2023年, 第0卷, 第21期　
刊出日期：2023-11-15

  

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  止裂层对陶瓷复合防弹插板冲击损伤行为研究

  韩奇, 杨阳, 刘靖宇, 王涛, 李世强, 曹勇

  . 2023, (21): 1-10. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.001

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  目的 研究冲击载荷下迎弹面覆盖止裂层的复合防弹插板陶瓷面板碎裂机理和抗侵彻性能。方法 对所设计的复合防弹插板进行空气炮打靶试验，构建冲击仿真有限元计算模型。结合试验和数值模拟，研究覆盖环氧树脂、凯夫拉平纹织物止裂层及无止裂层复合防弹插板的抗侵彻性能，分析不同冲击速度下复合防弹插板陶瓷损伤失效过程。采用内聚力单元对止裂层和陶瓷之间的黏结区域进行建模，分析黏结程度对陶瓷损伤和失效的影响。结果 止裂层表面约束的陶瓷在冲击过程中产生的径向裂纹随着撞击点附近的环向拉应力波的传播而延伸。止裂层黏结作用增强时，陶瓷的冲击缺口面积增大，但质量损失基本不变;迎弹面止裂层未对侵彻过程中子弹动能和复合防弹插板背凸情况产生显著影响。结论 止裂层在一定程度上能减少陶瓷质量损失，但也会造成更多的损伤，这种现象在高速情况下较为明显，且凯夫拉平纹织物止裂层所造成的损伤更多。相关研究工作可为陶瓷复合防弹板的设计提供参考。
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  仿生鳞片式拼接柔性防护结构防弹性能研究

  黄安畏, 林禹, 李忠盛, 韦禹, 程时雨, 吴道勋, 吴永鹏, 周富

  . 2023, (21): 11-17. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.002

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  目的 根据仿生学原理，借鉴鳞甲类生物柔性拼接模式，设计出由碳化硼陶瓷和超高分子量聚乙烯(UHMWPE，PE)背板复合而成的仿生鳞片式拼接柔性防护结构，以提高防护装备的灵活性和抗多发弹性能。方法 首先通过高温热压成形工艺制备出复合鳞片，然后采用95式5.8 mm钢芯弹进行侵彻试验，最后结合有限元仿真对侵彻过程中的弹击损伤机制和能量耗散形式进行分析。结果 弹丸侵彻导致复合鳞片的陶瓷层发生了严重的碎裂现象，PE背板发生了类圆状凹陷变形，但未被穿透;单次弹击损伤范围被限制在弹击鳞片及其相邻鳞片附近，未形成大面积损伤，表现出优异的抗多发弹性能;弹丸的能量通过弹击鳞片扩散到与其相邻的鳞片上，降低了弹丸对弹击鳞片的损伤，提高了柔性结构的极限抗单发弹性能。结论 仿生鳞片式拼接柔性结构能够有效抵御95式5.8 mm钢芯弹的侵彻，具备柔性的同时还具有优异的抗多发弹性能，可应用于新一代单兵及武器装备的小口径枪弹防护装甲。
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  自然老化软质防弹衣对明胶靶标的防护性能试验研究

  曹岩枫, 温垚珂, 孙非, 徐诚

  . 2023, (21): 18-23. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.003

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  目的 为了研究自然老化防弹衣对人体的防护能力，开展手枪弹对有防护明胶靶标的钝击效应试验。方法 通过高速摄影拍摄钝击过程中明胶靶标内瞬时凹陷情况，以此判断自然老化是否影响防弹衣的防护性能。结果 试验结果表明，10年自然老化防弹衣防护下的明胶靶标内平均瞬态最大凹陷深度为23.32 mm，平均最大直径为70.08 mm;新软质防弹衣防护下的明胶靶标内平均最大凹陷深度为28.76 mm，平均最大直径为66.59 mm。结论 10年自然老化对软质防弹衣的抗弹性能没有显著影响。文中的研究给自然老化软质防弹衣安全使用寿命的延长提供了参考。
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  轻型合金超高速冲击防护性能和失效机理研究进展

  张晓琼, 王涛

  . 2023, (21): 24-35. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.004

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  目的 系统总结目前关于轻型金属合金及其复合层板在超高速冲击载荷作用下的冲击损伤模式和失效机理研究进展。方法 搜集整理大量有关研究文献，从实验技术、轻型合金的超高速冲击下可视性的实验现象，以及高应变率加载条件下材料的微观组织结构演化机理三方面对最新研究进展进行梳理与总结。结论 指出了目前轻型合金超高速冲击性能研究中的不足，并提出了未来研究方向的建议，为该领域轻质防护结构设计未来的研究方向提供了参考。
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  碳纤维复合材料力学性能研究进展

  段裕熙, 张凯, 徐伟芳, 陈军红, 龚芹

  . 2023, (21): 36-45. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.005

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  目的 综述碳纤维复合材料这一热结构材料的力学性能研究进展，推进碳纤维复合材料的研制和应用。方法 采用文献调研法，梳理和汇总国内外有关碳纤维复合材料力学性能的研究内容，对二维复合材料、针刺复合材料及三维编织复合材料3种结构进行性能影响因素分析。结论 影响碳纤维复合材料静态和动态力学性能的因素主要有温度、应变率、密度等，提出应进一步开展碳纤维复合材料在多因素耦合及高温动态性能方面的研究。
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  多个关键部件产品的破损边界

  邓培畅, 王志伟

  . 2023, (21): 46-53. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.006

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  目的 得到矩形冲击下具有多个关键部件产品的破损边界，并分析破损边界在线性和非线性（正切型和双曲正切型）情况下的变化规律以及影响因素。方法 首先，使用集中质量法建立多自由度离散包装系统模型；然后，运用牛顿第二定律推导系统动力学方程，经无量纲处理后获得系统的无量纲动力学方程；最后，应用四阶龙格库塔法进行求解，获得系统的动力学响应，得到破损边界。结果 相较于线性包装材料，双曲正切型缓冲包装材料可以扩大包装件的非破损区，而正切型缓冲包装材料则相反，且影响程度与非线性参数成正比；在特定情况下，不同关键部件的破损边界曲线存在相交情况。结论 不同类型的冲击会导致不同关键部件的破损，实际物流过程中要考虑所有关键部件的保护。
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  复合泡沫填充管的高g值冲击防护特性

  张冰冰, 李耀宙, 李华波, 卢亚菁

  . 2023, (21): 54-61. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.007

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  目的 为避免或减小高g值冲击对弹内轻质元器件的破坏，应加强对轻质元器件缓冲防护结构的研究。方法 基于新型复合泡沫和通孔泡沫铝的2种泡沫填充管，通过万能试验机和落锤冲击系统研究了2种泡沫填充管的静动态力学特性，并运用数值模拟方法研究高g值冲击下等质量的泡沫填充管与夹芯管的加速度缓冲效果和吸能机制。结果 数值模拟所得结构变形和落锤加速度与实验结果较为一致，验证了数值模拟方法的可靠性。复合泡沫平台应力具有显著的应变率效应，其填充管压溃载荷平稳且高于泡沫铝填充管，比泡沫铝填充管体现出更优异的高过载防护性能。等质量的泡沫夹芯管的抗冲击性能优于填充管，2种泡沫填充而成的夹芯管具有相似的高过载防护性能，泡沫材料压缩行为对夹芯管压溃载荷特征的影响低于填充管。结论 所得结果对轻质元器件的高g值缓冲防护有较强的指导意义。
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  闭孔EVA泡沫类静态缓冲性能的研究

  孙德强, 高璐璐, 刘晓晨, 陈红娟, 王倩, 张艺行, 叶润杰, 周兴荣

  . 2023, (21): 62-69. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.008

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  目的 研究密度与应变率对闭孔EVA泡沫材料类静态缓冲性能的影响规律。方法 基于包装用缓冲材料静态压缩试验法和能量吸收图法，对密度为80、95、106、124和180 kg/m³的闭孔EVA泡沫试样在不同应变率下进行类静态压缩试验，得到应力-应变曲线，基于此进一步处理得到相应的单位体积能量吸收、能量吸收效率、缓冲系数和最大比吸能等曲线，同时绘制试样类静态压缩过程中的能量吸收图。结果 闭孔EVA泡沫材料的密度越高，密实化应变越小，最大单位体积能量吸收越大;在压缩应变相同时，应变率越大，应力、单位体积能量吸收、能量吸收效率、最大比吸能越大;得到了5种密度闭孔EVA泡沫材料的本构方程和闭孔EVA泡沫材料的能量吸收图及其斜率与应变率的关系式;通过分析密实化应变与相对密度的关系，得到相关拟合公式。结论 密度与应变率对闭孔EVA泡沫材料的缓冲性能有着非常大的影响，在一定的应力水平下会有一个最佳的密度使得刚好能吸收完能量，并保护产品不破损，该最佳密度受应变率的影响，因此可以通过能量吸收图进行相关的缓冲包装优化设计。
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  木材断裂解离分形特征与分形断裂力学模型研究

  许威, 曹军, 花军, 陈光伟

  . 2023, (21): 70-77. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.009

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  目的 以椴木为研究对象，研究冲击载荷作用下椴木试件的断裂解离形貌特征和断裂力学特性，建立适用于木材原料断裂解离的分形断裂力学模型，并对其断裂解离力学行为进行描述。方法 对椴木试件进行冲击加载试验，分析试件断口的形貌特征和断裂力学特性，构建适用于木材原料断裂解离的分形断裂力学模型。结果 椴木试件横向冲击断裂断口裂纹形状和断口形貌特征比纵向冲击复杂，横、纵向冲击断裂断口均具有分形特征;椴木试件纵向冲击断裂韧性均值是横向冲击断裂韧性均值的1.112倍，椴木试件横、纵向冲击断口的分形维数均值分别为2.063 5和2.075 1，椴木试件横、纵向冲击韧性与其断口分形维数之间存在线性正相关关系，拟合优度分别为0.778 7和0.812 2;构建的木材原料断裂解离临界解离应力和断裂韧性的分形断裂力学模型也适用于脆性材料。结论 在木材原料冲击断裂解离时，木材原料初始裂纹长度越短，断裂解离断口越粗糙复杂，木材原料断裂解离所需要的能量越大;当裂纹沿着与冲击加载力方向垂直成大约1.055 rad方向扩展时所需的能量最小，木材原料最易沿该方向进行断裂解离。
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  规则排列下凹五边形蜂窝阵列结构的异面缓冲性能研究

  谭思可, 赵伟, 李莹欣, 刘迪, 苏亭亭, 李国志, 孙德强

  . 2023, (21): 78-85. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.010

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  目的 研究主要结构参数对规则排列凹五边形蜂窝阵列结构异面缓冲性能的影响。方法 借助Ansys Workbench/LS-DYNA软件建立该蜂窝结构异面缓冲性能的有限元模型进行仿真模拟，研究不同凹陷角、壁厚边长比对其异面平台应力、变形模式和单位体积能量吸收的影响。结果 在不同的压缩速度下，凹五边形蜂窝阵列结构表现出不同的变形模式。相对密度一定时，凹陷角度在0＜θ＜63.435°时，该结构异面平台应力和单位体积吸收能量都随凹陷角的增大先增后减，且在25°~35°时平台应力最大，20°~30°时单位体积吸收能量最大;当达到最大凹陷角度θ=63.435°时平台应力和单位体积吸收能量都出现再次增大的现象。在凹陷角一定时，异面平台应力和单位体积吸收能随壁厚边长增大而增大，且呈指数函数关系。结论 基于有限元计算结果，总结出了规则排列的凹五边形蜂窝阵列结构在不同速度下的变形模式，以及凹陷角度、壁厚边长比对蜂窝异面平台应力、单位体积能量吸收的影响规律。
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  一种纸浆模塑蜂窝板材缓冲性能的研究

  李国志, 张美琦, 孙德强, 周健民, 何兴娟

  . 2023, (21): 86-93. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.011

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  目的 为了解决因技术水平制约，纸蜂窝材料芯纸构型单一、单层厚度受限等瓶颈问题，开发一种通用型缓冲结构板材。方法 以纸浆模塑为原材料，以六棱柱结构为例，设计并加工出一种通过正反插方式组合而成的蜂窝板材，并采用有限元方法进行仿真，得到关键结构参数和相关最优参数组合。结果 正反插结构的纸浆模塑板材具有较好的耦合效应，承载能力相较于单层板材大幅提高;结合极限载荷、比吸能等评价指标对板材性能进行定量分析，初始压缩载荷最大可达到73.7 kN，满足托盘等重型包装器具的承载需求。通过极差和方差分析可知，各结构参数对板材承载性能和缓冲性能的影响程度，研究表明单元壁厚、中截面边长对该板材承载性能和缓冲性能影响显著。结论 正反插结构解决了现有纸蜂窝材料高度、厚度受限，构型单一等瓶颈问题，提高了纸浆模塑蜂窝板材的承载性能和缓冲性能，可以满足重载要求。与之相关的其他正多边形锥形薄壁管单元亦可以使用同样的正反插设计理念和研究方法。
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  基于车体协同的铁路运输轮式货物轮挡设计

  罗雅楠, 韩梅, 陈超, 米希伟

  . 2023, (21): 94-101. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.012

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  目的 为保证运输安全，轮式货物在铁路运输过程中需要用轮挡限位。针对我国铁路运输轮式货物的现状及存在的问题，提出车体与加固装置协同设计的理念，设计一种轮挡可调式，适用于多种规格的轮式货物，存用一体、可靠性高、使用快捷。方法 利用SolidWorks建立轮挡三维模型，通过铁路运输加固强度计算，确定在最不利状况下对轮挡的强度要求，进行载荷和约束分析，利用有限元分析软件SolidWorks simulation进行仿真计算及强度分析。结果 得到该轮挡在最不利工况下的应力及位移情况。最大应力出现在轮挡底面与活动销连接部位，最大应力值为499.9 MPa，不超出设计所用材料的许用应力(585 MPa);最大位移为0.99 mm，在允许范围内。结论 该轮挡的强度满足安全运输的要求，用于多种轮式货物铁路运输装载加固，可有效提高加固效率。
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  聚乙烯薄膜防雾涂层的制备与性能研究

  刘瑶, 曾嘉洲, 经鑫

  . 2023, (21): 102-110. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.013

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  目的 制备一种新型环保、综合性能优异的高透明防雾涂层，解决生鲜食品的塑料包装薄膜极易发生雾化的问题。方法 通过溶液共混法将聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol，PVA)和海藻酸钠(Sodium Alginate，SA)混合制备PVA-SA防雾涂料，并利用刮涂法将其涂覆于PE薄膜表面，以制备防雾涂层。测试分析涂层的组成，以及对薄膜防雾性能的影响，并使用分子动力学模拟软件分析水分子在不同界面的运动行为，探究PVA-SA涂层的防雾机理。结果 经过测试分析发现，采用质量分数为2.78%的PVA和0.84%的SA制备的涂层展现出最佳的防雾效果，且该涂层具有超亲水性，其水接触角低至7.8°，所制备涂覆膜的平均透光率高达93.2%，平均雾度仅为3.44%，该涂覆膜在热雾中表现出高透明度，且对奶油草莓具有良好的保鲜效果。在模拟分析中发现，水滴与涂层间的平均结合能为水滴与薄膜的结合能的57倍。结论 PVA-SA涂层具有高透明性，在不影响薄膜原有透明性的同时有助于增强薄膜的润湿性，可以对生鲜食品起到很好的保鲜作用。采用模拟分析剖析了亲水涂层的防雾机理，结果表明该涂层材料在保鲜包装薄膜的防雾功能化应用中具有良好的应用前景。
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  Vi-PDMS/S-SiO2超疏水聚酯纤维织物的制备及性能研究

  张哲, 吴晓飞, 包翻霞, 郭丽智, 张正健

  . 2023, (21): 111-118. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.014

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  目的 基于普通织物材料防水性较差的问题，制备一种具有超疏水涂层的聚酯纤维织物，并对其性能进行研究。方法 以聚酯纤维织物为基材，基于紫外光固化技术通过浸涂法，使用商用气相纳米SiO2颗粒(S-SiO2)、端乙烯基聚二甲基硅氧烷(Vi-PDMS)在织物表面构筑微纳粗糙结构，获得超疏水的织物。采用扫描电子显微镜、水接触角测量仪对其微观结构和疏水性能进行表征，并通过机械摩擦实验对其超疏水稳定性进行考察。结果 当Vi-PDMS和S-SiO2质量比为1∶4时，选择交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)制备的聚酯纤维织物表面的水接触角可达到151°，滚动角可达9°;且经过40次循环摩擦后，其表面水接触角仍大于140°，具有一定的耐磨性。结论 基于紫外光固化技术，采用操作简便的浸涂法制备的聚酯纤维织物具有优异的超疏水性能和一定的耐磨性，为织物超疏水性能研究提供参考，有望应用于超疏水聚酯纤维织物领域。
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  石蜡相变储能模块的控温性能研究

  晏腾飞, 陈浩

  . 2023, (21): 119-125. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.015

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  目的 为了控制电子设备工作温度，研发一种相变储能模块，并研究其控温性能。方法 本文通过仿真对以32号石蜡、62号石蜡和质量分数为6%的膨胀石墨(EG)-62号石蜡为相变工质的储能模块进行研究，分析相变材料、翅片材料以及加热功率对相变储能模块控温性能的影响。结果 32号石蜡在900 s时接近完全融化，62号石蜡在2 000 s时才融化过半，膨胀石墨-石蜡复合材料在1 250 s就已经接近完全融化，填充62号石蜡的Al翅片模块的温升速率为0.035 ℃/s，Cu翅片模块的温升速率为0.03 ℃/s，相比未填充相变材料的模块温升速率分别降低了73.1%和70%。结论 具有不同物性参数的相变材料，在不同工况下其呈现的控温性能也各不相同，但是在较高功率工况下，熔点较低或导热系数较高的相变材料具有更好的控温性能。储能模块内部导热翅片对内部强化换热效果明显，翅片导热系数越高，越有利于模块的控温。
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  时效处理对BOPP膜关键性能指标的影响及其助剂迁移机制研究

  刘文婷, 杨凯诺, 贾伟萍, 王波, 廖宇, 褚玮, 陈程, 刘兴海

  . 2023, (21): 126-133. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.016

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  目的 明确时效对BOPP包装膜关键性能的影响趋势和程度。方法 将不同型号的BOPP包装膜在标准环境下储存，每隔1个月测定一次摩擦、热封、热收缩、光学和力学等关键性能。结果 BOPP包装膜在生产之后需要一定时效以使其物理性能达到稳定状态，其时间大约为1个月，存储时间超过4个月，部分样品的力学性能和热封性能可能随着添加助剂的迁移和薄膜的老化而出现明显下降现象。结论 由于润滑剂等功能助剂的扩散迁移，导致BOPP的结构和表面受到影响，导致其关键性能受到影响。综合来看，在BOPP包装膜稳定1个月的前提下，越早使用其综合性能越好。
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  用谷氨酸为交联剂制备玉米交联氧化淀粉胶黏剂及性能研究

  卢秋晓, 陈俊颖, 廖俊杰, 汪志伟, 姚凯, 曾小君

  . 2023, (21): 134-143. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.017

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  目的 改善淀粉胶黏剂胶合强度低、耐水性差等缺点，通过对玉米淀粉(CS)进行改性，制备玉米交联氧化淀粉胶黏剂(CCOSA)。方法 以CS为主要原料，以生物质材料谷氨酸为交联剂，以过氧化氢为氧化剂，采用先交联后氧化的方法制备CCOSA。通过单因素试验确定制备玉米交联淀粉(CCS)和玉米交联氧化淀粉(CCOS)的最优条件，通过FT-IR对制备的CCS 和CCOS进行结构表征，并测定制备的CCOSA的基本理化性能、耐水时间和胶合强度。结果 得到了制备CCS的优化工艺条件，当CS的质量为20 g、谷氨酸的质量为1.0 g、pH为9、反应温度为55 ℃、反应时间为1.5 h时，制得的CCS的沉降积(0.55 mL)最小、交联度最大。得到了制备CCOS的优化工艺条件，在CCS的质量为20 g、FeSO4的用量为CCS质量的0.1%、质量分数为30%过氧化氢的用量(体积)为2 mL、反应温度为50 ℃、pH为3、反应时间为3 h时，制得的CCOS的羧基含量为0.184%，对CCS的氧化效果最好。通过FT-IR分析可知，CCS在1 157.22 cm⁻¹处出现了C—N伸缩振动吸收峰，CCOS在1 731.35 cm⁻¹处出现了C=O伸缩振动吸收峰，此吸收峰向高波数移动，而且此峰相对于1 653.25 cm⁻¹典型的淀粉衍生物C=O吸收峰的强度明显增强。在此条件下制得的CCOSA的胶合强度为6.15 MPa，比玉米交联淀粉胶黏剂(CCSA)、玉米氧化淀粉胶黏剂(COSA)和未改性玉米淀粉胶黏剂(CSA)的胶合强度分别提高了38.83%、107.07%、352.21%，并且CCOSA的耐水性得到明显提高。结论 FT-TR分析结果表明，采用先交联后氧化的方法成功制得了CCOS，制得的CCOSA的胶合强度和耐水性得到明显提高。
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  气调包装联合保鲜剂对‘塞外红’苹果中短期贮藏的影响

  魏智成, 任兆琳, 田蜜, 李娜, 朱文立, 孙雨, 吴昊, 朱俊向

  . 2023, (21): 144-151. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.018

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  目的 探究不同贮藏温度、气调包装及保鲜剂对‘塞外红’苹果贮藏品质的影响。方法 采用冷藏、气调包装(O2与CO2的体积比为5∶1)以及复合保鲜剂(1-甲基环丙烯、CaCl2、甜菜碱)等处理方式，对新鲜采摘的‘塞外红’苹果进行60 d的贮藏实验，分析贮藏期间苹果的质构特性、呼吸强度、外观品质、褐变指数、可滴定酸含量、可溶性固形物含量、抗坏血酸含量、相对电导率、丙二醛含量的变化。结果 在贮藏温度0.5 ℃下，采用气调包装结合保鲜剂处理能够有效抑制‘塞外红’苹果的褐变指数、丙二醛含量和相对电导率的增加。与单独进行0.5 ℃冷藏处理相比，经过60 d贮藏，处理后苹果的褐变指数、丙二醛含量和相对电导率分别降低了42%、66%、14%。同时，该处理方式延缓了‘塞外红’苹果质构特性的下降，降低了果实的呼吸强度，并保持了较高的抗坏血酸、可溶性固形物和可滴定酸等含量。结论 在0.5 ℃下冷藏并配合气调包装和外源保鲜剂处理可以有效地抑制‘塞外红’苹果的细胞损伤和营养物质的损失，延缓苹果品质的恶化进程。
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  壳聚糖-肉桂精油复合涂膜的制备及其对核桃贮藏品质的影响

  李保祥, 马鑫, 谢思旎, 刘佳怡, 王广媛, 王俊彦, 李统兵

  . 2023, (21): 152-160. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.019

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  目的 研究壳聚糖(Chitosan，CS)浓度和肉桂精油(Cinnamon Essential Oil，CEO)添加量对复合膜性能(力学性能、透氧率、吸湿率、抗氧化性)的影响及最佳复合涂膜对核桃贮藏品质的作用效果。方法 采用不同质量分数(1%、1.5%、2%)的CS与不同质量分数(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%)的CEO制备复合涂膜，对涂膜的各项性能进行表征，采用最佳比例的复合涂膜处理核桃，测定核桃在贮藏期间的营养及氧化相关指标的变化。结果 质量分数为1.5%的CS和质量分数为0.3%的CEO制备的复合膜具备良好的机械与抗氧化性能，经过涂膜处理后的核桃相较于对照组和纯CS处理组能够有效保持核桃在贮藏期间含水量、可溶性蛋白、脂肪的含量及较高的过氧化物酶(Peroxidase，POD)活性;同时抑制了核桃在贮藏期间酸价、丙二醛含量、多酚氧化酶(Polyphenol Oxidase，PPO)活性的增加。结论 添加CEO能够有效提升壳聚糖涂膜的性能，最佳比例制备的CS-CEO复合涂膜可以较好地保持核桃在贮藏期间的营养与抗氧化品质。
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  贴体包装对湿豆皮保鲜品质的影响

  舒丽洁, 段志蓉, 廖雯, 周俞含, 骆佳, 张敏

  . 2023, (21): 161-168. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.020

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  目的 研究贴体包装对湿豆皮在贮藏过程中保鲜品质的影响。方法 分别设置贴体包装+脱氧组、贴体包装组、非贴体包装+脱氧组、非贴体包装组，研究贴体包装及其在是否脱氧的环境下对湿豆皮保鲜品质的影响。结果 贮藏期间，进行贴体包装处理的2个实验组对菌落总数的抑制效果均优于非贴体包装处理的2组，第6天时，非贴体包装+脱氧组的菌落总数已高达7.72 lg(CFU/g)，极显著大于贴体包装+脱氧组，可见即使采用有利于保鲜的脱氧技术，非贴体包装依然会促使微生物生长。同时贴体包装比非贴体包装能更显著抑制脂质氧化、褐变、TVB-N含量增加、剪切力降低。结论 光靠脱氧处理不能很好地解决非贴体包装带来的负面影响，而通过采用贴体包装的方式能更有效地延缓湿豆皮的品质劣变。
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  不同解冻方式对金枪鱼肉品质的影响

  曹珠, 沈鑫杰, 施文正

  . 2023, (21): 169-175. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.021

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  目的 探究不同解冻方式(盐水解冻、水浴解冻、流水解冻、超声解冻、低温解冻)对金枪鱼品质的影响。方法 通过分析金枪鱼肉不同解冻方式的解冻时间、保水性(蒸煮损失率、解冻损失率、持水力)、pH、菌落总数、TVB-N和感官评定。结果 低温解冻的鱼肉有着较好的保水性和色泽，但是解冻时间最长。超声解冻和流水相较于其他解冻方式，解冻时间有着显著减少(P＜0.05)。其中超声解冻后鱼肉品质明显优于流水解冻后鱼肉品质，解冻后的鱼肉菌落总数(3.73 lg(CFU/g))和挥发性盐基氮含量(6.18 mg/100 g)显著低于流水解冻。结论 超声解冻是一种较好的金枪鱼肉解冻方式。
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  山药多糖的高得率挤压提取及性能研究

  朱燕丽, 郑海英, 杜冰, 黎攀, 姚继明, 范小平

  . 2023, (21): 176-186. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.022

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  目的 高效、快速地提高山药多糖提取率及获得性能较好的山药多糖。方法 以垆土铁棍山药为原料，采用单因素试验、Box-Behnken设计和响应面法研究了挤压温度、螺杆转动电机频率、水分含量及喂料电机频率对山药多糖(CYP)提取率的影响，并对挤压提取后的山药多糖进行性能研究。结果 所构建的回归模型具有高度显著性，最佳挤压辅助提取条件确定如下:挤压温度为130 ℃，螺杆转动电机频率为26 Hz，水分含量为20%，喂料电机频率为16 Hz。在该条件下，挤压后的山药多糖(E-CYP)的提取率大大升高，达到了44.97%，较未挤压处理提高了31.67 %。通过扫描电镜发现，经过挤压处理的山药多糖的表面呈现大量不规则的孔结构，且整体结构相对松散。抗氧化性能测试表明，E-CYP表现出优于CYP的抗氧化活性，随着多糖浓度的增加，羟基自由基及超氧阴离子自由基的清除能力呈逐渐升高的趋势。其中，羟基自由基的去除能力最高，为58.20%，表明经挤压处理的山药多糖具有较好的抗氧化活性。结论 获得了山药多糖高得率挤压提取的高效方法及抗氧化性强的山药多糖，为山药多糖在活性包装及作为药食同源的高值化利用提供了理论依据。
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  32种中国市售食品接触硅橡胶制品中邻苯二甲酸酯类塑化剂的研究

  范晓洁, 郭一凡, 张京伟, 李雪艳, 戚冬雷, 封棣

  . 2023, (21): 187-195. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.023

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  目的 对中国市售食品接触硅橡胶制品(Food Contact Silicone Rubber Products，FCSRPs)中的邻苯二甲酸酯类(Phthalate Acid Esters, PAEs)塑化剂以及其向冲调奶液中的迁移暴露进行研究，为FCSRPs的安全性研究提供理论支撑及科学依据。方法 利用超声溶剂提取-气相色谱串联质谱(UASE-GC-MS/MS)方法检测中国市售32种FCSRPs中的16种PAEs，建立并利用QuEChERS-GC-MS/MS方法对硅橡胶奶杯中PAEs向冲调奶液中的迁移及安全性进行研究。结果 32种FCSRPs中检出5种PAEs，不同样品间PAEs含量差异较大。5种PAEs对不同年龄段幼儿的EDI值均低于10 μg/kg。本研究为FCSRPs及其他材质中PAEs研究提供了数据和理论支撑。结论 硅橡胶制品中普遍检出PAEs，但婴幼儿通过使用硅橡胶奶杯进食冲调奶液而摄入的5种单一PAEs的暴露评估值低于限量值。
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  竹纤维密胺餐具中单体物质界面迁移的机理研究

  卢波, 王海波, 徐龙, 陈建国, 朱晓艳, 马明

  . 2023, (21): 196-203. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.024

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  目的 分析竹纤维密胺复合制品中有害单体物质在材料中扩散系数(Diffusion Coefficient，DC)的影响因素，探索其特定迁移量变化的规律和界面迁移机理。方法 本文以相同原料、不同工艺制成的竹纤维密胺餐具为试验样本，采用液相色谱仪、紫外分光光度计、扫描电子显微镜/能谱仪等方法研究了竹纤维密胺复合制品中三聚氰胺和甲醛残留单体的含量、特定迁移量、材料结构、扩散系数之间的关系和影响。结果 不同工艺制成的样本存在界面结构和残留单体浓度差异是影响单体物质扩散系数的主要内在因素。扩散系数是单体物质界面浓度因素和材料结构因素共同作用后形成的变量。随着浸泡时间的增加，模拟液对材料表面结构造成破坏，会促使扩散系数变大。同时，材料内单体浓度也在发生变化，单体浓度和界面结构共同影响下致使扩散系数增加或减少。结论 竹纤维密胺复合制品在单体物质特定迁移量的试验过程中，由于界面结构的变化，影响了扩散系数，验证了特定迁移量数值上的变化规律，为评价竹纤维密胺制品的安全性提供了参考。
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  基于分组策略的多目标三维装箱算法

  张长勇, 吴刚鑫

  . 2023, (21): 204-213. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.025

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  目的 针对现有三维装箱算法优化目标单一、优化效率低的问题，提出适用于求解大规模货物装载问题的多目标装箱算法，以提高装箱规划效率，确保货物运输安全。方法 考虑5种现实约束条件，以体积利用率和装载垛型重心偏移量为优化目标，建立多目标货物装载优化模型。采用拟人式装箱对货物进行预分组，减小决策空间，然后结合分组信息与装箱算法生成初始解;引入数据驱动的装箱交叉算子提高算法收敛性;设计多策略变异算子提高算法结果的多样性。结果 以公共数据集和真实航空货物数据作为实验数据进行实验。实验结果表明，在满足多种约束条件下，集装箱装载强异构货物平均体积利用率达到92.0%，重心位置空间偏移从20 cm减少到7.5 cm，并且算法运行时间减少了73.5%。结论 本文所提算法应用于求解大规模多目标三维装箱问题，提高了装箱质量和效率，可为三维装箱算法的工程应用提供参考。
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  编织袋自动捆扎打结机的设计

  韩棒斌, 郑希, 周杰, 张东峰, 毛宽民

  . 2023, (21): 214-220. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.026

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  目的 为解决现有人工使用绳子对编织袋进行捆扎打结效率低、劳动强度大的问题，设计一种基于双套结的编织袋自动捆扎打结机。方法 根据手工打结的过程，将机械化成结划分为束口、打结、套绳、系紧、断绳等步骤。利用3个气爪与2个抱爪的夹持动作将袋口挤成束状，束口后滑轨带动袋子运输到打结工位，再通过电机和气缸来驱动特制的绳结扩大装置来完成旋转成结和扩大绳环，利用横向和竖向滑轨的组合运动将绳环套在袋口，套绳后从绳子的两端拉紧绳结即可实现编织袋自动捆扎打结，构建完成控制系统，并制作出实体样机后进行打结试验。结果 对样机的工作性能进行测试试验，捆扎打结机的打结成功率约为92%，平均打结时长约为28.1 s/个。结论 通过编织袋自动捆扎打结机的研发，能有效减少人力劳动，具有推广价值。
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  基于体积扫描容重法的社区垃圾分类系统研究

  张莉彦, 钱育浩, 罗伟, 陈鹏鹏, 葛春玲, 谢鹏程

  . 2023, (21): 221-228. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.027

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  目的 响应国家垃圾分类政策，通过设计社区生活垃圾分类设备检测系统，提高分类正确率，改善“混投乱投”的现状，从源头提高城市垃圾分类投递的准确性。方法 结合现有针对垃圾容重区间划分方法和多种评价标准，总结归纳各类垃圾的容重阈值划分区间，并将其作为垃圾分类的判断方法。设计体积检测模块，利用激光测距传感器点阵获得待测物切片遮挡图和截面积，并计算待测物体积，结合称重传感器计算待测物容重，并依据容重区间对待测物进行分类判断。结果 根据容重阈值分类标准，对多种随机样本进行检测。绝大多数可回收物和厨余垃圾的容重检测值在各分类的容重阈值内，可以被正确分类;其余样本在混合垃圾容重阈值内，符合边界条件设定和模糊垃圾的样本按其他垃圾标准处理的分选原则，检测结果符合分类要求。结论 基于体积扫描检测容重的社区生活垃圾分类系统可以满足居民前端投递环节中对生活垃圾分类检测的需求，有助于提高源头分类的准确性，能有效推进我国垃圾分类和再生资源利用工作的发展。
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  异形包裹全方位自动扫描分拣系统研制

  孙术发, 吴盛, 兰巧燕, 刘嵩, 翟婉睿, 姚发鑫

  . 2023, (21): 229-236. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.028

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  目的 为适应快递包裹外形的多样性，分拣标签的张贴无规律性，提高物流分拣环节无人化和绿色化，降低分拣成本，研制一种异形包裹全方位自动扫描分拣系统。方法 该系统对现有物流传送装置进行结构改进，设计旋转式分拣平台及玻璃板内嵌传送带，通过Solidworks仿真软件构建整体模型，并进行场景仿真，开发基于OpenCv4.5.4-Python、Zbar的多线程ROI模板追踪算法与Blob检测算法结合高斯滤波、模板匹配及透视变换获取条码信息，并搭建基于STM32F407ZGT6输出PWM进行运动控制的异形包裹全方位自动扫描分拣物理样机。结果 实验结果表明，物理样机对异形包裹平均识别时间为0.91 s，平均分拣时间则可稳定在1.78 s左右。结论 该系统可以全方位无死角扫描包裹条码，准确率可达100%，具有良好的稳定性和准确性。
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  水性油墨热风干燥过程数值模拟分析

  包松鑫, 李莹, 何自芬

  . 2023, (21): 237-244. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.029

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  目的 探究不同烘箱温度和风速对水性油墨干燥过程的影响。方法 对水性油墨热风干燥过程进行数值模拟，分析不同温度和风速下的油墨干燥状态，设置烘箱在5个不同水平风速和温度下，使用同一种油墨和纸张进行烘干实验。然后从样本的耐摩擦度、动摩擦因数和静摩擦因数来检测油墨的干燥质量。结果 数值模拟结果表明了水性油墨干燥符合两阶段干燥原理，温度和风速会影响油墨内部水分流失和温度传递。对数值模拟结果进行了实验验证，在温度为60 ℃和风速为7 m/s时具有良好的干燥质量，过高或过低的风速和温度都会降低质量。结论 温度与风速会影响水性油墨的印刷质量，提升或降低温度和风速并不会提升干燥效果，为实际生产中干燥参数的设置提供了依据。
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  基于改进灰狼算法的啤酒灌装PID液位控制

  步同杰, 王亚刚

  . 2023, (21): 245-252. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.030

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  目的 针对啤酒罐装液位控制存在的变负荷、多模态、PID参数整定难的问题，提出一种基于改进灰狼算法的PID参数整定方法，以提高啤酒生产的工作效率。方法 对灰狼算法进行改进，使用欧式距离变化率动态调整收敛因子，平衡算法的全局搜索能力;引入动态自适应权重因子，提高算法的优化速度和精度;与基本灰狼算法比较并用测试函数验证改进算法的性能。结果 仿真结果表明，改进后的灰狼算法在收敛速度和精度上提升效果显著;改进灰狼算法整定的PID参数的上升时间为1.9 s，调节时间为5.12 s，超调量为3.78%。结论 与基本灰狼算法对比，改进灰狼算法对啤酒灌装液位PID参数进行整定，调节时间快，超调较小，可以更好地满足啤酒生产的控制要求。
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  基于ANSYS强度仿真与动力学测试的包装结构优化设计

  雷鸣, 吴颖, 彭芳, 王卫华, 张士强, 许诚

  . 2023, (21): 253-259. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.031

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  目的 在保障机械结构强度的前提下，对消费量大的某泵用木包装结构进行优化设计，对机械强度进行CAE有限元仿真，并进行振动跌落冲击测试，以降低成本提高产品价值。方法 首先分析产品的使用功能，设计新型包装方案，将原有铁底板支撑结构优化改为用材更少的V型木质支撑结构，建立力学模型，进行底强度分析以及稳定性计算;然后运用SolidWorks建立3D模型，运用ANSYS Workbench进行仿真评估;最后生产出新型包装，并根据包装测试标准进行了测试。结果 新的包装结构用V型木质取代了铁底板支撑，节约了100%的铁质包装材料，并通过了冲击振动跌落测试。优化设计的新包装型式能满足运输过程中的冲击振动跌落等产品保护要求，满足运输稳定性的功能要求。结论 本文以价值工程理念为指导，优化设计的新包装结构，在满足产品功能的同时节约了成本，是价值工程在包装优化领域极好的运用，为机械工程领域包装工程师提供了设计参考和解决方案。
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  基于改进Faster R-CNN的纸病检测算法

  汤伟, 王锦韫, 张龙

  . 2023, (21): 260-266. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.032

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  目的 达到纸病检测中能够充分提取纸病特征、提高检测精度、降低小目标漏检率的目标。方法 基于Faster R-CNN的检测算法进行改进，主要改进的做法是利用深度残差网络ResNet-50替换原模型的骨干特征提取网络VGG16，以保留更多的纸病特征信息，增强特征网络对纸张缺陷的提取能力;在算法中添加空间和通道的双重注意力机制CBAM，用来提高纸病检测精度;将ROI-Pooling替换为ROI-Align，增强网络的泛化能力。结果 实验结果表明，改进后的算法平均精度达到98%，较原算法平均精度提升了9%。结论 改进后的算法能够充分提取纸病特征信息，有效提高了纸病的检测精度，以及提高了小目标纸病的检测率，降低了错漏检率。
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  塑料型喷雾剂泵目标元素测定方法的研究

  陈雪帆, 施咨含

  . 2023, (21): 267-272. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.033

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  目的 建立塑料型喷雾剂泵中12种元素的电感耦合等离子质谱(ICP-MS)测定方法，并用于测定盐酸羟甲唑啉喷雾剂中的元素含量。方法 采用微波消解法进行样品前处理，使用ICP-MS法测定塑料型喷雾剂泵中硼、铝、钛、铬、锰、铁、锌、镍、砷、钼、镉、铅等12种元素含量。结果 每个元素在0~500 ng/mL浓度范围内线性良好，相关系数r均大于0.99，检测限为0.02~1.71 µg/kg，各元素的加标回收率为92.62%~113.82%，相对标准偏差(RSD)为0.64%~3.41%。采用本方法测定盐酸羟甲唑啉喷雾剂，研究在加速条件下喷雾剂中元素的含量迁移变化，结果为各元素含量均未超过浓度限度。结论 本方法前处理简便、方法准确、灵敏度较高，能够高效快速地测定塑料型喷雾剂泵中元素的含量。
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  质量提取法对注射用头孢他啶包装系统的密封完整性研究

  郭燕燕, 张莞英, 邱怡婷, 任锟, 王晓兰, 江燕, 蒲小聪

  . 2023, (21): 273-278. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.034

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  目的 建立一套完整的质量提取方法，对注射用头孢他啶(规格为15 mL，1.0 g)的包装系统的密封完整性进行研究。方法 通过对阴性对照样品、阴性样品以及阳性样品进行测试，进而优化试验参数，完成系统适用性、检出限以及质量提取法的方法学确认，并对在加速条件下存放的0月、3月、6月的6批样品进行测试。加速条件:温度为(40±2)℃，相对湿度为(75±5)%。结果 该方法的检测限为2 μm，检测灵敏便捷，本品的密封完整性符合要求。结论 质量提取方法可用于顶空无菌包装系统的注射用头孢他啶的密封性研究。
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  红外光谱法结合化学计量学对快递包装纸盒的检验研究

  张宇, 胡晓光, 姜红, 陈敏璠, 莫修浩

  . 2023, (21): 279-285. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.035

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  目的 研究一种红外光谱法与化学计量学相结合的方法，以对现场提取的快递包装纸盒样品进行快速检验分类。方法 利用红外光谱法对53个快递包装纸盒样品进行检验，依据其主要填料差异进行分类，并利用系统聚类进行分组。基于该分组，训练随机森林模型、多层感知器判别、Fisher判别3种预测模型，实现对新样品组别的分类预测。结果 53个快递包装纸盒样品被分为3类，而后进一步细分为9组，训练得到的3种判别模型中的Fisher判别预测准确率较高。结论 该检验方法快速、无损、准确，依据化学计量学实现对快递包装纸盒样品的快速检验，为公安机关检验此类物证提供依据。
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  基于傅里叶卷积和多特征调制的图像修复网络

  孙刘杰, 刘倩倩, 庞茂然

  . 2023, (21): 286-293. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.036

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  目的 解决大面积破损难以修复且修复过程中感受野、特征空间信息利用不足，导致修复后的孔洞区域与背景之间出现结构、纹理、风格不一致的问题。方法 基于傅里叶卷积和多特征调制的修复网络FFC-MFMGAN，傅里叶卷积在网络的浅层便具有较大的感受野，尤其是在宽掩码时能够跳过掩码区域，捕获到有效特征，多特征调制生成网络能够分别利用完整区域的信息和随机样式操纵，增强与未受损区域的语义连贯性，以及大空洞率下修复的多样性。结果 在Place 2数据集上，将文中方法与其他图像修复方法进行了对比实验，经过测试，各类指标均得到明显改善，峰值信噪比提高了1.4%，结构相似性提高了4.5%，平均绝对误差降低了12.6%，基于学习的感知图像块相似性降低了9.1%。结论 FFC-MFMGAN网络能够较好地修复大面积不规则孔洞，同时增强修复图像的全局结构性和清晰度，对实际包装印刷图像的缺陷修复也有一定参考价值。
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  基于年龄分组的个体色度观察者色适应变换实验研究

  陈倩雯, 陈蕴智

  . 2023, (21): 294-300. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.037

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  目的 本文旨在探讨不同年龄段的个体色度观察者在特定视场条件下色适应变换结果的分布规律。方法 划分连续的不同年龄构成的分组观察者，基于Monte Carlo算法和个体色度观察者模型拟合生成相应年龄分组下的模拟个体观察者，继而在设定的视场条件对各年龄分组观察者进行色适应变换。结果 得到年龄跨度20～70岁的5个年龄分组下，共计5 000位拟合个体色度观察者，在设定视场条件下的60万组对应色预测结果。结论 设定条件下，年龄分组个体观察者的色适应结果分布存在分化，其对不同色调参考色的敏感度也存在差异。此外，标准色度观察者与个体色度观察者的色适应结果在特定条件下存在不同程度的偏差。