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

  • 工程结构雷诺数效应的研究进展

    顾明;王新荣;

    工程结构的雷诺数效应一直是风工程界关注的重要基础问题.随着建筑高度的增加和桥梁跨径的增大,抗风研究要求更为精细化,因而在研究中考虑雷诺数效应就更显重要.为此,归纳了国内外有关圆形和矩形结构以及桥梁模型抗风研究中的雷诺数效应的基础研究成果及其工程应用成果,涉及的内容主要包括建筑物的平均风压、静三分力系数和Strouhal数的雷诺数效应;还讨论了脉动风压和脉动风力的雷诺数效应;总结了在低雷诺数风洞中模拟高雷诺数效应的措施,这些措施包括改变模型表面粗糙度和增大来流湍流度.最后,对今后的相关研究方向提出了一些建议.

    2013年07期 v.41 961-969页 [查看摘要][在线阅读][下载 932K]
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  • 斜拉桥复合地震易损性分析

    沈国煜;袁万城;庞于涛;

    通过引入ANN(artificial neural network,人工神经网络)计算斜拉桥复合地震易损性,显著减少在分析结构能力随机性过程中的计算量,获得结构能力概率分布.采用IDA(incremental dynamic analysis,增量时程分析)非线性时程分析法获得结构需求概率分布.通过蒙特卡洛抽样得到各PGA(peak ground acceleration,地面峰值加速度)下结构失效概率,进而获得易损性曲线.分析结果说明,使用ANN模拟结构能力分布可以显著减少计算量;在考虑结构能力随机性的前提下,斜拉桥地震易损性有所增加.

    2013年07期 v.41 970-976页 [查看摘要][在线阅读][下载 1091K]
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  • 抗拔桩荷载传递特性的积分方程解法及参数分析

    梁发云;宋著;陈海兵;

    针对抗拔桩的受力特点,在弹性虚拟桩模型应变协调的基础上,引入桩端受力为零的假定条件,形成第二类Fredholm积分方程组,采用最小二乘法进行求解.通过编制程序求解基本方程,得到桩身轴力、桩侧剪力和桩身位移等分布特性,与相关文献的对比表明了该解法的正确性.重点分析了影响抗拔桩荷载传递特性的主要因素,如桩身刚度、桩长细比和地基土泊松比等参数.计算结果表明,桩身刚度和桩长细比对抗拔桩荷载传递特性具有显著的影响.该解法在理论上较为严密,具有工程应用价值.

    2013年07期 v.41 977-983页 [查看摘要][在线阅读][下载 509K]
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  • 深水超长沉管隧道接头及止水带地震响应

    刘鹏;丁文其;杨波;

    依托港珠澳沉管隧道工程,建立了3维实体连续有限元模型,对这条深水超长沉管隧道在地震作用时接头处的内力和位移情况以及止水带的压缩与变形进行了详细的模拟与研究,重点分析了地震作用时沉管隧道接头处的相对位移(包括管节接头和节段接头)、管节接头处GINA止水带的变形,为施工和运营期的安全与维护提供必要的指导和依据.

    2013年07期 v.41 984-988页 [查看摘要][在线阅读][下载 669K]
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  • 耦合效应下联络通道解冻规律

    赵飞;胡向东;

    结合上海长江隧道一号联络通道工程,在温度应力耦合控制方程的基础上,分别考虑自然解冻和人工强制解冻条件下对流散热、混凝土初衬、二衬水化热等影响因素,分析了土体内部温度场、冻土厚度的发展变化以及由于冻土的解冻产生的融沉效应.通过分析发现自然解冻条件下经过大约44 d冻土完全融化,衬砌混凝土的水化热对冻土的解冻影响较大;不考虑混凝土水化热的作用,至50 d冻土仅能解冻23%;由于冻土的融沉效应,联络通道区域整体沉降,通道中心竖向位移为-2 cm;采用强制解冻冻土解冻较快,仅需4.3d就可完全解冻,与冻结过程相反,双排管之间最先解冻,然后是内侧冻土,最后是外侧冻土.

    2013年07期 v.41 989-995页 [查看摘要][在线阅读][下载 2075K]
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交通运输工程

  • 信号控制交叉口动态车道功能优化方法

    赵靖;付晶燕;杨晓光;

    为了应对交叉口交通供需关系发生显著变化的情况,合理分配交叉口空间资源,对信号交叉口动态车道功能优化方法进行研究.基于优化对象、优化参数和优化模型3个方面的分析,建立了以进口组为基础的动态车道功能优化模型.它可由整数非线性规划模型来描述,其优化目标为关键流量比之和最小.通过算例分析,对该方法的优化结果和计算速度进行了检验.研究表明,以进口组为优化对象可在保证优化结果准确性的基础上显著减少须同时进行优化的变量数,提高求解效率,以此为基础建立的优化模型可满足动态控制计算准确性和计算速度的要求.

    2013年07期 v.41 996-1001页 [查看摘要][在线阅读][下载 665K]
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  • 一种改进的多带宽干线协调控制模型

    唐克双;孔涛;王奋;李克平;

    针对经典的多带宽干线协调控制模型——MULTIBAND中绿波带按照一条中心线严格对称造成的求解范围小和绿波带在绿灯时段内的位置不合理造成的绿波不稳定两个问题,从取消绿波带中心线对称和增加绿波带位置约束两方面入手,提出一种改进的MULTIBAND干线协调控制模型.改进后的模型提出了非对称式绿波的概念,允许不同路段上的绿波具有一定的灵活性,不拘泥于与其他路段绿波构成连续对称;同时增加了绿波带位置的约束,使得求解出的绿波带会尽量靠近上下游绿灯的中间位置,提高绿波运行的稳定性.以临沂市沂蒙路8个相邻交叉口的干线协调控制设计为例,用VISSIM仿真软件对改进后的模型进行了仿真测试和评价.结果表明,改进后的模型在绿波带宽与绿灯时间比值方面增加了7.1%,在延误和停车次数方面分别减少了20.8%和30.8%.

    2013年07期 v.41 1002-1008页 [查看摘要][在线阅读][下载 1083K]
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  • 基于修正线路介数中心度的公交骨干线提取方法

    吴娇蓉;李铭;魏明;

    以复杂网络理论为基础,运用ArcGIS二次开发程序和Ucinet软件进行公交GIS(地理信息系统)网络分析,提出修正的线路介数中心度指标作为筛选公交骨干线路的新方法.以上海市浦东新区常规公交线网为例,将应用修正线路介数中心度筛选的公交骨干线方案与浦东新区公交骨干线实际规划方案从网络重合度、公交线路非直线系数、站间距、客流稳定性等方面进行差异性分析,说明新方法的合理性与科学性.结合公交骨干线网规划编制时面临的3种情况,讨论了新规划方法的适应性,提出骨干公交线网方案中约65%的线路可按照新方法进行提取.新方法基于GIS模型进行网络数据提取,具有实用性和通用性,能够作为公交骨干线规划的有效量化方法.

    2013年07期 v.41 1009-1014页 [查看摘要][在线阅读][下载 499K]
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  • 快速路交通事件持续时间预测模型

    杨超;汪超;

    针对城市快速路交通事件持续时间影响因素的复杂性和不确定性,结合贝叶斯网络和非参数回归方法,提出了一种新的快速路交通事件持续时间预测模型.采用上海市快速路监控中心数据,经过降噪处理,生成样本数据;在分析样本数据特征基础上,确定了贝叶斯网络的结构学习方法与参数学习方法;对贝叶斯网络模型的结果用非参数回归算法生成持续时间预测值.最后,对模型预测精度进行了验证,发现模型预测效果较好.

    2013年07期 v.41 1015-1019页 [查看摘要][在线阅读][下载 705K]
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  • 基于上下车人数的公交客流起迄点估计方法

    暨育雄;妥思佳;米苏拉尼莱比;麦寇德马克;

    自动计数器(APC)系统可自动采集大量乘客上下车数据.APC数据以聚集的方式表示公交乘客起迄点(OD)交通流,因此,可用于估计公交OD交通流.据此,提出基于APC数据统计分布的公交乘客起迄点交通流估计模型,并开发高计算效率的HEM(heuristic expectation maximization)算法.在模型评价比较中,考虑了APC样本量、APC测量误差和OD调查样本量对OD估计精度的影响.结果表明,HEM法比传统方法更有效地利用APC数据,OD估计精度更高.另外,HEM法在计算效率和估计精度两方面都优于近年来新提出的基于仿真的OD估计方法.

    2013年07期 v.41 1020-1024+1118页 [查看摘要][在线阅读][下载 508K]
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  • 双车道公路路侧环境客观安全性评估模型

    方勇;郭忠印;李志勇;

    为了客观评价路侧安全性,从车辆驶入路侧可能性与路侧本体特征安全性两个层次建立路侧环境客观安全性评估模型.将影响路侧安全性的各种路侧本体客观特征指标进行层次划分,在国内外研究成果和一定的调查数据统计分析基础上,确定了各指标安全性等级界定标准,并利用模糊评判方法计算路侧客观特征危险指数.考虑影响车辆侵入路侧的交通组成、线形、路基宽度与路面状况4个客观指标,利用贝叶斯网络方法计算车辆侵入路侧概率.以路侧客观特征危险指数作为X轴,车辆侵入路侧概率作为Y轴构成的平面区域基础上,利用模型综合评价指标作为定量指标进行安全等级划分.研究成果可为路侧安全改进工程方案提供决策依据.

    2013年07期 v.41 1025-1030页 [查看摘要][在线阅读][下载 618K]
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  • 地下道路视觉环境影响车辆运行特征机理分析

    陈雨人;郑仕文;

    计算不同道路环境下驾驶员所获得的视觉信息负荷,解析导致车辆在不同道路环境下存在运行特征差异的机理,提高地下道路技术设计和运营管理水平.应用实车试验技术获取地上和地下道路环境中车辆运行特征数据和视觉环境资料,进行不同道路环境系统中车辆运行特征和驾驶员视觉信息负荷的对比研究,分析视觉信息负荷对车头间距和运行车速等车辆运行特征的影响规律.在此基础上深入研究了地下道路视觉环境影响驾驶员视觉信息负荷的机理.最后通过模拟驾驶技术提出了完善和提高地下道路视觉环境交通安全性的技术措施.

    2013年07期 v.41 1031-1039页 [查看摘要][在线阅读][下载 1843K]
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  • 注重人体尺度的城市道路空间

    韦宝伴;张肖宁;

    提出城市道路空间分为两种尺度——汽车尺度和人体尺度,分析两种尺度在景观把握程度、能量消耗、空间知觉上的差异.阐述了城市道路空间缺乏人体尺度的表现,如步行空间尺度失当、景观与体验脱节等.提出了空间舒适性、休憩便利性、景观亲切性、空间可识别性等4项基于人体尺度的城市道路空间评价准则,以及相应的城市道路空间改善措施,具体包括宜人的步行空间、合理的过街设施、合理的休憩设施、拉近行人与景观的距离、人性化的标识系统.特别提出了景观也应具有人体尺度.为指导城市道路的设计提供新的依据.

    2013年07期 v.41 1040-1045页 [查看摘要][在线阅读][下载 713K]
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  • 统一分布模型在物流规划中的应用

    孙焰;仇磊;

    统一分布模型继承了目前主要基于熵理论的重力模型的特点.引入统一分布模型进行物流分布预测,设计了基于空间0.618搜索算法的极大似然估计参数标定方法.通过实际算例比较了各种内部成本取法下统一分布模型和双约束重力模型的预测效果,发现物流分布具有规模效应.预测结果显示,统一分布模型各指标均优于双约束重力模型,证实了统一分布模型具有良好的适应性,是一种高效的物流分布模型.

    2013年07期 v.41 1046-1050页 [查看摘要][在线阅读][下载 881K]
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  • 湿度循环下黏质路基土回弹模量演化规律

    李冬雪;凌建明;钱劲松;王海林;

    历经多次干湿循环的路基土,其力学性能劣化现象非常突出,路基的路用性能也随之衰减.基于室内试验研究含水率周期性变化对路基回弹模量的影响规律.遵循现场测试含水率变化态势,利用"透水石渗水—静置—烘箱脱水—透水石渗水—静置—烘箱脱水……"一系列湿度循环来模拟现场路基土的含水率波动过程,同时测试其回弹模量.结果表明:黏质路基土回弹模量受含水率变化的影响非常明显,回弹模量随湿度循环次数的增大而减小;在相同的应力状态下,黏质路基土的平衡含水率越高,其回弹模量值对含水率的周期性变化越敏感,且回弹模量值趋于不稳定状态.

    2013年07期 v.41 1051-1055页 [查看摘要][在线阅读][下载 466K]
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  • 基于路基压应变指标的沥青面层等效温度及系数

    谈至明;胡洪龙;

    基于路基压应变指标和疲劳损伤等效原则,提出沥青面层等效温度的概念及其计算公式;分析沥青面层温度状况与路基疲劳寿命的关系,总结基准状况下沥青面层等效温度的规律;引入路基疲劳寿命修正系数,建立基准状况下路基疲劳寿命修正系数与地区海拔、路表温度年均值及标准差之间的回归式,据此推算得到全国738个地区的基准路基疲劳寿命修正系数值,绘制了全国基准路基疲劳寿命修正系数等值线图.随后,建立了简便实用的基准路基疲劳寿命修正系数与年平均气温和月平均气温年极差之间的回归关系式.最后总结了非基准各因素对路基疲劳寿命修正系数的影响规律,给出了近似修正式.

    2013年07期 v.41 1056-1060页 [查看摘要][在线阅读][下载 434K]
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环境科学与工程

  • 基于压力驱动模型评价长株潭地区水资源脆弱性

    周念清;赵露;沈新平;李正最;

    以长株潭城市群水资源系统为例,采用压力驱动DPSIR(驱动力-压力-状态-影响-反应)模型,在全面识别水循环子系统、社会经济子系统和生态环境子系统脆弱性因子的基础上,结合统计资料和专家评价,详细阐述了脆弱性评价模型的建立过程,采用层次分析法和熵权法相结合的组合权重法得到水资源系统各个脆弱性因子的权重,并由此对水资源系统的脆弱性进行评价.研究结果表明:长株潭城市群整体水资源系统脆弱性较大,存在较多的不安全因素,因此该地区水资源系统的脆弱性评价对于长株潭城市群的水资源系统可持续发展具有指导意义.

    2013年07期 v.41 1061-1066页 [查看摘要][在线阅读][下载 890K]
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  • 填埋场中水泥土屏障对金属离子的隔离效果

    席永慧;张广年;吴晓峰;解子军;许丽萍;

    填埋法是处理城市固体垃圾最经济和有效的方法之一,当采用水泥土墙作为垃圾填埋场的防渗帷幕时,在设计中并未将污染物以扩散形式的迁移考虑进去.通过大型模型实验分析屏障厚度和水泥掺量对重金属离子的隔离效果的影响,应用数值模拟方法对锌离子在水泥土中的扩散系数进行求解.实验结果表明,随着水泥掺量和屏障厚度的增加,水泥土屏障对金属离子的隔离效果会大幅提升.同时,增加水泥掺量取得的隔离效果要优于增加屏障厚度.试验结果还表明金属锌离子在土中的扩散系数远远大于在水泥土的扩散系数.

    2013年07期 v.41 1067-1071页 [查看摘要][在线阅读][下载 400K]
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  • 低含量铅对镉污染下冬小麦根际微生物的影响

    贾夏;何云华;周春娟;

    采用Biolog Eco微生物分析法,分析了土壤盆栽试验条件下低于国家"土壤环境质量标准"规定的Ⅱ类土壤环境基准值每kg干土350 mg(土壤pH>7.5)的Pb对Cd处理下冬小麦幼苗根际土壤微生物群落的影响特征.结果表明:土壤Pb含量低于国家土壤环境基准值时,会显著影响Cd对冬小麦幼苗根际土壤微生物碳源利用率、代谢功能多样性指数及群落结构的影响特征,主要表现为土壤低含量Pb增强了Cd对微生物利用不同碳源能力的抑制效应,同时亦加强了Cd对微生物代谢功能多样性指数的影响特征;冬小麦幼苗根际土壤微生物代谢功能多样性指数与根系分泌物酚酸和简单糖类之间的相关性特征在低含量Pb-Cd处理与Cd处理之间明显不同,且相关方向和显著性水平均发生了明显变化.

    2013年07期 v.41 1072-1077页 [查看摘要][在线阅读][下载 909K]
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材料科学与工程

  • 二氧化硅气凝胶性能受热过程的影响

    刘光武;周斌;倪星元;祖国庆;

    成功地以水玻璃为硅源,经乙醇溶剂替换及六甲基二硅醚和盐酸的混合液对SiO_2湿凝胶表面基团改性后,常压干燥制备出低密度、高比表面积、超疏水、低热导率的高性能SiO_2气凝胶块体.SiO_2气凝胶在室温至400℃附近具有稳定的疏水性能,460℃附近气凝胶由疏水型完全转变成亲水型.重点研究了室温至400℃之间,SiO_2气凝胶的微观结构和物理性能受热处理过程的影响.SiO_2气凝胶即使经过400℃高温热处理后,仍能保持优异的疏水性能、较高的比表面积和较低的热导率等.

    2013年07期 v.41 1078-1083页 [查看摘要][在线阅读][下载 1026K]
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  • 多孔二氧化硅干凝胶的制备及其性能研究

    沈军;陈睿;倪星元;王文琴;

    以氢氟酸(HF)为催化剂,采用直接常压干燥法制备比表面积为450~800 m~2·g~(-1)的多孔SiO_2干凝胶.在此基础上研究了原料配比和热处理温度对干凝胶的影响,并对制得的SiO_2干凝胶的吸附性能进行了研究.研究表明,SiO_2干凝胶具有良好的吸附性能以及循环性能,是一种良好的液相吸附材料.

    2013年07期 v.41 1084-1087页 [查看摘要][在线阅读][下载 334K]
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机械、车辆与能源工程

  • 从动轮—悬架系统侧向自激振动影响因素分析

    左曙光;段向雷;杨宪武;

    胎面侧向自激振动是轮胎多边形磨损现象产生的根源.对后悬架四自由度自激振动模型进行Simulink仿真,验证了轮胎侧向振动是一种硬自激振动.对系统自激振动状态影响较大的敏感参数主要有轮胎橡胶刚度及阻尼系数、垂向载荷、接地附着系数、接地块质量、轮胎前束角以及外倾角.对敏感参数的灵敏度计算确定了影响分岔车速的参数灵敏度排序.最后,给出了抑制轮胎侧向自激振动的主要有效措施:增大胎面—路面附着系数及减小轮胎前束角可以减小产生自激振动的车速范围或者将其从正常行驶车速范围移除,从而减少胎面磨损,延长轮胎使用寿命.

    2013年07期 v.41 1088-1093页 [查看摘要][在线阅读][下载 563K]
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  • 喷油定时和涡流比对低温燃烧影响的模拟

    张志强;赵福全;李理光;吴志军;

    基于计算流体动力学(CFD)软件和耦合自行编写的程序,对一台柴油机进行低温燃烧模拟研究,对比分析不同废气再循环(EGR)率、喷油定时和涡流比对燃烧和排放的影响.结果表明,随着EGR率增大,燃烧放热过程滞后,缸内压力、温度和放热率峰值和累计放热量降低,壁面油膜生成增加,氮氧化物(NO_x)排放大幅降低的同时,碳烟(soot)、未燃碳氢化物(UHC)和CO排放增加;固定EGR率为40%的同时将喷油定时曲轴转角从353°提前至345°,可使燃烧放热过程适当提前,并有利于提高热效率和改善燃油经济性;保持EGR率为40%,喷油定时曲轴转角为345°时,随着涡流比的增大,soot和UHC排放减少,而CO排放出现先减少后增大的趋势,涡流比为3.0时,综合效果较好.

    2013年07期 v.41 1094-1100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1068K]
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  • 质子交换膜燃料电池最优过氧比多内模控制

    陈凤祥;俞林炯;翟双;章桐;

    基于多模型的内模控制及前馈控制研究了质子交换膜燃料电池的最优过氧比控制策略.在该策略中,通过选择不同典型工况点进行模型线性化以获取系统内模;结合隶属函数和前馈设计方法实现了最优过氧比的多内模控制策略.仿真结果表明,该控制策略比常规单内模控制器以及PID控制在大范围内具有更好的控制品质.

    2013年07期 v.41 1101-1105页 [查看摘要][在线阅读][下载 396K]
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电子、计算机、控制与系统

  • 非线性系统执行器故障检测及重构

    朱芳来;李志强;

    针对受到外部干扰的利布希茨非线性系统,讨论了一种观测器匹配条件不满足下的基于观测器的执行器故障检测方法.通过构造辅助输出,使得匹配条件针对该辅助输出得以满足;通过一高阶滑模观测器,不仅估计出辅助输出,还估计出它的微分.基于高阶滑模观测器,提出了一种执行器故障重构的方法.通过引入一个自适应调节项,对利布希茨常数进行自适应性调节,从而设计中无需知道利布希茨常数的大小.最后通过一个3阶系统的仿真,表明了方法的有效性.

    2013年07期 v.41 1106-1111页 [查看摘要][在线阅读][下载 407K]
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  • 一种新型磁悬浮线路设计方案及悬浮控制方法

    王辉;钟晓波;沈钢;

    针对磁悬浮列车系统的车轨耦合振动问题,提出一种新型的磁悬浮轨道线路设计方案.为研究该方案的可行性,以单铁悬浮系统为研究对象,搭建了单铁系统在新型轨道线路上的车轨耦合振动数学模型,利用状态观测器,将磁轨的振动状态引入控制系统,采用状态反馈的方法设计出控制策略,分析了磁浮线路中各主要参数对系统稳定性的影响.结果表明,所提出的控制方法能够在忽略水泥梁的阻尼情况下依然保持系统的稳定;新型磁悬浮线路中电磁铁的响应与电磁铁相对于水泥梁的位置无关,易于控制器的设计及车轨耦合问题的彻底解决;增大磁轨的质量和减小磁轨垫板刚度有利于系统的稳定.

    2013年07期 v.41 1112-1118页 [查看摘要][在线阅读][下载 626K]
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  • 2011年《同济大学学报(自然科学版)》被引情况分析

    何惠芬;刘悦如;

    <正>根据中国科技信息研究所提供的2011年度《同济大学学报(自然科学版)》(以下简称《学报》)被中国科技论文与引文数据库(CSTPCD)统计源期刊(1998种)引用的数据,采用文献分析法对《学报》的被引频次与半衰期、引用期刊、高被引作者与学科等指标及其分布进行统计分析,结果如下:

    2013年07期 v.41 958+1119页 [查看摘要][在线阅读][下载 85K]
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