• 2013年第4期文章目次
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    • >土木工程与建筑学
    • 应力旋转对TJ-1模拟月壤变形特性的影响

      2013, 41(4):483-489. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.04.001

      摘要 (867) HTML (2) PDF 966.12 K (677) 评论 (0) 收藏

      摘要:登月成功后月球车辆的行驶以及月球基地的建设均涉及到主应力轴旋转问题,为此采用空心圆柱扭剪仪进行了两个系列的主应力轴旋转试验,以研究中主应力系数和平均应力对主应力轴旋转条件下干燥同济一号模拟月壤变形及非共轴特性的影响。试验系列I中保持平均应力、偏应力比不变,进行了不同中主应力系数的主应力轴旋转试验;系列II则是保持偏应力比、中主应力系数不变,进行了不同平均应力下的主应力轴旋转试验。结果表明中主应力系数、平均应力均对主应力轴旋转过程中TJ-1模拟月壤的变形特性影响显著。着重分析了中主应力系数、平均应力对TJ-1模拟月壤在主应力轴旋转过程中各应变分量、体变的发展趋势以及非共轴特性的影响,以期为登月成功后与月壤相关工程的设计提供参考。

    • 火灾下轴向约束钢柱性能的Shanley理论模拟

      2013, 41(4):490-495. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.04.002

      摘要 (1062) HTML (12) PDF 792.87 K (731) 评论 (0) 收藏

      摘要:给出了一种运用改进的Shanley方法对轴力和弯矩共同作用下的约束钢柱的分析方法。在已有的Shanley模型上考虑轴向约束的影响,以铰链的两肢的应变作为基本未知量,并且考虑升温过程中引起的钢材的塑性变形和轴向温度膨胀,从而较为准确地得到钢柱的轴力-温度变化曲线,最后通过与初始轴力的对比得到钢柱的临界温度。并用验证过的有限元模型对分析方法进行了验证,计算结果表明分析方法吻合较好。该方法力学概念清晰,能够较为简便的对约束钢柱的抗火性能进行分析,并为约束钢柱的抗火设计提供一种简单的力学模型。

    • 桥梁半平行钢丝索对称断丝的力学特性分析

      2013, 41(4):496-502. DOI: 10.3969/j.issn.025-374x.2013.04.003

      摘要 (1083) HTML (3) PDF 965.09 K (681) 评论 (0) 收藏

      摘要:桥梁用半平行钢丝索由于外层钢丝的螺旋外形和本身构造的特殊性,不能直接应用基于平行钢丝假定的并联模型或钢绞线模型进行力学分析。基于Love曲杆理论,考虑泊松效应和钢丝间接触变形的影响,及钢丝间的接触力和摩擦力,对多层半平行钢丝索的对称断丝模型进行了修正,通过数值计算讨论了拉索截面钢丝拉力分布规律、钢丝拉力增长系数和拉索轴向刚度及其影响因素。计算表明,考虑接触变形后,截面内钢丝拉力分布不均匀,拉索轴向刚度较单根钢丝有较大幅度的下降。

    • 高强钢筋混凝土梁变形计算方法的研究

      2013, 41(4):503-509. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.04.004

      摘要 (1186) HTML (18) PDF 948.19 K (792) 评论 (0) 收藏

      摘要:为推广和应用高强钢筋,同济大学对配置高强钢筋的混凝土梁和预应力钢筋混凝土梁进行了一系列单调加载试验。试验结果表明:新规范GB 50010-2010对配置高强钢筋的混凝土梁在短期刚度计算上是适用的;影响混凝土梁变形性能的主要因素为:初始刚度、配筋率与荷载。在此基础上,本文进一步推导出不仅适用于混凝土梁,也适用于预应力混凝土梁短期变形计算的简化公式。通过对比国内外规范与试验结果表明:建议公式计算精度高、概念清晰、简单实用。

    • 建筑群结构-土-结构相互作用的影响参数研究

      2013, 41(4):510-514. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.04.005

      摘要 (980) HTML (28) PDF 625.29 K (677) 评论 (0) 收藏

      摘要:座落于软土之上的密集高层建筑群不断涌现,其结构-土结构相互作用(SSSI)不可忽视。本文采用有限元方法,建立了一系列土-结构系统的三维模型,研究了地震动激励方向及频谱成分、土层剪切波速及阻尼比、基础形式及埋深、上部结构楼层数等对结构-土-结构相互作用规律的影响。分析结果表明:在垂直于结构物排列方向的地震动激励下,SSSI效应几乎为零;SSSI效应的大小与地震波频谱成分密切相关;剪切波速小、阻尼小、基础埋深浅,则SSSI效应明显;两边结构与目标结构的楼层数相同时,SSSI效应最明显。

    • 上海长江隧道联络通道冻土帷幕温度场动态演化机理分析

      2013, 41(4):515-521. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.04.006

      摘要 (1251) HTML (13) PDF 974.09 K (931) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了上海长江隧道联络通道冻土帷幕温度动态演化过程。运用有限元ANSYS建立较为符合实际工程的三维实体模型,考虑了管片散热、冷排管等影响,用比焓值随温度的变化来反应相变潜热的动态变化过程。本文研究和总结了冻土帷幕温度动态演化机理,包括冻土帷幕发展规律、交圈规律、平均温度发展规律及冻土帷幕有效厚度发展规律。研究结果表明,冻土帷幕温度场的形成是一个有规律可循的连续性发展过程。有限元分析的冻土帷幕交圈时间、平均温度和冻土帷幕有效厚度与工程实测数据比较吻合。论文成果可供同类工程参考。

    • 跃移雪颗粒运动特性的数值模拟研究

      2013, 41(4):522-529. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.04.007

      摘要 (980) HTML (9) PDF 1.05 M (778) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文运用拉格朗日方法,根据雪颗粒的运动机理,对单个跃移颗粒运行轨迹进行了数值计算。同时,结合颗粒的受力特征,对影响其运动的一些参数,如粒子直径、摩擦速度和颗粒密度等进行了分析。结果表明,随着雪颗粒直径和雪粒密度的增大,粒子竖向受力与重力之比减小,粒子的跃移高度则随之增大;而当粒子起跳速度的不同时,水平方向受力的变化规律也表现不同,进而影响其水平方向的跃移长度。基于经验公式,建立了雪面侵蚀质量通量与跃移粒子数目之间的关系,计算了雪颗粒质量传输率,并与经典文献的计算方法进行了比较。结果显示,随着雪颗粒直径和摩擦速度的增大,粒子质量传输率随之增大;随着阀值摩擦速度增大,粒子质量传输率随之减小。本文的计算结果与Iversen经验公式吻合较好。

    • >交通运输工程
    • 城市快速路常发性瓶颈交通流失效生存分析模型

      2013, 41(4):530-535. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.04.008

      摘要 (1487) HTML (21) PDF 882.90 K (1020) 评论 (0) 收藏

      摘要:瓶颈处交通流失效(Breakdown)是导致快速路拥堵的重要原因,其致因则是交通需求、驾驶行为及设施设计等多因素交互作用的结果。针对快速路常发性瓶颈失效的随机特征,基于海量检测数据,提出了快速路瓶颈失效的生存分析模型。该模型首先以速度、密度组合阈值法判断失效是否发生;然后统计失效发生时刻及发生前的交通流参数,利用生存函数描述失效发生概率与瓶颈通行能力的关系;进一步采用COX回归模型分析瓶颈失效的影响因素。上海市内环三个典型双车道常发性瓶颈点(外线广中路入匝道、内线武宁路入匝道、外线武宁路入匝道)277个交通流失效事件分析表明,在50%的失效概率下,三个瓶颈每车道通行能力分别为1341veh/h,1552veh/h,1662veh/h;通过调控主线车速及驶入匝道流量可对瓶颈失效起到有效的保护作用。利用该方法可精细化确定瓶颈点概率通行能力,并为快速路主动交通管理措施设计提供理论依据。

    • 城市快速路异常事件发生频率的时间差异性分析

      2013, 41(4):536-541. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.04.009

      摘要 (1040) HTML (3) PDF 891.43 K (746) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市快速路系统长时间处于高流量高密度状态时,异常事件等小的扰动就可能引发较大规模的拥堵。根据连接路段的匝道类型对路段进行分类,利用上海市内环和中环浦西段一年的异常事件监控数据,分析了不同路段上异常事件发生频率的月变、周变与时变特征,并分别探讨了抛锚和碰撞两类异常事件与交通流特征的关系。运用负二项回归建立了异常事件发生频率基于时间差异性的估计模型。分析发现,公休日变量估计结果显著,温度只对抛锚类事件产生明显影响,天气状况对不同快速路、不同时间段和不同事件的影响显著性有较大差异。

    • 路面结构的土基应力应变近似计算

      2013, 41(4):542-546. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.04.010

      摘要 (956) HTML (4) PDF 645.04 K (605) 评论 (0) 收藏

      摘要:从研究双圆荷载作用于双层路面结构时土基应力、应变入手,分析了不同轴型、不同荷位和多层结构条件下的土基不同深度的压应力、应变的变化规律,通过引入旁侧轮系数ξ、邻轴系数ζ和荷位系数φ并归纳了它们的近似回归式,建立了具有普适性和较高精度的路面结构下土基的竖向最大压应力和压应变的近似计算式。

    • >材料科学与工程
    • 梯度酸溶法研究鉴别地聚合物与水泥水化产物

      2013, 41(4):547-550. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.04.011

      摘要 (1066) HTML (2) PDF 630.49 K (712) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用梯度酸溶解试验方法来定量区分地聚合物与普通水化产物,结合产物溶解率与残渣微观分析验证了该方法的可行性。研究结果表明,地聚合物与普通水化产物在梯度酸中的酸溶性存在较大差异,区分地聚合物与普通水化产物的酸临界点为pH=3,梯度酸溶解试验能较好地区分两者,为深入分析地聚合物体系的主要产物的化学组成及结构,以及各组分在聚合过程中的作用机理提供了理论基础和依据。

    • 金属薄板十字拉伸试验设计关键技术

      2013, 41(4):551-558. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.04.012

      摘要 (1324) HTML (6) PDF 1.13 M (883) 评论 (0) 收藏

      摘要:对金属薄板十字拉伸试验机及其试样设计关键技术进行了总结,采用Abaqus软件对3种经典试样在相同和不同加载比下的应力分布及塑性变形区范围进行了比较分析。结果表明,十字拉伸试验机要满足试样中心区的偏移可控,减少附加弯矩及确保加载的协调控制;十字拉伸试样的设计要求增加试样中心区的塑性变形量及其均匀应力场的范围,降低应力集中。所分析的3个试样中,Kuwabara试样应力均匀性最差,Mankinde试样中心区应力均匀性最好,Müller试样具有应力集中最小、塑性变形区最小及其塑性区范围随加载比改变变化明显的特点。

    • >机械、 车辆与能源工程
    • 基于多孔介质燃烧的发动机理论热力循环分析

      2013, 41(4):559-564. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.04.013

      摘要 (1166) HTML (25) PDF 829.22 K (673) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对多孔介质发动机,建立了热力学理论模型,引入等温膨胀比,对经典的闭式和开式多孔介质发动机的热力循环过程进行分析,推导出多孔介质发动机热效率、循环功的计算公式,并采用压缩比系数建立了闭式和开式多孔介质发动机热力循环的关系。通过模拟计算,研究了传统发动机和闭式多孔介质发动机两种类型6种循环的理论热力过程,探讨其热效率、循环功随不同参数的变化及其与各参数之间的关系。分析发现,在理论热力循环中,闭式多孔介质发动机相较于传统发动机在循环功上有着较大优势,并认为高速柴油机循环最适合采用多孔介质技术实现高效燃烧和超低排放。

    • 喷油时刻对缸内直喷汽油机性能的影响

      2013, 41(4):565-570. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.04.014

      摘要 (1753) HTML (24) PDF 873.22 K (988) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过对某涡轮增压缸内直喷汽油机缸内流动、混合气形成及燃烧过程的数值模拟,并借助发动机台架试验中获得的油耗、排放及燃烧数据,研究了喷油时刻对发动机性能的影响。结果显示,对于5000r/min工况,喷油时刻为400ºCA是混合气雾化混合的最佳方案,此时混合气分布比较均匀且点火时刻火花塞附近具有较高的湍动能,10-90%燃烧持续期最短且HC排放较低,从而使其具有最佳的燃油经济性与燃烧稳定性。而2000r/min的最佳喷油时刻推迟了30ºCA。喷油提前,壁面油膜量增加,混合气当量比下降及火花塞附近较低的湍动能使得燃烧速率降低,因此HC排放、燃油经济性及燃烧稳定性均会变差。同样的情况也出现在推迟喷油中,由于混合不充分使得点火时刻混合气均匀度下降,从而使发动机性能恶化。

    • 非光滑车表的空气阻力特性

      2013, 41(4):571-576. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.04.015

      摘要 (1101) HTML (26) PDF 829.57 K (665) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于仿生思想,将自然界中普遍存在的非光滑表面形态应用到汽车车身,利用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)数值模拟方法,研究采用非光滑车表减小汽车空气阻力的可行性。同时,从汽车空气阻力的组成入手,通过对比光滑车表与非光滑车表汽车的外流场,分析非光滑车表对汽车压差阻力、诱导阻力、摩擦阻力的影响以及减阻机理,为进一步研究和应用非光滑车表提供依据。

    • 柔性轮对的轮轨接触参数分析

      2013, 41(4):577-582. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.04.016

      摘要 (1263) HTML (9) PDF 759.53 K (973) 评论 (0) 收藏

      摘要:只考虑轮对弯曲振动下的结构柔性,建立了把车轴考虑成铁木辛科梁的柔性轮对简化模型,用格林函数求解其在稳态谐波力作用下的运动方程,从而求出车轮倾斜角位移。根据轮轨接触几何约束关系,用解析方法推导了柔性轮对—钢轨接触几何的约束方程组,对该约束方程组进行求解,得到轮轨接触几何参数。并与相应的刚性轮对轮轨接触参数进行了对比,讨论了轮对弯曲变形对轮轨接触点位置及其接触参数的影响。结果表明:当轮对横移量超过5mm时,轮对的结构柔性会导致轮轨接触参数发生明显变化;该简化模型可以有效地解决需要考虑轮对柔性的轮轨接触计算问题。

    • 纤维滤料在容尘阶段的过滤性能实验研究

      2013, 41(4):583-590. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.04.017

      摘要 (1120) HTML (22) PDF 1.15 M (629) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过容尘实验探讨分析了气溶胶的特性参数对纤维滤料的非稳态过滤性能参数的影响、滤料在容尘阶段的压降△P和各粒径微区间的分级效率随单位面积累计容尘量的变化特性,以及滤料在粉尘或气溶胶微粒沉积的各个压降阶段的最易透过粒径(MPPS)等。另外,分析得到纤维滤料的积尘填充率α的计算式,利用实验数据检验计算滤料在容尘阶段的压降经验公式的适用性,并借助于Matlab的回归分析拟合出合适的压降修正式。

    • >电子、计算机、 控制与系统
    • 异步脉冲无线电超宽带系统的渐近带宽

      2013, 41(4):591-595. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.04.018

      摘要 (1171) HTML (7) PDF 668.18 K (779) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对异步跳时脉冲无线电超宽带(IR-UWB: Impulse Radio Ultra-Wide Band)多用户系统中存在多用户干扰,文中分别推导了当多用户干扰相对于输出噪声以高概率忽略不计时密集网络和扩展网络所需的IR-UWB信号渐近带宽。理论研究表明所得到的IR-UWB信号渐近带宽与网络内的用户数成正比,而且密集网络所需的IR-UWB信号渐近带宽远大于扩展网络的。当IR-UWB信号带宽满足理论渐近带宽时,多用户系统差错概率的表达式就简化为单用户系统的差错概率。

    • >测绘科学与技术
    • 一种改进的隐含相似性光学和SAR图像配准算法

      2013, 41(4):600-606. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.04.020

      摘要 (1217) HTML (15) PDF 1.19 M (862) 评论 (0) 收藏

      摘要:光学和SAR图像信息的互补性和特征表现的差异性使得两者的配准成为目前多源遥感图像处理的研究重点。隐含相似性配准从图像间存在结构上的相似性出发,将传统复杂的特征匹配过程简化为特征点集的迁移和仅需在单幅图像上对配准参数进行迭代搜索的过程,为光学和SAR图像配准提供新的思路。基于上述配准思想,研究用Canny算子改进特征点集提取过程,引入联合马尔可夫模型提高SAR图像去噪质量,以改进后的量子粒子群算法优化配准参数搜索过程,最终实现光学和SAR图像的配准。经实验证明:改进后的隐含相似性光学和SAR图像配准算法能达到像素级甚至亚像素级的配准精度。

    • LiDAR与航空影像的融合分类与精度分析

      2013, 41(4):607-613. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.04.021

      摘要 (1105) HTML (16) PDF 1.11 M (692) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了弥补单一数据源在地物分类时的不足,本文提出将LiDAR数据与航空影像融合进行地物分类的思想,实现基于面向对象和单像元的复杂城区多级地物分类。将真彩色航空影像与LiDAR距离影像融合,采用光谱特征和空间特征将影像分割成若干同质区域;利用多源数据产生的各种信息建立分类规则并实现基于面向对象的地物分类,将植被信息和高差信息与分类结果叠加,实现基于单像元的分类结果纠正,然后再以对象内包含的建筑物直线段数量为条件对分类结果中的建筑物进行三级精化分类。实验表明该方法能够有效地自动分离建筑物、树木、草地和道路,其中建筑物的制图精度和用户精度分别是92.53%和95.79%,整个区域的分类精度为89.62%,该方法在复杂城区可行有效。

    • 面向大规模真正射影像生产的快速遮蔽检测方法

      2013, 41(4):614-618. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.04.022

      摘要 (861) HTML (31) PDF 783.68 K (592) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了大规模的真正射影像生产应用,近十几年来,国内外学者努力尝试寻找一种高效、稳健、精确的遮蔽检测方法。基于Z-Buffer技术的遮蔽检测方法已经被证明存在诸多难以克服的问题。本文采用径向投影高度角的变化情况进行遮蔽区域分析,并利用严密的几何关系推导算法的计算过程和范围;然后,利用计算数学理论推导各个步骤的计算复杂度;最后利用微积分的极值理论求出具有最小复杂度的方法。实验表明,基于径向投影高度角变化的方法可以有效解决因地形起伏、分辨率差异和高窄墙体引起的各类伪可见和伪遮挡问题,最优分割的径向扫描方法具有最高的计算效率和最平缓的效率曲线,有利于大规模高质量真正射影像生产。

    • 基于全站仪和倾斜仪的盾构姿态自动测量及多源数据联合处理方法

      2013, 41(4):619-623. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.04.023

      摘要 (1516) HTML (13) PDF 621.59 K (942) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文提出一种新的盾构姿态自动测量方法。针对隧道空间狭小、全站仪测定2个以上点的困难,本文利用高精度全站仪、双轴电子倾斜仪组合导向控制技术,在三维直角坐标转换模型的基础上将双轴电子倾斜仪测定的盾构机的俯仰角和扭转角作为观测值参与平差,解决了多源数据采集、导向数据联合处理的问题,并成功应用到上海地铁12线、杭州地铁1号线等区间隧道的施工导向,验证了该方法的可靠性和实用性。

    • 环嵩山地区史前聚落选址偏好区划分

      2013, 41(4):624-629. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.04.024

      摘要 (826) HTML (3) PDF 873.54 K (677) 评论 (0) 收藏

      摘要:从1452处环嵩山地区史前聚落中随机抽取所占比例为60%的聚落,用于聚落选址偏好等级划分。利用GIS空间分析技术,讨论聚落分布与海拔高度、坡度、水系、地貌、土壤、气候等6个地理环境因子之间的关系,利用变异系数法确定各指标因子的权重,引进空间加权叠加法构建史前聚落选址偏好等级模型,将研究区划分为3个史前聚落选址的偏好等级区,即高、中、低。利用剩余的40%的聚落进行验证,结果表明模型精度比较高。结果可用于对环嵩山地区未发现的史前时期聚落可能存在的地理位置进行预测。

    • >数理科学与化学
    • 时滞基因调控模型的稳定性与Hopf分支

      2013, 41(4):630-636. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.04.025

      摘要 (1117) HTML (5) PDF 764.67 K (723) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究时滞因素对基因调控模型的正平衡点的稳定性的影响及其诱发的周期振荡,包括离散时滞和分布时滞两种情形。通过分析相应的特征方程根的分布,得到了系统正平衡点绝对稳定、条件稳定的条件以及时滞诱发周期振荡的临界值。最后,通过数值模拟验证了理论分析结果的正确性。

    • 奇异LQ最优控制的线性迭代计算方法

      2013, 41(4):637. DOI: 10.3969/j.issn.0253-374x.2013.04.026

      摘要 (809) HTML (7) PDF 456.01 K (974) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用经典LQ最优控制的Riccati方程的线性迭代法研究一类奇异LQ最优控制问题. 对于线性迭代序列的收敛性进行了分析并且给出了算法. 本文利用这一迭代方法,给出三个例子,迭代逼近奇异LQ最优控制问题的最优值.

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