• 2022年第12期文章目次
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    • >TH机械、仪表工业
    • 高速重载车辆主动油气悬架系统平顺性控制发展综述

      2022, 22(12):4675-4686.

      摘要 (206) HTML (0) PDF 3.23 M (113) 评论 (0) 收藏

      摘要:主动油气悬架具有车身姿态和高度实时控制、阻尼、刚度参数实时调节,路面情况适应性好等特点,能使车辆在不同的运动状态或路面情况下始终保持良好的平顺性和操纵性能。随着计算机控制技术和电控技术的快速发展,以及人们对于乘车舒适性的要求愈来愈高,主动油气悬架在车辆上的应用需求日益增加,尤其是针对一些行驶路况较差、载重量大的高速重载底盘工程车辆,传统的被动油气悬架也难以满足其平顺性要求,采用主动油气悬架系统对车辆行驶的平顺性进行升级成为当前研究的热点。本文对车辆的主动油气悬架系统的原理及特点进行分析,以及对国内外高速重载车辆的主动油气悬架系统平顺性控制研究与应用现状进行总结和回顾,详细阐述了油气悬架进行主动控制常用的控制策略,最后对高速重载车辆的主动油气悬架系统技术的未来发展做出了展望。

    • >TM电工技术
    • 鲁棒优化在电力系统机组组合问题中的应用综述

      2022, 22(12):4687-4695.

      摘要 (124) HTML (0) PDF 2.02 M (75) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >TU建筑科学
    • 梁-柱节点抗连续倒塌性能研究进展

      2022, 22(12):4696-4706.

      摘要 (111) HTML (0) PDF 10.90 M (130) 评论 (0) 收藏

      摘要:结构的连续性倒塌一直是土木工程领域关注的焦点,而梁柱节点作为结构体系传递荷载的关键部位,其一旦遭受破坏,就可能造成结构连续性的倒塌倾覆,进而造成无法估量的损失。本文简要介绍了整体结构的两种不同的连续倒塌的形式以及四类主要的抗倒塌设计方法,结合已有研究成果从抗连续倒塌模式、抗连续倒塌机制以及抗连续倒塌性能三个方面总结了节点破坏导致的连续性倒塌研究现状。结合应用及研究热点,从试验研究和数值分析角度分别对装配式梁柱节点和自复位梁柱节点的研究进展进行了阐述。最后提出一种基于超弹性形状记忆合金的新型自复位梁柱节点,并对设计方法、抗倒塌性能以及抗震性能的研究进行了探讨。

    • >O1-2数学
    • 基于局中人平方超量的区间数均分剩余值及其在冷链物流企业联盟中的应用

      2022, 22(12):4707-4714.

      摘要 (74) HTML (0) PDF 1.98 M (55) 评论 (0) 收藏

      摘要:在现实决策环境中,由于受外部环境、市场状况等不确定因素的影响,收益值无法准确预估,这种情况下用区间数可以很好地表示收益值的可能范围。首先,考虑合作收益分配的公平原则以及每个局中人都希望加入联盟后分配获得的合作收益尽可能多的心理预期,基于区间数的平方距离和最小二乘法,构建使最大合作联盟中所有局中人的区间数平方超量之和最小的二次规划模型,据此确定每个局中人的收益分配值。然后,考虑局中人的权重对收益分配策略的影响,构建相应的二次规划模型,并获得其最优解的解析式,即加权区间数均分剩余值。最后,以冷链物流企业联盟为例,将所提出的(加权)区间数均分剩余值应用于解决实际的合作收益分配策略问题。结果表明:解均满足存在性、唯一性、有效性、个体合理性、超可加性、对称性等合作博弈解的基本性质,据此获得的合作收益分配策略更加公平、合理。

    • >O4-5物理学
    • 掺杂和应变对硅纳米线电子结构与光学性质的调制影响

      2022, 22(12):4715-4720.

      摘要 (45) HTML (0) PDF 9.23 M (39) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究掺杂和应变对[111]晶向硅纳米线的电子结构与光学性质的调制影响,基于密度泛函理论体系下的广义梯度近似(general gradient approximation,GGA),采用第一性原理方法开展了相关计算。能带计算表明:空位掺杂和元素掺杂均引入杂质能级,形成了N型和P型半导体材料。单轴应变则进一步减小了带隙,增强了掺杂硅纳米线的导电性,但由于应变也修饰了费米面附近能级的形貌,能带曲率突变影响了体系的导电性能。光学性质计算表明:相比于空位掺杂,元素掺杂更有效地改变了SiNWs的介电函数、吸收系数、折射率与反射率等光学参数,而单轴应变则削弱了元素掺杂的影响。拉应变提升了光吸收的范围和强度,尤其是可见光波段,使掺杂硅纳米线成为优质光伏材料,压应变则降低了对紫外光波段的吸收效率。在紫外区域,拉应变和压应变对掺杂硅纳米线的折射率与反射率的影响相反,在红外和可见光区域影响则一致。本文研究结果为基于应变和掺杂硅纳米线的光电器件设计与应用提供一定的理论参考。

    • >P天文学、地球科学
    • 基于InSAR的宁夏黄土丘陵区(西吉县)滑坡隐患早期识别

      2022, 22(12):4721-4728.

      摘要 (88) HTML (0) PDF 20.93 M (91) 评论 (0) 收藏

      摘要:滑坡灾害突发性强,隐蔽性高,传统的排查手段已无法满足新形势下摸清地质灾害风险隐患底数的要求。随着雷达观测数据精度与质量的发展,合成孔径雷达干涉测量(InSAR)成为监测地表变化的有效手段。本研究利用InSAR技术对宁夏黄土丘陵区固原市西吉县进行面状监测,获取了2019年12月25日-2020年1月18日内的形变结果,结合光学遥感影像目视解译对潜在滑坡隐患进行综合遥感识别,共识别出8处隐患点,经实地核查验证,与实际情况吻合。该研究结果表明InSAR技术在该地区具有很好的适用性,可为当地防灾减灾行动提供数据参考,并为黄土丘陵区滑坡隐患早期识别提供方法借鉴。

    • 基于众源影像的三维重建方法

      2022, 22(12):4729-4738.

      摘要 (58) HTML (0) PDF 42.06 M (70) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前,众源影像存在获取数据难以筛选,进而导致从影像中生成的点云数据产生几何缺失和含有大量噪声等问题。针对此,论文实现了一种基于众源影像的三维重建方法。首先,采用基于网站Application Programming Interface(API)和基于网页解析的方法获取众源影像数据,然后借助深度学习对获取得到的众源影像进行筛选,获取高质量的众源影像数据,最后运用运动恢复结构(Structure from motion,SFM)算法完成三维重建。论文利用众源影像获取场景的三维结构,对生成的点云模型进行对比和分析,得到了经深度学习算法筛选的图片集更适用于三维重建的结论,以解决众源影像这一新兴数据源在三维建模应用时出现的弊端和不足。

    • 河南输电线路舞动气象风险的可预报性分析

      2022, 22(12):4739-4745.

      摘要 (70) HTML (0) PDF 9.04 M (46) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究基于数值模式的河南输电线路舞动预测的可预报性,本文以数值预报数据和常规舞动气象风险预测模型为基础,通过对河南121个国家气象站的舞动高影响气象要素预报能力的评估,揭示了借助数值预报开展舞动预测的可能性,同时针对河南容易发生输电线路舞动区域进行检验评估,得到以下结论:(1)河南东部平原地区输电线路舞动具有较好的可预报性,而西部山地丘陵地区舞动可预报性相对较低,四个舞动高发区可预报由高到低分别是:东部平原地区、南部山区、西北部山区、西南部盆地。(2)河南地区温度、风速和湿度预报均表现为东部平原地区偏差小、西部山区偏差大的特点;(3)输电线舞动的气象高影响区间的可预报性从大到小依次是风速、温度、湿度,其命中率分别为73.4%、78.4%和67.1%,温度和风速在河南东部的可预报性明显高于河南西部,而湿度在河南南部可预报性高而北部可预报性低;(4)温度、风速和湿度的可预报性区域分布有差异,要提高输电线路舞动预测水平,需要在不同区域针对不同要素进行预报订正和调整。

    • >S农业科学
    • 基于InVEST模型的杨溪河流域土地利用变化对水源涵养功能的影响

      2022, 22(12):4746-4751.

      摘要 (43) HTML (0) PDF 5.38 M (44) 评论 (0) 收藏

      摘要:水资源短缺问题已经严重制约人类的生产生活,研究不同土地利用条件下的产水量和水源涵养功能,可科学指导区域水资源的利用和管理。利用InVEST模型分析了杨溪河流域1995年、2005年和2015年不同土地利用情况下的水源涵养量和水源涵养服务价值。结果表明:杨溪河流域在1995年的水源涵养量大于2005年和2015年,2005年和2015年的水源涵养量较为接近;杨溪河流域1995年、2005年和2015年的产水量均显示出上游和下游有较高的产水量;杨溪河流域在1995年、2005年和2015年的水源涵养服务价值分别为23.56亿元/a、21.44亿元/a和21.55亿元/a。人类活动将影响杨溪河流域水源涵养功能,在水资源开发利用方面,要协调好经济、环境和资源等各方的关系,为杨溪河流域等我国南方地区中小流域的开发利用和保护提供参考依据。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 基于无人机激光雷达技术的开采沉陷监测方法与参数反演

      2022, 22(12):4752-4761.

      摘要 (53) HTML (0) PDF 14.68 M (47) 评论 (0) 收藏

      摘要:矿区开采沉陷监测与预测对于煤炭安全生产来说至关重要,目前煤矿地表沉陷监测的主流手段均有一定的局限性,存在精度与效率不能兼得的问题。利用无人机激光雷达(UAV LiDAR)技术可以实现矿区地表三维点云的快速获取,建立多期数字高程模型(DEM),两期DEM相减即可得到沉陷盆地,具有高效高精的特点。本文对无人机激光雷达地表沉陷监测的原理流程和概率积分预计参数动态反演方法进行了分析讨论,以内蒙古唐家会煤矿为例,设计了无人机激光雷达飞行方案,采集了两期激光点云数据,并对实测数据进行了组合解算、融合、滤波,建立两期DEM,求取了观测时间段内的地表下沉盆地,并进行了全盆地动态反演,得到测区概率积分预计参数。实验结果DEM精度分别为0.034mm和0.037mm;下沉盆地精度为0.050mm,结果对于煤矿开采沉陷监测与预测来说是相对可靠的,为无人机激光雷达应用于地表监测提供了案例。

    • 基于权值时变模型的矿井突水最优逃生路径的动态选择

      2022, 22(12):4762-4771.

      摘要 (49) HTML (0) PDF 3.01 M (56) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了减少矿井突水发生时造成的人员伤亡,为井下人员动态选择出合理的逃生路径。综合考虑随时间变化的水位高度和水的流速对矿工逃生路径选择的影响,将其量化为对人体稳定性的影响,并将所研究的时间进行分段,根据不同时段下巷道内平均水流速与临界流速之比求得动态危险系数,并实时加权到邻接矩阵上,建立以巷道初始当量长度与危险性程度为衡量最优路径的权值时变数学模型,运用改进的Dijkstra算法进行求解,并结合W煤矿矿井进行实例分析。结果表明,优化后的模型更能反映突水时巷道内的实际情景,同时,改进的Dijkstra算法能够有效应用于突水时期最优逃生路径的动态选择中,使选择的逃生路径更加安全可靠。

    • 碳钢在四川典型盐化工环境中的大气腐蚀行为

      2022, 22(12):4772-4777.

      摘要 (41) HTML (0) PDF 9.73 M (52) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究四川电网输变电设备在典型工业环境中的金属腐蚀特点,以便为输变电设备差异化防腐措施提供理论指导,选取碳钢为研究对象,针对四川典型盐化工城市自贡市,在该市乡村环境和重工业污染环境地区分别开展一年期大气腐蚀试验。通过宏观形貌观察、腐蚀速率测试、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射( XRD) 、电化学测试等多种方法,全面研究了碳钢在这两种环境下的大气腐蚀行为。研究结果表明:碳钢在自贡地区腐蚀程度较为严重,重工业污染环境大气腐蚀速率为32.14 μm/a,即使在乡村环境也受到较为严重的腐蚀,腐蚀速率达到21.92 μm/a。碳钢在上述两种环境中的大气腐蚀行为具有显著差异,在氯离子含量更高的重工业污染环境中,碳钢表面更容易生成针状腐蚀产物,锈层保护性差,腐蚀将进一步加速。为提高自贡地区输变电设备腐蚀防护效果,可采取在重工业污染地区适当提高防护等级的差异化防腐措施。

    • >TE石油、天然气工业
    • 基于XGBoost与SVR变权组合模型致密油的采收率预测

      2022, 22(12):4778-4787.

      摘要 (60) HTML (0) PDF 9.64 M (52) 评论 (0) 收藏

      摘要:致密油储层因具有渗透率与产能低下的特点,多采用大型水力压裂改造储层来提高采收率,根据不同的地质、压裂参数变化,预测改造后的采收率对于压裂施工改造有良好的指导作用。目前多因素影响的致密油压裂后采收率预测理论模型,难以实时准确地根据压裂方式及参数来预测压裂后油藏采收率变化。为进一步提升致密油的采收率预测精确度,本文引进机器学习进行预测,基于极限梯度爬升算法(XGBoost)和支持向量回归算法(SVR)进行了一定改进得到变权组合模型XGBoost-SVR,模型借鉴残差进化机制,实现加权融合系数的最优组合,该组合模型可对两种单模型进行优势互补,避免了因单一模型参数导致的范围性误差,增大模型预测容错率。本文首先对致密油的采收率影响因素进行收集整理,分析地质因素、储层因素和工程因素对采收率的影响,构造相关原始数据集;其次将预处理后数据集输入SVR单模型和XGBoost单模型分别进行训练,得出单模型预测值;最后采用基于残差的自适应的变权组合方法建立XGBoost-SVR组合模型,得到各模型最终预测结果,明确采收率影响因素及各影响因素权重比。模型预测结果表明:与SVR和XGBoost单模型相比,组合模型在预测精度达到94.63%,表现出更好的适应性。

    • 基于八链码形状匹配的抽油机井地面示功图凡尔开闭点识别

      2022, 22(12):4788-4796.

      摘要 (37) HTML (0) PDF 5.15 M (44) 评论 (0) 收藏

      摘要:示功图凡尔开闭点的精准识别对抽油机井工况诊断、功图计产具有重要意义。针对目前示功图凡尔开闭点识别研究局限性,结合大数据环境下抽油机井生产特点,为进一步提高示功图凡尔开闭点识别精准性和实用性,提出一种基于八方向链码形状匹配的抽油机井地面示功图凡尔开闭点识别方法。首先对理论示功图和凡尔开闭点物理表示意义进行分析,用自定义的八方向链码对预处理后的地面示功图进行轮廓提取,再建立形状匹配库,在设定的迭代次数内进行轮廓光滑和链码压缩直至形状匹配成功,最后根据匹配形状定位规则定位凡尔开闭点。应用该方法对胜利油田某区块1650个地面示功图进行凡尔开闭点识别,并将定位的凡尔开闭点运用于60口抽油机井11种工况的识别,基于该方法的识别效果比已有的基于四方向链码多边形近似凡尔开闭点识别方法提高了近1%。结果表明精确识别凡尔开闭点有利于提高抽油机井的故障诊断率和产液量功图计算精准率,从而验证了该方法的有效性。

    • 管道泄漏源定位中最优小波基变换研究

      2022, 22(12):4797-4803.

      摘要 (40) HTML (0) PDF 9.75 M (40) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对压力管道通孔型泄漏源互相关定位的声发射(AE)信号降噪问题,进行了小波变换系数重构泄漏信号的最优小波基的选取工作。首先分析了管道通孔型泄漏信号的声学特性;然后使用短时傅立叶变换分析了泄漏声发射事件的发生时间,用于获得其在该时间段内的基本时域波形,同时对比基本时域波形与标准小波基的相似性删选出合适的小波基;进一步,通过分析小波变换定位泄漏声发射事件的频率分布确定最优小波基。同时考虑到声速对定位管道泄漏的影响,对管道声速进行现场测量标定。最后以最佳小波基的小波变换系数作为重构信号开展基于互相关的定位实验。实验结果表明,选择横波的波速作为管道检测的声速时,最佳小波基为“morlet”的小波变换系数作为重构信号能够很好地剔除噪声提高管道定位精度。

    • >TH机械、仪表工业
    • 多深度学习模型决策融合的齿轮箱故障诊断分类方法

      2022, 22(12):4804-4811.

      摘要 (63) HTML (0) PDF 5.91 M (52) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对齿轮故障诊断中单一传感器采集信息不完全、容错性不佳及一种神经网络模型具有局限性,传统信号处理技术提取特征困难等问题,提出了多深度学习模型决策融合的齿轮箱故障诊断分类方法,构建了基于CNN(Convolutional Neural Networks)和改进SDAE(Stacked Denoising Autoencoders)的混合网络模型,根据改进的D-S证据理论实现决策级融合诊断。以时频信号作为CNN的输入,以频域信号作为SDAE的输入,采用Adam优化算法和dropout、批量归一化技术训练该混合模型。实验结果表明,利用该融合方法对齿轮进行故障诊断相比单个的网络模型CNN和SDAE诊断正确率有所提高,为齿轮故障智能诊断分类提供了新路径。

    • >TK能源与动力工程
    • 余热锅炉沉降室内烟道磨损特性研究

      2022, 22(12):4812-4819.

      摘要 (42) HTML (0) PDF 8.66 M (38) 评论 (0) 收藏

      摘要:沉降室是余热锅炉中关键的除尘部件,在锅炉运行过程中,进入沉降室的换热烟气会夹杂大量烟气颗粒,高速的烟气颗粒撞击烟道壁面,造成了烟道壁面的磨损。本文基于EDEM-Fluent耦合计算的方法研究了余热锅炉沉降室内烟道的磨损特性,设置烟气流含尘浓度为55 g/Nm3,烟气颗粒粒径为1 mm,密度为2500 kg/m3。对比分析了0.8Vt, 1.0Vt和1.2Vt三种不同进气负载下烟道各截面的流场特性与烟道内的颗粒分布,同时引入Archard磨损模型得到烟道各部位的磨损量分布。结果表明,二号灰斗的相对磨损量从28%增加到37%,挡灰板上部的相对磨损量由20%增加到27%,而一号灰斗的相对磨损量从17%下降到9%。磨损量变化的原因可归因于烟气流速和颗粒分布的变化。烟气流从入口处进入沉降室后速度先增加后降低,在二号灰斗以及挡灰板处流速达到最大值,且二号灰斗处形成了纵向的旋流,一部分颗粒随烟气流快速上升与壁面发生碰撞,这使得在各工况下,二号灰斗的处的磨损程度均明显大于其余部位。同时负载的增加还使得颗粒的分布呈现向三号灰斗处积聚的趋势,从一号灰斗处沉降的颗粒减少,磨损量降低。大量积聚的颗粒与三号灰斗壁面的碰撞使得三号灰斗的磨损量增加。

    • >TM电工技术
    • 高压隔离开关机械故障刚柔耦合动力学分析

      2022, 22(12):4820-4827.

      摘要 (32) HTML (0) PDF 4.34 M (44) 评论 (0) 收藏

      摘要:高压隔离开关是电力系统中使用规模最大的开关设备,隔离开关机械故障多发但缺乏有效的诊断方法。该文介绍了动力学仿真原理与数值计算方法,并建立了GW5-126型隔离开关动力学仿真模型。通过对GW5-126型隔离开关合闸过程进行刚柔耦合动力学仿真,得到了GW5正常状态、卡涩、三相不同期状态下的仿真结果,分析总结了操动杆转矩在不同机械状态下的变化规律。对比了隔离开关正常与故障状态下的起始转矩、啮合转矩、啮合时间、转矩峰值、转矩峰值时间等特征量,对隔离开关机械故障诊断具有一定的参考价值。

    • 计及误差修正的VMD-LSTM短期负荷预测

      2022, 22(12):4828-4834.

      摘要 (43) HTML (0) PDF 6.12 M (41) 评论 (0) 收藏

      摘要:精确地短期负荷预测为电力系统经济调度和机组最优负荷分配交易奠定基础。因此,提出了一种将变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)和长短期记忆神经网络(long short-term memory,LSTM)结合的短期负荷预测模型,并使用支持向量回归(support vector regression,SVR)构建修正后的误差序列对初始预测序列补偿。首先,运用VMD算法将非平稳的负荷序列分解为多个相对平稳的模态分量;然后,将每个模态分量输入LSTM模型进行预测,并将各分量预测结果合并得到VMD-LSTM的预测结果;最后将残差值输入SVR模型中构造误差序列,来修正后一日的VMD-LSTM预测结果。通过实际案例测试,实验结果对比其他模型结果有更低的预测误差,证明所提方法的有效性。

    • 基于潮流分布矩阵的电力系统碳排放流计算方法

      2022, 22(12):4835-4842.

      摘要 (30) HTML (0) PDF 4.56 M (34) 评论 (0) 收藏

      摘要:电力系统是我国碳排放的主要来源。研究电力系统的碳排放理论、提高碳流分析结果的准确性,是完善碳交易市场建设、促进电力碳减排的重要前提。本文提出了一种基于潮流分布矩阵的电力系统碳排放流计算方法,旨在解决现有方法过于粗放、无法准确实现功率与碳流分摊的不足。其主要思路是结合精确潮流计算结果,采用比例分配原则,通过分析功率在网络中的流动过程,构造潮流分布矩阵,从而准确建立机组功率与节点流过功率之间的联系;然后根据发电机组类型的不同,考虑其技术水平与运行状态等因素影响,构建火电机组的精准碳排放模型。基于该模型,利用碳排放流依附于潮流的特征,将机组碳排放分摊到各节点负荷、各支路功率以及网络损耗,成功实现了电力系统碳排放流的准确追踪与溯源。采用4节点和30节点系统进行测试,测试结果验证了本文方法的正确性和有效性。

    • 覆冰八分裂导线舞动过程中的次档距振动研究

      2022, 22(12):4843-4848.

      摘要 (30) HTML (0) PDF 4.16 M (43) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过数值分析的方法分析了八分裂导线的次档距振动现象和特征,对比数值模拟结果,寻找各子导线间的运动轨迹及舞动幅值的异同。结果表明覆冰八分裂输电线路各子导线在不同风速下舞动的方向均相同,但因受尾流干扰和气动载荷的影响,子导线在不同的风速下振动的幅值不相同,其舞动时程图极限为一个斜椭圆形。可见覆冰八分裂导线舞动过程中的次档距振动,可能会导致子导线发生碰撞,从而对特高压输电线路的安全运行造成危害。研究结果为特高压输电线路的舞动原理的研究和防振提供参考。

    • >TN电子技术、通信技术
    • 空间耦合LDPC码的深度迭代译码算法设计

      2022, 22(12):4849-4853.

      摘要 (45) HTML (0) PDF 6.16 M (35) 评论 (0) 收藏

      摘要:空间耦合LDPC码因其在次最优迭代译码算法下能够达到最大后验概率译码性能而引起广泛关注。但其优异的阈值特性需要在码长很长时才能实现,当采用传统的迭代译码算法时,实现的复杂度将以指数增加,无法应用。为了有效降低传统迭代译码算法的复杂度,本文结合深度学习技术提出了一种空间耦合LDPC码的深度迭代译码算法。通过在消息传递过程中引入权重系数并采用深度神经网络对其进行训练获取权重系数,以此优化消息的可靠性度量值,从而提升译码收敛速度,降低译码复杂度。仿真结果表明,所提出的深度迭代译码算法可以以较少的迭代次数达到与传统迭代译码算法在较多迭代次数下的译码性能。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 基于混沌天牛群算法优化的神经网络分类模型

      2022, 22(12):4854-4863.

      摘要 (49) HTML (0) PDF 4.47 M (57) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统BP神经网络受初始权阈值影响大且易陷入局部极值,标准天牛须搜索算法局部搜索能力差、寻优精度低等问题,提出一种自适应步长因子的混沌天牛群算法用于优化BP神经网络分类模型。通过增加天牛种群,引入自适应步长更新策略优化天牛须搜索算法的局部搜索能力,使其跳出局部最优,提高算法的计算精度;利用Logisitic混沌映射产生新个体,替换性能较差的个体,增强全局搜索效果。为了改善BP神经网络对非均衡数据集中少数类的分类效果,采用SMOTE算法处理非均衡数据集。将改进的天牛须搜索算法用于优化BP神经网络中的初始权值和阈值,建立IBAS-BPNN(Improved Beetle Antennae Search and Back Propagation Neural Network)分类模型,提高BP神经网络分类模型的准确率。为验证分类模型的性能,将改进的BP神经网络分类模型与其他六种典型的分类算法进行比较,实验结果表明IBAS-BPNN分类模型的平均分类正确率高于其他算法。改进的混沌天牛群算法泛化能力强,鲁棒性好,具有一定的优越性。

    • 黏小管成形术中缝合线扩张小梁网过程的有限元分析与实验研究

      2022, 22(12):4864-4871.

      摘要 (37) HTML (0) PDF 12.87 M (37) 评论 (0) 收藏

      摘要:黏小管成形术是治疗青光眼较为安全有效的新型手术方式,医生通过向患者施莱姆氏管中递送缝合线一周并张紧的方法,使患者小梁网和施莱姆氏管处于扩张状态,恢复房水自然流出通路从而降低眼内压。然而,缝合线张紧力是组织扩张的直接因素,过大会导致组织损伤,医生往往通过经验或出血进行扩张程度判断。为了研究缝合线上张紧力与组织扩张的关系,本文用有限元方法建立了包含巩膜、施莱姆氏管、小梁网和缝合线的数值计算模型,进行了黏小管成形术的仿真分析,并开展了猪眼球实验验证。结果表明:施莱姆氏管和小梁网由松弛变形至术后扩张状态的过程中,扩张宽度随着缝合线拉力的增加而逐渐增大,仿真中拉力为43.5-57.3 mN时,扩张宽度为300-390 μm;实验中拉力在34.1-66.6 mN范围时,扩张宽度为297.8-404.6 μm,实验结果与仿真结果呈现相同趋势。这种方法可以用于实时预测术中施莱姆氏管和小梁网的扩张程度,辅助医生进行决策,提升手术精准性。

    • 基于捷联惯导的蛇形管道机器人定位算法

      2022, 22(12):4872-4878.

      摘要 (35) HTML (0) PDF 6.66 M (39) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决蛇形管道探测机器人因处于地下管道,难以定位的问题,本文基于牛顿第二定律为蛇形管道探测机器人设计了一种高精度的捷联式惯性导航定位系统(Strap-down Inertial Navigation System SINS)。本系统搭载九轴惯性测量器件(IMU)对蛇形机器人的加速度及角速率信息进行测量,融合卡尔曼滤波算法对定位系统进行误差补偿,采用四元数法构造捷联式惯性导航系统姿态矩阵进行姿态更新,再积分得到速度和位移。利用MATLAB软件根据上述算法对机器人的速度、位移进行分析计算,并与机器人真实的速度位移做比较,验证算法的可靠性。实验结果表明,该算法的定位误差最大不超过4.7%,能够为管道探测机器人提供准确地速度和位置信息,具有较高的实用价值和意义。

    • 基于机器视觉的风力机叶片损伤检测系统

      2022, 22(12):4879-4886.

      摘要 (41) HTML (0) PDF 9.14 M (37) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对风力机叶片表面出现的磨损等早期损伤特征现象,传统损伤检测方法存在高成本低效率等问题,设计了一种基于机器视觉和图像处理相结合的风力机叶片损伤检测系统。通过搭建机器视觉实验平台完成风力机损伤叶片图像采集和处理,通过使用HSV进行颜色平面提取,卷积运算、高亮显示操作滤波,选用自动阈值分割方法中最小均匀性度量法进行阈值分割处理,最后通过数学形态学去噪处理,腐蚀、膨胀、开运算等操作完成特征提取,设计了基于LabVIEW的风力机叶片智能图像识别系统,通过对图像处理后的损伤特征识别效果调试,完成性能测试。实验结果表明,基于该算法处理后的图像在设计的识别系统内准确识别率达到92.3%,并对裂纹损伤进行目标测量得到实际长度且绝对误差最大为3mm。该系统满足叶片检损的要求,实现对风力机叶片表面裂纹、轮廓磨损等损伤的图像处理和识别,并对损伤处进行标记、计数和测量,实现无损探伤,为兆瓦级风力机叶片损伤检测提供方法借鉴和图像处理、系统设计的技术支持。

    • 基于计算机视觉的驾驶员疲劳状态检测预警技术研究

      2022, 22(12):4887-4894.

      摘要 (51) HTML (0) PDF 10.29 M (46) 评论 (0) 收藏

      摘要:疲劳驾驶是造成交通事故的主要原因之一,为提高驾驶员疲劳驾驶状态的智能化检测水平,提出一种基于计算机视觉的面部多特征疲劳驾驶检测算法。该算法采用多线程优化后的Dlib(图像处理开源库)实现对驾驶员面部的定位与追踪,利用Dlib开源库中的人脸关键点检测器对驾驶员面部关键特征点进行提取,实时计算驾驶员眼部的纵横比(EAR)和嘴部长宽比(MAR),并以自制视频流数据集作为实验样本计算出相关阈值,有效提高了检测算法的普适性,在此基础上,计算出眨眼频率、闭眼次数、眼睛闭合时间百分比(perclos)以及打哈欠频率这四个反映驾驶员疲劳状态的指标,并利用数学方法进行指标实时融合,根据融合指标的数值对驾驶员疲劳状态进行分级,最终通过实验验证该疲劳检测系统的准确性。结果表明,提出的综合疲劳指标能够准确反映在不同环境和光照下驾驶员的疲劳状态和发展趋势,驾驶员疲劳判定的正确率达到97.5%以上。

    • >TQ化学工业
    • 环戊烷水合物作为氨基酸型促进剂初筛方法的实验研究

      2022, 22(12):4895-4901.

      摘要 (31) HTML (0) PDF 4.79 M (36) 评论 (0) 收藏

      摘要:固态天然气水合物是一种潜力巨大,高效安全的储能方式,却一直受限于其苛刻的生成条件和缓慢的生成速率,因而近年来水合物促进剂成为人们关注的焦点。通过对比测试了正缬氨酸、丙氨酸和组氨酸三种氨基酸在常压环戊烷水合物体系和高压甲烷水合物体系中的效果,研究利用更为安全的环戊烷体系对水合物促进剂进行初筛的可行性。实验结果表明,同丙氨酸和组氨酸相比,环戊烷体系中正缬氨酸具有最高效的促进效果,显著提升了水合物生成速率,其最适浓度为0.5wt%,诱导时间和反应最高温度分别为9.5 min和4.5 ℃,另外,乳化剂Span 20对正缬氨酸有良好的协同增效作用;同时,正缬氨酸在甲烷水合物体系同样具有最佳的促进性能,有效提升了甲烷水合物的储气量,初始过冷度的增加可有效提高水合物生成速率与储气能力。因此,环戊烷水合物体系可以作为一种初步筛选高效氨基酸型促进剂的方法。

    • >TU建筑科学
    • 填充墙钢筋混凝土框架结构简化分析模型及抗震性能系数研究

      2022, 22(12):4902-4911.

      摘要 (55) HTML (0) PDF 11.44 M (47) 评论 (0) 收藏

      摘要:对结构进行动力和静力分析时,构件单元和模型的准确性将直接影响到分析结果。为在建立填充墙钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架简化模型时选择合适的单轴材料与简化模型,使用OpenSees基于三种单轴材料与四种填充墙简化模型结合填充墙RC框架试验对模型的准确性与适用性进行了对比分析。根据对比结果建立填充墙RC框架结构模型,采用Pushover方法对结构进行了整体抗震性能系数的分析。结果表明:Hysteretic材料可以准确地模拟滞回曲线的形状及峰值承载力;单撑杆模型对填充墙的峰值承载力、割线刚度、残余变形模拟较准确;五撑杆模型对对填充墙的峰值承载力与初始刚度模拟较准确;满布布置的填充墙可增大RC框架结构的整体抗震性能系数,底层不布置填充墙会明显导致结构整体抗震性能系数的降低。因此,仅研究填充墙平面内问题时选用单撑杆模型即可,在设计时要考虑填充墙的布置,避免出现底部薄弱层而影响整个结构安全。

    • 钢筋环扣连接的叠合梁柱节点力学性能研究

      2022, 22(12):4912-4919.

      摘要 (41) HTML (0) PDF 13.83 M (53) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种叠合梁柱节点的钢筋环扣连接技术,对4个试件进行低周往复加载试验,研究节点的滞回性能,耗能能力、刚度退化等力学性能。试验结果表明:钢筋环扣连接节点在低周往复荷载作用下的承载力和刚度退化方面优于现浇与弯锚节点。在此基础上,采用ABAQUS对不同弯折高度的钢筋环扣连接节点进行单调加载计算分析,参数分析结果表明:增加钢筋环扣的弯折高度会降低节点的抗弯刚度,但在节点受拉钢筋屈服后,其承载力下降较缓。

    • 微生物固化含黏粒花岗岩残积土的强度机理研究

      2022, 22(12):4920-4927.

      摘要 (38) HTML (0) PDF 6.25 M (40) 评论 (0) 收藏

      摘要:微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)可以改善花岗岩残积土的工程力学特性,但其固化效果受黏粒含量的影响较大。在花岗岩残积土中掺加不同黏粒进行MICP固化试验,对固化后的土样测定其碳酸钙含量,并进行无侧限抗压强度试验,研究不同黏粒含量对固化效果的影响。在此基础上,开展了固化后试样的核磁共振试验(NMR),从细观角度研究黏粒含量对花岗岩残积土的固化机理。结果表明:微生物固化土样的强度主要包括土体骨架强度和碳酸钙胶结强度两部分,前者受土体自身孔隙率影响,后者则通过碳酸钙晶体的沉积量影响固化土样的强度;随着黏粒含量的提高,试验土样内孔隙率缩小,碳酸钙的沉积量也随之减小,固化后的强度提高不明显;掺加适量的红黏土(最优黏粒含量为60%),在不改变土样其他性能条件下可以获得较高的固化强度。

    • 有机质含量对滇池重塑泥炭质土动强度特性的影响

      2022, 22(12):4928-4937.

      摘要 (37) HTML (0) PDF 7.37 M (52) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究滇池泥炭质土中有机质成分对于土体动强度特性的影响,对不同有机质含量的饱和重塑泥炭质土进行室内动三轴试验,研究了不同有机质含量、固结压力、振动频率对重塑泥炭质土的动强度曲线的影响,分析了不同有机质含量、振动频率及循环振次控制条件下重塑泥炭质土的动强度指标的变化规律。得出结论如下:重塑泥炭质土的动剪应力在其他条件相同时,均随着固结压力、振动频率和有机质含量的增加而增大。其中有机质含量对重塑饱和泥炭质土的动强度影响最大,土体动强度指标随有机质含量增加呈明显正相关性。重塑饱和泥炭质土动强度受荷载振动频率的影响较小,动强度指标总体上随振动频率的增大有小幅提升。循环振次则对重塑饱和泥炭质土动强度呈负相关影响。

    • 干湿循环下掺根率对膨胀土开裂的影响

      2022, 22(12):4938-4944.

      摘要 (38) HTML (0) PDF 6.46 M (64) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 基于离散型二项式系数组合模型的黄土湿陷性评估

      2022, 22(12):4945-4953.

      摘要 (40) HTML (0) PDF 4.58 M (37) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了快速精确地利用基本物性指标预测湿陷性黄土的湿陷性系数,基于多种数据挖掘方法提出了离散型二项式系数组合预测模型。首先,采用相关系数法和随机森林重要性指数法综合选取模型基本物性指标为饱和度、干密度、液性指数和天然含水量;然后,分别利用多元线性回归、BP神经网络、支持向量机回归(SVR)和随机森林(RF)回归对黄土湿陷性系数进行预测,并将预测结果进行组合,得到4种单一模型、2种传统组合模型和离散型二项式系数组合模型预测结果;最后,利用6种不同精度指标对上述7种预测模型展开精度分析。结果表明:组合预测模型精度整体高于单一预测模型,且提出的离散型二项式系数组合模型各精度指标均为最优,平均相对误差为3.43%。可见提出的离散型二项式系数组合模型可为湿陷性黄土地区的工程设计提供参考。

    • 干湿循环下宁明粉砂岩宏微观损伤劣化规律研究

      2022, 22(12):4954-4961.

      摘要 (37) HTML (0) PDF 13.55 M (69) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示干湿循环下广西宁明地区粉砂岩损伤劣化规律,首先通过干湿循环试验模拟了岩石失水-吸水过程,分析了干湿循环作用下粉砂岩饱和含水率、纵波波速变化规律,并研究了干湿循环后粉砂岩的单轴压缩力学参数劣化特性以及微观结构变化,然后以弹性模量定义干湿循环后粉砂岩损伤,并基于Weibull分布定义受荷后粉砂岩的损伤,耦合得到了干湿循环作用下受荷粉砂岩的损伤演化方程。研究表明:随干湿循环次数增加,粉砂岩饱和含水率呈非线性增大,纵波波速、单轴抗压强度、弹性模量呈非线性减小,可采用指数函数进行拟合,且变化趋势均呈现出3个阶段;干湿循环作用对弹性模量劣化程度较单轴抗压强度劣化程度更为显著;阶段劣化度随干湿循环次数的增加而减小,总劣化度随干湿循环次数的增加而增大;峰值应变逐渐增大,岩样塑性得到了显著发展,破坏模式由脆性破坏向延性破坏转变。

    • 淤泥质软土基坑搅拌桩与土钉复合支护结构受力与变形特性研究

      2022, 22(12):4962-4969.

      摘要 (37) HTML (0) PDF 6.15 M (36) 评论 (0) 收藏

      摘要:基坑支护对于结构的受力和位移的控制问题一直在设计施工过程中占据重要地位,尤其在软土地质条件下,因为软土自身具有较差的稳定性以及具有流变性等特性。本文针对淤泥质地质土层基坑的开挖支护结构问题,探讨了搅拌桩复合土钉支护体系在淤泥质地质土层的应用;使用FLAC3D的有限差分程序,结合正交试验方法来探讨影响基坑变形与稳定性的不同因素,同时基于某在淤泥质土地质条件下的基坑施工现场的实际监测结果,深入分析这一支护结构的敏感程度、变形特点与稳定特性,从而来探讨不同干扰因素取值条件下基坑在特定支护情形下的受力特点、变形规律、以及稳定特性。结果表明,搅拌桩和土钉复合支护对基坑以外支护影响较小,且搅拌桩和土钉复合支护轴力呈现两头大,中心小趋势,土钉倾角为30°支护效果最佳。该种支护体系施工工艺简单,并且技术操作相对简单、造价低,具有较高的实践应用价值。

    • 考虑时间效应的高回填场地不同桩顶荷载基桩受力特性分析

      2022, 22(12):4970-4976.

      摘要 (41) HTML (0) PDF 5.65 M (36) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于基桩在高回填场地的应用不可或缺,考虑在其使用过程中高回填土的蠕变特性对基桩力学特性的影响,利用有限差分软件FLAC3D,并考虑时间效应,对填土厚度为10m,桩径为1m,嵌岩深度为3m的基桩进行桩顶荷载分别为0、0.5MPa、1Mpa、2Mpa、3Mpa和5Mpa的数值模拟分析,得到不同桩顶荷载作用下基桩的受力和变形特征。研究结果表明:桩周填土沉降随时间呈现先加速增加后逐渐趋于平衡的趋势,不同桩顶荷载作用下桩顶位移随时间的变化速率滞后于桩周填土的沉降变形速率;在桩周填土蠕变初期,桩身最大内力加速发展,而桩端阻力在此段时期的增长并没有出现加速增长;随着填土蠕变进入中后期,桩端阻力加速发展,桩侧摩阻力向桩端阻力转移;待桩周填土蠕变稳定后,桩身最大轴力与桩顶荷载呈现正相关,但是桩身轴力附加值随桩顶荷载的增加而减小;增加桩顶荷载桩,桩端阻力及其附加值也随之增大。该研究可为高填土场地桩基的设计施工提供参考。

    • 水性环氧树脂改性水泥基材料应用于彩色路面的研究

      2022, 22(12):4977-4983.

      摘要 (44) HTML (0) PDF 18.97 M (39) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过水性环氧树脂改性水泥基彩色砂浆,制备一种力学性能优异且经济的彩色路面铺装材料,并通过抗折强度试验、抗压强度试验、粘结强度试验、抗滑性能试验、色彩耐久性试验研究了复合材料的最佳配合比和路用性能,通过SEM试验分析了水性环氧树脂和粉煤灰对水泥水化产物的影响。研究结果表明:粉煤灰掺量10%,水性环氧树脂掺量10%,改性砂浆力学性能最优;改性砂浆的BPN基本保持在55~80,抗滑性能良好;水性环氧树脂的掺入增加了水泥砂浆的粘结性、耐酸腐蚀性和后期抗折强度,但降低了其抗压强度;适量粉煤灰可以增加水泥砂浆的后期抗折和抗压强度。

    • 基于遗传算法神经网络的地源热泵夏季低负荷运行性能预测分析

      2022, 22(12):4984-4992.

      摘要 (39) HTML (0) PDF 8.23 M (47) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探索夏热冬冷地区岩溶地质条件下地热能应用能效,通过运用遗传算法优化的反向传播(GA-BP)神经网络模型预测了夏季系统负荷率低于30%运行工况下地源热泵系统的系统能效比和机组能效比,分析了预测值的预测误差评价指标,验证了GA-BP模型具有较高的预测精度,并应用此模型研究了地源热泵短期能效测试与中长期能效测评的关系。结果表明,GA-BP模型预测的COPsys及COP与计算值的相对误差为±5%,各项预测误差评价指标均比反向传播神经网络(BPNN)模型更小,可见GA-BP模型可用于预测岩溶地质条件下地源热泵系统能效。基于此模型,短期能效测试的最佳时期为一天中14时~16时或7、8月累计13天,且满足机组负荷率达到60%~70%,COPsys及COP预测值可以作为中长期能效比评估,其产生的相对误差在允许的范围内。

    • >TV水利工程
    • 基于改进粒子群算法的梯级水风光短期调峰优化调度

      2022, 22(12):4993-5000.

      摘要 (38) HTML (0) PDF 6.33 M (36) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对大规模风电、光电直接并入电网对系统调峰带来的负面影响,同时伴随高弃风、高弃光率的问题,本文提出通过利用水电输出通道将湖北一梯级水电站与附近风电场、光电场并入电网联合调峰的解决办法。首先分析了梯级水电站、风电和光电联合调度的必要性和可行性,提出了梯级水-风-光联合调峰策略,构建了以系统余留负荷均方差最小为目标函数的短期调度模型,最后利用收缩因子和改进粒子群算法求解。通过算例仿真得到,风光与梯级水电站共同参与系统调峰,调峰效果更好,改进后的PSO有更好的寻优精度和收敛速度。给未来实施梯级水电站与周围风、光电场联合调峰策略提供了参照。

    • >U交通运输
    • 盾构下穿及列车荷载作用下既有高铁桥梁动力响应分析

      2022, 22(12):5001-5008.

      摘要 (36) HTML (0) PDF 10.79 M (47) 评论 (0) 收藏

      摘要:以盾构下穿某高速铁路简支梁桥为工程背景,运用有限元软件Midas/GTS建立盾构隧道先后下穿高铁桥梁模型,分析盾构下穿时列车荷载作用下高速铁路简支桥梁动力响应。研究首先分析了当盾构开挖至桥梁近侧,列车以不同速度200~350km.h-1、不同轴重110~220kN运行时对高速铁路简支梁桥墩顶沉降的影响。接着探讨在不同开挖阶段下,速度200 km.h-1轴重110kN的列车动荷载冲击下高铁桥梁墩台顶变形规律。结果表明:盾构开挖至桥梁近侧时,不同速度、轴重列车荷载冲击下,高铁桥梁墩台顶的变形规律基本一致,其沉降在一定时间达到峰值,其后迅速降低并稳定在某一波动范围内;随着列车速度与轴重的增加,墩台顶沉降峰值越大;盾构开挖时,列车时速低于200 km.h-1、轴重小于110kN时其墩台顶沉降峰值当满足高铁桥梁单墩顶竖向沉降控制标准,与列车速度相比,列车轴重对桥梁的动力响应影响更大;列车动荷载作用下,盾构隧道开挖对高铁桥梁墩顶变形的影响主要为盾构开挖至桥梁近侧的初开挖阶段,盾构开挖远离桥侧后墩顶变形基本处于稳定状态。

    • 共享出行领域研究现状、热点及前沿——基于CiteSpace的文献计量分析

      2022, 22(12):5009-5019.

      摘要 (52) HTML (0) PDF 7.21 M (44) 评论 (0) 收藏

      摘要:共享出行可提高非机动交通与公共交通占比,随着“双碳”目标的提出,将受到越来越多关注。为了解共享出行领域的研究情况,通过共现分析、共被引分析、聚类分析、突现词分析等文献计量分析方法,研究了共享出行领域的研究现状、热点与前沿。结果表明:①共享出行领域的研究成果在最近几年大幅增加,2020年发文量大约是2017年的4倍,达到历史最高点;研究力量主要集中在美国、中国、英国等国家,国家之间合作较为紧密;论文作者和被引作者众多,作者间的合作网络较为分散;研究内容呈现多学科交叉的特点;②研究热点主要集中在共享出行产生的影响、影响因素和优化研究三个方面;③共享出行的优势、出行行为、管理与运营优化研究等是共享出行领域的研究前沿;共享电动车辆和共享自动驾驶车辆将成为共享出行方式的未来发展趋势。可见,共享出行领域的研究正处于快速发展阶段,关于共享出行的应用与优化一直备受学者关注。

    • 挟沙强横风环境下高速列车的冲蚀性能研究

      2022, 22(12):5020-5026.

      摘要 (34) HTML (0) PDF 7.55 M (32) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究风沙环境下高速列车的冲蚀效应,基于空气动力学理论,使用Navier-Stokes方程、标准κ-ε湍流模型对气流进行连续化假设,应用DPM模型对沙粒粒子进行离散化处理。数值模拟了不同风速、不同沙粒粒子直径、不同浓度下的高速列车冲蚀效应,采用欧拉-拉格朗日方法进行求解计算。研究结果表明:速度越大,反射后的粒子距离列车表面越远,偏航角越大,列车附近的粒子运动越无规则;当速度不变时,列车车头处的冲蚀率随着粒子直径的增大而增大;当粒子直径不变时,冲蚀率随着粒子浓度的增大而增大,随着速度的增大呈现先减小后增大的趋势,且最大冲蚀率是最小冲蚀率的2.8倍。

    • 基于刚度协调的路桥过渡段路面疲劳寿命预估

      2022, 22(12):5027-5035.

      摘要 (37) HTML (0) PDF 5.39 M (49) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了克服路与桥显著的沉降差异,从本质上解决桥头跳车问题,通过刚度协调分析方法,采用abaqus建立五层体系三维有限元模型,以断裂力学为基础,分析了单因素和多因素作用下路桥过渡段面层路面性能的变化规律,进而建立了结构组合和力学控制指标多因素疲劳寿命预估模型。结果表明:应力强度因子KⅡ 随着面层与基层、面层与搭板层、面层与土基刚度差的减小而递减。面层疲劳寿命随着面层模量、轴载增长而减小,随着面层厚度、基层厚度、基层模量、搭板层厚度、搭板层模量、土基模量、车速增长而增大;对路面疲劳寿命敏感性次序为:面层厚度>车速>土基模量>轴载>搭板层厚度>基层厚度>面层模量>基层模量>搭板模量。研究成果可为我国桥头搭板处沥青路面合理设计提供相应的理论支撑,同时为我国疲劳寿命研究提供一种新方法。

    • 水泥掺量对乳化沥青冷再生水泥稳定材料性能的影响

      2022, 22(12):5036-5044.

      摘要 (43) HTML (0) PDF 8.69 M (38) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现废旧水泥稳定基层材料的高效再生利用,在确定乳化沥青冷再生水泥稳定材料最佳配合比的基础上,研究了不同水泥掺量对乳化沥青冷再生水泥稳定材料力学及路用性能的影响规律,从而比选确定最佳水泥掺量,最后利用扫描电子显微镜观察了乳化沥青冷再生水泥稳定材料的微观形貌,对其强度形成机理进行了分析。结果表明:本文中最佳水泥掺量为1.5%,对应的最佳乳化沥青掺量为4.5%,最佳含水率为5.69%,此时劈裂强度为0.6 MPa,抗压强度为3.58 MPa,抗压回弹模量约为1032 MPa,劈裂强度为0.51 MPa。在添加水泥以后,水泥的水化产物与乳化沥青结合形成网状结构加强了集料之间的粘结强度,进一步提升了冷再生混合料的抗压强度、劈裂强度和高、低温性能。

    • 苯丙乳液与纳米SiO2复合改性超细水泥胶浆的力学性能

      2022, 22(12):5045-5050.

      摘要 (32) HTML (0) PDF 5.38 M (39) 评论 (0) 收藏

      摘要:结合混凝土桥梁底板裂缝注浆材料应满足流动度好、变形能力强及凝结时间短等技术要求,通过苯丙乳液和纳米SiO2对超细硅酸盐水泥和超细硫铝酸盐水泥胶浆进行复合改性,系统研究了苯丙乳液掺量对超细水泥胶浆的施工性能和力学性能的影响规律,最终确定了其合理配比。试验结果表明:尽管苯丙乳液对超细水泥胶浆的抗压强度具有一定不利影响,但能显著改善超细水泥胶浆的施工性能,提高其抗折强度、拉伸变形能力和折压比,从而提升超细水泥胶浆的韧性。经苯丙乳液和纳米SiO2复合改性的超细水泥胶浆可望在混凝土桥梁底板裂缝的修补工程中得以推广应用。

    • 草木沟隧道温度场实测与分析

      2022, 22(12):5051-5059.

      摘要 (43) HTML (0) PDF 14.60 M (39) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究寒区隧道贯穿运行后温度场的演化规律,以吉图珲铁路草木沟隧道为研究对象,根据现场温度实测数据,采用ANSYS有限元软件建立等比例隧道温度场模型。基于热传导理论分析影响温度场演化的主要因素,采用控制变量法计算得出不同冻结期、有无列车风及不同外界气温条件下隧道纵向和径向温度场的分布规律。研究结果表明:隧道实测断面温度呈正弦规律分布,距衬砌表面越远,温度振幅越低;隧道全线冻结期内仅有280 m温度处于0 ℃以上,故需对隧道全线进行防寒保温措施;隧道洞口段冻结深度与冻结时长、外界气温密切相关,冻结时间越长冻结深度越深,极端气温下洞口冻结深度最高可达8.2 m;列车风速对冻结深度影响较小,但列车风的影响不容忽视。研究成果可为草木沟隧道冻害整治提供理论数据支持。

    • >V航空、航天
    • MA600F后机身疲劳试验加速技术研究

      2022, 22(12):5060-5066.

      摘要 (43) HTML (0) PDF 7.49 M (51) 评论 (0) 收藏

      摘要:民用飞机为取得型号合格证,按照适航规章必须进行全机疲劳试验,而在常规试验技术下,新一代涡桨支线飞机MA600F后机身疲劳试验周期过长、且费用消耗高,将影响到适航取证和服役使用。开展MA600F后机身疲劳试验加速研究,可尽早取得适航许可以投入商用,同时为设计和制造工艺的优化改进提供支撑,具有产生巨大经济价值和提升试验技术的重要意义。根据后机身疲劳试验加载情况设计了一体化自平衡加载框架,以快速完成安装、维护和巡检,并进行了有限元校核。结合细节疲劳额定值(DFR)法和线性损伤累积理论建立了等损伤折算的载荷谱简化方法,并提出了一种基于非线性规划的载荷整体平衡优化方法。将上述加速方法先后应用于小试验件和MA600F后机身疲劳试验,小试验件的循环次数减少了约98%,寿命结果处于合理范围内;后机身加速试验在15000起落出现了裂纹损伤,与全机常规试验25000起落的损伤结果基本相同。

    • 基于等截面摩擦管流和自由流阻力的气力输运计算模型

      2022, 22(12):5067-5073.

      摘要 (38) HTML (0) PDF 4.37 M (47) 评论 (0) 收藏

      摘要:冰雹连续抛射装置中使用压缩空气输运冰雹颗粒,为研究冰雹抛射运动规律,通过建立对应的气力输运计算模型,研究了冰雹抛射速度规律,分析计算结果指导冰雹抛射装置设计。将压缩空气在系统中的流动简化为流体网络。针对等截面摩擦管流,其抛射压力一定即边界条件一定,应用Runge-Kutta法求解该初值问题,获取抛射管沿程的总压、静压等参数分布。使用颗粒自由流阻力模型对颗粒在抛射管内的受力进行分析,从而得到其运动过程及最终抛射速度。对影响抛射速度的关键因素进行分析,结果表明:随着抛射气源压力的增大,空气流量和抛射速度逐渐增大,抛射速度增长逐渐缓慢;随着抛射管长度的增大,空气流量逐渐减小,抛射速度先增大后保持不变;随着抛射管内径增大,空气流量指数型增长,抛射速度也在增大,但增长趋势逐渐缓慢。可见抛射管管径不宜太大,管长不宜太长,计算结果对试验装置设计具有指导意义。

    • 基于超限事件的飞行训练品质评估模型

      2022, 22(12):5074-5080.

      摘要 (42) HTML (0) PDF 2.50 M (50) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘 要:为有效评估飞行训练品质,及时优化训练组织模式,提出一种改进组合赋权-TOPSIS法的飞行训练品质综合评估模型。该模型利用超限事件作为评估指标,运用归一化约束条件的方差最大化原理对CRITIC-G1法确定的主客观权重进行优化组合,确定最优权重;应用TOPSIS法分析评估不同样本数据的相对贴近程度,并引入RSR法对相对贴近度进行分档,达到对飞行训练品质等级进行划分的目的。通过选取C-172R、C-172S、SR20飞机机载G1000航电系统14个月SD卡超限事件进行实例分析与验证,该模型能够应用于飞行训练品质评估中,具有合理性与适用性,可以为优化训练组织模式提供数据与信息支持。

    • >X环境科学、安全科学
    • 高含硫气田采出水生化处理的微生物构效关系

      2022, 22(12):5081-5088.

      摘要 (33) HTML (0) PDF 5.90 M (37) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究高盐、高CODcr (重铬酸盐法化学需氧量)、高氨氮采出水生化处理的关键功能菌群及代谢机理,本研究在生产规模缺氧/好氧池-膜生物反应池(anoxic / oxic pond - membrane bioreactor,A/O-MBR),使用Illumina Miseq高通量测序和实时荧光定量多聚核苷酸链式反应(real-time quantitative polymerase chain reaction,qPCR)方法,检测了细菌、氨氧化细菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)和氨氧化古菌(ammonia oxidizing archaea,AOA)的组成和含量。A/O-MBR 出水分析结果显示CODcr平均211 mg/L,去除率72.7%;氨氮分为低/高去除率(LS/HS)两个阶段,去除率分别为5.7%和70.8%。氨氮全部氧化为亚硝酸根;但亚硝酸根没有进一步转化为硝酸根,而是部分通过反硝化转化为氮气。细菌组成揭示关键功能菌群:涉及CODcr去除的主要有林杆菌(Limnobacter)、陶厄氏菌(Thauera)、伯克氏菌(Burkholderia)、水微菌(Aquamicrobium)、藤黄单胞菌(Luteimonas)、砂单胞菌 (Arenimonas),涉及反硝化的主要有斯塔普氏菌(Stappia)、生丝微菌(Hyphomicrobium)和噬甲基菌 (Methylophaga)。AOB优势菌是亚硝化单胞菌 (Nitrosomonas),占比高达96.6%。AOA主要有亚硝化球菌(Nitrososphaera)、亚硝化短小杆菌 (Nitrosopumilus)和Nitrosocosmicus,均率属于奇古菌门(Thaumarchaeota)。LS和HS样品细菌含量范围2.83×10^9~4.01×10^9 拷贝/g污泥,细菌丰富是高效生化处理的基础;AOB含量分别是7.27×10^7~8.47×10^7 拷贝/g污泥和6.79×10^8~17.2×10^8 拷贝/g污泥,差异显著,是氨氮去除率差异的决定因素;AOA含量范围4.06×10^4~8.88×10^4 拷贝/g污泥,均极低,揭示其不是氨氮去除的关键菌群。这些发现可为提高含硫气田高含盐采出水处理效率和稳定性奠定基础。

    • 新形势下我国恐怖袭击应急准备能力评估

      2022, 22(12):5089-5094.

      摘要 (50) HTML (0) PDF 1.96 M (39) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了规范恐怖袭击应急准备工作,提升重点场所应对恐怖袭击的能力,开展一种恐怖袭击应急准备能力评估方法。首先,基于“情景-任务-能力”规划分析理论,德尔菲专家咨询法,构建完成4个一级指标,10个二级指标,49个三级指标的应急准备能力评估指标体系;然后,借助层次分析法对指标赋予权重;最后,以A市某高压变电站为评估对象,开展应急准备能力评估应用。结果表明:该电站的恐怖袭击应急准备能力整体处于良好状态,其中场所防范、监测预警、出警到达、先期打击等指标处于及格状态,存在较大隐患,需要重点关注。

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