• 2021年第21卷第16期文章目次
    全 选
    显示方式: |
    • >P天文学、地球科学
    • 地下水对城市地下空间开发的制约及机理

      2021, 21(16):6533-6545.

      摘要 (1122) HTML (0) PDF 2.45 M (621) 评论 (0) 收藏

      摘要:国土空间资源和城镇化用地需求矛盾日益突出,城市地下空间开发是解决上述矛盾的有效途径。然而,城市地下空间建设及运营过程中将改变地下三相介质(固-液-气)的平衡状态,造成一系列工程、环境及生态问题。地下水是地质体中能量传输和物质迁移的载体,是引起岩土体性质、地下水化学组分及水动力条件变化的关键因素。因此,本文以地下水为主线,总结并阐述了八种城市地下空间开发及运营过程中可能引发的与地下水相关的工程、环境及生态问题:地下水水压、浮力、地表变形及沉降、特殊岩土体性能劣化、地下结构腐蚀、地震震害、地下水污染及城市热岛效应。由于目前研究地下水与城市地下空间(特别是深部地下空间)相互作用的机理及实际案例很少,导致对地下水系统变化造成的相关问题的机理认识有限。因此,本文提出了五个方面的研究建议:1)加强对城市地下空间建设及运营过程中的体系化监测;2)研究地下水系统变化对岩土体物性影响;3)研究地下水系统变化对地层中有毒元素由深部向浅部垂向运移机理;4)研究多场耦合作用下城市地下空间开发与地质环境相互作用及长期影响;5)研究地下水水位变化对基础抗浮设计的影响。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 机床热误差的检测与建模方法

      2021, 21(16):6546-6555.

      摘要 (794) HTML (0) PDF 2.98 M (505) 评论 (0) 收藏

      摘要:热误差作为影响机床加工精度的主要因素,通过误差补偿可以对其进行有效控制。在误差补偿法中,获得机床热误差并建立热误差模型是整个补偿过程的核心与关键。综述了机床热误差的检测方法和建模方法,包括直接、间接检测法,和多元回归分析法、人工神经网络法、支持向量机法、灰色系统理论法及贝叶斯算法,并结合目前的研究现状,展望未来的发展。

    • >TU建筑科学
    • 空调水系统仿真技术的现状和发展趋势

      2021, 21(16):6556-6564.

      摘要 (607) HTML (0) PDF 2.03 M (455) 评论 (0) 收藏

      摘要:水系统的优化设计和高效运行是集中空调系统能效提升的重点和难点,模拟仿真技术是空调水系统研究的常用方法,其在空调系统整个生命周期中扮演着重要的角色。从基础数学模型的开发求解以及仿真软件的应用改进两方面,进行文献的梳理和归纳,在此基础上提出集中空调水系统仿真技术发展的建议,为空调系统精细设计和高效运行奠定基础。

    • 中国煤气化渣建筑材料资源化利用现状综述

      2021, 21(16):6565-6574.

      摘要 (759) HTML (0) PDF 2.15 M (517) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着我国“固废资源化”战略目标的逐步实施,煤气化渣资源化利用已成为煤气化产业可持续发展需要突破的重要课题。目前煤气化渣作为建筑材料的资源化利用仍需深入的研究。对已有研究成果进行综合评述是进一步深入研究的基础和前提,基于此,本文系统地分析和总结了我国煤气化渣作为建筑材料资源化利用的研究进展,概括出目前的利用方向主要包括四个方面,即煤气化渣制备砌体材料、煤气化渣掺制水泥和混凝土、煤气化渣作为道路材料以及煤气化渣作为其它建筑材料,并探讨了煤气化渣建筑材料资源化利用目前存在的问题与研究的不足,同时提出进一步研究的建议与展望。

    • >O3力学
    • 考虑非线性本构和小初始变形的单壁碳纳米管的Bernoulli-Euler梁模型

      2021, 21(16):6575-6581.

      摘要 (719) HTML (0) PDF 3.64 M (464) 评论 (0) 收藏

      摘要:在有限变形条件下石墨烯的应力应变关系是非线性的,而且石墨烯卷曲形成的碳纳米管在应用时通常会产生小的初始变形。但是,在已有的碳纳米管力学性质的研究中还没有同时考虑这两种因数影响。在本文中,基于石墨烯的非线性本构关系,建立了新的包含小初始变形的Bernoulli-Euler梁模型,然后应用该模型研究了单壁碳纳米管的静态弯曲和一阶受迫振动。研究表明,在静力弯曲时,当初始变形与外荷载的方向一致时,初始变形增大了系统的刚度。当初始变形与外荷载的方向相反时,初始变形使碳纳米管的静力变形变得复杂。在受迫振动时,初始变形和本构中的非线性项都能改变振幅的分岔点的位置。初始变形可以改变碳纳米管的基本属性,即由硬弹簧变为软弹簧。因此,非线性本构和初始变形均对碳纳米管力学行有显著影响。

    • 细晶压电涂层/基底界面裂纹热流强度因子分析

      2021, 21(16):6582-6586.

      摘要 (552) HTML (0) PDF 2.52 M (416) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了在热载荷作用下的细晶粒压电涂层/基底界面裂纹的力学行为,利用积分变换方法把热力学问题转变成了求解奇异积分方程,得出了问题的温度场及热流强度因子。最后,通过数值算例给出了热流强度因子同裂纹尺寸和涂层厚度之间的关系。结果表明,在热载荷的作用下涂层厚度较小时容易造成裂纹的扩展,可以通过增加涂层厚度来增强结构的安全性。

    • 冲击荷载下含裂纹缺口三点弯动态断裂实验

      2021, 21(16):6587-6593.

      摘要 (664) HTML (0) PDF 3.44 M (465) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究缺口大小对含裂纹缺口构件动态断裂的影响,采用动态光弹性实验方法,对含裂纹缺口试件进行了冲击实验。结合冲击断裂过程中试件的等差条纹变化图片和动态应变仪采集的应变数据,分析了冲击荷载下裂纹尖端的动态应力强度因子、裂纹扩展速度和锤头应变的变化规律。研究结果表明:①不同缺口角度试件受到冲击荷载后,应力强度因子的变化随时间变化的趋势基本一致,应力强度因子的峰值随角度增大而增大,应力强度因子的峰值在缺口角度大于90°后增大更显著;②锤头应变都表现出先压缩后拉伸然后逐渐震荡趋于平缓的变化规律,当缺口角度大于90°时,锤头的最大压应变增长趋势显著增加;③不同缺口角度试件的裂纹扩展速度随时间变化规律基本一致,但当缺口角度大于90°之后,试件的起裂时间显著延长。

    • 不同厚度三点弯曲梁的裂纹扩展动态焦散实验

      2021, 21(16):6594-6598.

      摘要 (625) HTML (0) PDF 2.83 M (588) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用动态焦散线实验方法,对冲击作用下不同厚度的三点弯曲梁进行了研究,分析了厚度对其动态断裂过程的影响。结果表明:不同厚度三点弯曲梁在动态冲击实验中,预制裂纹起裂时间和扩展时间受到试件厚度的影响。厚度越大,起裂越慢,扩展时间越长;试件起裂后,不同厚度下裂尖的扩展速度和动态应力强度因子值随时间的变化曲线均呈现先快速上升后波动下降的趋势;裂尖扩展速度和动态应力强度因子的峰值随着厚度的增大呈现先上升后下降的趋势;厚度影响了反射应力波对裂纹扩展的抑制作用。

    • 气井积液理论预测及室内实验验证

      2021, 21(16):6599-6606.

      摘要 (461) HTML (0) PDF 3.81 M (442) 评论 (0) 收藏

      摘要:气井中的液体逐渐积累会导致气井产量下降,生产时间缩短,甚至停产。为了揭示气井积液的机理,预测气井积液的临界携液流量,本文结合理论研究和室内实验开展工作,基于牛顿内摩擦定律气液两相力学平衡建立了液膜反转新模型,反转临界点采用最小气液界面剪力方法计算;该模型考虑了倾斜角对液膜厚度的影响,并基于实验数据改进了气液界面摩擦系数,与前人模型相比准确度更高;将改进模型的结果与室内模拟实验值相比,最大误差不超过10%,可用于气井临界携液流量的计算。本研究的模拟实验和理论成果加深了气井积液现象的认识,对积液的原因做出了解释,提出的预测模型有助于预防气井积液带来的危害,增加气井产量和经济效益。

    • SH波作用下浅埋隧洞的动应力集中特性

      2021, 21(16):6607-6612.

      摘要 (395) HTML (0) PDF 5.21 M (969) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对平面SH波作用下浅埋隧洞的动力响应问题,采用复变函数和多极坐标方法,研究了入射波频率、入射角度以及隧洞埋深对隧洞动应力的影响规律。研究结果表明,低频波入射时隧洞埋深对动应力集中系数分布影响不大,但高频波入射时影响较为明显;随着入射波与水平面角度逐渐增大,隧洞动应力系数分布越来越复杂,最大值从低频段(ka<1)逐渐转移到高频段(ka>1);当θ0>0时,最大DSCF略大于3,远大于深埋隧道的2.3左右;当水平入射、波数ka<0.5且隧洞埋深h>4a时,最大DSCF的谱分布较均匀,此时从最大DSCF的角度可将隧洞近似当成深埋隧洞来分析入射波对隧洞的动力作用。

    • >P天文学、地球科学
    • 基于偏差估计卷积神经网络恒星光谱数据自动分类

      2021, 21(16):6613-6618.

      摘要 (502) HTML (0) PDF 1.27 M (555) 评论 (0) 收藏

      摘要:天体物理学科中恒星光谱具有极其重要的研究前景,我国自主研制的大科学天文巡天项目LAMOST(Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopy Telescope)自启用以来,已经成为世界上空间光谱获取数据量最大的科学装置。目前,第六期数据(DR6)已对全球的天文工作者开放。恒星光谱数据分类在研究天文观测数据分析领域中极为重要,为了同时兼顾快速的运行速度和准确的分类精度,本文基于偏差估计卷积神经网络方法(BECNN),分析了DR5中F、G、K、M型恒星光谱。BECNN核心思想主要是利用偏差函数泰勒展开式的偏差参数代替柔性最大值传输函数的偏差参数,进而减小误差,提高准确度。将本方法与现有的神经网络(NN)和卷积神经网络(CNN)算法进行对比,BECNN算法在F、G、K、M型恒星光谱自动分类准确率分别为93.177%、88.349%、93.807%、89.255%;CNN算法分别为91.646%、87.671%、92.701%、89.054%;NN算法分别为90.819%、87.417%、91.325%、88.092%。同时,将两两恒星光谱数据融合作为测试样本集,做进一步验证。结果表明,BECNN光谱自动分类准确率高于CNN和NN方法,在今后特殊天体索搜与恒星光谱精细分类研究中,本方法有较好的借鉴价值。

    • 基于颗粒流的土质边坡失稳机理

      2021, 21(16):6619-6625.

      摘要 (474) HTML (0) PDF 4.92 M (1004) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究降雨工况下诱发土质边坡失稳过程及破坏机理,本文以泸州市古蔺县竹林沟滑坡为依托,通过PFC2D双轴压缩试验对滑坡体饱和状态下的强度参数进行标定,确定滑坡细观参数与宏观参数的内在联系,并引入接触粘结模型,对其破坏过程特征进行模拟研究,并对滑坡关键位置处的速度、孔隙率以及位移进行实时监测。计算结果表明:1.滑坡破坏的过程为:初期整体蠕滑变形,随着变形的发展,滑坡体向坡前临空方向发生剪切蠕变,后缘产生由坡面向深部发展的张拉裂缝,随着潜在滑面贯通,滑坡失稳破坏。2.通过监测不同位置的速度发现,0~10 s为加速阶段,坡体最大速度达到了约14 m?s-1,最大颗粒速度达到约20 m?s-1,15~25 s坡体速度开始下降,滑坡最大位移约600 m,整体位移约450 m,并于25 s左右坡体停止滑动。通过对竹林沟滑坡的数值模拟,采用离散元颗粒流的方法去研究滑坡的运动过程有较好的应用性,也能为同类型滑坡的防灾减灾提供较好的参考意义。

    • >R医药、卫生
    • 不同骨密度轨迹内固定系统对腰椎L4-L5节段的影响

      2021, 21(16):6626-6631.

      摘要 (476) HTML (0) PDF 3.06 M (577) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了评价改良皮质骨螺钉技术(Modified Cortical Screw Technique,MCBT)与其他传统内固定系统对腰椎骨质疏松湿标本L4-L5节段的生物力学影响。通过运用CT数据建立4种不同的有限元模型,比较三种置钉模型在相同生理负荷下的内固定系统应力的变化和腰椎L4-L5节段椎间活动度的变化。结果表明,改良模型组在前屈、后伸、侧弯、扭转工况下内固定系统的最大应力值明显大于传统椎弓根螺钉技术(Traditional Pedicle Screw Technique,TT)模型组和传统皮质骨螺钉技术(Traditional Cortical Screw Technique,CBT)。MCBT螺钉模型在前屈、后伸、扭转工况下的椎间活动度最小,侧弯工况下大于TT模型组和CBT模型组。可见与TT和CBT相比,MCBT的机械稳定性更好,且在临床应用方面具有一定价值。

    • 合并膀胱逼尿肌无力的前列腺增生患者激光治疗的临床观察

      2021, 21(16):6632-6636.

      摘要 (431) HTML (0) PDF 1.25 M (445) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的:探讨合并膀胱逼尿肌无力(Detrusor underactivity,DU)的前列腺增生患者行激光治疗的安全性及临床疗效。方法:分析我院2017年1月至2019年11月完成的10例激光治疗的合并DU的前列腺增生患者资料。年龄58~88岁(平均74.00岁)。其中长期留置尿管引流尿液1例。前列腺超声测得体积24.1~94.26 ml(平均46.7 ml) 。术前泌尿系彩超、直肠指诊、膀胱镜检查及尿动力检查明确前列腺增生诊断。尿动力学检查结果示最大逼尿肌压力 (Pdet max) 15~49.5 cm H2O(平均35.3 cm H2O),膀胱收缩指数(Bladder contractility index,BCI)21~89,线性被动尿道阻力关系分级(Linearized Passive Urethral Resistance Relation ,linPURR)示3例膀胱出口梗阻(Bladder outlet obstruction,BOO),6例可疑膀胱出口梗阻,1例无膀胱出口梗阻,排除前列腺癌。观察术中出血情况、手术时间。观察并发症发生情况。观察术前术后国际前列腺症状评分(International prostate symptom score,I-PSS)、生活质量评分(Qaulity of life,QoL)、最大尿流率(Maximum urinary flow rate,Q max),术后尿管留置时间等。观察及随访术后排尿情况,有无尿潴留及再次置管并发症。结果:10例手术过程顺利,未发现严重脑梗、心梗、血栓、大量出血及周围器官组织损伤等严重并发症。手术时间40~130分(平均70分)。术后留置导尿管时间4~12天(平均5.4天)。术后Q max由术前(4.4±0.6)ml/s增加至(13.9±5.7)ml/s(P<0.05),I-PSS及QoL分别从21.3±6.2和5.1±1.1降到10.8±4.1和1.4±0.7,手术前后比较差异均有统计学意义(P<0.05)。术后拔尿管后能自行排尿,随访3个月到半年无尿潴留及尿失禁发生。结论:合并DU的前列腺增生患者并非手术治疗的绝对禁忌症,经尿道激光前列腺切除术治疗该类患者是一种安全、有效的微创治疗方法。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 7050-T7451板孔冷挤压强化有限元分析

      2021, 21(16):6637-6642.

      摘要 (393) HTML (0) PDF 3.13 M (391) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 多次冲击载荷作用下典型铝合金材料动态响应规律

      2021, 21(16):6643-6650.

      摘要 (694) HTML (0) PDF 6.30 M (1010) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于落锤冲击试验机进行7075-T7351铝合金试样多次冲击试验,采用控制变量法研究冲击能量、冲击次数以及缺口对材料冲击性能的影响。通过分析多次冲击过程中载荷、吸收功、塑性变形以及冲断次数的变化规律,研究了材料在多次冲击载荷下的冲击响应。结果表明:7075-T7351铝合金多次冲击过程中硬化现象明显,冲击次数、冲击能量以及缺口等对材料的冲击性能有重要影响。

    • >TE石油、天然气工业
    • 断层滑移条件下页岩气井套管变形影响因素分析

      2021, 21(16):6651-6656.

      摘要 (571) HTML (0) PDF 3.60 M (512) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前,我国四川盆地页岩气区水平井多级压裂过程中的套管变形问题日益突出,导致桥塞无法顺利下入,丢段现象突出,严重影响页岩气的高效开发。研究表明,断层滑移剪切套管是造成套管变形失效的主要因素之一,而断层滑移对套管变形量的影响规律有待进一步理清。基于此,建立了断层界面滑移下的井筒变形数值模型,分析了断层滑移条件下套管变形量及相关影响因素。结果表明:地层滑移量与套管变形量间基本呈线性正关系;断层夹角即滑移界面与井筒的夹角对套管变形量影响明显,当夹角为90°时套管变形量最大;低弹性模量水泥环对套管的保护更为有利;通过优选与井眼相配合的套管尺寸有利于缓解套管变形问题。断层滑移条件下套管变形量的计算模型对于预防我国页岩气井套管变形问题的解决可以奠定理论基础。

    • 油砂蒸汽辅助重力排水开发隔层界限及上部剩余油挖潜方法

      2021, 21(16):6657-6662.

      摘要 (382) HTML (0) PDF 2.07 M (376) 评论 (0) 收藏

      摘要:加拿大油砂主要采用双水平井SAGD模式开发,难以动用隔夹层上部的储量。在曲流河沉积中,不同区域隔夹层的岩性、厚度、渗透性各异,造成油砂行业内不同公司所采用的隔层认定标准差别巨大,这给SAGD可动用储量的互认造成很大困扰。本文通过30组不同渗透率、不同温度(原油粘度)下的油砂启动压力梯度室内物理模拟实验,证实油砂开发过程中存在启动压力梯度现象,启动压力梯度的数值与视流度成幂指数关系,视流度越小,启动压力梯度越大。通过不同厚度、不同渗透率、是否考虑启动压力梯度下的42组数值模拟实验,绘制了隔夹层上部储量采出程度与隔夹层渗透率、厚度的关系图版,提出垂向渗透率小于25mD的连续物性层可完全封隔上部储量;垂向渗透率25mD~500mD的连续物性层可在一定程度上封隔上部储量,此时厚度不同隔挡作用强弱不同;垂向渗透率大于500mD的连续物性层对上部储量最终采出无明显隔档作用。通过多个方案优化了不同隔夹层隔挡作用下上部剩余油挖潜方式,在行业内首次提出了上部水平加密井的概念:隔挡性较强时可将下部注汽井侧钻为上部采油井;隔挡性较弱时可将下部注汽井侧钻为上部注汽井。初步经济测算表明两种方式下侧钻井均具有较好的经济效益。

    • 密闭环空热膨胀压力全尺寸模拟实验

      2021, 21(16):6663-6669.

      摘要 (368) HTML (0) PDF 6.25 M (421) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了验证多层密闭环空热膨胀压力预测模型的准确性和适用性,更深入地探究油气井筒传热与环空压力之间的关系,有必要开展全尺寸环空压力模拟实验研究。通过设计符合油气井身结构特点和现场工况的双环空井段实验装置,模拟高温热流体在不同循环温度、循环流量和循环时间的条件下对密闭环空温度和压力造成的影响,分析实验中环空压力随温度增量的变化关系,验证理论模型结果的适用性。结果表明:双环空升温阶段,A环空比B环空升温增压速率更快,温度压力峰值更高;由于环空流体中含有部分无法消除的可压缩溶解气体,导致环空压力上涨幅比环空温度要小;提出环空压温比的概念来评估环空流体产生压力的能力大小,其中纯水受热膨胀产生的环空压温比最高,自然散热前期环空压温比更能反映流体产生热膨胀压力大小;实验测试数据与模型计算结果偏差均在10%以内,满足理论和现场实际需求。可见在实际计算中应该参考实验数据,考虑环空流体特性和气体压缩性质,提高预测精度。

    • 煤岩力学非均质性对孔渗性质的影响规律

      2021, 21(16):6670-6676.

      摘要 (408) HTML (0) PDF 4.37 M (410) 评论 (0) 收藏

      摘要:煤岩是由有机质和无机矿物组成的复杂不均匀多孔介质,非均质性较强,目前研究鲜有考虑煤岩力学非均质性对煤岩渗透率与孔隙度时空演化规律的影响。本文基于Weibull概率密度分布函数表征煤岩弹性模量的非均质性,建立了考虑煤岩内甲烷解吸引起的气压变化、线性热膨胀效应和煤岩骨架收缩变形的热流固耦合三维有限元模型,通过煤岩渗透率与孔隙度与温度场、应力场和压力场间的交叉耦合关联式,分析了非均质度下煤岩表征单元体内渗透率与孔隙度参数的变化规律。结果表明:煤岩力学非均质性是影响煤岩渗透率与孔隙度分布的重要因素之一,非均质煤层的渗透率与孔隙度分布呈现出明显的波动震荡特征,在不同位置处的孔渗参数大小不等;随着井眼距离增加,渗透率和孔隙度可能呈现与均质煤岩情况恰好相反的变化趋势。因此,煤岩的孔隙度与渗透率演化是一个复杂的热流固耦合过程。本文结果对指导煤层气高效开采具有重要理论意义。

    • 河流相平面非均质储层水平井泄气范围确定方法

      2021, 21(16):6677-6680.

      摘要 (427) HTML (0) PDF 6.76 M (459) 评论 (0) 收藏

      摘要:准确计算气井泄气范围,可为气藏开发合理布井提供有效支撑,而非均质储层气井泄气范围研究是一个难点。在河流相沉积储层中,储层相变快,非均质性强,心滩大小、形态,河道宽度和方向对气井泄气范围都有较大影响,气井的泄气边界一般呈非规则分布,同时心滩或河道内部也存在非均质,水平段砂体钻遇率低于100%,而含气钻遇率更低,这些因素进一步增加了气井实际泄气范围的确定难度。文章采用水平段含气钻遇率及沿水平段不同单元物性参数变化表征井控范围内非均质性,利用气井产量压力数据,采用流动物质平衡方法评价气井动态储量,在此基础上计算井控范围内的气井有效渗流面积,再结合储层分布特征,确定平面非均质储层气井泄气范围。研究结果表明:考虑储层非均质计算的气井泄气半径更符合气井生产实际,泄气范围与有效储层分布契合度高,从而为气藏合理布井提供有效技术支撑。

    • 中原油田东濮老区高含水原油常温集输技术

      2021, 21(16):6681-6689.

      摘要 (413) HTML (0) PDF 4.41 M (408) 评论 (0) 收藏

      摘要:中原油田东濮老区进入高含水期,为解决地面集输系统能耗高、效率低、安全风险大的问题,以文卫油区为试验区块开展了高含水原油常温集输技术研究。根据地面集输系统现状,经过室内实验、理论分析和现场试验,形成了以“常温输送安全技术界限、纳米降凝剂和低温破乳剂处理工艺、集输管网优化工艺”为主体的中原油田东濮老区高含水原油常温集输技术系列。在文卫油区集成应用后,撤减单井加热炉67台、计量站加热炉28台,每年可减少天然气用量197.1万方、创效612.2万元,有效保障了油田地面集输系统安全高效、绿色低碳运行,取得了显著的社会经济效益。

    • >TH机械、仪表工业
    • 人机携行外骨骼系统行走过程动力学分析

      2021, 21(16):6690-6694.

      摘要 (602) HTML (0) PDF 1.58 M (468) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究人机携行外骨骼系统行走过程中各关节的力矩,以人机携行外骨骼系统为研究对象,对负重行走过程进行动力学分析,用光学捕捉系统采集人机携行外骨骼系统负重30kg,不同行走速度下的试验数据。以SINESQR函数为基函数,通过MATLAB平台对试验数据进行拟合,得到各特征角的运动方程。利用达朗贝尔原理建立各关节的力矩方程,通过MATLAB平台进行分析计算,得到在负重30kg,行走速度为3km/h、4.8km/h、6km/h下各关节力矩随时间的变化。为后续人机携行外骨骼系统质心平衡研究提供了理论基础。

    • 便携式细胞趋化迁移分析系统的研制与应用

      2021, 21(16):6695-6703.

      摘要 (459) HTML (0) PDF 7.04 M (439) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决细胞趋化性研究需要使用较为昂贵的显微镜进行图像的连续定时采集、分析细胞趋化性需要用ImageJ软件来手动追踪细胞运动路径的问题,设计了一套基于USB显微镜的便携式细胞趋化迁移分析系统。该系统硬件由计算机、USB显微镜、微流体芯片、温控单元、显微镜支架等组成。它通过图像采集、图像处理和各种分析算法来研究细胞趋化性。实验时,首先利用USB显微镜在15 min内以10 s的间隔时间采集90幅细胞图像;然后使用基于NI公司的IMAQ Vision软件包开发的集成软件完成图像处理;结果分析时,一方面可通过将第一幅和最后一幅细胞图像的宽度像素均分为10份,采用细胞分区计数和数字得分方法对细胞趋化性进行初步分析。另一方面,还可通过识别细胞的中心坐标并结合最小距离法追踪细胞运动追迹,进而计算细胞的趋化性指数、总迁移距离、运动速度和梯度位移。通过实验验证了便携式细胞趋化迁移分析系统的性能。同时,运用该系统探究了不同葡萄糖浓度对中性粒细胞趋化性能的影响。结果表明便携式细胞趋化迁移分析系统可以实现细胞迁移图像自动采集与数据分析,提高了细胞趋化性研究的集成度和可重复性。

    • >TK能源与动力工程
    • 新型液线毛细芯环路热管启动及传热性能

      2021, 21(16):6704-6709.

      摘要 (483) HTML (0) PDF 3.91 M (419) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决传统环路热管低负荷下启动难,运行不稳定的问题,本文设计了一种无储液室,且带有液线毛细芯的新型环路热管,对比分析了其与传统结构环路热管的启动及传热性能,还测试分析了该新型环路热管在变工况和重力辅助条件下的运行性能。结果表明:环境温度25 ℃,热沉温度20 ℃时,新型液线毛细芯环路热管可以在10~130 W成功启动,运行温度最高为91.3 ℃,热阻0.33 K/W,有良好的变工况及重力辅助运行性能,与传统环路热管相比,新型液线毛细芯环路热管在低负荷启动时热阻较小且有效消除了温度振荡现象,高负荷启动时热阻较大但启动时间大幅减少。

    • >TL原子能技术
    • 基于FLOWNEX的AP1000常规岛热力系统全范围建模及瞬态工况模拟

      2021, 21(16):6710-6717.

      摘要 (605) HTML (0) PDF 2.31 M (458) 评论 (0) 收藏

      摘要:常规岛热力系统全范围快速建模对于常规岛的安全设计有重要意义。以主给水管道破裂事故为例,按照纵深防御的要求,第一跨防水淹设计基准是保证布置在第一跨的CCS泵组功能不会因为水淹工况而丧失。因此,建立完整的常规岛二回路汽水系统工质流动模型,并进一步确定泄漏量最大的主给水管道破裂工况,能为AP1000及后续电厂的常规岛主厂房第一跨防水淹设计提供数据支撑和指导策略。本文基于FLOWNEX计算软件,通过建立汽轮机、汽水分离再热器、凝汽器、除氧器、高低压加热器、主泵、凝结水泵等部件的关键模型,完成AP1000二回路汽水系统建模,实现了对凝汽器水位、除氧器水位、抽汽量等关键参数的模拟,并实现了对泵跳闸等关键控制逻辑的建模,通过简单修改边界条件即可实现不同功率台阶的切换以及功率的瞬态变化。模型稳态计算工况与热力系统平衡图符合较好,降功率瞬态计算快速准确,为下一步事故工况的建模计算提供了模型基础。

    • >TM电工技术
    • 基于电磁互感自取电的恒压并联电流补偿方法

      2021, 21(16):6718-6724.

      摘要 (465) HTML (0) PDF 2.53 M (436) 评论 (0) 收藏

      摘要:过物联网终端对高压线路进行实时在线检测是非常重要的技术方法。传统的电流互感器在高压输电线上流过的电流较小时难以高效取电供后级物联网终端设备。针对该问题,提出了一种基于电磁互感自取电的恒压并联电流补偿方法,设计了补偿电路。通过对升压电路输出端的电流采样,来控制主副线圈回路的并联电流,实现高效取电,达到在高压线路微小电流情况下用电设备进行正常供电的需求。通过实验与实际应用证明,该设备在流经高压线路的电流微小时能够保持稳定对后级设备进行供电,为物联网终端设备的稳定运行提供了可靠的电源。

    • 红外干燥条件下水基锂电池正极涂层黏结剂分布

      2021, 21(16):6725-6731.

      摘要 (377) HTML (0) PDF 4.59 M (1142) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究迁移控制干燥动力学理论在红外辐射干燥条件下的适用性,在红外辐射条件下对水基锂电池正极涂层进行了干燥,应用迁移控制干燥动力学理论对极片内部粘结剂分布规律进行了分析,通过TGA综合热分析仪对理论分析进行了检验,并使用透反偏光显微镜观察了极片涂层的上、下表面形态,应用百格刀对比了不同干燥条件下极片的力学性能。结果表明:粘结剂分布的理论计算结果与TGA实验数据及显微镜观察结果吻合,说明红外干燥条件下极片内部粘结剂分布符合迁移控制干燥动力学理论,在水分迁移的带动下涂层中粘结剂含量随着距离基材距离的增大而增大。同时,结合力学性能结果和干燥能耗水平显示,在辐射功率为200W,辐射距离为13cm时干极片具有较好的力学性能和经济效益。

    • >TN电子技术、通信技术
    • 基于频率分集逆合成孔径雷达的多重信号分类目标成像算法

      2021, 21(16):6732-6736.

      摘要 (490) HTML (0) PDF 3.52 M (1264) 评论 (0) 收藏

      摘要:将频率分集的思想应用在逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像中,通过单频信号合成宽带信号,可解决系统发射接收宽带信号复杂的问题。但窄带的合成可视为宽带信号的稀疏采样,由此带来了旁瓣提高等难点。本文提出一种基于频率分集ISAR体制的多重信号分类(multiple signal classification, MUSIC)目标成像算法,该算法将合成阵列接收的回波信号协方差矩阵进行特征值分解,得到信号子空间与噪声子空间,然后根据二者的正交性构建谱函数对目标位置进行估计,得到目标的超分辨二维像。本文将MUSIC算法与后向投影(back projection, BP)算法做了对比,仿真结果表明在有较强噪声环境下,前者仍能有较好的成像效果,证明该方法的应用可有效解决频率稀疏带来的高旁瓣问题。

    • 地球静止轨道卫星数对广域增强系统性能的影响

      2021, 21(16):6737-6745.

      摘要 (427) HTML (0) PDF 4.08 M (416) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了评估广域增强系统(Wide Area Augmentation System,WAAS)中地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)卫星数对WAAS性能的影响,正确解码WAAS报文,对比分析GEO卫星和全球定位系统(Global Positioning System,GPS)卫星的伪距改正值和用户差分距离误差指数;将GEO卫星纳入导航定位解算,并基于WAAS监测站实测数据,解算分析GEO卫星数对WAAS报文延迟、中断和导航性能的影响。结果表明:当现有GPS卫星均正常工作时,GEO卫星数的增加可有效降低报文的延迟和中断,但对WAAS定位精度和完好性的提升并不明显。

    • 喷射条件对气溶胶烟幕释放效果的影响

      2021, 21(16):6746-6751.

      摘要 (360) HTML (0) PDF 3.10 M (377) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究气溶胶颗粒在高速气流中的形成状态及遮蔽效果,构造基于高速射流的喷射型红外遮蔽冷烟幕,对该流场进行数值求解,研究不同喷射条件对气溶胶烟幕遮蔽区的影响效果,气溶胶烟幕颗粒扩散利用离散相模型模拟,对两相流流场进行非稳态计算,通过Lambert-Beer定律求解了气溶胶烟幕的透射率分布,计算得到了烟幕低透射区的变化规律,并分析了射流喷射压力和气溶胶粒子喷射流量的影响。结果表明,低透射区呈类锥形,当粒子喷射流量较小时,下游局部扩散的低透射率区呈团状,不能对红外辐射形成有效遮蔽,增加粒子喷射流量时,低透射率区连续分布,气溶胶烟幕遮蔽效果提升。射流喷射压力的提高可以增加低透射区范围,压比过高时射流出现膨胀波系,膨胀波段射流核心区局部透射率升高,遮蔽效果下降。研究结果对射流喷嘴的合理设计及喷射压力,流量的合理选取具有一定的参考意义。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 利用增广雅克比矩阵的冗余机械臂逆运动学求解算法

      2021, 21(16):6752-6757.

      摘要 (579) HTML (0) PDF 2.38 M (474) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对冗余机械臂逆运动学问题,本文提出了一种利用增广雅可比矩阵的逆运动学求解算法。首先,将优化给定的目标函数作为约束任务对机械臂的任务空间进行增广,在此基础上构造增广雅克比矩阵。然后采用分解计算策略将增广部分分解,分别计算后,得到其数值结果。进而利用增广雅可比矩阵计算出关节速度,对其积分后获得关节位置。最后,将本文方法应用于七自由度冗余机械臂,仿真和实验结果表明,本文方法的求解效果优于梯度投影法,计算效率满足实时控制的要求,且能够保证机械臂追踪封闭轨迹时运动的可重复性。

    • 一种改进工业自动导引车路径规划算法

      2021, 21(16):6758-6763.

      摘要 (495) HTML (0) PDF 2.10 M (448) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决当前工业AGV(Automated Guided Vehicle)栅格地图下路径规划算法存在路径转弯较多、弯曲度较大、搜路时间较长且距离障碍物近等问题,本文基于A*算法提出了一种改进路径规划算法。首先,通过在全局地图中设置路径关键节点,生成关键点拓扑地图,并利用Floyd算法进行最短路径规划,输出路径节点集合;其次,利用A*算法对集合中相邻节点进行路径规划,并将生成的路径进行拼接;最后,通过引入贝塞尔曲线对拼接路径进行平滑处理,以获取全局路径。实验结果表明,本文改进算法规划的路径转弯更少、弯曲度更小、搜索时间更短且能完全避开障碍物行走,更符合工业AGV的应用环境

    • 基于卷积神经网络的多通道特征表示文本分类模型

      2021, 21(16):6764-6771.

      摘要 (490) HTML (0) PDF 4.44 M (651) 评论 (0) 收藏

      摘要:尽管长短期记忆网络LSTM(Long Short-Term Memory)、卷积神经网络CNN(Convolutional Neural Network)及其结合体在文本分类任务中取得了很大的突破。但这类模型在对序列信息进行编码时,往往无法同时考虑到当前时刻之前和之后的状态,从而导致最后分类效果不佳。此外,多个版本的预训练词向量比单个版本的预训练词向量包含更多的信息。因此本文提出了一种基于CNN的多通道特征表示文本分类模型(Multi-channel feature representation text classification model based on CNN,MC-CNN)。该模型首先通过两个不同的Bi-LSTM(Bi-directional Long Short-Term Memory)来对不同来源词向量所表示的文本序列进行正逆序上的特征提取,并以此形成多通道特征;然后利用多尺度卷积网络来进一步使得模型能够同时充分考虑到当前时刻之前以及之后的信息,从而更加有效地进行文本分类。MC-CNN在MR、SST-2、TREC、AG、Yelp_F、Yelp_P数据集上分别达到了81.6%、87.4%、98.6%、94.1%、65.9%、96.8%的准确率,实验结果表明本文提出的模型MC-CNN在文本分类任务中具有优异的效果。

    • 基于选择性卷积特征描述子融合的鞋印检索算法

      2021, 21(16):6772-6779.

      摘要 (391) HTML (0) PDF 5.72 M (446) 评论 (0) 收藏

      摘要:鞋印是犯罪现场出现率最高的痕迹物证,可以提供有关犯罪的重要信息。鞋印检索是指在鞋印数据库中,查询到与嫌疑鞋印花纹相同的鞋印。优秀的鞋印检索算法可以实现鞋印串并案和鞋型查询的自动化。由于现场鞋印大多质量低并且残缺,目前的鞋印检索算法并未完全满足公安机关的实战需求。本文提出基于选择性卷积特征描述子融合的鞋印检索算法,提升残缺现场鞋印检索精度。首先,将鞋印图片输入鞋印数据微调的VGG-16,提取conv5-1层输出的张量。然后根据鞋印是否残缺进一步筛选特征,完整鞋印直接展开该张量作为鞋印特征,残缺鞋印则利用选择性卷积特征描述子融合方法(Selective Convolutional Descriptor Aggregation, SCDA)筛选卷积特征。为评估算法精度,本文在CSS-200和Part-FID数据集进行了实验,实验结果显示本文方法明显提高了残缺鞋印的检索精度,在CSS-200上top2%的正确识别率达到94.5%,在Part-FID数据集上top10%的正确识别率达到82.01%。

    • 传感器在环自动泊车仿真测试系统设计

      2021, 21(16):6780-6785.

      摘要 (474) HTML (0) PDF 4.04 M (531) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对智能网联汽车自动泊车功能实车测试成本高、周期长、重复性差问题,基于硬件在环及计算机数值模拟仿真技术,以自动泊车传感、控制系统为主要测试对象,搭建实验室环境下传感器在环自动泊车仿真测试系统,借助NI软硬件实时平台、CarMaker虚拟仿真场景软件模拟仿真自动泊车交互场景、车辆底盘动力学特性及超声波传感器特性,集成开发摄像头视觉注入板卡、超声波物理回波仿真板卡仿真模拟传感器物理信号,虚实结合构建了完整的传感器在环自动泊车测试验证环境。以某车型实车带自动泊车功能的智驾控制器、超声波传感器为被测对象,搭建垂直停车位场景对仿真测试系统进行测试验证,仿真实验结果证实测试系统能够为自动泊车提供安全、高效的测试验证平台,助力自动泊车控制算法开发。

    • 基于门控循环单元的车载控制器局域网络总线入侵检测方法

      2021, 21(16):6786-6793.

      摘要 (431) HTML (0) PDF 3.21 M (460) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对车载CAN总线入侵检测准确率低与时效性差的问题,通过分析总线中入侵数据帧的特点,提出了基于门控循环单元的入侵检测方法。该方法搭建了由5层神经网络构成的入侵检测模型,以真实汽车采集的CAN数据为基础构造洪泛攻击、重放攻击、模糊攻击和虚拟节点攻击数据,提取出具有11个特征的特征向量序列用于模型的训练和测试。实验验证了模型参数对检测结果的影响,研究了二分类检测和多分类检测的准确率与时间开销。结果表明,该方法在二分类和多分类检测中的精度为99. 981 6%和 99. 894 2%,召回率分别是0. 999 9和0. 999 1,达到与LSTM模型相当的检测精度,并且具有更短的训练和检测时间,提高了入侵检测的时效性和可靠性,对保障汽车安全意义重大。

    • >TS轻工业、手工业、生活服务业
    • 基于改进的更快的卷积神经网络特征区域的淡水鱼鱼鳃切口点定位

      2021, 21(16):6794-6800.

      摘要 (434) HTML (0) PDF 7.04 M (373) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高鱼产品加工过程中鱼鳃切口点定位的准确度,本文采用改进的Faster RCNN(更快的卷积神经网络特征区域)对淡水鱼的鱼鳃部位进行检测和定位。首先,为了增强主干网络VGG16的特征提取能力,加入BN层对其进行结构优化,提高了网络识别的准确率。其次,当物体处于预设的交叉阈值范围时,NMS(非最大值抑制)算法存在目标漏检的问题。本文采用Soft-NMS算法替代NMS算法,增强了目标检测的性能。通过在淡水鱼数据集进行的实验结果表明,改进的Faster RCNN网络对鱼鳃切口定位准确率达到了96%,较未改进网络提高了6%,为后续生产线中鱼鳃的精准切割奠定了基础。

    • >TU建筑科学
    • 穿孔金属板表皮建筑室内照度模型与采光性能

      2021, 21(16):6801-6806.

      摘要 (442) HTML (0) PDF 2.85 M (415) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,穿孔金属板作为玻璃幕墙的外挂遮阳构件受到建筑师和业主的广泛青睐,但因结构复杂,且现有采光模拟软件中并没有针对性的优化处理措施,导致其建模过程繁琐耗时。本文基于CIE标准全阴天空模型,建立了穿孔金属板表皮建筑室内照度数学模型,以获取工作面特定点的照度值;同时利用光环境模拟软件Radiance对该模型进行验证;最后就穿孔金属板建筑表皮几何参数对室内采光性能的影响进行分析。结果表明通过室内照度数学模型与Radiance软件数值模拟所得结果的整体误差平均值为3.9%,其证实了模型的准确性与优越性,可为建筑遮阳设计中穿孔金属板几何参数的确定提供快速准确的计算方法,以营造理想的室内光环境。

    • 中国装配式混凝土结构研究态势的知识图谱分析——基于1992—2019年文献计量数据

      2021, 21(16):6807-6814.

      摘要 (424) HTML (0) PDF 8.05 M (556) 评论 (0) 收藏

      摘要:发展装配式混凝土结构是建造方式的重大变革,也是实现建筑产业现代化的有效途径。为系统地把握我国装配式混凝土结构的研究态势,通过共词分析、共现分析、聚类分析、学术共同体分析及共被引文献分析等科学的文献计量分析方法,定性与定量相结合地研究了我国装配式混凝土结构领域的研究热点、知识基础及演化路径,并绘制知识图谱。结果表明:我国的装配式混凝土结构研究成果呈现持续稳定的快速增长趋势;现有的研究成果主要围绕结构性能的理论与试验研究等五个方面进行;研究成果中基础理论研究占主导地位;研究的历程与行业政策之间关联密切。可见随着产业转型升级的不断推进,装配式混凝土结构的研究与应用将进一步实现规模化的发展。研究结论及建议可为装配式混凝土结构的未来研究提供更加清晰的参考方向。

    • 滩涂地区软土就地固化技术

      2021, 21(16):6815-6822.

      摘要 (469) HTML (0) PDF 3.02 M (594) 评论 (0) 收藏

      摘要:广东牛田洋快速道路基范围多滩涂,土壤天然含水率高达139.42%,承载力极低,没有持力层,施工机械无法进入场地。为了改善路基土的力学性质,减少对周围环境的影响,采用了就地固化技术对滩涂土进行处理。为了进一步反映土壤固化后的性质变化,分别就路基土固化后的含水率、强度以及承载力展开研究,并对固化路基的极限承载力进行预测,论证就地固化技术在滩涂地区的适用性。

    • 膨胀岩边坡稳定性分析——以某铁路边坡为例

      2021, 21(16):6823-6829.

      摘要 (443) HTML (0) PDF 9.08 M (943) 评论 (0) 收藏

      摘要:膨胀岩会引起诸多地质灾害,尤其以膨胀岩边坡失稳造成的破坏严重。研究发现膨胀岩边坡失稳破坏几乎全部发生在降水之后,即当膨胀岩吸水膨胀使岩土体产生一定的变形从而造成边坡失稳破坏。本文以某铁路边坡为研究对象,利用SLOPE/W、SEEP/W、SIGMA/W软件分析计算了该边坡稳定性。结果表明:(1)该研究区降水主要对表层岩土体产生较大影响,而深部岩土体受降雨影响较小;(2)与顺层边坡相比,逆层边坡稳定性受降水的影响较小,在降水工况下安全系数有较大程度的减小但仍可满足稳定性要求;(3)降水工况下主要是边坡水平应力增大使水平位移增大,从而造成边坡失稳破坏;(4)在边坡表层设置土工布隔绝降水入渗,同时在顺层边坡设置抗滑桩或锚索加固,可有效增大安全系数,增加边坡稳定性。

    • 基于上限定理的含裂缝边坡稳定性图表分析方法

      2021, 21(16):6830-6837.

      摘要 (369) HTML (0) PDF 4.23 M (405) 评论 (0) 收藏

      摘要:大量地灾现场勘测发现,滑坡外表面广泛分布着裂缝,在地震、静水压力、边坡超载等条件下均会加剧裂缝边坡失稳。为详细分析含裂缝边坡在不同条件下的安全性能,文章通过强度折减法结合极限分析上限定理,建立了综合性分析任意深度、位置的临界裂缝边坡稳定性的评估方法,推导得到安全系数求解方程,并优化了算法,将随机搜索法与非线性序列二次规划法相结合,解决计算中的大量迭代问题和易陷入局部最优解等问题;还原了裂缝边坡的形态并与经典结构、有限元计算结果对比验证。结果表明:(1)与经典解相比,优化后算法显著提高计算稳定性与准确性;不同的工况条件会对边坡稳定性产生较大的影响;(2)相同参数设计下,不利的工况易产生更深的裂缝。最后利用本研究结论绘制了一系列的安全性图表,可作为工程师进行边坡安全性初步快速评估的依据。

    • 基于开挖方法对深基坑变形的分析与施工优化

      2021, 21(16):6838-6847.

      摘要 (358) HTML (0) PDF 8.84 M (400) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究开挖方式对深基坑变形分析与施工优化,采用有限元软件FLAC3D对上海某深基坑开挖进行模拟。通过改变开挖方式,在数值计算中设置若干种工况,研究开挖过程中的基坑围护结构位移变化、地表沉降。研究结果表明:三种不同的开挖方法对于基坑变形的控制能力依次是台阶式退挖、跳挖、竖向顺序分层开挖。在采用了新的开挖方式后,基坑周边的最大沉降值也由之前的10 mm左右减小到了8 mm左右,基坑围护结构最大水平位移由原来的45 mm减小到了40 mm,,说明新的开挖方式有效的控制了深基坑变形。

    • 黄土地区旋扩灌注桩附加应力分布及沉降计算

      2021, 21(16):6848-6856.

      摘要 (407) HTML (0) PDF 4.31 M (480) 评论 (0) 收藏

      摘要:旋扩灌注桩是指在灌注桩成孔过程中对桩孔固定位置进行大于原桩径的机械旋扩,之后浇筑混凝土而形成的变截面桩。以探索旋扩灌注桩在黄土地区承载特性为目的,对2道扩孔,3道扩孔1.8倍桩径旋扩模型桩开展离心模型试验,得出了旋扩端和桩端土压力随上部荷载变化规律;发现了当上部荷载达到一定值之后,旋扩端土压力,桩端土压力与上部荷载呈现出稳定的百分比关系。基于Mindlin理论,利用面积积分的方法推导出了旋扩灌注桩的沉降计算公式,利用离心模型试验所得百分比数据,将公式中旋扩端土压力,桩端土压力用上部荷载进行替换,实现在已知上部荷载,旋扩灌注桩尺寸以及桩周土性质的情况下进行加载后期沉降计算。最后,利用离心模型试验P-S沉降曲线验证了沉降计算公式的准确性,提出了预测旋扩灌注桩极限承载力的方法。

    • 复掺不锈钢渣尾泥-矿渣对水泥水化性能的影响

      2021, 21(16):6857-6862.

      摘要 (373) HTML (0) PDF 3.90 M (585) 评论 (0) 收藏

      摘要:探究不锈钢渣尾泥-矿渣对水泥水化性能的影响,既可解决废渣利用率低且污染环境问题,又能促进建材行业向绿色发展。首先研究了三种原材料的矿物组成和粒度组成,再将两种废渣复掺到水泥熟料中,发现当不锈钢渣尾泥掺量在10%~20%,矿渣掺量在10%~30%,两者任比例复掺到水泥熟料中,28d抗压强度均超过了42.5MPa。综合热分析定量发现两种废渣能相互激发活性,早期水化反应不明显,后期逐渐增强。微观分析发现试样水化产物主要是未水化的C2S、C3S和Ca(OH)2,少量的C-S-H凝胶和AFt晶体,并且后期Ca(OH)2的含量是影响强度的主要因素。

    • >U交通运输
    • 基于统计学的再生沥青混合料疲劳性能试验研究

      2021, 21(16):6863-6868.

      摘要 (432) HTML (0) PDF 1.76 M (476) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究沥青路面回收料(reclaimed asphalt pavement,RAP)掺量、温度、行车速度、车辆轴重对再生沥青路面疲劳寿命的影响,通过开展多因素(RAP掺量、试验温度、加载频率、控制应变)多水平的再生沥青混合料小梁四点弯曲疲劳试验,采用统计学方法分析了RAP掺量、试验温度、加载频率、控制应变对再生沥青混合料疲劳寿命(Nf)与疲劳方程的关系,并改进了疲劳方程。结果表明:RAP掺量、控制应变、加载频率、试验温度对疲劳寿命影响的显著性较高,但RAP掺量与其他三因素的交互效应显著性不明显;四因素对再生沥青混合料疲劳寿命的影响程度为控制应变>试验温度>RAP掺量>加载频率;佩尔疲劳模型适用于再生沥青混合料疲劳寿命研究,此模型中的系数与RAP掺量、试验温度、加载频率相关度较高,此三因素可通过非线性拟合引入疲劳模型,且改进后的疲劳模型可靠度较高。

    • 基于衬砌结构受力的四洞并行公路隧道群施工相互影响分析

      2021, 21(16):6869-6875.

      摘要 (359) HTML (0) PDF 6.00 M (396) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 基于改进粒子群算法的轮胎模型参数两级辨识

      2021, 21(16):6876-6881.

      摘要 (534) HTML (0) PDF 1.95 M (402) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高PAC89(Pacejka’89 tyre model)轮胎模型的辨识速度和辨识精度,采用加入自适应权重和自然选择性的粒子群算法,并将PAC89轮胎模型参数分为两级,依次进行辨识。以轮胎模型侧偏力曲线的辨识为例,轮胎模型中的刚度因子、形状因子、峰值因子、曲率因子、垂直和水平偏移率为一级参数,通过改进粒子群算法进行一级辨识得到;组成上述因子的特性参数为二级参数,通过改进粒子群算法进行二级辨识得到。一级辨识收敛时的迭代次数小于40,二级辨识收敛时的、迭代次数在100左右,通过实验数据与辨识模型的对比得出平均相对残差为1.6961%。辨识结果表明,采用改进粒子群算法分两级对PAC89轮胎模型进行辨识的方法,能够在保证模型精度的同时提高辨识速度,是一种有效的多参数辨识方法。

    • 孤立波作用下斜坡堤越浪量的数值模拟

      2021, 21(16):6882-6888.

      摘要 (441) HTML (0) PDF 2.91 M (364) 评论 (0) 收藏

      摘要:海啸对海面上的船舶、建筑物及周围环境破坏极大,而对于海啸的研究通常采用孤立波来模拟。为了探究海啸对斜坡堤越浪的问题,本文在FLUENT软件中,建立二维数值波浪水槽,采用UDF边界造波,VOF方法追踪自由表面,模拟出孤立波波高随时间变化的情况。并利用斜坡堤数值波浪水槽模拟堤顶处的越浪量,与实验数据对比。进而,研究相对波高、相对超高、相对堤顶宽度对越浪量的影响。研究结果表明,孤立波在斜坡堤作用下,越浪量数值模拟的结果与实验值吻合较好;无量纲越浪量随着相对波高的增大而增大;随着相对超高、相对堤顶宽度的增大而减小;通过模拟不同堤顶宽度的越浪量,总结出孤立波越浪量沿堤顶宽度衰减的经验公式。

    • >V航空、航天
    • 飞机起落架动力学建模及地面运动仿真

      2021, 21(16):6889-6897.

      摘要 (517) HTML (0) PDF 2.89 M (470) 评论 (0) 收藏

      摘要:为足够真实地仿真飞机的地面运动,在不简化起落架结构形式和受力方式的基础上提出了一种适用于高时效性、高逼真度的起落架动力学建模方法。该模型通过计算每个起落架的机轮触地点、缓冲器压缩行程和压缩速率、缓冲器受力及地面摩擦力,能得到所有起落架相对于飞机的力和力矩。将其与气动、发动机集成后,可模拟飞机任意状态下的地面运动。仿真结果表明,该起落架动力学模型可实现落震、转向、刹车等起落架基本功能,能有效反映飞机地面运动的真实特性。该模型加载到带运动平台的飞行模拟器后,飞行模拟器可提供给飞行员逼真的起降感受。

    • 航空发动机两级燃油泵振动特性的影响因素

      2021, 21(16):6898-6907.

      摘要 (430) HTML (0) PDF 7.45 M (408) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解承受离心、油液扭矩载荷的燃油泵装配体结构振动特性及影响因素,选取某航空发动机两级燃油泵转动部件为分析对象,基于通用有限元软件平台建立两级燃油泵转动部件装配体结构、单个低压级叶轮的三维有限元模型。根据两级燃油泵在最大起飞工作状态下的工作参数,计算出其转动部件受到的离心、油液扭矩载荷,再利用有限元软件计算了转动部件装配体结构、单个低压级叶轮在无外载荷作用下的、只有离心载荷作用的、只有油液扭矩载荷作用的、离心和油液扭矩载荷同时作用的自振频率和振型。通过对计算结果的对比分析,发现了离心载荷、油液扭矩载荷、构造(转动部件装配体或单个零件)因素对两级燃油泵转动部件频率、振型的影响规律,对其他与 油液有相互作用的旋转部件振动特性的计算和分析具有重要指导意义。

    • 榫连接结构叶片盘振动特性研究及验证

      2021, 21(16):6908-6912.

      摘要 (338) HTML (0) PDF 3.03 M (511) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对航空发动机榫连接结构叶片盘振动特性分析时,采用一体化处理建模方法导致计算精度降低的问题,开展了榫连接结构叶片盘振动特性研究。提出了一种考虑榫连接刚度的叶片盘建模方法,以燃气涡轮叶片盘对象,采用上述方法完成了考虑榫连接刚度的燃气涡轮叶片盘建模,在此基础上进行了叶片盘振动分析并开展了动应力试验验证,结果表明:采用考虑榫连接刚度的叶片盘模型得到的叶片共振转速计算精度在6%以内,相比于榫连接结构一体化的叶片盘模型得到的共振转速计算精度提高50%。研究工作可为航空发动机叶片盘振动设计提供指导。

    • 谐调螺栓连接对航空发动机静子系统动力学特性影响

      2021, 21(16):6913-6922.

      摘要 (443) HTML (0) PDF 6.60 M (436) 评论 (0) 收藏

      摘要:在航空发动机的设计阶段或正常工作时,螺栓连接结构的每个螺栓沿着法兰边周向均匀分布,且预紧力相同,因此该螺栓连接结构是周期谐调分布的。为了研究谐调螺栓连接结构对航空发动机静子系统动力学特性的影响,将改进薄层单元法应用到这种结构中,该方法能够考虑螺栓连接周向刚度非均匀分布的特点,并且分块的薄层单元的材料参数可以通过螺栓连接的结构、载荷参数来确定,无需进行试验数据修正。首先,简单阐述了螺栓连接结构改进薄层单元法的基本理论;其次,将方法应用到含有螺栓连接结构的简化机匣中,研究了螺栓预紧力、螺杆直径、螺栓材料参数、螺栓个数对机匣固有特性的影响,并提出了刚度比k和参数χ来说明影响的规律;最后,研究了螺栓预紧力对机匣稳态响应特性的影响规律。结果表明:螺栓预紧力对模拟机匣固有特性影响最大,具体到各阶振动,所有参数均对第1阶横向弯曲振动影响最大,对第3阶振动几乎没影响;随着螺栓预紧力的降低,整个结构稳态响应曲线的同阶峰值点逐渐向左移动,响应幅值逐渐升高,因此对于航空发动静子系统,不能忽略螺栓连接结构的影响。

    • 综合化模块化航空电子架构航电系统飞行管理模块的设计

      2021, 21(16):6923-6929.

      摘要 (351) HTML (0) PDF 3.80 M (422) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了能够采用综合化模块化航空电子(IMA)架构,达到简化系统设计、开发和验证过程,提升航电系统的安全性与可靠性的目的,针对当今主流的IMA架构的航空电子系统中的综合处理计算机系统,介绍了其中的飞行管理计算机现场可更换模块和IMA系统软件架构,使用符合ARINC653标准的天脉2嵌入式操作系统作为软件开发平台进行飞行管理模块的平台软件、应用软件设计和分区集成,并通过系统级仿真验证证明其功能满足设计需求,有助于实现在IMA架构下飞行管理系统的具体型号应用。

    • 基于航班离场成本的离场航空器滑行策略优化

      2021, 21(16):6930-6936.

      摘要 (378) HTML (0) PDF 2.07 M (414) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对大型枢纽机场日益严重的场面拥堵及由此导致的航班延误问题,推出率控制策略可利用机位等待代替滑行道及跑道口等待,控制场面离场航班的滑行数量,缓解场面拥挤。本文基于推出率控制策略同时结合场面滑行路径优化,提出了基于航班离场成本的离场航空器滑行策略。首先,构建了基于推出率控制策略的航班离场成本计算模型;然后,提出离场航空器滑行策略优化方法;最后,以航班离场成本最小为目标,采用遗传算法开展算例仿真,并选取三种策略进行对比分析。结果表明:基于航班离场成本的滑行策略不仅能减少离场航班的总滑行时间,提高场面运行效率;还能减少燃油消耗和气体排放量,具有一定的环保性。

    • >X环境科学、安全科学
    • 正定矩阵因子模型解析鄂尔多斯高原煤矿土壤重金属来源

      2021, 21(16):6937-6943.

      摘要 (387) HTML (0) PDF 6.28 M (695) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现高原采煤矿区土壤重金属的源贡献程度的定量化,以研究区表层土壤为研究对象,利用正定矩阵因子模型(PMF)解析土壤重金属的来源。各元素平均质量浓度均低于农用地土壤污染风险管控标准,其中Hg、V、Cr、Cu、Zn、Cd、Pb是内蒙古土壤背景值的33.20、1.41、1.42、2.83、3.57、2.96和1.48倍。土壤重金属累积主要受煤炭开采、化石燃料燃烧、大气交通的影响,相对贡献率分别为23.3%、42.4%、34.3%。另外,将PMF模型与地统计空间分析结合,可以进一步明晰贡献源的分布情况,对于采煤矿区土壤重金属污染治理具有实际意义。

    • 基于灰色定权聚类的河南省辖市污染情况评估

      2021, 21(16):6944-6950.

      摘要 (470) HTML (0) PDF 2.45 M (443) 评论 (0) 收藏

      摘要:环境是人类社会发展需要思考的重要因素,城市污染情况的评估对社会发展与环境污染间的平衡起到重要作用。针对目前环境污染评估中存在的指标不全面的问题,本文首先分析了固体、液体、气体三类污染物中的七个环境污染指标,使用层次分析法确定权重;其次,运用灰色定权聚类模型对河南省省辖市2013~2017年的污染情况样本进行综合分析、评估和集群划分;最后完成五年内的污染变化情况的评估,总结出污染情况东西差异和逐年向好的结论。实例分析的结果表明了该方法的合理性与可行性,为相关部门制订政策提供参考。

    • 基于理想点-未确知测度理论的区域生态安全动态评价

      2021, 21(16):6951-6957.

      摘要 (423) HTML (0) PDF 1.68 M (521) 评论 (0) 收藏

      摘要:将未确知测度理论引入到区域生态安全评价中。以淮河生态经济带安徽区域的八座城市为研究对象,基于PSR模型构建生态安全评价指标体系,利用2010-2018年面板数据,采用理想点赋权确定各指标权重,引入未确知测度理论对研究区生态安全状况进行动态评价,并使用GIS软件对评价结果进行可视化。结果表明:生态安全等级提升明显,至2018年安徽区域所有城市生态安全等级均达到Ⅲ级及以上水平,但区域内发展差异较明显;2010-2018年所有城市生态安全评价综合得分在波动中直线上升,城镇化快速推进对资源的消耗是制约生态安全提升的重要原因。

当期目录


年第卷第

文章目录

过刊浏览

年份

刊期

点击排行

引用排行

下载排行

×
律回春渐,新元肇启|《科学技术与工程》编辑部恭祝新岁!
亟待确认版面费归属稿件,敬请作者关注