“里程焦虑”的问题。提出了基于改进GRU的电动汽车续驶里程智能预测方法，该模型引入双向记忆改进策略、多尺度深度特征提取策略和多头外部注意力机制改进策略，实现续驶里程精准预测的同时保证预测实时性。消融实验表明，3个改进策略均能有效提升预测准确度，共同作用时，MSE误差较改进前降低72.2%；对比实验表明，该算法的MAE误差仅为9.82，优于主流深度学习预测算法，且预测速度能够满足实时性需求。该算法进一步实现电动汽车续驶里程的准确预测，为电动汽车的信息化管控和智能化建设提供指导意见，具有突出的工程应用意义。
基于汽车主动发声技术的目标声音设计研究

刘志恩, 肖子慧, 谢丽萍

武汉理工大学学报. 2023, (1): 94.

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为了研究基于汽车主动发声技术的目标声音设计，对3辆应用了主动声音设计（ASD）技术的不同车型汽车即标志4008、宝马i8及奥迪R8进行了车内噪声测试，采集了各个阶次、不同踏板开度及ASD模式下的噪声样本，对采集到的声音样本进行了数据处理和工况分析，基于等级评分法进行了主观评价打分、客观参数计算并建立了多元线性回归模型，以此为依据提出了目标声音设计的流程和方法。结果表明，不同车型汽车的ASD模式对其噪声有不同的影响，阶次特征和踏板开度也会影响其汽车声品质。多元线性回归模型的拟合程度较好，可依此进行声音设计以满足设计目标要求。
基于Koopman双线性的软体执行器模型预测控制研究

王雄壮, 李思特, 刘兆冰

武汉理工大学学报. 2023, (1): 103.

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为了实现对软体执行器的精确控制，使用了一种基于Koopman双线性的建模及其模型预测控制（MPC）的方法。该方法在获得明确的面向控制的模型的同时避免了传统建模方法物理上的简化假设。为证明Koopman双线模型对于软体执行器的控制方面的优势，建立了软体执行器Koopman双线性模型、Koopman线性模型和状态空间线性模型3种模型并在轨迹跟踪任务中，将3种模型和MPC算法进行结合。仿真和实验结果一致表明， Koopman双线性模型的MPC控制器策略跟踪性能优于同一系统Koopman线性模型的MPC控制器和线性状态空间模型的MPC控制器。
新一代信息技术产业及其关键技术支撑

林立友, 王汉熙

武汉理工大学学报. 2023, (1): 110.

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为满足文旅融合的虚拟服务的需求，准确、全面理解和把握新一代信息技术产业的社会服务内涵及其关键技术支撑，故结合国家政策文件和统计数据进行分析，对新一代信息技术产业的发展阶段进行了划分，并分别介绍了其五个子产业的组成和发展概况。之后，从不同的角度阐述了新一代信息技术的关键技术支撑——实现全域VR服务的三维全景技术产品在国家发展中的重要性，提出了三维全景技术未来的发展趋势。分析结论证明，新一代信息技术产业是我国经济发展的重要推动力，目前发展态势大好。而作为其底层产品的三维全景技术是我国经济、文化建设与发展的重要支撑，且未来将朝着工业化构建的方向不断发展。
VR/AR类中国标准研发的整体态势

宋思雨, 王汉熙

武汉理工大学学报. 2023, (1): 122.

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为把握VR/AR类中国标准研发的整体态势，以VR/AR等为关键词，检索全国标准信息公共服务平台，共获得标准检索样本158条；以与VR/AR高相关性为限制条件，得到中国标准有效样本48个；基于标准检索规则模型，按照国际标准计划和标准的分类，获得国家标准计划25个，标准23个；基于标准统计模型，得到标准类型及性质规模分布等6类统计数据；得到24项认识；发现中国标准有效样本涉及7个专业门类、12个研发方向和29个技术应用问题，从4个方面归纳出VR/AR类中国标准发展的整体态势，总结了当前发展的4项问题。提出，聚焦中国特色VR/AR资源体系和服务体系构建，VR/AR类中国标准研发，需要围绕时空一致性、实时动态性、姿态可感性和随机沉浸性等基础要求，研发强制性标准，架构VR/AR类中国标准体系；围绕三维矢量构建模式和基于全景图的三维全景制造模式等，研发VR/AR资源的开放式工业制造标准。

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