• 2022年第9期文章目次
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    • >TE石油、天然气工业
    • 天然气水合物藏开采增产技术研究进展

      2022, 22(9):3405-3415.

      摘要 (293) HTML (0) PDF 3.87 M (315) 评论 (0) 收藏

      摘要:天然气水合物是一种是极具潜力的清洁能源,水合物的安全高效的规模化开发,对于缓解我国能源紧缺压力和优化调整能源结构具有重要意义。本文介绍了天然气水合物藏的四种开采方法以及国内外开展的水合物现场试采的进展,目前水合物试采仍面临着开采难度大、产量较低和开采成本高等诸多挑战,亟需解决长期开发所要面临的增产工艺技术及经济问题。因此,本文重点阐述了针对天然气水合物四种常规开采方法的增产提效技术,并且介绍了为了提高水合物储层动用能力的井网设计及储层改造方案,为天然气水合物藏新一轮的工程试采提供借鉴。

    • >TM电工技术
    • 磁耦合无线电能传输频率控制技术研究进展

      2022, 22(9):3416-3424.

      摘要 (135) HTML (0) PDF 2.80 M (199) 评论 (0) 收藏

      摘要:磁耦合谐振式无线电能传输技术因其可靠性和实用性等优势进而成为近几年的研究热点。当电源频率与发射端和接收端电路的固有谐振频率相同时,系统可以取得较高的传输效率。但系统有时可能会偏离谐振状态,造成传输效率大幅下降。本文在对频率分裂现象进行研究后,分析了几种抑制频率分裂的方法,并从动态补偿、频率跟踪等方面给出了使得系统恢复谐振频率的对策。最后对系统频率控制技术进行了总结并展望了未来的发展趋势。

    • >TU建筑科学
    • 海工混凝土结构现场暴露试验综述

      2022, 22(9):3425-3440.

      摘要 (140) HTML (0) PDF 2.15 M (95) 评论 (0) 收藏

      摘要:现场暴露试验是海工混凝土结构耐久性研究的一种重要手段,暴露试验所处劣化环境即为实际海洋环境,其试验结果真实且可靠。本文以试验站选址、试验的实施、试验数据的处理为主脉络,结合国内外有关暴露试验的研究成果与进展,总结了现场暴露试验过程所应用的方法。文章重点阐述暴露试验后所测氯离子浓度与各耐久性参数的联系,室内加速试验与室外暴露试验的相关性,以及目前暴露试验存在的问题与发展趋势,为今后开展现场暴露试验研究提供指导。

    • >O3力学
    • 爆炸荷载作用下单层钢结构厂房易损性综合评估

      2022, 22(9):3441-3445.

      摘要 (115) HTML (0) PDF 1.97 M (176) 评论 (0) 收藏

      摘要:单层钢结构厂房普遍应用于重型机械制造、冶金等重工业及军事工业,战略意义重要,常为敌方空中打击的首选目标。为评估单层钢结构厂房在常规武器爆炸荷载作用下的易损性,在分析单层钢结构厂房易损性表征内涵的基础上,提出单层钢结构厂房易损性表征指标体系,包括外部钢结构易损性表征指标和内部空间易损性表征指标,并给出易损性表征指标的量化方法。基于层次分析和模糊数学综合评判方法,建立因素集、定义评判集、确定权重集、构建易损性隶属度函数,并逐层进行模糊综合分析,最终应用加权平均法得到综合评判结果。算例表明,厂房几何中心综合易损性表征指标高于几何边角综合易损性表征指标,但子项钢结构的易损性表征指标较后者略低,算例结果可作为单层钢结构厂房防护的参考,两级表征指标体系可作为单层钢结构厂房易损性评估的参考。

    • >P天文学、地球科学
    • 基于密度噪声应用空间聚类算法的机载激光雷达建筑物点云提取与单体化

      2022, 22(9):3446-3452.

      摘要 (103) HTML (0) PDF 13.90 M (140) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对机载激光雷达建筑物点云提取过程中自动化提取困难,以及提取后的建筑物单体化过程繁琐等问题,提出一种基于DBSCAN算法的机载雷达建筑物点云提取与单体化的方法。该方法对预处理后的点云数据基于DBSCAN算法进行去噪与初步的提取,通过三维密度聚类,将建筑物的点云进行提取与自动单体化。根据建筑物点云密度的特点,进行二维的密度聚类,结合DOM进行点云分割。最后将处理后的点云数据进行优化处理,并将建筑物单体化簇类进行提取,得到单体化建筑物点云。结果表明:本文采用的提取方法提取的建筑物点云数量正确率为97.36%,轮廓边长的中误差为0.077,可以有效的提取出建筑物点云并将其单体化。

    • 基于季节性自回归积分滑动平均与深度学习长短期记忆神经网络的降水量预测

      2022, 22(9):3453-3463.

      摘要 (124) HTML (0) PDF 12.07 M (124) 评论 (0) 收藏

      摘要:降水量数据是一种非线性、非平稳的时序序列,传统的方法较难获取数据的变化规律,深度学习LSTM能较好地处理好多要素变量与降水量之间的非线性关系。本文利用扬州市区1960-2019年8种气象基本要素数据,采用传统SARIMA和深度学习LSTM神经网络方法对降水量数据进行预测比对,并着重分析了LSTM在不同类型不同输入与输出模式形态下的预测水平差异。结果表明:(1)传统的SARIMA模型中静态模式较动态模式能更好地反映出扬州市区月降水量数据变化趋势,且与实际值差距较小。动态模式容易造成误差累积或整体易呈现周期性稳态变化,实时性欠缺。(2)深度学习LSTM 多输入单输出动态预测模式下,完整周期的数据输入可以让神经网络更好地学习数据的变化规律。然而将多个周期数据作为一个输入单位,易造成模型过拟合。LSTM模型(look_back=12)对扬州市区月降水量预测精度优于传统的SARIMA模型,RMSE训练值低0.02。(3)LSTM多输入单输出动态模式(look_back=12)较LSTM多输入多输出静态模式,RMSE测试值低0.33,体现出该模式对扬州市区月降水量预测准确度更高。与此同时,M-LSTM多输入多输出静态模式预测准确度优于LSTM多输入多输出静态模式,RMSE测试值低0.19,反映出M-LSTM多输入多输出静态模式的优点。

    • 磷灰石、磷块岩、生物磷酸盐、细菌与稀土的关系及应用

      2022, 22(9):3464-3472.

      摘要 (75) HTML (0) PDF 8.38 M (150) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前的稀土矿床主要与岩浆岩有关,对其研究较多,但对沉积岩中稀土研究较少。稀土作为战略性的矿产,搞清楚稀土在分布广泛的沉积岩中的富集机理有重要意义。自然界的磷主要以磷灰石的形式存在,而磷灰石又在沉积岩中以磷块岩形成存在。对已知的磷块岩和生物磷酸盐中的稀土数据,磷块岩的电子显微镜下特征等进行研究,发现磷块岩和生物磷酸盐有一致的稀土分布特征,推测磷块岩是古老细菌的细胞壁的堆积,细胞壁实际是细小的磷灰石。沉积岩中存在磷灰石的情况下,磷灰石对周围环境的稀土能无差别吸收,且随着时间的增加,不断吸收周围稀土,因此年代久远的化石的稀土含量高于现在生物骨骼稀土含量,其他矿物则很少吸收稀土,由此可以利用活着的聚磷菌对周围稀土进行吸收,从而达到收集聚磷菌就能富集稀土,利用这一特征可使用细菌提纯稀土,减少使用化学物质来提纯稀土,从而减少对环境的污染。

    • 基于复频移完全匹配层的辛龙格库塔算法探地雷达正演

      2022, 22(9):3473-3484.

      摘要 (57) HTML (0) PDF 11.25 M (85) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了消除GPR正演模拟的截断边界处的非物理反射,需要对模拟区域边界进行特殊处理。目前应用效果较好的边界处理方法为加载完全匹配层吸收边界条件。而复频移完全匹配层(CFS-PML)可以加强对低频区凋落波、倏失波的吸收效果,还可以压制信号的虚假反射,被引入到GPR正演边界条件处理中。本文将CFS-PML应用于辛龙格库塔求解二维GPR波动方程的数值模拟中,利用辛算法可以实现对时间坐标和空间坐标的保辛计算,从而实现GPR高精度正演模拟。首先,以TM波为例,推导了基于CFS-PML的辛龙格库塔GPR波动方程求解公式。然后,利用狭长模型开展了CFS-PML吸收边界条件中的关键参数的选取试验,通过对比反射误差的大小确定了最优参数。此外,通过CFS-PML吸收边界条件与透射边界条件的对比实验,说明大角度掠射下CFS-PML边界条件较透射边界具有更好的吸收效果。最后,为了进一步验证该算法的效果,应用加载CFS-PML边界的辛龙格库塔算法对一个具有起伏地形的地电模型进行了正演。通过剖面法和宽角法得到的正演剖面图,证明该算法具有较好的GPR正演精度。

    • 基于降雨入渗概化模型的王家台滑坡岩土参数反演分析

      2022, 22(9):3485-3490.

      摘要 (109) HTML (0) PDF 4.95 M (108) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国是滑坡灾害的多发国家,其中降雨是诱发滑坡灾害的主要原因。由于地质体具有非连续、非均匀、流固耦合、未知初始状态等特点,仅依靠有限的钻孔数据无法准确给出滑坡体的渗流参数及岩土力学参数。为了实现降雨入渗作用下滑坡体参数的快速反演,本文提出了可快速分析降雨入渗诱发滑坡灾害的力学模型。该模型根据降雨量、地表径流量及地下径流量综合确定滑体中的饱和程度,进而根据饱和度来折减或增加滑体的强度。通过将该模型内嵌于连续-非连续单元法(CDEM)中,并且结合遗传算法,实现了王家台滑坡岩土参数的反演分析,经过现场监测数据与数值模拟结果的优化对比,给出了适用于降雨入渗概化模型的王家台滑坡当前岩土参数。

    • >TB一般工业技术
    • 基于模糊贝叶斯网络的水下生产系统 人因可靠性分析

      2022, 22(9):3491-3496.

      摘要 (73) HTML (0) PDF 1.88 M (70) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年,随着水下生产系统的应用范围不断扩大,人员在设计、运行、操作、维修维护等工作中造成的故障和失效问题逐渐凸显。人因导致的操作失效已成为水下生产可靠性中重要的风险因素。因此,有必要对水下生产系统进行人因可靠性分析,找出对人因失效概率影响较高的因素,提出改进措施,降低人为操作失误概率。本文通过构建水下生产系统人因风险因素体系,利用信度、效度指标验证了数据的合理性,并借助结构方程模型确定人因风险因素的权重系数,构建贝叶斯网络,利用模糊理论量化人因概率,实现对水下生产系统人因风险的预测和评估。最后通过南海某水下生产系统的实例分析,验证了该方法的适用性,为水下生产系统的人因风险预测和防范提供了参考依据

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 基于组合赋权法的煤层顶板突水危险性评价

      2022, 22(9):3497-3503.

      摘要 (65) HTML (0) PDF 4.18 M (72) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的富水性评价中往往采用单一的赋权方法,为准确评价煤层顶板直接充水含水层的突水危险性,本文提出一种组合赋权法。首先在充分分析矿井水文地质资料的基础上,选取岩芯采取率、渗透系数、含水层厚度、脆塑性岩厚度比、砂泥岩互层特征作为富水性评价指标,通过拉格朗日乘子法将层次分析法与熵权法得到的各评价指标权重进行优化组合,得到其组合权重,引入富水性指数法构建基于组合赋权法的富水性评价模型;然后,根据类比法和相似材料模拟法综合确定导水裂隙带发育高度;最后借助ArcGIS平台将研究区煤层顶板突水危险性划分为危险区、过渡区和安全区。结果表明:研究区大部分为危险区,过渡区和安全区分布范围较小。根据煤层顶板突水危险性分区图,提出“疏危、监过、采安”的总体控水原则,为今后煤层顶板直接充水含水层的水害防治提供了新思路。

    • >TE石油、天然气工业
    • 油基钻井液驱动下射流式液动冲击器的动态特性分析

      2022, 22(9):3504-3511.

      摘要 (51) HTML (0) PDF 12.55 M (71) 评论 (0) 收藏

      摘要:在油气勘探领域,射流式液动冲击器常被用来加速硬岩钻井,降低钻柱摩擦,解决钻头粘滑等问题。实验表明,利用清水不能准确预测实际钻井中油基钻井液驱动的射流式液动冲击器性能。采用模拟和实验相结合的方法,研究了油基钻井液对射流式液动冲击器的动态特性的影响。结果表明,油基钻井液密度和固相颗粒对液动冲击器的压力降及运动特性具有显著影响。在液动冲击器的工作流量范围内,由于高速流体的剪切稀释特性,油基钻井液的非牛顿流变特性对其输出特性影响不大。总的来看,射流式液动冲击器可以在油基钻井液中稳定工作,具有正常的动力水平和良好的适应性。

    • 基于动态摩阻的大落差输油管道 不稳定流动模拟

      2022, 22(9):3512-3517.

      摘要 (34) HTML (0) PDF 3.27 M (65) 评论 (0) 收藏

      摘要:大落差输油管道高程起伏大,压力波动大,易由停泵、关阀等工况引发不稳定流动,导致管道局部压力降低和油品气化,引发弥合水击等现象。为准确预测大落差管道不稳定中流动压力、流量的变化,基于连续性方程、动量方程和能量方程,建立了大落差管道不稳定流动分析模型;结合Brunone-Vitkovsky动态摩阻模型,描述不稳定流动过程中的液体惯性加速带来的附加摩阻损失;采用特征线法和有限差分法求解模型。以某大落差管道中间泵站停泵工况为例,分析基于稳态摩阻与动态摩阻仿真的管道不稳定流动特征。结果表明:在稳定流动工况下,基于稳态摩阻和动态摩阻计算的管道压力、流量参数是一致的,但是在不稳定流动条件下基于动态摩阻计算的压力、流量比稳态摩阻模型值偏低。因此,基于动态模拟方法分析大落差输油管道的不稳定流动,对于提高管道压力、流量等工艺参数的预测精度,制定更加有效的不稳定流动安全防护措施具有重要意义。

    • 基于DEM-FEM耦合的滑坡作用下输气管道动力响应分析

      2022, 22(9):3518-3524.

      摘要 (53) HTML (0) PDF 6.15 M (177) 评论 (0) 收藏

      摘要:油气长输管道输送距离长,途径地形地貌复杂多样,沿途地质灾害频发对油气管道的安全输送造成严重威胁与破坏。本文以联络线输气管道横向滑坡为例,通过离散元与有限元单向耦合方式,对管道进行滑坡作用下的动力响应分析。首先通过EDEM离散元软件模拟滑坡过程中土体颗粒对管道的动态冲击过程,分析在滑坡过程中土体颗粒与管道的接触变化以及受力变化,然后将管道所受最大滑坡推力作为荷载导入ANSYS中,模拟得到在滑坡及内压协同作用下管道的应力和位移分布,最后将模拟结果与线上监测数据进行对比。结果表明:由离散元模拟得到滑坡作用下输气管道受力时程变化曲线,在第3秒管道受到的滑坡推力最大,将其导入有限元中模拟得到滑坡段管道等效应力、剪切应力与位移分布云图,将等效应力与实际监测数据进行对比,计算得到相对误差在7.30%以内,因此表明该模型具有一定的可靠性。

    • 涡轮式水力振荡器结构参数优化及流体仿真

      2022, 22(9):3525-3531.

      摘要 (41) HTML (0) PDF 7.68 M (68) 评论 (0) 收藏

      摘要:大位移长水平井开发的后期,存在着大摩阻的问题,严重制约钻具向更远目标的快速钻进,在世界范围内引起了广泛关注。水力振荡器是油井开发后期降摩减阻的重要工具。针对该问题提出了一种涡轮式水力振荡器。该水力振荡器通过静阀与转阀流道口之间的相位变化将钻井液的动能转化为周期性脉冲压力,有效的解决了钻井过程中出现的托压和自锁问题。分别对圆形流道口、扇形流道口与正方形流道口进行优化设计,发现正方形流道口的降摩减阻效果最好。运用理论计算与FLUENT流体仿真分析,研究静阀与转阀的运动规律以及流道的尺寸和长度对阀组压降的影响,得到一组最优的阀组尺寸:中间流道口的半径为14.2mm,正方形外流道口的边长为27mm,流道长度为30mm。研究结果表明该结构可以提供0.096~2.96MPa的稳定脉冲压力。

    • >TK能源与动力工程
    • 燃料电池综合能源系统在大学校园的应用分析

      2022, 22(9):3532-3542.

      摘要 (47) HTML (0) PDF 8.06 M (57) 评论 (0) 收藏

      摘要:燃料电池综合能源系统兼备清洁低碳、安全高效等优势,是未来能源系统的重要发展方向,而大学校园是重要的应用场景之一。本文选取全国五类典型气候区下的大学校园作为研究对象,对燃料电池综合能源系统在大学校园的适用性进行探讨。首先,采用“最大面积法”确定系统容量,并兼顾燃料电池的部分负荷特性和多样化运行方式,分别构建“热跟随”、“电跟随”及“热电综合”三种运行模式下的能量流模型;基于所提出的理论模型,结合不同典型气候区下各地的能源价格、政策补贴、碳排放系数等,从技术性、节能性、经济性、环境性等方面进行比较与分析,并讨论了燃料电池综合能源系统在各地大学校园的适用性。结果表明,燃料电池综合能源系统在各地大学校园应用下的最高系统率可达到77.6%,最大年相对节能率为38.7%,最大二氧化碳减排率为57.1%,最小投资回收期为13.73年;“热电综合”运行模式在多数地区对系统经济性的提升较为显著;结合国内相关技术标准来看,当前燃料电池综合能源系统更适宜在北京地区的大学校园投入使用。

    • 含相变的缠绕管换热器设计及多目标优化

      2022, 22(9):3543-3550.

      摘要 (48) HTML (0) PDF 4.42 M (53) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现含相变的缠绕管换热器的优化设计,提出了一整套计算模型,对传统模型中的Gilli公式进行了改进,大幅提升了该模型的计算速度。基于提出的计算模型以及NSGA-Ⅱ算法编写了缠绕管换热器的多目标优化程序,以径向间距、轴向间距以及缠绕角作为设计变量,以总换热系数、管程及壳程压降作为目标函数对缠绕管换热器的几何结构进行了优化设计。通过实例验证,改进后的模型传热误差最大不超过3.6%,压降误差最大不超过8.5%,因此改进的计算模型具有较高的可信度。程序优化结果表明:相比初始结构,优化结构一总换热系数提高了7.1%,而壳侧压降降低了21.0%,管侧压降降低了0.7%;优化结构二总换热系数基本不变,壳侧压降降低了23.0%,管侧压降降低了27.0%。因此该优化程序可以有效优化缠绕管换热器的几何结构。

    • 滚筒内灰渣停留时间的数值模拟及实验研究

      2022, 22(9):3551-3556.

      摘要 (32) HTML (0) PDF 3.63 M (50) 评论 (0) 收藏

      摘要:冷渣机是CFB燃煤锅炉的重要辅机。为了进一步分析颗粒物料运动物质平衡和热交换平衡之间的关系,本文研究一种具有六棱柱结构冷渣管滚筒冷渣机中颗粒物料在滚筒内的停留时间及其分布,引入颗粒轨道模型,通过分析单个颗粒的轴向位移来建立物料的平均停留时间(MRT)数学模型,并与实验数据进行对比验证;同时,对实验结果进行分析,得到物料的停留时间分布函数。结果表明,MRT总体上与转速和安装倾角呈反比;降低转速使停留时间概率峰值减小,但会使方差成倍增长并扩大其分布范围,使冷渣机出料更加分散。

    • 旋转激振气流下风力机风轮振动及应力谐响分析

      2022, 22(9):3557-3563.

      摘要 (24) HTML (0) PDF 8.55 M (57) 评论 (0) 收藏

      摘要:风力机叶片的断裂与运行过程中的振动密切相关。本文基于ANSYS谐响应分析法,对小型水平轴风力机在旋转激振气流作用下风轮振动的过程中,叶片表面的应力分布规律进行研究。结果发现:在额定工况下,叶片低阶振动的位移主要发生在挥舞方向上;各阶振动下应力最大的位置均出现在靠近前缘的气动中心线附近,一阶振动应力集中的区域出现在0.20R-0.58R,二阶振动时应力较大的区域出现在0.71R-0.79R,三阶振动时应力较集中的区域出现在0.79R-0.88R,但以一阶振动的应力最大;在低阶振动中,一阶振动时循环应力的往复拉压作用对叶片的影响最大,也是小型水平轴风力机叶片产生疲劳失效的主要诱因。

    • >TM电工技术
    • 基于双三相PMSM驱动器的新型混合直接转矩控制策略

      2022, 22(9):3564-3575.

      摘要 (35) HTML (0) PDF 18.36 M (48) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统直接转矩控制(DTC)存在的动态响应慢、稳态性能不足以及低转矩脉动和低电流谐波等问题,提出了一种基于双三相PMSM驱动器的新型混合直接转矩控制策略。首先,分别在稳态和动态运行模式下设计了不同的转矩控制器,实现传统DTC策略的快速动态响应和稳态性能,并在动态运行模式中充分利用电压矢量的控制能力跟踪参考转矩。其次,针对转矩和定子磁通设计了一种新型的解耦控制器,以充分利用电压矢量对转矩的转换能力。最后,基于转矩控制器提出了双模式转换方法,实现两种操作模式之间的平滑转换,并通过实验验证所提策略的有效性。实验结果表明,所提控制策略具有良好的稳态和瞬态性能,可实现快速的转矩跟踪,并可避免较大的转矩波动,且能够利用合成的无谐波电压矢量限制低阶电流谐波。

    • 基于DTW-SC与Bi-LSTM网络的电动公交短期充电负荷预测

      2022, 22(9):3576-3584.

      摘要 (42) HTML (0) PDF 8.07 M (52) 评论 (0) 收藏

      摘要:对电动公交车进行较为精准的短期充电负荷预测,有利于电网合理调度,从而在一定程度上缓解大规模电动公交车接入对电网冲击的影响。因此,提出一种基于DTW-SC与Bi-LSTM网络的电动公交短期充电负荷预测方法,以提高负荷预测精度。首先,结合电动公交车充电负荷具有的间歇性和波动性特点,提出基于动态时间规整(dynamic time warping, DTW)的改进谱聚类(Spectral Clustering, SC)方法,对公交车日充电负荷曲线进行聚类;其次,对每类负荷综合考虑时间、日类型、温度及历史负荷值等影响因素,利用双向长短期记忆(bi-directional-long short-term memory, Bi-LSTM)构建电动公交车短期充电负荷预测模型;最后,利用某市实际天气数据和历史负荷数据进行仿真验证,并与其它预测方法进行对比分析。实验结果表明,所提方法能提高短期充电负荷预测准确度。

    • 考虑电动汽车及需求侧响应的综合能源系统优化调度

      2022, 22(9):3585-3593.

      摘要 (51) HTML (0) PDF 6.89 M (51) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高综合能源系统的运行经济性和可再生能源消纳能力,建立基于分时电价的价格型电负荷需求侧响应模型,根据用户对温度感知的模糊性,建立热力柔性负荷模型以及计及电动汽车出行规律的电动汽车有序充放电模型。同时采用场景分析法考虑新能源出力的不确定性。提出一种需求侧响应和电动汽车协同作用的双层随机优化调度模型。上层模型利用分时电价激励的价格型需求侧响应,以净负荷波动性最小为目标函数,得到优化后的电负荷曲线。下层计及柔性热负荷与电动汽车作用,以调度周期内系统总成本为目标决策各个机组的出力情况,仿真算例表明所建立的综合能源系统调度模型能够有效提高了系统风电、光伏发电消纳能力,降低了系统运行成本。

    • 基于VSG的储能逆变器控制策略及无缝切换技术

      2022, 22(9):3594-3600.

      摘要 (40) HTML (0) PDF 5.76 M (50) 评论 (0) 收藏

      摘要:为应对储能逆变器在并离网切换时产生的电压波动和冲击电流,基于微网孤岛和并网运行模式的特点,提出虚拟同步发电机控制策略。通过对微网无缝切换关键技术分析,提出基于频率扰动的微网预同步控制。为实现控制策略的无缝切换,利用VSG控制和PQ控制共用电流内环,实现外环参考电流平滑过渡,确保控制策略切换时刻和PCC开关动作时刻的同步性,保证了VSG在两种运行模式之间平滑切换,有利于微网的稳定运行。在MATLAB/Simulink仿真平台下搭建模型,验证所提控制策略和切换方法的有效性和可行性。

    • 基于非线性容量负载模型下电网的级联故障分析

      2022, 22(9):3601-3606.

      摘要 (30) HTML (0) PDF 5.70 M (175) 评论 (0) 收藏

      摘要:首先基于IEEE118系统分别构建了具有电气特征的加权电网和只具有拓扑结构的无权电网。其次提出了一种非线性负载容量模型,利用该模型进行随机攻击的级联失效仿真,结果表明加权电网的容量参数的阈值较无权电网小,对级联失效的抗毁性更强。最后通过蓄意攻击发现,加权电网对权攻击的级联故障的抗毁性强于无权电网的度攻击。但是加权电网的介数攻击与无权电网类似,对级联故障的抗毁性较差;原因在于高介数节点为IEEE118系统中的变压器节点,对电网的传输十分重要,在实际电网中需要加强对其的保护。

    • >TN电子技术、通信技术
    • 基于PSO_MP算法的电力线信道模型参数识别方法

      2022, 22(9):3607-3612.

      摘要 (46) HTML (0) PDF 3.26 M (50) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对低压电力线信道模型的多参数识别问题,提出了一种基于粒子群优化的匹配追踪算法(particle swarm optimization_ matching pursuit, PSO_MP)。匹配追踪算法(matching pursuit, MP)实现过程简单,但是计算复杂、计算量比较大;粒子群优化算法(particle swarm optimization, PSO)具有全局搜索能力强、收敛快等优点;将两者结合使用不仅可以提高信道模型参数辨识精度,而且还可以提高系统收敛速度。针对传统的高斯原子数目较大的问题,设计了一种新的原子结构。仿真实验表明,基于PSO_MP的模型参数识别精度高,验证了该算法的可行性和优越性。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 基于电动直线负载模拟器的排气压力模拟研究

      2022, 22(9):3613-3619.

      摘要 (43) HTML (0) PDF 4.49 M (63) 评论 (0) 收藏

      摘要:在电磁驱动配气机构中,排气门开启过程中受到气体压力影响,为了验证排气门控制策略的有效性,设计了一种能够模拟排气压力的电动直线加载系统。针对电动直线加载系统多余力及其他非线性扰动因素影响加载力跟踪精度问题,引入前馈补偿,以加载力作为外环,电流闭环为内环的双闭环复合PID控制策略。给定恒定力和正弦力进行直线加载跟踪性能对比分析,结果表明与传统PID控制相比,复合前馈PID控制有效抑制了加载系统的多余力。为了验证方案的可行性,建立了电动直线负载模拟平台,对排气压力模拟进行试验研究,结果表明在误差允许范围内,能够实现对排气压力的模拟。

    • 顾及案件多维特征的犯罪热点语义挖掘—以北京市入室盗窃案件为例

      2022, 22(9):3620-3628.

      摘要 (40) HTML (0) PDF 11.47 M (69) 评论 (0) 收藏

      摘要:犯罪热点能够表征犯罪活动在空间上的分布特征模式与聚集规律。目前关于犯罪热点已开展有大量研究,但大多关注于犯罪热点的分布模式及特定热点的成因解释,尚缺少从语义结构特征的角度对不同犯罪热点进行挖掘分析。对此,本文设计了一种顾及案件多维特征的犯罪热点语义挖掘方法,通过构建案件多维特征标签体系,实现犯罪热点内案件的标签匹配,并对案件语义特征标签构建共现网络,以获得犯罪热点内案件更为详细的特征。本文以北京市2018年入室盗窃案件为例,进行了相应的实证分析实验。结果表明,该方法能够对犯罪热点进行更为深入的挖掘,得到更为精细化的热点特征,对警务部门开展针对性的犯罪打击和防控有一定的实用价值。

    • 基于改进U-Net 神经网络的图像去噪算法

      2022, 22(9):3629-3635.

      摘要 (94) HTML (0) PDF 7.29 M (101) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘要:针对目前常见的U-Net网络结构以及现有的图像去噪算法在去除图像噪声时,处理后得到的图像较为模糊且图像的边缘纹理过于光滑缺乏真实性的问题,提出了一种改进的U-Net网络结构去噪算法。它由去噪模块以及边缘信息提取模块组成,首先,利用 U-Net++中的跳跃连接应用到原始的U型去噪子网中,密集连接的U型去噪网络可以減少编码器与解码器特征映射之间的语义差距,还原出更清晰的图像。其次,基于VGG-16网络结构的边缘信息提取模块对去噪网络处理后的图像进行特征提取,同时反向优化U型去噪模块,还原出更真实的图像。实验表明,在常见的 Set5、Set12、Kodak24和CBSD68 数据集上测试所提出的算法,在图像的客观评价指标上均优于目前具有代表性的去噪算法,同时图像的边缘细节和纹理特征更清晰真实,视觉效果上更好。

    • >TQ化学工业
    • 用于高效电合成过氧化氢的球形聚多巴胺改性碳毡阴极

      2022, 22(9):3636-3641.

      摘要 (25) HTML (0) PDF 4.84 M (53) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >TU建筑科学
    • 基于有限元分析晋北传统民居木质装饰构件的营造特性

      2022, 22(9):3642-3650.

      摘要 (43) HTML (0) PDF 20.01 M (55) 评论 (0) 收藏

      摘要:为推动国家乡村振兴的战略需求和传统地域建筑的发展研究,这势必需要对传统民居建筑文化重新转译,而目前国内对传统装饰构件的研究还停留在艺术人文或部分节点的方向上,缺乏跨学科研究和从房屋的整体营造结构出发进行定量分析。因此研究晋北传统民居木质装饰构件的营造特性,通过前期调研基于有限元分析对晋北代表性木结构五架檩木结构、广亮大门木结构、垂花门木结构进行研究,结合DLUBAL RFEM软件进行模型构建和模拟,通过施加横向荷载将同一木构有装饰构件和无装饰构件两种状态下产生的最大位移进行计算分析。科学的得出了晋北传统民居木质装饰构件的营造特性:晋北民居注重实际功能用途,多数装饰构件都有着其结构功能,它们不仅有着装饰艺术更有着重要的维护性作用;在同一木结构体系下,有装饰构件比无装饰构件更能抵御横向剪力,使木结构整体更为稳固,遇到横向荷载时产生的位移较小整体木构抗剪承载力有明显提高;有装饰构件和无装饰构件两种条件下受到的水平荷载和最大位移之间有正相关关系,斜率上的差值证明二者整体木构稳定性有较大的差距。装饰构件的拉结作用提高了受力节点的稳固性,从而提高了民居木构整体的稳定。将装饰构件与营造技术结合研究可以为今后对传统民居装饰艺术与营造的保护和发展提供新的参考。

    • 基于三维激光扫描的桥梁转体过程 监测方法研究

      2022, 22(9):3651-3657.

      摘要 (41) HTML (0) PDF 8.44 M (79) 评论 (0) 收藏

      摘要:转体施工是桥梁工程中一种重要的施工方式,尤其对于铁路沿线等跨障碍桥梁,但以传统监测作为基础数据的方法存在精度低、测点不全面的问题。以某转体桥梁为项目依托,采用高精度相位式三维激光扫描技术,快速获取转体桥底部的丰富点云数据并采用曲面重构算法生成三维精确曲面,通过与转体目标高程偏差对比分析完成每个关键转体阶段整体质量评估;以及自动化提取桥底中线以及两侧边线的三条重要线形,并绘制该三条线形与转体目标高程偏差包络图,对桥梁高程允许偏差超过±20mm时采取降低或抬高超限端的必要措施,从而保障全施工过程的规范与安全。实验结果表明,利用激光点云作为桥梁转体全过程监测数据支撑,不仅提高了桥梁监测的前期基础数据的精度,而且能显示转体期间与转体目标位置偏差的三维直观分布情况,对于转体桥梁尤其是高难度、大跨度转体施工具有重要意义。

    • 海上风机变径单桩基础水平承载特性数值分析

      2022, 22(9):3658-3664.

      摘要 (38) HTML (0) PDF 5.01 M (64) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究海上风机变径单桩基础承载性能,通过有限元分析软件ABAQUS建立变径桩数值模型,开展变径单桩水平承载性能的数值模拟研究,分析其相对于通长单桩基础的承载性能优势,并针对变径段尺寸进行参数分析。结果表明:变径桩极限承载力较通长桩存在明显提高,相同水平荷载作用下,变径单桩基础桩身位移明显减小,其水平承载能力要优于通长桩基础;变径桩基础中底部桩径和变径段埋深高度对水平承载力影响较为明显,增大底部桩径与减小变径段埋深均能提升桩基的极限水平承载能力,但变径段长度对变径桩基础水平承载能力影响很小。可见变径单桩水平承载性能优于通长桩,研究成果可为深厚砂土地质下的海上风电单桩基础设计与结构优化提供参考依据。

    • 抗滑桩对边坡桥梁桩基受力变形影响分析

      2022, 22(9):3665-3673.

      摘要 (48) HTML (0) PDF 9.85 M (58) 评论 (0) 收藏

      摘要:当桥梁桩基设置在滑坡上时,常采用抗滑桩作为支挡结构,抗滑桩和桥梁桩基之间存在着相互作用。本文以子-姚高速崖坬沟3号大桥为研究背景,对桥梁桩基及抗滑桩的桩顶位移及桩侧土压力进行监测,分析抗滑桩与桥梁桩基相对位置改变对桥梁桩基受力变形的影响。同时,基于ABAQUS软件分析前后排抗滑桩不同埋置位置下抗滑桩对坡脚桥梁桩基及坡中桥梁桩基的影响。现场监测数据表明抗滑桩与桥梁桩基相对位置对桥梁桩基水平位移及桩侧土压力均有影响,在抗滑桩距离桥基8m和4m时,间距8m加固效果更佳。通过数值模拟,发现后排抗滑桩距离桥梁桩基过远或过近均对桥梁桩基加固效果有限,抗滑桩加固桥梁桩基存在一个最佳距离,对于坡脚桥梁桩基抗滑桩加固最佳距离为3h-5h(h是抗滑桩沿滑坡走向的截面长度),对于坡中桩抗滑桩加固最佳距离为2h-4h,而前排抗滑桩离桥基越近其加固效果越好。如果桥梁桩基在坡体中上部时,桥梁桩基前部土体较多可能会形成牵引式滑坡,需设置前排抗滑桩进行支护,综合考虑确定合理的加固位置。

    • 引入环向压应力系数的竖井井壁空间被动土压力新解

      2022, 22(9):3674-3681.

      摘要 (26) HTML (0) PDF 2.76 M (65) 评论 (0) 收藏

      摘要:若采用哈尔-卡门完全塑性准则,则通过简化滑移线法求解的竖井井壁空间被动土压力值偏大,在工程应用中偏于保守。为了更加准确地计算竖井井壁的空间被动土压力值,本文引入一个环向压应力系数,对哈尔-卡门完全塑性准则进行修正,此时井壁围岩微元体上径向正应力最大、环向正应力次之、轴向正应力最小,并针对轴对称竖井围岩被动极限平衡状态开展分析,从而推导了一般环向压应力系数下竖井井壁空间被动土压力计算新解。分析表明:环向压应力系数对竖井井壁空间被动土压力有较大影响,呈现环向压应力系数越大,井壁空间被动土压力值越小的特点。笔者建议在工程应用中,采用环向压应力系数为静止土压力系数的倒数时的竖井井壁空间被动土压力值。

    • 基于耗散理论的强夯地基处理夯沉量计算分析

      2022, 22(9):3682-3687.

      摘要 (39) HTML (0) PDF 3.44 M (68) 评论 (0) 收藏

      摘要:强夯作用下土体的变形是一种耗散结构,强夯过程中土体向稳定状态进化的宏观表现为夯沉量的变化。以强夯边界问题解答为基础,计算出夯击效能(W)及夯击效能系数( ),对于同种土体, 只与夯击因素 有关。并结合耗散理论分析不同夯击能和土体密度组合下夯沉量随夯击次数的变化规律,研究表明:随夯击次数的增加夯沉量和夯击效能系数均趋于某一稳定值;在相同单击夯击能下,夯前土体的初始密度对前几次夯击时夯击效能有影响,对后续的夯击效能的影响较小;在相同土体密度下,不同的夯击能对应不同的稳定态,夯击能越高稳定态越高,夯点的累计夯沉量越大。

    • 基坑开挖引起下方纵向斜穿地铁隧道的隆起变形分析

      2022, 22(9):3688-3695.

      摘要 (30) HTML (0) PDF 3.00 M (59) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究基坑开挖对下方纵向斜穿地铁隧道的影响,通过两阶段分析法提出理论解析解。第一阶段,引入了隧道纵向夹角β,考虑了隧道的纵向坡度,使用Mindlin解得到基坑卸荷作用在下方纵向斜穿隧道上的附加应力,第二阶段,将隧道视为搁置在Pasternak地基模型上的Timoshenko长梁,通过有限差分法求解出隧道隆起变形以及内力的计算式,并通过数值模拟算例进行验证,并与基于Euler-Bernoulli梁模型和Winkler地基模型的算法和传统算法的计算结果进行对比。结果表明:采用Euler-Bernoulli梁计算将低估隧道的隆起变形,采用Winkler地基计算将高估隧道的隆起变形;传统算法给出的隧道最大隆起值有10.5%的误差;传统算法给出的弯矩和剪力的最大误差分别为25.48%和30.14%。

    • 劲扩复合桩竖向抗压承载特性对比试验

      2022, 22(9):3696-3701.

      摘要 (33) HTML (0) PDF 5.91 M (56) 评论 (0) 收藏

      摘要:劲扩复合桩是在水泥土搅拌桩同心沉入刚性桩,通过水泥土或芯桩实现扩体,进而组合形成具有扩体形态和力学特性的一种新型复合桩型。本文针对劲扩复合桩,通过同直径多桩型进行现场单桩载荷试验对比,研究多种桩型Q-S曲线、桩身轴力分布以及桩身侧阻力特点,进而分析劲扩复合桩竖向承载能力和桩身侧阻力发挥特性。研究结果表明:劲扩复合桩的极限承载力是同直径钻孔灌注桩的1.39~1.69倍;劲扩复合桩Q-S曲线呈“缓降型”,表现出大直径桩的承载特性;劲扩复合桩侧阻力计算值与预制桩及灌注桩桩侧阻力经验值的比值平均值为1.54~2.50。

    • 基于模糊层次分析的区块链平台决策模型*

      2022, 22(9):3702-3708.

      摘要 (38) HTML (0) PDF 1.96 M (53) 评论 (0) 收藏

      摘要:区块链技术是未来智能革命的重要基石,随着区块链平台数量的增加,使用者将面临信息不确定性、多种标准选择困难等问题。我国区块链平台评价的相关研究较少,对其进行综合评价意义重大。为了衡量区块链平台性能,通过对比区块链平台之间的实证研究,选取了影响区块链平台是否适用的评价指标。考虑指标体系因素复杂且定性指标多,选择模糊层次分析法建立了基于FAHP法的区块链平台适用性评价指标体系。选择以太坊和Hyperledger Fabric在建筑领域是否适用为实例进行了模型计算。通过对实例计算的结果与现阶段区块链平台实际应用进行对比分析,并就现阶段区块链平台综合评价研究提出了建议,对区块链平台评价指标建立具有借鉴意义,对建筑行业专业人员选用合适的区块链平台具有指导意义。

    • 基于ABAQUS塑性损伤的半灌浆套筒力学性能有限元分析

      2022, 22(9):3709-3715.

      摘要 (45) HTML (0) PDF 6.06 M (72) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究钢筋直径、灌浆饱满度、以及锚固端钢筋偏心对半灌浆套筒连接件的力学性能影响,选用考虑损伤塑性的套筒灌浆料本构曲线方程,通过ABAQUS有限元软件进行建模分析。研究结果表明:钢筋直径减小,半灌浆套筒连接件的屈服强度与极限强度降低,筒壁应变减小;随着灌浆料饱满度的增加,最大荷载下总伸长率降低;当灌浆饱满度低于75%时,将会出现钢筋拔出破坏形式;钢筋垂直偏心时,偏心试件与原试件相比,弹性阶段曲线基本相同,在强化阶段,随着偏心距离增大,屈服强度和极限强度降低,套筒纵向应变增大;钢筋倾斜偏心时,随着倾斜角度增大,屈服强度和极限强度降低,变形增大,当倾斜角度≥3°时钢筋未达到屈服强度前因灌浆料压碎拔出破坏。

    • >U交通运输
    • 不同地应力特征下超大跨扁平地下洞室水平地震响应分析

      2022, 22(9):3716-3721.

      摘要 (48) HTML (0) PDF 7.13 M (56) 评论 (0) 收藏

      摘要:超大跨扁平地下洞室建设难度大、力学作用复杂,其地震响应研究目前尚处于探索阶段。为揭示超大跨地下洞室地震响应机理,依托国内某超大跨扁平洞室工程,采用动力时程法进行不同侧压力系数的洞室塑性区、Mises应力及位移的水平向地震响应分析,结果表明:地震作用下,围岩塑性区及塑性应变最大值均显著增加;静水压力条件下,围岩静力及地震围岩塑性应变均为最小;侧压力系数λ< 1时,洞室拱顶、底板中、拱脚及侧墙底部Mises应力均增加,且拱顶、底板中应力增长幅度小于拱脚及侧墙底部应力增长幅度;侧压力系数λ≥1时,水平向地震作用下洞室拱顶、底板中与静力工况相比应力基本无变化;随着侧压力系数的增加,洞室拱顶底板中水平相对位移逐渐减小,当侧压力系数λ≥1时,水平相对位移基本保持稳定。

    • 地铁车站通道行人超越行为改进社会力模型研究

      2022, 22(9):3722-3726.

      摘要 (49) HTML (0) PDF 2.37 M (52) 评论 (0) 收藏

      摘要:社会力模型由于模型机制原因,在行人微观仿真时无法实现主动超越行为,现有模型改进研究可通过不同方式实现主动超越,但未关注主动超越完整轨迹的实现和验证。本文以地铁车站通道内中低密度下的单向行人流为研究对象,通过行人步行轨迹分析主动超越行为的轨迹和心理特征。据此通过前进力、换道力、边际力组合构成驱动力,改进社会力模型,实现主动超越,通过速度-密度基本图、超越轨迹及超越行为等对模型有效性进行验证。结果表明,改进社会力模型在实现行人的主动超越行为的基础上,实现了行人返回超越前原始步行道的行为特征,可再现符合实际的行人主动超越轨迹。

    • 铁路客运需求分析与短期客流预测研究

      2022, 22(9):3727-3734.

      摘要 (46) HTML (0) PDF 4.11 M (163) 评论 (0) 收藏

      摘要:旅客对于铁路客运的需求直接决定了铁路自身的运输生产,对历史旅客需求规律的准确分析以及对未来短期需求的准确预测对旅客运输组织的优化极为重要。为此,提出了基于Prophet模型的铁路客运量需求分析方法和基于Seq2Seq-Attention与Prophet非线性组合模型的短期客流预测方法。前者可以从长期的历史数据中分解出普适整个数据的客流时间分布特征,从而对过去的客运需求规律做出分析;后者利用神经网络进行非线性组合,以求在不同规模的数据集上充分发挥Seq2Seq-Attention网络与Prophet模型各自的优势,做出更精准的客流需求预测。通过实例验证表明,使用Prophet模型将客流历史数据分解成多种时间分布类型数据后在整个数据集上的误差仅有6.68%,同时Seq2Seq-Prophet模型在数据集上的预测效果好于组成它的单模型和其余既有方法。

    • 基于加速磨耗试验的钢渣-橡胶沥青混合料抗滑性能研究

      2022, 22(9):3735-3743.

      摘要 (44) HTML (0) PDF 4.32 M (54) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究钢渣-橡胶沥青混合料的抗滑性能,通过钢渣替换不同比例粗集料的形式,设计控制试验变量,制备AC-13钢渣-橡胶沥青混合料(AC-13 Steel Slag-Rubber Asphalt Mixture,ASSAM),采用室内加速磨耗试验,研究了不同粗集料分维值的级配和不同钢渣掺量对ASSAM抗滑性能的影响;采用抗滑衰减率研究ASSAM的抗滑性能衰减程度;采用指数模型研究了ASSAM的抗滑衰变规律;基于抗滑性能研究结果推荐了ASSAM最佳钢渣掺量。结果表明:ASSAM短期抗滑性能和长期抗滑性能良好;减小级配粗集料分维值或增加钢渣掺量对其抗滑性能均有较好的提升作用,但减小级配粗集料分维值的作用更加显著;ASSAM的抗滑性能随钢渣掺量的增加而提高,结合其路用性能和体积安定性,推荐40%作为最佳的钢渣掺量。

    • 快速液压夯动力补强效果无损评价试验研究

      2022, 22(9):3744-3751.

      摘要 (31) HTML (0) PDF 9.28 M (68) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究快速液压夯动力补强效果,对同种液压夯不同夯实次数处理过的路基开展瞬态面波无损检测,然后进行钻土取芯并开展土工试验,得到了含水率与压实度等相关土体参数随深度变化情况。基于瑞雷波波速及相关土体参数,建立了压实度经验模型,并通过实测数据进行了验证。试验结果表明:瑞雷波波速云图呈现明显的层状分布,干密度和压实度随着路基高程增加逐渐提高,在路基表面处,夯实2组的路基压实度与未夯实路基相比提高了1.95%,夯实4组的路基压实度与未夯实路基相比提高了3.13%;在路基表面处,夯实2组的路基干密度与未夯实路基相比提高了0.91%,夯实4组的路基干密度与未夯实路基相比提高了1.01%。进行瑞雷波速与原位试验实测纵向压实度关系曲线标定时考虑含水率对瑞雷波速的影响进行回归拟合,建立了相关性良好的波速-压实度经验模型,提高了基于瞬态面波的压实度检测方式精度。

    • 温度作用下复合道面力学性能试验研究

      2022, 22(9):3752-3759.

      摘要 (35) HTML (0) PDF 5.47 M (57) 评论 (0) 收藏

      摘要:为治理寒区机场跑道入口等待区复合道面轮辙病害,提出了复合道面原位加铺刚性层的处置方法。依据弹性地基梁理论制作了两种8组试块并对其分组进行了常温、高温、低温环境以及冻融循环作用后的力学试验,记录了试块破坏过程的实效模态和应变时程曲线,利用应力变化率法研究了试块的力学性能和破坏特征,对比于传统复合道面结构,分析了夹心型道面结构的优缺点。结果表明:常温环境下两种道面结构承载力接近;在高温和冻融循环作用下,夹心型道面结构上下部刚性层对中部沥青层具有保护作用,结构整体表现出较好延性;低温条件下两种道面结构中的沥青层抗裂性能变差,试块易发生整体脆性破坏;通过试件应力变化率分析可知,夹心型道面结构的承载力和延性在不同温度状况及冻融循环作用下较传统复合道面结构有所改善。特别地,相较于传统型道面结构,夹心型道面结构沥青混合料不易脱落到道面表面形成FOD,符合机场严格的FOD管理标准,表明该新型复合道面结构具有一定工程适用性。

    • 季冻区高速铁路路基冻融变形特征研究

      2022, 22(9):3760-3767.

      摘要 (39) HTML (0) PDF 6.81 M (54) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究季冻区高速铁路路基冻融病害及其变形特征,以兰新高速铁路K1934+190无砟轨道路基断面作为研究对象,在已有的水分迁移控制微分方程、瞬态温度场控制微分方程及土体单元应力-应变方程的基础之上,建立了无砟轨道路基受水分、温度及应力影响的数学计算模型,通过模拟和现场监测对比分析了自2019年10月初至2020年5月初路基的动态变化规律。结果表明,由于水分场、温度场对季冻区高速铁路路基的耦合作用,致使路基水分变化、温度变化及由此产生的温度场重分布、水分场重分布是导致路基发生冻胀融沉的关键因素,其变形在时间域上呈规律性变化,这一结论可为研究冻土地区高速铁路路基冻害治理提供参考。

    • 基于内嵌光纤栅技术的钢筋混凝土梁自振频率监测试验研究

      2022, 22(9):3768-3774.

      摘要 (28) HTML (0) PDF 6.72 M (58) 评论 (0) 收藏

      摘要:推进单一传感器多功能化发展是结构工程监测技术领域中新的研究热点之一。本文通过对以内嵌光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)应变传感器的钢筋为受力筋的钢筋混凝土小梁进行ABAQUS模态分析、人工激励试验和抗弯试验,探究内嵌于钢筋的FBG应变传感器监测钢筋混凝土梁未加载和损伤状态下的自振频率方案的可行性。结果表明:通过人工激励试验获得的未加载试验梁的自振频率约为37.43Hz,与ABAQUS有限元模态分析结果38.366Hz和理论计算得出的试验梁横向振动一阶自振频率理论计算结果36.167Hz基本一致,误差不超过2.5%;在抗弯试验中,试验梁出现破损后FBG应变传感器仍能够稳定监测到结构的自振频率,在试验全过程中,FBG应变传感器能实时监测钢筋的应变变化情况,实现了用内嵌于钢筋的FBG应变传感器同时进行结构自振频率监测和应变监测的目的。

    • 钢-砼组合连续梁-V腿连续刚构桥施工阶段受力性能研究

      2022, 22(9):3775-3783.

      摘要 (50) HTML (0) PDF 12.85 M (114) 评论 (0) 收藏

      摘要:钢-砼组合连续梁-V腿连续刚构桥是主梁为钢-砼组合结构、由V形墩连续刚构桥和连续梁组合形成的新型桥梁结构体系。它既有组合连续梁的结构特点与受力特征,又有V腿刚构桥的结构特点与受力特征。但是这种新桥梁结构体系的研究还相对减少。钢-混组合连续梁桥-V腿连续刚构桥的受力性能与施工过程密切有关。本文围绕国内首座钢-混组合连续梁-V腿连续刚构桥,以弹性理论为基础,结合结构特点和施工工艺,建立了考虑施工过程的全桥有限元分析模型,对分析研究了大桥各个主要施工阶段主梁的受力性能,并模拟与分析了该桥的顶推施工过程,分析了施工工艺对全桥纵向桥面板以及钢梁受力的影响。

    • 汽车电子稳定控制系统控制策略仿真分析

      2022, 22(9):3784-3792.

      摘要 (33) HTML (0) PDF 3.24 M (52) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了避免汽车在低附着路面上高速转弯或者紧急避障时易发生不稳定现象,设计了基于模糊理论和滑模理论的模糊滑模控制策略。建立车辆二自由度理想模型,选择横摆角速度和质心侧偏角作为控制变量,对其理想值进行计算;基于车辆运动参数对失稳状态做出分析;并对失稳状态下的车辆进行横摆力矩控制。基于等效控制法设计了积分滑模控制器,对横摆角速度和质心侧偏角的偏差采用质心侧偏角协调加权法调节比例权重,并通过模糊控制规则调节滑模控制器切换系统的切换增益大小,建立模糊滑模控制器。在MATLAB/Simulink中对控制策略进行仿真分析,仿真结果表明:在阶跃工况下,横摆角速度的稳态值与理想值仅差0.005 rad/s,质心侧偏角与理想值几乎重合,仅差0.003 rad;正弦工况下,横摆角速度超调值与理想值仅差0.04 rad/s,质心侧偏角也仅差0.008 rad。与参数自整定模糊PI控制策略相比,模糊滑模控制响应速度更快,能够较好地跟踪理想曲线,达到稳态效果更好;同时能产生更大的横摆力矩,更好地控制汽车的稳定性,验证了控制模型的正确性。

    • 混合域车联网络下货运车队主动悬架控制研究

      2022, 22(9):3793-3799.

      摘要 (29) HTML (0) PDF 4.07 M (59) 评论 (0) 收藏

      摘要:以卡车主动悬架为研究对象,利用车队运输的重复性特征,将车联网络引入到主动悬架控制中。首先,以局域-广域两种信息交互手段为基础,提出一种货运车队两两编组结对作业的新方案,在此基础上建立了通讯协议格式。其次,针对结对卡车建立半车主动悬架模型,前车采用传统的PID控制算法,经云端存储、运算、筛选后,传给与之结对的后车,后车则采用模糊PID算法进行主动悬架控制。仿真分析结果表明,基于车联网络下的模糊PID控制算法,具有更优的性能,悬架动行程略有降低的前提下,车身加速度和轮胎动位移分别提高46.33%和33.8%。最后,计算整个车队的组间信息交互效率,证明这种以车队整体来进行悬架性能寻优的新方法,迭代效率更高、工程实用性更好。

    • 重载矿用自卸车车厢轻量化耐久技术应用

      2022, 22(9):3800-3806.

      摘要 (27) HTML (0) PDF 6.83 M (46) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对我国重型矿用自卸车车厢轻量化寻优技术推广难的问题,提出了一种适合矿用自卸车车厢生产企业的低门槛参数化寻优方法。其技术特点为:通过子模型的方式降低壳单元和实体单元同时参数化建模技术难度。同时针对车厢生产和使用过程中车厢板磨损等引起的结构刚度下降问题,提出了一种基于6σ的结构耐久研究技术,从磨损的角度量化车厢轻量化后的结构耐久安全问题。以某150 t重载矿用自卸车车厢轻量化为例,使用Q690D和NM450轻量化设计和生产的车厢,经过两年的客户跟踪表明车厢结构安全可靠,轻量化后车厢减重5 t(减重比18.52 %),车厢耐久寿命为原车厢的2倍左右,单车年节约燃油和维检费用约50万元。

    • >V航空、航天
    • 终端区飞行轨迹聚类分析及异常轨迹识别

      2022, 22(9):3807-3814.

      摘要 (53) HTML (0) PDF 9.13 M (83) 评论 (0) 收藏

      摘要:为有效掌握空中交通流的分布规律,提高飞行轨迹聚类效率与质量,提出了一种精确度高、运算快、自主识别异常轨迹的飞行轨迹聚类方法。首先,改进均匀参数化法来降低了飞行轨迹数据规模。其次,提出一种基于核主成分分析法(kernel principal component analysis,KPCA)飞行轨迹降维方法,突出不同类点之间的差异。最后,采用基于密度空间聚类方法(density-based spatial clustering of applications with noise,DBSCAN)算法剔除飞行干扰轨迹并完成聚类。实验表明,该方法在简化数据预处理的条件下,对1243条飞行轨迹实现准确聚类,划分为识别出6个类别,保持较高的聚类质量并识别异常轨迹。相较于其他聚类方法,本文方法简化了聚类前对飞行轨迹的预处理,提高了聚类效率的同时聚类效果更加准确并能够识别异常轨迹。

    • >X环境科学、安全科学
    • 生态足迹研究的时空分布与演进分析

      2022, 22(9):3815-3826.

      摘要 (45) HTML (0) PDF 21.05 M (69) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态足迹是衡量可持续发展的有效方法。为更全面了解国内外生态足迹研究进展,本文基于文献计量与知识图谱方法,以中国知网数据库(CSSCI 909篇)和Web of science核心合集(1 951篇)收录期刊数据为研究对象,从国内外生态足迹研究时空分布特征、研究热点及演进趋势方面展开对比分析。研究发现:(1)国内外发文量趋势不同。中文发文量呈倒“U”型曲线,外文发文量呈指数级增长趋势,全球范围内美国发文量最多,中国位居第二;国内外均未形成核心作者群。(2)学科交叉性较强。发文量最大的外文期刊为《Ecological indicators》,其他植物、环境、生态学、毒理学、经济学等跨领域的期刊突出了国际生态足迹研究的综合性与交叉性。(3)国内外研究侧重点不同。国内外在可持续发展评估、足迹家族、经济环境关系等方面研究具有相似性,国内研究表明了中国的生态文明政策导向和经济发展阶段特点。最后,本文认为未来生态足迹研究可能侧重于生态足迹与气候变化耦合、行业或地区的生态承载力/压力、可再生能源的生态效应等方面。

    • 白洋淀流域河流干涸断流遥感监测

      2022, 22(9):3827-3833.

      摘要 (49) HTML (0) PDF 14.60 M (81) 评论 (0) 收藏

      摘要:白洋淀流域水生态环境质量对雄安新区及周边区域具有重要意义,为了掌握白洋淀流域地表河流水资源状况,本文利用高分辨率遥感影像进行人工目视解译,分别获取了白洋淀流域河流2018年春季(枯水期)、2018年夏季(丰水期)干涸断流河段的空间位置、干涸长度以及干涸比等信息,并从干涸断流河流的空间分布、季度变化、干涸断流原因等方面进行了分析。结果表明:(1)白洋淀流域河流2018年春季及夏季河流干涸断流长度均在1 100km左右,2018年丰水期干涸河道长度比枯水期减少了98.78km,夏季河流干涸断流情况略有改善,但白洋淀流域整体河流干涸断流情况较严重;(2)唐河、大沙河、慈河常年干涸断流情况严重,在监测期内两个季度出现干涸断流的河段都超过50km;(3)保定市相对于白洋淀流域其他地市,监测期内常年干涸河道最长,达到535.54km,间歇性干涸河道长度为250.3km,因此保定市是白洋淀流域开展水生态环境治理改善的重点区域;(4)白洋淀流域河流干涸断流问题较严重,建议制定严格的水资源规划及利用管理制度,同时建立流域地表水资源状况遥感动态监测机制,为跨流域调水工程实施提供决策依据,同时对调水工程实施后的效果开展评价,为白洋淀流域水生态环境质量改善提供支撑。

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