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2025年, 第0卷, 第7期 
刊出日期:2025-04-15
  

  • 全选
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  • 程雁飞, 黄阮莹, 韩国程, 林勤保
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    目的 研究不同特定环境条件下笋壳纤维模塑产品降解性能的差异。方法 以笋壳纤维为原料,利用湿压成型工艺制备笋壳纤维模塑产品;采用土壤掩埋、户外老化、化学浸渍、酶处理等方法对产品进行降解处理;通过肉眼观察、质量损失分析、红外光谱、扫描电镜等测试,研究不同物理、化学、生物因素作用下笋壳纤维模塑产品的降解速度和表现。结果 模塑产品在水溶液环境下7 d的降解作用比土壤掩埋和户外老化28 d明显;纤维素酶缓冲溶液的降解作用比酸和碱溶液明显,漂白产品降解7 d的质量损失率为11.54%~22.41%,高于本色产品的6.33%~21.26%。结论 笋壳纤维模塑产品在多种环境条件下发生一定程度的降解,纤维整体结构基本保持稳定,具有作为食品、日化用品包装基材的潜力。
  • 许威, 田野
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    目的 以榆木为研究对象,研究纹理方向对木材压缩与弯曲解离的形态特征和力学特性的影响。方法 对气干和软化榆木试件进行不同加载方向的压缩和弯曲加载试验,采集试件的解离形态特征和力学特性,分析纹理方向对气干和软化榆木试件受压缩和弯曲载荷作用解离的形态特征和力学特性的影响。结果 软化试件在压缩过程中的解离程度大于气干试件,当压缩加载角度<45°时,试件的解离程度大于加载角度>45°时的解离程度,弦向加载最易解离,轴向加载最难解离;气干试件弯曲断口表面主要呈锯齿状和针状,软化试件弯曲断口表面主要呈木毛状和细裂片状;当弯曲加载角度<45°时,试件断口纤维解离形态一致较好,软化试件断口纤维解离形态一致性好于气干试件;软化试件的压缩屈服强度低于气干试件,而弯曲加载冲击韧性高于气干试件;加载方向从弦向向径向过渡时,气干和软化试件的压缩屈服强度和冲击韧性均随加载角度的增大而增大,呈线性正相关关系,弦向加载压缩屈服强度和冲击韧性均最小。结论 受压缩与弯曲载荷作用时,软化试件的解离程度比气干试件的高,沿弦向加载最易解离;加载角度<45°时,榆木试件解离消耗的能量低,得到的纤维形态好、质量高。
  • 林诗雨, 陈丹, 范小平, 曹黎明
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    目的 以纤维素纳米晶(CNC)为模板,通过共沉淀法在其表面生成四氧化三铁(Fe3O4),构建Fe3O4@CNC磁性杂化粒子,再将杂化粒子与聚乙烯醇(PVA)结合制备磁性复合膜。方法 采用共沉淀法在CNC表面原位生成Fe3O4,然后通过溶液复合法将杂化粒子与PVA复合制备磁性复合膜,并对杂化粒子及复合膜的形貌、力学性能、热稳定性、紫外线防护性能和磁性等进行研究。结果 通过原位负载提高杂化粒子在基体中的分散性,提升复合膜的拉伸强度、模量等,并使其表现出优异的紫外线防护性能和磁性。结论 成功制备具有优异力学性能和紫外线防护性能的Fe3O4@CNC/PVA磁性复合膜,复合膜在电磁防护包装等领域具有一定的应用潜力。研究成果为磁性复合膜的研发和应用提供新的思路和方法,具有广阔的应用前景。
  • 姜玉, 魏风军, 吴艳叶
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    目的 基于对聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)基水凝胶结构的综述,挖掘水凝胶性能提高的方法,探索其更广阔的应用领域。方法 查阅大量相关文献,概述了PNIPAM基水凝胶的性能,讨论了PNIPAM复合水凝胶的结构形式及制备案例,总结了PNIPAM基水凝胶在导电传感器、药物释放和吸附材料方面的应用情况。结论 PNIPAM基水凝胶是具有独特刺激响应性的多功能材料,是目前被探究最多的温敏材料,它的相变温度、热响应速率、分子结构、力学性能等都可借助结构设计来进行调控,这为未来的多功能水凝胶体系的开发提供了参考。还提出了目前PNIPAM基水凝胶存在的问题和解决方案,以期设计出具有更优异性能的PNIPAM基水凝胶。
  • 葛畅, 田潇, 程有亮, 方长青, 巩佳豪, 杨芳, 王海英, 曹稳, 赵晓梅
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    目的 通过综述二维纳米片/聚合物高阻隔复合材料的制备方法和性能,为高阻隔二维纳米片/聚合物复合材料的制备提供可靠依据和文献支撑。方法 基于不同二维纳米材料的改性方法及应用场景,总结二维纳米材料与聚合物的复合方法,比较分析其阻隔效果,进而寻找符合应用要求的高阻隔二维纳米片/聚合物复合材料。结果 二维纳米材料的种类不同,其物理特性和改性方法也不同;二维纳米片和聚合物的复合方法有很多种,形成的复合材料在阻隔性能和阻隔机制方面也存在较大差异。结论 二维纳米材料/聚合物复合材料的阻隔性能由多个方面决定,包括二维纳米材料的形态和结构、分散特性及与聚合物基体的相容性等,这为高阻隔二维纳米片/聚合物复合材料的设计提供了思路和指导方法。
  • 刘文婷, 贾伟萍, 李陈巧, 孙鹏, 王鹏, 安俊健
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    目的 烟包用白卡纸的物理特性对其应用效果影响很大,不同白卡纸的物理性能差异较大,需要从微观角度进行分析,为烟用纸张的质量控制提供一定的理论依据。方法 采用纤维分析仪、造纸纤维测量仪及纸张性能检测设备分析烟包用白卡纸样品各层的纤维形态、种类及物理性能,从纤维特性的角度研究不同白卡纸物理特性的差异。结果 烟包用白卡纸针叶木化学浆的质量分数及芯层的纤维长度是其物理特性差异的主要原因之一,随着2个因素数值的增加,样品的物理强度有所提升。结论 研究烟包用白卡纸物理特性差异的微观原因,初步探讨其形成机制,为烟用纸张的质量控制及应用提供理论支持。
  • 胡秋晨, 史为骞, 杨建军, 吴明元, 吴庆云, 刘久逸, 张建安
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    目的 探究一锅法制备“点、线、面”-炭黑/多壁碳纳米管/石墨烯三维立体导电网络碳系水性油墨的影响因素及其在柔性电发热器件中的应用。方法 通过单因素实验法,对碳系浆料的研磨时间、油墨的颜基比及油墨厚度、柔性电发热器件面积、电压对电发热器件发热性能的影响等因素进行探讨,从而确定油墨最佳配比和柔性电发热器件的制备条件。结果 当研磨时间为5.5 h、油墨颜基比为2.5∶1.0、丝网印刷层数为2时,油墨最低电阻率为2.813 Ω.cm,柔性电发热器件经500次弯曲折叠后电阻变化率<3%。当外接电压为12 V的安全电压时,仅需20 s左右便可达到稳定温度170 ℃。结论 通过搭建三维立体导电网络以及确定适宜的研磨时间、油墨的颜基比和丝网印刷层数,可在一定程度上减少导电颗粒空隙,降低渗流阈值,提高油墨的导电性。这一碳系导电油墨为大规模生产柔性电子器件提供了新的技术路径和支持。
  • 牛杰, 熊莹, 张慧
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    目的 研究可发性聚乙烯(Expandable Polyethylene,EPE)网热封质量与热封参数(EPE网拉伸率、电热丝直径、电热丝温度及热封时间)的关系,分析EPE网热封过程的特性,为EPE网热封式包装机的设计奠定基础。方法 通过试验与电热耦合仿真结合研究镍铬合金丝不同电流下的电热特性,建立电流与温度的模型,同时开展三因素三水平全因子试验,分析确定EPE网的最佳热封参数。结果 模型仿真瞬态温度比温度传感器实测更准确,EPE网的拉伸率越低,热封强度越大;EPE网最佳热封参数如下:电热丝直径2 mm,热封温度130 ℃,热封时间4 s。结论 温度传感器的热惰性使电热丝的测量值滞后于实际值,这种影响在快速升温过程中尤为突出;通过建立电热耦合模型可以更精准地表征电热丝的电热特性,为瞬态温度的测量提供一种方法;EPE网热封工艺的研究可为水果的EPE网套包装防护提供一种普适性更强、效率更高的包装方法。
  • 杨多兵, 雷志伟, 李相垚, 梁盛华
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    目的 为解决玻璃与不同材料结合时存在的可靠性差、工艺复杂等问题,探究玻璃与不同材料结合在白酒包装中的应用,提出一种材料-玻璃模内成型技术。方法 选取足银、黄铜、304不锈钢、铂金等多种材料与玻璃进行模内结合实验,探求不同材料与玻璃的结合特性。结果 足银、铂金等材料符合玻璃模内成型的要求,具备可行性;黄铜、304不锈钢金属表面存在氧化问题,但通过打磨抛光或做旧效果处理可实现应用。结论 通过不同材料与玻璃进行模内成型实验,选取了足银、铂金等符合玻璃模内成型实验要求的材料,验证了该方法的可行性。
  • 方楠, 文玉洁, 孙辉, 郝发义
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    目的 探究化妆品与丁腈橡胶胶帽的相容性,为后续丁腈橡胶在化妆品滴管瓶中的应用提供理论支撑。方法 使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振(NMR)、气相色谱-质谱联用(GC-MS)、X射线荧光光谱法(XRF)、质谱(MS)、电感耦合等离子体(ICP)等分析技术,分析各条件下相容性测试溶液及包装材料本身的化学组成。结果 以丁腈橡胶为胶帽材质的滴管玻璃瓶,胶帽成型所用的增塑剂会在高温时从化妆品溶液中析出或与醇类反应,胶帽中硫化剂在高温下也会迁移使溶液变黄。结论 丁腈橡胶中的塑化剂成分与内容物中醇类物质(丁二醇、丙二醇、戊二醇)存在不兼容现象。
  • 刘思敏, 刘嘉婷, 叶坤裕, 宋海燕, 陈一
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    目的 油类火锅底料用量逐渐增大,而油料具有温敏性和触变性,其黏度和流动性受到温度和剪切的双重影响,在灌装输送中易产生不均匀现象,进而限制其高速输送,明确物料流变特性对于高速输送灌装具有指导意义。方法 以纯牛油和香料粉末复配作为研究对象,通过旋转流变仪系统研究物料的固含量、剪切及温度等因素对其流变性的影响。结果 油料中固含量显著影响初始黏度和小剪切速率下的黏度突降温度,在1 s1剪切速率下,50%固含量物料的黏度突降温度较纯牛油降低5 ℃左右;所有物料均满足假塑性流体特征,幂律模型和Carreau模型可较好地拟合其流变行为;混合物料在非高温(≤75 ℃)下的n均<0,固含量及温度对物料的平衡黏度、临界剪切应力、屈服应力和触变性产生不同程度的影响。结论 关键流变特性指标的确定将有助于选择输送条件和参数,优化输送的稳定性。
  • 檀巧斌, 王芹, 苏澈, 肖瑶, 庞杰
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    目的 低空经济迅速崛起,无人机食品物流展现出广阔的发展前景,国家和地方政府纷纷为无人机配送提供有力的政策保障,旨在为培育低空经济新增长提供技术参考。方法 无人机食品物流通过集成先进的传感器和机器学习算法,实时监测飞行过程中的各种参数和周围环境的变化,确保安全性和可靠性。结果 本文聚焦于机器学习算法与传感监测数据融合技术的应用,通过深度整合这2种技术,无人机将能更全面地感知食品品质并做出智能决策,优化飞行路线,应对突发情况。结论 机器学习与传感监测数据融合显著提升无人机的配送效率,降低成本,为更多消费者提供不受地面交通限制的便捷配送服务。
  • 王立军, 胡竣星, 宋海燕, 周浩
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    目的 研究振动强度、贮藏条件对不同品种荔枝品质变化的影响。方法 以“妃子笑”和“黑叶”品种荔枝为对象,对荔枝3层堆码包装分别进行3个等级(0.40g、0.54g、0.70g)的随机振动试验,设置常温和低温高湿(4 ℃和90%相对湿度)2种贮藏条件,监测果实振后的品质变化。结果 首先,振动加速了荔枝品质的下降。与对照组相比,荔枝振后褐变更严重,果肉硬度、VC含量更低,质量损失率和呼吸强度更高。其次,振动等级对荔枝品质变化具有显著影响。振动等级越高,褐变现象越严重,硬度和VC含量更低,质量损失率更高。再次,贮藏条件是影响荔枝品质的重要因素。低温高湿贮藏能有效抑制荔枝的褐变和代谢,延长货架期。最后,不同品种荔枝的特性与品质变化差异较大,“妃子笑”展现出更为优越的抗振性能,其褐变程度更低,具有更好的力学性能和生理性能。结论 振动对荔枝的褐变和品质变化具有明显的加速作用,运输和贮藏条件对荔枝品质影响较大,不同品种荔枝特性和抗振性能差异较大,物流运输过程应考虑以上因素,采取相应的采后减损措施。
  • 杨淑涵, 戴芳, 曾祥国, 施建斌, 梅新, 胡新振, 陈小强, 陈学玲
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    目的 为了延缓草莓贮藏期间品质的下降,研究2种石墨烯包装材料对草莓的保鲜效果。方法 分别用石墨烯5C、石墨烯1B、PE和PVC材料包装草莓,分析其在贮藏0、3、6、9、12 d时的色泽、硬度、腐烂率、失重率、可溶性糖含量、总酸质量分数等指标变化,探讨2种石墨烯材料对草莓贮藏期间品质的影响规律。结果 随着贮藏时间的延长,与PE和PVC包装相比,石墨烯5C和石墨烯1B包装的草莓腐烂率较低。贮藏12 d时,石墨烯1B包装的草莓表面出现少量菌丝,其他3种包装的草莓在贮藏9 d时出现大量菌丝;石墨烯5C、石墨烯1B、PE和PVC包装的草莓失重率较0 d分别减少0.38%、0.29%、1.10%和1.14%;石墨烯1B组的丙二醛含量最低,为1.31 μmol/g。贮藏期间,4组草莓的色泽和总酸质量分数的差异不明显。结论 石墨烯1B包装材料在抑菌、保持色泽、减少失重等方面的效果更好,有利于延长草莓的贮藏期。
  • 黄诗婷, 王淅, 张华, 周文钊, 滕嵘, 黄文平, 刘洪
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    目的 以爱玉子为原料,研发一款可降解、绿色环保的可食性食品包装膜。方法 通过单因素和正交试验设计优化爱玉子可食性复合膜的制备工艺,测试可食性复合膜的性能及其对土豆的保鲜效果。结果 爱玉子可食性复合膜制备的最佳工艺条件如下:爱玉子质量分数为5%,甘油质量分数为1%,爱玉子果胶与2%海藻酸钠水溶胶质量比为1∶1,超声功率为300 W,处理时间为20 min。在此工艺下,复合膜的水蒸气透过系数为0.045 g.mm/(m2.d.kPa),厚度为0.150 cm,密度为0.045 g/cm3,水溶性为33.493%,透明度为66.75%,透油率为2.300%,感官评分较好,且能有效抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长。将爱玉子可食性复合膜应用于鲜切土豆保鲜,与清水组相比,能够有效减少鲜切土豆水分和总糖含量的损失,显著抑制鲜切土豆微生物的生长,有效减缓褐变速度,最大限度维持鲜切土豆的贮藏品质。结论 爱玉子可食性复合膜具有较好的物理性能、抗菌性能和保鲜效果。
  • 王清, 周舟, 雷磊, 孙鹤, 赵署华, 李建芳, 朱静, 杨玲玲, 刘涛
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    目的 制备壳聚糖纳米硒(CS-SeNPs),将其应用于南湾鱼肉的冷藏保鲜,以延长货架期。方法 以壳聚糖作为稳定剂和分散剂,通过化学还原法,在抗坏血酸的作用下还原亚硒酸钠,制备CS-SeNPs;以壳聚糖浓度、亚硒酸钠和抗坏血酸摩尔比(Vc/Na2SeO3)、反应温度及反应时间为因素进行单因素试验,在试验基础上,以CS-SeNPs的稳定性为响应值,选择壳聚糖浓度、Vc/Na2SeO3、反应温度作为考察对象,通过响应面优化试验得到CS-SeNPs的最佳制备工艺;将CS-SeNPs应用于南湾鱼肉的保鲜,考察其贮藏保鲜效果。结果 CS-SeNPs的最佳工艺参数如下:壳聚糖浓度为20 g/L,反应温度为40 ℃,Vc/Na2SeO3摩尔比为4∶1,此时A410/A490为2.176±0.008 6。与对照组相比,经CS-SeNPs处理后具有更好的保鲜效果,能延缓鱼肉贮藏期间脂质氧化、菌落总数、总挥发性盐基氮值与汁液流失率的升高,保持鱼肉的pH值,延长其冷藏货架期。相关性分析表明,TVB-N值和汁液流失率与冷藏鱼肉贮藏品质相关性极强。结论 与对照组相比,保鲜组能将南湾鱼肉的冷藏货架期延长3~6 d,为CS-SeNPs在保鲜方面的应用提供一定的数据支撑。
  • 张中伟, 高增恩, 王菁锐, 赵彬彬, 武照云, 李鹏
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    目的 分布式自动导引车(AGV)系统具有可扩展性、高可靠性的优势,是建设智能制造车间、实现车间智能物流的重要发展趋势,研究旨在解决分布式AGV任务分配(DAGVTA)这一影响智能制造车间资源利用和生产成本的基础关键问题。方法 引入深度强化学习思想,将各AGV视为独立的智能体,基于多智能体强化学习方法独立深度Q网络(IDQN)算法进行求解。首先,将DAGVTA问题转化为强化学习对应的部分可观测马尔可夫决策过程,将各AGV观测的车间环境状态作为神经网络的输入,通过神经网络拟合值函数输出各AGV的动作选择,并以作业任务的搬运距离作为优化目标设计相应的奖励函数。在IDQN算法架构上训练各智能体,环境中各智能体彼此独立,依靠局部观测信息决策动作。结果 开展实验研究,在不同问题规模场景下与基于规则的任务分配算法、基于市场机制的竞拍算法进行DAGVTA求解效果对比,验证所提模型和求解方法的可行性。结论 基于IDQN架构训练后的AGV智能体,在没有集中规划器的情况下具有一定的自主协同能力,能够有效协同AGV完成全部搬运任务。
  • 曾台英, 周三琪, 杨佳文, 张晨光
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    目的 实现基于反馈人工神经网络算法的冷链物流包装方案定制的应用终端研究与开发。方法 通过实验,建立各种影响因素下的冷藏物流要求的保温箱保温性能数据集;总结经典反馈神经网络算法的固有局限性,在此基础上提出一种更稳健、更高效的算法——SAHId-Elman,基于该算法设计冷链物流包装方案定制的人机交互界面。结果 所提出的SAHId-Elman模型在判定系数R2、均方误差(Mean Squared Error,MSE)和平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)等评价指标上均优于其他3种模型,分别达到0.999 88、0.006 38、0.056 31;所设计的人机交互界面的应用终端,无需专业技术背景即可操作,单次运行时间仅为26 s,预估保温时间约12.86 h,与物理实验中的约12.92 h相比,误差仅为0.06 h,预估准确率达99.53%。结论 基于优化的SAHId-Elman算法设计的应用终端能够准确预估保温时间,表明它在冷链物流包装方案制定应用中具有可行性和可靠性。
  • 梁燕, 刘飞航
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    目的 为解决现代化工厂转运包装自动化程度低、使用环境单一、生产管理系统与转运包装联动性差的问题,设计了数字化储运包装系统。方法 根据使用环境和使用条件要求,对转运包装的整体结构、防护方式、数据联动进行全新设计。通过仿真分析满足储运包装系统的功能需求和使用要求。结果 设计出了数字化储运包装系统,提高了转运包装的自动化程度和数字化程度,承重600 kg时该系统变形为0.47 mm,防护等级可达IP33,工作系统电压为24 VDC,打开、闭合运动时间为2 s。结论 实现了数字化储运包装系统的设计及仿真,解决了普通转运包装自动化程度低、使用环境单一的问题,为同类产品的设计提供了参考。
  • 尹光, 韩小旭, 王添闻, 赵霞
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    目的 初探聚酯滴眼剂瓶中的乙醛来源,建立乙醛测定方法。方法 优化乙醛测定法,对常温放置0和90 d的聚酯滴眼剂瓶中的乙醛含量进行测定,观察含量变化,并考察常温下聚酯滴眼剂瓶中的乙醛向滴眼剂中迁移的情况。结果 放置90 d后的滴眼剂瓶中乙醛含量明显下降,同时乙醛迁移到滴眼剂中,乙醛含量的变化值和常温1 a的迁移量均远大于残留的乙醛含量,证明聚酯瓶可在常温下反应生成乙醛。优化后的乙醛测定法中乙醛进样量为0.2~5 μg时线性良好,样品精密度相对标准偏差(RSD)为2.3%,3组供试品的平均回收率由低到高分别为85.2%、87.9%、89.6%,说明优化后的方法可以准确定量乙醛。结论 研究乙醛来源,初步确定聚酯滴眼剂瓶可在常温下降解生成乙醛。优化后的乙醛测定法能快速准确地测定聚酯滴眼剂瓶中的乙醛含量,为聚酯滴眼剂瓶的生产和质量控制提供指导。
  • 赵文康, 曹鹏
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    目的 为提高印刷量子点图像的鲁棒性、识读速度和信息隐藏容量,提出一种可靠性复合光谱印刷量子点图像编解码算法。方法 首先结合ChaCha20加密算法、SHA-256哈希算法、(331, 225, 367)卷积码和交织编码,将明文信息编码成具有安全验证和纠错能力的二进制秘密信息,再插入伪随机同步信息,并进行掩膜矩阵置乱,映射成可通过相邻数据联合解算的印刷量子点图像,最后利用2组印刷量子点图像对载体图像进行信息调制,实现复合光谱大容量信息隐藏。结果 实验结果显示,生成的复合光谱印刷量子点图像可抵抗20%以内的噪声攻击,识读时间在0.1 s左右,嵌入率为2 bpp,与原始载体图像的峰值信噪比(Peak Signal-to-Noise Ratio,PSNR)约为40 dB,结构相似性(Structural Similarity,SSIM)约为0.97。结论 本算法与其他算法相比,在高嵌入率下具有更高的鲁棒性和更好的不可见性,识读速度更快。
  • 董海平, 陈志敏, 杨洋, 彭强, 李腾飞, 郑文芳, 公绪平, 黄敏
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    目的 准确评价烟包光柱全息印刷品的颜色质量。方法 搜集11种56对色差值ΔE*ab分布在0.14~4.22的样本,组织24名印刷企业质检人员开展目视色差的比较实验,用标准化残差平方和Stress指数检验CIELAB和CIEDE2000的计算色差与人眼目视色差的一致性。结果 原始CIELAB和CIEDE2000色差公式的计算性能差异不大,分别对色差公式的明度因子(kL)、色调因子(kH)和饱和度因子(kC)进行加权优化,结果表明,色调因子(kH)的加权优化表现最优,较原始色差公式有显著改善。结论 以色差公式计算结果与目视概率结果的一致性最大化为优化指标,建立基于CIELAB和CIEDE2000的色差阈值,计算得到的一致性可达96.4%,能够有效提高烟包光柱全息印刷品颜色质量评价的准确性,提升企业的检测精度。
  • 娄慧儒, 林强, 鄢若韫, 罗艳, 刘一漩, 马宁, 李志敏, 王隆
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    目的 确保物品包装上的超高频射频识别(Radio Frequency Identification, RFID)标签一致性关键指标符合相关标准,解决现有文献对一致性关键指标阐述不全面的问题,基于ISO/IEC 18000-63和ISO/IEC 18047-63对一致性关键指标的测试方法展开研究。方法 在对现有一致性测试方法进行研究阐述的基础上,改进了状态跳转和截断响应的测试方法,提升了测试准确性;设计了一种时隙计数器测试方法,该方法通过改变Q值和重复发送QueryRep命令,验证时隙计数器在非0到0的变化过程中,标签有且仅有一次响应,从而避免出现多个标签同时应答的现象。结果 应用改进及新设计的测试方法对指定标签进行测试,结果符合标准。结论 较为全面地实现了对RFID标签的客观验证和有效评估,对提升RFID标签在实际应用中的可靠性具有重要意义。
  • 杨芝, 张传伟
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    目的 以智慧校园为背景,针对现有校园复杂环境无人车路径规划技术存在的规划效率低、拐弯角度大、鲁棒性差等问题,提出一种融合改进A*算法和模糊控制动态窗口法(Dynamic Window Approach,DWA)的校园复杂环境无人车路径规划方法,以降低校园安全事故风险。方法 首先,量化环境障碍物信息,将其引入A*算法启发函数,采用关键节点选取策略,优化全局路径节点,利用Clamped-B样条曲线对路径进行平滑处理。其次,设计改进模糊控制DWA,将全局路径关键节点作为DWA局部目标点,对目标点进行动态设置,设计融合改进A*算法和改进模糊控制DWA算法的融合路径规划方法,实现复杂环境下校园无人车的路径规划。最后,在未知校园静态和动态2种环境下进行校园无人车实车实验。结果 改进A*+DWA路径规划方法的实时避障性能优于其他2种方法,规划的路径符合全局路径,路径轨迹偏差较小,平均偏差仅±0.109 m,有效减小无人车拐弯角度,规划的路径安全性更好、效率更高,保证了全局最优的同时生成的轨迹更加平滑。结论 融合改进A*算法和模糊控制DWA算法的校园复杂环境无人车路径规划方法可保证校园无人车运行的可靠性,满足智慧校园建设需求。
  • 杨立君, 丁政罡, 左大发, 钟双喜, 张驰, 石佳悦
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    目的 优化在区域时变路网下的生鲜冷链配送路径,降低企业的配送成本,提高配送效率。方法 针对冷链配送中的时效性和温控管理要求,构建结合道路拥堵状况的区域时变车辆行驶函数,建立基于生鲜冷链配送成本的优化模型;研究采用改进的粒子群算法(PSO-GA)进行求解,并比较区域时变模型、时变模型、静态模型的优化结果。结果 在求解精度和效率方面,PSO-GA均显著优于粒子群算法(PSO)和遗传算法(GA);在总配送成本方面,PSO-GA比PSO降低2.0%,比GA降低4.2%;在碳排放成本方面,PSO-GA比PSO降低3.9%,比GA降低11.2%。结论 模型在区域复杂拥堵环境下成功降低配送成本和碳排放成本,能够较好地仿真现实道路交通配送现状,具有很好的实际意义。
  • 萧子健, 涂依如, 钟惠米, 肖楠, 吴慧琼, 李哲, 明良山
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    目的 通过对挥发油薄膜的相关文献进行分析,探析挥发油薄膜领域研究的热点议题与发展趋势,为今后挥发油薄膜的研究提供参考与思路。方法 以中国知网(CNKI)和Web of Science(WoS)核心数据库中相关文献数据为数据源,采用VOSviewer、CiteSpace软件分别对挥发油相关英文文献的发文趋势、作者、国家、
  • 李国强, 孙谦, 庄大杰, 王长武, 张建岗, 孙洪超, 张煜航, 王智鹏
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    介绍了放射性物品运输安全特点,总结了国内外对放射性物品包装容器的监管要求,详细论述了各项安全验证试验要求。分析了放射性物品运输包装容器在常规运输条件、正常运输条件和运输事故条件下验证试验的各项技术要求,以及试验设置的主要原因,阐述了开展相关试验的具体实践方法和试验装置。放射性物品运输包装容器须试验和评价其适应环境影响,抵御碰撞、火灾、落水等意外事件损伤的能力,并须进行泄漏检测、屏蔽性能检测以评估其屏蔽和密封包容安全性能。目前中国辐射防护研究院已建成符合IAEA SSR-6和我国GB 11806—2019等标准要求的九大类放射性物品包装容器试验装置,能够开展最大150 t级包装容器的设计研究试验、性能验证试验和许可证明试验。
  • 翁晨阳, 黄尚青, 廖家麒, 邵长磊, 刘永骏, 李雷
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    目的 防止乏燃料包壳与容器的性能退化,需在乏燃料装入贮运容器之后,执行干燥除湿程序,并回填氦气以构建惰性气体环境,故深入探讨了乏燃料贮运容器干燥技术相关的关键问题。方法 通过规范调研确定容器干燥准则,按非结合态水和结合态水2个类别估算残余水量,基于残余水自身及其分解产物研究其对贮运安全性的影响,并分析真空干燥系统以及强制氦循环干燥系统2种主要干燥系统的特点。结果 在干燥过程中,容器须遵循包壳温度控制准则和最终干燥度准则;残余水以未结合态和结合态2种形态存在,其残余量的估算值分别约为50 mL和18 mL~1.8 L。残余水可能通过包壳氧化、芯块氧化、包壳吸氢、可燃气体产生、水性腐蚀等机制对乏燃料贮运安全性产生影响。真空干燥系统由于结冰和热工安全性,其干燥效率受到限制;而强制氦循环干燥系统消除了容器及管路中冰形成的可能,通过强制对流热传递保持乏燃料处于较低温度。结论 强制氦循环干燥系统可缩短干燥时间,减少职业辐照剂量,可靠保障乏燃料热工安全,在高燃耗乏燃料贮运场景中更具优势。
  • 张梦琦, 宋立, 王晓龙, 徐庆敏, 栾贻浩, 李洁, 李承业, 王立朋, 王立军, 邵明哲
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    目的 针对整流罩分离系统的轻量化需求,设计开发了一种新型复合材料扭杆弹簧,较传统钢弹簧减重50%。方法 该设计利用内外管体的反方向扭转储存弹性势能,据此解析弹力与行程等结构参数的理论关系;根据弹力15 000 N、行程150 mm的实际应用要求,设计整套扭杆弹簧结构,并通过有限元仿真进行强度校核。结果 该结构所受应力在材料承受范围内,该设计方案能满足使用需求。结论 该设计适合用于火箭、导弹整流罩定向分离,大型设备振动防护和载具的悬挂稳定,为高性能弹簧的设计和制造提供了新的理论和实践基础。
  • 史敬伟, 吴海龙, 王猛
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    目的 针对一种定位结构塑料包装箱体在铁路运输过程中可能发生的箱体滑动和翻转行为,评价其安全性。方法 利用LS-DYNA动力学软件,建立定位结构弹药包装箱体承受车辆运行时的瞬间振动和冲击动力学有限元模型,分析列车紧急刹车、横向晃动、经过轨道接缝和编组挂车等载荷环境下定位结构全包装箱体的定位球抗剪强度和箱体动力学响应规律。结果 列车以70 km/h速度正常行驶时,在纵向2g加速度紧急刹车、横向1.5g加速度晃动、经过钢轨接缝处产生瞬间1g垂直加速度冲击和编组挂车产生3g加速度冲击等工况条件下,定位结构凸球的强度均能满足设计要求。结论 弹药包装箱体的定位结构方案能够承受运输过程中的相关振动和瞬间冲击载荷作用,定位结构凸球强度满足设计要求,定位箱体结构安全可靠。
  • 王曦, 李立顺, 李红勋
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    目的 针对存放固定类型货物的仓库,设计货物包装容器尺寸系列,使得每种货物在设计的尺寸系列中都能找到最合适的容器,以提高仓库储运效率。方法 根据问题描述,以单容器同构装箱问题为基础,以所有货物在容器尺寸系列中的最佳空间利用率平均值为目标函数,采用遗传装箱算法求解目标函数,通过灰狼优化算法进行容器尺寸系列的优化设计(GA-GWO),并在此基础上引入贪心装箱算法改进原有算法(GR-GA-GWO),同时以A公司仓库15种货物为样本,设计4个容器尺寸的优化设计问题,验证算法的实用性。结果 GA-GWO求解的结果可以完成货物包装容器的尺寸设计,但计算时间较长;GR-GA-GWO的求解结果较GA-GWO目标函数降低2.85%~5.34%,时间节省40.98%~60.49%,是有效的算法改进。结论 通过提出的基于灰狼优化算法的货物包装容器尺寸优化设计方法,为A公司仓库解决货物包装容器尺寸的设计问题,也为同类货物包装容器尺寸优化设计提供参考。
  • 冯雅, 赵志勇, 方园, 刘洋洋
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    目的 针对碰撞防护问题,基于仿生设计理念,提出一种层级仿生三明治吸能缓冲防护结构。方法 将生物材料的子层级结构特征融入三明治结构设计,利用3D打印技术成功制备热塑性塑料仿生三明治试件。结果 进行10组准静态压缩试验测试,结果表明,该结构的比吸能最大值为5.48 J/g,峰值载荷和平均压溃载荷最大值分别为25.77和16.21 kN,压缩载荷效率最大值为0.67。相较于对照组,具有子层级特征的仿生三明治结构在承载能力和能量吸收方面均显著提升。进一步研究发现,随着结构厚度的增加,比吸能、峰值载荷及平均压溃载荷呈上升趋势,但压缩载荷效率随之降低。结论 子层级结构参数对力学性能的调控作用显著;外廓尺寸调整不仅改变了结构的刚度特性,还导致压缩载荷的非线性变化,可为安全防护材料的力学仿生设计提供新的参考依据。
  • 王冬冬, 夏禹辰, 黄志来, 王士龙
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    目的 为提高工程防护结构的动态弯曲性能,提出一种利用泡沫混凝土作为芯层材料的填充薄壁方管结构形式。方法 对填充不同密度的泡沫混凝土薄壁方管进行准静态和动态低速冲击三点弯曲实验,研究填充结构的弯曲行为。通过数值模拟分析管壁厚度、芯层长度以及冲击速度对填充结构弯曲性能的影响,探讨芯层与管壁二者间的相互作用以及协同变形机理。结果 相比空管结构,准静态和动态弯曲下泡沫混凝土填充管的平均压溃载荷可分别提高88.26%和80.04%。结论 准静态下填充管结构的弯曲性能由局部失稳凹陷和全局弯曲共同决定,而动态下的弯曲性能则由局部坍塌变形主导。
  • 张孟杨, 马佳佳, 范天峰, 吉庆, 刘欢
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    目的 探究破片着靶距离对侵彻行为及破片剩余速度的影响规律,为多破片冲击条件下的防护材料优化设计提供理论依据。方法 利用有限元仿真方法,以单破片侵彻靶板行为为基础,研究不同形状破片的侵彻性能规律,并以2枚破片在10 mm间距内同时撞击目标为例,分析间距对目标抗穿透能力及破片侵彻行为的影响。结果 不同形状破片在10 mm间距内撞击目标时表现出显著的力学响应差异,其中圆柱体破片穿透能力最强。当2枚破片的间距<0.5~1倍弹径时,应力波叠加效应增强,导致靶板局部损伤加剧,形成集中破坏区域。结论 2枚破片近距离同时穿靶时剩余速度的变化是靶板变形、应力波叠加、流体动力学效应耦合作用的结果,可为破片侵彻性能评估及防护结构优化设计提供理论支持。
  • 秦旭锋, 鄢莹, 杨欢, 徐淑权, 舒倩, 童寿维
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    目的 弹药贮存微环境多因素监测装置设计的目的在于开发新型检测手段,解决传统技术检测微环境参数单一,只能近距离目测,不能实时采集、自动存储及预警等问题。方法 以某型弹药贮存微环境为应用对象研究新型监测与预警技术,设计制备微环境多因素监测装置,并对装置的系统组成、结构设计等进行介绍。结果 将装置集成于以某弹药型号为应用背景构建的微环境实物模型,可获得微环境湿度、压强、腐蚀气氛随贮存时间的变化规律,验证微环境的控制效果。结论 弹药贮存微环境多因素监测装置的设计应用可填补弹药微环境实时观测手段的空白,有利于弹药贮存微环境失效或异常状况的快速勤务处理,可为武器装备的健康状态评估与管理、长久贮存防护提供技术支撑。
  • 袁歆睿, 战楠, 张振杰, 宋振兴, 张世怡
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    目的 解决软包锂离子电池组充放电过程中温差大、能耗高等问题,使电池组在适宜的温度范围内运行。方法 设计扁平热管-液冷复合的电池冷却系统,通过建立热-流耦合的有限元模型,对不同冷却液流量、电池放电倍率及热管尺寸下的动力电池冷却过程进行仿真分析。结果 在20 ℃下,冷却液流速为0.02 m/s时,电池中心最高温度较不使用冷却系统时下降了17.9 ℃。3C倍率放电时,扁平热管-液冷复合的电池冷却系统中电池最高温度为37.3 ℃,较液体冷却降低了14.2 ℃。热管长度为200 mm时,电池中心最高温度降温幅度为31.5%。结论 扁平热管与液冷相结合的冷却系统可有效降低动力电池运行过程中的温度,提高电池温度的均匀性,降低电池因某部分过热导致热失控的可能性。