• 2021年第21卷第9期文章目次
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    • >TK能源与动力工程
    • 太阳能光热发电的集热技术现状及前景分析

      2021, 21(9):3421-3427.

      摘要 (1255) HTML (0) PDF 1.70 M (614) 评论 (0) 收藏

      摘要:太阳能光热发电是目前太阳能利用领域中发展最为迅速、最具研究价值的技术之一,相较于光伏发电具有输出连续稳定可调、碳排放量低等独特的优势。作为光热电站的最主要投资部分,太阳能集热系统对光热发电性能具有重要影响,本文针对光热发电在集热技术上的国内外发展现状进行了阐述,指出了目前集热技术路线存在的主要问题,并由此对太阳能热发电集热系统的发展前景进行了合理展望与分析。

    • >TU建筑科学
    • 地下综合管廊地震响应研究进展

      2021, 21(9):3428-3445.

      摘要 (763) HTML (0) PDF 2.59 M (535) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,作为承载城市动脉重要的生命线工程,地下综合管廊工程大量涌现,其抗震性能及地震响应研究成为当前地下结构工程的热点方向之一。首先简要介绍了地下综合管廊的震害现象及抗震分析方法,然后基于我国大量的典型实际工程,将地下综合管廊工程按建设试点前、建设试点及非建设试点进行分类,并总结了地下综合管廊工程的特点,随后对国内地下综合管廊地震响应研究的发文量进行简要分析,最后针对地下综合管廊工程的特点分别从国外及国内(模型试验及场地条件、地震波、预制结构等数值模拟)角度入手详细阐述了其地震响应的研究现状和进展,总结了目前主要的研究成果并指出现有研究的不足与问题,对下一步的研究方向提出了一些建议。

    • >U交通运输
    • 沥青路面热反射涂层的降温性能研究综述

      2021, 21(9):3446-3456.

      摘要 (756) HTML (0) PDF 1.75 M (561) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的沥青路面吸热、储热能力强,容易造成沥青路面车辙问题和加剧城市热岛效应的发展。沥青热反射涂层的使用,可以保护沥青路面稳定性和作为缓解城市热岛效应的措施。文中分析了沥青热反射涂层工作机理和研究方法,结合热反射涂层内外因素对其降温性能的影响进行了研究。结果表明,填料折光系数越大,涂层对光的反射能力越强;填料的粒径、体积浓度和涂层的厚度均存在一定最佳范围,在该范围内它们越大涂层降温性能越好;涂层结构的改变可以充分发挥填料的作用,使其降温性能得到提高;着色填料对太阳辐射吸收程度不同,因此不同颜色涂层的降温性能不同;涂层运用在不同类型的路面上,降温效果也不同;在环境因素影响方面,热反射涂层在长期使用中会出现老化、磨损等问题,降温性能也随之降低。各种因素对涂层降温性能影响不同。最后,分析了沥青热反射涂层对热环境的影响。

    • 预制式水泥混凝土路面研究现状及发展趋势

      2021, 21(9):3457-3467.

      摘要 (606) HTML (0) PDF 3.36 M (436) 评论 (0) 收藏

      摘要:水泥混凝土路面具有强度高,耐久性好的特点,适用于高寒高海拔等特殊地区,但其施工时受现场气温和施工工艺影响较大且养生时间长。预制式水泥混凝土路面具有工厂化生产、施工便捷等优点,可适用于对特殊地区路面病害进行快速修复,也可用于解决传统水泥混凝土路面施工的相关问题。本文主要阐述了预制式水泥混凝土路面的研究和应用现状,分别从设计和施工两个角度对四种应用形式:混凝土预制块、预制板块拼接修复、连续装配式水泥混凝土路面、预应力装配式水泥混凝土路面进行分析总结,系统归纳了现有预制式路面的结构和工艺特点,最后对现有技术进行评价与展望。

    • >O3力学
    • 低雷诺数下附属棱柱的圆柱绕流减阻

      2021, 21(9):3468-3474.

      摘要 (748) HTML (0) PDF 4.20 M (470) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前圆柱绕流减阻方案的探索一直是绕流研究的热门,有关棱柱作为扰流柱对圆柱减阻效率影响的研究却较少。基于不可压缩粘性流动Navier-Stokes控制方程,利用OpenFOAM对附属棱柱下圆柱绕流问题进行数值模拟。在圆柱上游或下游设置双扰流棱柱,研究了雷诺数Re=200下不同角度、间距比的棱柱对其升力、阻力系数和涡脱频率的影响。结果表明附属棱柱能有效改善圆柱表面的压力分布,降低压差阻力。上游设置棱柱时对圆柱的减阻效率可以达到37.21%,较下游设置棱柱的减阻效率更高。下游设置棱柱时对圆柱升力的抑制效率高于上游棱柱,可以达到99.86%。上下游同时设置棱柱时对圆柱升力、阻力的抑制效果能得到进一步提高,较单圆柱平均阻力系数可以降低54.63%,升力系数可以降低99.94%。

    • >O4-5物理学
    • 超声界面波在充液双金属复合管道中的传播特性分析

      2021, 21(9):3475-3480.

      摘要 (783) HTML (0) PDF 2.47 M (494) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着管道运输行业的发展,复合管道越来越多地应用于机械、能源、化工等领域。利用超声界面波对复合管道的界面位置进行损伤探测成为机械装备超声无损检测研究的新方向。本文以充液金属复合管道为研究对象,采用多物理场有限元分析软件建立了充液复合管道的有限元模型,利用电信号激励超声界面波,分析了超声界面波在管道中的传播特性,并分析了不同液体对超声界面波的影响。研究发现:与空的复合管道相比,超声界面波在充液复合管道中的传播特性差别明显。在充液双金属复合管道中,超声界面波一部分来自于初始激励,另一部分来自于液体中激励的超声导波;随着传播的进行,初始激励的超声界面波迁移至固液界面处,形成固-液界面波,并逐渐泄漏至液体中;液体中的超声导波每经过一次管道壁面反射,在固液界面处形成一股新的固-液界面波,从而形成等间隔传播的固-液界面波群组。液体密度影响界面波的能量分布:液体密度越大,界面波能量越分散;液体的纵波波速影响固-液界面波的形成速度:纵波波速越快,固-液界面波形成越快。研究工作和分析结果可为管道损伤检测提供理论依据。

    • >P天文学、地球科学
    • 基于潮汐调和分析的全球定位系统-多路径反射测量技术潮位预报

      2021, 21(9):3481-3486.

      摘要 (526) HTML (0) PDF 3.54 M (534) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于GPS-MR的潮位监测已经成为验潮站监测的有效补充,但较少学者利用GPS-MR反演潮位进行潮汐调和分析和预报。为了验证GPS-MR潮位预报的可能性,本文利用美国大陆板块边缘观测组织(PBO)提供的GPS信噪比数据进行潮位反演,将该反演结果重采样为等间隔潮位序列,利用该潮位序列计算各分潮的调和常数,并进行潮汐预报。通过与美国海洋与大气局(NOAA)提供的实测验潮数据进行对比,结果表明:GPS-MR反演潮位与验潮站实测潮位具有一致性,相关系数为0.94,RMSE为0.16 m;经样条函数拟合后的1小时GPS-MR潮位序列预测结果同采用验潮站潮位进行预测结果精度相当,同验潮站实测潮位的RMSE为0.14 m,相关系数为0.97。可见,利用GPS-MR技术进行潮位监测和预报是可行的。

    • 1968—2018年湘北地区暴雨过程气候特征及变化趋势

      2021, 21(9):3487-3494.

      摘要 (531) HTML (0) PDF 2.75 M (413) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用湘北地区18个气象观测站1968—2018年逐日降水资料,采用线性趋势、Mann—Kendall检验、保证率和R/S分析等方法,分析并预测该地区暴雨过程气候特征及变化趋势。结果表明:(1)80%保证率下,湘北地区4月14日之前出现首场暴雨过程,11月8日之前出现末场暴雨过程,末场暴雨比首场暴雨落区更加均匀,且近51年末场暴雨日期显著推后,湘北地区暴雨过程发生期显著延长;(2)湘北地区暴雨过程在各个月份都有出现的可能, 其中6—7月为多发月份,但暴雨过程尤其是较强暴雨过程不仅容易出现在夏季,出现在11月的概率同样很高;(3)湘北地区暴雨过程的覆盖范围、综合强度显著增加,较强暴雨的过程次数、持续时间、综合强度显著增加,并且在7月向极端化方向发展最显著;(4)首场暴雨日期未来变化较小,而末场暴雨日期将继续推后,暴雨发生期将继续延长,未来湘北地区暴雨过程的发生次数和持续时间将会继续增加,较强暴雨过程次数、持续时间和综合强度将继续增加。

    • 大同盆地云岗组石窟段河流相沉积特征

      2021, 21(9):3495-3504.

      摘要 (475) HTML (0) PDF 11.84 M (556) 评论 (0) 收藏

      摘要:大同盆地云岗组分布于大同云岗盆地、宁武静乐盆地、沁水盆地北部等地区。其命名地点在山西大同市云岗镇,其中石窟段为云岗组中段。经前人研究发现,大同盆地云岗组为辫状河沉积。本文通过对研究区野外露头中三条典型剖面的研究,全面分析了石窟段河流相沉积特征,并完成了如下工作:(1)制作了研究区野外露头中三条剖面的素描图并建立了界面划分方案;(2)在界面划分的基础上进行各单元内部岩相、沉积构造及沉积特征的分析;(3)综合各单元的沉积特征,并通过剖面之间的横向对比对比,研究区野外露头沉积相的横向变化特征与联系被明确的展示出来;(4)明确了研究区河流相沉积模式并形成了研究区沉积相模式概图。相信本文所完成的工作会为大同盆地侏罗纪的进一步研究及未来大同地区的煤矿开采工作提供资料基础。

    • 信江流域地下水水化学特征及形成机制

      2021, 21(9):3505-3512.

      摘要 (492) HTML (0) PDF 3.26 M (420) 评论 (0) 收藏

      摘要:地下水质量是鄱阳湖水生态环境重要组成部分,研究地下水的水化学特征、形成机制对流域水资源合理开发利用和生态文明建设具有重要意义。本文利用Gibbs图解法、相关性分析法、以及主成分因子分析方法等分析了鄱阳湖信江流域地下水的水化学特征和形成机制。结果表明:大气降水是地下水的主要补给来源,Ca2+、Na+、HCO3-是地下水中优势离子,受水文地质情况及人类活动影响流域内水化学类型主要以Ca-HCO3、Ca-HCO3·SO4为主。地下水中离子主要来源于岩石风化,Ca2+、HCO3-、Mg2+主要来自碳酸岩风化,Na+、SO42-主要来自于蒸发岩的溶解,NO3-、Cl-主要来自于人类活动,K+主要来源于硅酸岩风化输入,人类活动的影响主要为工矿活动;同时Ca2+、Na+还受到阳离子交替吸附作用影响,阳离子交替吸附作用参与了地下水水文地球化学过程。碳酸岩、蒸发岩、硅酸岩、人类活动、大气降水对地下水溶质贡献率分别为29.6%、19.9%、12.1%、19%、19.4%。

    • 降雨条件下滚石斜坡失稳机理试验研究

      2021, 21(9):3513-3519.

      摘要 (451) HTML (0) PDF 7.25 M (409) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究滚石斜坡在降雨入渗条件下的失稳机理,通过模型试验,分析不同降雨时长、不同坡度条件下,滚石斜坡的稳定性与含水率、孔隙水压力及土压力的映射关系,并结合模型试验推导了滚石斜坡的稳定性计算方法,研究表明:(1)随着降雨时长的增加,所有斜坡的含水率、孔隙水压力和土压力值均增加。(2)55°斜坡比75°和35°斜坡更利于降雨入渗,其含水率、土压力和孔隙水压力均为最大,从而更易失稳滑动。(3)降雨条件下,滚石斜坡的失稳破坏最先为岩土颗粒滚落、然后是局部滑动并不断扩大。(4)结合模型试验,推导出适用于滚石斜坡降雨入渗条件的简布法稳定性计算公式。研究成果可用于西藏高原公路滚石斜坡的维修整治。

    • >R医药、卫生
    • 黄芪甲苷在心肌梗死大鼠模型中的心肌保护作用

      2021, 21(9):3520-3525.

      摘要 (536) HTML (0) PDF 2.39 M (605) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 首发未治疗精神分裂症患者生活质量与精神症状的关联

      2021, 21(9):3526-3530.

      摘要 (447) HTML (0) PDF 866.57 K (385) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的:探讨首发未用药的精神分裂症患者与接受治疗的精神分类症患者之间的生活质量有无显著性差异;生活质量与精神分类症症状之间是否存在关联。方法:选取美国精神疾病诊断与统计手册第 4版( DSM - IV )诊断明确的门诊和住院精神分裂症患者共99例,同时纳入年龄、文化程度无差异的健康对照57例。采用世界卫生组织生存质量测定量表简表 ( WHOQOL-BREF )和阳性与阴性症状量表 ( PANSS )对患者进行评估。结果:生活质量首发未治疗组、治疗组精神分裂症患者均显著低于对照组(F=13.660,P=0.000),首发未用药组生活质量总评分及心理评分显著低于治疗组(P=0.019,P=0.007)。首发未用药组精神分裂症环境、生活质量总分与PANSS阴性症状分之间存在明确的负性关联(R=-0.479,P=0.000;R=-0.288,P=0.045)。治疗组精神分类症患者环境评分、生活质量总分与PANSS阴性症状分之间存在明确的正相关(R=0.319,P=0.024;R=0.284,P=0.045)。结论:精神分裂症患者的生活质量显著下降。首发未用药的精神分裂症患者的生活质量较已经接受药物治疗的患者明显下降。患者的精神症状的严重程度,尤其是阴性症状的严重程度与其生活的环境质量息息相关。

    • >TB一般工业技术
    • 密封弧面半径对C形组合密封圈密封性能的影响

      2021, 21(9):3531-3536.

      摘要 (578) HTML (0) PDF 3.29 M (465) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究密封副处弧面半径大小对密封圈密封性能的影响,通过ANSYS有限元软件数值仿真方法研究了氢化丁腈橡胶和三元乙丙橡胶两种材料组成的C型组合密封圈。介绍了两种材料的非线性以及ANSYS中描述这类材料特性的Mooney-Rivlin模型,然后简述了有限元模型的建立、接触对以及载荷的设置。根据仿真得出的云图和数据,分别从Von Mises应力、剪切应力和接触压力三个方面来考察密封副处的弧面半径对C型组合密封圈密封性能的影响及密封圈能否满足工作要求。结果表明:在不同弧面半径的参数下,密封圈都可以达到密封效果;在弧面半径较大时,由于Von Mises应力以及剪切应力都较大,增加了密封失效可能性;在弧面半径较小时,密封副处接触压力比较大,增大了密封圈的磨损率,减短其使用寿命。可见当密封弧面半径选择13 mm时,最大Von Mises应力和剪切应力比较小,密封副处的接触压力适中,此值较为合理。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 渑栾高速采空区路段覆岩赋存状态与处治对策

      2021, 21(9):3537-3543.

      摘要 (339) HTML (0) PDF 5.21 M (374) 评论 (0) 收藏

      摘要:为保障车辆的安全运营,在建设采空区上方高速公路之前,查明高速公路下伏采空区的覆岩赋存状态尤为重要。以渑栾高速采空区路段为研究对象,综合采用现场钻探、理论分析和高密度电法分析此区域下伏采空区深部的覆岩破坏与浅层的扰动情况。结果表明:基于关键层位置的理论方法更适用于分析本区下伏采空区的覆岩破坏高度,研究路段仅K4+790~K5+070路段的采空区位于地表下方10~20 m范围内,其余路段的采空区赋存深度均超过100 m,并以此为基础,提出了渑栾高速采空区路段的处治对策。研究成果可为类似工程的设计与建设提供借鉴意义,具有一定的参考价值。

    • 基于信息增益优化支持向量机模型的煤矿瓦斯爆炸风险预测

      2021, 21(9):3544-3549.

      摘要 (436) HTML (0) PDF 1.29 M (390) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探索基于样本数据的煤矿瓦斯爆炸风险预测,本文依据本质安全理念构建了预测瓦斯爆炸风险的指标集,结合机器学习与特征优化算法提出了IG-SVM的组合模型,通过对优化后的14种特征信息的分类学习,完成对风险未知样本的预测任务。以全国100家煤矿企业为研究对象,使用不同模型分别预测瓦斯爆炸风险并全面分析和比较,实验结果表明,经过IG优化后的SVM模型预测正确率达到了95.45%,相对于单一SVM模型提高了9.09%,同时高于其它预测模型,证明了该组合模型在瓦斯爆炸风险预测领域的优越性。

    • >TE石油、天然气工业
    • 基于细胞自动机的断控岩溶过程数值模拟方法

      2021, 21(9):3550-3555.

      摘要 (516) HTML (0) PDF 2.73 M (430) 评论 (0) 收藏

      摘要:断溶体作为一种特殊的碳酸盐岩储集体类型,其形成过程尚缺乏一种定量的模拟方法。根据断溶体地质研究认识,断控岩溶以断裂破碎带为核心发生溶蚀扩大,其溶蚀程度的差异受断裂分布、裂缝密度、地层岩性差异、大气淡水或底部热液接触时间等综合因素影响。提出一种基于细胞自动机模拟断控岩溶过程的方法,以走滑断裂形成的裂缝网络为初始条件,以一定酸浓度的大气水注入为边界条件,综合考虑地层岩性差异、裂缝发育密度、重力作用,建立了基于酸扩散、连通性和传导率共同控制的模拟规则,并最终形成由累积酸溶蚀定量表征溶蚀演化程度的模拟方法。通过塔河10区典型断溶体单元实例模拟,验证了该方法的可行性。

    • 黔北地区牛蹄塘组页岩储层裂缝特征

      2021, 21(9):3556-3562.

      摘要 (423) HTML (0) PDF 5.80 M (482) 评论 (0) 收藏

      摘要:以黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩储层为研究对象,通过岩心、薄片、场发射扫描电镜和测试分析等手段,对牛蹄塘组页岩储层裂缝发育特征和主控因素进行了分析。结果表明:研究区牛蹄塘组页岩岩心裂缝以构造裂缝为主,包括高角度剪性裂缝、高角度张性裂缝、低角度滑脱缝,岩心裂缝充填程度较高,以方解石充填为主;镜下微观裂缝以非构造缝为主,包括层间缝、粒内缝和粒间缝。微裂缝的发育对页岩气藏丰度、页岩气井单井产能都有积极贡献。同时,对裂缝发育的主控因素研究发现,构造因素是裂缝发育最主要的控制因素。此外,同一构造背景下受不同岩性、岩石力学性质、矿物组成、有机质含量等因素影响,裂缝发育程度和性质也存在差异。其中TOC与裂缝发育程度并非单一的线性关系,当TOC过高时(6~8%),裂缝发育程度明显降低;具有高杨氏模量、低抗拉强度的碳质页岩,在区域应力作用下更易形成构造裂缝。

    • 天然气水合物藏井眼蠕变缩径研究

      2021, 21(9):3563-3570.

      摘要 (523) HTML (0) PDF 4.69 M (466) 评论 (0) 收藏

      摘要:天然气水合物作为储量丰富的清洁能源备受世界各国的关注,但水合物储层的不稳定性使得其钻井和开采都存在困难。当井眼钻开后,水合物储层的蠕变特性会造成井眼缩径,进而影响水合物井的钻井安全。本文对冻土水合物地层在井眼钻开后的井眼缩径进行分析,结果表明,缩径发生时井眼不同方位地层将以不同速率进行缩径,但随着时间的增加不同方位处的缩径速率趋于相同;随着水合物层埋深的增加,井眼的蠕变量将呈近线性增加;井眼的蠕变缩径速率将随着地应力非均匀性的增大而增大;随着水合物饱和度的增加,井眼的缩径速率降低。研究结果为水合物地层钻井液密度的选取提供理论依据。

    • 页岩气解析模型产量预测技术优化方案

      2021, 21(9):3571-3575.

      摘要 (374) HTML (0) PDF 2.25 M (371) 评论 (0) 收藏

      摘要:页岩超低渗、强非均质性以及复杂缝网特征使得解析模型法产量预测参数输入不确定性大,生产历史拟合多解性强,产量预测难度大。基于页岩气井生产长时间段呈线性流动的特点,开展线性流分析和解析模型产量预测工作,提出首先通过线性流分析解释确定解析模型参数初值和范围、再进行历史拟合和产量预测的思路和方法流程。研究表明:根据页岩气流动阶段诊断可以初选解析模型;运用流动物质平衡方法可确定动用储量和气藏尺寸;采用线性流不确定性分析可以确定渗透率和裂缝半长等参数范围。该方法可提高解析模型历史拟合和产量预测精度,同时提高了工作效率,经8口井应用测试:方法提高单井历史拟合速率40%以上,提高产量预测精度18.1%。

    • 页岩气水平井产出剖面定量解释方法

      2021, 21(9):3576-3581.

      摘要 (514) HTML (0) PDF 1.66 M (445) 评论 (0) 收藏

      摘要:涪陵页岩气田多采用多级压裂分段射孔方式完井,气藏开发与管理者迫切需要了解各层段的产出情况,产出剖面测试是获取各层段产出情况最为直接的方法。对于生产稳定的水平井,水平段可以划分为两个射孔簇之间的管流段以及射孔簇位置的射孔段。在全井所有的管流段、射孔段分别应用管流能量方程、射孔簇流体流入能量守恒方程,从而建立全井的产出剖面的解释模型。根据某页岩气井的沿水平段所测温度、压力等数据,选择相应的地质参数、井眼轨迹等,应用全井的产出剖面的解释模型,通过调用matlab的lsqnonlin函数,求解模型方程组,实例计算结果显示能够满足工程应用的要求。可见利用温压测试可实现水平井产出剖面的定量计算。

    • 水驱油藏产量递减主控因素确定与应用

      2021, 21(9):3582-3587.

      摘要 (510) HTML (0) PDF 1.55 M (404) 评论 (0) 收藏

      摘要:水驱油藏产量递减主控因素确定对开展有针对性的油藏开发调整具有重要意义。本文先通过理论分析获得水驱油藏产量递减率影响因素,再运用灰色关联分析法确定产量递减率主控因素;在灰色关联分析中,首次提出了对“趋大”和“趋小”指标分别进行无因次化处理。将该方法用于确定胜利油田某区块2016产量递减主控因素,并筛选对主控因素影响较大的单井。研究表明:开油井数、平均单井产液速度、综合含水率、平均单井生产时间等参数是影响油田产量递减的直接因素;含水率是影响胜利油田某区块2016产量递减率的主控因素,其次为单井产液速度、平均单井生产时间、开油井数;针对胜利油田某区块的主控因素(综合含水率),筛选出了影响综合含水率的11口油井,井号分别为X8-122、X4-141、X4-14、X6-14、X8-14、X7-91、X2-131、X3-121、X4N19、X8-102及X8-11;与这11口井不堵水开发10年后的效果相比,堵水后开发10年的区块剩余油分布有明显降低、且累计采油量增加661.37万方。本文研究为水驱油藏有针对性的开发调整提供有效方法。

    • 基于扩散系数变化的致密储层水平井CO2吞吐产能预测模型

      2021, 21(9):3588-3594.

      摘要 (405) HTML (0) PDF 2.33 M (413) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对致密油油藏水平井CO2吞吐产能预测缺少合适的计算模型的现状。本文通过建立CO2扩散区和非扩散区的复合流动模型,考虑原油在不同区域扩散导致的粘度差异,提出了水平井CO2吞吐单井产能预测的解析模型,推导出基于CO2扩散影响的致密油藏水平井产能预测的数值模型。研究表明:无因次扩散距离与扩散系数和扩散时间均呈正相关;采油指数与扩散系数呈正相关,增加幅度随扩散系数的增大而减缓。对单一扩散系数而言,井距越短采油指数越大,并随粘度不断降低而单调增加;水平井的井距和水平段长度对采油指数影响较大。通常情况采油指数随扩散半径的增大而单调增加,井距越小扩散半径对采油指数的影响越大;采油指数与水平段长度呈正相关,水平段长度为350m的采油指数是长度为100m的2.52倍。水平井水平段长度越小扩散半径对采油指数的影响增大。

    • >TH机械、仪表工业
    • 温度影响的轴承动态预紧耦合降维方法

      2021, 21(9):3595-3600.

      摘要 (537) HTML (0) PDF 1.82 M (374) 评论 (0) 收藏

      摘要:机床主轴承预紧状态随运行工况动态变化,但预紧力与轴承动力学特性非线性相关,根据轴承动态特性变化对预紧力实施动态优化是提高球轴承综合性能的关键。为提高主轴轴承综合性能,提出一种新的预紧力优化准则。构建了温度影响的球轴承动力学模型,分析变转速、变预紧力和变温升综合影响的球轴承动力学特性变化规律,采用主成分分析法对预紧力与轴承动态指标间的耦合关系实施动态降维优化。MATLAB仿真结果表明,在恒速和温升状态下轴承动态预紧状态与滚动体-内滚道接触载荷影响关系密切,其贡献率高达95.8%,该方法为球轴承动态预紧优化提供重要理论依据。

    • 一种基于变分模态分解参数优化的轴承故障诊断方法

      2021, 21(9):3601-3605.

      摘要 (615) HTML (0) PDF 1.82 M (460) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决变分模态分解方法在提取风电机组齿轮箱轴承的故障特征频率时受模态个数Κ和惩罚项系数α影响的问题,提出了一种基于人工鱼群算法的变分模态分解方法。首先,利用人工鱼群算法优化变分模态分解参数Κ和α;其次,通过优化的变分模态分解对故障信号分解,获得若干模态分量;最后,筛选包络熵值最小的分量进行包络分析,进行滚动轴承的故障诊断。实验结果表明,人工鱼群优化的变分模态分解方法能够有效提取故障特征,缩短了46%的寻优收敛时间,提高了轴承故障诊断精度。

    • >TJ武器技术
    • FOX-7/HMX混合炸药烤燃试验的数值计算

      2021, 21(9):3606-3611.

      摘要 (577) HTML (0) PDF 2.99 M (467) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究FOX-7/HMX混合炸药的热响应特性,基于热爆炸理论中的热平衡原理,以McGuire-Tarver三步反应模型及成核和生长反应模型分别描述HMX和FOX-7的化学反应过程,建立了FOX-7/HMX混合炸药烤燃过程的计算模型。将建立的计算模型以用户自编函数(UDF)的方式添加到FLUENT软件中,对混合炸药的烤燃过程进行了数值模拟。同时还对FOX-7/HMX混合炸药进行了烤燃试验研究。结果表明:炸药样品中最终发生了燃烧反应。在升温速率为3°C/min的条件下,炸药试样中心处点火温度计算结果和试验结果分别为203.3°C和196.2°C,点火时间计算结果和试验结果分别为3360s和3444s;炸药试样1/2半径处点火温度计算结果和试验结果分别为202.1°C和191.6°C,点火时间计算结果和试验结果分别为3360s和3264s。模拟计算结果与试验结果基本一致,相对误差能够满足实际预估的需求。

    • >TK能源与动力工程
    • 高低周复合疲劳工况下汽轮机转子钢寿命模型

      2021, 21(9):3612-3617.

      摘要 (592) HTML (0) PDF 2.08 M (431) 评论 (0) 收藏

      摘要:高周疲劳和低周疲劳交互作用产生的高低周复合疲劳会引起汽轮机转子钢10Cr-1Mo-1V钢的快速失效,本文研究了高低周复合载荷下10Cr-1Mo-1V钢的应变-寿命特性,通过分析应变比-寿命比的关系,提出一种研究高低周复合疲劳寿命的新方法。通过引入四种材料的高低周复合疲劳实验数据,用于不同工况下模型的验证与分析。结果表明,所提出的模型与实验值较好地吻合,对于承受复合疲劳工况的材料,其适用性较强,所需参数较少。

    • >TM电工技术
    • 抑制直流偏磁导致的互感器饱和的直流补偿法

      2021, 21(9):3618-3625.

      摘要 (470) HTML (0) PDF 3.84 M (396) 评论 (0) 收藏

      摘要:在超特高压直流输电线路相继投入运行的背景下,直流偏磁造成电流互感器(current transformer,CT)饱和的现象日趋严重,抑制CT饱和尤为重要。通过直流偏磁产生机理和CT等效模型的建立,推导得到三种CT暂态饱和时的二次电流及铁芯磁链表达式,并提出直流补偿法来抑制直流偏磁导致的CT暂态饱和。基于PSCAD(Power Systems Computer Aided Design)仿真平台,分析直流偏磁对CT二次电流的影响,通过定量计算得到补偿直流与偏磁电流的对应关系。抑制电流互感器暂态饱和可以确保其准确地将一次电流传变至二次侧,二次电流波形不会出现畸变,能够避免因差流过大引起的保护误动,确保电力系统安全可靠运行。此外,针对励磁涌流及接地故障造成的CT饱和,仿真结果验证该方法切实可行。

    • 限定尺寸的无线电能传输线圈优化设计

      2021, 21(9):3626-3632.

      摘要 (388) HTML (0) PDF 4.35 M (372) 评论 (0) 收藏

      摘要:为优化设计尺寸约束的无线电能传输系统线圈,提高系统传输效率,通过ANSYS软件对传输线圈进行建模仿真和实验验证的方法研究了双线圈串串拓扑结构的等效电路模型和线圈模型参数,得到了在尺寸约束条件下优化平面螺旋线圈的主要影响因素,然后以品质因数为衡量标准,利用ANSYS软件对传输线圈部分进行研究和设计,找到尺寸约束下线圈的最佳缠绕方式,最后根据理论和仿真的优化结果绕制线圈,并通过实验验证了理论研究和设计的可行性。结果表明:优化线圈组经过实验相比于两个对照线圈组传输效率由0.85和0.87提高到了0.97,分别提升了14.1%和11.4%。可见在尺寸约束的条件下根据理论和仿真的优化结果绕制的线圈能有效提升系统的传输性能。

    • 基于分阶段离群点检测的电力市场异常辨识

      2021, 21(9):3633-3641.

      摘要 (456) HTML (0) PDF 2.93 M (513) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了监管电力市场中存在的各类违规行为,保证市场的公平竞争,提出了一种基于分阶段离群点检测算法的电力市场异常行为辨识方法。该方法首先梳理不同交易阶段异常行为的特征并提取相应的特征指标,并采用主成分分析法对其进行降维,然后分阶段地进行异常行为的检测。同时利用使用平均距离改进局部离群因子算法,显著地提升了算法的检测效果。通过某地区电力市场提供的交易数据进行实验分析,实验结果表明该方法能有效识别市场中的异常行为,为市场监管人员利用海量数据进行有效监管提供了新思路。

    • 电力信息网络安全态势评估方法

      2021, 21(9):3642-3648.

      摘要 (389) HTML (0) PDF 2.33 M (450) 评论 (0) 收藏

      摘要:电力信息网络安全态势评估是当今网络安全领域研究中的热门领域。但现有基于神经网络的网络安全态势评估方法效率较低,且容易陷入局部最优导致评估精度不高。本文提出一种改进人工蜂群优化神经网络的网络安全态势评估方法。首先,通过引入混沌序列改进人工蜂群算法,来提高蜂群的多样性,使其具备更强大的全局搜索能力。然后,利用改进的蜂群算法代替反向传播算法来优化神经网络的各权值参数。最后,新方法对真实的电力信息网络攻击实验进行了安全态势评估预测。与传统的评估方法相比,基于改进的人工蜂群和神经网络的安全评估方法提高了安全评估精度,加快了收敛速度。

    • 不同故障条件下500 kV金属氧化锌避雷器温度分布特性

      2021, 21(9):3649-3655.

      摘要 (367) HTML (0) PDF 5.50 M (367) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >TN电子技术、通信技术
    • 一种基于邻值比较的信噪分离方法

      2021, 21(9):3656-3661.

      摘要 (505) HTML (0) PDF 3.99 M (437) 评论 (0) 收藏

      摘要:为更高效的监测射电天文台站电磁环境,需针对宽带频谱序列研究高精度信噪分离方法,为进一步的信号识别和统计提供算法支撑。本文依托实测频谱数据样本,提出一种基于邻值比较的信噪分离方法。首先,采用邻值比较算法,提取宽带频谱的背景噪声,并对提取背景噪声进行滤波处理,结合标准差理论,确定宽带频谱的信噪分离阈值,实现宽带频谱信号和噪声的分离。其次,采用此方法对实测数据样本进行处理,并与现有信噪分离方法进行对比,结果表明该方法通用性较好,信噪分离准确度高,能够应用于射电天文台站的电磁环境实时监测。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 一种基于机器人操作系统的代价地图自适应膨胀半径设置方法

      2021, 21(9):3662-3668.

      摘要 (391) HTML (0) PDF 2.48 M (430) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对复杂环境下移动机器人自主导航易被困,路径规划不理想等问题。首先通过改进机器人操作系统(robot operating system,ROS)中代价地图代价值衰减函数和七宫格检测法,研究了代价地图自适应膨胀半径算法。然后通过动态衡量启发函数与优化子节点选择方法,研究了结合环境信息的改进A*路径规划算法。实验结果表明:使用自适应膨胀半径算法和改进A*算法后的路径拥有更好的平滑度,减少33.6%转角次数和37%转向角度。能避开复杂障碍物群,降低移动机器人被困几率,提高了复杂环境下ROS移动机器人自主导航的安全性和鲁棒性。

    • 基于BERT的诉讼案件违法事实要素自动抽取

      2021, 21(9):3669-3675.

      摘要 (456) HTML (0) PDF 1.93 M (350) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对诉讼案件违法事实要素抽取效果依赖领域专业知识的特点,提出一种基于BERT的诉讼案件违法事实要素自动抽取方法。首先通过构建领域知识并采用谷歌BERT预训练语言模型进行训练得到拟合诉讼案件领域数据的模型参数和中文预训练字嵌入向量作为模型的输入,得到具有上下文相关的语义表示,以提高词嵌入的上下文语义质量,然后采用循环卷积神经网络对文本进行编码并获取在文本分类任务中扮演关键角色的信息,提升案件违法事实要素抽取的效果,最后采用focal 函数作为损失函数关注难以区分的样本。违法事实要素抽取的工作是通过对文本标签进行分类得到的。实验测试表明,该方法对诉讼案件要素抽取的F1值为86.41%,相比其他方法性能均有提高。对模型注入领域内知识,也可以提高模型抽取准确率。

    • 社区老年人空间行为轨迹异常分析方法

      2021, 21(9):3676-3681.

      摘要 (326) HTML (0) PDF 2.38 M (343) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析社区中老年人空间行为轨迹的规律并识别其异常空间行为轨迹,本文建立了基于DTW算法和ST-DBSCAN聚类算法的社区老年人异常空间行为轨迹分析模型。首先,利用社区内老年人空间轨迹定位数据,采用ST-DBSCAN聚类算法对连续空间轨迹进行聚类分析,提取老年人的动态行为链。进而,针对两种常见的异常轨迹模式(出行轨迹偏离日常轨迹和停留时间过长),利用DTW算法对老年人的动态轨迹进行异常模式识别。最后,结合异常轨迹模式、老年人背景信息、气象信息,建立社区老年人异常行为风险分析模型,分析老年人在出现轨迹异常情况下的安全风险。本文基于微软亚洲研究院的开源轨迹数据集GeoLife对建立的模型进行了验证,研究结果表明,模型可以识别老年人出行时的异常空间轨迹,分析其安全风险。研究成果可以为居委会、社区物业、养老机构等部门的老年人安全管理工作提供方法支持。

    • 基于视频图像检测的高速公路车型分道行驶监测系统

      2021, 21(9):3682-3688.

      摘要 (510) HTML (0) PDF 3.42 M (396) 评论 (0) 收藏

      摘要:高速公路客货混行是交通事故的重要诱因,据统计造成10人以上死亡的交通事故中,货车与大客车相撞占据了75%。虽然国内外都已经开始推广客货分道,但是对客货分道行驶的监管还不完善,目前的监督手段还主要是摄像头拍照,后期由工作人员对违规行为进行检查,暂时还缺少一个成熟的关于客货分道的智能检测方案。本文采用视频图像检测法对高速公路进行研究和应用,本文构建了基于机器学习和计算机视觉的视频图像检测模式,以提高视频检测的稳定性和准确率,提出了基于尺度不变特征变换(Scale invariant feature transformation,SIFT)池化的车辆特征提取模型,摒除传统视频背景建模稳定性和准确率不高的缺陷,获取车辆车型特征数据和分道行驶参数,经过试点样本训练后,实验结果表明车型识别的准确率高达95%以上,车辆分道检测的准确率也能达到90%左右。

    • 二维Otsu拟合线阈值图像分割方法

      2021, 21(9):3689-3697.

      摘要 (411) HTML (0) PDF 5.34 M (515) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对已有二维Otsu线阈值法分割方法存在的因误分类而导致的分割质量下降、抗噪性能不足的问题。结合二维Otsu折线阈值算法和曲线拟合方法,提出了二维Otsu拟合线阈值图像分割方法。该方法是在二维Otsu折线阈值法基础上提出改进。先对二维直方图中边界信息或噪声所属区域的像素点迭代分割,并设定迭代停止条件,以获得多个阈值点,然后引入曲线拟合的方法,将多个阈值点拟合成线阈值,最后以此线阈值作为分割标准实现分割。实验结果表明,利用该方法对边缘丰富的图像分割具有较好的分割效果,抗噪能力和自适应能力更强,普适性更高。

    • 基于Sentinel-2数据的山口红树林生理参数反演及时空特征

      2021, 21(9):3698-3707.

      摘要 (575) HTML (0) PDF 6.24 M (406) 评论 (0) 收藏

      摘要:生理参数叶绿素含量、光合有效辐射吸收率、植被覆盖度和叶面积指数是湿地植被重要的特征参数,也是衡量湿地生态健康状况的重要指标。本文以广西山口红树林自然保护区为研究区,以逐月的Sentinel-2和MODIS影像数据为数据源,采用人工神经网络的方法对山口红树林的四种生理参数叶绿素含量、光合有效辐射吸收率、植被覆盖度和叶面积指数进行反演构建回归模型,并对比相应MODIS影像的产品,分析得出红树林逐月和不同生长期的生理参数动态变化。实验结果表明:(1)四种生理参数与MODIS产品的相关系数在95%置信区间内均高于0.71,反映了Sentinel-2影像反演红树林生理参数具有较高的可信度。(2)四种生理参数均在2月份表现出最低值,9月份趋于稳定;生理参数均最低值出现在缓存区,最高值出现在核心区,也反映了自然和人类活动对其有影响。(3)不同生长期红树林的植被生理参数则变化不同,FVC、LAI和FAPAR在萌芽期和发育期呈上趋势,CAB和LAI在成熟期(9-12月)呈上升趋势。该研究结果对红树林植被变化监测提供依据,为生态评估及保护提供参考。

    • >TS轻工业、手工业、生活服务业
    • 四种石斛花化学成分及抗氧化活性

      2021, 21(9):3708-3715.

      摘要 (526) HTML (0) PDF 2.85 M (370) 评论 (0) 收藏

      摘要:为进一步挖掘石斛花的食用及药用价值,测定比较铁皮石斛花(DOF)、紫皮石斛花(DDF)、鼓槌石斛花(DCF)及梳唇石斛花(DSF)的生化成分、功能性成分及抗氧化活性。结果表明:四类石斛花中多酚(PP)、游离氨基酸(FAA)、多糖(PS)、可溶性糖(SS)的含量以及氨基酸总量、类黄酮物质总量分别在6.28~14.58%、0.94~2.37%、1.47~5.73%、46.85~53.46%、3.07~8.95 mg/g、0.43~5.87 mg/g之间,其中,PP、FAA、PS的含量在DOF中最高,SS的含量在DCF中最高,氨基酸总量在DSF中最高,类黄酮物质总量在DDF中最高。DSF的总抗氧化能力(T-AOC)最强,DDF对DPPH.清除能力及.OH清除能力最强,其半抑制浓度(IC50)分别为0.0541 mg/mL和0.5092 mg/mL。此外,相关分析发现PP、FAA、芦丁、天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、组氨酸、甘氨酸、苏氨酸、精氨酸、丙氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸与抗氧化活性正相关(p < 0.01)。综上,本研究为石斛花相关健康产品、日化产品等研究开发提供一定的基础。

    • >TU建筑科学
    • 考虑土-桩筏基础-结构的共同作用的层间隔震结构地震响应

      2021, 21(9):3716-3722.

      摘要 (564) HTML (0) PDF 5.98 M (1455) 评论 (0) 收藏

      摘要:层间隔震结构是一种新型隔震体系,近年来其隔震性能受到各国学者关注。采用有限元软件ABAQUS建立了层间隔震结构三维整体空间模型,考虑地基土-桩筏基础-上部结构的共同作用(SSI),进行地震作用下的非线性动力响应分析。研究了考虑 SSI 前后的层间隔震结构体系振动特性及动力响应,通过改变基础底部不同土层性质、不同桩长,探讨各因素对考虑SSI的层间隔震结构的影响规律。结果表明:不考虑SSI的层间隔震结构基底剪力、各层位移明显大于考虑SSI的情况;基底采用硬土层时的基底剪力、各层位移大于采用软土层时的情况;深桩基础相比浅桩基础的周期小、基底剪力、顶点位移、各层位移均增

    • 近海在役钢筋混凝土框架结构抗震能力时变劣化规律

      2021, 21(9):3723-3734.

      摘要 (387) HTML (0) PDF 5.64 M (1421) 评论 (0) 收藏

      摘要:为量化表征近海在役RC框架结构的抗震能力时变劣化规律,以氯离子扩散理论为基础,首先研究建立了钢筋锈蚀深度预测模型,介绍了近海在役RC框架结构数值建模方法,进而以可抵御地震峰值加速度PGA表征结构抗震能力,提出了基于能力谱方法的在役RC框架结构抗震能力量化方法,并据此分析了不同设防水平在役RC框架结构的抗震能力时变劣化规律,建立了相应的量化模型。结果表明:所建立的抗震能力量化方法可直接量化在役RC框架结构不同破坏极限状态可抵御的地震强度,从而直观反映在役RC框架结构的实际抗震能力;随着服役龄期的增长,在役RC框架结构不同破坏极限状态的抗震能力近似呈线性关系退化,且其退化速率随设防水平的降低不断提高;随着设防水平的提高,在役RC框架结构抗震能力劣化的起始时间不断提前;所建立的时变抗震能力量化模型可近似表征近海在役RC框架结构抗震能力的时变劣化规律,但尚需实例验证。

    • 摩擦软钢节点阻尼器抗震及抗倒塌性能

      2021, 21(9):3733-3739.

      摘要 (403) HTML (0) PDF 4.95 M (397) 评论 (0) 收藏

      摘要:依据传统钢梁柱节点提出了新型摩擦软钢双重耗能节点阻尼器,该阻尼器能够将中屈服点软钢屈服耗能和钢板摩擦耗能相结合进而提高节点的抗震及抗倒塌性能。为提高计算效率采用多尺度建模方法进行有限元建模,节点核心区采用精细化建模方式,非节点核心区梁柱部分采用非线性梁单元,针对梁柱钢节点及其平面框架结构进行抗震性能分析,结果表明:在梁柱节点增设节点阻尼器可有效提高梁柱节点的承载力和耗能能力,并吸收外部输入能量,降低结构构件的破坏水平。同时,本文基于抽柱法将该新型节点应用于平面钢框架结构的静力Pushdown分析和非线性动力时程分析,研究结果表明:在增设该阻尼器后,可以有效降低构件失效点位移进而提高结构的抗倒塌性能。

    • 销铰连接M36高强螺栓常幅疲劳性能试验

      2021, 21(9):3740-3746.

      摘要 (493) HTML (0) PDF 5.11 M (456) 评论 (0) 收藏

      摘要:在循环荷载作用下,大跨度钢结构销铰连接高强螺栓可能发生疲劳失效。为研究其疲劳性能,针对材质35CrMoA的12.9级高强螺栓进行9组常幅疲劳试验,拟合得到应力-循环次数曲线(即S-N曲线),数值模拟获得其应力分布规律及应力集中系数,并通过试件断口形貌揭示其疲劳破坏机理。结果表明:螺栓承压面第一节螺纹齿根及耳板对试件的挤压处应力集中较严重,理论应力集中系数为4.409;螺栓的疲劳破坏绝大部分起始于模拟所得试件的应力突变位置,断口疲劳破坏特征明显;所得S-N曲线可以反映不同应力幅下销铰连接高强螺栓的疲劳寿命,分别建立了以名义应力幅和缺口应力幅为变量的常幅疲劳计算公式;对比试验结果与GB 50017-2017《钢结构设计标准》规定的疲劳建议值,2×106次循环对应的名义应力幅与缺口应力幅分别为标准中构件类别Z11建议值的84.78%和373.8%,为构件类别J2建议值的42.39%和186.9%。

    • 分散剂浓度和超声震荡对富伊利石矿物的细粒土的颗粒级配的影响

      2021, 21(9):3747-3753.

      摘要 (338) HTML (0) PDF 4.32 M (383) 评论 (0) 收藏

      摘要:土的颗粒粒径分布已被广泛应用于评价土壤的性质,而土的颗粒粒径分布曲线受土壤预处理的影响。为了定量评价土壤样品预处理中六偏磷酸钠的浓度和超声震荡时间对土壤颗粒粒径分布的影响,比选出一个表征颗粒粒径分布的定量指标进行了t检验。结果表明,分维值可以作为表征土颗粒分散效果的定量指标;六偏磷酸钠在2%的质量浓度下就可达到最大分散效果,而浓度达到12%以后分散效果显著下降;超声震荡的分散效果显示出分散与絮凝的动荡性,在很短时间就可表现出分散性,而后随震荡时间增加其与絮凝现象交替出现;超声震荡的最佳分散能因土壤质地的不同而表现出差异性,0.25-0.5mm含量最高的粉质粘土最先分散,粉土次之,红黏土分散最慢。可见,六偏磷酸钠的分散效果是受其浓度影响的,超声波不可单独作为一种那个分散方式使用。

    • 五盂高速公路顺层岩质边坡变形破坏模型试验

      2021, 21(9):3754-3762.

      摘要 (441) HTML (0) PDF 7.06 M (345) 评论 (0) 收藏

      摘要:顺层基岩导致的滑坡是山区及丘陵地区高速公路等工程建设中易发的地质灾害。为揭示开挖和降雨对顺层岩质边坡稳定性的影响,以山西五盂高速公路顺层岩质边坡为对象,采用大型物理模型试验研究了含软弱结构面顺层岩质边坡在开挖及降雨条件下的变形机理。并使用SAA阵列式位移计、三维激光扫描仪、摄影测量技术和人工变形测量相结合的方法,对顺层岩质边坡模型进行位移监测。研究结果表明:含单层软弱结构面边坡的变形机理主要为沿软弱结构面的多级牵引式滑动破坏;降雨对含双层软弱结构面顺层岩质边坡滑动破坏的诱发作用尤为明显,其间,软弱结构面作用主要表现为两方面,一方面为雨水对结构面本身的软化使其强度降低并形成滑带,另一方面为软弱结构面的存在减弱了雨水向下层岩体的入渗,导致其上覆岩体迅速饱和,强度急剧降低,当降雨量达到一定程度时,上覆破碎岩体沿滑动面发生大规模的整体破坏。可见强降雨是此类边坡破坏的主要诱发因素也是重要的致灾因素,灾害防治应的重点在于防水、治水。

    • 基于损伤的黏聚力弱化-摩擦角强化模型对大型地下洞室群围岩稳定性的影响

      2021, 21(9):3763-3769.

      摘要 (389) HTML (0) PDF 4.68 M (471) 评论 (0) 收藏

      摘要:岩体的峰后强度对大型地下洞室群围岩开挖变形稳定具有较大影响。本文针对此问题,采用基于损伤的CWFS(粘聚力弱化摩擦角强化)模型并以DLL(动态链接库)的形式植入FLAC3D程序中,针对依托工程的大型地下洞室群围岩开挖稳定性,开展了考虑围岩开挖损伤和不考虑损伤的开挖全过程模拟。通过分析围岩的变形、应力、塑性区与损伤区的规律及其与现场监测数据的对比,研究了开挖损伤对围岩稳定性的影响。结果表明:考虑围岩开挖损伤相对于不考虑损伤时,围岩应力释放程度较高,不利于地下洞室群的稳定;围岩塑性区和变形在主厂房顶拱与边墙等区域约增加至1.5~2.0倍。CWFS模型能有效反映围岩塑性屈服的诱因,即损伤系数在0.5~1.0范围内为开挖卸荷导致的屈服,损伤系数在0~0.5范围内为开挖损伤导致的屈服;采用该模型得到的围岩开挖变形在量值上与采用多点位移计得到的现场监测值相近,变化趋势基本相同,不考虑围岩开挖损伤时得到分析结果相对于实际工程偏危险。

    • 一种自修复固化土的抗拉强度试验

      2021, 21(9):3770-3775.

      摘要 (375) HTML (0) PDF 4.75 M (390) 评论 (0) 收藏

      摘要:固化土在道路工程上运用广泛,其抗压强度高但抗拉强度低,且易产生干缩裂缝导致强度降低。本文介绍一种具有强度自修复功能的固化剂,并对其开展抗拉(劈裂)强度试验研究。通过室内试验及电镜扫描试验发现,相较于传统的水泥固化土,添加自修复固化剂后,劈裂强度和水稳定性显著提升。养护3天和7天后破坏,水泥土和自修复固化土均具备一定的劈裂强度自修复能力,养护14天后破坏,自修复效果大部分来源于自修复固化剂,且自修复强度随自修复固化剂掺量的增加而增加。水泥水化反应生成水化硅酸钙胶体(C-S-H),自修复固化剂中的水性聚合物经固化形成均匀的分子网络结构,两者相互搭接,形成了强度更高、孔隙率更小的交互空间结构。

    • 高温后钢筋与玄武岩纤维混凝土黏结性能

      2021, 21(9):3776-3782.

      摘要 (384) HTML (0) PDF 2.85 M (371) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文对经历不同温度和玄武岩纤维掺量的混凝土试件进行中心拉拔试验,基于粘结-滑移整体曲线分析温度和纤维掺量对光圆钢筋与混凝土粘结性能的影响。结果表明:400 ℃ 以下时,温度对钢筋与混凝土间粘结应力造成的损失较小,粘结-滑移曲线的四个阶段变化明显,而升温至600 ℃和800 ℃时造成粘结应力严重损失,曲线没有明显的阶段变化。在200 ℃时粘结性能较好,在800 ℃时粘结性能较差。纤维掺量对粘结性能也有较大影响,适量纤维的掺入有利于提高混凝土的整体性能,改善高温后钢筋混凝土的粘结性能,而过量掺入则会降低高温后混凝土粘结性能。

    • >TV水利工程
    • 透水性对丁坝周围能量变化的影响试验研究

      2021, 21(9):3783-3789.

      摘要 (485) HTML (0) PDF 3.60 M (502) 评论 (0) 收藏

      摘要:丁坝是航道整治常用的整治建筑物之一,实际工程中其多由块石抛筑而成并具有一定的透水性。通过水槽概化模型试验和理论分析相结合的方法,研究了不同空隙尺寸和不同空隙率条件对坝身段、坝头前端和主流带区能量变化的影响,结果表明:透水丁坝在坝身段空隙尺寸越小,水流通过损耗位能越少;坝头前端动能与空隙尺寸成反比,与空隙率成正比;主流带区,空隙尺寸和空隙率的变化对位能影响不明显,对动能影响明显。研究成果对于深刻认识实际丁坝工程失稳机理具有重要意义,并可为丁坝设计和修复提供技术支撑。

    • >TU建筑科学
    • 地铁软土层冻融特性试验分析及模糊随机预测

      2021, 21(9):3790-3796.

      摘要 (333) HTML (0) PDF 3.88 M (344) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对南通地铁软土层三类土样进行冻胀和融沉试验,发现冻胀力、冻胀率和融沉系数随着冻结温度降低而增大;在相同的温度条件下,黏土冻融特性最显著,粉质黏土中等,而粉土最弱。受土性、温度、含水率和干密度等因素的综合影响,三类土样的冻融变化规律表现出明显的不确定性。利用两类不同的权值对小波神经网络的激励和输出函数进行修正,利用梯度下降的方法对伸缩和平移参数进行优化。在此基础上,以土性、温度、含水率和干密度为输入量,冻胀率和融沉系数为输出量建立模糊随机小波网络冻融特性预测模型。工程算例表明,模型冻胀和融沉的预测值与具体工程实测值基本吻合,可作为南通地铁及周边地区地下冻结法施工冻融特性预测的有效工具。

    • >U交通运输
    • 基于正交试验-贝雷法的冷再生混合料配合比设计优化及性能评价

      2021, 21(9):3797-3806.

      摘要 (399) HTML (0) PDF 5.04 M (406) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对铣刨料抽提前后级配差异性,对比修正马歇尔设计法,提出正交试验-贝雷法的冷再生料配合比优化方法;通过ABAQUS建立路面温度场分析冷再生层的工作温度;采用半圆弯曲、低温弯曲试验对不同水泥掺量、不同级配的冷再生混合料低温性能进行研究;从能量角度分析断裂能与应变能密度指标与现行规范指标的相关性及对不同水泥掺量、级配的敏感性,提出再生混合料低温性能评价指标;通过冻融劈裂及40℃和60℃轮辙试验分析了混合料的水稳定性及高温稳定性。结果表明:采用正交试验-贝雷法对配合比优化后干、湿劈裂强度分别提高了34.5%及30.3%;通过温度场分析,确定再生层工作温度范围为-20℃~40℃;配合比优化后混合料低温性能、水稳定性及高温稳定性分别提高8.6%、7%、20%~30%;分别确定了冷再生混合料低温性能、水稳定性及高温性能评价指标为低温应变能密度、冻融劈裂强度比及40℃动稳定度,并确定了对应指标值。因此,通过配合比优化可以较大程度地提升冷再生混合料的性能,以应变能密度及40 ℃动稳定度能够更准确评价冷再生混合料的路用性能。

    • 不同钢丝堆积态下悬索桥主缆除湿性能

      2021, 21(9):3807-3813.

      摘要 (399) HTML (0) PDF 4.14 M (384) 评论 (0) 收藏

      摘要:主缆除湿系统是悬索桥主缆在设计过程中的重要环节,直接影响主缆在工作中的服役寿命。针对主缆实际形貌特点,本文基于CFD数值计算方法,系统研究了主缆内不同钢丝堆积态对主缆内部空气流动特性的影响,并通过南沙大桥(虎门二桥)实桥试验对数值计算结果进行验证。结果表明:通过数值模拟得到均一态的压降和试验实测压降的相对误差低于5%,表明本文所建立模型的准确性。松散态结构的存在会有效改变缆内横截面上的速度分布,在0.03D处双堆积态下各个孔隙率下的速度增加率达到最大值,相较于单一堆积态缆内速度增加了12.9%;松散态堆积结构的松散程度对缆内的湍动能影响不明显,但是相比均一态堆积结构,双态堆积结构会使缆内的湍流变化更剧烈,湍动能峰值更大;不同孔隙率对于缆内内部的压降分布的影响不明显,相对于均一态在?=21.5时的双堆积态下最大压降仅减小了26Pa。

    • 土压平衡盾构掘进参数相关性分析及预测模型

      2021, 21(9):3814-3821.

      摘要 (603) HTML (0) PDF 3.06 M (511) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究盾构机在特定地层条件正常掘进状态下的掘进参数选取和预测,以深圳地铁16号线天健花园站~龙城中路站左线土压平衡盾构施工区间的微风化灰岩地层段为背景,对其掘进参数进行数理统计、Pearson相关性分析及建立预测模型。考虑了施工工艺等因素对数据的影响;对6个主要掘进参数的相关性进行了定量分析;用多元线性回归和随机森林方法对主要掘进参数进行建模预测。研究结果表明,在该地层条件下的推进速度平均值为15.81mm/min、总推进力平均值为12973.69kN等;计算出6个掘进参数间的Pearson相关系数,其中总推进力和刀盘转矩的相关系数r值为0.569**,存在显著的中等正相关关系;运用r、MAE和RMSE三个指标对模型进行对比评估,结果表明随机森林模型预测性能更优。

    • 综合考虑早晚高峰交通流特性的可变车道布置方案

      2021, 21(9):3822-3828.

      摘要 (451) HTML (0) PDF 2.29 M (535) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市中早、晚高峰时期的“潮汐交通”现象严重影响了交通系统的效率。为了缓解早、晚高峰时期交通不平衡现象造成的交通拥堵和道路资源浪费现象,本文从网络的角度出发,提出了缓解路段交通流不平衡的可变车道调整方法,并构建了双层规划模型。其中上层模型寻求最优的可变车道布置方案,以最小化网络的总出行时间,下层模型根据用户平衡模型进行交通流分配。为求解所提出的模型,本文设计了嵌套Frank-Wolfe算法的遗传算法,并基于经典的Sioux Falls网络进行了数值试验。结果表明:采取可变车道布置方案后,网络出行者的总出行时间大大降低;在允许的投资费用下,尽可能多地设置可变车道可为网络高效运行发挥积极作用。可见本文提出的模型可为交通管理者改善交通网络运行效率提供理论支持。

    • 基于因子分析与人工神经网络的驾驶倾向性动态辨识模型

      2021, 21(9):3829-3833.

      摘要 (515) HTML (0) PDF 2.32 M (390) 评论 (0) 收藏

      摘要:驾驶倾向性是衡量驾驶员驾驶过程中情绪偏好的动态指标,是碰撞报警系统中考虑的关键参数。本文在分析驾驶倾向性的基础上,采用因子分析和人工神经网络理论建立了驾驶倾向性的动态辨识模型,对原始数据进行因子分析提取特征参数并作为人工神经网络的输入,选取400组数据作为训练样本,69组数据做测试样本,通过采用驾驶员心理测试、实车实验方式对模型进行验证。结果表明,该模型具有训练时间减少,辨识准确率较高的优点,为提前做好安全预警提供支持。

    • >V航空、航天
    • 鼠笼弹性支承结构优化设计方法

      2021, 21(9):3834-3839.

      摘要 (534) HTML (0) PDF 5.00 M (408) 评论 (0) 收藏

      摘要:支承刚度是影响转子系统动力学特性的重要参数之一,为了提高鼠笼弹性支承刚度设计的精确性,提出了一种鼠笼结构优化设计方法。结合鼠笼的加工装配条件、柔度条件以及疲劳应力条件,建立带有非线性约束的鼠笼结构优化数学模型,基于该模型运用有效集算法优化鼠笼的结构参数,根据优化结果建立鼠笼参数化有限元模型,采用遗传算法对结构做进一步优化。最后举例验证了该方法的有效性。结果表明:在满足非线性约束的条件下,优化结果与设计目标值误差在1%以内,该优化方法提高了鼠笼刚度的设计精度,明显减少了设计迭代次数,从而缩短了设计周期。

    • 高可靠硅压力式静压信号处理电路设计与实现

      2021, 21(9):3840-3847.

      摘要 (360) HTML (0) PDF 4.72 M (456) 评论 (0) 收藏

      摘要:硅压力式静压高度控制器是返回舱在指定高度完成开伞的保证,静压信号处理器是硅压力式静压高度控制器的重要组成部分,对接收到的硅压力传感器信号进行处理,得到控制开伞点的开关量信号。硅压力式静压信号处理器电路包括电源电路、电压跟随电路、基准值比较电路、光耦隔离电路和三取二开关电路五部分。为提高电路性能,对部分电路的结构和参数进行优化,通过优化前后调试结果比对研究了减小浪涌电流、抑制电源纹波、提高抗干扰能力的方法,并通过仿真计算研究了电路可靠性。结果表明限流电阻能够抑制浪涌电流;LC滤波能够减小电源纹波;依据基准值比较电路迟滞宽度计算公式,合理调整电路阻值,可以增大迟滞宽度;三取二逻辑判断具有较高的可靠性。可见电路参数微小的调整,可以影响电路性能的合理性,最后可以得出,优化后的电路设计合理、改进措施有效。

    • 巡航速度控制下航空公司受扰航班一体化恢复

      2021, 21(9):3848-3854.

      摘要 (367) HTML (0) PDF 2.01 M (536) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于航空运输系统的复杂性,诸多原因如天气、空中交通流量管制、军航、飞机维修等会导致航班的不正常产生。为了解决航空公司面对航班扰动人工恢复和分阶段恢复的弊端,本文考虑航班不正常一体化恢复,综合考虑飞机、机组与旅客恢复。改进传统航班网络的弊端,并给出一种基于广度优先搜索的航班网络生成算法,并根据此网络在路径置换、路径延长、路径取消策略的基础上额外考虑巡航速度控制策略,对航班恢复决策过程进行建模。针对模型中的非线性约束利用双曲不等式转化为二阶锥优化问题进行求解,并设计场景算例,说明巡航速度控制在一体化恢复中的作用。

    • 基于航空公司的航班计划优化与延误预测

      2021, 21(9):3855-3860.

      摘要 (544) HTML (0) PDF 1.11 M (444) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着我国民航业的快速发展,航班延误情况一直较为严重。本文建立了航班计划优化模型,将软备份运力分配在飞行时间和过站时间中,提高了航班的正常率、起飞的准点率和航班串的鲁棒性;为了进一步提高航班的正常率,本文追踪航班串中各航班的过站机场和离场时间,用加权马尔科夫链预测处在该时间段的过站机场的延误状态,并针对不同的延误状态作出相应的延误预警,提高了航班运营的可靠性。

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