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

  • 考虑中间主应力与剪胀的新邓肯-张模型

    赵春风;杨砚宗;张常光;赵程;

    邓肯-张模型是岩土工程中广泛应用的非线性弹性模型,但由于其建立在Mohr-Coulomb强度准则基础上,不能考虑中间主应力的影响,且邓肯-张模型应用广义胡克定律时,假定体应变与轴应变之间为双曲线,不能反映岩土材料的剪胀性.基于统一强度理论,在沈珠江模型的基础上,采用二次抛物线体变公式,改进其参数形式,建立同时考虑中间主应力和剪胀的新邓肯-张模型.经与粗粒土和粘性土等试验结果比较,验证了新模型的正确性.研究结果表明:该新模型克服了邓肯-张模型的不足,可以合理地反映岩土材料的中间主应力效应和剪胀性.该结果为邓肯-张模型的改进提供了理论依据,对实际工程设计具有一定的参考价值.

    2011年03期 v.39 309-313页 [查看摘要][在线阅读][下载 343K]
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  • 氯离子在非饱和混凝土中传输过程的数值模拟

    潘子超;陈艾荣;

    为确定氯离子在非饱和混凝土构件中的传输过程,推导了基于物质守恒定律的氯离子对流扩散方程;并对控制方程中的计算参数以及有限元计算过程的稳定性进行了初步讨论.在此基础上,定量分析了对流效应对氯离子传输过程的影响.分析结果表明,对流和扩散效应的耦合作用主要出现于构件表层;对流效应在传输过程初期较为显著.最后,对计算模型的参数敏感性分析结果表明,水分和氯离子的扩散系数比对氯离子传输过程影响较大.

    2011年03期 v.39 314-319+326页 [查看摘要][在线阅读][下载 631K]
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  • 锦屏绿片岩分级加载流变试验研究

    石振明;张力;

    对锦屏二级水电站引水隧洞围岩进行了分级加载流变试验,分析了试验过程中出现的现象、试样轴向、侧向应力-应变关系,以及利用伯格斯模型求得的流变模型参数.分析结果表明,各试样总应变量轴向大于侧向,而各式样总流变量侧向大于轴向,流变和应变表现出不一致性;各级流变的流变量随各级应力的增加在逐级增加,各级流变的轴向流变量和侧向流变量占轴向总流变量和侧向总流变量的百分比是相似的;各试样的各级瞬时变形的弹模不断增大,符合岩石流变试验的一般性规律;在轴向和侧向两个方向上存在明显的各向异性,侧向能更快速和灵敏的反映应力变化引起的流变特性的改变;各流变参数均能正常反映绿片岩流变规律,伯格斯模型能较好的模拟锦屏绿片岩单轴流变特性.

    2011年03期 v.39 320-326页 [查看摘要][在线阅读][下载 449K]
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  • 过滤高阶失稳振型满足显式算法的稳定性

    楼梦麟;李常青;

    以中心差分显式算法为例,证明了算法传递矩阵的特征向量与结构自振向量的一致性,以及显式算法步长过大时的失稳,是传递矩阵的特征值和特征向量两个因素共同作用的结果.在证明的基础上得到了过滤高阶失稳振型来满足算法稳定性的方法,也就是在每步按通常的显式算法得到计算结果后,增加了从结果位移向量中过滤振型参与系数很小的高阶失稳振型的计算步骤,使得计算步长即使取在稳定域外也能使算法不会失稳.这种方法,既大大提高了通常采用的显式方法的计算效率,同时对求解的精度也影响不大.算例证明了这种方法的有效性.为求解刚性常微分方程组提供一个思路.

    2011年03期 v.39 327-332页 [查看摘要][在线阅读][下载 314K]
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  • 随机风场空间相干性研究

    阎启;李杰;

    提出了一种描述随机风场空间相干特性的相位差谱模型,可用于大范围随机风场模拟.经典理论中一般采用相干函数来描述空间风场相干特性.研究发现,相干函数只是二阶数值特征,远不能描述两点脉动风速相干特性的丰富概率信息.研究表明,Fourier相位差谱可以对脉动风速时程的相干特性进行全面的描述.基于对影响相位差主要因素的分析,提出了相位差谱的基本模型.通过与实测相位差谱的比较,验证了所提模型的合理性与适用性.应用该模型进行了风场模拟,效果良好.

    2011年03期 v.39 333-339页 [查看摘要][在线阅读][下载 881K]
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  • 不同覆面材料木剪力墙抗侧性能试验研究

    何敏娟;周楠楠;

    对10片尺寸为2.44 m×2.44 m且覆面板分别为进口OSB板、国产OSB板、国产胶合板、玻镁板和石膏板的木框架剪力墙进行了单向加载试验,得到了不同覆面板剪力墙的破坏模式、荷载-位移关系,通过计算分析获得了各种剪力墙的屈服和极限荷载、弹性阶段刚度、板材延性等性能指标.研究结果表明:国产胶合板及OSB板剪力墙在承载能力、延性和耗能方面较进口OSB板剪力墙有较大的提高;玻镁板不仅具有较好的防火、防水性能,而且比石膏板的强度高、韧性好.因此国产板材具有良好的力学性能,可以作为轻型木结构剪力墙的覆面板材.

    2011年03期 v.39 340-345页 [查看摘要][在线阅读][下载 381K]
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  • 轻型木结构房屋动力特性测试及研究

    熊海贝;康加华;吕西林;

    对国内第一所轻型木结构小学的三栋单体校舍动力特性进行了实测,并结合试验研究成果及国外文献调查结果,对轻型木结构房屋自振周期及阻尼比进行研究.研究发现轻型木结构房屋中石膏板参与结构耗能,同时提高结构的初始刚度;轻型木结构房屋阻尼比测试值与结构经历的振动幅值有关,振动幅值越大,测得的阻尼比也越大;利用实际地震记录、模拟地震振动台试验以及房屋受迫振动等方法测得的轻型木结构房屋阻尼比都接近或大于5%的规范建议值;研究验证了《轻型木结构建筑技术规程》对于3层及以下轻型木结构房屋的地震影响系数α取最大值的合理性.

    2011年03期 v.39 346-352页 [查看摘要][在线阅读][下载 624K]
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交通运输工程

  • 路堤高度和加筋对软土地基累积塑性变形的影响

    王仕传;凌建明;黄琴龙;

    运用有限单元法对交通荷载作用下软土地基进行隐式动力分析,基于累积塑性变形的计算和影响因素分析,研究路堤高度对交通荷载引起的软土地基累积塑性变形的影响,在此基础上,从地基中动偏应力分布的角度,揭示了土工格栅加筋对于减小交通荷载引起的软土地基累积塑性变形的意义和机理.分析结果表明:当路堤高度1 m左右时,在交通荷载作用下,地基中会产生显著的累积塑性变形;随着路堤高度的增加,地基中由交通荷载引起的累积塑性变形迅速减小.对于受交通荷载影响显著的软土地基,土工格栅加筋改善地基表面的压应力分布,减小传递到地基表面的剪应力,加筋后地基土累积塑性变形明显减小,主要是由于加筋减小了地基土的上部由交通荷载引起的动偏应力.

    2011年03期 v.39 353-358页 [查看摘要][在线阅读][下载 380K]
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  • 基于图像的AC20型混合料集料接触分布变异性

    英红;王锦河;张宏;魏宏;

    为量化集料之间的接触关系,提出了一种基于数字图像的沥青混合料集料接触分析方法,以AC20型沥青混合料为例,对72个车辙板试件切片图像进行处理,得到每个切片上集料接触数量及集料特征;通过统计分析,得到AC20型沥青混合料接触对总体分布规律,各档集料的接触对分布规律及单颗集料接触数分布规律;并分析了大于2.36 mm集料含量C>2.36,集料级配的细度指数FI和离析指数SI对样本接触对数量变异性的影响规律及这三个指标的内在联系.通过对AC20型沥青混合料接触状况的量化分析,可将接触特征作为混合料级配设计的参考因素,指导级配设计.

    2011年03期 v.39 359-364页 [查看摘要][在线阅读][下载 552K]
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  • 基于排队论的城市路网模式选择

    石飞;于世军;徐建刚;

    假设相同道路用地面积下的4种路网模式,基于交通工程学的基础理论之一,排队论,分别计算并讨论以下两种情形4种路网模式中车流沿横向或纵向行驶产生的总耗时变化趋势:到达率相同,道路用地面积率持续变化;道路用地面积率相同,到达率持续变化.并对总耗时和趋势变化曲线进行比较、分析.结果表明:车流到达率不高,即交通量不大的情况下,低密度、红线较宽的路网模式(模式1)具备一定优势;当交通量增多和出现拥堵时,高密度的单行线路网系统(模式4)更具优势.关键结论可直接指导规划实践.

    2011年03期 v.39 365-369页 [查看摘要][在线阅读][下载 469K]
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  • 轨道车站地区用地与交通互动规划设计研究

    于晓桦;谢辉;唐子可;晏克非;

    为实现土地开发利用与交通规划互动反馈,提出了轨道交通车站地区土地利用与交通规划互动设计的两步骤分析方法:首先,依据土地利用指标确定轨道车站客流规模与分布;其次,根据轨道车站设施容量调整与优化土地利用规划。设计了基于TransCAD交通规划软件的实现流程,通过长沙大河西先导区洋湖垸片区控规优化与交通网络构建的互动深化过程,验证了互动规划模型的合理性和适应性.

    2011年03期 v.39 370-375页 [查看摘要][在线阅读][下载 429K]
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  • 城市轨道交通沿线土地合理开发规模研究

    王治;叶霞飞;明瑞利;

    通过分析目前城市轨道交通运营及其周边土地利用规划存在的问题,揭示产生问题的根本原因是城市轨道交通规划与沿线土地利用规划脱节.针对问题产生原因提出轨道交通沿线土地开发应以城市轨道交通线路运输能力作为控制土地开发强度上限的基本依据及以保证轨道交通项目财务平衡(在给定政府补贴额度的前提下)所需最小客流量作为控制土地开发强度下限的基本依据,为合理确定城市轨道交通沿线土地开发规模提供了一种可行的控制方法.

    2011年03期 v.39 376-380页 [查看摘要][在线阅读][下载 339K]
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  • 地铁曲线波浪型磨耗的机理分析

    沈钢;张学华;郭满鸿;

    建立了单轮对的粘滑振动数学模型,考虑了轮对的弹性体模态、轮轨间的蠕滑力—蠕滑率关系在大蠕滑时的负梯度特性、轨道的横向弹性和转向架的一系悬挂特性,分析了多种因素对粘滑振动的影响,研究了波浪型磨耗与粘滑振动之间的关系.通过现场测试获得了与理论分析的一致性.

    2011年03期 v.39 381-384页 [查看摘要][在线阅读][下载 466K]
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  • 世博园客运码头应急疏散通道设计和评价方法

    吴娇蓉;胡山川;冯建栋;

    在人群行为分析基础上,提出了世博园区内水门/轮渡码头陆域人流疏散路径、应急疏散通道设计方法;结合世博园区客运码头人流应急疏散的四种情景分析,找出最不利的应急疏散情况,建立人流疏散仿真分析模型;采用疏散时间作为关键评价指标,码头疏散通道各区域人流平均密度累积值为辅助指标,建立客运码头人流疏散通道评价方法和评价标准.以世博园区客运码头L2/M2为例开展仿真分析,进行人流组织方案的优化与调整.相关研究成果丰富了国内客运码头人流应急疏散组织的研究理论.

    2011年03期 v.39 385-389页 [查看摘要][在线阅读][下载 315K]
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环境科学与工程

  • 生活垃圾填埋场垃圾腐殖质的组成和波谱特性

    柴晓利;刘归香;赵欣;赵由才;

    以上海老港垃圾填埋场不同年份的填埋垃圾为对象,利用元素分析、FTIR光谱和固态13C CP/MAS NMR方法,研究了不同填埋龄垃圾腐殖质的来源、组成和结构及其随填埋龄的变化规律.结果表明胡敏酸(HA)以稳定的木质素残体和芳香结构聚合物为主,含量显著高于富里酸(FA),烷基碳在HA中所占的比例也在FA中高;而FA的羧基官能团含量显著高于HA,FA中与环状多聚糖结构相关的氧基碳的含量也比HA中多,说明HA的芳香缩合度和稳定度比FA高.随着垃圾填埋时间的延长,HA的芳香性和稳定度逐渐增强,FA的羧基等含氧官能团减少,说明垃圾腐殖质的腐殖化程度提高.

    2011年03期 v.39 390-394+400页 [查看摘要][在线阅读][下载 354K]
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  • 应急调水对太湖北部污染物扩散的影响

    匡翠萍;邓凌;刘曙光;顾杰;

    以太湖为研究对象,采用Delft3D模型建立了太湖湖区的二维水动力模型,利用2007年太湖污水团事件有关数据进行了验证计算.在SE向3 m·s-1风况下,运用此模型,对太湖湖区不同的调水方案进行了模拟,对比分析了各方案对贡湖取水口处污染物扩散的影响.结果表明:在SE向3m.s-1风况下,望虞河枢纽进水流量越大,对污染物的应急去除效果越好,而增加太浦闸出水流量的效果甚微;贡湖水厂新取水口相比旧取水口,在地理位置、补给水源等方面占优.

    2011年03期 v.39 395-400页 [查看摘要][在线阅读][下载 743K]
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  • 基于遗传程序设计的供水管网爆管预测模型

    刘俊;俞国平;

    收集了中国南方某城市2004—2008年的爆管资料.通过统计分析,确定了不同管径平均管龄、抗拉强度以及故障强度,并结合供水管网模拟,确定了管段的平均绝对压力.通过以管径为分类依据的不同训练样本,利用遗传程序设计建立了故障强度与管径、平均绝对压力、平均管龄和抗拉强度之间相关关系的爆管预测模型.运用2009年统计爆管数据验证了预测模型的准确性与可行性,结果表明爆管预测模型能较好地反映实际情况.

    2011年03期 v.39 401-404+426页 [查看摘要][在线阅读][下载 394K]
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机械、车辆与热能工程

  • 基于IHBM的汽车非线性悬架系统定量研究

    盛云;吴光强;

    分析了汽车悬架系统和轮胎的非线性弹簧力和阻尼力,建立了二自由度汽车非线性垂向振动系统的动力学模型.结合增量谐波平衡方法(incremental harmonic balance method,IHBM),对该系统的动力学行为进行定量研究.推导其增量谐波平衡过程,研究增量谐波平衡法的迭代计算过程,采用几个不同的谐波次数,计算系统的近似周期解,确定周期解的稳定性;同时,以路面激励圆频率为参数进行了跟踪计算,得到系统主共振时的幅频响应特性.近似解的计算结果与数值计算结果的对比表明,增量谐波平衡方法的精度可灵活控制,且收敛速度快,结果可靠,是汽车强非线性动力学行为研究的有效方法.

    2011年03期 v.39 405-410页 [查看摘要][在线阅读][下载 462K]
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  • 有效改善换档动力中断的车用有源传动装置

    钟再敏;王心坚;陈辛波;

    针对AMT换档过程中的动力中断和并联混合动力汽车中发动机和电机双动力源耦合工作问题,提出了一种基于定轴式齿轮变速箱的混合动力车用有源传动装置,通过电机与变速箱的集成设计使得电机和发动机联合工作的输出特性更加符合车用工况需求,对现有技术继承性好,具有较好的推广应用价值.

    2011年03期 v.39 411-415页 [查看摘要][在线阅读][下载 507K]
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  • 铁道车辆弹性车体垂向运行平稳性最优控制

    宫岛;周劲松;孙文静;谢维达;

    采用基于轨道不平顺谱的最优控制及包括轮轴间时延的预瞄控制算法,设计了整车的主动悬挂控制规律,对铁道车辆弹性车体垂向动力学模型进行仿真分析.结果表明,基于轨道谱的预瞄控制算法在控制输出力及抑制车体的振动效果方面要略优于单纯基于轨道谱的最优控制算法;基于轨道谱的最优控制可以改善轨道至弹性车体中部的加速度传递率,在控制车体刚体振动的同时,也能抑制车体的整体弹性振动;最优控制算法对车体系统的低频振动及车体弹性一阶垂向弯曲振动控制作用明显,而对车体高频振动基本无抑制作用,据此可以帮助选择助动器的响应频率范围.

    2011年03期 v.39 416-420页 [查看摘要][在线阅读][下载 554K]
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  • 胶接、胶焊与点焊接头剪切拉伸疲劳行为

    王华锋;王宏雁;陈君毅;

    通过剪切拉伸疲劳试验测定车用结构胶接接头、胶焊接头和点焊接头在不同应力水平下的疲劳寿命.基于载荷-寿命曲线在单对数坐标下为指数曲线段这一假设,利用疲劳试验数据拟合出载荷-寿命曲线,以此表征三种接头的疲劳性能.同时,对胶接接头、胶焊接头和点焊接头的疲劳行为进行对比分析.研究表明:三种连接方式的疲劳试验数据具有较好的规律性;拟合结果证实了三种接头载荷-寿命曲线在单对数坐标下为指数曲线段这一假设的正确性;胶接接头的疲劳强度最高,而点焊接头最低;胶焊接头的疲劳断裂行为比胶接接头更为安全;通过胶焊工艺可以有效提高车身接头的疲劳寿命等.研究结论为车用结构胶胶接技术的应用提供了参考依据.

    2011年03期 v.39 421-426页 [查看摘要][在线阅读][下载 552K]
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计算机与信息工程

  • 组合E-服务的活动链行为模式设计及验证

    陈波;曾国荪;李莉;鲍宇;

    提出一种新颖的活动链的行为规范概念,该概念的粒度介于活动和场景概念之间,并根据基于活动链的行为刻画需求,设计"链存在、链缺失、链前提和链因果"四个行为模式,并给出这些模式到标记迁移系统LTS的映射规则,精确刻画了行为模式的操作语义,通过定义组合E-服务满足活动链模式的内涵,给出可满足性验证的充要条件和判定算法,最后给出实例分析.

    2011年03期 v.39 427-433页 [查看摘要][在线阅读][下载 627K]
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海洋地质与地球科学

  • 泥质烃源岩不同有机显微组分的原始赋存态

    樊馥;蔡进功;徐金鲤;包于进;

    利用密度分组将泥质烃源岩划分为不同的密度组分,通过对各密度组分进行孢粉相分析和激光粒度检测,结果表明:密度分组获得的ρ<1.6 g.cm3组分以游离态生物有机质为主,富集了全岩干酪根中大粒级的形态有机质组分;1.6g.cm-3<ρ<2.2 g.cm-3和ρ>2.2 g.cm-3组分表现为有机质与矿物共生的赋存态特点,富集大量细粒级的颗粒无定形和海绵无定形有机质,说明这些无定形物质通过与矿物(主要是粘土矿物)紧密共生而获得保存.分组结果反映不同有机显微组分在烃源岩中的赋存态存在差异,大量的无定形物质与矿物(主要是粘土矿物)紧密共生,说明有机质与矿物共生组分对于烃源岩油气生成具有十分重要的意义.

    2011年03期 v.39 434-439页 [查看摘要][在线阅读][下载 476K]
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  • 下扬子五峰组上升流相烃源岩沉积特征

    刘峰;蔡进功;吕炳全;刘军峰;

    五峰组层状含放射虫硅质类地层是下扬子地区所发育的区域性优质烃源岩之一,为前陆挠折滞流盆地边缘斜坡上升流沉积产物.受上升流强度和阵发周期频率的控制,形成了多个厚度呈周期性变化、硅质生物组成略有不同的硅质岩和硅质页岩互层韵律沉积.五峰组沉积时期,水体缺氧程度高,有机质组成以无定形为优势,原始生烃潜力高,低等藻类和其它浮游生物是其主要生源.受上升流影响,硅质岩和硅质页岩沉积时期有机质的保护机制存在差异,有机质富集程度主要与粘土矿物对有机质较强的吸附和保护能力以及氧化硅矿物转化过程中有机质的损失相关.

    2011年03期 v.39 440-444页 [查看摘要][在线阅读][下载 527K]
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  • 地震动力作用触发的斜坡崩滑效应模拟

    崔芳鹏;许强;谭儒蛟;殷跃平;

    依据震后实地调查中竖向地震力作用十分明显的现象,突破传统斜坡动力反应分析中仅考虑水平地震力作用的局限,运用离散元数值模拟技术,对北川王家岩斜坡体在具地域性和空间非均质性的地震纵横波时差耦合作用下产生崩滑破坏的动力全过程进行了模拟,确定了地震动力作用下该斜坡体崩滑破坏的形成机制及主控因素.研究表明:该斜坡体的初期崩滑破坏是受到纵波产生的水平和竖向拉裂耦合作用所致,且以水平拉裂作用占优,而后期的抛射及碎屑流动则是受到纵横波耦合作用所致;即纵波的个体作用是触发斜坡体产生初期崩滑破坏的主控因素,而斜坡体所处地形则是促使破坏后的斜坡体形成后续碰撞解体及碎屑流动的主控因素.

    2011年03期 v.39 445-450页 [查看摘要][在线阅读][下载 782K]
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基础科学

  • 缬氨酸锑和缬氨酸铋配合物的制备与结构分析

    杨宇翔;郇伟伟;纪国媛;陈娅如;

    采用室温固相合成法合成了缬氨酸与三氯化锑、三氯化铋的两种生物配合物,其组成为Sb(C5H10O2N)3.2H2O,Bi(C5H10O2N)2Cl.0.5H2O.缬氨酸锑配合物的晶体结构属于三斜晶系,晶胞参数为a=0.959 9 nm,b=1.506 8 nm,c=1.985 1 nm,α=92.27°,β=95.05°,γ=104.27°;缬氨酸铋配合物的晶体结构属于单斜晶系,晶胞参数为a=1.601 2 nm,b=1.894 1 nm,c=1.839 nm,β=99.73°.远红外、红外光谱表明这两种新的配合物中锑、铋与缬氨酸的成键情况;并用差热-热重法对这两种配合物做了热分析,进一步验证了配合物的组成.

    2011年03期 v.39 451-455页 [查看摘要][在线阅读][下载 355K]
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  • 乙醛缩合反应体系热力学计算和分析

    伍艳辉;梁泽磊;刘剑;刘仲能;

    采用Yoneda基团贡献法估算了乙醛羟醛缩合反应体系中各物质的标准生成焓、标准熵和等压热容,与部分文献值的比较表明估算较为准确.在此基础上计算了278~368 K液相反应和600 K气相反应时主、副反应的反应焓变、反应吉布斯自由能变和反应平衡常数.结果表明温度对主反应影响较大,低温液相反应对主反应有利,高温气相反应选择性低,主要副产物为2,4-己二烯醛.热力学分析与实验结果一致,乙醛缩合反应不宜采用高温气固相反应.因此实际生产中需对反应温度进行合理控制或对反应产物和原料及时分离,以提高反应转化率和选择性.

    2011年03期 v.39 456-461页 [查看摘要][在线阅读][下载 291K]
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  • 基于Cosserat弹性理论的直接均匀化方法

    赵勇;张若京;

    运用细观力学中的直接均匀化方法研究了具有周期微结构的非均匀材料的均匀化问题,得到了基于Cosserat理论的直接均匀化方法,并对具有周期微结构的非均匀材料的平面问题进行了研究,研究结果验证了均匀化方法的正确性.

    2011年03期 v.39 462-466页 [查看摘要][在线阅读][下载 328K]
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