同济大学学报(自然科学版)

1915 年创刊

月刊

ISSN 1000-0054

CN 11-2223/N.

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土木工程与建筑学

  • 求解双线性单自由度复合随机系统

    范么清;楼梦麟;

    在单自由度线性复合随机系统研究及Monte Carlo法模拟的基础上,引入求解随机问题的非线性改进随机摄动法,将双线性单自由度随机结构看成是均值结构及其变分,假定反应的概率分布类型为正态分布或均匀分布,从而将双线性复合随机微分方程展开为线性摄动随机微分方程,然后与虚拟激励法结合,迭代求解随机反应.算例的计算结果表明,将非线性改进随机摄动法与虚拟激励法结合,所得的非线性复合随机振动系统的随机反应还是较为准确的.为取得更精确的计算结果,反应的概率分布类型的正确选择很重要.

    2010年07期 v.38 941-947+1051页 [查看摘要][在线阅读][下载 714K]
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  • 基于BIM建筑结构设计模型集成框架应用开发

    刘照球;李云贵;吕西林;张汉义;

    分析建筑信息模型的信息集成过程和特征以及建筑结构模型基本对象表达的复杂性和模型数据积累的反复性,构建一种主要涵盖建筑和结构设计阶段的信息模型集成框架体系.该体系具有可扩展性、兼容性、阶段性等特点,通过开发的模型转换平台可以初步实现建筑、结构模型信息的集成,为研发基于建筑信息模型技术的下一代集成建筑工程软件系统提供技术支持.

    2010年07期 v.38 948-953页 [查看摘要][在线阅读][下载 842K]
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  • 超低温下钢筋单轴受拉时的应力-应变关系

    刘爽;顾祥林;黄庆华;张伟平;

    按照《金属材料低温拉伸试验方法》(GB/T13239—2006)的要求制作拉伸试件,对3种钢筋(热轧带肋钢筋HRB335、HRB400和热轧细晶粒钢筋HRBF400)共84根试件在-180℃~-80℃温度下的力学性能进行单轴受拉试验,研究低温下钢筋力学性能的变化规律.结果表明,随着温度的降低,钢筋的应力-应变曲线形状及极限应变基本不改变,但屈服平台长度、屈服强度、极限强度、强化应变增加.根据试验结果,给出了低温下钢筋屈服强度、极限强度、强化应变等力学特征值随温度的变化规律,进而可建立超低温下钢筋的应力-应变关系.

    2010年07期 v.38 954-960+968页 [查看摘要][在线阅读][下载 753K]
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  • 体外预应力锚固横梁拉应力域法配筋

    徐栋;孙远;

    针对体外预应力混凝土桥端锚固横梁内侧承受较大拉应力且传统配筋方法有所欠缺的现状,提出一种新方法——"拉应力域法"配筋:对于承受主拉、压应力,存在有规律的二维"拉应力域"实体结构,可连续划分二维"拉应力域切片",通过对各切片网格配筋的方式以承担混凝土拉应力的正交分量,并以"拉应力域深度"控制网格的纵向布置区域.以某体外预应力端锚固横梁为例,建立有限元模型,并考虑锚固端横、竖向预应力的影响.应用拉应力域法配筋的分析结果表明,锚固端横、竖向预应力对于配筋量有较大影响,原设计竖向钢筋过多,横向钢筋分布不尽合理,而拉应力域法可根据实际应力分布来配筋,结果更准确.

    2010年07期 v.38 961-968页 [查看摘要][在线阅读][下载 884K]
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  • 不同风场下开、闭鞍型屋盖脉动风压特性分析

    顾明;李方慧;潘钧俊;张爱社;

    在B类和D类风场条件下,对底部开敞和封闭的鞍型索网屋盖刚性模型进行了风洞测压试验.根据同步测量的风压数据,分析了不同风场条件下这两类鞍型索网屋盖上的脉动风压的分布规律及相互关系;通过对开敞和封闭的鞍型屋盖表面脉动风压功率谱及风压时程的对比分析,考察底部开敞对鞍型屋盖脉动风压分布特性的影响规律.风场对脉动风压系数分布有较大影响;脉动风压的分布类似于平均风压场的分布规律;底部封闭鞍型索网屋盖的脉动风压能量主要集中在折减频率小于0.3范围内,而底部开敞鞍型屋盖脉动风压的高频段能量高于底部封闭情况.

    2010年07期 v.38 969-975页 [查看摘要][在线阅读][下载 1348K]
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  • 基于物理机制的风力发电高塔系统风场模拟

    贺广零;李杰;

    为了准确确定作用于桨叶和塔体的风荷载,研究了基于物理机制的风力发电高塔系统风场模拟问题.依据随机过程的随机函数描述,提出了基于物理机制的旋转Fourier互谱,有效地考虑了桨叶旋转效应和桨叶上不同点风速之间的相关性.然后,对旋转Fourier谱(随机Fourier谱)作逆Fourier变换,实现了桨叶(塔体)的风场模拟.最后,结合典型的1.25 MW三桨叶变桨距风力发电高塔系统,进行了纵向风速场数值仿真研究.算例表明,该算法可以准确地模拟给定风环境的风力发电高塔系统脉动风速时程.

    2010年07期 v.38 976-981页 [查看摘要][在线阅读][下载 561K]
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  • 土体渗流-切向水流相互作用机理分析

    谢立全;刘曙光;

    在切向水流-土体渗流相互作用试验基础上,结合Fluent软件数值模拟,对比验证和分析了切向水流-土体渗流相互作用规律和内在机理.结果表明,数值模拟与试验结果吻合良好,切向水流对土体渗流的影响明显;切向水流条件不变时,渗流通道出口的压力场与流态随着渗流速度的变化而改变,且渗流速度越大,土体透水系数越大.

    2010年07期 v.38 982-985+1022页 [查看摘要][在线阅读][下载 459K]
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  • 非线性温差作用下混凝土结构的温度应力

    王伟;苏小卒;赵勇;

    为探讨非线性温度梯度作用下混凝土结构温度应力问题,基于松弛法并结合杆件截面分析的网格法,借助Ansys软件二次开发的特性,综合考虑截面配筋及开裂的影响,介绍了空间结构的分析方法.针对上海铁路南站的温度应力,现场量测了环形框架梁中的温度场分布,根据实测结果,提出温度梯度计算的简化公式,并运用前述方法分析主站房的温度应力.分析表明,日照辐射温度对混凝土结构有显著影响.

    2010年07期 v.38 986-990页 [查看摘要][在线阅读][下载 502K]
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  • 桩身参数对单桩荷载传递影响的模拟分析

    符勇;曹吉鸣;楼晓明;吴秀珍;

    假定不同的桩土参数和加载工况,采用修正的指数曲线模型作为荷载传递函数,应用MATLAB语言编制程序,以矩阵位移法分析桩身荷载传递特性,模拟桩身参数的变化对单桩荷载传递机理的影响.分析结果显示,当长径比较大时,大部分荷载由桩身侧面传递,桩端分担比例不大;在其他条件不变时,仅提高桩身刚度或长径比,对桩端分担比例或桩体承载性能的提高并不显著.

    2010年07期 v.38 991-996页 [查看摘要][在线阅读][下载 429K]
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  • 水泥土搅拌法加固冲填土软土地基的微观试验

    黄雨;周子舟;柏炯;陈企奋;

    针对某工程冲填土软土地基水泥土搅拌法处理过程中的冲填土与自然软土加固效果差异问题,从化学成分与物理结构等微观角度出发,分别对冲填土和自然软土的原状样、加固样进行了X射线衍射试验和扫描电镜试验两种微结构试验,对比分析了导致这种加固效果差异的微观机理及其形成原因.研究发现,物理微结构对冲填土软土地基的水泥土搅拌法加固效果存在重要的影响.虽然水泥土搅拌法加固冲填土与自然软土的化学反应是类似的,但加固后的土体在物理微结构特征上却差异显著,并导致加固土体宏观强度表现上的不同.因此,应采取相应的施工措施,改良冲填土的微观结构特征,优化地基加固效果.

    2010年07期 v.38 997-1001页 [查看摘要][在线阅读][下载 501K]
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  • 地铁振动荷载下隧道周围加固软粘土分形研究

    唐益群;王元东;李仁杰;赵化;

    以上海地铁4号线海伦路站附近隧道周围加固软粘土为研究对象,在根据现场监测数据制定室内"多功能循环三轴试验系统"试验的基础上,利用压汞仪微观试验研究方法,对隧道周围加固软粘土微结构进行定量研究.应用热力学关系模型计算分形维数,分析分形维数与荷载之间的关系,得到残余应变随分形维数的变化规律.

    2010年07期 v.38 1002-1006页 [查看摘要][在线阅读][下载 421K]
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交通运输工程

  • 基于损失时间的单点交叉口信号相序优化模型

    马万经;聂磊;杨晓光;

    以定时控制交叉口混合交通流为对象,重点研究如何通过相序优化降低交叉口损失时间的问题.首先提出了基于信号灯组(包括机动车灯组VG、非机动车和行人灯组PG)的绿灯间隔矩阵、相位相序、相位最大间隔矩阵、相位间隔和矩阵,以及矩阵之间元素相互关系的数学表达.然后,建立了以VG损失时间之和、VG最大间隔时间之和、VG和PG所有损失时间之和,以及VG和PG最大损失时间之和等四类相位损失时间最少为目标的相序优化模型.通过一个四相位信号控制十字交叉口的实际数据验证:相序组合不同,交叉口的损失时间不同;是否考虑行人、自行车交通,对于最佳相序的影响较大.该模型可以求得面向混合交通流多种目标下的最佳相序解.还进一步地分析了四类优化目标下信号损失时间的设置模式,以及通过基于信号灯组设置信号间隔时间以降低交叉口损失时间的方法.

    2010年07期 v.38 1007-1011页 [查看摘要][在线阅读][下载 420K]
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  • 基于未确知测度理论的高等级公路交通安全评价

    朱兴琳;方守恩;王俊骅;

    基于未确知测度理论,建立高等级公路安全性等级评价和排序模型.首先,以影响高等级公路安全性的主要因素来确立评价指标体系和评价标准;然后,根据实测数据建立各影响因素的未确知测度函数,并利用信息熵理论计算各影响因素的指标权重,依照置信度识别准则判定等级;最后,得出高等级公路安全性评价结果.评价方法能解决高等级公路安全性评价中诸多因素不确定性问题,还可以按安全程度排序.将该方法应用于新疆4条高等级公路的安全性评价并与传统的模糊综合评价法比较,结果表明,该方法科学合理,意义明确,可以在实际工程中推广应用.

    2010年07期 v.38 1012-1017页 [查看摘要][在线阅读][下载 388K]
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  • 基于ANFIS的高速公路车辆跟驰模型与仿真

    陆斯文;王俊骅;

    为了更好地描述高速公路上驾驶员在车辆跟驰过程中表现出来的模糊、不确定性的行为特征,采用自适应模糊神经网络ANFIS来建立车辆跟驰模型.首先,通过小波分析方法,对采集到的跟车数据进行降噪,消除外界因素的干扰,从而恢复数据的原始信息;根据信号处理方法,利用相关函数计算出驾驶员在跟驰过程中的反应时间.然后,建立以两车速度差、车头间距和后车速度作为输入,以及后车加速度作为单输出的自适应模糊神经网络跟车模型.最终,对该模型仿真训练,自适应生成驾驶员跟驰行为规则,并与传统的GM跟车模型对比分析.结果表明,该网络模型能较客观地反映高速公路上的驾驶员跟驰行为.

    2010年07期 v.38 1018-1022页 [查看摘要][在线阅读][下载 330K]
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  • 橡胶沥青混合料高温稳定性影响因素试验

    黄卫东;王伟;黄岩;李彦伟;

    通过室内车辙试验和浸水车辙试验,采用单因素对比分析的方法,对橡胶沥青混合料高温稳定性能的主要影响因素进行了系统研究.试验结果表明,胶粉来源、胶粉掺量、油石质量比、空隙率等因素,对于橡胶沥青混合料高温稳定性的影响比较显著,基质沥青对高温稳定性也有一定程度的影响,而胶粉细度等因素所产生的影响较小.尽管不同级配形式下混合料常规动稳定度的测试结果差异不大,但由于浸水对比车辙试验条件下动稳定度的衰减幅度最小,因此,矿粉比例低且细料较少的间断级配形式更适用于橡胶改性沥青.

    2010年07期 v.38 1023-1028页 [查看摘要][在线阅读][下载 457K]
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环境科学与工程

  • 生物厌氧产氢接种污泥的预处理研究进展

    周琪;邹中海;谢丽;罗刚;

    系统概述了热、酸、碱、化学抑制剂、曝气、冲击负荷等预处理方法对接种污泥中耗氢菌和产氢菌的选择性抑制机理,并对比分析了各自的产氢特性.由于接种污泥选取的种类、产氢底物的种类和浓度、温度、pH以及采用的反应器类型等不同,不同研究者得出的最佳预处理方法存在差异.目前的研究多集中在以葡萄糖或蔗糖等纯物质作为厌氧产氢的底物,建议今后以实际有机废水作为生物厌氧产氢的底物,以进一步研究不同接种污泥预处理方法对产氢的影响.

    2010年07期 v.38 1029-1035页 [查看摘要][在线阅读][下载 241K]
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  • 初始pH对木薯酒精废水高温厌氧产氢的影响

    罗刚;谢丽;邹中海;周琪;

    通过间歇实验,考察了初始pH(4.0~10.0)对木薯酒精废水高温(60℃)厌氧产氢的影响.结果表明,初始pH6.0为高温厌氧产氢的最佳值,累积产氢量为383 mL,单位基质产氢量为70 mL.g-1.挥发性有机酸(VFA)和乙醇的总量随着pH的升高而升高,乙酸的含量越来越大,但丁酸始终占优势.接种污泥在90℃的水浴中加热1 h不能有效地抑制产甲烷菌和同型产乙酸菌的活性,当初始pH在6.0~10.0时,发现不同程度的氢消耗,并且在初始pH9.0和10.0时,发酵末期均检测到甲烷.发酵过程中对底物变化的跟踪分析表明,氢气主要在丁酸生成过程中产生,与乙酸关系不大.

    2010年07期 v.38 1036-1040+1068页 [查看摘要][在线阅读][下载 539K]
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材料科学与工程

  • Fe基非晶及纳米晶在硫酸中的腐蚀研究

    李翔;王宇鑫;严彪;

    利用电化学极化曲线的方法和电化学阻抗技术,研究非晶Fe78Si13B9和纳米晶Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1合金在1 mol.L-1的H2SO4溶液里的电化学腐蚀行为;利用X射线衍射仪和示差扫描量热计(DSC),研究该非晶薄带的非晶特性及晶化过程;用扫描电镜观察极化测试后的试样形貌;还研究不同的热处理温度对材料的结构及在1 mol.L-1的H2SO4溶液里耐腐蚀性能的影响.结果表明,纳米晶比非晶合金的耐腐蚀性能要好;随着热处理温度的升高,非晶的耐腐蚀性能得到提高,而纳米晶则降低.

    2010年07期 v.38 1041-1045页 [查看摘要][在线阅读][下载 515K]
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  • P3HT-MWCNTs光敏性复合薄膜的制备和性能

    杨正龙;施旭靖;刘永生;罗智宇;

    采用化学氧化法,合成一种聚(3-己基噻吩),即P3 HT,将之与多壁碳纳米管(MWCNTs)有效复合,最后形成一种透明的电子给体——受体异质结型P3 HT-MWCNTs光敏性纳米复合薄膜.采用核磁共振、红外光谱、紫外-可见光谱和透射电镜等测试手段,对合成产物进行表征和分析.研究表明,己基的引入使得聚噻吩的溶解性能明显改善,同时通过对碳纳米管的表面修饰和改性,碳纳米管与P3 HT具有较好的相容性.紫外-可见光吸收光谱显示,P3 HT薄膜比其相应的溶液具有更高的电子共轭效应,随着氧化剂用量的提高,有助于提高其电子共轭效应.在一定范围内,随着MWCNTs含量的增加,P3 HT-MWCNTs光敏薄膜发生红移,提高了对太阳能的利用率.

    2010年07期 v.38 1046-1051页 [查看摘要][在线阅读][下载 498K]
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  • 轻集料颗粒群特征对混凝土力学性能的影响

    张雄;周云;张永娟;郑雯;

    运用数字图像处理技术研究轻集料的颗粒群特征,采用多种参数表征轻集料颗粒群的粒度和粒形特征.在此基础上,通过灰色关联分析,研究轻集料颗粒群特征对混凝土力学性能的影响.结果表明,当轻集料颗粒群比表面积在520m2.m-3以上并且颗粒长宽比低于1.34时,所配制的轻集料混凝土能同时达到较高的抗压强度和抗折强度.这为高性能轻集料混凝土的配制提供了依据.

    2010年07期 v.38 1052-1057页 [查看摘要][在线阅读][下载 554K]
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  • 塑管混凝土界面透气性研究

    王俊颜;杨全兵;肖鸿儒;

    提出了一种基于压力时间衰减法测定塑管混凝土界面透气性的方法,并研究不同界面改善措施对塑管混凝土界面透气性的影响.研究结果表明:透气性试验具有较高的重复性和稳定性;塑管混凝土界面的透气性随HEA膨胀剂掺量的提高而降低;Preprufe胶带能明显改善塑管-混凝土界面的粘结性能,使压力衰减时间或抗渗性能提高了一个数量级.最后,拟合压力-时间衰减曲线,并提出了经验函数式.

    2010年07期 v.38 1058-1061+1102页 [查看摘要][在线阅读][下载 337K]
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机械、车辆与热能工程

  • 汽车刮水器摩擦引起的噪声特性试验分析

    张立军;徐飞;王小博;

    针对不同速度档位和玻璃干湿状态组合工况下刮水器工作时由于摩擦作用引起的刮臂振动、挡风玻璃振动和车内噪声,进行了试验测试.采用时间域、频率域与时频域分析方法,分析噪声的时频特性、影响因素与噪声来源.研究表明,刮水器摩擦噪声可分为换向噪声与刮刷噪声两大类;换向噪声为瞬态冲击噪声,刮刷噪声为宽带并夹杂谐波成分的复杂噪声;换向噪声与刮刷噪声特性受到挡风玻璃干、湿与雨水状态的影响很大,而受速度档位的影响较小;刮刷噪声主要与刮臂侧向振动和法向振动有关,但雨水与半干条件下的刮刷噪声分别来源于驾驶员与副驾驶员侧的刮臂振动.

    2010年07期 v.38 1062-1068页 [查看摘要][在线阅读][下载 1213K]
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  • 车门密封条消耗能量计算

    高云凯;高大威;徐瑞尧;余海燕;

    根据密封条在关门过程中的工作原理,通过质量守恒定律和动量定理,建立车门密封条及其排气孔的数学计算模型.基于Excel平台,利用VBA语言,使用数值积分与循环迭代方法,设计人机交互操作界面,计算密封条的消耗能量.通过对排气孔消耗能量的研究,可以得到排气孔阻尼力消耗能量占密封条消耗总能量的20%,所以,排气孔消耗能量是密封条消耗总能量中不可忽视的重要影响因素.比较不同车型的计算结果与试验数据,误差均不超过12%,证明计算是有效的.

    2010年07期 v.38 1069-1073页 [查看摘要][在线阅读][下载 432K]
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  • 四气门汽油机工作过程的瞬态模拟计算

    杜爱民;吴杰杰;段亮;

    利用AVL-Fire软件,建立某汽油机的气道及缸内流动区域在进气、压缩和做功行程的动态网格,并在此基础上模拟计算三维数值,分析不同行程气道及缸内气体速度、湍流动能、温度和压力的分布情况,获得更详细的流场信息,为该汽油机的设计提供相关理论依据和参考.

    2010年07期 v.38 1074-1078页 [查看摘要][在线阅读][下载 866K]
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  • 并联混合动力挖掘机系统建模及控制策略仿真

    刘刚;宋德朝;陈海明;陈明;

    分析了以超级电容和ISG(integrated startergenerator)电机组成辅助动力源、电机驱动回转为特征的并联混合动力挖掘机系统;提出了发动机双模式转矩均衡控制策略,以负载工况与超级电容SOC(state of charge,荷电状态)为决策依据,实现发动机工作点的自适应调节.在特定工作点下,以转矩均衡控制策略替代传统的转速感应控制,系统转速更加稳定.ISG电机可以均衡发动机转矩,使其工作于高效率区.另外,利用回转驱动电机实现回转势能的再生利用.建立并联混合动力挖掘机系统的Simulink仿真模型.结果表明,该控制策略适用于挖掘机并联混合动力系统,具有显著的节能性.

    2010年07期 v.38 1079-1084页 [查看摘要][在线阅读][下载 614K]
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计算机与信息工程

  • 基于行为语义知识模型的产品功能基因建模

    郝泳涛;信诚;楼狄明;

    通过对产品功能描述方式、行为语义和二者之间关系的深入研究,得到行为语义表达模型.在产品功能和几何特征合理分解的基础上,应用已建立的行为语义表达模型及其数学映射规则,建立新型的产品功能和几何特征的描述框架方案.结合功能树标记语言(FTML)和语义网络,得出具体明晰的产品功能表述方式,研究矩阵对功能特征树的提取及抽象,以及FTML对语义网络的表述,设计出矩阵和已有的产品功能表述方式之间的置换算法;在已有的置换算法和功能表述方法的基础上,得出产品功能的实例推理算法及进化设计方法.

    2010年07期 v.38 1085-1091页 [查看摘要][在线阅读][下载 605K]
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经济与管理科学

  • 道德风险条件下的供应链质量控制策略研究

    尤建新;朱立龙;

    基于委托代理理论,研究了道德风险条件下如何控制供应链质量的问题.建立了供应商和购买商期望收益函数,考虑了供应商存在单边道德风险(质量预防水平隐匿)和购买商存在单边道德风险(质量检验水平隐匿),以及存在双边道德风险(质量预防水平和质量检验水平均隐匿)三种情况下,如何设计质量合同设计.运用最优化原理,求解供应商和购买商的道德风险值,并量化描述所支付的信息租金.仿真实验表明:当供应商存在单边道德风险时,购买商支付的信息租金和期望收益将减少,供应商的期望收益将增加;当购买商存在单边道德风险时,供应商支付的信息租金和期望收益将减少,购买商的期望收益将增加;当存在双边道德风险时,供应链支付的信息租金为供应商和购买商存在单边道德风险时所支付的信息租金之和,供应链联合期望收益的损失最大.

    2010年07期 v.38 1092-1098页 [查看摘要][在线阅读][下载 268K]
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  • 基于指数效用函数的企业年金最优投资策略

    朱茂然;郭磊;苏涛永;

    在两资产世界和指数效用函数假定下,构建了反映员工自主决策的缴费确定型企业年金计划——退休前有固定投入、退休后有固定支出的连续时间随机动态规划模型,求出了退休前和退休后最优投资策略.发现最优风险资产投资比重直接取决于企业年金基金积累与连续时间无风险利率的速度.如果基金积累超过连续时间无风险利率,则该比重随着时间推移而降低,反之则随时间推移而提高,如果二者速度相当则保持稳定.缴费投入越多则最优风险资产投资比重越低,消费支出越大则最优风险资产投资比重越大.大规模的Monte Carlo模拟证明了理论推导.

    2010年07期 v.38 1099-1102页 [查看摘要][在线阅读][下载 193K]
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