天津大学学报(自然科学版) /zrb/oa 前列腺手术机器人系统超声图像混合配准方法 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201706001 病人空间与CT图像空间的配准是图像导航前列腺粒子植入手术机器人系统的重要部分, 其关键在于提高靶区配准精度.经直肠超声探头有准确获得体内信息的优势, 因此提出了一种结合体表信息以及体内超声图像信息的混合配准方法.固定电磁定位仪接收器于超声探头上, 通过探头标定实验, 获取二维超声图像坐标到电磁定位仪接收器的坐标转换矩阵, 计算超声图像上点的空间三维坐标.模型配准实验结果表明, 引入超声图像和未引入超声图像的靶点配准误差分别是(2.60±0.38) mm和(3.19±0.46) mm, 靶区配准精度得到较大提高. 2017年06月19 00:00 2017年06 557 562 1894208 郑勇男<sup>1</sup>, 梁红花<sup>1</sup>, 杨志永<sup>1</sup>, 刘盛<sup>1</sup>, 王伟<sup>2</sup> 轴/径向伸缩式成型鼓的拓扑分析与结构创新 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201706002 轴/径向伸缩式成型鼓是一种适用于航空轮胎成型的空间伸缩机构, 是一种多环耦合和多重过约束的空间复杂机构, 因而其拓扑特性分析是机构学研究的难点问题之一.在系统分析其结构与工作原理的基础上, 针对轴向与径向结构对称的特点, 将机构拆分为若干子结构, 运用反螺旋理论判定各子结构的过约束和公共约束, 再逐一组合计算机构的自由度和产生的过约束, 得出槽凸轮与小转臂间构成的高副结构使机构产生多重过约束的结论.在此基础上, 分析并揭示出槽凸轮仅约束外瓦鼓肩做沿径向平面运动, 研究了替代或保留槽凸轮约束功用时支链的施加位置; 最后, 通过建立支链结构约束螺旋系, 构造了支链的可行结构形式, 进而得到多种轴/径向伸缩式成型鼓的可行方案.因而为该类成型鼓的创新设计提供了一种新的思路, 同时也为结构复杂、多环耦合及多重过约束空间机构的自由度分析提供了一种有效的方法. 2017年06月19 00:00 2017年06 563 571 1363054 汪菲, 刘贺宇, 王建勇, 邬全兵, 杨玉虎 旋转环状周期结构参激振动分析 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201706003 针对旋转环状周期结构的参激振动问题, 在惯性坐标系下采用能量法建立了时变弹性动力学模型.为了获得系统的动力稳定性, 采用坐标变换方法消除了该模型的时变性, 然后根据经典振动理论得到了系统的特征值.根据该特征值分析了模态特性和不稳定性.结果表明:在旋转支撑作用下, 系统的固有频率发生分裂; 对于某些转速, 系统表现出发散或颤振不稳定.此外, 利用Floquét理论计算了系统的不稳定域和动态响应, 并将其与解析预测进行对比.该研究有助于快速分析该类参激系统的动力稳定性, 并获得指导工程实践的解析结果. 2017年06月19 00:00 2017年06 572 578 971233 王世宇<sup>1,2</sup>, 孙文嘉<sup>1</sup>, 夏营<sup>1</sup>, 修杰<sup>3</sup> 环境温度对数控机床直线运动轴位置偏差的影响 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201706004 机床使用时环境温度的变化, 造成补偿后的定位精度变差.“固定-支撑”的丝杠安装方式下热误差呈线性规律, 据此建立了半闭环直线运动轴位置偏差随环境温度变化的预测模型.测试了半闭环控制运动轴在最高、最低两种环境温度下的位置偏差, 拟合得到热误差随环境温度变化的规律.利用位置偏差预测结果, 对螺距误差进一步补偿.结果表明:对于半闭环控制的滚珠丝杠进给系统, 当环境温升8 ℃时, 位置偏差最大值由8 μm增大到72 μm, 补偿后降为9.9 μm, 降低了96.87% ; 对于全闭环控制的滚珠丝杠进给系统, 当环境温升8 ℃时, 位置偏差由2.5 μm增大到17.7 μm.根据本文所建立的模型进行补偿, 可以提高定位精度的热稳定性, 并且当环境温升大于6 ℃时, 利用温度补偿的半闭环控制下定位精度大于全闭环控制下的定位精度. 2017年06月19 00:00 2017年06 579 585 1114580 马军旭, 周长兴, 张俊, 赵万华 用于月壤采样试验验证机构的运动学分析 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201706005 以月壤采样封装专项试验验证为基础, 设计了一套实现姿态调整的3自由度并联机构.根据机构运动特点利用修正的G-K公式求解机构自由度.建立机构封闭矢量图求解得到运动学逆解, 得到3根驱动杆杆长.用1阶影响系数法求解机构速度雅可比矩阵.采用Adams与Matlab对比验证该机构的运动学逆解的正确性; 采用牛顿-迭代法求解机构运动学正解, 并借助于激光跟踪仪测试以验证求解正解的正确性.结果表明, &#x1;、&#x1;角度误差为0.02°, <i>z</i>方向的误差为0.01 mm, 该机构可满足开展相关采样封装专项试验验证的要求. 2017年06月19 00:00 2017年06 586 592 1155272 谢志江<sup>1</sup>, 郭宗环<sup>1</sup>, 宋代平<sup>1</sup>, 姚猛<sup>2</sup> 柴油机有机朗肯循环余热回收系统的动态效应 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201706006 车辆在道路运行过程中, 其发动机基本处于动态变工况运行状态, 排气流量和温度呈现出强烈的瞬变特征, 揭示有机朗肯循环余热回收系统在瞬变热源条件下的动态效应是其实现车用化的关键.基于柴油机有机朗肯循环余热回收系统的试验平台和仿真平台, 首先讨论了有机朗肯循环系统在小时间尺度上的瞬态响应特征.研究发现, 蒸发器的传热惯性是有机朗肯循环系统阶跃响应的主导特征, 可用1阶惯性方程建模, 同时受到相变边界移动、蒸发压力与温度耦合作用的影响.其次, 研究了有机朗肯循环系统在大时间尺度上的道路运行特征, 从宏观层面揭示了有机朗肯循环系统的综合能效与循环工况的关联关系.结果表明, 循环工况的平均车速越高, 怠速次数越少, 则朗肯循环系统的有效做功时间越多, 且蒸发压力和蒸气温度的控制效果越好, 进而系统的综合能效就越高. 2017年06月19 00:00 2017年06 593 601 1724687 杨灿, 谢辉, 周奎, 程彰 型钢预制管混凝土柱抗震性能试验 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201706007 为了解新型预制管混凝土柱抗震性能, 制作了5根预制管混凝土柱, 其主要参数是核心区配置的钢筋笼或型钢.研究其在低周往复荷载作用下的破坏过程、滞回曲线、骨架曲线、承载力、变形、延性及耗能等力学性能.研究结果表明:无论核心区是否配置钢筋笼或型钢, 预制管混凝土的滞回曲线都很饱满, 表明其耗能能力较强.核心区配置钢筋笼或型钢预制管混凝土柱的承载力和延性明显得到提高, 平均极限承载力提高约25% , 平均延性系数提高约20% .但核心区配置钢筋笼或型钢对预制管混凝土柱的抗裂承载力影响不大.同时研究表明, 预制管混凝土柱的破坏后期耗能不仅与每级位移下的耗能, 即单位位移等效黏滞阻尼系数有关, 更取决于后期破坏时的循环次数.核心区配置钢筋笼或型钢使预制管混凝土柱后期耗能次数明显增多, 表明具有更强的耗能能力. 2017年06月19 00:00 2017年06 602 609 1084606 丁红岩<sup>1,2</sup>, 张晓波<sup>1</sup>, 杜闯<sup>1,3</sup>, 张浦阳<sup>1,2</sup> 正放四角锥网架敏感性分析及抗连续倒塌性能 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201706008 为揭示正放四角锥网架的连续倒塌破坏机理, 采用备用荷载路径法并结合基于构件承载能力的敏感性评价指标, 对正放四角锥平板网架进行动力非线性分析, 模拟了结构的连续倒塌破坏过程, 分析了厚跨比、跨度和支承形式对网架结构抗连续倒塌性能的影响.分析结果表明, 周边点支承正放四角锥网架结构中部下弦杆、中间支座处腹杆为敏感构件, 结构中部上弦杆、中间支座周围腹杆和上弦杆为关键构件; 周边支承网架冗余度指标分布规律与周边点支承网架相似, 冗余度指标小于周边点支承网架; 点支承网架角支座腹杆和上弦杆为敏感构件, 敏感构件相邻腹杆及中间支座腹杆为关键构件.通过加强关键构件的截面尺寸, 可以显著提高结构的抗连续倒塌性能.正放四角锥网架冗余度指标分布规律不随厚跨比、跨度的变化而改变, 冗余度指标大小与网架厚跨比、设计应力比成正比, 而与模型跨度关系不大. 2017年06月19 00:00 2017年06 610 617 1818907 韩庆华<sup>1,2</sup>, 张学哲<sup>1</sup>, 徐颖<sup>1,3</sup> 钢纤维混凝土浇筑过程中纤维运动的数值模拟 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201706009 纤维混凝土构件内纤维的分布形态对其受力性能有着直接的影响, 因此, 研究自密实混凝土浇筑过程中纤维的运动以及得到其在构件内部最终的分布形态具有十分重要的意义.本文利用ANSYS CFX软件中的流体计算模块及拉格朗日粒子追踪功能, 通过MATLAB自编程序调用和完善ANSYS CFX强大的流体计算能力, 得到一种模拟自密实钢纤维混凝土浇筑过程中纤维运动的新方法.将单根钢纤维简化为两个距离固定(为纤维长度)的球形粒子, ANSYS CFX模拟粒子在整个浇筑过程中的运动, MATLAB自编程序控制粒子之间的固定配对并保证每对粒子在计算过程中保持相对距离不变.通过数值模拟浇筑一根1 200 mm×150 mm×150 mm的梁来验证计算的精确性.将模拟结果与实验结果进行对比, 证明了模拟方法的适用有效性.这种新方法可用于各种掺量刚性纤维自密实混凝土的浇筑流动模拟. 2017年06月19 00:00 2017年06 618 623 1325993 毕继红<sup>1,2</sup>, 徐达<sup>1</sup>, 鲍春<sup>1</sup>, 关健<sup>1</sup> 大型地下厂房洞室群围岩开挖松弛效应与渗透性演化特征 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201706010 锦屏一级水电站地下厂房洞室群开挖规模巨大, 赋存于极高至高地应力和低强度岩体环境下, 且受f13、f14、f18断层切割, 其围岩稳定性将成为影响工程安全和正常运行的重要因素之一.结合现场声波监测资料, 采用裂隙岩体等效弹塑性本构模型以及基于Hoek-Brown参数的偏应力破坏准则对开挖松弛区进行模拟与评价.此外, 重点关注洞室群围岩在地下厂房开挖过程中渗透特性的演化, 并采用SVA方法对其防渗排水措施的渗控效应进行分析与评价.研究结果表明:采用塑性屈服区以及偏应力破坏准则表征围岩开挖松弛效应是合理的, 高地应力、低强度应力比是造成锦屏一级地下厂房围岩开挖松弛区较大的主要原因; 洞室群围岩在地下厂房开挖过程中渗透特性可增大3个数量级, 影响范围达35 m; 围岩渗透特性演化对渗流场具有显著影响, 影响程度取决于与洞室群的距离以及防渗排水措施的渗控效应. 2017年06月19 00:00 2017年06 624 636 1707176 郑华康<sup>1,2</sup>, 胡超<sup>1,3</sup>, 尚钦<sup>2</sup>, 刘明明<sup>1</sup>, 陈益峰<sup>1</sup> 倾斜柔性抑制圆柱的涡激振动特性 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201706011 海洋工程中圆柱结构轴向与来流常存在一定倾斜角度, 倾斜状态下柔性圆柱涡激振动特性十分复杂, 至今仍缺乏倾斜圆柱涡激振动抑制的相关研究.在室内拖曳水池中开展了长度5.6 m、倾角30°、长径比350的倾斜柔性圆柱涡激振动抑制实验, 采用应变片测量结构顺向流与横向流的应变信息, 运用模态分析对应变数据进行分析处理.通过附带螺旋列板装置的抑制圆柱与光滑圆柱实验结果对比, 发现螺旋列板对倾斜圆柱涡激振动有一定抑制作用, 然而对响应幅值、控制模态等抑制效果并不理想. 2017年06月19 00:00 2017年06 637 642 776367 徐万海<sup>1</sup>, 栾英森<sup>1</sup>, 李志彪<sup>2</sup>, 及春宁<sup>1</sup> 基于Hadoop的视觉词袋模型图像分类算法 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201706012 随着互联网的发展和数字图像获取技术的进步, 传统图像分类算法在处理海量数字图像时, 面临耗时过多、文件系统及处理架构落后的问题.针对这一问题, 利用主流的Hadoop开源分布式计算平台, 引入视觉词袋模型实现对图像的表示, 并对模型的图像直方图化过程做出改进, 提出一种自适应的特征分配方法, 最后采用易于并行的随机森林算法作为分类器, 以充分利用Hadoop平台强大的分布式计算能力.实验显示, 基于Hadoop平台的图像分类方法在处理大规模数据集时较单机环境能有效减少时间消耗, 同时具有良好的分类效果. 2017年06月19 00:00 2017年06 643 648 638291 侯春萍<sup>1</sup>, 张倩楠<sup>1</sup>, 王宝亮<sup>2</sup>, 常鹏<sup>2</sup>, 孙韶伟<sup>2</sup> 基于频移补偿的全相位时移相位差频率估计 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201706013 针对精确估计信号频率问题, 对经典全相位时移相位差估计器做了估计性能改进.通过深入剖析研究卷积窗类型和频率偏离值对全相位FFT峰值谱幅度的影响, 进而提出两项改进措施:在全相位数据处理环节引入无窗卷积窗, 在原有估计器的输出引入入频移补偿.使得不管频率怎样偏离, 峰值谱总能接近理想幅值, 从而既提高了估计器抵御噪声的能力, 又显著提高了估计器的精度.实验结果表明, 该方法的改进估计器, 其精度高于原有的全相位时移相位差法和改进的Candan估计器, 且对于任意频偏情况, 其频率估计方差均紧靠克拉美罗限, 具有较广泛的应用前景. 2017年06月19 00:00 2017年06 649 655 900378 黄翔东, 白瑞朋, 靳旭康 2.5 Gb/s低噪声差分交叉耦合跨阻放大器的设计与实现 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201706014 本文基于UMC 0.18 μm CMOS工艺, 设计了一款低噪声交叉耦合结构的跨阻放大器.该电路由优化的调节型共源共栅(RGC)结构和输出缓冲级构成, 其中采用两级共源放大器作为RGC结构的辅助放大器, 用于提升电路的等效跨导和带宽.此外, 通过优化电路参数以及在输入端引入阶梯型无源匹配网络来进一步拓展带宽和降低电路噪声.测试结果表明, 在探测器等效电容为300 pF时, 所设计跨阻放大器芯片的-3 dB带宽为2.2 GHz, 跨阻增益为 61.8 dBΩ, 平均等效输入噪声电流谱密度仅为&#x1;, 成功实现了2.5 Gb/s的传输速率.在1.8 V电源电压下, 芯片功耗为43 mW, 包括焊盘在内的芯片总面积为1×1 mm<sup>2</sup>. 2017年06月19 00:00 2017年06 656 660 810222 谢生, 高谦, 毛陆虹, 吴思聪, 谷由之 基于复杂网络的投送保障网络模型构建 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201706015 针对投送保障网络研究缺乏系统科学的分析和形象化的网络建模方法等问题, 借鉴复杂网络理论, 首先从节点、边、数学描述3个方面对投送保障网络进行了规范化描述.以此为基础, 结合投送保障网络实际要求, 构建了投送保障网络拓扑结构模型, 并从微观、中观、宏观3个方面度量分析了投送保障网络拓扑结构.结果表明, 该模型可以有效反映所构建的投送保障网络的规模、层次、跨度及连接程度等特征, 为投送保障网络的研究提供了形象直观的描述方法与建模途径.对于了解投送保障网络发展规律, 促进投送保障力量建设, 提高投送保障整体效益具有重要的理论价值和实践意义. 2017年06月19 00:00 2017年06 661 667 1311879 何松柏<sup>1,2</sup>, 康凯<sup>1</sup>, 刘亚东<sup>2</sup>, 陈琪<sup>2</sup>