上海大学学报(自然科学版)

陈立全, 洪建婷, 宁立新, 彭雨晴, 李爱军, 马殿普, 王金合, 刘立起

2024, 30(3): 373-389. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2404

摘要 ( 370 )

PDF (10684KB) ( 167 )

相关文章 | 多维度评价

通过沉淀包覆法制备不同包覆比例的植酸锡包覆羟基锡酸锌 (tin phytate coated zinc hydroxystannate, ZHS@Sn-Phyt) 复合协效阻燃剂, 并应用在软质聚氯乙烯 (polyvinyl chloride, PVC) 中. 采用 X 射线衍射 (X-ray diﬀraction, XRD)、扫描电子显微镜 (scanning electron microscope, SEM)、傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR)、X 射线光电子能谱 (X-ray photoelectron spectroscopy, XPS) 和热重分析 (thermo-gravimetric analysis, TGA) 对包覆结构进行分析表征, 同时对 PVC 复合材料进行极限氧指数 (limiting oxygen indexand, LOI)、锥形量热 (cone calorimetry, CONE) 和力学性能测试. 结果表明: 在羟基锡酸锌 (zinc hydroxystannate, ZHS) 表面和植酸锡 (tin phytate, Sn-Phyt) 包覆层之间以 Sn—O—P—O—Zn 离子键的形式形成稳定的包覆结构; 当复合阻燃剂中 Sn-Phyt∶ZHS 质量比为 1∶9 时, 对 PVC 的阻燃效果最佳, 表现出较好的协同阻燃作用, LOI 比加入相同份数ZHS 的PVC 样品增加了1.6%, 热释放速率峰值和热释放总量分别降低了18.9% 和31.7%, 残炭率提高了6.1%, 烟释放总量相差不大, 拉伸强度和断裂伸长率分别为26.79 MPa 和 296.5%, 也均优于后者. 因此, 制备了一种高效绿色阻燃剂用以阻燃 PVC, 所制备的磷-锡协效阻燃剂具有绿色环保和工艺简单的优点.

阻尼模型的力学机制及对钻柱动力学特性的影响

狄勤丰, 陈功, 胡菲菲, 王文昌, 陈锋

2024, 30(3): 390-400. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2550

摘要 ( 328 )

PDF (609KB) ( 102 )

相关文章 | 多维度评价

钻柱动力学特性模拟中普遍采用 Rayleigh 阻尼模型来反映阻尼 (包括钻井液阻尼) 的作用, 但很少关注选用该模型的合理依据, 且其阻尼系数主要依赖经验确定. 首先, 在考虑非线性和钻井液阻尼作用的基础上建立了钻柱动力学有限元模型, 实现钻柱动力学特性的模拟,然后, 研究较为典型的Rayleigh 阻尼模型、Caughey 阻尼模型、Clough 阻尼模型的力学机制及其内在联系, 并基于实际算例研究 3 种阻尼模型对钻柱动力学特性的影响, 比较不同阻尼模型下钻柱的横向位移、横向加速度、以及涡动轨迹和涡动速度. 结果表明, l 取 −2∼1 时的Caughey 阻尼模型的阻尼值偏小, 未能起到阻尼的黏滞作用, 而 l 取其他数值时阻尼值又过大, 可见取 4 项的 Caughey 阻尼模型并不适用于钻柱动力学模拟计算. Rayleigh 阻尼模型和Clough 阻尼模型可以有效反映钻井液的阻尼效应, 所得钻柱动态特性比较贴合实际振动情况,但前者形式简洁, 便于计算, 更适用于目前钻井工程中的钻柱动力学模拟.

三线盾构隧道渐次掘进扰动影响分析

石小艺, 张孟喜, 柯宁静, 卢康明

2024, 30(3): 401-413. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2465

摘要 ( 229 )

PDF (1935KB) ( 64 )

相关文章 | 多维度评价

对于三线并行盾构隧道, 后行隧道多次侧穿会对已建先行隧道造成扰动影响. 基于Mindlin 解, 采用两阶段分析法, 得到了先行隧道在两次盾构平行跨越下的水平附加位移解析解. 与国家科学中心核心创新项目上海硬 X 射线三线并行盾构隧道现场监测数据进行对比,验证了方法的有效性. 对三线隧道水平净距、结构纵向刚度、地层损失率及地层剪切模量进行了影响因素参数分析, 研究结果表明: 先行隧道在后行隧道平行跨越关键断面下产生的水平附加位移峰值与并行隧道水平距离、隧道结构纵向刚度、地层剪切模量成反比, 与地层损失率成正比. 研究成果可为合理预测后行隧道侧穿施工对已建先行隧道的影响提供一定的理论依据.

基于上、下游资源共享视角的供应链 ESG 溢出效应

李远勤, 李彤, 李婷

2024, 30(3): 414-434. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2544

摘要 ( 554 )

PDF (433KB) ( 1614 )

相关文章 | 多维度评价

以 2010—2022 年 A 股上市公司为样本, 在供应链整合背景下考察环境、社会和治理(environment、social and governance, ESG) 在供应链上的溢出效应. 研究发现: 供应商和客户 ESG 水平能够提升企业 ESG 水平; ESG 的溢出效应主要通过管理知识资源、资金资源和技术资源共享 3 个渠道发挥作用; 对非国有企业和市场化程度较高的地区企业而言, ESG 的溢出效应更为明显. 该研究对执行我国维护供应链安全的战略决策有重要的参考价值, 对推动上市公司高质量发展具有借鉴意义.

基于图控分离和 2 次分类的无人机信号识别方法

王安平, 吕振彬, 梓轩, 沈华明, 黄家鹏, 陆文斌

2024, 30(3): 435-450. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2461

摘要 ( 396 )

PDF (13885KB) ( 79 )

相关文章 | 多维度评价

无人机 (unmanned aerial vehicle, UAV) 行业的快速发展给重要场所的低空空域带来安全隐患. 为了对无人机实施有效管制, 研制一套能够识别无人机信号的无线电侦测系统有重要意义. 针对相似无人机之间识别困难的问题, 提出了一种基于图控分离和 2 次分类的无人机信号识别方法. 该方法基于无人机图像传输信号 (image transmission signal, ITS) 的循环特性提取其时域参数, 采用分类决策树对无人机进行初步分类识别; 再通过分离无人机的图像传输信号与飞行控制信号 (ﬂight control signal, FCS) 的方式分别提取其时频特征参数; 最后进行了 2 次分类识别. 实验结果表明, 对于 6 种常见无人机的通信信号, 在信噪比(signal-to-noise ratio, SNR) 为 0 dB 时平均识别准确率可达 97.4%, 说明该方法可以精确识别无人机.

基于深度强化学习调控的非平稳风速模拟

曹黎媛, 张震雨, 李春祥

2024, 30(3): 451-465. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2569

摘要 ( 214 )

PDF (8754KB) ( 79 )

相关文章 | 多维度评价

提出一种深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient, DDPG) 算法和广义S 变换(generalized s transform, GST) 的新型混合模拟方法(DDPG-GST). 首先, 采用经验模态分解 (empirical mode decomposition, EMD) 技术将原始数据分解为非平稳脉动风速分量与趋势分量, 运用 GST 提取出非平稳脉动风速分量的时频特征, 构建广义 S 变换时频功率谱矩阵; 然后, 对矩阵进行 Cholesky 分解, 得到非平稳脉动风速模拟值; 接着, 将非平稳脉动风速模拟值载入DDPG 网络进行调控, 进而生成最优模拟值; 最后, 将非平稳脉动风速的模拟值与趋势分量叠加得到总风速时程模拟值. 结果表明: 与 GST 模拟方法相比, DDPG-GST方法的模拟值可以精准保留时域内非平稳脉动风速的能量特征, 由 DDPG-GST 得到的 GST系数幅值在时频域内的能量分布更接近目标值; 同时, DDPG-GST 方法的平均功率谱值更接近目标值. 基于深度强化学习调控的非平稳风速模拟是一种高精度数据驱动模拟方法.

基于深度学习的轻量级图像压缩算法

范沈伟, 李国平, 王国中

2024, 30(3): 466-475. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2467

摘要 ( 450 )

PDF (2083KB) ( 408 )

相关文章 | 多维度评价

基于深度学习的图像压缩算法变换部分存在结构复杂、计算量大的问题. 为了加快其编码和解码的速度, 提出了一种在尽可能保持原有压缩图像质量的情况下, 使用知识蒸馏减少原网络参数量和乘-加运算计算量 (multiply-accumulation operations, MACs) 的方法. 同时训练原网络和轻量化网络, 通过将原网络的特征信息传递给轻量化网络, 提升轻量化网络的性能. 在轻量化网络的结构设计中, 为了保留更多的特征信息, 且尽可能地减少网络的参数量和MACs, 在减少其通道数量的同时引入了分组卷积. 在测试数据集 Kodak 以及 DIV2K 上的实验结果证明, 相比于原网络, 经过知识蒸馏的轻量化网络其参数量和 MACs 约为原来 1/16,且仍然保持了较好的图像质量.

基于生成对抗网络数据增强的抗噪语音识别系统

冯天宇, 朱永华

2024, 30(3): 476-490. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2449

摘要 ( 633 )

PDF (327KB) ( 310 )

相关文章 | 多维度评价

语音识别的研究始终存在数据集具有局限性的问题. 通过数据增强可以提升训练数据的规模以及多样性, 从而提升识别的准确率. 提出了一种基于生成对抗网络 (generative adversarial network, GAN) 的语音数据生成方法, 以改善噪声条件下的语音识别. 首先, 使用基础的 GAN 结构, 逐帧生成基于光谱特征水平的语音样本; 之后, 针对缺乏真实标签用于训练的问题, 又提出了一种利用非转录数据进行声学建模的无监督学习框架, 并利用条件 GAN结构探讨 2 种条件: 每个语音帧的声学状态和与数据集中语音对应的原始干净语音. 整合了条件信息的条件 GAN 可以直接提供真实标签用于声学建模. 该方法在 2 个噪声任务 (Aurora-4和 AMI 会议转录任务) 上进行了评估. 研究结果表明, 在各种噪声条件 (加性噪声、信道失真和混响) 下, 该方法都能显著提升性能. GAN 生成的增强数据在先进的非常深度卷积神经网络(very deep convolutional network, VDCNN) 声学模型上, 可以降低6%∼14% 的字错误率(word error rate, WER).

基于姿势引导下的虚拟试穿网络

黄东晋, 李晓敏, 刘金华, 李贞妍

2024, 30(3): 491-502. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2466

摘要 ( 296 )

PDF (8552KB) ( 27 )

相关文章 | 多维度评价

针对现有的基于姿势引导下的虚拟试穿方法存在着服装纹理过度变形、生成的图像出现遮挡等问题, 提出了一种基于姿势引导下的虚拟试穿网络 (pose-guided virtual try-on network, PG-VTON). 首先, 使用基于 U-Net 的网络对人物图像进行姿势转换, 生成目标姿势下的人物解析图, 引入信息增强模块提高解析图的准确性, 减少试穿中的错误遮挡; 然后,通过薄板样条变换 (thin plate spline, TPS) 方法将目标服装变形为与人物身体相贴合的形状, 引入网格变形约束项来保留目标服装的纹理和细节特征; 最后, 将解析图和变形服装结合起来, 生成最终的虚拟试穿图像. 实验结果表明, 该方法不仅比 Downto (down to the last detail) 网络试穿图像的平均结构相似性 (structural similarity, SSIM) 提高了 2.83%, 初始得分 (inception score, IS) 提高了 6.74%, 与其他最新的虚拟试穿方法相比减少了试穿过程中的错误遮挡, 能生成更加清晰真实的结果.

基于 FPGA 的国密算法 SM4 和 ZUC 可重构设计

李燕然, 严利民

2024, 30(3): 503-511. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2434

摘要 ( 345 )

PDF (2489KB) ( 82 )

相关文章 | 多维度评价

提出了一种 SM4 和 ZUC-256 密码的硬件实现方案. 首先对两个密码算法进行硬件语言描述, 然后构建了两个可重构单元——可重构寄存器和可重构 S-box 单元, 从而在实现两个密码算法的基础上, 有效降低了资源消耗, 提高了资源利用率. 在现场可编程逻辑门阵列 (ﬁeld programmable gate array, FPGA) 上进行硬件验证. 结果表明, 本密码可重构方案中的硬件开销有明显的降低.

钨/石墨烯/钨和钨/石墨烷/钨面向等离子体材料的抗辐照和力学性能: 第一性原理计算

鄢奇桢, 张兆春, 郭海波, 王洋

2024, 30(3): 512-521. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2432

摘要 ( 224 )

PDF (10436KB) ( 79 )

相关文章 | 多维度评价

设计了钨/石墨烯/钨和钨/石墨烷/钨纳米层状复合材料作为热核聚变装置面向等离子体材料, 利用第一性原理计算对氦原子填隙和钨空位形成能以及力学性质进行分析. 计算结果表明, 石墨烯和石墨烷能够捕获钨基金属中的氦填隙原子和钨空位结构缺陷, 钨/石墨烯或钨/石墨烷界面可以提供钨自间隙原子与钨空位复合位点, 两种纳米层状复合材料具有 “自修复” 性能. 基于 Fukui 函数, 可认为上述特性与钨/石墨烯或钨/石墨烷界面钨原子位点反应活性的变化有关. 另外, 石墨烯可以提高钨基金属的延展性, 降低其各向异性.

基于循环神经网络的 2-DOF 软体机械臂运动建模与控制

丁卫, 郑云, 钟宋义, 杨扬

2024, 30(3): 522-531. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2479

摘要 ( 247 )

PDF (3770KB) ( 245 )

相关文章 | 多维度评价

因现有软体机械臂材料刚度小、模量不稳定, 导致建模与控制难度大. 提出一种基于循环神经网络(recurrent neural network, RNN) 的方法, 用于二自由度(two-degree-of-freedom, 2-DOF) 软体机械臂的运动建模与控制. 使用动作捕捉仪采集不同气压、负载下的位置坐标,并将其导入门控循环单元 (gated recurrent unit, GRU) 神经网络模型进行训练. 当调节超参数至网络结构最优时, 测试集准确度可达 98.87%. 在此基础上, 构建气压与负载到末端位置的映射函数. 实验结果表明, 本方法可将机械臂的控制精度提升至 6∼8 mm, 显著降低了软体机器人的控制与建模难度.

亚临界雷诺数下椭圆柱绕流特性

吴泳熹, 张翔宇, 吴昊, 张丹, 毛方赛

2024, 30(3): 532-544. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2416

摘要 ( 278 )

PDF (4707KB) ( 787 )

相关文章 | 多维度评价

研究了亚临界雷诺数下不同长短轴比 (axial ratio, AR) 下的圆柱绕流特性. 通过数值模拟研究了亚临界雷诺数 Re=3.9×10³、5.0×10³、6.0×10³、8.0×10³、10.0×10³, AR=0.1∼1.6 的二维椭圆柱绕流的升力系数、阻力系数以及 St 数的变化趋势, 并结合涡量云图及压力系数分布特征分析了流动特性变化的原因. 分析结果表明, 在亚临界雷诺数下, 不同雷诺数的最大升力系数 CL.m 均呈现随着 AR 增大而先增大后减小的趋势, 并在 AR=0.7时达到最大值. 不同雷诺数的 St 数变化趋势基本一致, 总体呈现上升趋势. 平均阻力系数以AR=0.7 的情况为临界, 呈现出两种不同的变化趋势. 研究结果可为基于压电构型的流致振动俘能装置的优化设计提供指导.

蛋白质结构标注中的基于支持向量机的拉氏图优化方法

王博, 苏天昊, 徐妍婷, 高恒, 郭聪, 李永乐, 吴伟

2024, 30(3): 545-558. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2462

摘要 ( 137 )

PDF (1294KB) ( 295 )

相关文章 | 多维度评价

拉氏图是一种经典的蛋白质结构验证工具, 在蛋白质结构研究领域有广泛应用. 然而,传统拉氏图定义的合理区域范围广, 容错率高, 且包含了一些不准确的结构. 针对这一问题, 提出了一种基于支持向量机(support vector machine, SVM) 和贝叶斯优化的方法SVM-Rama,对传统拉氏图的合理区域定义进行优化和细分, 使细分后的合理区域的范围精确到具体的二级结构种类, SVM-Rama 法可以提高蛋白质结构验证准确率, 且能简便精确地标注二级结构.研究结果表明, 该方法在二级结构标记中的准确率接近传统方法取得的最好结果, 但训练和计算成本远小于传统方法.

磁场和超声波共同作用下磁性微球的深度聚集

裴宁, 韩梦龙, 龚永勇, 董耀诚, 沈运丽

2024, 30(3): 559-564. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2431

摘要 ( 256 )

PDF (3888KB) ( 93 )

相关文章 | 多维度评价

在磁性药物靶向治疗中, 由于普通电磁铁产生的磁场的磁通密度会随距离衰减, 造成磁性药物颗粒在离磁极较近的部位聚集较多, 而在离磁极较远的部位聚集较少, 这限制了磁靶向技术在深度组织部位的应用. 提出了环形磁极磁场和超声波声场相结合的非侵入性新方法,以实现磁性微粒的三维深度聚集. 首先, 给出深度聚集磁性微粒实验设备的结构设计; 然后,利用 COMSOL 仿真软件计算出实现深度聚集的超声波振幅范围; 最后, 依据仿真结果给出的参数进行了实验. 实验结果证明, 在合适的超声波强度下, 磁性微球在远离磁极区域的聚集量多于离磁极较近区域, 实现了磁性微粒在三维方向的深度聚集.

当期目录