基于“四轮驱动模式”的大学生创新能力培养模式研究与实践

立德树人是高校的根本使命。本科阶段是科研创新型人才培养的关键时期，而学科竞赛是提高本科生科研创新能力、培养创新型人才的重要环节。基于中国矿业大学力学与土木工程学院的多年实践经验，提出了以“学科竞赛+课程建设+大创项目+制度保障”四轮驱动模式的大学生创新能力培养模式，多层次、递进式地培养大学生的创新实践能力，也能够有效鼓励学生个性化发展，促使人才培养质量从“单一型、封闭型、知识灌输型”向“复合型、开放型、能力创新型”转化，真正树立起开拓创新的科学理念，最终达到“知识和技能传授”与“科研创新素质培养”并重的教学目的。     

基于非标准答案考核方式的创新型人才培养模式实践——以结构类模型创构与实现课程为例

结构类模型创构与实现课程作为一门以实践性为主的新型实践类课程,主要采用讲课、研讨、实验和上机等多种教学模式。传统考核方式侧重于考查理论知识,难以反映出学生对课程的掌握程度,尤其是实践能力的培养,而非标准答案考核方式摆脱传统的固化思维,能够较好地发挥学生的主观能动性,有利于培养学生解决复杂工程问题综合能力。因此,本课程引入了基于非标准答案的考核方式来综合评价学生的学习效果,用以培养学生的实际操作能力和创新思维。首先,系统介绍了本课程的学习目标和对毕业要求的支撑情况,论证了非标准答案考核方式在本课程中的可行性;其次,讨论分析了课程效果考核评价中需要考虑的主要因素,制定了具体的实施方案和保障措施;最后,设计了方案实施评价效果的调查问卷,对近几年数百名选课同学进行了调查统计,系统分析了课程设置、课程管理、课程资源和教师教学能力等方面的评价结果。研究表明,非标准考核方案能够很好地提高学生的学习积极性,能够科学全面评价学生对理论知识和实践能力的掌握程度,培养学生的团队协作能力与创新能力。本研究能够为其他实践类课程的课程建设和考核评价提供重要参考。     

乳石混凝土板抗冲切性能试验研究

本文根据１０块无腹筋浮石混凝土板和９块配抗冲切钢梳浮石混凝土板的冲切试验研究，总结了浮石混凝土板受冲切时的工作性能和影响抗冲切承力的因素；并与普通混凝土板抗冲切性能进行对比，提出了抗冲切承载力计算公式。     

TC4钛合金高速车削温度与车削振动 特性的试验研究

对TC4标准试件进行单轴拉伸试验,得到了钛合金材料的基本力学性能参数。通过非接触式红外热像仪、三向振动加速度传感器以及振动信号采集仪同步采集了TC4钛合金试件的车削温度和车削振动信号,得到了试件在给定车削参数下刀尖附近的车削温度和车削振动的时域曲线,结合试验数据分析了车削参数对车削温度、三向振动加速度及切屑形貌的影响,基于灰色关联度理论分析了车削温度和车削三向振动加速度之间的关系。研究表明:1)钛合金材料高速车削时的温度明显高于普通材料,基于各次试验所得车削温度最高值及三向振动加速度最大值的统计分析,二者的变化趋势基本一致; 2)随着相关车削参数值的升高,试件车削温度的最高值也随之升高,对应三向振动加速度的最大值变化也更为剧烈; 3)相同车削条件下,随着进给速度的增大,试件切屑更为粗糙且颜色更深; 4)车削温度最高值与车削三向振动加速度最大值之间的相对灰色关联度均高于0.8。     

浮石混凝土板抗冲切性能试验研究

本文根据１０块无腹筋浮石混凝土板和９块已抗冲切用梳浮石混凝土板的冲切试验研究，总结了浮石混凝土板受冲切时的工作性能和影响抗冲切承载力的因素；并与普通混凝土板抗冲切性能进行对比，提出了抗冲切承载力计算公式．     

基于非参数化采样的单幅图像深度估计

针对传统单幅图像深度估计线索不足及深度估计精度不准的问题,提出一种基于非参数化采样的单幅图像深度估计方法。该方法利用非参数化的学习手段,将现有RGBD数据集中的深度信息迁移到输入图像中去。首先计算输入图像和现有RGBD数据集多尺度的高层次图像特征;然后,在现有RGBD数据集中,基于高层次的图像特征通过kNN最近邻搜索找到若干与输入图像特征最匹配的候选图像,并将这些候选图像对通过SIFT流形变到输入图像进行对齐。最后,对候选深度图进行插值和平滑等优化操作便可以得到最后的深度图。实验结果表明,与现有算法相比,该方法估计得到的深度图精度更高,对输入图像的整体结构保持得更好。     

自适应简化粒子群优化算法及其应用

针对粒子群优化算法（Particle Swarm Optimization，PSO）寻优速度慢、收敛精度不高且搜索结果波动性较大的缺点，提出了一种自适应简化粒子群优化算法（Self-Adjusted Simplified Particle Swarm Optimization，SASPSO）。在每次迭代过程中，粒子只受全局最优解影响，且加入按一定规律分布的锁定因子，令粒子受影响的程度有规律性。同时，利用锁定因子和当前粒子位置令惯性权重自适应配置，更有效地利用惯性权重对粒子群优化算法的影响。引入4种近期提出的改进粒子群算法同时搜索不同维度时的18个基准函数，与SASPSO的搜索结果对比，并使用T-test进行差异性分析。为了进一步分析算法性能，统计5个改进算法搜索100维函数达到期望值时的成功率与平均迭代次数。实验结果证明，SASPSO在无约束问题寻优中的收敛速度、寻优精度有了明显提升，且搜索结果异常值较少，波动性弱。将SASPSO应用于机床主轴结构参数优化问题，结果显示SASPSO优化性能更好。     

PA6材料拉-扭组合的力学特征及屈服准则的试验研究

为了研究PA6在拉-扭组合作用下的力学特征、屈服准则及强度条件,利用电子拉-扭试验机对PA6材料进行了6种加载速率下的拉-扭组合变形试验,得到了相应的正应力与正应变、切应力与切应变的关系曲线;通过试验验证了Mises屈服准则可作为PA6材料的拉-扭屈服准则;基于最小二乘法建立Mises屈服准则中应力偏张量的第二不变量关于PA材料密度、声波速率、拉伸加载速率、扭转加载速率的拟合模型。由该拟合模型,可以不做加载破坏试验,即可建立PA6的拉-扭屈服准则,得到拉-扭屈服时的相当应力,并通过该屈服准则建立强度条件,可进行相应的PA6拉-扭强度计算。     

钢筋混凝土板冲切破坏机理的试验研究及冲切承载力计算

本文研究了钢筋混凝土板的冲切破坏机理。试验中采用了较先进的混凝土内部测试元件,对冲切破坏斜面上混凝土变形进行了量测。总结出破坏斜面上混凝土应变分布及裂缝的形成和发展规律;对比了普通混凝土与浮石轻骨料混凝土板冲切破坏的异同;建立了半经验-半理论冲切承载力计算公式。     

不同加载速率下小纪汗煤矿煤样强度及声发射特征研究

利用材料力学试验机及声发射信号检测分析系统,对小纪汗煤矿煤样进行了不同加载速率下单轴压缩过程中的声发射试验,得到了煤样应力应变全过程的声发射特征曲线,分析了不同加载速率下煤样的强度极限、声发射能量及振铃计数等特征参数的变化规律。研究表明:随着加载速率的增加,煤样抗压强度和压缩率呈现先上升后降低的变化趋势,煤样声发射能量释放形式由孤震型向震群型转变,在低加载速率下岩样能量释放形式主要表现为孤震型,在较高加载速率下则主要表现为震群型;不同加载速率下煤样振铃计数变化趋势大致相同,都经历缓慢增加与快速增加阶段,且随着加载速率的提高,声发射累计振铃计数明显减少;单轴压缩时煤样的破坏表现为单剪及双剪破坏,煤样声发射三维定位图与破裂实物图吻合较好。