• 2021年第21卷第7期文章目次
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    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 覆岩破坏特征数值模拟研究现状及进展

      2021, 21(7):2551-2562.

      摘要 (1008) HTML (0) PDF 6.03 M (4751) 评论 (0) 收藏

      摘要:煤层开采覆岩破坏特征对于矿井防治水和瓦斯治理具有重要意义。数值模拟试验是非常好的覆岩破坏特征测试方法。详细阐述了煤层开采覆岩破坏和六种煤层开采覆岩破坏特征数值模拟研究方法,分析了煤层开采覆岩破坏特征数值模拟研究方法存在的不足,针对煤层开采覆岩破坏特征数值模拟研究方法存在的问题。提出了未来数值模拟应该结合绿色开采和智能化开采技术研发新型的模拟模块。适合煤矿技术的发展;未来应研发可视化的三维模拟模型,高强度还原采矿过程中覆岩破坏特征,提高模拟准确度;未来数值模拟应综合覆岩破坏多影响因素,优化煤岩体力学参数合理确定方法,引入新的思维方法和数学工具,提高模拟结果的准确度;未来数值模拟应考虑高地应力下软岩蠕变特性,对于保证采矿工程的长期稳定性至关重要。

    • 机床热特性研究

      2021, 21(7):2563-2574.

      摘要 (631) HTML (0) PDF 5.85 M (4718) 评论 (0) 收藏

      摘要:机床热误差严重影响机床的加工精度,必须对其加以控制,在研究机床的热误差时,首先需要明确机床的热特性,该工作可以为后续热误差建模提供模型输入值。主要综述了机床热误差的来源、机床温度场的获取方法、温度传感器布置策略及常用温度测点优化方法,同时对上述研究中的方法进行了优缺点分析,并结合目前的研究现状,展望了未来的发展。

    • >U交通运输
    • 中国既有隧道下伏煤矿采空区问题研究现状及进展

      2021, 21(7):2575-2585.

      摘要 (622) HTML (0) PDF 1.66 M (366) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着国家交通建设的飞速发展,铁路、公路等线状工程中的隧道将不可避免地要穿越采空区。采空区上覆岩体的位移和变形直接影响既有隧道结构的整体稳定性,采空区沉降过大时,将导致隧道衬砌开裂、掉块、路面下沉,严重危及行车安全。现对目前隧道下伏煤矿采空区病害的研究进展进行综合评述,在肯定以往研究成果的基础上,对现有研究工作进行深入剖析,分析其存在的问题和局限性。基于当前的技术水平,结合工程实践,对既有隧道下伏采空区病害的探测手段、产生机理和治理方法进行技术展望。

    • >V航空、航天
    • 航母航空保障效能评估综述

      2021, 21(7):2586-2594.

      摘要 (613) HTML (0) PDF 1.95 M (359) 评论 (0) 收藏

      摘要:航母航空保障效能评估为指挥决策者提供了科学的论证评价手段,极大提高了指挥作战效率。文章首先阐述了保障效能设计规范及发展,从效能评估指标的分类、评估基本流程等角度介绍了航空保障效能评估的基本思路,从多属性评估、数据解析、建模仿真、组合评价等方面对国内外航空保障效能评估研究现状进行归纳总结,针对当前研究存在的问题进行梳理并对未来发展趋势进行了探讨。

    • >O1-2数学
    • 一种任意重积分自适应递归式快速计算方法

      2021, 21(7):2595-2601.

      摘要 (636) HTML (0) PDF 1.32 M (389) 评论 (0) 收藏

      摘要:当前一些科学计算软件虽然能够利用数值积分得到复杂积分的近似解,但最多只能求解三重积分。为解决积分计算重数受限问题,本文基于累次积分的解析计算思路,结合递归算法,提出了一种任意重积分自适应递归式快速计算方法。本文从原理上介绍了算法思路和递归过程,给出了在Matlab中运行的算法源程序代码。在算例和工程应用上,将该方法与现有方法进行了对比。结果表明了该方法的有效性,可使计算时间大大缩短,只需提供积分区间和被积函数即可求解,省去了将程序代码与积分重数进行匹配的编程步骤。本文方法操作简单,计算精度高,速度快,可满足实际工程需要。

    • >P天文学、地球科学
    • 基于地理信息系统的色季拉山土地利用时空动态变化

      2021, 21(7):2602-2608.

      摘要 (569) HTML (0) PDF 4.43 M (4610) 评论 (0) 收藏

      摘要:以西藏色季拉山为研究对象,对其1990-2018年土地利用类型时空变化及其影响因素进行了探究和分析。选取三期多时相遥感图像,基于ENVI和ArcGIS软件,并结合该区域土地利用动态图和土地变更调查,得出土地利用分类图、转移矩阵土地利用动态度等结果。28年间,色季拉山主要土地利用类型是草地、林地和未利用地,三者整体上均表现出面积减少的现象;城乡、工矿及居民用地是2005年后出现的新增土地利用类型;空间上,东北方位变化最小,其余方位土地类型变化均匀;经调查,促使土地利用类型发生变化的因素主要有:人口增多、城市基础建设和牧业发展。研究成果可为保护色季拉山生态经济和土地管理各级部门提供科学且可靠的理论支持。

    • 基于层次聚类算法的静力触探试验土体分类方法及试验研究

      2021, 21(7):2609-2615.

      摘要 (475) HTML (0) PDF 3.71 M (4633) 评论 (0) 收藏

      摘要:划分土层、辨别土类是静力触探(CPT)成果应用的基础。常规的人工分层效果差强人意,而土体行为分类法尽管可靠性高,但无法起到分层效果。引用层次聚类算法,通过对变量的选择、数据的标准化、距离矩阵的生成和类数目的确定,得到了基于层次聚类算法的CPT土体分类流程图。采用自主研发的静力触探-钻探一体机,在汉江一级阶地和长江一级阶地上展开试验,利用层次聚类算法对地层土体进行划分,将土层划分结果与钻孔柱状图展开对比分析,结果表明:以qc-fs和qc-Rf为初始参数的聚类分层图均能够较准确识别主层的位置,其中,以qc-Rf为初始参数的聚类分层结果比qc-fs更准确,能够识别更多的次要层以及钻孔柱状图无法体现的次要层、过渡层和薄夹层,但是无法判断土层的具体类别以及单一的类(离群值)到底是属于过度带还是异常值。建议在后期研究中将孔隙水压力纳入聚类分析中,研究孔隙水压力对聚类分层效果的影响。同时,将聚类分层图与土体行为分类法结合起来,达到划分土层、辨别土类、细化土层和识别异常地层的目的。

    • 顺层边坡溃曲变形形成条件及其与层面倾角的关系

      2021, 21(7):2616-2625.

      摘要 (473) HTML (0) PDF 2.20 M (342) 评论 (0) 收藏

      摘要:溃曲变形是顺层边坡中的一种重要破坏形式,其形成机制较为复杂,隐蔽性较好。为研究顺层溃曲滑坡的发育规律及岩层屈曲影响因子,运用数理统计的分析方法,总结50个溃曲边坡实例,提取出坡长因子、坡高因子、岩层倾角因子、单层厚度因子以及岩性因子,对影响因子进行特征曲线、层面倾角贡献率的分析,研究顺层边坡溃曲形成条件及发育特征。结果表明,(1)溃曲滑坡多发育于软硬互层及含软弱夹层的顺层边坡中,滑坡规模较大,巨型滑坡居多,占溃曲滑坡数量的51.6%;发生屈曲变形的主要为硬质岩层,砂岩占比最多,为45.2%,滑动面为柔性岩层,泥岩占比最多,为48.3%;(2)边坡屈曲变形的岩层倾角多为20°~50°,此倾角区间溃曲滑坡数量占74%;单层厚度为薄层的占62.5%。(3)岩层倾角在20°~30°、40°~60°时,发生溃曲变形的贡献率程度最高,占溃曲滑坡坡高的81.3%,占溃曲滑坡坡长的82.6%,占溃曲滑坡体积的75.7%,占溃曲滑坡数量的68%,是溃曲滑坡发育的主要倾角区间。所得分析结论对溃曲滑坡的形成判据及危险度评价提供了一定参考依据。

    • 尖山营古滑坡复活变形特征及成因分析

      2021, 21(7):2626-2631.

      摘要 (423) HTML (0) PDF 4.84 M (324) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了分析浅埋煤层采动对古滑坡复活的影响,通过调查地表变形迹象,对实时监测数据分析,以及采用数值模拟的方法研究了古滑坡复活变形特征及复活成因。结果表明:古滑坡在煤层开采后,坡体前缘发生局部溜滑,后缘形成了拉张裂缝,且在侧翼形成剪切裂缝,但目前尚未形成贯通的滑带;古滑坡变形阶段分为初始变形阶段-加速变形阶段-减速变形阶段,目前坡体处于减速变形阶段;古滑坡坡体整体在采空区影响范围内,采空区的顶板塌陷和变形使得坡体前缘受到较大的水平推力并产生水平位移,极大降低了古滑坡坡体的稳定性,煤层开采是促进古滑坡复活的主要因素。

    • >Q生物科学
    • 耐盐木霉ST02对番茄种子和幼苗盐耐受能力的影响

      2021, 21(7):2632-2639.

      摘要 (570) HTML (0) PDF 2.21 M (302) 评论 (0) 收藏

      摘要:木霉菌能够促进植物对盐胁迫的耐受性,本研究选用耐盐木霉选择培养基筛选获得的木霉菌株ST02,对其的耐盐活性进行检测,具有较强耐盐活性。用ST02木霉菌株的孢子悬液对番茄种子和幼苗进行处理,分析木霉处理对盐胁迫条件下番茄种子萌发,幼苗生长和耐盐生理生化的影响,结果显示:ST02孢子悬液促进NaCl胁迫下番茄种子的发芽率和发芽势,提高200 mmol/L NaCl胁迫下番茄幼苗的存活率、株高和鲜重,以及番茄幼苗的叶绿素含量和净光合速率(Pn值),影响番茄幼苗的离子渗漏率和MDA含量,提高抗氧化酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT))活性。说明木霉ST02孢子悬液处理能够通过提高植物的抗氧化防御反应促进番茄对NaCl胁迫的耐受性。

    • >R医药、卫生
    • 功能动作筛查与中国射击队女子50 m口径步枪项目成绩的相关性

      2021, 21(7):2640-2646.

      摘要 (475) HTML (0) PDF 1.55 M (535) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的:研究中国射击队女子五十米口径步枪项目运动员FMS得分和专项成绩之间的相关性,为制定专项体能训练计划提供参考。方法:选取备战东京奥运会初步队伍的队员与集训备战2019年莆田世界杯总决赛的队员,共计7名女子五十米口径步枪运动员作为调查对象。采用spss21.0分析7名运动员FMS得分和11月份队内考核成绩间的Pearson系数。结果:女子五十米口径步枪项目FMS测试中深蹲测试与与好十环存在显著性正相关(P<0.05)、肩关节灵活性测试与平均环数存在极显著负相关(P<0.01)、仰卧主动直膝抬腿与好十环存在极显著正相关(P<0.01)、存在旋转稳定性测试存在极显著正相关(P<0.01),其他指标均无显著性变化(P>0.05)。结论:1)对于女子五十米口径步枪项目的运动员应该提高髋关节的灵活性和肩关节的稳定性;2)提高女子五十米口径步枪项目运动员在水平面、矢状面和冠状面上站立姿的静态保持能力,有助于提高好十环出现的概率。

    • >S农业科学
    • 平茬周期对沙柳林地土壤孔隙结构分形特征的影响

      2021, 21(7):2647-2654.

      摘要 (485) HTML (0) PDF 3.44 M (328) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示毛乌素沙地不同平茬周期的人工沙柳林地土壤孔隙的分形特征,阐明平茬周期对沙柳林地土壤孔隙结构特征的影响,本文以平茬周期为3a、5a、7a进行定期抚育的沙柳林地土壤为研究对象,通过低温氮气吸附试验的方法研究了不同平茬周期沙柳林地0~50cm土壤的孔隙结构参数及等温吸附曲线,采用Frenkel-Halsey-Hill模型计算孔隙表面的分形维数,分析了林地土壤各孔隙结构参数之间的关系以及孔隙表面分维数与各孔隙参数之间的关系。结果表明:(1)该研究区的林地土壤孔径以中孔(2~50nm)为主,有少量的微孔(≤2nm)和大孔(≥50nm)。(2)不同平茬周期的沙柳林地土壤孔隙结构分形特征明显,分形维数范围为2.4971~2.7797,平均为2.6849,可较好的描述林地土壤孔隙表面和孔隙结构的分形特征。(3)不同平茬周期下林地土壤分形维数与各孔隙结构参数有密切关系,分形维数越大,孔隙表面越粗糙,不规整程度越高。(4)植被的平茬影响其再生复壮,针对沙柳为主要防风固沙树种的毛乌素沙地,平茬周期为5a时较适宜林地土壤发育并保持结构稳定。可见合理的平茬周期有利于当地人工林的生长和土壤稳定发育,因此,本文研究结果可为当地沙柳人工林的管理和经营提供理论指导,促使沙柳人工林达到预定的生产经营目标。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 缓倾斜厚煤层浅部回采区段煤柱留设宽度优化

      2021, 21(7):2655-2663.

      摘要 (499) HTML (0) PDF 8.75 M (332) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文以某煤矿缓倾斜厚煤层浅部区段煤柱为对象。首先,利用数值模拟方法分析不同煤柱宽度下煤层回采时巷道围岩主应力、塑性区、支护结构应力及位移特征,评价巷道围岩稳定性,确定煤柱合理宽度范围。结果表明:煤柱宽度为3 m时,区段煤柱莫尔应力圆与强度包络线相交、塑性区贯通、支护结构趋于破坏;宽度为6 m时,区段煤柱仅存30%弹性区、支护结构趋于破坏;宽度为9~12 m时,巷道围岩应力圆与强度包络线相离、处于弹性变形阶段、支护结构具有良好的承载力、围岩位移小,满足煤矿生产需求,为煤柱合理宽度范围。其次,通过工程实际验证。表明:煤柱宽度为9 m时,能有效控制围岩变形破坏,煤炭生产效率与回收率最优化。可见缓倾斜厚煤层浅部区段煤柱留设优化宽度为9 m。

    • >TE石油、天然气工业
    • 体积压裂致密油藏注水吞吐产能影响因素

      2021, 21(7):2664-2670.

      摘要 (422) HTML (0) PDF 4.15 M (289) 评论 (0) 收藏

      摘要:致密油藏储层致密,地层压力系数一般较低,开发非常困难,而注水吞吐对补充油层压力和实现稳产具有明显优势。本文针对体积压裂致密油藏,采用嵌入式离散裂缝模型描述复杂体积压裂缝网,建立了考虑应力敏感和启动压力梯度的致密油藏油水两相渗流模型,并采用有限体积法建立了相应的数值求解方法。通过数值模拟方法模拟了12个吞吐轮次下单个压裂段致密油藏的开采过程,分析了基质和裂缝性质对致密油藏注水吞吐开发产能的影响。研究结果表明:当基质渗透率、微裂缝渗透率和微裂缝密度升高时,基质中含水饱和度波及范围变大,累积采油量显著升高;水力裂缝渗透率升高对基质含水饱和度分布影响不大,但累积采油量明显上升,而当水力裂缝上升到一定程度时,累积采油量上升幅度变小。可见基质和裂缝性质对致密油藏注水吞吐开发效果均有显著的影响。

    • 考虑黏土矿物影响的湿相-非湿相置换实验

      2021, 21(7):2671-2676.

      摘要 (475) HTML (0) PDF 2.53 M (329) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过天然岩心与人工岩心的岩心渗吸实验结果分析,粘土矿物的存在对渗吸作用存在影响。利用玻璃管填充不同比例粘土矿物和石英砂,可视化观察和测量湿相置换量和气-液界面前缘突进速度,实验采用2%,3%,5%含量粘土矿物和纯石英砂填充做对比发现,纯石英砂湿相置换量为88.96%,5%含量粘土矿物湿相置换量为69.22%。粘土矿物含量为5%时,所需要的置换时间为纯石英砂的2.29倍,湿相置换量为纯石英砂的77.8%。粘土矿物在接触去离子水后发生膨胀,湿相置换量随着粘土矿物含量的增加而减少。在湿相中加入KCL可有效抑制粘土矿物发生膨胀,并提高湿相置换率,实验结果显示5%粘土矿物填充管实验中,湿相加入4%浓度KCL溶液,最终湿相置换率接近纯石英砂湿相置换率。

    • >TH机械、仪表工业
    • 基于机器视觉的齿廓偏差测量方法

      2021, 21(7):2677-2681.

      摘要 (637) HTML (0) PDF 2.03 M (388) 评论 (0) 收藏

      摘要:齿廓偏差是影响齿轮传动平稳性的重要参数。针对现有齿廓偏差测量方法的局限性,首先,以机器视觉为基础采集齿轮的图像,利用Matlab进行图像处理获得清晰的齿廓边缘,采集齿廓目标点云数据。其次,运用逆向工程的方法建立标准齿轮模型获得齿轮的参考点云,结合经典ICP算法实现齿廓目标点云和参考点云的配准,采集配准后的数据并进行曲线拟合,获得齿廓偏差并分析误差。最后,通过齿廓偏差计算值和测量值的对比和分析,结果表明,论文所提出关于测量齿轮齿廓偏差的方法具有合理性和可行性。

    • 考虑关节间隙的插齿机主传动机构动态特性

      2021, 21(7):2682-2686.

      摘要 (467) HTML (0) PDF 2.26 M (306) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对插齿机的工作要求,设计了双曲柄-曲柄滑块机构为插齿机的主传动机构。建立了双曲柄-曲柄滑块机构的含关节间隙多体动力学的模型,并进行了运动仿真。研究了不同大小的关节间隙、不同位置关节间隙对滑块运动特性的影响。研究结果表明:同一关节处,随着间隙的增加,滑块的速度特性变差,但是滑块位移曲线不变;在不同关节施加同样大小的间隙,滑块的位移与速度均会受到影响;关节E处的间隙会使得滑块速度波动幅值最大,同时会增加滑块行程,使得滑块回程时的最大速度滞后,但数值会增加。研究结果可对插齿机主传动机构的开发提供参考。

    • 基于CQGA-LSSVM的桥式起重机主梁损伤识别

      2021, 21(7):2687-2692.

      摘要 (480) HTML (0) PDF 2.75 M (315) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对桥式起重机在使用中存在主梁损伤等结构问题,本文引入刚度变化指标——SVI指标,将主梁的损伤识别问题转化为桥起主梁局部刚度的计算,并采用云量子遗传算法对最小二乘支持向量机中最佳模型参数进行优化调整,二者结合实现了对主梁的损伤识别。实验结果表明:所提改进方法无论是针对主梁单损伤还是多损伤,均可精确完成主梁损伤定位及损伤程度预测,并具有较好的抗噪性,是一种准确、有效的结构损伤识别方法。

    • >TK能源与动力工程
    • 双叉式叶尖结构对风力机气动噪声的影响

      2021, 21(7):2693-2698.

      摘要 (537) HTML (0) PDF 2.74 M (316) 评论 (0) 收藏

      摘要:为降低风力机的气动噪声,提出一种用于小型风力机的双叉式叶尖结构改型设计方案,在风洞实验室开展了风力机外特性测试与气动噪声试验,试验结果表明:双叉式叶尖结构在3~9 m/s的低风速段和中风速段能提高风力机的输出功率;双叉式叶尖结构可降低风力机风轮旋转基频所对应的最大声压级与叶尖涡脱落频率所对应的声压级。由此可知双叉式叶尖结构能有效的降低风力机的气动噪声,其中叶尖夹角为90度的双叉式叶尖结构降噪性能最优。

    • >TM电工技术
    • 不确定性条件下储能配置辅助决策方法

      2021, 21(7):2699-2704.

      摘要 (389) HTML (0) PDF 1.20 M (287) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对新能源消纳中储能电源配置问题,基于随机规划理论,建立了考虑需求场景不确定性的储能电源配置期望值模型,提出了基于场景聚类和遗传算法相结合的模型求解算法步骤,并基于某典型区域电力系统进行算例分析,验证方法的可行性和有效性。研究表明:基于期望值模型的储能配置辅助决策方法能够较好地量化新能源功率波动带来的需求场景不确定性,实现目标期望值的最优化。#$NL关键词:不确定性;储能配置;随机规划;期望值

    • 含储能装置的园区综合能源系统三级协同规划设计方法

      2021, 21(7):2705-2712.

      摘要 (413) HTML (0) PDF 4.16 M (311) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究综合能源系统的配置和优化策略对于保障区域用能平衡、降低系统投资成本、提高运行的经济性具有重要的意义和价值。文章提出了含储能装置的园区型综合能源系统的三级协同规划方法,主要做法是:首先将综合能源系统的设计过程划分为设备选型、容量配置与运行优化三个阶段;然后根据各阶段之间的递进和耦合关系,采用系统级的建模方法,对各类设备的选型与运行约束进行总结和提炼,并引入储能装置约束,从而形成了结构简洁、约束紧凑的综合能源系统规划模型。针对该模型中的非线性函数项,引入了辅助变量和约束,将其等价转化为易于求解的混合整数线性规划问题。最后,分三种情形对某园区待建综合能源系统进行优化配置。算例测试结果验证了文章模型和方法的有效性。

    • 5G承载网下基于经验小波变换和卷积神经网络的配网故障诊断方法

      2021, 21(7):2713-2719.

      摘要 (398) HTML (0) PDF 3.23 M (336) 评论 (0) 收藏

      摘要:配电网拓扑结构复杂、分支众多、潮流分布不平衡,且存在通信网络覆盖不完善问题,给精确故障诊断带来很大难度。本文首先基于5G承载网络的分布式配电网故障诊断系统,提出了网络时延和丢包模型,测试了实际网络时延。其次提出了基于经验小波变换 (Empirical Wavelet Transform, EWT)和卷积神经网络(Convolutional neural network, CNN)的故障诊断方法。对网络传输后的录波电气量进行经验小波变换,得到不同频域分量,并对各分量构建卷积神经网络模型,形成EWT-CNN配电网故障诊断方法,给出故障判断报告。实验结果表明,本文所提出的5G承载网络下的EWT-CNN配电网故障诊断方法可有效诊断出配电网故障点,且具有很好的泛化能力。

    • 柔性中压直流配电网的新型电流差动保护方案

      2021, 21(7):2720-2724.

      摘要 (396) HTML (0) PDF 1.42 M (327) 评论 (0) 收藏

      摘要:柔性中压直流配电网具有运行方式灵活、潮流控制安全简单、经济性好等特点,是未来构建直流电网的重要组成部分。但是中压直流配电网短路电流上升快且无自然过零点,换流站中的IGBT等元件耐过流能力极差,因此需要继电保护方案能够迅速可靠动作。而由于中压直流配电网多使用电缆作为传输线,而电缆线路的结构以及所处环境都对电流差动保护的性能产生极大影响。为解决含电缆线路的柔性中压直流配电网电流差动保护性能不佳的问题,本文采用一种基于贝瑞隆模型的新型差动保护方案,通过实例仿真分析,验证了其相比于常规电流差动保护,可明显提高电流差动保护的速动性。

    • 快充条件下18650锂离子电池热-力耦合分析

      2021, 21(7):2725-2729.

      摘要 (409) HTML (0) PDF 2.26 M (320) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究锂离子电池温升所产生的热应力和形变分布,建立了快充条件下18650锂离子电池的热模型,仿真得到不同环境温度下电池的温度场分布,并在此基础上建立顺序热-力耦合模型,进一步分析电池的热应力和形变分布,结果表明:随着环境温度增加,电池最高温度增大,温差减小,充电末期电池温度稍有下降且降幅随环境温度增加而减小;最大应力值出现在电池柱面外边中间部分,最小应力分布在轴向两端;最大形变分布在电池轴向两端,最小形变出现在电池中心区域;电池的应力和形变随环境温度增加分别呈减小和增大趋势。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 基于改进的烟花-蚁群算法和B样条曲线的农业机器人路径规划

      2021, 21(7):2730-2736.

      摘要 (453) HTML (0) PDF 2.48 M (329) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据蚁群算法收敛速度较慢,易陷入局部最优等问题,提出了一种改进烟花-蚁群混合算法,解决静态环境下农业机器人的路径规划问题,首先针对基本烟花的交互机制和选择策略做出改进,提出爆炸与迁移相结合的策略以及密度峰值火花、探测火花概念,提升烟花算法寻找最优解的能力,然后把改进烟花算法得到的最短路径作换算成蚁群算法中的信息素加强值,从而避免蚁群盲目搜索,最后采用B样条插值方法进行曲线化拟合,生成平滑路径,有利于机器人平稳行进。试验仿真结果表明,IFWA-ACO算法能快速的规划出机器人的最优路径,降低农业机器人能耗,提高工作效率。

    • 基于深度神经网络的强对流天气识别算法

      2021, 21(7):2737-2746.

      摘要 (529) HTML (0) PDF 5.91 M (372) 评论 (0) 收藏

      摘要:短时强降水、大风等强对流天气危害具大,对其进行自动识别存在相当大的技术困难。提出一种基于深度神经网络的强对流天气智能识别模型,该模型以雷达回波图像和表征回波移动路径的光流图像作为输入。通过神经网络的自学习,寻求雷达图像与“是否发生强对流天气”之间的函数映射关系。并运用数据集增强、代价函数优化和模型泛化性能优化等技术,解决了训练样本的不均衡问题,避免了模型训练过程陷入局部极值的问题。实验结果表明,该方法对强对流天气识别的准确率达到96%,误报率低于60% 。本方法也适用于对下击暴流等灾害性天气的自动识别。

    • 基于单神经元神经网络的无刷直流电机控制系统仿真

      2021, 21(7):2747-2753.

      摘要 (396) HTML (0) PDF 3.73 M (359) 评论 (0) 收藏

      摘要:无刷直流电机是一种多变量、非线性、参数时变以及强耦合的复杂系统,利用传统PID (proportional integral differential)算法控制无刷直流电机存在参数调整困难、自适应能力差、控制精度低以及抗干扰能力弱等问题。为实现无刷直流电机的高精度控制,在转速环中引入了基于单神经元神经网络PID控制算法,研究了无刷直流电机的数学模型及运行特性,提出了单神经元神经网络PID算法,最后比较分析了在电机双闭环控制系统中转速环采用不同控制算法下的转速阶跃函数响应,以及三相电流、反电动势和电磁转矩的运行状态。结果表明:单神经元神经网络PID算法控制下的无刷直流电机其转速的阶跃函数响应具有更快的上升时间,更小的超调量以及更加稳定的运行状态。

    • 基于非线性PID的连续搅拌反应釜控制方法

      2021, 21(7):2754-2759.

      摘要 (389) HTML (0) PDF 3.04 M (322) 评论 (0) 收藏

      摘要:连续搅拌反应釜(continuously stirred tank reactor, CSTR)普遍存在高度的非线性、不稳定性和参数不确定性。线性PID控制算法难以满足CSTR系统的控制要求。为了提高CSTR系统的控制品质,采用非线性函数对线性PID控制器的比例、积分、微分系数进行非线性构造,得到非线性PID(nonlinear PID, NPID)控制算法,并将NPID算法运用于CSTR系统的出料温度控制。仿真结果表明,NPID控制算法的控制效果更好,CSTR的出料温度和出料浓度响应曲线更加平滑,过渡过程时间更短,系统抗干扰能力和鲁棒性更强。

    • 基于权重搜索树改进K近邻的高维分类算法

      2021, 21(7):2760-2766.

      摘要 (359) HTML (0) PDF 1.82 M (303) 评论 (0) 收藏

      摘要:信息采集技术日益发展导致的高维、大规模数据,给数据挖掘带来了巨大挑战,针对K-近邻分类算法在高维数据分类中存在效率低、时间成本高的问题,提出基于权重搜索树改进K-近邻(K-nearest neighbor algorithm based on weight search tree, WSTKnn)的高维分类算法,该算法根据特征属性权重的大小,选取部分属性作为结点构建搜索树,通过搜索树将数据集划分为不同的矩阵区域,未知样本需查找搜索树获得最“相似”矩阵区域,仅与矩阵区域中的数据距离度量,从而降低数据规模,以减少时间复杂度。并研究和讨论最适合高维数据距离度量的闵式距离。在六个标准高维数据仿真实验表明,WSTKnn算法对比K-近邻分类算法、决策树和SVM算法,分类时间显著减少,同时分类准确率也优于其他算法,具有更好的性能,有望为解决高维数据相关问题提供一定参考。

    • 基于中心点的多类别车辆检测算法

      2021, 21(7):2767-2772.

      摘要 (335) HTML (0) PDF 2.36 M (286) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对多类别车辆检测任务中存在计算复杂,检测精度不高的问题,提出一种基于中心点的多类别车辆检测算法。该算法首先通过Hourglass网络对各类型车辆特征进行提取,考虑到多类别车辆检测时易受车辆大小、视觉变化及非刚体形变等因素的影响,采用可变形卷积替换传统卷积的方法对Hourglass网络重建;在网络预测模块中,结合不同的预测分支支路,采用组合损失函数度量模型拟合的程度,同时引入GIoU损失提高模型拟合效果,减少车辆检测中漏检和误检现象的发生;最后通过Sigmoid激活函数得到最终的检测结果。在公开数据库上仿真实验,测试精度和检测速度分别达到了93.42%和49f/s,在自制数据库上仿真实验,所提算法的精确率和召回率相比CenterNet算法分别提高了2.7% 和5.6%。实验结果表明,本文算法在车辆检测任务中具有明显优势。

    • 抗环境光照影响的边坡变形摄像监测方法

      2021, 21(7):2773-2781.

      摘要 (340) HTML (0) PDF 6.59 M (1391) 评论 (0) 收藏

      摘要:边坡变形监测是滑坡灾害防治和预警的重要手段,基于图像分析的近景摄影测量方法凭借全场、非接触的优势在边坡变形监测中的应用越来越广泛。而在长期野外监测应用中,环境光照变化对边坡图像的灰度一致性产生很大影响,导致该方法的测量精度受到严重制约,甚至出现测量失败的情况。本文从环境光照的物理过程出发,深入分析光照变化特征及其对图像灰度的影响规律,提出了一种基于灰度梯度方向特征的图像匹配方法,从而使其具备了抗环境光照影响的能力。室内边坡缩比模型实验和真实野外边坡观测实验的结果表明,该方法可以有效抑制环境光照影响,提升变形测量的精度和稳定性。本文的研究,为边坡变形摄像监测提供了一种新的手段,为该方法走向实用起到了支撑作用。

    • 一种移动车辆遮挡下的车道线检测方法

      2021, 21(7):2782-2787.

      摘要 (346) HTML (0) PDF 2.22 M (274) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对存在移动车辆遮挡等强干扰的情况,提出了一种基于轮廓筛选的车道线检测方法。首先基于轮廓角度和像素数目滤除非车道轮廓进而实现特征点粗提取,然后提取像素点的位置信息,通过设计一种基于相对距离与梯度的自适应双阈值筛选法进行车道线特征点的精提取,进而拟合车道线。实验结果表明,该算法具有较强的抗遮挡能力,且满足实时性要求。

    • 引入四元数理论的改进粒子群算法

      2021, 21(7):2788-2794.

      摘要 (423) HTML (0) PDF 3.40 M (608) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决传统粒子群算法存在早熟收敛、搜索空间受限、精度不高等问题,通过四元数理论和粒子群算法,提出了一种改进粒子群算法。该算法以树状拓扑结构为基础建立邻域结构,速度公式中分别使用了粒子三部分的记忆值,即自身最佳、局部最佳及全局最佳,同时在“社会”部分加入以四元数为模型的三者之间关系项,这样既能记录三者单纯的比较结果,又可以记录三者之间的关联关系。最后,分别从理论证明、实验仿真和实际物理实验三个方面验证算法的收敛性及有效性。结果表明提出的新算法在某些测试函数中可收敛于全局最优值,并且其他函数下平均值较其他三种算法更接近于全局最优,同时在图像的对比度增强的应用上具有很明显的优势。

    • 融合梯度向量流条纹探测与图切法相位解缠

      2021, 21(7):2795-2802.

      摘要 (293) HTML (0) PDF 3.89 M (1355) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决GVF-Snake条纹探测相位解缠时,内部条纹线探测偏离条纹边界的问题,提出了一种融合GVF-Snake条纹探测与马尔科夫随机场(MRF)图切法相位解缠方法。通过判断出条纹探测线不是真实条纹边界的情况,对该条纹探测线上一步探测条纹的内部块用MRF图切法进行分割解缠,按照相应解缠准则将两种解缠结果进行融合,形成含有边界跳跃点的粗解缠结果,并用高通滤波插值法消除粗解缠结果的边界孤立点的方法研究了矿区梯度较大地区的相位解缠。结果表明:以巨野矿区某工作面为实验区,用两景 sentinel-1A 的单视复数图像进行两轨法干涉处理的真实相位来验证算法的有效性。在面分析上,以自适应局部平滑相位评估( Phase estimation using adaptive regulation based on local smoothing, PEARLS) 为评价标准,将本文方法与最小费用流等 5 种相位解缠算法进行比较。对比结果显示,本文方法的平方根误差,平均绝对误差,分别是±0.0791rad, ±0.0090rad,±2.3173rad。在线分析上,对只含有变形相位的绝对相位,提取各解缠绝对相位工作面走向线、倾向线的变形值。以实际水准观测值为标准,本文方法的平方根误差,平均绝对误差,绝对值最大误差分别是±0.17748cm, ±0.14107cm, ±0.40529cm。面分析中以PEARLS相位重构为基准,可见本文的解缠方法要优于其他常规的解缠方法;同理,线分析中以水准数据作为依据其各项指标亦为最优。

    • >TS轻工业、手工业、生活服务业
    • 遗传自抗扰在收卷张力控制系统中的应用

      2021, 21(7):2803-2809.

      摘要 (503) HTML (0) PDF 2.50 M (308) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >TU建筑科学
    • 低层装配式竖缝中空剪力墙抗震性能

      2021, 21(7):2810-2815.

      摘要 (398) HTML (0) PDF 3.35 M (278) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 柱脚铰接的常规多层钢框架静动力分析

      2021, 21(7):2816-2822.

      摘要 (377) HTML (0) PDF 3.50 M (282) 评论 (0) 收藏

      摘要:为明确柱脚铰接的常规多层钢框架结构的静动力性能,基于不同国家的抗震规范,建立不同设计方式(层设计、柱梁节点设计)和不同值强柱系数的柱脚铰接常规多层钢框架结构模型。采用二阶非线性软件CLAP对模型进行静动力分析,研究模型的破坏机制、最大层间反应及结构构件滞回曲线。结果如下:强柱系数等于1.2的模型,按柱梁节点设计时结构形成局部破坏机制,按层设计时结构形成整体破坏机制;而强柱系数≥1.5的模型结构均形成整体破坏机制。强柱系数≤1.2的模型,按层设计可使常规多层钢框架结构的层间损伤得到缓和;各模型柱端塑性变形能量随强柱系数增大而减小,梁端塑性变形能量则随强柱系数增大而增大。

    • 钢管-纤维增强水泥基符合材料混凝土叠合柱轴压性能

      2021, 21(7):2823-2829.

      摘要 (384) HTML (0) PDF 3.39 M (307) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究构造参数对钢管-ECC混凝土叠合柱的轴压力学性能的影响规律,采用数值模拟方法对比分析了长细比、截面形式、钢管壁厚、纵筋直径以及配箍率对极限承载力、破坏模式和荷载-位移曲线的影响,研究不同参数的影响规律。研究结果表明:通常采用ECC混凝土替代外包普通混凝土能有效提高叠合柱的承载能力,同时能极大改善试件的延性;相同截面含钢率条件下,采用圆截面钢管的构件约束效应较好;钢管厚度与构件长细比是影响钢管-ECC混凝土叠合柱承载能力的重要参数;随着钢管厚度、纵筋直径的增加及构件长细比的减小,单轴荷载作用下叠合柱的承载力出现提高。

    • 孔隙比对土体动力特性参数的影响-以豫东平原粉土为例

      2021, 21(7):2830-2835.

      摘要 (355) HTML (0) PDF 1.85 M (297) 评论 (0) 收藏

      摘要:孔隙比是粉土重要的物性参数,影响着粉土的动力特性参数,进而影响到粉土场地的动力稳定性评价。为分析豫东平原粉土孔隙比对动力特性参数的影响规律,利用固定自由型共振柱测试仪,对取自豫东平原地区的粉土进行重塑共振柱试验,研究不同固结压力下粉土孔隙比对动剪切模量和阻尼比的影响。研究发现:不同孔隙比粉土动剪切模量随动剪应变的增大存在相同的衰减趋势,不同孔隙比粉土阻尼比随动剪应变的增大存在相同的增长趋势;固结围压一定时,粉土动力特性参数随孔隙比的增大而降低;在相同试验条件下,小孔隙比粉土的最大动剪切模量大于大孔隙比粉土的最大动剪切模量;用线性函数能较好的拟合粉土最大动剪切模量与孔隙比之间的关系。提出了适用于豫东平原粉土的动剪切模量比和阻尼比拟合函数及参数值,为粉土场地动力稳定性评价提供依据。

    • 饱和粉质黏土地基土中地下结构浮力折减系数

      2021, 21(7):2836-2842.

      摘要 (358) HTML (0) PDF 2.94 M (281) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于对饱和粉质黏土地基的浮力折减系数存在很大的争议,本人采用一套渗流路径完整、能够消除侧壁摩阻力及基底负压力并且可以准确判断内箱起浮瞬间的浮力测量系统,对粉质粘土中的模型箱底部总压力以及孔隙水压力进行测试,得到其折减系数为0.744。采用数值模拟软件COMSOL Multiphysics模拟得到的粉质黏土折减系数为0.754,与实验结果相差无几。运用线性回归方法建立粉质粘土折减系数的三元线性回归方程,对方程中自变量进行共线性诊断,剔除自变量中干密度与孔隙率,最终确定红砂岩和粉质粘土折减系数只与渗透系数有关。

    • 基坑开挖对下卧管线竖向变形影响的数值分析

      2021, 21(7):2843-2849.

      摘要 (391) HTML (0) PDF 3.15 M (352) 评论 (0) 收藏

      摘要:基坑开挖会对下卧管线产生不利影响,如何控制基坑开挖对下卧管线产生的不利影响是工程界的热点问题。本文以杭州市沿江大道管廊基坑上跨污水管段工程为背景,利用ABAQUS软件进行数值模拟,建立了三维有限元模型。在此基础上分析了管线周围土体注浆加固的作用,同时研究了改变管线与基坑的夹角引起管线竖向位移的变化规律。分析结果表明:上方基坑的开挖会使下卧管线呈现出“中间大、两边小”的“上凸型”变形模式,对下卧基坑管线周围进行合理的注浆加固,能有效减少管线的整体隆起变形 ;且下卧管线与基坑长边夹角越大,管线的最大隆起位移越小,当管线与基坑长边垂直时,管线的隆起变形最小。本文的研究结果可为今后类似工程提供借鉴。

    • 数值流形法局部网格加密算法

      2021, 21(7):2850-2856.

      摘要 (339) HTML (0) PDF 5.23 M (261) 评论 (0) 收藏

      摘要:数值流形方法中网格加密是提高精度的方法之一,全局加密会严重导致计算效率低下,因此需要研究在数值流形法中覆盖系统网格局部加密。提出了数值流形法一到四级局部网格加密,可以根据实际情况需求自主选择网格加密等级进行计算分析。在数值流形法覆盖系统生成的算法基础上,采用C++面向对象编程技术开发程序。最后绘制裂纹分析数值算例计算后的位移图。结果表明按照一到四级加密顺序对需加密区进行网格加密后得出应力强度因子SIF与解析解误差均在5%以内,且符合加密越精细,计算结果精度越高的规律,可见此局部加密算法有效。

    • 膨胀性泥岩抗剪强度与含水率相关性机理

      2021, 21(7):2857-2864.

      摘要 (366) HTML (0) PDF 3.40 M (282) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨膨胀性红层泥岩在不同含水率状态下抗剪强度的变化规律,分别对不同含水率的重塑样、粘土单矿物样、配土样进行直剪试验。依据抗剪强度参数值的变化规律及微结构特征对其相关性进行分析,得出以下结论:(1)重塑泥岩粘聚力随含水率的增加,呈先增大后减小的趋势;内摩擦角随含水率的增加呈非线性递减的趋势.(2)蒙脱石随含水率增加,抗剪强度呈先增大后减小的趋势,含水率在22%附近出现抗剪强度峰值;伊利石和绿泥石在含水率分别为18%和19%时,粘聚力出现峰值,而两类粘土矿物的内摩擦角受水的影响相对较小.(3)蒙脱石含量在30.42%时,基本体现该类矿物的抗剪特征;绿泥石含量达到18.3%时,对试样内摩擦角的主控作用相对较强.(4)孔隙数量越多,膨胀性相对减弱;结构越密实,胶结度越好,其粘聚力值相对增大。

    • 基于正交试验的全固废复合胶凝材料固化盐渍土的力学性能

      2021, 21(7):2865-2872.

      摘要 (422) HTML (0) PDF 3.41 M (325) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 设计参数对深基坑双排桩支护结构影响的数值分析

      2021, 21(7):2873-2878.

      摘要 (357) HTML (0) PDF 2.95 M (296) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 开口型双曲面筒体混凝土结构施工模拟

      2021, 21(7):2879-2888.

      摘要 (321) HTML (0) PDF 7.46 M (275) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对开口型双曲面筒体混凝土结构施工的难点,在充分分析结构特点的基础上,以钢丝绳为主对筒体模架系统进行空间定位,以对拉形式形成自平衡的模板无支撑“伞状”受力体系,提出并应用了无支撑模板搭设施工技术。以典型筒体施工为例,对施工过程进行了有限元模拟分析,在多方案研究分析的基础上,提出了最优方案,验证了该施工技术的可行性,为开口型双曲面筒体混凝土结构的顺利施工提供了理论指导。工程实践表明,该施工技术安全可靠,具有较好的综合效益,可为类似工程提供参考经验。

    • 风机分层基础有限元分析与加固方法

      2021, 21(7):2889-2895.

      摘要 (399) HTML (0) PDF 4.99 M (267) 评论 (0) 收藏

      摘要:在风机扩展基础分层事故现场结构检测的基础上,采用ABAQUS有限元软件计算分析了分层基础在极端荷载工况下的受力和变形状态。结果表明:上层混凝土在基础环底法兰下方拱起形成空腔;空腔区内竖向钢筋产生拉应力,且有应力集中现象;分层面插筋在水平剪力的作用下产生弯折变形,变形程度和水平方向应力值由内圈向外圈递减;上下层混凝土之间发生了相对滑移。依据有限元计算结果,提出了新的加固补强措施,为今后类似工程事故的加固提供参考。

    • 基于NSGA-Ⅱ的冷源机房设备运行参数多目标优化

      2021, 21(7):2896-2903.

      摘要 (400) HTML (0) PDF 3.23 M (349) 评论 (0) 收藏

      摘要:中央空调冷源机房设备系统运行参数优化是提高空调运行性能的重要途径之一,但由于机房设备种类繁多,运行工况复杂,运行参数诸多,参数之间耦合作用较强,其优化问题是学者们广泛关注的重点和难点。为此,本文提出一种基于非支配排序遗传算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)的冷源机房设备运行参数多目标优化方法。以制冷量最大和能耗最低为目标函数,以冷冻出水温度、冷冻回水温度、冷却回水温度、冷冻水流量和冷却水流量五个变量为决策变量,根据实际运行工况设定其约束条件,建立了系统运行参数优化模型。此外,以负荷率、室外环境温度和室外环境湿度作为划分工况的依据,采用等宽离散化方法并结合k-means聚类方法划分出了32种运行工况。最后仿真结果表明,在四种典型运行工况下,多目标优化方法相对于普通优化方式,能得到更高的COP值;同时,多目标优化方法能够使系统能效提升14.35%,能耗降低12.52%。因此,本文提出的优化方法适用于空调领域,并能为工程应用时的参数设置提供一定的指导作用。

    • >TV水利工程
    • 船舶表面的滑坡涌浪爬高特性试验研究

      2021, 21(7):2904-2909.

      摘要 (623) HTML (0) PDF 2.75 M (278) 评论 (0) 收藏

      摘要:水库两岸的岩石块等滑坡体滑落入水后,引起的滑坡涌浪常常会造成各种安全生产事故,严重威胁航行安全和国民经济。为揭示涌浪传播至船舶附近时的爬高特性,本文以三峡库区为研究对象,结合滑坡涌浪进行物理模型试验,制作概化滑坡体,利用浪高仪分别采集河道中两个船模表面附近的四组涌浪数据。试验结果表明,涌浪受船模、河岸等障碍物阻拦后的回流波与初始波叠加后,在船模表面附近的部分观测点产生了二次、三次波峰,会对行船稳定及安全造成二次危害。总结出在不同位置的船舶附近各观测点的涌浪爬高特性,根据其最大波峰、波谷等数据,为船舶航行安全预防性措施提供理论支持。

    • >U交通运输
    • 抗凝冰微表处路用性能及抗凝冰效果试验分析

      2021, 21(7):2910-2915.

      摘要 (407) HTML (0) PDF 2.08 M (336) 评论 (0) 收藏

      摘要:为满足冬季凝冰地区道路路面特殊的使用环境,采用等质量置换法将微表处集料中的矿粉置换为抗凝冰填料,制备成抗凝冰微表处。通过掺入不同掺量的抗凝冰填料,对比分析微表处混合料的路用性能及抗凝冰效果的变化规律。结果表明:抗凝冰填料的掺入对微表处的耐磨耗性能、抗水损性能有一定的负面作用,对抗滑性能略有降低;微表处混合料中盐分的析出抑制了路面结冰,延长冰层的形成时间及降低冰层形成后的强度。与普通微表处相比,抗凝冰微表处具有较好的抑制凝冰效果。

    • 基于灰关联分析的加筋土挡墙频率敏感因子

      2021, 21(7):2916-2921.

      摘要 (362) HTML (0) PDF 2.26 M (284) 评论 (0) 收藏

      摘要:加筋土挡墙振动频率反应其抗震性能,基于ABAQUS建立了加筋挡土墙频率计算有限元模型,计算5种工况下结构体系的前三阶频率,发现墙后土体弹性模量对结构体系的振动特性影响较明显。引入灰关联分析法,以填土弹性模量、泊松比、重度等5个参数为影响因素,分析其与振动频率之间的关联度,得到加筋挡土墙振动特性敏感因子。通过算例分析得到:加筋挡土墙振动特性对土体的弹性模量变化最敏感,其次为内摩擦角,对填土泊松比、重度、黏聚力敏感度较低;土体弹性模量与振动频率呈线性关系,而内摩擦角与振动频率呈二次函数关系,内摩擦角为32°时频率变化最为敏感;两个敏感因子对三阶振动影响趋势是一致的,即先增加后减小,再增加。泊松比、填土重度、黏聚力对振动频率的影响不规律。

    • 铁路隧道压入式通风流场分析及施工参数优化

      2021, 21(7):2922-2928.

      摘要 (329) HTML (0) PDF 6.74 M (280) 评论 (0) 收藏

      摘要:鉴于台阶法施工隧道有限空间结构的特殊性,采用流体力学分析软件FLUENT,对台阶法施工隧道压入式通风风管位置、风管出风口距工作面距离、台阶长度及台阶高度等因素对流场的影响进行数值模拟,分析各因素影响下的流场并进行相应参数优化。结果表明:1)台阶法施工隧道压入式通风是有限空间的受限贴附射流;2)风管设置在侧部更利于有限施工空间内空气及时流通;3)当上台阶高度达到风管出风口一定距离时,隧道上台阶的存在对射流存在一定的抬升作用;4)出风口距上台阶工作面距离越小,越易发生偏移但涡流影响区域小;出风口距上台阶工作面距离越大时,上台阶工作面前越容易出现大涡流,L1的取值为5~10m为宜;5)台阶越短,射流有效射程更大;台阶长度超过一定长度后,其对流场的影响较小,上台阶长度L2为5~10m为宜,但应小于L1;6)为避免空间受限,确保射流充分发展,上台阶高度L3应小于风管布置高度,应为4~5m为宜。

    • 顶管施工模型试验系统研发与应用

      2021, 21(7):2929-2936.

      摘要 (374) HTML (0) PDF 4.14 M (285) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对顶管施工产生的施工扰动问题和现有模型试验设备的不足,研发对管壁注浆压力、土仓压力和土体损失率能进行精确控制的室内顶管模型试验系统,并以海口给排水管网改扩建工程为背景,通过管线预埋的方式研究近间距顶管顶进对既有管道和地表竖向变形的影响。研究结果表明:研发的室内模型试验系统可以精确控制管壁注浆压力、土仓压力和土体损失率,试验系统得到的数据正确可靠;顶管顶进时会对既有管道产生附加应力,但附加应力远小于围岩应力,实际现场中无需考虑附加应力对管片承载的影响;;现场顶进施工需对机头的切削速率和顶进速率进行协同调控,且严格控制出土速率,从而实现对地表竖向变形的有效控制。

    • 改进BAS-Elman神经网络的港口货运量预测

      2021, 21(7):2937-2944.

      摘要 (399) HTML (0) PDF 2.24 M (325) 评论 (0) 收藏

      摘要:港口货运量预测对港口的建设发展具有极其重要的意义。为对港口货运量进行科学精准预测,结合天牛须搜索算法(BAS)和蒙特卡洛准则,提出一种改进BAS的Elman神经网络预测模型。收集上海港1989-2018年内的货运量以及当地各项经济数据,建立影响港口货运量预测评估体系,对各项因子进行预处理,消除数据冗余信息对预测的影响。对预处理后的数据进行仿真测试,实验结果表明,该模型预测准确率可达95%以上,有效的提高了港口货运量的预测精度。

    • >V航空、航天
    • 基于飞行实测的直升机操纵与载荷特性

      2021, 21(7):2945-2953.

      摘要 (414) HTML (0) PDF 5.14 M (299) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决当前计算方法与技术手段无法准确预估直升机操纵与载荷特性这一问题,本文利用飞行测试的手段,在某型直升机上开展了操纵与载荷特性研究工作,获取了真实飞行环境下直升机稳定平飞时的4个操纵量、2个姿态角及关键部件载荷的实测结果和变化曲线,通过对实测结果和变化曲线的分析,结果表明:通过实测获取的直升机操纵与载荷特性是正确有效的。该结果对于完善和优化当前现有计算方法和技术手段,提升预估精度具有十分重要的意义。

    • 广播式自动相关监视报文中几何和气压高度数据质量统计分析

      2021, 21(7):2954-2961.

      摘要 (362) HTML (0) PDF 4.06 M (310) 评论 (0) 收藏

      摘要:广播式自动相关监视(ADS-B)消息中包含几何高度、气压高度和高度质量指标等信息,分析、总结这些信息的特征、相关性可以为进一步用于空中交通管理(ATM)提供指导建议。对现有飞机飞行高度数据源进行分析、优化对保障飞行安全具有重要意义。基于中国某地区某地面站ADS-B数据开展研究,分析了几何和气压高度的获取方法、优缺点和可用性等,研究了基于飞行阶段的几何和气压高度以及高度差值的变化趋势,总结了ADS-B高度质量指标参数与高度差值的相关性。结果表明,664架样本飞机中几何和气压高度之间的绝对差异范围为0~284.074 m,平均为154.838 m,只有1.204%的高度偏差小于74.676 m。 可见,分析与总结航空高度数据的相关性与变化规律对航空安全至关重要。

    • T700纤维缠绕发动机壳体力学性能分析及优化设计

      2021, 21(7):2962-2966.

      摘要 (343) HTML (0) PDF 2.15 M (276) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用网格理论计算纤维缠绕固体火箭发动机壳体的基本尺寸,建立有限元模型,施加边界条件,在壳体承受内压的情况下,分析应力应变结果云图,研究容易发生失效部位;采用有限元优化设计软件中尺寸优化的方法,满足使用设计使用需求的前提下,对纤维缠绕壳体进行质量优化,分析优化后的结果,研究单层厚度的变化,并对优化后的结果进行强度校核。结果表明:优化后的纤维缠绕壳体质量减轻12.09%,满足设计使用需求,优化方法设计安全合理,为纤维缠绕发动机壳体的优化设计提供理论基础。

    • >X环境科学、安全科学
    • 基于迁移学习的驾驶分心行为识别及模型解释

      2021, 21(7):2967-2973.

      摘要 (354) HTML (0) PDF 2.62 M (297) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高驾驶分心识别的应用性及识别模型的可解释性,利用迁移学习方法研究构建驾驶人驾驶分心行为识别模型并采用神经网络可视化技术研究对模型进行解释。以VGG-16模型为基础,对原模型全连接层进行修改以适应驾驶分心行为识别任务,将原数据集中的十类驾驶行为按照所包含的分心类型合并为六类,采用合并后的数据集进行模型训练和验证。利用Grad-Cam方法提取了模型在识别不同驾驶行为时的重点关注区域并进行可视化,对照各分心行为的特点及模型分类时的重点关注区域对模型进行了解释。结果表明:所构建模型在测试集中的平均识别准确率达98.89%,经过训练的模型已具备了定位各驾驶行为的关键特征并据此判别行为类别的能力。

    • 电线积冰及舞动高风险区域的数值模拟

      2021, 21(7):2974-2981.

      摘要 (345) HTML (0) PDF 6.60 M (298) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘 要 导线覆冰舞动是一种影响电网正常运行的灾害性天气。通过对2018年1月25-29日长江中下游地区大范围导线覆冰舞动事故的天气形势、大气层结与云中水成物特征的分析,探讨了导线覆冰舞动的天气成因,进而利用耦合了电线覆冰增长模型的WRF模式,对导线覆冰厚度及舞动高风险区域的时空分布进行了模拟,结果表明:1)冷空气与西南暖湿气流在长江中下游地区交汇,该区从地面到700 hPa的温度均低于0 ℃,冻雨为“过冷暖雨”机制;2)模拟结果显示覆冰期间地面降水经历了 “固态-混合态-固态”的相态转化过程,与观测结果较为一致;3)耦合了积冰增长预报系统(IFAS)的WRF模式,模拟的各阶段电线积冰厚度的空间分布特征与监测到冻雨天气的气象站点分布较为吻合,覆冰厚度极值与观测结果接近。4)利用耦合了美国空军气象局诊断方案的WRF模式,根据模拟的冻雨厚度与瞬时最大风速,模拟出了导线覆冰舞动高风险区域分布,与电网的观测记录较为吻合。该研究表明模拟的导线覆冰厚度能够反映冻雨过程中电线积冰厚度的时空变化特征,特别是舞动高风险区域分布的成功模拟,对舞动进行提前预警进而降低舞动损失具有重要的实用价值。

    • 城市轨道交通工程施工安全事故聚类分析

      2021, 21(7):2982-2988.

      摘要 (450) HTML (0) PDF 4.66 M (343) 评论 (0) 收藏

      摘要:为确定城市轨道交通工程施工事故的主要类型,并探究全过程的各种风险因素。本文针对城市轨道交通工程施工安全事故,提出了基于k-mean均值的城市轨道交通工程施工安全事故聚类分析的主要流程,分析验证了安全风险分布的重点阶段与主导因素,同时,确定了城市轨道交通工程施工事故的主要类型。通过本文的研究可以建立安全风险分布阶段及风险因素基本框架,确定分类变量,形成结构化数据库。

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