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

  • 混凝土结构时间多尺度环境作用研究

    顾祥林;徐宁;黄庆华;张伟平;

    不考虑环境作用在时间和空间上的相关性,以确定环境作用代表值的"时间计算尺度"和环境作用的时变规律为特征,以引起混凝土碳化的环境作用为例,对环境作用(主要为大气温度、相对湿度)的时间特性进行了详细分析.结果表明,可以采用"年均"计算尺度或修正后的"年均"计算尺度计算引起混凝土结构碳化的环境作用代表值;采用Holt-Winters模型可以较准确地描述环境作用的时变规律.确定了合适的时间计算尺度和环境作用的时变规律,可以更加方便地预测混凝土结构的碳化深度.

    2012年01期 v.40 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 651K]
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  • 渐进结构优化法在桥梁找型中的应用

    陈艾荣;常成;

    介绍了结构拓扑优化方法的基本理论,详细阐述了双向渐进结构优化法的原理和优化过程,并根据双向渐进结构优化法编制了基于ANSYS平台的结构拓扑优化程序.模拟现有桥梁结构和构件的边界条件,应用该程序求解二维平面拓扑优化问题,分别完成了不同矢跨比拱桥、悬索桥主缆以及斜拉桥桥塔的拓扑优化.拓扑优化过程中结构可经历多种拓扑形态,优化结果表明应力均匀、传力流畅,从而验证了自编程序的有效性.最后,将该程序从二维平面拓展到三维空间,实现一座峡谷桥梁的三维拓扑优化,并基于优化结果的拓扑形式完成了其概念设计方案.研究表明结构拓扑优化技术可以在桥梁概念设计阶段得出合理而富启发性的桥梁结构形式,在桥梁找型方面具有良好的应用前景.

    2012年01期 v.40 8-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 542K]
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  • 近断层地震动对高层建筑结构抗震性能的影响

    李旭;Carlos Estuardo Ventura;何敏娟;

    近断层地震地面运动区别于远场地震,具有滑冲效应特性和向前方向性效应特性.其中,具有单方向速度脉冲和阶跃式永久位移的滑冲效应对长周期结构影响较大.取1999年Turkey地震中台站SKR带有滑冲效应的近断层地震记录作为输入获得弹性和弹塑性反应谱,并详细分析具有不同大小线性特征周期的单自由度体系从线性发展到非线性的整个过程中滑冲效应的作用.以某典型的钢筋混凝土剪力墙高层建筑结构为例,具体研究近断层地震滑冲效应对结构抗震性能的影响.结果表明,近断层地震滑冲效应除了对较长周期的高层结构抗震性能具有不利影响之外,对可能产生较大非线性变形的短周期结构的影响同样不可忽视.

    2012年01期 v.40 14-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 1185K]
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  • 运动雷暴冲击风水平风速时程分析及现象模型

    陈勇;柳国光;徐挺;余世策;

    运动雷暴冲击风属于一种非稳态风场.为了研究冲击风射流速度、运动速度、射流高度、射流倾角对该流场的影响,使用壁面射流试验装置进行了运动冲击风流场试验.经过分析提出了相应的现象模型,该模型可被用于获得在不同的冲击风参数下的风速时程.最后,选择多个文献给出的不同冲击风水平风速横廓线模型,并结合矢量合成方法获得水平风速时程,并与该现象模型结果对比.结果表明,对于冲击风到达前的风速时程,现象模型与除了与Holmes和Oliver所提出模型有所区别外,与其他模型均较为吻合;而对于冲击风经过后的风速时程,该现象模型能更好地描述实际试验情况.

    2012年01期 v.40 22-26+44页 [查看摘要][在线阅读][下载 662K]
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  • 劲性水泥土搅拌桩地下连续墙贝叶斯网络分析

    王红卫;周健;贾敏才;

    分别分析了事件树、故障树和贝叶斯网络的优点和缺点,总结了三者联合应用的必要性,进而改善了贝叶斯网络的构造方法.方法是先将事件树的输出事件和序列事件分别作为故障树的顶事件和中间事件建造系统的故障树,再将故障树转化为系统的贝叶斯网络,然后利用贝叶斯网络的计算优势进行分析;建议贝叶斯网络中的任一非根节点事件出现失效时应按后验概率从大到小的次序对相应根节点事件进行控制.采用文中方法分析了SMW(soil-cement mixingwall)深基坑工程的基坑事故发生概率和造成事故的主要基本事件,证明了该方法的实用性.

    2012年01期 v.40 27-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1044K]
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  • 圆形基础的临界荷载和形状系数

    楼晓明;朱克宏;朱亚娟;

    基于圆形荷载下地基中任意一点应力分量的弹性力学公式和Mohr-Coulomb极限平衡理论计算出最大塑性区深度达到1/4基础直径对应的临界荷载.通过圆形与条形基础临界荷载的比较,进一步得到了圆形基础界限荷载的承载力系数和形状系数.将这些形状系数与已有的各种极限荷载形状系数进行比较,发现与黏聚力和埋深有关的形状系数略小于极限荷载中的数值,与基础宽度有关的形状系数与极限荷载中的数值差距较大,建议按偏小的Meyerhof形状系数取值.算例表明:圆形基础临界荷载相对于极限承载力的安全系数与条形基础界限承载力相对于极限承载力的安全系数大致是匹配的.

    2012年01期 v.40 33-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 344K]
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  • 基于半隐欧拉-拉格朗日法盐水入侵数学模型

    匡翠萍;黄静;陈思宇;刘曙光;

    建立了适合河口复杂边界的二维潮流盐度数学模型.其中,网格模块是通过多元最小二乘重构的无结构三角网格;潮流模块基于消除了稳定性条件限制的半隐的欧拉-拉格朗日法,并用干湿判断法实现动边界的处理;盐度输运模块采用有限体积法进行离散,并通过用周围单元平均浓度值重构界面浓度的方法得到与连续性离散方程相协调的二阶对流扩散离散方程.通过纯对流和纯扩散数值测试对模型进行了验证,结果表明模型能够较好地模拟盐度输运的对流扩散问题,且具有较高的精度.最后,将模型应用于长江口盐水入侵的模拟计算,计算结果表明:模型计算的潮位、流速和盐度过程与实测资料一致.

    2012年01期 v.40 38-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 675K]
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交通运输工程

  • 公路平曲线参数对车辆轨迹和速度的影响规律

    彭其渊;徐进;罗庆;邵毅明;

    为得到弯道几何参数对切弯时车辆轨迹和速度的影响,构建了切弯效用的量测指标———曲中速度增量和曲中轨迹半径增量,然后用"公路-驾驶人-车辆"仿真系统模拟了跟弯和切弯2种模式下的弯道行驶过程,得到了弯道转角、半径、路幅宽度、弯道长度与切弯效用之间的关系曲线,结果表明:①切弯效用在转角ΔA=20°时最大,然后随着ΔA增加而迅速衰减.②对于低于10°的小转角弯道,即使是跟弯行驶,轨迹半径仍大于弯道半径,只有ΔA>20°时,轨迹半径才会与弯道半径一致.③存在一个临界转角ΔA0C,当ΔA<ΔA0C时,路宽的增加才会提高切弯效用.④转角一定的情况下,切弯效用随弯道半径的增加而衰减,并且转角越大,衰减越迅速.⑤对于30m半径的急弯,不管路宽和转角取何值,切弯都可以提高通过速度.⑥切弯效用随弯道长度的增加而减小,弯道长度超过临界值时,切弯效用为零.

    2012年01期 v.40 45-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 928K]
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  • 城市道路网布局结构对公交线网密度的影响

    叶彭姚;陈小鸿;崔叙;

    定义了描述道路网整体结构中心化程度的道路网结构集聚度指标,用于描述路网中道路之间的衔接关系,定义了描述道路网综合布局特性的道路网布局结构指数,结合实例分析了路网布局结构对公交线网密度的影响因素和影响机理,通过对实例数据的回归分析验证了公交线网密度与道路网密度和道路网结构集聚度之间的相关关系,并指出道路网布局结构指数与公交线网密度之间具有显著的线性正相关关系.

    2012年01期 v.40 51-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 585K]
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  • 混凝土箱梁桥铺装防水粘结层力学性能

    刘云;于新;戴忧华;吴建涛;

    为了探讨混凝土箱梁桥防水粘结层的实际受力状态,以沪杭高速公路拓宽改建工程箱梁段高架桥为研究实例,采用有限元方法和室内实验相结合的手段研究防水粘结层的层间粘结性能.建立节段整桥铺装复合结构模型,考虑刹车、超载、随机动荷载等因素对沥青混合料铺装层防水粘结层力学响应的综合影响.最后通过室内实验测得了几种典型的水泥混凝土桥防水粘结层与水泥桥面之间的层间粘结性能,并与理论分析结果进行了对比.分析结果表明,刹车超载对防水粘结层力学响应的影响大于由桥面不平度引起的随机动荷载对防水粘结层的影响.拉应力峰值出现在移动荷载接近于墩顶上方对应铺装表面,剪应力在移动荷载处于跨中时达到最大值.结合理论与试验分析结果,SBS(styrene butadienestyrene)改性沥青和橡胶沥青的防水粘结层主要粘结性能均满足理论分析结果的要求,可推荐为混凝土箱梁桥防水粘结层材料的首选.

    2012年01期 v.40 57-61+67页 [查看摘要][在线阅读][下载 623K]
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  • 水泥混凝土路面错台分级方法

    唐伯明;马国民;谈至明;

    结合重庆市水泥混凝土路面错台病害评价标准确定实例提出了一种基于路面行驶质量水平的错台量分级方法.首先选择2个典型的水泥混凝土路段,详细检测选定路段的错台量和局部平整度值(LRI);通过数值分析建立错台量与局部平整度指标之间的相关关系模型;最终由局部平整度与行驶质量水平间的关系建立基于行驶质量水平的错台量分级标准.

    2012年01期 v.40 62-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 369K]
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  • 高速铁路桥上不同轨枕型式动力特性对比

    高亮;辛涛;肖宏;曲村;

    在对国内外多种轨枕型式调研分析的基础上,结合我国高速铁路桥上有砟轨道结构特点,确定了高速铁路轨枕型式的初选方案.建立车辆-轨道-桥梁耦合系统动力分析模型,对Ⅲ型轨枕、宽轨枕、梯子式轨枕和框架式轨枕4种轨枕型式的动力性能进行了对比分析,选出了适合桥上应用的轨枕结构方案.并对选定的轨枕结构型式进行优化,提出了适合我国高速铁路的桥上有砟轨道轨枕结构的选型建议.研究结果表明:在所选轨枕型式中,宽轨枕动力性能相对较优;综合考虑养护维修对有砟轨道的要求,建议高速铁路桥上有砟轨道采用Ⅲ型轨枕加宽的方案;根据动力分析的结果,在Ⅲ型轨枕基础上加宽2~4cm即可以起到有效减小道床压应力和降低养护维修工作量等效果.研究结果可为高速铁路桥上轨枕结构的设计提供一定的参考.

    2012年01期 v.40 68-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 261K]
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材料科学与工程

  • 铜铟硒纳米粉体的水热合成与表征

    蔡文;赵寅生;杨海龙;向卫东;

    以水为溶剂、CuCl2,InCl3和Se粉为反应物、NaBH4为还原剂采用低温水热法在200℃反应18h得到了CuInSe2纳米粉末.用X射线粉末衍射仪、X射线光电子能谱仪、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜对粉体的结构、形貌、成分进行表征.研究表明:所生成纳米粉末的平均颗粒直径在100nm左右;反应温度和时间对产物的生成和形貌有重要影响,在200℃以上反应有利于获得黄铜矿型CuInSe2纳米粉末的纯相,且产物的尺寸随着反应时间的延长而增大.并对CuInSe2粉体的形成机理进行了简单探讨.

    2012年01期 v.40 73-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 449K]
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  • 多轴微动疲劳损伤行为

    刘兵;何国球;蒋小松;朱旻昊;

    通过柱面对柱面的接触方式,对35CrMoA钢在拉扭复合载荷作用下的低周微动疲劳特性进行研究,并采用光学显微镜和扫描电子显微镜对微动疲劳试样的微动斑和断口形貌进行观察,讨论分析了微动摩擦磨损对材料微动疲劳失效行为的影响。结果认为,微动区产生的氧化物磨屑加剧了表层材料的磨损,微动摩擦还促使疲劳裂纹源加速萌生,最终使材料在微动摩擦磨损区边缘断裂失效。

    2012年01期 v.40 77-80+87页 [查看摘要][在线阅读][下载 590K]
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机械、车辆与能源工程

  • 双离合器自动变速器起步的智能控制策略

    吴光强;司建玉;

    综合考虑了驾驶员的起步意图、车辆负载、路面坡度及离合器的接合状态,提出了基于模糊控制和神经网络的双离合器自动变速器(dual clutch transmission,DCT)的双离合器协同起步智能控制策略.根据油门开度及其变化率的大小实时识别出驾驶员的起步意图,基于优秀驾驶员的操作经验制定了驾驶员意图的模糊控制规则.以车辆负载、路面坡度及驾驶员起步意图为神经网络输入参数,以离合器主从动盘的转速差与主动盘转速的比值和离合器接合速度为控制参数控制双离合器的接合、分离过程,实现了基于人-车-路的双离合器协同起步的自适应控制.利用快速起步、慢速起步及驾驶员意图多变的起步工况对所制定的智能控制策略的合理性进行了验证.

    2012年01期 v.40 81-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 844K]
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  • 基于声辐射控制的板结构优化设计

    左曙光;魏欢;严新富;李徐刚;

    分析了影响板结构声辐射的主要因素,得出了结构振型主导中低频声辐射、振幅决定高频辐射的结论.根据分析结果,针对中低频提出了板结构的振型优化方案;针对高频段提出了振幅优化的方案.对一典型板结构,使用这2种优化方法对其不同频段的声辐射进行了优化的数值计算,计算结果表明,振型优化法在中低频段效果较好,而振幅优化法则更加适合于高频段的声辐射控制.

    2012年01期 v.40 88-91+96页 [查看摘要][在线阅读][下载 405K]
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  • 基于鼓形面的车门玻璃及导轨设计

    高大威;高云凯;周晓燕;刘海立;

    提出一种以鼓形面拟合双曲面车门玻璃的方法,利用线元几何构造运动方程并结合K-Local-RANSAC算法从车身点云拟合鼓形面.根据鼓形线原理,由比例函数的方法得到玻璃导轨曲线,同时进行运动偏差分析,最大运动偏差小于0.6mm,完全达到工程设计要求,说明鼓形面玻璃的拟合方法及升降导轨的设计正确、合理.

    2012年01期 v.40 92-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 455K]
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  • 汽车风洞试验段非定常流场的试验

    贾青;王毅刚;杨志刚;

    采用三维热线风速仪测量了不同工况下某全尺寸汽车风洞1∶15模型风洞试验段内的非定常流场.对测点自功率谱密度(PSD)分析表明,对于喷口风速小于37m.s-1的低速工况,湍流能量主要集中在20Hz附近,当喷口风速为25m.s-1时,该频率对应的PSD数值最大;喷口风速大于37m.s-1的高速工况,湍流能量主要集中在43Hz附近,当喷口风速为41m.s-1时,该频率对应的PSD数值最大.无论是高速工况还是低速工况,气流从喷口到收集口处脉动速度的振动幅值都逐渐增加,且在高速工况下的脉动速度幅值增量明显大于低速工况.通过试验还发现脉动速度在收集口角度为0°的工况下的振动能量远高于收集口角度为15°的工况.

    2012年01期 v.40 97-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 893K]
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电子、计算机、控制与系统

  • 面向语义的制造服务构建技术

    吴晶晶;孔庆华;徐克林;

    为了支持网络化协同制造过程中制造服务的匹配、选择和组合,同时提高服务的查全率和查准率,提出了基于语义的制造服务形成方法.首先,从制造服务的基本信息、服务类别、功能、资源构成、关联制造任务、访问、状态及服务质量等方面对制造服务进行了形式化定义和案例说明.其次,利用XML文档对标准OWL-S(Web服务本体语言)进行了扩展以传达服务的动态信息.然后,采用扩展后的OWL-S对制造服务模型进行了描述实现.最后,给出了协同制造平台原型与运行流程,通过某纺织机械制造企业的生产实例进行了原型系统的验证和应用.

    2012年01期 v.40 102-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 727K]
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  • 突发灾害下带软时间窗多车路径搜索建模

    刘天虎;许维胜;吴启迪;

    以带软时间窗的多救援车辆路径搜索问题为建模核心,首先利用近邻启发算法对混合遗传算法进行初始化,通过迭代交换产生新的子代染色体;其次由轮盘赌法选择健康的子代染色体,引入交叉算子、变异/突变算子对子代染色体进行改良,从而得到最小总成本消耗下的医疗救援车辆行驶路径,并有效缩短车辆行驶时间;最后以非常规突发灾害下的医疗救助为案例对该模型及算法的有效性和可行性进行了说明.

    2012年01期 v.40 109-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 942K]
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  • 永磁电机矢量控制下逆变器母线电流频谱分析

    吴志红;陈国强;朱元;

    逆变器直流母线电流频谱的准确解析是对电磁干扰进行分析及母线电容选取的重要理论基础.针对永磁同步电机(PMSM)作为负载时逆变器直流母线电流频谱的数学表达和理论求解方法分析了相电压基波和高次谐波对应的等效阻抗,结果表明:非凸极PMSM各次谐波对应的视在电感相等并且恒定;凸极PMSM的基波电流可以在直轴和交轴上进行相量分解,其对应电感为直轴和交轴电感,高次谐波对应的电感随着转子的位置变化.理论计算时可以通过忽略高次谐波或取平均电感的方法来进行近似.给出了母线电流频谱计算的方法与过程.仿真和实验都证明了本文方法及公式的正确性和有效性.

    2012年01期 v.40 116-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 516K]
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  • 地铁车辆电气牵引系统直流侧电流谐波分析

    袁登科;朱小娟;周俊龙;

    在分析城市地铁车辆电气牵引系统工作原理的基础上,首先对牵引逆变器直流侧电流、直流电网电流及其谐波分量进行了理论推导,然后详细讨论了线路滤波器的滤波作用,最后结合MATLAB仿真软件以牵引逆变器方波运行实例对直流电网电流进行仿真分析,仿真结果验证了理论分析的正确性,也表明推导的直流电网电流的计算公式可以作为电网电流及其谐波计算和损耗估算的依据.

    2012年01期 v.40 122-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 400K]
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测绘科学与技术

  • 城市复杂道路网络T-GIS数据模型

    孙伟伟;刘春;林航飞;谢思铭;

    针对现代城市复杂交通网络现状,提出以交通地理信息系统(transportation-geographic information system,T-GIS)数据模型来描述、城市复杂道路网络的复杂特性.首先以复杂网络理论验证城市道路网络的复杂特性,其次从道路网络综合描述属性表达和网络数据逻辑关系3个方面构建城市复杂道路网络T-GIS数据模型.实践证明,本T-GIS模型具有很好的应用效果,很好表达道路网络空间信息及复杂逻辑关系,为道路拥堵和路径诱导及城市道路网络演化研究提供所需数据,且具有较好的推广价值.

    2012年01期 v.40 127-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 753K]
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  • 电子散斑干涉在复合树脂固化收缩测试中的应用

    李斌;杨国标;

    以光固化复合树脂固化收缩变形导致牙体修复失败这一临床问题为背景,运用电子散斑干涉法对R1,R2两种不同型号光固化复合树脂填充到牙体后的离面收缩量进行了精确测量.实验得到了复合树脂固化过程中的电子散斑干涉条纹图.通过对干涉条纹图的处理,给出了不同情况下R1,R2型光固化复合树脂固化时最大离面收缩量与时间的关系,并且分析了影响复合树脂收缩变形的因素.研究表明随着牙体上窝洞的宽度的增大,复合树脂固化后的离面收缩也逐渐增大,但二者并非线性关系;R1型复合树脂收缩量较小,更加适合临床应用.

    2012年01期 v.40 133-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 454K]
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数理科学与化学

  • 耗散粒子动力学中Lees-Edwards边界条件的实施

    陈硕;金亚斌;张明焜;尚智;

    结合元胞分割法以及改进的velocity-Verlet算法讨论了Lees-Edwards边界条件在耗散粒子动力学中的实施,并将模拟结果与前人的工作进行了对比分析.所得到的速度、密度、温度、压力以及应力分布等与预期一致,尤其当耗散力系数γ提高到100时,系统中的各参数分布仍然是均匀的.表明高耗散率条件下,在耗散粒子动力学中应用Lees-Edwards边界条件仍然有效,笔者提出了与文献[21]不一致的观点.

    2012年01期 v.40 137-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 458K]
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  • 杯芳烃改性壳聚糖对钕离子的吸附性能

    杨宇翔;安洁;杨育兵;林海;

    采用杯[8]、杯[6]、杯[4]芳烃对壳聚糖颗粒进行包覆改性,并对钕离子吸附性能进行了研究.研究发现,杯芳烃主要靠氢键与壳聚糖作用而包覆于壳聚糖表面,杯[6]和杯[8]芳烃包覆壳聚糖对钕离子的吸附量均远高于壳聚糖,而杯[4]芳烃包覆壳聚糖对钕离子的吸附量则较低,但在钕离子的平衡浓度较低时对钕离子的吸附仍高于壳聚糖.同时还研究了杯芳烃包覆壳聚糖的吸附量和pH值的关系.

    2012年01期 v.40 143-147页 [查看摘要][在线阅读][下载 453K]
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经济与管理科学

  • 项目组合管理能力评价

    程鸿群;余红伟;叶子菀;

    针对当前对项目组合管理能力进行评价需要解决能力体系构建和评价方法实现的问题,通过对相关理论及研究成果进行分析归纳,初步构建出适用于项目组合管理的能力指标体系;针对项目组合管理过程中不确定性,结合证据理论的优势将其运用到项目组合管理能力评价中,通过构建识别框架、确定可信度函数以及信息合成详述了评价的方法与步骤,最后以实例证明该能力体系与评价方法的有效性和实用性.

    2012年01期 v.40 148-153页 [查看摘要][在线阅读][下载 298K]
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  • 农业面源污染管理中补偿机制设计

    黄彬彬;王先甲;胡振鹏;桂发亮;

    首先建立了完全信息下政府的管理模型,然后利用激励理论,在不完全信息下设计1组契约来揭露农户真实的产出类型,建立了政府带审核手段的激励模型,给出了改进的补偿机制,并对模型的结果进行了讨论,得到了一个面源污染补偿的形成机制.新机制通过农户的"自我申报"实现了环境管理者的管理目标.最后通过算例说明了机制的有效性,并解释了效率损失的原因.

    2012年01期 v.40 154-158页 [查看摘要][在线阅读][下载 141K]
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