• 2021年第0卷第21期文章目次
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    • >TH机械、仪表工业
    • 切削加工表面粗糙度理论建模综述

      2021, 21(21):8727-8736.

      摘要 (1133) HTML (0) PDF 4.79 M (436) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文系统地综述了切削加工表面粗糙度的影响因素和理论建模方法。将表面粗糙度的建模方法首先分为“简单”和“复杂”两类建模。随后,根据iso标准对表面粗糙度参数的定义进行了分析,并根据影响表面粗糙度的因素进行了粗糙度理论模型归类。随后,从 “简单”建模因素和“复杂”建模因素两个方面综述了脆性材料和塑性材料的理论建模方法和研究进展。评述了这些表面粗糙度理论模型的优缺点,并进行了划分。讨论了切削表面粗糙度理论建模的研究不足与展望。

    • >TU建筑科学
    • 基于主体建模的建筑用能行为模拟研究综述

      2021, 21(21):8737-8744.

      摘要 (886) HTML (0) PDF 3.24 M (375) 评论 (0) 收藏

      摘要:用能行为对建筑环境及能耗有重要影响,由于人的行为具有随机性和复杂性,用能行为在建筑模拟中往往被过度简化,基于主体建模为建筑用能行为模拟提供了有效的方法。本文探讨了用能行为和基于主体建模的内容,归纳了主体建模应用于建筑模拟的研究现状,介绍了将用能行为模型与建筑模拟耦合的几种方法,指出了在建筑领域的重点与难点,为建筑模拟和建筑运行管理研究拓宽思路。

    • >U交通运输
    • 盾构姿态变化对管片影响与控制研究及展望

      2021, 21(21):8745-8756.

      摘要 (669) HTML (0) PDF 6.61 M (319) 评论 (0) 收藏

      摘要:大量盾构隧道工程实践表明,盾构姿态控制不良导致千斤顶对管片的偏心推力、盾壳对管片的挤压力、盾尾注浆对管片的不均匀压力等施工荷载是引起管片结构发生各种病害的主要原因。为了阐明盾构姿态变化对管片受力的影响及控制技术的应用现状,本文详细介绍了盾构姿态参数、测量方法及姿态变化过程,重点阐述了盾构姿态引起施工荷载的变化对管片结构影响的研究进展,并归纳施工各阶段盾构姿态的控制和纠偏技术措施,指出了现有研究的不足和尚需讨论的问题。建议研发高精度高智能化的自动导向系统,全面考虑姿态变化过程中的施工荷载,构建精细化管片模型和三维盾构姿态的动态模型,进一步探究姿态参数对盾构姿态的控制效应。

    • >O3力学
    • 铝合金框架结构的弹体穿击损伤特性

      2021, 21(21):8757-8764.

      摘要 (464) HTML (0) PDF 15.32 M (280) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对直升机机身框架易受子弹弹击导致损伤问题,有必要开展机身铝合金框架结构的子弹穿击损伤特性研究。为此,基于ABAQUS软件平台,采用修正后的Johnson-Cook模型,建立机身铝合金框架弹伤冲击的显示动力学模型,研究子弹弹头倾角和子弹材料等参数对铝合金框架的损伤特性影响。结果表明弹头倾角影响子弹穿透能力,但该影响存在临界值,到达临界值前子弹穿透能力随着倾角的减小而增大,到达临界值后继续减小倾角不再增大穿透能力,同时随着倾角的减小,框架的损伤面积先增大后减小,倾角为45°时损伤面积最大。子弹材料影响子弹的强度和刚度,影响子弹的穿透能力和破坏能力,计算结果表明铜质子弹的穿透能力大于钢质子弹,钢质子弹破坏能力大于铜质子弹。

    • >P天文学、地球科学
    • 哨兵-1A合成孔径雷达的深圳围填海区域地面沉降监测

      2021, 21(21):8765-8769.

      摘要 (604) HTML (0) PDF 10.55 M (277) 评论 (0) 收藏

      摘要:为更好的监测和掌握深圳围填海区域在填海造地工程结束后的地面沉降情况,通过哨兵-1A影像和时间序列合成孔径雷达干涉测量方法研究了深圳围填海区域2016年~2019年的地面形变。结果表明:深圳围填海区域的地面形变速率为-19.85 ~ 15.60 mm/year,深圳东部宝安区和西部福田区的地面沉降相对稳定,于南山区监测到大面积的地面沉降;和年均降雨量的对比分析显示了南山区的地面沉降存在明显的季节变化规律;靠近海岸的形变点目标明显受降雨的影响明显大于其他点,与深圳的沉积层厚度存在较为明显的相关性。

    • 宁夏金场子金矿床关键控矿因素分析及找矿方向

      2021, 21(21):8770-8778.

      摘要 (483) HTML (0) PDF 11.75 M (300) 评论 (0) 收藏

      摘要:卫宁北山金场子金矿位于构造活动带与稳定地块的过渡转换部位,矿化热液蚀变现象明显,是我区多金属矿最具找矿潜力的地区。笔者认为金场子矿区EW向和NE向构造是主要控矿构造,最佳的找矿部位是褶皱两翼石炭纪地层内EW与NE断裂交汇的部位;金场子金矿主要由地层控矿,其也是成矿物质的最大可能来源。本文通过构造、地层和岩浆岩等主要控矿因素分析探讨了金场子金矿的成矿规律和矿床地质特征。

    • 非开挖水平定向钻喷射式反循环扩孔器设计及其排屑性能试验

      2021, 21(21):8779-8788.

      摘要 (389) HTML (0) PDF 11.02 M (265) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决大直径水平定向钻扩孔施工中环空岩屑清理困难的问题,基于射流泵原理设计了一种水平定向钻喷射式反循环扩孔器,并通过室内试验研究了其排屑性能。室内试验选取了3种粒径的石英砂颗粒(0.5-1mm、1-2mm和2-4mm),配置了2种不同马氏漏斗粘度的泥浆,采用控制变量法研究了岩屑粒径、泥浆类型、扩孔器转速和岩屑浓度等因素对反循环扩孔器排屑效率的影响。试验结果表明:单纯考虑反循环形成抽吸作用设计的扩孔器,实际排屑效率较低,凸起的牙轮结构搅拌作用和扩孔器与孔壁紧密贴合两方面因素对提高岩屑排除效率有积极影响;在一定条件下,岩屑粒径越小,泥浆粘度越大,岩屑浓度越大,喷射式反循环扩孔器的岩屑排出效率越高;当其他条件一定时,岩屑排出效率在扩孔器转速为40rpm左右达到最大值;在试验条件允许的范围内扩孔器最大排屑效率高达73.15%,具有很强的实用价值。

    • 原状黄土一维蠕变试验及蠕变模型

      2021, 21(21):8789-8796.

      摘要 (444) HTML (0) PDF 8.53 M (271) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国高速公路银百线陕西境段的控制性工程支党河特大桥经过黄土大沟壑地区,区内存在一大型HP15古滑坡体,从长期角度看可能对桥梁后期稳定性存在威胁,为防范措施的合理制定,需要研究黄土的长期蠕变特性。本文基于工程面临的实际难题,开展了HP15滑坡原状黄土在不同应力状态和含水率下的单轴蠕变特性实验,建立了基于Burgers模型的单因素、双因素元件蠕变模型,并通过实验数据曲线拟合的方式建立了考虑时间、含水率和应力状态的三因素经验蠕变模型,扩展了蠕变模型的适用范围,进一步提高了模型对实验黄土蠕变特性的表达,同时也为该黄土边坡的长期损伤防治提供实验基础和理论指导。

    • 黄土地区地形特征参数分布特征的统计分析

      2021, 21(21):8797-8806.

      摘要 (471) HTML (0) PDF 16.02 M (299) 评论 (0) 收藏

      摘要:黄土高原长期在风力和水力交互的外动力地质作用下,形成了以塬、梁、峁为主的特殊地理景观和地貌类型。研究不同黄土地形的特征参数的分布特征对探索黄土地震滑坡的形成机理和古地震滑坡的地形恢复具有重要的理论和实际意义。本文以黄土地区为背景,选取600组典型的黄土塬、梁、峁的地形数据,在ArcGIS软件平台的支持下,基于30m精度的DEM数据,运用3D Analyst功能对黄土塬、梁、峁的坡度与坡向这两种地形特征参数进行提取与分析,并将其与滑坡的滑动方向、原始坡角进行对比。结果表明:黄土塬、梁、峁的坡度分布范围分别为48.66°- 8.189°、44.052°- 0.917°、42.91°- 2.16°;塬的坡度最大值的坡向主要集中在北、西北、东北方向,坡度最小值坡向分布在西南、南方向。梁的坡度最大值的坡向主要分布在东、西,坡度最小值坡向分布在东北、北方向。峁的坡度最大值的坡向主要分布在南、西南方向,坡度最小值坡向分布在东北方向;统计结果表明,塬、梁、峁的坡度值分布基本符合正态分布;滑坡的滑动方向与其所在地貌单元的斜坡坡度最大值的坡向基本一致,其原始坡角与其所在黄土地貌的斜坡坡度最大值相近。本文的研究结果对研究黄土地区滑坡的发育机理以及古滑坡原始地形恢复结果合理性的检验具有一定的参考价值。

    • 基于地理加权回归张力样条函数的广西PM2.5浓度插值

      2021, 21(21):8807-8813.

      摘要 (413) HTML (0) PDF 8.80 M (272) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,大气环境污染日趋严重。针对广西地区PM2.5污染情况,利用广西气象站数据通过反距离加权插值得到广西地区空气质量监测站的气象数据,然后结合空气质量监测站数据及其气象数据插值结果建立地理加权回归张力样条函数(GWR-TSF)插值模型,并用该模型进行广西PM2.5浓度插值分析。研究结果表明,GWR-TSF模型的PM2.5浓度插值效果较好,其均方根误差为2.34μg/m3,较普通克里金(OK)模型和地理加权回归(GWR)模型分别提高了20.68%和25.71%;而平均绝对误差为2.13μg/m3,较OK模型和GWR模型分别提高了20.22%和11.62%,对区域PM2.5监测预警具有一定的参考价值。

    • >R医药、卫生
    • GFPT2基因系统发育与功能生物信息学分析

      2021, 21(21):8814-8821.

      摘要 (490) HTML (0) PDF 10.86 M (255) 评论 (0) 收藏

      摘要:GFPT2作为己糖胺代谢重要的转录因子,在动物的多种疾病发生发展中起着重要作用.。利用生物信息学方法对GFPT2蛋白的组分、功能、正选择位点及其分子进化进行了详细的分析。结果表明:13条不同物种氨基酸序列组分分析显示亮氨酸占比最高为9.86%,含量最低的氨基酸为色氨酸 (0.15%)。平均长度为664.8。系统进化树和结构域显示人和猴子的亲缘性最近,其次是大、小鼠,所有氨基酸均包含两个SIS保守结构域。MEME 和REL方法共发现8个正选择位点。GO功能富集分析发现GFPT2主要参与GFPT酶活性、蛋白结合、碳水化合物衍生物结合方面发挥作用等生物学过程。KEGG分析显示差异基因主要参在氨基糖和核苷酸糖代谢,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢,胰岛素抵抗三条信号通路。并且筛选到与GFPT2相互作用的10个基因:GFPT1、GLUL GNPDA1、GNPNAT1、GPI、HK1、MPI、PPAT、AMDHD2、CAD。本文研究结果可以为GFPT2分子功能的深层次研究提供一定的借鉴作用,对进一步探究由己糖胺代谢导致的代谢异常及心血管疾病治疗具有重要的现实意义。

    • 脑缺血/再灌注损伤小鼠生物学特性及稳定性

      2021, 21(21):8822-8827.

      摘要 (370) HTML (0) PDF 5.07 M (211) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立稳定的脑缺血/再灌注损伤小鼠模型,对于研究缺血性脑病具有至关重要的意义。本研究旨在建立一种易操作、成功率高、稳定性好的脑缺血再灌注损伤小鼠模型。 使用70只SPF级健康雄性C57小鼠,随机分成假手术组(n=10)、颈总动脉(common carotid artery,CCA)进线组(n=30)及颈外动脉(external carotid artery,ECA)进线组(n=30),参照Zea Longa法,在线栓的选取、血管分离及处理、线栓插入方式等方面进行探讨,通过神经功能缺损评分、TTC染色检查脑梗死体积及苏木素/伊红染色观察脑组织形态学上的病理改变来分析确证模型成功率及稳定性。结果表明:ECA进线组神经功能缺损评分在2~3分比率占70.0%,CCA进线组占43.3%;ECA组和CCA组术后存活率分别为90%和66.7%,两组之间存在显著性差异,P<0.05;脑梗死体积和组织病理学,ECA进线组与CCA进线组之间均无差异。采用颈外动脉进线方式与颈总动脉进线相比,脑梗死体积同样稳定且存活率更高。

    • >S农业科学
    • 三江平原碟形洼地-岛状林土壤阳离子交换量分布特征

      2021, 21(21):8828-8833.

      摘要 (357) HTML (0) PDF 2.69 M (222) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过野外调查采样和室内测定分析,研究了三江平原碟形洼地—岛状林土壤阳离子交换量(Cation exchange capacity,CEC)分布特征及其与水文地貌、土壤养分和群落特征的关系。结果表明,三江平原碟形洼地—岛状林土壤CEC为9.83~37.97cmol·kg-1;碟形洼地—岛状林方向上,0~40cm深度土壤CEC平均值先增大后减小而后稍有增大,呈“N”字型,毛薹草群落区土壤阳离子交换量最大(26.82cmol·kg-1),乌拉薹草群落区最小(23.26cmol·kg-1);垂直方向上,随着土层深度增加,土壤CEC逐渐减少,基本处于低度和中度变异。碟形洼地—岛状林土壤CEC分布主要受土壤有机质的积累状况影响,土壤全磷全氮含量与土壤CEC含量呈极显著的正相关,土壤钾含量与土壤CEC与呈极显著的负相关。

    • >TB一般工业技术
    • 薄面板复合材料蜂窝夹层结构冲击穿透试验与失效机理

      2021, 21(21):8834-8840.

      摘要 (440) HTML (0) PDF 8.67 M (282) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究薄面板复合材料蜂窝夹层结构冲击穿透损伤的失效机理,对具有3层平面编织复合材料面板的蜂窝夹层板试验件进行了多种能量的冲击试验。并在考虑了面板材料的渐进失效以及面内剪切非线性应力应变关系基础上,运用LS-DYNA有限元分析软件建立了夹层板的数值模型,用以分析失效过程。数值模拟结果与试验结果一致。上面板穿透或整体贯穿时面板均呈花瓣状裂开,前者蜂窝以压溃损伤为主,后者则额外产生蜂窝芯体与下面板间的界面脱粘以及蜂窝壁的断裂损伤。无面板穿透时,冲击接触力将保持纤维断裂损伤阈值力大小直至冲头回弹;面板穿透则使冲击区域刚度下降,接触力随之下降,其中板整体贯穿时接触力会出现两个峰值。薄面板复合材料蜂窝夹层结构冲击穿透过程中的主要能量耗散在复合材料面板的纤维拉伸断裂,蜂窝的压溃和断裂过程也消耗部分能量。

    • >TE石油、天然气工业
    • 玛湖凹陷百口泉组砾岩储层泡酸后岩石损伤及压裂泵压下降机理

      2021, 21(21):8841-8850.

      摘要 (411) HTML (0) PDF 10.82 M (337) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对玛湖凹陷百口泉组砾岩储层水平井固井完井射孔后直接压裂施工存在泵压高、需借助长时间泡酸工艺来降低压裂启泵压力的问题,本文开展了储层射孔后酸损伤及降压机理研究:1)开展了玛湖1、玛131、玛18区块储层岩心及水泥石在模拟温度下的酸岩反应实验,得到了岩心及水泥石的宏观溶蚀率及其变化规律;2)开展了玛湖1、玛131、玛18区块岩心及水泥石在酸岩反应前后的三轴力学实验,得到了酸作用前后岩石/水泥石力学特征及其变化规律;3)采用扫描电子显微镜SEM、EDS能谱仪、XRD衍射仪分析了酸作用前后岩石孔/缝/面等微观结构的变化,从微观角度探索了酸岩反应机理;4)综合玛湖压裂施工现状、酸反应前/后岩石及水泥石SEM/EDS/XRD分析结果、岩石/水泥石酸岩反应前后三轴力学性能,利用“七五”或组合弹簧模型及破裂压力公式分析了酸作用对地层破裂压力的影响规律,揭示了玛湖砾岩储层水平井固井完井射孔后酸损伤及降压机理。

    • 准噶尔盆地南缘高温高密度有机盐钻井液技术

      2021, 21(21):8851-8856.

      摘要 (376) HTML (0) PDF 3.04 M (238) 评论 (0) 收藏

      摘要:准噶尔盆地南缘钻井地层复杂,有机盐钻井液具有抑制性强、抗高温等优良性能,目前主要在二开井段使用。三开及更深井段的地层温度高,抗高温磺化钻井液和油基钻井液体系面临严苛的环保压力,而当前有机盐钻井液在高温高密度条件下面临流变性恶化和滤失量大的问题。通过研究,认为影响有机盐钻井液性能的主要是降滤失剂和加重剂。本研究在二开用有机盐体系的基础上引入封堵剂改性纳米SiO2和聚合物降失水剂HF-1,并优化重晶石粒度级配,研制了可满足高温高压地层的高密度有机盐钻井液体系。室内评价表明该体系性能较之前明显改善,在密度为2.4 g/cm3,180 ℃条件下流变良好且高温高压失水量为13.5 ml,滚动回收率高达97%,8 h膨胀率仅4.7%,可抗盐至12%,抗钙污染为2%,抗岩屑污染10%,可为准噶尔盆地南缘复杂深井地层钻井提供给可选择的高温高密度有机盐钻井液体系。

    • 致密油藏直井体积压裂非稳态渗流问题

      2021, 21(21):8857-8862.

      摘要 (332) HTML (0) PDF 3.73 M (212) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对致密油藏直井体积压裂的非稳态渗流问题,建立了考虑启动压力梯度和压敏效应的两区复合模型,利用稳态逐次逼近非稳态的半解析方法进行求解,分析致密油藏直井体积压裂后压力传播规律,以及影响压力传播的主要因素。计算结果表明:当存在启动压力梯度和压敏效应时,流体渗流阻力增大,压力传播速度减缓,压力传播半径变小,最终导致井底流压降低,井口流量减少。对于两区复合模型,压裂改造区内渗流阻力小,压力传播速度快,体积压裂改造范围越大,压力传播速度越快,压力传播半径越大。对于定井底流压情形,改造区域半径越大,油井产能越高,但是当改造半径大于一定值后,改造半径的扩大对于提升油井产能的作用不再明显。

    • 印尼A油田礁灰岩储层的三维孔隙压力预测及可视化

      2021, 21(21):8863-8869.

      摘要 (361) HTML (0) PDF 11.11 M (221) 评论 (0) 收藏

      摘要:礁灰岩储层由于成岩过程复杂,非均质性强,存在多种成压机制,常规的孔隙压力预测方法往往无法准确预测礁灰岩储层的孔隙压力变化规律。本文首先通过岩性分析和工程分析法准确判断印尼A油田礁灰岩储层的成压机制;充分利用三维地层层速度数据,并使用Kriging插值方法和Eaton法,准确获取印尼A油田礁灰岩储层三维孔隙压力分布规律,计算结果三维可视化。印尼A油田礁灰岩储层的成岩过程主要受胶结作用影响,孔隙压力主要集中在1.01-1.10 g/cm3,无异常高压存在,同时孔隙压力的数值大小呈现出强的非均质性。针对灰岩储层的孔隙压力预测,工程分析法并结合常规孔隙压力预测方法,精度高,灵活,能够满足实际钻完井需求。

    • 鄂尔多斯盆地坪桥南长6油藏注水见效合理参数分析

      2021, 21(21):8870-8875.

      摘要 (361) HTML (0) PDF 5.39 M (258) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对鄂尔多斯盆地杏子川油田坪桥南区长6低渗透油藏注水见效率低、部分油井含水上升过快的问题,研究了注水见效时间规律,提出了注水参数优化的方法。通过统计分析结合数值模拟手段,分析单一因素对见效时间的影响,探索注水见效时间和合理注水强度,形成了预测见效时间及合理注水强度的图版。结果表明,坪桥南区长6油藏转注后高强度注水的见效时间5~15个月;见效后温和注水合理水强度范围为1.0~2.0 m3/(d·m)。按该方法对单井配注优化后水驱效果明显提高。

    • >TH机械、仪表工业
    • 脉冲态空化射流掩模电解加工试验研究

      2021, 21(21):8876-8882.

      摘要 (289) HTML (0) PDF 10.48 M (254) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对掩模电解加工金属表面微凹坑过程中存在的电解产物排出困难的技术问题,创新性地提出脉冲态空化射流掩模电解加工方法。为了研究该工艺的加工特性,设计了单个微凹坑和阵列微凹坑的加工工艺试验。研究了不同冲液类型、气液比例、气体脉冲频率对于微凹坑表面形貌的影响规律。试验结果表明,采用脉冲态空化射流式的冲液类型相比于传统的纯射流式更具优势,能加工出深径比更高的微凹坑结构;选择较高的气液比例和较低的气体脉冲频率有利于提高微凹坑的深径比;同时推论出脉冲态空化射流掩模电解加工的脉冲扰流与气蚀效应是电解产物及时排出的原因。该方法能够有效改善流场,是实现高效率、高均匀性的表面微凹坑结构的前提。

    • >TK能源与动力工程
    • 基于Fluent的水电解槽电场数值模拟

      2021, 21(21):8883-8888.

      摘要 (479) HTML (0) PDF 5.73 M (417) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >TL原子能技术
    • 49-2池式供热堆间歇供暖运行模式仿真

      2021, 21(21):8889-8894.

      摘要 (341) HTML (0) PDF 3.74 M (211) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前,我国北方冬季采暖主要依靠燃煤锅炉,这是我国北方冬季空气污染源之一。核能作为一种清洁能源,可以代替传统燃煤锅炉,减少空气污染物的排放。同时,在供暖过程中,更加节能的运行模式一直是供热领域研究的课题之一,在供暖季初期及末期,间歇供暖是一种常见的燃煤锅炉供暖模式。为了研究核能供热时,间歇供暖运行模式的可行性,基于MATLAB/Simulink软件平台,利用DeST软件,对49-2池式供热堆供热系统进行了详细的建模,包括堆芯模型、回路模型、热扰模型等重要模型,并利用实验数据对模型进行了验证。之后进行了间歇供暖的仿真,通过仿真,提出了一种适用于49-2池式供热堆的间歇供暖运行模式,此模式不同于传统间歇供暖,其利用建筑物白天热负荷小的特点,在保证室内逐时温度满足设计要求的同时,减小了室内昼夜温差,提高了热舒适度,节约了运行成本。

    • >TM电工技术
    • 弹簧操动机构用侧切式阶梯型缓冲器数值模拟

      2021, 21(21):8895-8900.

      摘要 (337) HTML (0) PDF 2.47 M (243) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究用于弹簧操动机构的侧切式阶梯型缓冲器的结构参数对缓冲特性的影响,通过分析缓冲器的工作原理,探究了其缓冲动态过程。根据伯努利定理建立了缓冲器缓冲的数学模型,提出了对当量直径计算的雷诺数进行修正的方法,解决了由月牙形节流缝隙造成的压力损失难以准确计算的问题。通过ADAMS与MATLAB联合仿真对弹簧操动机构作用下的缓冲器缓冲过程进行了数值模拟,分析了侧切式阶梯型缓冲器的活塞铣面间距以及铣面长度对缓冲特性的影响。研究结果为侧切式阶梯型缓冲器设计提供了理论指导。

    • 基于图像编码与深度学习的非侵入式负荷识别方法

      2021, 21(21):8901-8908.

      摘要 (425) HTML (0) PDF 5.83 M (232) 评论 (0) 收藏

      摘要:非侵入式负荷识别(non-intrusive load monitoring,NILM)是一种不依赖用户内部装置,仅凭借外部分析工具和手段即可实现用户用电行为自动感知的方法。提高非侵入式负荷识别的精度,对于开展用能监测服务、实现节能降损具有重要意义。本文提出了一种基于彩色图像编码与深度学习的电力负荷识别方法。该方法首先在传统V-I灰色轨迹法的基础上,利用双线性插值技术有效解决了像素点不连续的问题;然后考虑了特征之间的互补性,通过构造电流-R、电压-G和相位-B三个通道,将数值特征嵌入灰色V-I轨迹中,从而得到了蕴含丰富电气特征的彩色V-I图像;最后,采用AlexNet深度学习算法对彩色V-I图像和对应设备标签进行有监督地学习,从而实现了不同类别电器设备的有效辨识。算例测试结果表明,本文提出的负荷识别方法的准确率高达97.7%。该结果充分验证了上述方法的有效性。

    • 基于改进人工免疫网络的配电网单相接地故障辨识方法

      2021, 21(21):8909-8915.

      摘要 (305) HTML (0) PDF 4.95 M (246) 评论 (0) 收藏

      摘要:配电网故障辨识有利于线路的全面分析与后续检修,但过渡电阻较高时单相接地故障稳态特征不明显,辨识正确率受到影响。文中提出一种基于改进人工免疫网络的单相接地故障辨识方法,利用希尔伯特黄变换提取故障暂态过程中零序电压的固有模态分量,得到反映波形变化程度的频域特征,进而构造特征向量;采用记忆细胞方差自适应调整环节对人工免疫网络进行改进,以生成能够体现原有特征且均匀分布的记忆细胞来进行故障判断,可以克服训练数据样本少、分布不均匀的问题,并且网络训练速度快。在MATLAB/SIMULINK中建立仿真模型,测试集的验证结果表明本文辨识方法在小样本训练的情况下能对故障与正常扰动进行识别,训练时间短,不需要人为设置阈值;同时,在中性点接地方式变化、信号存在噪声以及系统拓扑结构变化时,该方法适应性依然良好。

    • 基于改进非支配排序遗传算法的配电网动态重构

      2021, 21(21):8916-8922.

      摘要 (354) HTML (0) PDF 2.78 M (272) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对分布式电源大规模接入配电网情况下,配电网的动态重构问题,本文提出一种基于改进NSGA-II算法的配电网动态重构策略。首先,以系统运行成本和电压偏移最小为目标建立配电网动态重构模型。然后,结合参数自适应策略和基于可行解优越性的约束处理技术提出NSGA-II改进算法对模型进行求解,再采用超体积(hypervolume)指标选择最佳的帕累托解集,并通过模糊决策技术从帕累托解集中选择最佳方案。最后,以IEEE 33节点系统为例进行仿真,结果表明该模型可以在降低系统运行成本的同时提高系统电能质量。

    • 具有限流功能的改进型电容换流式直流断路器

      2021, 21(21):8923-8931.

      摘要 (357) HTML (0) PDF 8.79 M (242) 评论 (0) 收藏

      摘要:高压直流断路器作为直流系统的故障隔离设备,在保障直流电网可靠稳定运行方面有着举足轻重的地位。针对目前高压直流断路器在耗能、限流和快速性等方面的缺陷,提出一种具有限流功能的改进型电容换流式直流断路器拓扑。首先具体介绍该拓扑结构的工作原理和参数设计;并以320kV直流系统为背景,通过电磁暂态仿真软件搭建断路器模型进行仿真;最后与两种传统断路器进行比较。结果表明,该断路器相较于其他方案,在限流方面,故障发生后迅速投入限流装置,并快速切除故障电流,降低电力电子电流应力的同时满足系统对断路器快速性的要求;在成本方面,所用电力电子器件有明显减少,具有良好的经济性;在避雷器吸能方面,电容换流单元增加电阻RC提前避雷器的动作时间,有效降低避雷器吸能。

    • 基于电流相角分布的光伏直流送出线保护方案

      2021, 21(21):8932-8938.

      摘要 (326) HTML (0) PDF 5.79 M (201) 评论 (0) 收藏

      摘要:光伏直流送出线发生双极故障时会导致输电线路两端换流器快速闭锁,为保障系统稳定运行,保护装置需在换流器闭锁前快速准确识别故障。为此,提出一种基于两端电流极性变化的相角分布光伏直流送出线保护方案。该方案利用相角值描述故障前后一个数据窗线路两端暂态电流极性的异同,并以此分类构造保护判据,可以准确快速的判断出光伏直流送出线区内外故障。最后,在Matlab/Simulink中搭建1MW/±30kV集中型光伏直流升压外送系统模型进行仿真验证。结果表明,该方案能够快速可靠识别光伏直流送出线上的故障类型,且具有较好的抗干扰和抗过渡电阻能力。

    • >TN电子技术、通信技术
    • 近场通信卡超高数据速率解调解码电路的实现

      2021, 21(21):8939-8943.

      摘要 (304) HTML (0) PDF 3.85 M (220) 评论 (0) 收藏

      摘要:早期NFC标准规定13.56MHz无线通信卡的数据速率最高到848kbps,在智能手机NFC技术广泛应用的背景下,通信要求达到更高的数据速率(very high bit rate, VHBR)。近场通信卡(Proximity cards, PICC)接收电路数据速率提升的难点主要在于ASK/PSK接收器的设计,其在实际应用中受码间串扰(inter-symbol interference, ISI)、功耗、电路复杂度等限制。针对以上问题,提出一种完整的低功耗PICC解调解码电路设计,包含高定时精度的全数字定时恢复电路。设计实现采用标准0.18μm CMOS工艺,实现了147pJ/bit的能效,可应用于ASK 0.106~3.39M bps数据速率通信。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 融合专家综合知识的贝叶斯网络参数学习方法

      2021, 21(21):8944-8950.

      摘要 (446) HTML (0) PDF 6.12 M (248) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 基于改进粒子群优化-反向传播神经网络算法的小麦储藏品质预测模型

      2021, 21(21):8951-8956.

      摘要 (432) HTML (0) PDF 1.97 M (298) 评论 (0) 收藏

      摘要:在使用BP神经网络预测小麦的储藏品质时,由于其易陷入局部极值且收敛速度慢,导致预测误差较大且稳定性较差,由此提出一种改进粒子群算法优化的BP神经网络预测模型。文中采用非线性函数动态调整粒子群算法中的惯性权重和学习因子,以此优化BP神经网络中的权值参数,进而构建IPSO-BP神经网络预测模型。为验证该模型的准确性和稳定性,将其与BP神经网络模型、PSO-BP神经网络模型进行对比,结果表明:IPSO-BP神经网络模型预测的均方误差显著降低,有助于提高小麦储藏品质预测的准确性和可靠性性。

    • 基于线性二次调节器算法的两轮自平衡机器人最优控制方法

      2021, 21(21):8957-8964.

      摘要 (354) HTML (0) PDF 5.62 M (235) 评论 (0) 收藏

      摘要:两轮自平衡机器人作为一种多输入多输出系统,虽然已在许多日常使用中得到应用,但大多数研究只关注通过试验实验或使用简易的数学模型来达到平衡。因此,本文为了研究两轮自平衡机器人完整数学模型建模和运动平衡控制器设计,首先根据机器人的电机模型、车轮模型和摆体模型,推导机器人运动的状态空间模型;其次分析系统的可控性和可观性,并结合状态估计和反馈控制设计具有状态估计的反馈控制器,同时引入LQR控制方法以完善控制器在机器人运动中的控制效果。仿真实验结果表明:具有状态估计的反馈控制器和LQR控制方法对于这类自平衡机器人运动平衡控制具有良好的稳定性和鲁棒性。

    • 基于模糊层次分析法的工业机器人可靠性分配

      2021, 21(21):8965-8969.

      摘要 (326) HTML (0) PDF 1.94 M (254) 评论 (0) 收藏

      摘要:可靠性分配是分解工业机器人系统可靠性要求,保障其稳定可靠运行的重要手段。建立工业机器人可靠性分配的层次结构,利用三角模糊数作为判断矩阵的标度,运用约束模糊运算改进的几何权重求解法求解模糊权重,在去模糊化后综合各层级影响因素权重,最后获得各子系统的可靠性分配方案。结果表明,工业机器人子系统中伺服电机、减速器和驱动器是影响整机可靠性的关键部件。

    • 基于深度学习与图像处理的废弃物分类与定位方法

      2021, 21(21):8970-8975.

      摘要 (461) HTML (0) PDF 5.19 M (269) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现有人工垃圾分类工作环境恶劣、自动化程度差等问题,提出基于深度学习与图像处理的废弃物分类与定位方法,为智能分拣提供理论依据。建立基于Inception模块与残差单元,搭建改进的卷积神经网络废弃物分类模型,预测目标物体种类。针对复杂环境采集到的图像,利用图像处理算法对图像降噪、阈值分割、边缘检测,可有效提取目标轮廓信息,并结合质心定位算法实现废弃物准确定位。实验结果表明:该方法中废弃物分类模型预测准确率可达88.8%,基于轮廓信息的质心定位算法可以准确定位目标,具备较强的废弃物分类与定位能力。

    • 基于微机电系统洛伦兹平台角速度估计

      2021, 21(21):8976-8982.

      摘要 (311) HTML (0) PDF 16.61 M (228) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对洛伦兹惯性稳定平台对高带宽和高精度角速率需求,本文提出了基于微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System, MEMS)组合传感器的最优速度估计算法。MEMS组合传感器由陀螺仪和加速度计组成,MEMS陀螺仪由于自身特性在速度估计中提供低频速度信息,而加速度计则提供高频信息。最优估计器通过将低频信号与高频信息融合,采用最优控制与估计算法进行速度解算与估计。实验表明,频率在20Hz内,运动角度在±60°内,MEMS组合传感器速度拟合周期不超过5%,稳定拟合误差不超过7.5%,可以满足平台稳定偏转控制需求。最优状态估计器能在时域与频域上提供无差、高性能的角速度信号。

    • 基于粒子群优化算法-支持向量回归算法的氨氮传感器温度补偿

      2021, 21(21):8983-8988.

      摘要 (328) HTML (0) PDF 3.09 M (229) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对野外低温环境下,基于铵离子选择性电极的氨氮传感器检测失准问题,通过分析传感器检测原理,在0℃~30℃之间进行了水质标样氨氮检测对比实验,探究了温度变化对氨氮传感器输出结果的影响;将粒子群优化算法(PSO)与支持向量回归机(SVR)结合,建立了氨氮检测的PSO-SVR温度补偿模型,并与最小二乘多项式回归、传统SVR建立的温度补偿模型对比,PSO-SVR温度补偿模型具有较高的决定系数和较小均方根误差RMSE 。在实际水样检测实验中,经过该模型补偿后氨氮传感器的输出值与实验室内根据《水质 氨氮测定》(HJ 535-2009)测得的氨氮标准值之间最高偏差为 4.76% ,最低偏差为 0.64%,偏差范围符合预期补偿目标,表明模型具有较高的温度补偿精度和对非训练数据具有良好的泛化能力,能够满足实际使用的精度要求。

    • 基于MapReduce和改进人工蜂群算法的并行划分聚类算法

      2021, 21(21):8989-8998.

      摘要 (311) HTML (0) PDF 3.10 M (241) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对大数据背景下基于划分的聚类算法中存在参数寻优能力不佳、初始中心敏感、数据倾斜等问题,提出一种基于MapReduce和IABC的并行划分聚类算法MR-PBIABC (the partitioning-based clustering algorithm by using improve artificial bee colony based on MapReduce )。首先,提出基于反向学习和聚类准则函数的初始化策略BLCCF(backward learning and the clustering criterion function),来提升人工蜂群算法搜索的解质量,并将人工蜂群算法(ABC)和人工鱼群优化算法(AFS)结合,提出改进的人工蜂群算法IABC(improve artificial bee colony),通过利用AFS算法最优解能力较强的特性,来提高ABC算法的寻优能力;接着根据改进的人工蜂群算法IABC获取初始聚类中心,并提出相对熵策略RES(relative entropy strategy)衡量人工鱼间的距离,保证获得的初始聚类中心是最优人工鱼状态,从而有效避免了随机选取初始聚类中心,引起的初始中心敏感的问题;其次,设计数据均衡策略 DBS (data balancing strategy),通过动态收集节点负载并分配节点间的负载,解决了节点上数据倾斜的问题;最后,结合MapReduce计算模型,并行挖掘簇中心,生成最终聚类结果。实验结果表明,MR-PBIABC算法的聚类效果更佳,同时在大数据环境下,能有效的提高并行计算的效率。

    • 基于互补曲线拟合的格雷码亚像素边缘定位

      2021, 21(21):8999-9004.

      摘要 (289) HTML (0) PDF 5.14 M (213) 评论 (0) 收藏

      摘要:精确定位格雷码光条纹边缘是结构光三维重建系统的关键问题之一。本文提出了一种互补曲线拟合的光条纹亚像素边缘定位算法,在对互补编码图像进行光强成分分析并二值化处理的基础上,通过边缘检测算法获得准确的初始像素边缘,然后映射回互补编码图像并对其边缘过渡区域进行拟合,最后通过计算互补曲线的交点得到格雷码光条纹的亚像素边缘点。采用平均相对等宽性误差进行评价,得到的最小边缘定位误差为1.972 77×10e-3,分别对不同投影方向和条纹数量的图像进行处理,都保持了较小的定位误差。实验结果表明,本文提出的算法能够很好地解决初始边缘定位困难的问题,具有较好的准确性和鲁棒性,提高了光条纹定位精度。

    • 基于数字孪生的物流配送调度优化

      2021, 21(21):9005-9011.

      摘要 (375) HTML (0) PDF 4.78 M (228) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘 要: 为了实现对物流配送过程的远程运维,达到真正的物流配送实时状态透明化,提出基于数字孪生(DT)的物流配送调度系统。基于数字孪生基本概念,构建了物流配送数字孪生五维结构模型及数字孪生驱动下的物流配送系统整体框架。考虑到实际配送中物资常常无法按时送达,建立带有软时间窗的数学模型,并设计相应的算法内核对数学模型进行求解。最后,结合实例利用Plant Simulation仿真软件建立与现实物流配送完全映射的3D模型,借助配送过程实时数据,实现对物理空间的精确模拟和优化仿真。通过与传统物流配送优化仿真方法对比,验证了基于数字孪生的物流配送调度优化方法能够有效解决配送过程中由车况或路况出现的扰动所带来的影响,实现更优的物流配送。

    • 基于多模态信息联合判断的驾驶员危险行为监测系统

      2021, 21(21):9012-9019.

      摘要 (404) HTML (0) PDF 4.95 M (201) 评论 (0) 收藏

      摘要:危险驾驶是引发交通事故的主要原因,严重威胁公众的人身和财产安全。车辆在行驶过程中,各种环境因素复杂多变,严重的干扰了驾驶员危险行为监测系统的识别精度;现有的驾驶员危险行为监测检测系统主要是通过眨眼和打哈欠的频率来判断驾驶员是否出现危险驾驶行为,忽略了表情、动作以及视线方向等多个重要信息。针对这些问题,本文提出了一种基于多模态信息联合判断的驾驶员危险行为监测系统,该系统使用分布在驾驶舱三个不同位置的近红外图像作为输入,解决了光照强度变化和视角盲区问题;设计了一种基于多任务学习的深度神经网络,该网络可以同时完成人脸检测、表情识别以及危险动作分类等任务,极大的提升了系统的识别精度,提升了运行效率。实验证明,本文所提出系统的识别准确率为96.2%,运行速度为81fps,性能优于目前常用的算法。

    • >TU建筑科学
    • 老年人活动需求视角下老旧住区街道开放空间优化

      2021, 21(21):9020-9028.

      摘要 (329) HTML (0) PDF 14.08 M (262) 评论 (0) 收藏

      摘要:老旧住区是老年人主要的居住场所,老旧住区街道开放空间也是老年人户外活动的重要场所。选取南京市锁金村住区街道中10处开放空间为研究对象,综合运用行为注记法和问卷访谈法,分析了老年人户外活动的需求、空间的环境和使用特征,并且选取5种参与人数最多的活动与街道开放空间要素进行关联研究,分析每种活动与各空间要素之间的关联性,得出影响老年人使用开放空间的相关要素。在此基础上,从老年人活动需求角度提出老旧住区街道开放空间的优化建议。

    • 装配式混凝土结构生产运输协同调度

      2021, 21(21):9029-9034.

      摘要 (308) HTML (0) PDF 3.56 M (219) 评论 (0) 收藏

      摘要:增量成本是制约装配式建造模式推广发展的重要瓶颈,其形成原因主要在于预制构件生产、运输与吊装各环节缺乏联动机制。从供应链集成的视点出发,聚焦于生产与运输阶段,分析预制构件的工艺流程和组批特征,构建了以准时交付和流程时间为目标的预制构件生产运输协同调度模型,并设计了改进的遗传算法进行求解。数据实验验证了模型的可行性,能够有效改善预制构件的生产调度和运输管理,提高两者协同效率。

    • 热湿气候盆地区域民居不同尺度中庭夏季热环境实测与分析

      2021, 21(21):9035-9042.

      摘要 (302) HTML (0) PDF 10.22 M (191) 评论 (0) 收藏

      摘要:适宜尺度的中庭可以起到缓解夏季室外炎热气候影响的作用。为掌握地处热湿气候盆地区域中不同尺度中庭的热环境状况以及为该地区的中庭尺度设计提供参考,以广西东南部传统村落为对象,测绘了20栋民居的中庭,并在夏季典型晴天日选取不同尺度的中庭进行热环境实测,根据测试结果分析不同尺度中庭空间的热环境分布状况。将实测期间的空气温湿度等数据作为计算条件,采用Ecotect软件分析了各中庭夏季的气候适应性状况。基于上述实测和分析结果得到了适应于热湿气候盆地区域的中庭尺度模型,即中庭尺度的宽高比小于1:1且进深宽度小于3 m,也对该区域中庭的热舒适改善提出建议。

    • 崩塌滚石消能桩结构设计计算方法

      2021, 21(21):9043-9049.

      摘要 (297) HTML (0) PDF 2.24 M (221) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文提出了一种利用桩-土材料的弹塑性性质,将崩塌滚石的冲击动能转化为土体和桩体的弹塑性变形,从而达到降低崩塌滚石运动速度,拦截滚石的消能桩结构。基于能量守恒定律和弹性地基梁法,推导了消能桩系统在滚石冲击作用下的变形计算公式。对于消能桩的设计,根据勘察资料获取滚石的粒径、下落高度并考虑坡面条件等因素可以估算其运动动能,采用本文的公式可计算出消能桩在给定控制变形量条件下的耗能量,从而可以确定消能桩的设计。通过两个崩塌滚石实例对本文计算模型的运用进行说明,实例计算结果也表明了本方法具有较好的实用性。

    • 装配式钢牛腿偏心受压力学性能试验与有限元分析

      2021, 21(21):9050-9058.

      摘要 (332) HTML (0) PDF 7.60 M (235) 评论 (0) 收藏

      摘要:考虑肋板厚度、偏心距、锚板类型,进行了4个不同形式的装配式钢牛腿的偏心受压力学试验。测定了钢牛腿节点的荷载-变形曲线、应力分布状态、极限强度,观测其破坏形式,建立了有限元模型,分析研究了荷载-变形关系和节点弯矩-转角关系。结果表明:钢牛腿节点呈现出半刚性节点特征。牛腿有两种破坏形式,当锚板无支撑保护时,锚板在牛腿还未达到极限承载力时先屈曲破坏;当锚板有支撑保护时,牛腿的极限承载力取决于螺栓的抗剪强度。从应力分布上对比发现,结构刚度突变处应力集中。连接处的焊缝质量和螺栓的材质是受力的关键,改善它们将极大的提高节点的承载能力。钢牛腿肋板厚度越大,极限承载力越大;偏心距越小,极限承载力越大。节点的初始刚度随肋板的加厚小幅增加,偏心距对节点初始转动刚度影响效果不明显,侧板与锚板安装间隙过大会降低节点刚度,应尽可能减少制作误差。

    • 扰动程度对湛江组结构性黏土触变性的影响

      2021, 21(21):9059-9066.

      摘要 (300) HTML (0) PDF 5.54 M (188) 评论 (0) 收藏

      摘要:扰动对湛江组结构性黏土触变性具有重要影响,扰动程度不同,湛江组结构性黏土触变强度恢复程度也不同。为探究扰动程度对湛江组结构性黏土触变性的影响规律,对该土展开室内模型试验研究。基于现场原位十字板剪切试验,设计模型装置,采用室内振动试验模拟土样受扰过程,在不同扰动程度(0、33%、66%、100%)、不同静置时间(0 d、7 d、28 d、56 d、91 d)下对三种土样进行微型十字板剪切试验,在相同扰动程度(66%)、不同静置时间(0 d、7 d、28 d、56 d、91 d)下对三种土样进行无侧限抗压强度试验,分别测试各静置时间下的微型十字板不排水抗剪强度和无侧限抗压强度,分析扰动程度对土体触变恢复强度的影响规律。结果表明:土体扰动时间与扰动程度正相关。在相同扰动程度下,强度恢复程度、触变恢复强度比均随静置时间的增加而增大,触变灵敏度随静置时间的增加而降低;土体结构性越强,强度恢复程度、触变恢复强度比随静置时间增加而增大的幅度和速率越大,触变灵敏度随静置时间增加而降低的幅度和速率越大。在不同扰动程度下,强度恢复程度与扰动程度呈线性关系,触变恢复强度比与扰动程度呈反比例关系。

    • 地下水渗流对单U形地埋管埋深的影响

      2021, 21(21):9067-9073.

      摘要 (374) HTML (0) PDF 4.99 M (227) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决因埋深过大而引起的竖直地埋管换热器换热效果不佳的问题,文章根据黄土高原地区的地质条件,建立轴向岩土分层的单U型地埋管换热器数值模型。通过数值模拟,分别研究了改变含水层厚度、地下水渗流速度和地下水位线高度对地埋管换热性能的影响,并提出了以典型含水层厚度来确定地埋管最佳埋深的方法。结果表明:当实际含水层的厚度不超过典型含水层厚度时,地埋管最佳埋深的位置为实际含水层底部;反之,地埋管最佳埋深的位置为典型含水层底部;随着渗流速度的减小,典型含水层厚度先增大后趋于不变,在渗流速度为1×10-6m/s时达到最大值30m;地下水位线的提高对典型含水层厚度没有影响,但提高了典型含水层的位置,使得最佳埋深变小。

    • 顶管电缆隧道施工对邻近建筑物和地下管线的扰动影响

      2021, 21(21):9074-9080.

      摘要 (317) HTML (0) PDF 5.52 M (198) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过离心机模型试验和有限元数值模拟方法研究了软土地区顶管电缆隧道施工对邻近浅基础建筑物和地下管线的扰动影响。首先,通过离心机物理模型试验,对顶管电缆隧道施工过程中地层损失率变化对邻近浅基础建筑物和地下管线的影响进行了定性分析;然后,基于PLAXIS 3D有限元软件,构建有限元计算模型,将数值计算结果与离心机试验数据进行对比分析;最后,对不同工况下顶管电缆隧道施工对邻近浅基础建筑物和地下管线的扰动影响规律进行数值分析。研究结果表明:随着地层损失率和顶管隧道管径的增大,顶管电缆隧道施工对邻近浅基础建筑物和地下管线的扰动影响增大,且地下管线刚度的增加可以有效减小邻近顶管隧道施工的影响;随着顶管隧道与建筑物、管线之间的间距增大,顶管电缆隧道施工对邻近浅基础建筑物和地下管线的扰动影响越小。研究结果可为软黏土地区顶管电缆隧道的施工提供一定参考价值。

    • 汽车行驶震动对浅埋暗挖施工的影响

      2021, 21(21):9081-9087.

      摘要 (349) HTML (0) PDF 7.19 M (197) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市浅埋暗挖法常应用于繁华地带道路下修建人防地下商业街和过街通道等地下工程。这类工程顶板距离地表一般比较浅,道路上汽车行驶震动将对浅埋暗挖施工造成较大的影响。利用ANSYS进行数值模拟定性地分析了行车震动在人防工程水平和竖直方向的传播规律,结合洛阳市纱厂南路浅埋暗挖工程进行震动参数测试,获取了道路下钢筋混凝土结构水平和竖直方向的加速度,研究了行车震动在钢筋混凝土结构中的传播规律以及对浅埋暗挖施工的影响。结果表明:在水平方向上,从跨中至两侧,加速度值逐渐减小;在竖直方向上,由上至下,加速度值呈线性减小规律;有汽车通过时加速度值是无汽车通过时的1.48~5.33倍,路面汽车行驶对道路下浅埋暗挖土方开挖的不利影响比较明显。

    • >U交通运输
    • W1型弹条扣压力与疲劳性能的试验研究

      2021, 21(21):9088-9093.

      摘要 (324) HTML (0) PDF 6.09 M (218) 评论 (0) 收藏

      摘要:W1型扣件弹条是高速铁路无砟轨道常用的弹条之一,高速铁路弹条在实际工作时收到反复多变的荷载作用,其弹条强度会逐渐变化并发生疲劳破坏。本文以W1型弹条为列,首先将W1型弹条的原材料60Si2MnA弹簧钢加工成试验所需试件进行静力拉伸试验,得出弹簧钢的屈服强度为1600MPa,抗拉强度为1900MPa;然后对W1型弹条进行应变电测试验测出弹条各部位的应力变化,得到弹条内侧圆弧应力值最大也是最易断裂的位置和25KN是弹条的最佳安装预压力;最后通过MTS810伺服液压试验机对W1型弹条施加三种不同的循环荷载工况,研究弹条在循环荷载作用下其扣压力和中圈圆弧位移的变化规律,试验得出随着疲劳荷载的循环次数增加,弹条扣压力与中圈圆弧位移呈反相关系,弹条在5KN、7.5KN、10KN循环荷载作用下的疲劳寿命分别为82万次、19万次、7万次,并通过试验数据拟合出弹条中圈圆弧位移和扣压力的函数方程式。

    • 基于响应面法和麻雀搜索算法的结构有限元模型修正

      2021, 21(21):9094-9101.

      摘要 (336) HTML (0) PDF 4.07 M (218) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了获取准确可靠的结构有限元模型,提供结构运营期间健康监测和状态再分析的基准参照,提出了一种基于响应面法(response surface method , RSM)和麻雀搜索算法(sparrow search algorithm , SSA)的结构有限元模型修正方法。首先,基于响应面法,采用拉丁超立方设计方法进行试验设计获取样本点,以简单低阶数学模型代替特征量与参数间复杂的映射关系,构造结构宏观响应与各参数的解析表达式,基于逐步回归分析进行基函数显著性检验,运用方差理论检验模型精度获取最优响应面模型,并联合结构动力响应残差和构造目标函数;其次,基于麻雀搜索算法,对目标函数进行优化求解得到各参数最优解,代入初始有限元模型中,实现对初始有限元模型的修正;最后,基于RSM-SSA有限元模型修正方法对高维局部损伤悬臂梁数值模型实施修正,验证所提方法的可靠性和可行性,并与基于其他新兴群智能优化算法的有限元模型修正结果进行对比。结果表明:采用该方法修正的参数和频率误差均值分别为6.549%、0.279%,修正效率和精度较其他算法有显著提升,修正后的有限元模型具有较高的精度,可真实反映结构实际力学行为。该方法为结构有限元模型修正提供一种新思路。

    • 河流冲刷下桥梁桩基稳定性三维仿真

      2021, 21(21):9102-9107.

      摘要 (339) HTML (0) PDF 4.52 M (247) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统方法在进行桥梁桩基稳定性仿真分析时,受到桥梁桩基数据采集维度的限制,导致桥梁桩基稳定性分析结果的可信度较低。为此,本文引入三维分析方法对河流冲刷下桥梁桩基稳定性进行研究。构建稳定性计算指标与判断标准,搭建桥梁桩基三维本构、桥梁桩基环境和三维河流冲刷环境子模型,组建成桥梁桩基稳定性计算数字模型。计算河流冲刷力,并以此作为模型的输入量,实现桥梁桩基稳定性分析。将设计的稳定性分析方法应用到实际工程项目中,设计对比实验验证不同河流冲刷条件下桥梁桩基的稳定性分析结果。结果表明,本文方法的可信度远远高于其他方法,稳定性更高。

    • 基于悬挂吊锤的桥梁动挠度测试

      2021, 21(21):9108-9115.

      摘要 (384) HTML (0) PDF 8.93 M (215) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘 要 目前基于动挠度测试的混凝土梁桥承载力评定方法尚不完善,为了现役桥梁的实际承载能力准确快速的评定提供科学准确的依据,客观的反映出桥梁的实际运营状况,通过理论推导与室内试验相结合的方法研究了基于悬挂吊锤的桥梁动挠度测试。结果表明:对于梁体激振源的振动频率、振动幅值、吊锤重量及钢丝绳长度四个变量,通过固定其中三个变量不动,改变其中一个变量,对比分析梁体动挠度与吊锤动挠度之间的关系,再与所推导公式对比分析可得基于悬挂吊锤的桥梁动挠度测试不仅与吊锤的质量、简谐荷载作用的时间有关,还和作用于梁体激振源的振动频率、振动幅值及钢丝绳长度有关,可见对基于悬挂吊锤的桥梁动挠度测试研究具有一定的实用性,给采用将测量装置置于测点处悬挂的重物下方来测量桥梁结构动挠度的方法提供一定的理论指导。

    • 基于贝叶斯网络的公交车事故外因分析

      2021, 21(21):9116-9122.

      摘要 (378) HTML (0) PDF 2.03 M (211) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了系统的探究车、路和环境共同作用下的公交车事故致因,利用A市259条公交车事故数据,基于专家知识与数据融合方法建立贝叶斯网络结构;利用服从Dirichlet分布的贝叶斯方法进行参数学习。在验证了模型的有效性后,结合贝叶斯网络模型,运用团树传播算法推理了各变量之间的关系。研究结果表明:天气、时间、道路线形、地点都可能导致公交车事故;根据概率由大到小,导致的事故类型依次为非碰撞事故、与小汽车、非机动车、公交车碰撞;且每一事故类型的伤亡情况及最强致因因素都不尽相同。除此之外,各致因因素在不同情况下,导致的事故类型及伤亡情况概率也有差异。相关结果可以为政府及企业建立事故管理制度,减少公交车事故的发生提供一定的依据。

    • >V航空、航天
    • 后掠翼结冰数值模拟及实验研究

      2021, 21(21):9123-9128.

      摘要 (383) HTML (0) PDF 9.02 M (228) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究带后掠角机翼的结冰数值模拟方法,通过建立三维结冰初始水膜模型以及结冰增长模型,对带后掠角的机翼进行结冰数值仿真。为验证模型的准确性,使用FENSAP-ICE软件进行同工况数值仿真,并且设计加工了30°后掠角的NACA0012翼型进行结冰风洞实验。结果表明:本模型能够对后掠翼的明冰工况进行仿真,仿真冰型与FENSAP-ICE冰型轮廓大致相同;本文计算的冰型与实验结果吻合较好,在冰角处的形状有差异但冰生长的总体趋势和大致结冰量与实验一致,沿展向不同截面冰型增长趋势也与实验大致一致。可见本文的后掠翼结冰数值模拟方法能够进行后掠翼结冰外形的计算。

    • 基于滚动模糊时间窗的场面动态路径规划

      2021, 21(21):9129-9136.

      摘要 (306) HTML (0) PDF 6.18 M (255) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了减少机场场面滑行冲突,提高机场运行效率,提出了一种基于模糊规则系统的滚动模糊时间窗算法。首先构建机场滑行时间预测模型,其次将滚动时间窗和模糊时间窗算法相结合,对滑行路径进行动态优化,最后结合机场地面滑行数据进行检验,结果表明,地面延误降低了9%-17%,地面冲突减少了10%-18%,说明该方法能够有效提高机场地面运行效率。

    • 60 mm口径霍尔推力器放电特性数值模拟与试验

      2021, 21(21):9137-9143.

      摘要 (304) HTML (0) PDF 6.24 M (194) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了明晰小功率霍尔推力器放电特性,为后续工程应用及优化提供帮助,本文基于兰州空间技术物理研究所研制的60 mm口径小功率霍尔推力器LHT-60,建立了二维轴对称模型,利用流体方法对推力器放电室内等离子体放电特性进行了数值模拟,获得了推力器启动过程中的等离子体分布变化,并模拟推力器额定工况稳态下的等离子体、电子温度以及空间电势等关键参数。额定工况下计算推力和阳极比冲分别为21.18 mN、1257 s。同时,为验证推力器宽功率范围工作能力,在阳极流率1.1 mg/s~1.7 mg/s,阳极电压280 V~350 V条件下开展了试验,并与数值模拟结果对比分析,误差在10%左右。

    • >X环境科学、安全科学
    • 三相电抗器立体井型线声源等效模型的建立

      2021, 21(21):9144-9151.

      摘要 (283) HTML (0) PDF 11.02 M (332) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过对特高压变电站内主设备噪声的测量,发现三相电抗器噪声最大,且出现极大与极小值交替现象。说明电抗器噪声在传播过程中存在明显的干涉效应,这也是造成常用商业噪声软件的预测值与实测结果不符的主要原因。为解决此问题,本文基于FEM声固耦合及FEM-BEM耦合理论,使用数值仿真软件COMSOL对三相电抗器声源特性及声源等效模型建立方法展开研究。研究发现三相电抗器噪声频谱中100Hz的声功率级占比全频带声功率级超过90%,说明100Hz是造成干涉效应的主要频率。并基于此频率提出一种通过设置井型线声源的方法建立三相电抗器声源等效模型。结果显示模型仿真计算的预测结果与实测值的趋势基本一致,差异在修正后实现了较高的吻合度。本文研究对三相电抗器设备的噪声预测与治理具有现实指导意义,为特高压输变电工程的进一步精细化设计提供了一种有效思路与方法。

    • 基于页岩气开发的威远县水环境承载力评价

      2021, 21(21):9152-9159.

      摘要 (381) HTML (0) PDF 4.27 M (251) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了科学合理评价分析威远县页岩气开发区水环境承载力,从社会资源、水资源、水环境三方面构建指标体系,通过模糊综合评价法构建基于页岩气开发的水环境承载力评价体系,并对威远县水环境承载力进行计算和评价。计算结果表明:2009~2018年间威远县页岩气开发水环境承载力评分值在0.246 6~0.764 0范围内,整体呈上升趋势,从临界承载状态上升为适宜承载状态;各子系统之间的评分值差异较大,水资源子系统评分值整体处于下降趋势,研究期内平均评分值达0.622 2,总体评分值较高,社会经济子系统和水环境子系统评分值呈上升趋势,两者为水环境承载力的提升奠定了基础;人口密度过大,水资源开发利用率过高、年均用水总量较高,人均水资源量较少,压裂液返排率较低成为制约威远县页岩气开发水环境承载力的关键因素。可见对威远县页岩气开发水环境承载力的评价针对性强,可以更为有效的为提高威远县水环境承载力提出针对性的优化和建议。

    • 基于眼动行为的草原公路驾驶人精神负荷变化规律

      2021, 21(21):9160-9167.

      摘要 (387) HTML (0) PDF 4.61 M (247) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了对比分析草原公路不同路段驾驶人精神负荷的差异性,选取15名驾驶人开展典型草原公路实驾试验,针对草原公路直线、弯道、交叉口及超车等四种行驶工况,采集驾驶人注视、眨眼、瞳孔直径等数据,通过K-means聚类及高斯拟合等统计分析方法,分析驾驶人眨眼持续时间(Blink Duration,BD)、眨眼频率(Blink Rate, BR)、平均瞳孔大小(Average Pupil Size, APS)等表征驾驶人精神负荷的典型指标的变化规律。结果表明,相较于直线行车路段,驾驶人行经弯道、交叉口、超车等行驶工况下眨眼持续时间(BD)短、眨眼频率(BR)较慢,且超车行驶段变化最明显,而瞳孔面积变化规律则相反,超车段平均瞳孔面积最大,直线段最小;驾驶人在直线段、弯道、超车、交叉口、超车段各指标的突变率指标对比结果显示,超车工况下突变率最大,交叉口次之,弯道最小,安德鲁斯降维可视化调和曲线反映的规律与之完全一致。可见驾驶人在草原公路行驶环境中超车时其精神负荷突变性最大,交叉口次之,进入弯道时精神负荷变化最小,安德鲁斯曲线可以很好地应用于多指标下驾驶人精神负荷的差异的可视化对比。

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