《星空平台学报（自然科学版）》2024年第1期封皮封底

《星空平台学报（自然科学版）》2024年第1期目次

3月15日，《星空平台学报（自然科学版）》2024年第1期出版。本期共刊发学术论文17篇，为做好学术出版内容传播，现将论文的题目和摘要等内容展示。

电化学储能技术研究现状

桂志鹏，万祥龙^*，陈  兵，张仕成

（安徽理工大学 材料科学与工程学院，安徽 淮南 232001）

摘要：电化学储能技术可以优化电力系统配置，改善电力供应质量。阐述了铅蓄电池、锂离子电池、钠硫电池、钠离子电池、液流电池、浓度差电池等电化学储能技术的发展现状并对各种电化学储能技术未来发展的趋势进行了展望，为电化学储能技术的发展提供参考。

3D打印生物医用钛合金粉末研究进展

施鸿棋，黄  润^*，吴刘军，顾英剑

（安徽理工大学 材料科学与工程学院，安徽 淮南 232001）

摘要：钛合金具有优异的力学性能和良好的生物相容性，在硬组织植入方面应用广泛。介绍了目前常用钛合金粉末制备方法（气体雾化法、等离子旋转电极法、等离子体雾化法等）的原理和工艺特点，比较了不同方法制备出粉末的性能特点，以期为3D打印制造出性能优异的医用钛合金种植体提供思路。

桂东南风化花岗岩中铁锰夹层物质组成及微观结构

于江涛¹，王  晨¹，王志兵^1，2*

（1.桂林理工大学 土木与建筑工程学院，广西 桂林 541004；2.桂林理工大学 广西岩土力学与工程重点实验室，广西 桂林 541004）

摘要：铁锰夹层是桂东南风化花岗岩稳定性的重要影响因素。利用扫描电镜（SEM）、高分辨率CT、X射线粉末衍射分析（XRD）、差热-热重分析（DSC-TG）、X射线光电子能谱技术（XPS）等测试手段，对花岗岩中铁锰夹层的微观结构及组成进行了研究。铁锰夹层土体颗粒根据风化程度不同，表现出球形、不规则块状、片状等形态；铁锰夹层光滑面内孔隙较小以孤立孔为主，连通孔主要分布于铁锰夹层与全风化土过渡层中，样品总体大孔隙占比超过90%；铁锰夹层主要组成元素为：O、Si、Al、Fe、Mn、C等元素，并且Fe、Mn元素明显高于同地区全风化土，Fe、Mn含量比接近1∶2，在夹层中分别以+3、+4价的较高价态存在；铁锰夹层主要成分为：高岭石、石英、水钠锰矿、水铁矿、针铁矿。

短期老化沥青混合料的低温抗裂性能

金情芬¹，吴金荣^1,2*，叶树鹏¹

（1.安徽理工大学 土木建筑学院，安徽 淮南 232001； 2.矿山地下工程教育部工程研究中心，安徽 淮南 232001）

摘要：为了研究短期老化沥青混合料的低温抗裂性能，分析两种不同的沥青混合料老化温度（135 ℃短期老化4 h、155 ℃短期老化4 h）以及玄武岩纤维、聚酯纤维、木质素纤维和不同环境温度（0 ℃、-5 ℃、-10 ℃、-20 ℃）对沥青混合料低温抗裂性能的影响。相对于未老化的沥青混合料，经过短期老化的沥青混合料断裂能均有所下降；掺入聚酯纤维未经过老化的沥青混合料在0 ℃下的断裂能最高；随着试验温度的降低，半圆弯曲试验（SCB）试件的断裂能整体呈下降趋势。纤维掺料在提高沥青混合料的低温抗裂性能有帮助。

滨海地区SMA-13沥青混合料低温抗裂性能

胡琰琰¹，吴金荣^1,2*，金情芬¹，赵文竹¹

（1.安徽理工大学 土木建筑学院，安徽 淮南 232001； 2.矿山地下工程教育部工程研究中心，安徽 淮南 232001）

摘要：选用聚酯纤维作为外掺剂，干法制备聚酯纤维掺量为0%、03%、035%、04%、045%、05%的SMA-13半圆试件，分别开展0、2、4、6、8次硫酸钠-干湿循环下半圆弯曲(SCB)试验，并以清水-干湿循环作为平行对照组。随着干湿循环次数的增加，盐-干湿循环试件组和平行对照组试件的低温性能均降低；盐-干湿循环对试件的影响＞清水-干湿循环对试件的影响，且清水-干湿循环后试件的低温性能劣化幅值较小；聚酯纤维掺量为0.4%的试件宏观评价指标断裂韧性KIC在各溶液干湿循环条件下均有较好表现，且实测数据均高于其他掺量纤维。结合SEM扫描电镜试验可知，掺量为0.4%的聚酯纤维能形成较好的纤维网状搭接结构，有利于试件整体性的提升和荷载的均匀传递。

带肋方钢管混凝土轴压短柱承载性能有限元分析

疏杨¹，蒋亚龙^2*，关  羿¹，王  峰²，李  丹²

（1.安徽建筑大学 土木工程学院，安徽 合肥 230601；2.安徽新华学院 城市建设学院，安徽 合肥 230088）

摘要：带肋方钢管混凝土是一种具有卓越性能被广泛应用的结构材料。使用ABAQUS有限元软件，对方钢管混凝土短柱进行了有限元分析，得出了方钢管混凝土短柱在轴向压力下的荷载-位移全过程关系曲线。增加加劲肋的设计，可以有效提高方钢管混凝土短柱的承载能力；随着加劲肋个数和钢管厚度的增加，构件的极限承载力也得到了提高。

袖阀管注浆用套壳料配合比优化

陈小羊¹，冯小江¹，王晓明¹，杨浩楠²

（1.中建七局交通建设有限公司，河南 郑州 450004； 2.河南理工大学 土木工程学院，河南 焦作 454000）

摘要：套壳料质量的好坏是决定袖阀管注浆成功与否的关键。为确定适用于袖阀管注浆用套壳料的最优配合比，开展了水、水泥、膨润土、水玻璃等材料不同占比下的室内试验并进行套壳料微观结构分析。水灰比对套壳料抗压强度影响最显著，水灰比越大，套壳料抗压强度越小；膨润土和砂在一定程度上可以提高套壳料前期抗压强度，但对后期强度基本不产生影响；水灰比越小，套壳料初、终凝时间越短，水玻璃对缩短套壳料终凝时间更显著；膨润土含量以及砂的存在对套壳料凝结时间基本不产生影响。

二线水铁矿改良高岭土力学性质研究及机理分析

徐一峻¹，宁泽华¹，孙广^2*，王志兵^1,3

（1.桂林理工大学 土木与建筑工程学院，广西 桂林 541004； 2.中国五冶集团有限公司，四川 成都 610063； 3.广西岩土力学与工程重点实验室，广西 桂林 541004）

摘要：为了研究二线水铁矿对高岭土力学性能的影响，对不同二线水铁矿掺量试样进行固结不排水（CU）三轴剪切试验、不固结不排水（UU）三轴剪切试验和扫描电镜试验，分析抗剪强度指标差异和影响力学性能机理。二线水铁矿改良高岭土抗剪强度指标均有所提高，在二线水铁矿掺量7%时改良效果最为显著；CU试验条件下黏聚力的增加对改良高岭土抗剪强度贡献更大，UU试验条件下黏聚力和内摩擦角均具有增强效果，两者共同决定高岭土抗剪强度；不同固结条件、不同剪切速率下二线水铁矿吸附包裹在高岭土颗粒表面，形成的团状物之间联结加固限制土颗粒移动空间，呈现抗剪强度增大的结果。

基于卷积循环神经网络的运动想象脑电信号模式识别

胡存林，叶 晔^*

（安徽工业大学 机械工程学院，安徽 马鞍山 243002）

摘要：脑机接口技术可以帮助运动障碍人员通过外部设备与环境进行交互。为了提高对运动想象激发的脑电信号的识别率，提出一种基于卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）和循环神经网络（Recurrent Neural Network，RNN）的混合神经网络模式识别方法，并在实际计算中使用长短期记忆神经网络（Long ShortTerm Memory，LSTM）和门控循环单元（Gated Recurrent Unit，GRU）两种不同的RNN进行对比。对原始脑电信号数据进行滤波和分段处理,将处理好的数据输入到混合神经网络中,使用Softmax进行分类，用BCI竞赛IV中的数据集2a和数据集1两种脑电数据集进行验证，此方法能够有效地提高模式识别精度，平均准确率达到了95%以上。

基于深度学习的CNN手写体数字识别

李 伟¹，孙云娟²

（1.河南师范大学 电子与电气工程学院，河南 新乡 453007； 2.河南师范大学 新联学院，河南 新乡 453007）

摘要：从深度学习卷积神经网络（CNN）的结构功能出发，重点研究了手写体数字通过神经网络的识别性能，以及当手写体数字染有各种噪声（高斯噪声、椒盐噪声、泊松噪声和斑点噪声等）时的性能。为了改善和提高卷积神经网络的性能，采用迁移学习技术，将ReLu学习单元更换为LeakyReLu学习单元，其他层保持不变，其目的是为了进一步改善Sigmod神经元函数易饱和的缺点，提高了学习效率和速度。

磁耦合式井下随钻数据传输系统设计

杨志强，郑晓亮^*

（安徽理工大学 电气与信息工程学院，安徽 淮南 232001）

摘要：针对煤矿井下普通钻机作业时，不能实时掌握钻杆运动轨迹造成钻孔作业效率低、钻杆偏离预定轨迹等问题，设计了适用于煤矿井下的磁耦合式随钻数据传输系统，用于实时获取钻杆运动轨迹等信息。系统包括信号的调制和解调模块、中继模块以及互感线圈，采用二进制移频键控（2FSK）原理设计调制和解调电路，根据电磁线圈互感原理和电路模型分析，设定传输系统谐振频率。传输系统的谐振频率设定在两种调制频率的中心时，数据传输更加稳定可靠，满足了井下长距离随钻数据传输的需要。

基于云模型的城市自然灾害下应急物流能力评价

肖遗规，李毅群

（湖南工业大学 商学院，湖南 株洲 412007）

摘要：对城市应急物流能力的综合评价能够判断城市面对灾害事件的能力，一定程度上提供城市应急物流能力优化方向。选取自然灾害下应急物流能力评价指标，构建应急物流能力指标体系,采用组合赋权的方式确定指标权重，引入云模型实现评价语言量化，综合求解应急物流能力评价模型。通过实例，验证了云模型在应急物流评价研究中的可行性，给出城市应急物流优化的建议。

基于显著图的鲁棒模型

叶从玲

（安徽理工大学 计算机科学与工程学院，安徽 淮南 232001）

摘要：人工智能安全中星空（中国）对抗样本的防御，鲁棒模型比非鲁棒模型的防御效果表现更好。利用对抗训练得到的鲁棒模型比非鲁棒模型对对抗样本具有更好的泛化性能，即鲁棒性更好，并且会显示出更多可解释的显著图。为更加深入地了解对抗训练的本质，通过显著图对鲁棒模型具有良好泛化性能的原因做出解释，鲁棒模型能够学习样本的显著特征，基于这类特征对输入样本做出决策。

一种基于四平面的图像插值算法

毛伟伟，于素萍，石念峰

（星空平台 计算机与信息工程学院，河南 洛阳 471023）

摘要：针对现有图像插值算法存在的不足，提出了四平面插值算法，根据待插入点周围的4个像素点结合周边的像素点，从4个平面中选择一个作为插值平面，对于不符合平面插值的情况，则利用双线性插值，规避了用同一个插值公式对所有像素进行插值存在的不足，实验结果和数据分析表明了本方法的有效性。

非线性变系数Bagley-Torvik方程的积分边值问题

刘雪铃，黄 静，崔钰晗

（亳州学院 电子与信息工程系，安徽 亳州 236800）

摘要：研究了一类非线性变系数Bagley-Torvik方程的积分边值问题。对非线性变系数Bagley-Torvik方程进行多次积分得到与之等价的Fredholm-Hammerstein积分方程，利用分段泰勒级数得到Fredholm-Hammerstein积分方程的数值解。通过例题验证了此方法的可行性与有效性，并给相应的误差估计。

《车辆系统动力学》知行合一教学创新实践

张 帅，张传海，徐立友^*，郭占正

（河南科技大学 车辆与交通工程学院， 河南 洛阳 471003）

摘要：针对高校扩招和企业对人才需求的提高导致毕业研究生质量跟不上社会需求的问题，分别从国家、高校、企业和学生四个层面对现状进行分析，利用现有教学条件对车辆系统动力学课程进行一系列教学改革。以实践为切入点，通过课程改革来提高学生学习兴趣、掌握各类软件使用，进而能够学会完成各类项目，实现理论与实践的有机结合。让学生能够通过课程学习基础知识的同时，拓宽学生知识面，提高学生的动手能力和团队意识，达到知行合一。为高校培育实践型、创新型人才提供有益参考，最终达到为党育人、为国育才的目标。

多元目标导向下材料力学教学改革与创新研究

缑瑞宾¹，于 敏²，王 晶³，马 露^2*

（1.安徽科技学院 机械工程学院，安徽 凤阳 233100； 2.安徽科技学院 建筑学院，安徽 蚌埠 233000；3.北京工业大学 材料与制造学部，北京 100124）

摘要：为解决工程基础类课程产出导向特征不明、学为中心理念不深和持续改进机制不畅三大教学痛点问题，基于材料力学课程特点和学情分析，对课程传统教学方法进行改革与创新，提出了反向教学设计的多元目标导向法；全面揭示了课程多元目标和教学改革内涵，反向重构了多元目标导向下课程教学设计、教学大纲和教学活动，建立了“赛-教-学”师生能力共同提升创新教学模式。研究成果对于应用型本科工程基础类课程的教学改革与创新具有显著的指导意义。

（一审：程广伟  二审：仲昭麟  三审：赵祎）