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智能制造 6

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蓄滞洪区洪水演进一、二维数值仿真及其在洼淀联合调度中的应用

李大鸣,林毅,周志华

《中国工程科学》 2010年第12卷第3期页码 82-89

摘要：

为了实现蓄滞洪区内各洼淀实时洪水调度，考虑到蓄滞洪区内复杂河网与洼淀交错的情况，建立了河道、滞洪区联合计算的一、二维衔接洪水演进数学模型，结合蓄滞洪区实时洪水调度仿真系统的总体框架，建立了模拟洪水在蓄滞洪区内任意位置的水位、流速、淹没水深、历时等演进过程的一、二维洪水演进数值仿真系统。

关键词：蓄滞洪区洪水演进一、二维数值仿真有限体积法联合调度

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基于一维纳米结构阵列的质子交换膜燃料电池电极设计的研究进展 Review

杜尚峰

《工程（英文）》 2021年第7卷第1期页码 33-49 doi: 10.1016/j.eng.2020.09.014

摘要：

一维（1D）铂基电催化剂对氧还原反应（ORR）展现出了良好的催化活性和稳定性。基于一维铂基纳米结构阵列的三维（3D）有序电极的研究进展表明，它们在解决现有铂/碳（Pt/C）纳米颗粒电极在高性能质子交换膜燃料电池（PEMFC）的传质特性和持久性挑战方面具有巨大的潜力。本文综述了该领域的最新进展，重点介绍了基于独立的铂纳米线阵列的三维有序结构电极，讨论了纳米结构薄膜（NSTF）催化剂以及沉积在聚合物纳米线、碳和二氧化钛纳米管阵列上的铂基纳米颗粒电极，并回顾了铂基纳米管阵列电极的研究进展本文指出了一维催化剂纳米结构的尺寸、表面性质和分配控制的重要性。最后，讨论了一维纳米结构阵列电极在增大电化学比表面积（ECSA）和氧传质阻力定量研究方面面临的挑战和未来的发展机遇。

关键词：质子交换膜燃料电池（PEMFC）电极一维（1D）氧还原反应（ORR）催化剂有序化

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解决一维材料黏附行为的实验方法综述 Review

James L. Mead, Shiliang Wang, Sören Zimmermann, Sergej Fatikow, Han Huang

《工程（英文）》 2023年第24卷第5期页码 39-72 doi: 10.1016/j.eng.2023.02.012

摘要：

一维(1D)材料(如纳米管和纳米线)的黏附行为在集成一维组件的新型器件以及基于一维阵列的仿生黏合剂的有效制造、功能和可靠性中起着决定性作用本文汇编并批判性地评估了最近的实验技术，旨在表征由一维材料形成的界面的粘附行为（包括当这些材料与衬底或邻近的一维材料接触时）。讨论了一维材料与表面的构象以及与之相关的多粗糙度接触的发生，并探讨了界面附着和剥离过程中黏附和摩擦的耦合。考虑了一维材料作为增强剂在纳米复合材料中的应用以及相关的界面表征技术。研究了样品制备和黏附测试过程中存在的环境条件对一维界面相互作用的潜在影响，并最终改变了一维材料的粘附行为。最后，简要介绍了当前的挑战和未来的方向，包括测试环境的系统调查和通过表面改性改变附着力。

关键词：界面粘附一维材料纳米线碳纳米管纳米操控表面力机械剥皮

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Magnetic Co-doped 1D/2D structured -FeO/MoS effectively activated peroxymonosulfate for efficient abatement

《环境科学与工程前沿（英文）》 2023年第18卷第3期 doi: 10.1007/s11783-024-1797-2

摘要：

● Magnetic Co- γ -Fe₂O₃/MoS₂ were prepared via facile hydrothermal methods.

关键词： Magnetic Co-γ-Fe₂O₃/MoS₂ Hydrothermal method Bisphenol A Degradation pathways Toxicity analysis

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基于RGB-D传感器的室内三维建模及应用研究综述 Review Article

原志路1,李游1,汤圣君1,李明2,郭仁忠1,王伟玺1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第6期页码 815-826 doi: 10.1631/FITEE.2000097

摘要：随着消费级RGB-D摄像机的快速发展，真实世界的室内三维场景建模和机器人应用越来越受到重视。然而，室内三维场景建模仍具有挑战性，因室内物体结构可能具有较高复杂性，在此情况下，消费者级传感器采集的RGB-D数据质量需进一步提升。近年来，在提高消费者级传感器采集的RGB-D数据质量方面，有很多值得关注的研究。本文介绍了室内场景建模方法的最新进展、室内公共数据集和库以及RGB-D设备的典型应用，包括室内定位和紧急疏散。

关键词：三维室内制图；RGB-D；室内定位；施工监测；应急疏散

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非均质岩体中一维应力波演化过程分析

钟光复,王志亮,李永池

《中国工程科学》 2006年第8卷第5期页码 58-62

摘要：把岩石介质的弹塑性帽盖模型耦合到有限差分法程序中，对一维爆轰波在非均质岩石体中的传播、演化机理进行了数值模拟与分析；着重探讨了一维应力波从“硬”岩石层进入“软”岩石层、从“软”岩石层进入“硬”岩石层时，波在形状和强度等方面的变化规律；同时探讨了岩石介质中存在的“软弱夹层”对一维应力波传播的影响

关键词：岩石介质一维应力波帽盖模型传播与演化

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基于三维参数模型重建的心脏病理视觉识别 Research Article

肖金肖1,李岩松1,田沄1,徐冬溶2,3,李鹏辉1,赵世凤1,潘云鹤3

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第9期页码 1324-1337 doi: 10.1631/FITEE.2200102

摘要：由于可用标注数据集有限，传统方法通常基于三维心脏图像的二维切片对病理分类特征进行提取，难以确保心脏解剖结构的整体一致性。为此，本文提出一种基于三维参数模型重建的心脏病理分类方法。首先，基于收缩末期和舒张末期时相心脏图像的多个三维心脏成像数据重建三维心脏模型。其次，基于重建的三维心脏模型，通过统计形状模型方法构建三维参数模型。然后，基于三维统计形状模型及其视觉知识约束对心脏数据进行增强。最后，提取不同时相的三维心脏模型的形状和运动特征，对心脏病理进行分类。

关键词：三维视觉知识；三维参数模型；心脏病理诊断；数据增强

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Influence of site conditions on seismic design parameters for foundations as determined via nonlinear site response analysis

Muhammad Tariq A. CHAUDHARY

《结构与土木工程前沿（英文）》 2021年第15卷第1期页码 275-303 doi: 10.1007/s11709-021-0685-0

摘要： Site conditions, including geotechnical properties and the geological setting, influence the near-surface response of strata subjected to seismic excitation. The geotechnical parameters required for the design of foundations include mass density ( ), damping ratio ( ), shear wave velocity ( ), and soil shear modulus ( ). The values of the last three parameters are sensitive to the level of nonlinear strain induced in the strata due to seismic ground motion. In this study, the effect of variations in soil properties, such as plasticity index ( ), effective stress ( ), over consolidation ratio (OCR), impedance contrast ratio ( ) between the bedrock and the overlying strata, and depth of soil strata over bedrock ( ), on seismic design parameters ( , , and ) was investigated for National Earthquake Hazards Reduction Program (NEHRP) site classes C and D, through 1D nonlinear seismic site response analysis. The Morris one-at-a-time (OAT) sensitivity analysis indicated that , , and were significantly influenced by variations in , while affected more than it affected and . However, the influence of on these parameters was less significant. It was also found that variations in soil properties influenced seismic design parameters in soil type D more significantly than in soil type C. Predictive relationships for , , and were derived based on the 1D seismic site response analysis and sensitivity analysis results. The , , and values obtained from the analysis were compared with the corresponding values in NEHRP to determine the similarities and differences between the two sets of values. The need to incorporate and in the metrics for determining , , and for the seismic design of foundations was highlighted.

关键词： site effects 1D seismic site response analysis sensitivity analysis foundations shear wave velocity soil shear modulus

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深度三维重建：方法、数据和挑战 Review Article

刘彩霞1,孔德慧1,王少帆1,王志勇2,李敬华1,尹宝才1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第5期页码 615-766 doi: 10.1631/FITEE.2000068

摘要：三维形状重建是计算机视觉、计算机图形学、模式识别和虚拟现实等领域的重要研究课题。现有三维重建方法通常存在两个瓶颈：（1）它们涉及多个人工设计阶段，导致累积误差，且难以自动学习三维形状的语义特征；（2）它们严重依赖图像内容和质量，以及精确校准的摄像机。基于深度学习的三维重建方法通过利用深度网络自动学习低质量图像中的三维形状语义特征，克服了这两个瓶颈。然而，这些方法具有多种体系框架，但是至今未有文献对它们作深入分析和比较。本文对基于深度学习的三维重建方法进行全面综述。首先，基于不同深度学习模型框架，将基于深度学习的三维重建方法分为4类：递归神经网络、深自编码器、生成对抗网络和卷积神经网络，并对相应方法作详细分析。再次，对基于深度学习的三维重建方法进行综合比较，包括不同方法在同一数据库、同一方法在不同数据库以及同一方法对于不同视角个数输入的结果比较。最后，讨论了基于深度学习的三维重建方法的发展趋势。

关键词：深度学习模型；三维重建；循环神经网络；深度自编码器；生成对抗网络；卷积神经网络

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Modelling the dynamic response of a solid oxide steam electrolyser to transient inputs during renewable hydrogen production

Qiong CAI, Nigel P. BRANDON, Claire S. ADJIMAN,

《能源前沿（英文）》 2010年第4卷第2期页码 211-222 doi: 10.1007/s11708-010-0037-6

摘要： Hydrogen is regarded as a leading candidate for alternative future fuels. Solid oxide electrolyser cells (SOEC) may provide a cost-effective and green route to hydrogen production especially when coupled to a source of renewable electrical energy. Developing an understanding of the response of the SOEC stack to transient events that may occur during its operation with intermittent electricity input is essential before the realisation of this technology. In this paper, a one-dimensional (1D) dynamic model of a planar SOEC stack has been employed to study the dynamic behaviour of such an SOEC and the prospect for stack temperature control through variation of the air flow rate. Step changes in the average current density from 1.0 to 0.75, 0.5 and 0.2 A/cm have been imposed on the stacks, replicating the situation in which changes in the supply of input electrical energy are experienced, or the sudden switch-off of the stack. Such simulations have been performed both for open-loop and closed-loop cases. The stack temperature and cell voltage are decreased by step changes in the average current density. Without temperature control via variation of the air flow rate, a sudden fall of the temperature and the cell potential occurs during all the step changes in average current density. The temperature excursions between the initial and final steady states are observed to be reduced by the manipulation of the air flow rate. Provided that the change in the average current density does not result in a transition from exothermic to endothermic operation of the SOEC, the use of the air flow rate to maintain a constant steady-state temperature is found to be successful.

关键词： hydrogen production renewable energy solid oxide electrolyser cell 1D dynamic model dynamic behaviour temperature control

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基于实时力反馈技术的中国书画虚拟三维交互绘制方法 Article

Chao GUO, Zeng-xuan HOU, You-zhi SHI, Jun XU, Dan-dan YU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第11期页码 1843-1853 doi: 10.1631/FITEE.1601283

摘要：本文提出了一种新的基于实时力反馈技术的中国书画三维交互绘制方法。本文通过分析毛笔受力与变形的关系，基于一种弹簧振子模型构建了三维毛笔模型。根据毛笔受力产生的变形计算得到毛笔在绘制平面上形成的2D笔触，并将其实时映射到3D物体表面形成3D笔触，沿着绘制方向叠加3D笔触形成3D笔道。本方法已成功应用于基于实时力反馈技术的虚拟三维交互绘制系统，用户可以通过Phantom Desktop力反馈设备实时绘制三维笔道，从而实现对三维交互绘制过程的有效仿真。

关键词：三维毛笔模型；三维笔道；三维交互绘制；实时力反馈技术

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基于双目立体匹配和B样条的三维人脸点云孔洞修补算法 Research Articles

黄源1,2,达飞鹏1,2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第3期页码 398-408 doi: 10.1631/FITEE.2000508

摘要：在基于结构光的三维人脸点云数据采集过程中，由于环境、遮挡以及光照强度等因素影响，采集到的数据往往会出现孔洞区域，从而影响后续识别效果。本文提出一种采用立体匹配技术结合B样条的孔洞修补方法。再利用B样条曲线形状可由少数关键点大致描述这一特性，将控制点作为关键点放入孔洞区域进行曲面重建迭代计算。仿真使用光滑陶瓷杯和人脸模型进行，结果表明，该算法能够准确再现被测物体表面的细节和复杂形状。

关键词：三维点云；孔洞修补；立体匹配；B样条

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水利水电工程地质-水工三维协同设计系统研究

李明超,钟登华,王忠耀,刘杰

《中国工程科学》 2010年第12卷第1期页码 43-47

摘要：

针对实现水利水电工程三维设计中所存在的关键问题，基于三维地质建模、水工建筑物快速建模和计算机协同设计技术等先进技术，采用了面向对象方法，设计并实现了水利水电工程地质-水工三维协同设计系统。该系统由三维地质建模、水工建筑物建模、工程地质分析与设计，以及数据库管理4个模块组成。地质和水工建筑物建模为工程地质分析与设计提供了三维模型，能够进行三维剖切分析、建基面分析、地下建筑物布置分析、边坡开挖分析等多方面的综合分析和不同专业间的协同作业，为水利水电工程三维设计提供了技术支持。

关键词：协同设计三维地质建模水工三维设计可视化

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基于磁驱动正交悬臂探针的三维原子力显微镜技术开发 Article

张号, 耿俊媛, 高海波, 荣伟彬, 谢晖

《工程（英文）》 2023年第24卷第5期页码 84-93 doi: 10.1016/j.eng.2022.06.010

摘要：

本文介绍了一种基于磁驱动正交悬臂探针（magnetically driven-orthogonal cantilever probes,MD-OCP）的三维原子力显微镜（three-dimensional atomic force microscopy, 3D-AFM）表征方法，该方法采用两个独立的三自由度纳米扫描器，能够实现探针沿可控矢量角度跟踪扫描样品表面垂直悬臂具有一个突出的针尖，可检测深槽和具有悬垂/凹边特征的结构。通过对具有微梳结构的微机电系统（MEMS）器件进行3D表征，进一步证实了所提出的基于MD-OCP的3D-AFM技术的有效性。实验结果表明，所提出的方法可以高精度地获取三维结构的CD信息，相比难以获得侧壁信息的二维技术，该方法在3D微纳制造检测领域具有更好的潜力。

关键词：三维原子力显微镜磁驱动正交悬臂探针关键尺寸 360°表征三维形貌重建