• 2017年第11期文章目次
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    • >土木工程与建筑学
    • 化-力耦合作用下GMZ01膨润土体变特性研究进展

      2017, 45(11):1577-1584. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2017.11.001

      摘要 (1244) HTML (33) PDF 1010.90 K (620) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于既有研究成果,归纳总结了化力耦合作用下压实GMZ01膨润土体变特性方面的研究进展.随着NaCl和CaCl2入渗溶液浓度的增加,高压实GMZ01膨润土的膨胀力与膨胀变形不断减小;在盐化淡化循环过程中,膨胀/收缩变形主要发生在第1次循环中.压实GMZ01膨润土的压缩指数随NaCl溶液浓度的升高不断降低,随初始饱和应力变化很小;屈服应力随入渗溶液浓度或者初始饱和应力的升高而升高.多离子类型的化学循环、微观机理分析及考虑化学影响的多场耦合研究应该是今后的研究重点.

    • 不同胶结物粒间胶结三维仿微观力学试验

      2017, 45(11):1585-1591. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2017.11.002

      摘要 (1126) HTML (17) PDF 1011.33 K (910) 评论 (0) 收藏

      摘要:离散单元法被广泛应用于颗粒材料的力学特性研究,建立合理的胶结微观接触理论对实现胶结型岩土材料宏观、微观力学特性的数值分析显得尤为重要.首先通过室内三维接触试验方法制备由环氧树脂和高铝水泥胶结的铝球试样,并使用辅助加载装置进行拉伸、压缩、剪切、弯曲及扭转5种加载方式下的接触力学特性测试,为建立三维微观接触模型奠定试验基础.结果表明,胶结铝球颗粒的接触力学响应及强度包线与胶结物类型有关.在峰值前,胶结铝球的力位移与力矩转角变化关系曲线表现为线弹性;在峰值后,表现为环氧树脂偏塑性、高铝水泥偏脆性;法向作用力对胶结接触力学特性有重要影响,不同胶结铝球的抗剪、抗弯、抗扭能力随着法向作用力的增大呈现先增大后减小趋势,存在临界法向应力比;在不同荷载空间下,不同胶结铝球颗粒的归一化峰值强度包线(剪切强度、弯矩、扭矩法向荷载)近似呈抛物线型.

    • 基于SPH的类矩形盾构同步注浆扩散机制及参数获取

      2017, 45(11):1592-1601. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2017.11.003

      摘要 (961) HTML (22) PDF 1.53 M (524) 评论 (0) 收藏

      摘要:异型盾构由于自身断面几何形状的特殊性,需要对其同步注浆的扩散效果及参数控制进行深入研究.利用光滑粒子流体动力学(SPH)方法对国内第1条类矩形盾构法隧道工程中同步注浆扩散机制和参数获取进行研究.分析结果表明,浆液扩散模式具有纵环向相互关联的挤压填充性流动特征,其在盾构顶/底部填充效率较差;高流动度和早强高抗剪性浆液的扩散面弧度与压力损失率效果以及整环流动封闭效率和填充均匀度都优于液态浆和抗剪浆;注入率150%对周边环境的扰动程度最小,上下孔位浆液注入比为4∶3∶2∶1的注浆效果最好,体现为浆液压力分布更均匀;而考虑较快的闭合/充盈时间可以认为对称孔位布置更适合类矩形盾构同步注浆施工.

    • 具有高稳定性的剪切型子结构振动台试验

      2017, 45(11):1602-1610. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2017.11.004

      摘要 (1268) HTML (17) PDF 1003.74 K (578) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了使用改进ChenRicles(CR)积分算法的多层剪切型子结构振动台试验方法.该改进积分算法保留了CR算法的速度和位移表达式,但在计算积分参数时引入了稳定性调节系数.此外,为了考虑试验子结构的贡献,使用了动力凝聚技术.最后,使用离散控制理论对所提的子结构方法进行了稳定性分析,变量包括结构参数、时间步长、稳定性调节系数、是否采用动力凝聚以及动力凝聚的兴趣频率.根据2层剪切型结构的稳定性分析结果,与使用CR积分算法的子结构振动台试验方法相比,所提的改进方法可以非常有效地提高稳定性.

    • 理论模型计算爆炸荷载作用下简支梁动力响应

      2017, 45(11):1611-1620. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2017.11.005

      摘要 (1644) HTML (21) PDF 1.23 M (560) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据爆炸动力与振动力学理论采用Euler梁模型与改进的Timoshenko梁模型分别分析了简支梁的动力响应.爆炸荷载被简化为三角形荷载.爆压计算公式采用J.Henrych公式.结果表明简支梁的动力反应包含2个阶段,分别为受迫振动阶段(弹性和塑性)和自由振动阶段.建立挠度应力方程用来判断梁的屈服.通过计算分析可知,与Euler梁结果相比,有限元计算结果相对更接近于Timoshenko梁模型计算结果.这是由于修正Timoshenko梁理论中考虑了剪切惯性效应的缘故.考虑实际工程中梁支承端部的约束形式对梁受荷载作用的影响,将端部约束简化为含有弹簧与阻尼共同作用的模型,研究弹性支撑系数、弯矩抵抗系数及阻尼系数参数变化对控制位移的影响.

    • 长江口深水航道及横沙东滩促淤圈围对滞流点的影响

      2017, 45(11):1621-1628. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2017.11.006

      摘要 (923) HTML (22) PDF 1.07 M (508) 评论 (0) 收藏

      摘要:滞流点位置的变化对河口拦门沙的形成和泥沙淤积具有极大的影响.基于MIKE3软件建立长江口水动力和盐度输运三维数学模型,采用实测资料对模型的潮位、流速、流向和盐度进行验证.运用验证好的数学模型模拟和分析长江口深水航道工程及横沙东滩促淤圈围工程对河口滞流点位置的影响,结果表明,①应用改进的近底层平均单宽通量计算公式确定滞流点的位置,验证结果良好,可以用该公式确定滞流点的位置;②深水航道工程的建设增大了水深和涨落潮流速,各汊道内落潮流量的增加明显高于涨潮流量的增加,且滞流点均向下游移动;③横沙东滩促淤圈围工程建成后,北港滞流点向下游移动约5 km,北槽和南槽的滞流点则向上游移动约1 km.

    • >交通运输工程
    • 周期与流量对交叉口排放和延误的影响

      2017, 45(11):1629-1639. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2017.11.007

      摘要 (1174) HTML (21) PDF 1.47 M (326) 评论 (0) 收藏

      摘要:考虑车辆到达类型(可表征交叉口信号联动质量),基于交通波理论重构交叉口车辆运行轨迹,进而应用机动车比功率模型(VSP)开发了信号控制交叉口排放估计算法,并结合HCM 2010延误模型,分析了不同到达类型下信号周期和流量对交叉口排放及延误的影响及排放和延误的博弈关系.结果表明,在相同条件下,交叉口联动质量越好,交叉口车均排放和延误越小;周期增大,车均排放减小,延误先减小后增大,其中,交叉口联动质量越好,基于延误最小的最优周期越大;车均排放对流量的变化较不敏感,而延误受流量影响较大.

    • 城市交叉口三左转车道流量均衡性及影响因素

      2017, 45(11):1640-1647. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2017.11.008

      摘要 (870) HTML (5) PDF 1.18 M (311) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据多车道流量分布与驾驶员车道选择行为之间的关系,提出多车道设施流量均衡性的建模与分析方法.以城市道路信号控制交叉口三左转车道为例,使用成分数据结构组织各左转车道流量,选取可能对车道流量分布具有潜在影响的7个因素.在单形中建立以三左转车道流量成分数据为因变量、所选影响因素为自变量且满足车道流量占比约束的成分方差分析模型,设计单形操作法进行模型估计.研究结果表明,模型可识别对左转车流分布具有显著性影响的因素,并定量估计各因素对每条左转车道流量占比的影响程度.信号周期长度、交叉口内转弯曲线长度、展宽车道的设置、上游路段长度、上游左转车道标志标线位置和其他流向车道数等因素可在特定设置条件下使车流分布接近均衡.

    • 在役乳化沥青冷再生混合料的疲劳性能

      2017, 45(11):1648-1654. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2017.11.009

      摘要 (761) HTML (26) PDF 978.90 K (404) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过应力控制下的劈裂疲劳试验,分析了现场服役多年的乳化沥青冷再生混合料及室内新成型的乳化沥青冷再生混合料劲度模量衰减特征以及2类混合料疲劳破坏阶段的黏弹性特征;结合损伤分析,提出了在役冷再生沥青混合料和新成型冷再生混合料疲劳破坏准则;对比了不同车道的在役冷再生混合料和新成型冷再生混合料的疲劳寿命,结果表明,现场实际轴载作用次数的增加会导致冷再生混合料剩余疲劳寿命的降低,冷再生混合料在使用中存在疲劳性能增长过程.

    • 半刚性基层材料硬化阶段的湿度应力

      2017, 45(11):1655-1658. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2017.11.010

      摘要 (1105) HTML (16) PDF 526.28 K (323) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对半刚性基层材料施工硬化阶段因湿度变化引起的开裂问题,采用弹性地基梁力学模型,讨论了干缩应变、地基反应模量、地基水平摩擦阻力系数等因素对湿度干缩应力、湿度翘曲应力的影响.分析结果表明,湿度干缩应力系数随水平摩擦阻力的增大呈S型曲线增加,最终收敛于1;而湿度翘曲应力系数是相对刚度半径(即梁长与刚度半径比值)的函数,随着相对梁长的增大略超过1后趋近于1.最后,计算了常用水泥掺量下水泥稳定碎石在施工硬化阶段的湿度应力,依据开裂判据,硬化阶段水泥稳定碎石基层很容易产生早期开裂.

    • >机械、 车辆与能源工程
    • 紧急变道工况鲁棒性车辆轨迹跟踪策略

      2017, 45(11):1659-1663. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2017.11.011

      摘要 (878) HTML (8) PDF 655.51 K (323) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种基于凸多面体方法的鲁棒性静态反馈紧急工况轨迹跟踪策略.使用侧向位移误差和车辆横摆角误差建立车辆轨迹跟踪模型.针对车辆紧急避让中车辆动态特性高度非线性的问题,使用凸多面体方法建立车辆轨迹跟踪的鲁棒性控制策略.通过Matlab和Carsim软件的联合仿真表明,本文的车辆轨迹跟踪策略具有较为良好的性能和鲁棒性.

    • 基于NSGAⅡ算法的客车底架的离散拓扑优化

      2017, 45(11):1664-1669. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2017.11.012

      摘要 (993) HTML (14) PDF 854.41 K (275) 评论 (0) 收藏

      摘要:对电动大客车底架利用第二代非支配排序遗传算法(NSGAⅡ)进行了拓扑优化,在保证所有梁单元最大应力不超过屈服强度的条件下,以整车扭转刚度和质量作为优化目标,最终得到底架拓扑后的帕累托前沿.对结果进行筛选,得到的拓扑方案扭转刚度与原模型接近,质量降低89 kg,占原模型底架的6.4%,拓扑效果显著.

    • 再生柴油机润滑油使用周期理化指标的衰变特性

      2017, 45(11):1670-1674. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2017.11.013

      摘要 (770) HTML (26) PDF 672.28 K (305) 评论 (0) 收藏

      摘要:为验证再生润滑油的使用性能,以通过膜蒸馏技术制备的再生15W40润滑油为研究对象,开展了再生润滑油使用周期内理化指标的衰变特性研究,分析了再生润滑油使用过程中的黏度、酸值、碱值、水分含量、不溶物含量、元素含量等指标的衰变过程.结果表明,在规定的使用周期内,除酸值增加值之外,再生润滑油的黏度变化率、碱值降低率、水分含量、不溶物含量、Fe、Al、Cu等磨损元素和Si等污染物元素含量满足GB/T 7607—2010中规定的换油限值要求,再生润滑油的抗氧化能力相对较差,污染度相对较高.建议再生润滑油的生产过程中应特别注意提高其抗氧化能力,并降低污染度.

    • 地铁车辆电机悬挂系统的解耦优化

      2017, 45(11):1675-1680. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2017.11.014

      摘要 (866) HTML (16) PDF 791.46 K (382) 评论 (0) 收藏

      摘要:将地铁车辆电机考虑成具有6个自由度的空间刚体,建立电机的自由振动方程,以解耦度为优化目标,以电机横移及浮沉振型频率为约束条件,基于遗传算法对电机悬挂系统各橡胶元件的三向刚度进行优化设计;结合某地铁车辆动力学模型以及现场试验,对比分析电机采取刚性吊挂方案和解耦优化的弹性吊挂方案时转向架和车体的振动及受力情况.分析结果表明,电机各阶刚体振型可获得良好的解耦度,最高的达到了100%,频率分布与期望值基本一致;与刚性吊挂方案相比,当电机采取解耦优化的弹性吊挂方案后,可以有效降低转向架关键部位的振动以及动荷载,从而有效降低转向架的疲劳损伤.

    • 跨坐式单轨车辆的临界侧滚角 任利惠, 季元进

      2017, 45(11):1681-1687. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2017.11.015

      摘要 (1320) HTML (27) PDF 960.04 K (309) 评论 (0) 收藏

      摘要:跨坐式单轨车辆的抗倾覆能力显著地受到稳定轮和导向轮与轨道接触状态的影响.当转向架一侧的稳定轮离开轨道梁侧面时,跨坐式单轨车辆的抗倾覆能力将大大降低.建立了跨坐式单轨车辆的侧倾方程,推导了跨坐式单轨车辆柔性系数的计算公式,分析了稳定轮和导向轮与轨道接触状态对浮心高度和柔性系数的影响.提出使用车体临界侧滚角来衡量跨坐式单轨车辆抗倾覆能力的变化.推导了跨坐式单轨车辆的临界侧滚角的计算公式,并使用UM软件动力学仿真验证了上述公式的准确性.依据临界侧滚角讨论了稳定轮预压力合理的设置数值.当稳定轮预压力已设定时,在保证车辆具有良好的抗倾覆能力前提下,应对曲线通过设定最高限速和最低限速.

    • 独立旋转车轮有轨电车μ综合导向控制

      2017, 45(11):1688-1693. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2017.11.016

      摘要 (933) HTML (24) PDF 717.47 K (341) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用μ综合方法设计了低地板有轨电车主动导向鲁棒控制器,以使其重新获取由于采用独立旋转车轮而失去的直线对中和曲线通过能力,同时对车辆系统的参数不确定性具有良好的鲁棒性能.建立了独立旋转车轮有轨电车的两轴车模型,模型中每个车轮和一个轮毂电机相联.通过控制同一车轴左右轮上的电机输出转矩实现车辆的主动导向控制.在Matlab软件中对控制器进行了仿真验证,结果表明控制算法能够同时满足系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能,并使车辆获得良好的直线对中和曲线通过性能.

    • 基于正交设计和灰色关联理论的板式省煤器优化

      2017, 45(11):1694-1700. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2017.11.017

      摘要 (959) HTML (34) PDF 971.27 K (290) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于正交设计理论和灰色关联理论对新型板式省煤器的结构参数进行了优化研究.选取3种优化变量 (长轴长度、短轴长度和板间距),采用正交设计方法确定9组计算模型.综合模拟结果与仿真验证分析得到新型板式省煤器的优化结果,当烟气走板间波纹通道、水走板内循环通道时,在新型板式省煤器长轴长度、短轴长度和板间距3种优化变量中,对优化指标影响最大的因素是板间距,其次是长轴长度,影响最小的是短轴长度.当板长为400 mm时,新型板式省煤器的最优结构参数组合为,长轴长度为32 mm、短轴长度为12 mm、板间距为25 mm.并搭建试验台,对此最优结构进行试验验证。研究结果为板式省煤器的设计提供一种思路.

    • >电子、计算机、 控制与系统
    • 负极预嵌锂对锂离子电容器性能的影响

      2017, 45(11):1701-1706. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2017.11.018

      摘要 (1021) HTML (27) PDF 842.32 K (376) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用SLMP(stabilized lithium metal powder)研究预嵌锂过程对锂离子电容器性能的影响.通过高倍率光学显微镜研究加入电解液后预嵌锂负极的变化;通过对比不同嵌锂含量对半电池与全电池性能的影响,分析得出含量对锂离子超级电容器的容量、能量密度和功率密度的影响,发现超稳态锂粉的质量分数在14%左右时,锂离子电容器可以获得较好的性能.

    • 不确定传播时延下的水声网络保护间隔设定

      2017, 45(11):1707-1712. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2017.11.019

      摘要 (773) HTML (12) PDF 811.34 K (273) 评论 (0) 收藏

      摘要:水下声波的传播时延及波动远大于无线电波,许多借鉴陆地无线电波通信网络原理设计的水声传感器网络协议未能充分考虑和利用水声传播及其时延变化特性.据此给出了时分多址协议中相继传输数据包的冲突模型,分析了保护间隔与簇头节点和传感器节点距离之间的关系,并给出了保护间隔的设置方法.理论分析和仿真表明,提出的保护间隔设定方法改善了传统保护间隔设置偏向保守的缺点,可有效提升水声传感器网络的性能和效率.

    • >经济与管理科学
    • 多技能资源投入项目调度问题的建模与优化

      2017, 45(11):1713-1721. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2017.11.020

      摘要 (817) HTML (12) PDF 1.22 M (313) 评论 (0) 收藏

      摘要:以大型工业品移动装配线为实际背景,针对多技能人力资源投入成本问题,建立了以最小化资源投入成本为目标的数学模型.针对该模型,提出了基于全局作业影响的改进调度机制的遗传算法,设计最小费用最大流多技能资源分配算法解决资源分配问题,通过基于全局资源水平影响的作业调度评估策略优化非关键作业的调度位置.最后利用改造的标准算例库PSPLIB进行数值试验,通过与CPLEX和文献算法对比,验证了本文算法的有效性.

    • 科技创新人力资源集聚对区域创新能力的影响

      2017, 45(11):1722. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.2017.11.021

      摘要 (672) HTML (18) PDF 1.28 M (321) 评论 (0) 收藏

      摘要:选取2010—2014年省级面板数据为样本,运用层次回归分析法研究了科技创新人力资源集聚度对区域创新能力的影响.研究发现,人力资源集聚度、技术市场成交额、“211”工程高校占比和高技术产业产值占比与科技创新能力正相关;创新人力资源集聚度在技术市场成交额、“211”工程高校占比与区域创新能力的影响中起到完全中介作用,而在高技术产业产值占比对区域创新能力的影响中起到部分中介作用.

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