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

  • 管-土轴向动力相互作用等效弹簧系数取值

    孙千伟;刘威;李杰;

    通过解析法和振动台试验数据对埋地管线管-土轴向动力相互作用等效弹簧系数取值进行研究.从一维柱面SH波波动方程出发,重新阐释Matsubara和Hoshiya推导的管-土轴向动力相互作用等效弹簧系数解析表达式,并对主要影响参数进行分析;利用埋地管线振动台试验结果对小震时(0.1g)管-土轴向动力相互作用进行分析,给出等效弹簧系数,并与解析解进行对比.分析结果表明,对于本试验条件,采用解析法计算的等效弹簧系数和试验分析结果较为接近,相对偏差约为7.4%,在一定程度上验证了解析方法的合理性,并根据工程需要,给出管和土未发生相对大位移时的等效弹簧系数取值范围:0.6G~2.0G(G为土体剪切模量).

    2012年08期 v.40 1123-1128页 [查看摘要][在线阅读][下载 587K]
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  • 基于无限元和波场分离法的地震响应数值分析

    阳栋;王志亮;

    用无限元模拟远场地基,有限元模拟近场区域,并在有限元和无限元接触处施加等效荷载以输入地震作用,从而求解半无限地基的地震响应.通过算例对边界和地震输入方式进行验证,研究剪切波作用下,重力和土与结构相互作用对场地地震响应的影响.结果表明:基于无限元和波场分离法的地震输入,能够有效仿真波动在半无限地基中的传播过程;重力对水平地震运动无影响;土与结构相互作用效应使短周期段加速度反应谱值降低,而长周期段加速度反应谱值增加;土与结构相互作用对岩石地基水平位移无影响,但使结构底部地基的最大主应力和最小主应力幅值增大.

    2012年08期 v.40 1129-1134页 [查看摘要][在线阅读][下载 735K]
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  • 交通循环荷载作用下粉土路基的动态响应

    叶斌;叶为民;冯守中;张亚为;

    利用有限元动态分析方法,采用一种能够描述粉土累积变形发展过程的循环本构模型,对安徽淮北地区粉土路基在长期交通荷载作用下的动态响应过程进行了数值模拟分析.结果表明,粉土路基在长期循环加载过程中会产生显著的累积沉降变形.车辆荷载传递至路面以下的附加应力,在经过路面层以后发生较大程度的衰减,然后通过1.5m厚的路基层,附加应力会进一步衰减至最大附加应力的10%左右.因此,1.5m厚的路基层可以考虑作为粉土路基承受车辆荷载的主要工作区.

    2012年08期 v.40 1135-1141页 [查看摘要][在线阅读][下载 798K]
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  • 山岭隧道新奥法施工过程动态风险评估

    刘靖;艾智勇;苏辉;

    将风险分析与施工量测体系相结合,对致险因子进行识别,确定风险评价指标体系;通过层次分析法(AHP)确定各个量测项目的权重,进而引入模糊数学理论,建立合理的隶属度函数,对具体的量测数据进行模糊综合评判;结合权重分析和赋分体系得到综合风险指数,从而建立山岭隧道新奥法NHTM施工过程动态风险评估模型.该模型可以将量测数据量化为单一的动态风险指数,并随着隧道开挖和量测的进行对施工风险进行动态评估.该动态风险评估体系在保阜高速隧道工程中得到了应用,应用结果表明该方法具有合理性和实用性.

    2012年08期 v.40 1142-1146页 [查看摘要][在线阅读][下载 194K]
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  • 强夯参数对夯击效果影响的室内模型试验

    冯世进;胡斌;张旭;水伟厚;

    为了研究强夯法的加固机理和强夯过程中土体的变形规律,专门设计了半模试验箱和用于测试动应力的微型土压力盒,采用半圆形夯锤,进行强夯法加固粉土地基室内模型试验.分析夯击次数、落距、能级和锤径等参数变化时,土体内部动应力和位移的变化规律,研究各种参数变化对强夯加固效果的影响.试验结果表明:在能级一定时,单击夯沉量和影响深度随着夯击次数的增加而逐渐减小,累积夯沉量和影响深度随着夯击次数的增加而逐渐增加;在不同能级作用下,随着落距的增大,影响深度总体是在不断地减小;夯坑深度和影响深度都随着能级的增加而逐渐增大,影响深度与夯坑深度比值介于3~4之间;影响深度随着锤径的增大而减小,影响宽度则随着锤径的减小而有所增大.

    2012年08期 v.40 1147-1153页 [查看摘要][在线阅读][下载 1090K]
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  • S280冷轧薄板冷弯型钢构件设计可靠度分析

    李元齐;向虎;沈祖炎;

    基于国内厚度不大于2mm的S280冷轧薄钢板材性数据、S280冷弯薄壁型钢构件的几何尺寸数据以及已完成的轴压、偏压、受弯构件承载力试验数据,对厚度不大于2mm的S280冷弯超薄壁型钢构件的强度不定性、几何特性不定性、计算模式不定性进行分析.采用改进的一次二阶矩法,按现有规范的抗力分项系数计算了各类基本构件在不同可能荷载组合下的可靠指标.结果表明:对于厚度不大于2mm的S280冷弯超薄壁型钢构件,当宽厚比符合规范要求时,按现有规范的抗力分项系数计算得到的可靠指标均能满足目标可靠度的要求.最后给出了厚度不大于2mm的S280冷弯超薄壁型钢的强度设计指标建议值.

    2012年08期 v.40 1154-1162页 [查看摘要][在线阅读][下载 296K]
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  • 内嵌多块钢板销式木连接力学性能研究

    张盛东;范新海;屈文俊;

    采用单调加载方法对11个内嵌钢板单销木连接试件进行顺纹受压试验,研究内嵌钢板销式连接的力学性能和破坏模式以及钢板数目、钢板间木材厚度与钢板外边缘木材厚度之比和钢销直径对承载力的影响.试验结果表明,在钢销直径相同的条件下,连接节点的承载力随钢板数目和钢板间木材厚度与钢板外边缘木材厚度比值的增加而增大.基于欧洲屈服理论并根据叠加原理推导了内嵌多块钢板单销连接节点顺纹受压承载力计算公式,理论计算结果与试验数据符合较好.

    2012年08期 v.40 1163-1168页 [查看摘要][在线阅读][下载 725K]
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交通运输工程

  • 道面状态转移概率估计的混合效应模型

    刘玉海;凌建明;杜浩;

    为研究混合效应Logistic模型确定马尔可夫状态转移概率矩阵的方法及效果,以道面结构厚度、道面使用时间、状态等级和交通量等因素变量为固定效应,以截距为随机效应,建立混合效应Logistic模型.采用多个机场积累的道面实测PCI值为数据源,估计模型参数并作实例分析.结果表明:①应用混合效应Logistic模型可分析多因素对道面使用性能的影响,获得非齐次状态转移概率矩阵,实现道面使用性能马尔可夫动态预测,显著改善概率预测的精度;②混合效应Logistic模型中随机效应能够反映道面数据内不可观测的异质性,降低模型残差的相关性,提高固定效应参数估计的可靠性;③通过对混合效应Logistic模型随机效应参数bi的估计,可得到数据源内任意个体道面的状态转移概率矩阵,克服传统方法多次建模及数据不足的困难,从而实现对特定道面的性能预测.

    2012年08期 v.40 1169-1175页 [查看摘要][在线阅读][下载 604K]
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  • 基于微观结构量化的SBS改性沥青分析

    杨群;殷巍;

    针对SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)改性沥青显微结构的量化研究方法,以SBS改性沥青偏光400倍显微结构图为研究对象,在已有量化分析方法的基础上,提出一种定量评价SBS改性沥青微观结构新方法.结果表明:新方法操作相对简单,可从微观角度量化分析不同改性剂对SBS改性沥青性能的影响,结论与试验结果一致.

    2012年08期 v.40 1176-1179页 [查看摘要][在线阅读][下载 569K]
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  • 沥青混合料同轴剪切强度试验方法

    章毅;李立寒;

    根据沥青路面混合料受力特点,讨论了同轴剪切强度试验的合理性.通过有限元计算,结合同轴剪切强度试验的破坏特征,确定了同轴剪切强度试验中最大剪应力的出现位置.定义1kN单位荷载作用下试件内最大剪应力为剪切强度系数,在普通温度(15~60℃)条件下,剪切强度系数基本不受温度和混合料模量变化的影响,且确定剪切强度系数值为0.140MPa.kN-1.车辙试验结果表明,沥青混合料同轴剪切强度与沥青混合料高温永久变形具有较好的相关性.

    2012年08期 v.40 1180-1184页 [查看摘要][在线阅读][下载 564K]
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  • 沥青路面裂缝密封胶的低温应力松弛评价指标

    李峰;黄颂昌;

    选择四种加热型密封胶和两种有机硅密封胶,参照交通行业标准进行低温拉伸试验,达到50%应变量后进行应力松弛试验,采用三参数固体模型拟合应力松弛试验数据.结果表明,三参数固体模型可以理想地拟合密封胶的黏弹性力学行为,模型的两个黏弹性特征参数——最大松弛比例和松弛时间,可以评价不同密封胶的应力松弛能力,但拟合过程较为复杂。定义了松弛指数,该指标与采用黏弹性特征参数的评价结果一致,可作为密封胶行业标准低温性能评价的一个补充指标.

    2012年08期 v.40 1185-1188页 [查看摘要][在线阅读][下载 250K]
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  • 车路协同系统下多智能体微观交通流模型

    杨帆;云美萍;杨晓光;

    介绍车路协同系统(cooperative vehicles infrastructure system,CVIS)下车辆多智能体(vehicle multi-agent,VMA)的概念及其属性列表.提出传统交通环境和CVIS下的车辆决策机制,分析两者在交叉口及路段上对于交通状态判断与决策的差异.建立CVIS下的单车道微观交通流模型,给出车辆的微观动力学模型,包括加速模型和减速模型,同时考虑交叉口的信号灯对车辆行为的影响.最后,数值试验将分析车辆在两种不同环境中的时空轨迹图以及宏观的交通参数.结果表明:CVIS下的车辆比传统交通环境下的车辆总行驶时间、平均行程时间以及平均延误均有极大降低,提高了通行的效率;车队车头时距降低、速度方差减小,提高了车队行驶的稳定性.

    2012年08期 v.40 1189-1196页 [查看摘要][在线阅读][下载 823K]
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  • 基于剪枝策略的改进TDCALT算法

    钟慧玲;章梦;石永强;蔡文学;

    针对大规模路网中求解最短路问题的低效性与非实时性,通过时间依赖性路网来刻画路网和交通状况信息,构造时间依赖性路网下的高效最短路算法.以目前效率较高的TDCALT(time dependent core-based A*landmarks triangleinequality)算法为基础,提出动态优化上限值的改进措施,并首次引入和改进静态路网下最短路算法中的剪枝策略,形成ITDCALT(improved TDCALT)算法.在广州市路网上的试验表明:ITDCALT算法在算法运行时间和搜索空间上均优于TDCALT算法和TDIJKSTRA(time-dependent DIJKSTRA)算法;ITDCALT算法具有计算效率高、搜索空间小、性能稳定的优点.

    2012年08期 v.40 1197-1203页 [查看摘要][在线阅读][下载 254K]
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环境科学与工程

  • 崇明生态岛可再生能源产业发展路径

    郭茹;杨海真;

    崇明岛是世界上最大的河口冲积岛,发展目标定位于世界级生态岛,受到国内外的诸多关注.提出一种产业发展的集成分析方法,将态势分析法(SWOT)和钻石模型结合起来研究在崇明岛发展可再生能源产业的可行性.结果表明:①短期内崇明岛可再生能源产业难以出现较大的发展,但远期有可能成为崇明世界级生态岛经济建设中的重要产业;②应注重"错位发展",选择适合崇明岛特点的可再生能源产业细分市场;③崇明岛可再生能源产业发展具有良好的外部环境和较强的需求;④崇明岛在生产要素和相关行业支撑方面十分薄弱,也缺乏明确的战略,因而竞争力有限;⑤可再生能源产业具有高增长的特性,可以带给崇明岛较大的后发优势,但如果想要实现这种后发优势,必须充分发挥政策优势和外部力量的作用.

    2012年08期 v.40 1204-1209页 [查看摘要][在线阅读][下载 463K]
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  • 潜流人工湿地对污水厂尾水中有机物去除效果

    杨长明;马锐;汪盟盟;李建华;

    采用凝胶过滤色谱(GFC)和三维荧光光谱(EEM)分析技术,研究了两种基质水平潜流人工湿地对城镇污水处理厂尾水中有机物的去除特征.结果表明:尾水经过人工湿地系统处理后,水中溶解性有机物(DOM)重均分子质量Mw均有明显降低;进水中表征出四类溶解性有机物,即色氨酸类芳香族蛋白质、溶解性微生物代谢产物、可见类富里酸、紫外类富里酸物质,经过人工湿地净化处理后相对荧光强度均有不同程度的降低;人工湿地对化学性质较为稳定、难以分解、不易被生物利用的类腐殖质有较好的去除效果.陶粒基质湿地水平潜流人工湿地对有机污染物向低碳小分子转化更为彻底,对污水处理厂尾水中有机污染物的去除效果更好.

    2012年08期 v.40 1210-1216页 [查看摘要][在线阅读][下载 729K]
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  • 合成纳米锰钾矿去除废水中Cd(Ⅱ)的实验研究

    邓子峰;张洪伟;陆俊君;徐劼;

    利用合成纳米锰钾矿去除模拟废水中Cd(Ⅱ),研究不同去除反应条件对废水中镉离子去除率的影响.结果表明:合成纳米锰钾矿对水溶液中Cd2+的去除平衡时间约为2h;在Cd2+质量浓度为50mg·L-1、溶液初始pH=6.50、反应温度25℃、处理剂粒径96~120μm、每升模拟废水中投加2g合成纳米锰钾矿时,平衡后Cd2+去除率为90.6%.当Cd2+质量浓度不高于300 mg·L-1时,吸附等温线近似符合Langmuir模型,合成纳米锰钾矿最大理论吸附量为120.5mg·g-1.纳米锰钾矿对于Cd2+的去除是表面配位吸附、静电吸附、离子交换三种模式共同作用的结果.

    2012年08期 v.40 1217-1222页 [查看摘要][在线阅读][下载 480K]
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材料科学与工程

  • 高温后横压力对钢筋与高强混凝土间黏结影响

    肖建庄;赵卫平;

    配制C100高强混凝土,分别浇筑成混凝土立方体抗压试块和特制的黏结试块.对立方体试块和黏结试块进行200,300,400,500,600℃的高温试验,测量不同温度经历下高强混凝土的残余抗压强度和基于损伤的黏结强度,并分析横压力与黏结强度的关系.对高温后高强混凝土的表观特征和带肋钢筋与高强混凝土黏结强度的退化机理进行研究,为火灾后高强混凝土结构鉴定及加固提供技术支持和理论依据.

    2012年08期 v.40 1223-1228页 [查看摘要][在线阅读][下载 1027K]
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  • 热活化污泥-高钙粉煤灰地聚合物的性能与机理

    郭晓潞;施惠生;

    研究采用水玻璃激发的高钙粉煤灰和热活化污泥制备复合地聚合物的可行性,并讨论制备的复合地聚合物的性能与机理.结果表明:经900℃焙烧1h的污泥(<45μm)以10%质量分数的掺量取代高钙粉煤灰后研制成的地聚合物具有较好的抗压强度;在复合地聚合物体系中,无定形地聚合物凝胶包裹在球状粉煤灰颗粒周围,有类沸石矿物生成,出现Al—O/Si—O对称伸缩峰及Si—O—Si/Si—O—Al弯曲振动峰.这一研究可以丰富地聚合物原材料的选择,有助于含硅铝相和含钙工业废弃物的资源化利用.

    2012年08期 v.40 1229-1233页 [查看摘要][在线阅读][下载 734K]
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  • 高性能铜/铝复合排的制备及界面机理

    廖文俊;刘新宽;王宇鑫;

    采用固-液法浇注和铸轧工艺制备铝/铜复合材料.研究不同工艺对铜/铝复合排界面结合强度的影响,并对铜/铝复合排界面结构和复合机理进行分析.结果表明:当进行300°C×1h热处理时,所得复合排的结合强度最高,多次热循环后复合排界面结合强度有所增加.电子探针能谱扫描分析(EDS)和X射线衍射分析(XRD)表明铜/铝复合界面上生成金属间化合物Al2Cu,Al4Cu9和AlCu相,从而使得界面层硬度增大.采用该方法制备的铜/铝复合排,整体拉伸强度达98MPa,电阻率为0.021 6×10-6Ω.m.

    2012年08期 v.40 1234-1238页 [查看摘要][在线阅读][下载 527K]
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  • 磁性温敏复合微球的制备及磁场中的释药行为

    姚爱华;陈绮;艾凡荣;王德平;

    采用无皂乳液聚合的方法将Fe3O4与温敏性N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酰胺共聚物[P(NIPAAm-co-Am)]复合,制备了具有核壳结构的磁性温敏复合微球,并研究了其在60kHz,6.5kA·m-1交变磁场作用下的磁热性能和药物缓释行为.结果表明,所制备的Fe3O4/P(NIPAAm-co-Am)复合微球具有良好的磁热性能,20min内即可使自身温度升高到温敏聚合物的最低临界溶解温度(LCST),约为42°C.复合微球在连续和间歇磁场作用下的药物释放行为显示,间歇性施加磁场能够延长药物的释放周期,而且能够有效增大药物的积累释放量.因具有良好的磁热和药物缓释性能,所制备的聚合物微球有望同步实现肿瘤热疗和化疗药物的可控释放.

    2012年08期 v.40 1239-1243页 [查看摘要][在线阅读][下载 451K]
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机械、车辆与能源工程

  • 整车道路模拟试验台的控制算法

    胡毓冬;周鋐;徐刚;

    介绍多输入多输出系统时域波形再现(TWR)过程,给出基于频率响应函数(FRF)模型的系统辨识方法以及基于频域迭代自学习控制(ILC)算法的目标信号迭代具体流程.针对整车道路模拟试验台控制算法软件的开发,提出在迭代过程中对信号进行适当重叠分段的频域迭代自学习控制算法.通过现有的四通道整车道路模拟试验台,在真实环境中成功实现了对某样车各车轮轴头处垂向加速度的时域波形再现.结果表明,该算法精度较高,能够作为试验台的控制算法.

    2012年08期 v.40 1244-1248页 [查看摘要][在线阅读][下载 365K]
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  • 基于试验的轮胎温度场分布及影响因素分析

    李勇;左曙光;段向雷;郭学良;

    采用转鼓试验和红外热像仪对不同工况下的轮胎表面温度进行了测试,探讨了升温、冷却过程中轮胎表面温度场的分布规律及相应机理,并通过设计正交试验分析了载荷、胎压及车速对轮胎稳态温度的影响,确定了影响轮胎表面温度的主次因素.结果表明:载荷对轮胎表面温升的影响最大,升温过程中胎肩处的表面温度最高,冷却过程中轮胎表面出现了急剧的升温过程.

    2012年08期 v.40 1249-1253页 [查看摘要][在线阅读][下载 824K]
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  • 乙醇/柴油燃料配制和对柴油机性能影响的模拟

    张志强;赵福全;于冠军;韩杰磊;

    选择丁醇、庚醇、生物柴油和聚山梨糖醇单油酸酯(Span80)作为助溶剂,对比研究其助溶效果.按照不同乙醇体积分数(10%,20%和30%)和温度范围(5~60℃),进行混合燃料的密度、表面张力和黏度等物性参数测量,研究其随乙醇体积分数和温度变化的规律.模拟研究混合燃料对柴油机性能的影响,结果表明:随乙醇体积分数的增加,燃油雾化效果得到改善,壁面油膜逐渐减少,氮氧化物(NOx)和碳烟(soot)排放逐渐减少;发动机动力性逐渐下降,但是当量比油耗和燃烧噪声逐渐下降.乙醇体积分数为10%时柴油机的综合性能最佳.

    2012年08期 v.40 1254-1260+1269页 [查看摘要][在线阅读][下载 1044K]
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  • 气动-声学风洞热交换器的气动噪声

    李启良;杨志刚;赵兰萍;

    为了评估矩形翅片椭圆管热交换器的声学性能,用传声器在模型风洞中分别测量5个风速下热交换器进出口声学特性.通过试验发现,在所测量风速下,热交换器自身产生的气动噪声大小约为8.9~10.7dB,其能量主要集中在中低频.相同管排数下漩涡脱落频率随迎面风速呈线性增加,表明对于给定热交换器存在1个不变的斯托拉哈尔数.

    2012年08期 v.40 1261-1264+1275页 [查看摘要][在线阅读][下载 437K]
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  • 压力式螺旋型喷嘴降温特性试验

    黄晓庆;张旭;叶蔚;

    针对空冷机组在夏季高温天气不能满发的问题,采用喷雾增湿降低入口空气的干球温度.选用压力式螺旋型雾化喷嘴进行喷雾降温试验研究,包括喷嘴流量特性试验及不同喷嘴布置方式的喷雾降温试验.从试验数据得到喷嘴流量特性曲线,并且在对降温过程进行热湿交换分析的基础上拟合出以蒸发冷却为主要降温机理的降温效果关联式.通过比较喷嘴不同布置方式的降温效果,得出排间距为500mm的喷嘴布置方式降温效果略好于排间距为1 000mm的喷嘴布置方式.

    2012年08期 v.40 1265-1269页 [查看摘要][在线阅读][下载 558K]
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数理科学与化学

  • 蒙特卡罗方法数值模拟二维原子光刻

    张萍萍;马艳;李同保;

    间距为半波长的纳米点制作可以进一步推动纳米计量的发展.基于经典粒子光学模型,采用蒙特卡罗思想提供初始条件,数值分析了偏振方向平行于光场平面、正交激光驻波场形成的光格点的汇聚与沉积特性.针对不同激光功率以及横向发散角分析了沉积纳米点的三维结构,同时也讨论了基板摆放位置对沉积结构的影响.数值模拟结果表明,在厚透镜及沟道化情况下得到了特征较好的纳米点.横向发散角以及基板位置的摆放是影响纳米点质量的重要因素.

    2012年08期 v.40 1270-1275页 [查看摘要][在线阅读][下载 843K]
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  • 利用单传声器分解和测量管道内高次模式声波

    冯善勇;莫方朔;赵跃英;盛胜我;

    利用数字声源信号可完全重复的特点,提出了通过单传声器对管道高次模式声波进行分解和测量的方法.阐述了此模式分解方法的基本原理,建立了相应的测试系统.通过试验测量,与传统的驻波管法相比较,验证了此方法的有效性.给出了一个典型的试验应用,对于口径为600mm的方形管道,在频率为500,1 000,2 000Hz时,对管中存在的高次模式声波进行测量和分解.此方法的特点是仅需要使用单个传声器进行测量,并提高了可分解的高次模式数量.

    2012年08期 v.40 1276-1280页 [查看摘要][在线阅读][下载 412K]
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  • 《同济大学学报(自然科学版)》征稿启事

    <正>《同济大学学报(自然科学版)》是由同济大学主办的自然科学综合性学术期刊,主要刊登国内外土木建筑、交通运输、环境、海洋、测量、材料、机电、计算机、通信等学科的创新研究成果。本刊为中国自然科学核心期刊和中国科技论文统计用刊源之一,并被EI等40多个国内外权威检索系统收录。本刊目前采

    2012年08期 v.40 1281页 [查看摘要][在线阅读][下载 398K]
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