浙江工业大学学报

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姜伟，詹京松，高红俐，单晓锋

2023, 51(6): 591-601.

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针对谐振疲劳裂纹扩展试验中，由裂纹闭合引起裂尖和背景区域图像灰度对比度不高造成的裂纹长度动态测量精度不高、稳定性不够的问题，提出一种谐振载荷状态下基于欠采样频闪图像采集疲劳裂纹长度在线测量方法。该方法首先在一个欠采样周期内通过同步控制器硬触发摄像机等间隔采集裂纹试件图像，同时载荷控制器获得与采集图像匹配的一系列载荷点，对载荷点进行最小二乘曲线拟合，拟合曲线幅值点近似谐振载荷最大点；然后将幅值点与邻近载荷点相位差对应时间反馈给同步控制器校准采集间隔，使每个欠采样周期采集接近谐振载荷最大点的裂纹张开图像；最后采用基于亚像素角点检测裂纹长度测量方法对裂纹张开图像进行在线测量。试验结果表明：测量数据稳定，测量精度可达0.025ｍｍ。

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基于高斯混合模型和自适应簇数的文本聚类

程宏兵，王本安，陈友荣，张旭东，吴前锋

2023, 51(6): 602-609.

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针对海量文本难以精准聚类问题，提出了一种基于高斯混合模型和自适应簇数的文本聚类算法（TCA）。首先，采用无意义符号去除、基于齐次马尔科夫假设的文本分词和停用词去除方法，实现数据分词和清洗；其次，提出权衡关键词频率和普适性的关键词权重，选择关键词和进行文本向量化；再次，在高斯混合模型的基础上，引入文本相似度，提出权衡条件概率和相似度的文本权重；最后，通过轮盘赌初始化聚类中心，更新多维高斯分布模型参数，实现分簇数量确定的文本聚类。同时，为了自适应文本分簇数量，在肘部法则的基础上确定最优分簇数量，从而提高聚类效果。仿真结果表明：TCA 能自适应文本聚类数量和获得其分布，提高聚类的准确率和召回率，有助于更好地实现海量文本的精确聚类。

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基于联邦学习的水文遥测数据异常识别与修复

倪宪汉，陈浙梁，李欢，孔祥杰

2023, 51(6): 610-618.

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已有的数据修复主要是针对数据缺失问题，即利用变分自编码器学习相关分布，并生成能够表征缺失部分的内容，从而实现对数据的修复。然而这种方法仅作用于数据缺失，且无法对异常数据进行识别。同时，随着数据隐私问题不断暴露在公众视野里，这对传统方法再次发起了挑战。提出基于联邦学习框架及长短时记忆网络的生成对抗网络模型，即FedLGAN模型，以实现对水文遥测数据的异常识别与修复。在该模型中，通过生成对抗网络结构中的判别器鉴别真实数据与虚假数据的能力实现异常识别，通过生成器学习正常数据特征并生成的能力实现异常数据修复。此外，为了捕获原始数据的时序特征，将基于注意力机制的双向长短时记忆网络结构嵌入到生成对抗网络中。联邦学习的框架则避免了训练过程中水文遥测数据隐私的泄露。基于4个真实水文遥测设备的实验证明：FedLGAN模型能够在保护隐私的同时实现对异常数据的识别和修复。

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超级电容器用生物质活性炭制备及改性研究进展

姬登祥，由智慧，董杨，计建炳

2023, 51(6): 619-631.

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活性炭具有比表面积高、内部孔隙结构发达和表面官能团可调控等特点，是制备超级电容器电极材料的一种首选材料，以生物质制备活性炭对实施“碳中和”和“碳达峰”战略具有重要意义。重点综述了用于超级电容器电极材料的活性炭在生物质原料、制备方法和改性策略等方面的研究进展，介绍了制备活性炭的生物质原料种类，对常规加热法、水热法和微波加热法进行了分析比较，重点探讨了物理活化法、化学活化法、物理化学活化法和模板法等制备方法的机理和特点，以及通过杂原子掺杂改性活性炭提高其电化学性能的方法，以期为以生物质为原料制备性能优异的超级电容器用活性炭的研究提供理论参考。

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激光雷达原理演示实验装置的设计与研发

徐丹阳，何正才，叶震辉，蒋曹羽，鄢波

2023, 51(6): 632-637.

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为将激光雷达的基本工作原理和测量方法引入教学领域，以激光雷达为基础，设计了一套激光雷达原理演示实验设备。通过获取激光飞行时间、能量强弱和发射角度等信息，设计了距离探测、物品形状识别和垂直角分辨率测量等实验。三维调节平台的设计可以使仪器操作简单、读数准确；多场景模拟板可以模拟多种激光雷达工作场景。学生既能直观体会激光雷达的工作原理，又能通过测量数据分析相应性能参数，同时可拓展图像处理技能，提高并丰富了设计性研究性实验教学内容。

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考虑退货和资金约束的绿色补贴模式与运营决策

朱晨波，柯雅琪，陈静

2023, 51(6): 638-647.

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针对由一个制造商和一个零售商所组成的绿色供应链，在考虑消费者退货和资金约束的前提下，分别研究了无政府补贴、补贴银行、补贴制造商和补贴零售商这4种模式下制造商的最优产品绿色度水平和批发价决策，以及零售商的最优产品零售价决策，并进行了灵敏度分析。研究表明：不管是哪种政府补贴模式，有补贴总比无补贴更有利于提高产品绿色度水平，也更有利于提高制造商、零售商和消费者的利润或福利。从提高产品绿色度水平的角度而言，当银行贷款利率较低、政府补贴率较高、消费者价格敏感度较低或者产品退货率较高时，政府应选择补贴零售商的模式；反之，政府应选择补贴制造商的模式。从增加消费者福利和提高制造商与零售商利润的角度而言，政府应选择补贴零售商的模式。

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管线位置对叠合板承载性能影响试验研究

孟凡丽，齐岩，隗自修，卢成原

2023, 51(6): 648-654.

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为了研究叠合层内管线埋设不同位置对叠合板承载性能的影响，确定管线埋设的“安全区”，设计了1组叠合层内无预埋管线和3组叠合层内不同位置布置管线的叠合板试件进行足尺对比试验，根据试验得到各组试件的承载力、挠度和应变等物理力学指标，分析其破坏形式和受力特性。试验结果表明：叠合层内管线的存在导致叠合板刚度减小，变形增大；管线对叠合板承载性能的影响程度与其埋设位置有关，随着管线埋设位置向跨中截面靠近，其对叠合板承载性能的影响越来越大；在距支座中心截面1/3跨度范围内的叠合层中布置管线对叠合板承载性能影响较小，该范围可视为管线埋设的“安全区”。

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基于BiLSTM的基坑开挖贝叶斯更新方法

李贺勇，许高波，李世俊，何炳罕，虞梦菲

2023, 51(6): 655-662.

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为了解决基坑开挖过程中土体参数难以确定，基坑开挖响应的预测值往往不同于现场实测值的问题，提出了一种基于多重集合卡尔曼滤波（EnKF-MDA）的贝叶斯更新方法。首先，动态融合多阶段监测数据以更新土体参数，提高基坑开挖侧移预测的准确性；然后，构建双向长短时记忆（BiLSTM）神经网络作为代理模型，替代有限元方法，提高贝叶斯更新的计算效率；最后，以台北TNEC基坑为例说明所提的方法的性能。实验结果表明：BiLSTM成功学习了土体参数和基坑变形响应之间的映射；在融入多阶段多点监测数据后，预测准确性大大提高，基坑侧移的预测均值与现场实测吻合良好，预测的95%置信区间基本覆盖实测值。

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基于循环神经网络的盾构姿态及掘进参数预测

吴坚，曾志全，张亚鹏，刘龙，杨长松，曾少翔

2023, 51(6): 663-670.

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在盾构机掘进过程中，盾构姿态和盾构总推进力是两大关键问题。为解决复杂地质施工条件下盾构姿态和盾构总推进力预测困难的问题，提出基于LSTM和GRU模型的盾构水平姿态和盾构总推进力预测方法，利用箱型分析法以及多贝西小波重构降噪对原始数据进行预处理，有效提高了模型的表现和模型预测的精度。依托杭州某道路提升工程，以盾构掘进西段南线为例，验证了方法的有效性。实验结果表明：原始数据经过异常值清洗、小波降噪后，LSTM模型不仅对盾构水平姿态预测效果较好，平均准确率和平均拟合优度分别为83.5%和0.819，而且预测能力优于GRU模型。

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基于KJHH模型的基坑开挖概率反分析方法

张军波，费杰，周张见，汪轮，虞梦菲

2023, 51(6): 671-676.

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基坑开挖工程中，最大地表沉降和最大墙体侧移是非常重要的两个变形量。然而由于土体存在变异性，基坑开挖变形难以准确预测。提出一种基于KJHH模型的基坑开挖概率反分析方法，可以同时预测最大地表沉降和最大墙体侧移。在贝叶斯更新框架下，动态融合各开挖阶段观测数据，利用多重数据同化集合平滑器（Ensemble smother with multiple data assimilation，ES-MDA）更新土体参数，提高变形预测准确性。以台北TNEC基坑工程为例，验证了所提方法的有效性。实验结果表明：随着融合更多不同开挖阶段的观测数据，预测均值和实测值趋于一致；对于TNEC工程，假设先验分布服从对数正态分布得到的开挖变形预测结果略大于采用均匀分布时的预测结果；变形预测的准确性随着迭代次数和样本量的增加而提高。

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路基空洞对混凝土道路板时频振动特性影响模拟研究

史吏，徐健洲

2023, 51(6): 677-684.

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路基空洞可能导致路面塌陷，严重威胁行车和行人安全，有必要针对路基空洞对道路板振动特征影响展开研究。采用车路耦合单元施加移动车辆荷载，在有限元软件ABAQUS中建立了带空洞路基及上覆混凝土道路板的三维有限元分析模型，通过与无空洞情形对比研究了道路板的时域和频域振动特性。研究结果表明：当单一车辆通行时，路基空洞会明显放大道路板位移响应峰值，且道路板振动速度频谱会出现明显变化；当车辆多次连续通过形成稳态激励时，路基空洞会明显增大道路板—路基体系的峰值频率。研究结论可为基于道路结构振动特性的路基空洞智能监测提供重要参考。

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基于监测数据的新型抗爬移支座性能研究

翟洪刚

2023, 51(6): 685-691.

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曲线梁桥因其复杂的受力特性，在荷载及施工误差影响下引发爬移趋势，当桥梁支承形式不合理或约束不足时，会产生爬移病害，严重爬移可导致桥梁侧倾倒塌。针对曲线梁桥爬移现象设计了新型抗爬移倾覆专用支座，建立了弯桥支座系统布置方案，同时在案例工程上安装位移传感器进行实时监测，系统研究其使用性能。研究结果表明：新型抗爬移倾覆专用支座具有良好的自复位性能与使用稳定性；横向自复位支座起到抗爬移作用；端部自复位拉压式支座能同时起到抗爬移和抗倾覆作用。研究成果可以为预防曲线梁桥爬移病害提供理论参考与结构性解决方案。

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富含EPA/DHA结构脂高内相乳液的制备及其稳定性

聂小华，汪凌云，黄宝柱，孟祥河，余宁翔，陆元超

2023, 51(6): 692-698.

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考察了大豆分离蛋白与高酯果胶、壳聚糖复合后对富含EPA/DHA结构脂高内相乳液（HIPE）结构特性和稳定性的影响。实验结果表明：高酯果胶和壳聚糖可促进大豆分离蛋白对HIPE的稳定作用，形成倒置不流动的凝胶结构，油滴分布趋于均匀，平均粒径降低，乳液的弹性模量与黏性模量均得到增加，说明形成了以弹性为主的凝胶网状结构，且壳聚糖效果优于高酯果胶。所有的HIPE表现出良好的热稳定性，然而冻融稳定性差，壳聚糖可将其冻融稳定性提高到92.41%。综上，大豆分离蛋白和壳聚糖复合可制备稳定的富含EPA/DHA结构脂HIPE，作为乳脂替代品和特殊营养功能物质用于食品领域。

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