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

  • 脉动风速随机Fourier波数谱研究

    李杰;阎启;

    从物理机制出发,建立了具有扎实物理基础的脉动风速随机Fourier谱模型.首先,基于大气湍流物理图景,阐述了湍流中的涡旋尺度和风速能谱不同子区的对应关系.以脉动风速在剪切含能子区和惯性子区所符合的不同幂次规律为基础,建立了随机Fourier谱模型,指出上述两个子区分界波长lc对应实际物理过程中含能大涡尺度和平衡范围涡旋尺度的分界值.本质上,lc是一个随机变量,影响lc的主要因素是湍流涡量和剪切率的比值.利用实测数据,建立了lc和剪切率以及Fourier谱模型中各参数的关系.最后,以地面粗糙度和10min平均风速为基本随机变量,湍流强度为牵连随机变量,得到了分界波长的分布以及以双线性函数为特征的随机Fourier波数谱.理论预测结果和实际观测结果符合良好.

    2011年12期 v.39 1725-1731页 [查看摘要][在线阅读][下载 1056K]
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  • 基于概率的退化钢筋混凝土桥梁加固措施优化

    田浩;陈艾荣;陈亮;

    提出了一种基于概率的退化钢筋混凝土桥梁加固措施优化分析方法.选取构件可靠度作为性能指标,通过寿命函数来衡量结构性能演变过程,利用结合拉丁超立方抽样和计算机程序CBDAS的蒙特卡洛模拟法求解不同时刻的可靠度,再通过曲线拟合得到相应的寿命函数;给出加固措施对寿命函数影响的数学模型;建立了加固措施优化分析方法,根据可能的维修方案先将初始优化问题划分为一组局部优化问题,再利用遗传算法求出每个局部优化问题的最优解集,通过比较不同局部优化问题的最优解集可找出针对任意特定条件的最佳解.最终,将建立的优化方法应用到一座位于上海地区的三跨钢筋混凝土桥梁.

    2011年12期 v.39 1732-1738页 [查看摘要][在线阅读][下载 1160K]
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  • 环境因素对混凝土结构特征参数影响的试验分析

    闵志华;孙利民;

    基于模型试验分析了环境因素对混凝土结构特征参数的影响,包括环境温度和环境湿度.首先对试验环境进行了介绍,接着基于混凝土连续梁模型分析了环境温度对结构模态频率的影响,尤其是结冰时的非线性效应.最后基于混凝土试块分析了环境湿度对结构质量的影响,发现具有明显的时间滞后效应.

    2011年12期 v.39 1739-1745页 [查看摘要][在线阅读][下载 1884K]
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  • 孔中钢筋位置对开孔板连接件受力性能的影响

    苏庆田;王巍;

    孔中带贯穿钢筋的开孔板连接件的基本力学性能指标是基于钢筋位于孔中心这种状态得到的.由于实际施工中钢筋位置会偏离孔中心,所以以开孔板连接件孔中钢筋位置为变化参数进行了9组共27个试件的推出试验,研究了孔中钢筋位置变化对开孔板连接件基本力学性能的影响.试验结果表明,孔中钢筋位置变化对开孔板连接件的承载力有一定的影响,但不显著;对开孔板连接件的延性和刚度影响较大.根据不同受力状态提出了开孔板连接件的抗剪刚度计算表达式.

    2011年12期 v.39 1746-1752页 [查看摘要][在线阅读][下载 1347K]
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  • 多界面复合锚杆荷载传递机制的数值模拟

    任非凡;徐超;谌文武;

    采用Abaqus对复合锚杆拉拔试验进行模拟,针对复合锚杆的破坏形式多为界面破坏,应用改进的Cohesive单元对复合锚杆4种界面材料进行模拟,并建立轴对称弹塑性有限元模型对复合锚杆的拉拔试验进行分析.研究成果主要包括:①钢绞线轴向应力及界面剪应力均服从指数分布,且随着荷载的增大,锚杆近端的握裹力被克服,剪应力峰值向后转移.②南竹-复合材料、南竹-水泥砂浆界面剪应力峰值随着主控面剪应力峰值的转移而转移.③南竹管材受周围刚度较大的复合材料及水泥砂浆的约束,其轴向应力峰值分布在南竹的中部.④水泥砂浆-土体界面因边界条件不同于其他界面,其剪应力沿锚杆轴向从近端至远端不断增大.数值模拟结果与现场试验测量结果符合较好,验证了该数值方法的有效性.

    2011年12期 v.39 1753-1759页 [查看摘要][在线阅读][下载 1181K]
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  • 考虑土体非线性的部分埋入群桩竖向振动分析

    钟锐;黄茂松;任青;林毅峰;

    在桩基振动问题中,桩侧土往往表现出显著的非线性特性,土体动模量和阻尼的大小与桩身位移相关.目前的分析方法一般只采取恒定的土性参数,忽略了非线性的影响.基于部分埋入群桩竖向振动的研究成果,以桩身位移与土性参数之间的相互关系为依据,运用迭代方法考虑了土体非线性对部分埋入群桩振动的影响,分析了迭代收敛的条件,并通过算例分析了非线性的影响程度,观察了它与荷载大小的关系.最后,将该方法应用于分析某海上风力发电机组群桩基础的振动特性,得到其阻抗值及位移响应曲线.

    2011年12期 v.39 1760-1766页 [查看摘要][在线阅读][下载 1392K]
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  • 多种应力路径条件下上海粉细砂的室内试验

    彭芳乐;白小宇;雷亮;

    通过多组排水条件下不同应力路径的平面应变压缩试验对上海粉细砂的变形强度特性进行了研究,试验结果表明:上海粉细砂的剪应变、体应变、塑性剪应变、塑性体应变、塑性功受应力路径的影响都比较明显,不能作为合适的硬化参数.根据多应力路径平面应变压缩试验结果提出了与应力路径不相关的修正塑性功参量及上海粉细砂本构模型的剪切硬化函数.

    2011年12期 v.39 1767-1772页 [查看摘要][在线阅读][下载 1174K]
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  • 三维快速多极虚边界元配点法

    许强;司炜;张志佳;

    以三维弹性力学问题为研究背景,提出了一种三维快速多极虚边界元配点法的求解思想,即将三维快速多极展开的基本思想和广义极小残值法运用于求解传统虚边界元配点法方程.文中将三维弹性问题的基本解推导为适合于虚边界元快速多极算法的展开格式,经数值计算格式的演变,使求解方程的计算量和储存量与所求问题的计算自由度数成线性比例,以达到数值模拟大规模自由度问题的目的.算例说明了该方法的可行性、计算效率和计算精度.此外,该方法的思想具有一般性,应用上具有扩展性.

    2011年12期 v.39 1773-1778页 [查看摘要][在线阅读][下载 813K]
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  • 无结构网格二维潮流模型的开发及应用

    匡翠萍;刘旭;陈思宇;刘曙光;

    基于无结构网格的半隐海洋环流模型——"类UnTrim(unstructured grid version of trim)模型"开发了一个二维潮流数学模型.模型在平面上采用无结构三角网格,并采用二维浅水方程作为控制方程.利用水槽试验对模型的潮流模拟和干湿判别进行了验证,验证结果显示模型是稳定可靠的.将模型用于长江口的水动力过程模拟,并利用实测水文资料对模型进行了率定和验证计算.结果表明,模拟结果与实际情况一致.

    2011年12期 v.39 1779-1783页 [查看摘要][在线阅读][下载 2367K]
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  • 钢结构住宅建筑部品生命周期详单分析

    苏醒;张旭;孙永强;

    对某钢结构住宅小区内3幢不同层数建筑施工过程的建材耗量、建材来源进行调研统计,并结合BESLCI软件计算建筑结构、围护结构的生命周期能耗及环境排放.结果表明,钢构件、混凝土和水泥的生命周期能耗共占钢结构住宅建筑部品生命周期能耗的60%以上,钢结构住宅施工生命周期能耗仅为常规结构住宅的50%左右,建筑体量对钢结构住宅建筑部品生命周期清单影响不大.同国内外其他学者的钢结构建筑生命周期清单分析结果进行了比较,差异较大,分析发现数据获取的精确性、研究边界划分的合理性及缺少标准的清单分析数据库是造成差异的主要原因.

    2011年12期 v.39 1784-1788页 [查看摘要][在线阅读][下载 427K]
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交通运输工程

  • 城市复合交通系统容量超级网络评估方法

    谢辉;于晓华;晏克非;

    通过构建虚拟节点和换乘线段,将复合交通系统转化为由小汽车网络、公交网络和轨道交通网络有机组合而成的超级网络,建立复合交通系统容量的超级网络分析评估模型.该模型上层为最大化流量问题,反映复合交通系统服务流量最大化,下层为出行分布和均衡配流的组合模型,反映出行者利用出行路径的选择,同时进行出行方式、换乘节点的选择.以芜湖市城市交通网络系统容量计算为例,结果显示网络容量与城市向东向南发展策略一致,反应了该模型和算法的正确性和有效性.

    2011年12期 v.39 1789-1794页 [查看摘要][在线阅读][下载 517K]
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  • 城市交通微循环网络设计优化模型

    史峰;王英姿;陈群;

    定义了交通微循环概念.建立了交通微循环网络设计双层优化模型,上层问题为在满足路段饱和度约束及最大改造能力约束的条件下使得交通微循环对环境影响最小、交通效率最高及投资最省;下层问题采用用户均衡交通分配来描述驾驶员的路径选择行为.运用功效系数法构造了多目标规划的评价函数,并通过遗传算法建立了模型的求解算法.算例表明,通过求解双层规划模型可同时确定交通微循环网络构成及各条道路改造后的通行能力.

    2011年12期 v.39 1795-1799页 [查看摘要][在线阅读][下载 210K]
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  • 自动识别环境下车辆的出行矩阵估计新方法

    孙剑;冯羽;

    鉴于以视频牌照识别系统为代表的车辆自动识别(automatic vehicle identification,AVI)技术在我国逐步应用的现实,提出了利用AVI检测信息估计高精度车辆起讫点矩阵(OD-matrix)的新方法.该方法首先将检测的车辆信息分为4类(起讫点已知、起点或终点及部分路径已知、仅知起点或终点、仅知部分路径),然后利用第1类信息根据AVI检测误差直接扩样更新基础OD矩阵;利用第2,3,4类信息,参照粒子滤波算法思想,基于贝叶斯估计理论修正更新路段-路径流量关系,进而用蒙特卡罗随机过程确定可能路径以及OD;最后根据AVI获得的路径流量信息反向验算校正OD.根据上海市目前视频牌照识别系统的应用现状,选择以南北高架快速路为研究对象,根据牌照识别系统检测的动态车辆信息,对布设9个视频检测器的南北高架沿线17个出入口的OD进行了估计应用.结果表明,在路网仿真模型误差≤15%、AVI设施覆盖率为27.2%以及检测误差在10%的前提下,运用本方法,OD估计的总体平均相对误差仅为11.09%.该方法能充分利用AVI检测的个体车辆不完整路径信息,且计算效率高,可满足实际动态交通管理的需求.

    2011年12期 v.39 1800-1804页 [查看摘要][在线阅读][下载 656K]
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  • 基于动态交通分配的杭州湾跨海大桥紧急事件管理

    韩舒;王雪松;方守恩;陈小鸿;

    以环杭州湾区域内高速公路和主要干道组成的路网为研究对象,建立VISSIM动态交通分配仿真模型,模拟杭州湾跨海大桥发生紧急事件的多种场景;从路网、路径和路段3个层面出发,评估不同严重程度事故对路网整体运行状况的影响;量化评估车载诱导系统的作用.结果表明,事件持续时间是影响路网运行最关键的因素,相关部门的应急救援能力急需提高;由于大桥现有交通需求远未达到饱和,封闭车道数造成的影响并不明显;事件发生地点对路网运行状况有所影响;使用车载诱导系统可以明显缩减出行整体行程时间,改善出行质量,但其效果与装载比例并非成线性关系.

    2011年12期 v.39 1805-1810+1820页 [查看摘要][在线阅读][下载 927K]
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  • 基于眼部行为的驾驶疲劳评价指标的阈值

    潘晓东;李君羡;徐小冬;

    为将时段内眨眼次数、闭眼总持续时间和眨眼时间均值3类眼部行为指标应用于实际驾驶疲劳监测,进行了含173个样本的实验研究.将实验对象根据年龄、性别分类,以脑电指标为参照,得到各类人群在不同疲劳程度下3个眼动指标的阈值.从显著性、稳定性两个方面对3个指标进行论证分析,确定眨眼时间均值是三者中较优的指标,且验证了以年龄对人群进行划分更为合理.最后结合样本的数据,针对不同年龄人群给出3种觉醒状态下平均一次眨眼指标的阈值,通过室外车载实验验证了阈值的有效性.

    2011年12期 v.39 1811-1815页 [查看摘要][在线阅读][下载 134K]
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  • 一种成品温拌沥青的热存储耐久性

    梁亚军;黄婉利;麻旭荣;许志鸿;

    对一种由温拌剂改性生产的成品温拌沥青进行了沥青性能、混合料性能和现场热储存耐久性能评价,并与基质沥青进行了对比.该温拌沥青与基质沥青的技术性能指标(包括粘度)相当,但温拌沥青能够提高混合料的施工和易性,降低施工温度,且其温拌混合料性能不低于热拌沥青混合料的技术要求.在生产现场,温拌沥青经过长期高温储存后,仍能降低混合料的施工温度,具有较好的热储存耐久性.

    2011年12期 v.39 1816-1820页 [查看摘要][在线阅读][下载 527K]
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环境科学与工程

  • 粉末活性炭吸附2,4,6-三氯酚的性能研究

    马艳;高乃云;刘欣然;姚娟娟;

    针对粉末活性炭PAC吸附2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)的性能进行了研究.考察了PAC炭种、投加量和温度3因素对2,4,6-TCP吸附效果的影响;建立了吸附动力学、等温吸附线以及吸附热力学模型;研究了PAC与预氧化联用技术对2,4,6-TCP的协同去除作用.结果表明,上述3个因素对2,4,6-TCP吸附效果影响均显著,其中PAC投加量的影响最大,PAC炭种其次,温度的影响最小.PAC可以快速有效地吸附水中的2,4,6-TCP,快速吸附期在前20min,吸附容量可达到80%以上.拟二级动力学模型和Freundlich吸附等温线模型可分别较好地描述PAC对2,4,6-TCP的吸附行为.PAC吸附2,4,6-TCP的过程为自发、放热以及熵减的过程.PAC与预氧化联用技术可以提高对2,4,6-TCP的处理效果.

    2011年12期 v.39 1821-1826页 [查看摘要][在线阅读][下载 456K]
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  • 黄浦江水中卤乙酸前体物的荧光光谱分析

    黄鑫;梅红;高乃云;丁国际;

    使用三维荧光光谱(3D-EEMs)分析黄浦江水中的有机物特性.结果表明,黄浦江水3D-EEMs包含2个类蛋白峰(T峰)和1个类腐植酸峰(A峰),其中类蛋白质峰较高,说明污染较为严重.类腐植酸峰沿着水厂工艺流程的变化与传统指标高锰酸钾指数ρCODMn、紫外吸收AUV 254和溶解性有机碳ρDOC的变化一致.卤乙酸生成潜能实验表明,随着氯化反应程度的增加(增加反应时间、从氯胺转到自由氯消毒以及增大自由氯的投加量),三维荧光光谱特征值减少,相对应的卤乙酸(HAAs)生成量增加.投加溴离子后,氧化能力随自由氯含量降低而降低,而取代能力随次溴酸增加而增加,所以反应后水体中残余有机物的三维荧光光谱特征值增加,而HAAs先升后降.三维荧光光谱可作为水中溶解性有机物的补充指标,更全面反映水中有机物的变化.

    2011年12期 v.39 1827-1831页 [查看摘要][在线阅读][下载 527K]
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  • 巢湖城市内河沉积物不同形态磷空间分布特征

    杨长明;徐琛;尹大强;李建华;

    对巢湖市城市内河的表层沉积物及柱状沉积物进行了采样,并采用修正后的标准测试程序(SMT)测定了其中的总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、铁/铝磷(Fe/Al-P)和钙磷(Ca-P),分析了各形态磷之间以及与沉积物有机质之间的相关性.结果表明,表层沉积物TP的质量分数在832.09~2 572.41mg.kg-1之间,其中以Fe/Al-P为主,占总磷的比例为42.0%~62.3%.采样点各形态磷随深度的增加总体呈现先升高后下降的趋势,但不同采样点出现峰值的深度有所不同,这种空间分布特征能够较好反映周边环境现状和入河污染负荷的变化.不同深度沉积物中各形态磷之间存在极显著的相关性(概率水平P<0.01),各形态磷与有机质也存在极其显著的正相关.

    2011年12期 v.39 1832-1837页 [查看摘要][在线阅读][下载 726K]
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材料科学与工程

  • 智能遮阳材料的应用性能初探

    马一平;李远珊;

    通过调节水溶性聚合物配比和无机盐配比,可以使智能遮阳材料的转变温度、透光率、转变灵敏度及迟滞性等达到最佳.日间曝晒结果表明,透明状态的智能遮阳材料可使曝晒箱升温30℃,不透明状态的该材料可在同等条件下具有阻止曝晒箱内温度升高9℃左右的遮光效果,有利于缓解夏季的过热现象.该智能遮阳材料可耐1 000次高低温循环,5年以上的自然曝晒,凝固温度低于-10℃,环境温度高于转变温度时可保持1年以上均匀稳定的白色不透明絮状.

    2011年12期 v.39 1838-1843页 [查看摘要][在线阅读][下载 651K]
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  • 修饰碳纳米管对硼酚醛树脂摩擦性能的影响

    刘琳;宋静;叶紫平;

    采用共价接枝法制备了羧基化碳纳米管(MWCNTs-COOH)、二氨基二苯基甲烷修饰碳纳米管(MWCNTs-DDM)、硼酸化碳纳米管(MWCNTs-Borate)修饰碳纳米管(MWCNTs).通过原位聚合的方法制备了修饰碳纳米管/硼酚醛树脂.使用3种碳纳米管改性的树脂制备了摩擦材料并研究了其摩擦性能.结果表明,修饰碳纳米管的加入,有助于提高摩擦材料摩擦系数的稳定性,减小磨损率,改善热衰退性.其中添加质量分数为1%的MWCNTs-Borate的情况改善最大,磨损率减小43.2%,摩擦系数和磨损率衰退率仅为10.3%和28.6%,摩擦表面保持完好.

    2011年12期 v.39 1844-1849页 [查看摘要][在线阅读][下载 1153K]
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机械、车辆与热能工程

  • 机械式自动变速器动力中断研究进展及解决方案

    钟再敏;孔国玲;余卓平;孔国平;

    阐述了机械式自动变速器固有缺陷产生的原因以及对车辆驾驶性能的影响;总结了目前国内外针对定轴式变速器动力中断问题的研究进展及方案,并在此基础上提出有源动力补偿以及无源动力补偿的概念;最后总结了机械式自动变速器未来发展趋势.

    2011年12期 v.39 1850-1855页 [查看摘要][在线阅读][下载 1219K]
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  • 燃料电池阴极空气过滤器对SO_2的化学吸附仿真

    吕洪;刘湃;蔡书娟;马建新;

    化学吸附性能是燃料电池发动机阴极空气过滤器设计的主要参数之一.通过采用实验和计算机仿真的方法,研究了SO2在过滤器内的化学吸附行为,建立了平衡吸附量-初始进气体积分数-空气流速的三维数学模型.根据吸附模型编写了用户自定义函数作为约束条件方程,运用FLUENT软件对过滤器吸附SO2体积分数分布进行仿真研究,并成功应用于过滤器的结构设计.通过对5kW燃料电池发动机空气过滤器的仿真,可以清晰地模拟SO2在过滤器内的吸附过程,预测过滤器的失效时间为1 203h.

    2011年12期 v.39 1856-1859页 [查看摘要][在线阅读][下载 775K]
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测量科学与技术

  • 基于传感器光谱特性与分类的遥感图像融合

    倪翠;关泽群;林怡;

    为了提高多光谱图像和全色图像的融合质量,提出了一种基于广义亮度色度饱合度(IHS)变换与分类思想相结合的遥感图像融合算法.在充分考虑各波段传感器的相对光谱响应的基础上,在强度分量的构造和空间细节信息的注入方面进行了改进.改进后的方法首先对图像进行分类,然后采用高斯概率密度函数对分类构造后的影像进行加权融合,有效地改善了光谱畸变问题,且能同时对所有的光谱波段进行融合.以资源卫星IKONOS影像进行实验,结果表明该方法不仅能使融合图像具有较好的空间分辨率,还能很好地保持原有多光谱图像的光谱响应特性,具有潜在的应用前景.

    2011年12期 v.39 1860-1864+1870页 [查看摘要][在线阅读][下载 511K]
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  • 机载捷联惯导的导航计算模型与精度分析

    刘春;周发根;

    探讨了当地水平坐标系中捷联惯导的导航计算模型和详细计算步骤.通过实测数据解算,分析捷联惯导系统的误差特性.采用卡尔曼滤波进行全球定位系统/捷联惯导(GPS/SINS)松散组合,并对组合导航计算结果作卡尔曼平滑.实验表明,捷联惯导的坐标误差呈抛物线形式增长,短时间内能提供高精度的导航参数,其1min以内的坐标误差小于2m.将SINS与GPS构成组合导航系统,可以集两者之所长,使整个系统的可靠性和完整性优于其中任何一个子系统.

    2011年12期 v.39 1865-1870页 [查看摘要][在线阅读][下载 456K]
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  • 基于参数L-系统的三维树木仿真

    石银涛;程效军;张鸿飞;

    研究利用参数L-系统对树木进行快速高效三维仿真的方法.首先对树木的抽象模型及参数L-系统进行简要分析,然后利用参数L-系统构建树木的初始骨架,并通过Hermite曲线拟合获取树木的优化骨架,在优化骨架与参数L-系统生成的树枝半径的约束下,利用Frenet标架与相关的三维几何理论重构树木的三维网格模型,同时结合树叶的简化模型完成整个树木三维模型的仿真,最后通过实验验证文中所提方法的可行性.实验证明,所提出的三维树木的仿真方法不仅有效地减少了模型的数据量,且能灵活地模拟各种形态的树木.

    2011年12期 v.39 1871-1876页 [查看摘要][在线阅读][下载 1143K]
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基础科学

  • 关于求解凹函数全局优化问题的最优控制方法

    朱经浩;张洁;

    研究一类凹函数全局优化问题的求解方法.建立凹函数全局优化问题和相对应的最优控制问题之间的等价关系.利用Krotov沿拓法,构造辅助函数,解决了与原问题等价的的最优控制问题,并对目标函数做了一些推广.

    2011年12期 v.39 1877-1879+1882页 [查看摘要][在线阅读][下载 1265K]
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  • 标准C~*-代数间保持一类正元比较关系的映射

    方小春;赵冬;徐小明;

    假设H是一个复Hilbert空间,AH是H上的一个标准C*-代数,AH+是AH中所有正元构成的集合.1977年,Cuntz引入了C*-代数中正元的比较关系.设A是一个C*-代数,任给A,B∈A+,若存在X∈A+,使得A=XBX*,则记A≤B.文章刻画了定义在AH+上的所有双边保持此关系的弱连续半线性满射.

    2011年12期 v.39 1880-1882页 [查看摘要][在线阅读][下载 130K]
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