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

  • 巨型钢管混凝土柱共同工作性能数值分析

    罗金辉;李元齐;沈祖炎;傅学怡;

    为研究超高层建筑结构中大型转换梁(或转换桁架)与巨型钢管混凝土柱连接处超大截面矩形钢管混凝土柱中钢管与核心混凝土的共同工作性能,针对提出的节点内直接设置分配梁的构造,采用ABAQUS软件对3种不同构造措施的4个超大截面矩形钢管混凝土柱1∶5缩尺模型的轴压试件进行了非线性有限元分析,结果表明,有限元分析得到的轴压荷载-位移曲线、混凝土工作承担系数曲线和破坏模态均与试验吻合良好,验证了有限元模型的有效性.在此基础上通过有限元分析考察了分配梁刚度和管壁宽厚比对仅设置分配梁和分配梁加环板2种构造的超大截面矩形钢管混凝土柱钢-混凝土共同工作性能的影响,分析表明,管壁宽厚比对超大截面矩形钢管混凝土柱钢-混凝土共同工作性能影响较小;增大分配梁的刚度可以较大地改善钢-混凝土的共同工作性能.

    2013年10期 v.41 1447-1454页 [查看摘要][在线阅读][下载 502K]
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  • 钢骨建筑抗震评估与耗能减震构件简化模拟

    汪永宇;徐伟;翁元滔;蔡克铨;

    对一座超高层钢骨建筑改建工程进行抗震设计与性能评估.进行了三维结构非线性静、动力分析以检核其抗震性能.非线性动力分析结果显示,最大考虑地震作用下,梁端最大弯矩塑铰约达0.010rad、屈曲约束支撑最大核心段应变达1.25%、偏心斜撑连杆梁的最大剪力塑铰为0.065rad,皆未超过AISC抗震规范所订构件性能要求或实验所得其变形能力.介绍了此改建结构的计算模型、模拟方法、非线性分析所得结构整体与主要构件的性能表现,其中亦提出梁柱节点及偏心斜撑构架剪力连杆梁等构件加固前后的简化模拟方法,并利用梁柱节点加固试验结果加以比较验证.

    2013年10期 v.41 1455-1462+1469页 [查看摘要][在线阅读][下载 635K]
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  • 深水桥梁群桩-桁架组合基础抗震性能分析

    魏凯;袁万城;伍勇吉;游科华;

    研究了水下双桩系统按照同向、反向振型振动时的频率及动水压力变化规律,通过分析发现,水下相邻桩反向振动振型会增强作用于桩身的动水效应.据此提出群桩-桁架组合基础设计方案,通过桩间桁架限制群桩间反向振动提高基础刚度.以四桩群桩基础模型为试验对象,进行了普通群桩基础和3种组合基础方案在不同水深条件下的水池模态试验,研究了群桩-桁架组合基础的动力性能.然后通过对四跨连续梁桥进行地震反应谱分析,全面评估了该新型基础的抗震性能.研究表明,经过合理设计的群桩-桁架组合基础可以改善并优化深水桥梁的地震响应.

    2013年10期 v.41 1463-1469页 [查看摘要][在线阅读][下载 391K]
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  • 限位装置对桩基础高墩摇摆反应的影响

    夏修身;陈兴冲;

    提出了限位装置的模拟方法,完善了桩基础高墩摇摆隔震的分析模型.基于某铁路高墩桥梁,输入3条强震记录,采用非线性时程分析方法进行了限位装置的影响分析.讨论了限位装置初始间隙及屈服力的变化对墩顶位移与墩底弯矩的影响规律.结果表明,限位装置减小墩顶位移的同时会增大墩底弯矩,墩顶位移受限位装置初始间隙的影响较大,墩底弯矩受限位装置初始间隙的影响较小,桩基础高墩的摇摆反应受限位装置屈服力的影响较大.

    2013年10期 v.41 1470-1475页 [查看摘要][在线阅读][下载 412K]
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  • 部分地锚斜拉桥经济性能分析

    孙斌;肖汝诚;CAI C S;

    将部分地锚斜拉桥分为拉索、主塔、主梁、锚碇、基础等五部分,分别推导了其材料用量计算公式,引入材料单价系数,得到了全桥总造价和单位桥面面积造价.据此开展了该桥型经济性能参数研究,得到了主要结构参数的最优取值,即地锚与中跨跨径之比为0.3~0.4,边中跨比为0.40~0.45,塔跨比为0.15~0.20.对比结果表明,随锚碇处地质条件不同,在主跨跨径超过800~1 600m后,部分地锚斜拉桥的经济性能优于全自锚斜拉桥.

    2013年10期 v.41 1476-1482+1489页 [查看摘要][在线阅读][下载 436K]
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  • 任意形状隧道围岩应力与位移的解析延拓求解

    李培楠;刘俊;苏锋;李晓军;

    考虑隧道断面开挖轮廓线为任意不规则形状的情况,基于复变函数方法中的解析延拓法对弹性半无限空间内隧道的围岩应力与位移进行求解,建立了任意形状隧道围岩中任意一点处的应力值和位移值的隐式解析表达式.然后以圆形断面隧道、马蹄形断面隧道作为特例,同时考虑隧道衬砌等内支撑法向反力作用的影响,求解出弹性半空间内任意一点处的应力值和位移值解析解的具体显式表达式,其中假设隧道埋深与隧道直径之比较大,从而不用考虑重力梯度的影响,将重力简化为作用在边界上的均布外荷载.最后与已有的解析解与数值解进行比较,证明了该方法的准确性.该求解方法拓展了解析延拓法的应用,并能快捷地评估任意断面形状隧道开挖中的围岩应力状态及位移变形情况.

    2013年10期 v.41 1483-1489页 [查看摘要][在线阅读][下载 242K]
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交通运输工程

  • 双车道公路机动车交通行为安全评估模型

    方勇;郭忠印;

    为了客观评价双车道公路机动车交通行为安全性,应用神经网络与模糊评判方法,结合空间向量理论,构建了安全评估模型.首先根据国内外机动车交通行为安全性的相关研究成果,选用超速指数、平均车头时距与安全超车视距分别作为自由流超速行为、跟驰行为与超车行为3类机动车交通行为安全性状态判别指标,并提出各指标安全性界定标准.然后利用3层神经网络模型建立了双车道公路运行环境下7个主要指标与机动车交通行为的关系模型,通过部分实测路段数据验证了模型的可靠性;以模糊评判方法为基础,建立了机动车交通行为安全性判别指标的隶属函数,基于评价结果对3类机动车交通行为安全性等级进行了划分;并结合空间向量理论提出综合评价向量以表征机动车交通行为综合安全性.理论分析和实例表明该评估模型可为双车道公路机动车交通行为安全性评估提供一种较为可行的方法.

    2013年10期 v.41 1490-1496页 [查看摘要][在线阅读][下载 287K]
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  • 考虑居民生活质量的城市交通可持续发展指标

    杨超;魏艳艳;

    从推动经济、社会、生态全面发展以及提高居民生活质量的角度出发对城市交通可持续发展的定义和内涵进行了阐释,提出以人为本的生活质量指标以及公平性指标,并将生态环境可持续扩展为土地利用、能源消耗和环境保护的可持续.在综合评价中对交通拥堵、安全及污染成本给予考虑.

    2013年10期 v.41 1497-1501页 [查看摘要][在线阅读][下载 161K]
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  • 基于减少路表径流污染的多孔沥青混合料设计

    解晓光;王龙;

    在明确路表径流污染主要评价指标的基础上确定了可减少路表径流量的沥青混合料的目标空隙率,继而从多孔沥青混合料组成设计出发,研究不同空隙结构沥青混合料控制径流污染的效能和力学性能,从而提出多孔沥青混合料材料设计要点,为设计生态环保型透水路面提供参考.

    2013年10期 v.41 1502-1506页 [查看摘要][在线阅读][下载 217K]
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环境科学与工程

  • 铅离子印迹聚合物对Pb~(2+)的选择性吸附研究

    顾金英;孙熔;葛婷婷;朱志良;

    针对日益严重的水体重金属污染及工业废水处理问题,利用一种由1,12-十二烷-O,O′-二苯基磷酸(DDDPA)和4-乙烯基吡啶作为双功能单体得到新型铅离子印迹聚合物微球,对其吸附及识别性能展开研究,结果表明,铅离子印迹聚合物微球对水中Pb2+有着良好的吸附性能,当溶液pH>5时,就能保持很高的吸附效率.选择性吸附试验研究发现,当共存金属阳离子为Zn2+,Co2+,Ni 2+时,铅离子印迹聚合物微球对目标Pb2+的选择性较好,试验条件下的选择吸附系数分别为86.6,53.0和46.5;铅离子印迹聚合物对Cr3+和Cu2+具有一定的吸附能力,试验条件下的选择吸附系数分别为20.8和9.5.对铅离子印迹聚合物微球的洗脱试验结果表明,洗脱含微量Pb2+的吸附剂时使用低浓度的HNO3就能达到100%脱附.经HNO3脱附后的吸附剂对水中Pb2+的单位饱和吸附量仍然可达90.9mg·g-1,为吸附剂的重复使用提供了依据.

    2013年10期 v.41 1507-1512页 [查看摘要][在线阅读][下载 242K]
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  • 水泵强制排水系统合流制溢流的污染源解析

    李田;戴梅红;张伟;钱立鹏;

    在对上海市某截流式合流制系统服务范围内的地表径流、生活污水、雨天截流、溢流的水质与水量进行同步监测的基础上,根据排水管网水力模型确定系统储存的生活污水量,采用输入输出质量平衡法初步分析了该系统雨天总出流(溢流加截流)与溢流过程的SS,NH4+-N来源,结合降雨特性比较分析了雨天总出流、溢流的污染源解析结果的差异,与雨天总出流的污染负荷构成相比,2012年6场降雨溢流事件的溢流SS,NH4+-N负荷中,地表径流的贡献率分别下降了10.2%~25.1%,4.5%~11.0%,生活污水贡献率分别降低了0.3%~1.5%,6.0%~30.7%,管道沉积物贡献率则分别增长了11.2%~25.4%,6.8%~37.2%.研究成果直接确定了对水体造成危害的溢流污染的来源,为合流制溢流污染控制、城市水环境保护策略的制定提供了依据.

    2013年10期 v.41 1513-1518+1525页 [查看摘要][在线阅读][下载 346K]
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  • 三峡上游支流梁滩河底泥重金属分布及稳定化

    柴晓利;侯琳琳;

    以梁滩河河道底泥为研究对象,对不同监测断面39个底泥样品的重金属含量及分布进行了测定,同时选取其中5个底泥样品,利用纳米铁粉对底泥中重金属进行了稳定化处理,并通过X射线衍射仪(XRD)对其稳定化机理进行了探讨.研究结果表明,梁滩河底泥已经不同程度地受到了Cu,Pb,As,Zn,Cd,Cr等重金属的污染,其中As的污染程度最严重,最高值达到了土壤背景值的110倍.添加纳米铁粉稳定化试剂后,As,Zn,Pb,Cr,Cu,Hg等重金属的浸出浓度都得到了较大程度的降低;XRD分析结果表明,添加纳米铁后,重金属的化学形态由游离态转变为稳定态是重金属浸出浓度降低的主要原因之一.

    2013年10期 v.41 1519-1525页 [查看摘要][在线阅读][下载 207K]
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  • 工作压力对污泥淤砂分离器分离效能的影响

    吉芳英;晏鹏;范剑平;宗述安;

    工作压力直接影响污泥淤砂分离器的分离效果,是污泥淤砂分离器最重要的控制参数,试验结果表明,随着工作压力的增加,分离器处理能力呈显著的线性增长(判定系数R2=0.988 9),分流比呈显著的指数衰减(R2=0.993 1);分离效率、富集率呈先增加后稳定的趋势,运用Boltzmann函数模型进行拟合,其R2分别为0.975 7和0.987 8.工作压力为0.150~0.200MPa时可以获得较高的分离效能,且当工作压力为0.175MPa时污泥淤砂分离器的分离效能最高.锥角20°、溢流口直径22mm、底流口直径13mm的污泥淤砂分离器在工作压力为0.175MPa的情况下分离效率为48%,其分流比为0.17.如果将底流污泥作为外排污泥,则可以增加淤砂的排放,有助于缓解污水厂的淤砂问题.

    2013年10期 v.41 1526-1529+1541页 [查看摘要][在线阅读][下载 266K]
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  • 运行参数对径流人工湿地有机物去除的影响

    肖海文;陈妮;柳登发;翟俊;

    通过正交试验考察了表观水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)、水深和运行前间隔天数对模拟径流处理人工湿地内有机物去除的影响,结果表明3个运行控制参数对径流处理人工湿地有机物去除效果影响程度大小依次为HRT、水深、运行前间隔天数,其中HRT为关键影响因素,对有机物去除效果的影响程度远大于其他2个参数;有机物去除效果随HRT的增加而增加,但当HRT大于36h,HRT对CODCr去除效果的影响降低;HRT越短,运行前间隔天数对CODCr去除效率的影响越大;0.2m和0.4m水深的CODCr去除率差异并不明显,但0.6m水深时CODCr去除率显著降低,水深增加导致氧传质能力的减弱和水力效率的下降是有机物去除效率降低的主要原因.停止进水期间,人工湿地水相CODCr平均质量浓度随停进水天数的增加而持续下降,但UV254与CODCr质量浓度的比值上升趋势明显,表明系统内根系分泌、微生物代谢产生的内源有机物占水相有机物组分增加.

    2013年10期 v.41 1530-1535页 [查看摘要][在线阅读][下载 310K]
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材料科学与工程

  • 纤维混凝土力学性能分析的随机双尺度模型

    贺鹏飞;刘书;柳献;袁勇;

    短纤维增强混凝土作为一种复合材料,其力学性能不但与基体的性能有关,还与材料的细观特征有关.为了将细观结构与宏观力学性能相结合,以双尺度方法为理论基础,根据短纤维增强混凝土的材料特点通过引入随机参数,在单胞中生成满足均匀分布概率模型的圆柱体来模拟乱向随机分布的短纤维,进而定义了一种新的单胞模型,建立了随机双尺度模型,并结合有限元方法进行计算;接着将随机双尺度模型与试验以及其他经典方法进行对比,验证了其在分析短纤维增强混凝土力学性能方面的有效性;最后利用此模型研究分析了纤维种类和体积分数对短纤维增强混凝土弹性常数的影响.

    2013年10期 v.41 1536-1541页 [查看摘要][在线阅读][下载 270K]
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  • 微生物非脲解作用诱导碳酸钙沉积研究

    徐晶;姚武;

    利用嗜碱型芽孢杆菌的非脲解矿化作用,在含2种不同有机钙源的矿化培养基中实现了微生物诱导碳酸钙沉积.讨论了沉积过程中细菌生长特性及碳酸钙沉积动力学,并综合运用X射线衍射仪、热分析仪和扫描电子显微镜对沉积产物进行了研究,结果表明,降低初始钙离子浓度有利于提高有机钙源的转化率,而改变钙源种类对碳酸钙沉积动力学及碳酸钙晶型、形貌均有较大影响.在含乳酸钙和谷氨酸钙的矿化培养基中分别沉积得到了结晶不良的方解石和稳定性较差的球霰石,且后者的沉积产率更高,可达到近100%.证实了嗜碱菌的非脲解诱导碳酸钙沉积途径具备应用于混凝土防护和修复的潜质.

    2013年10期 v.41 1542-1546页 [查看摘要][在线阅读][下载 254K]
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机械、车辆与能源工程

  • 电动汽车用锂离子动力电池电感主动均衡系统

    戴海峰;魏学哲;孙泽昌;陈金干;

    研究了一种单体锂离子动力电池电感主动均衡方案,该方案通过相应的开关控制,将高电量电池的多余能量存储到电感中,并通过电感将能量转移到低电量电池中.详细介绍了方案的结构设计、系统仿真及参数选择、优化.以典型车用锂离子电池模块进行均衡方案测试,结果表明,该方案具有较好的均衡效果和较高的均衡效率.

    2013年10期 v.41 1547-1553页 [查看摘要][在线阅读][下载 338K]
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  • 盘式制动器接触压力与热机耦合特性仿真分析

    张立军;陈远;刁坤;孟德建;

    针对通风盘式制动器,根据形状、尺寸设置刚性面模拟活塞侧和钳指侧制动块的法向作用力,建立了三维瞬态热机耦合有限单元模型,进行了紧急制动工况下盘-块接触压力和制动块热机耦合特性的计算与分析.分析表明,摩擦力引起的载荷转移效应会促使盘-块接触压力总体上向进摩擦区方向偏移,时变的活塞侧和钳指侧盘-块接触压力分布完全不同,会受到制动器结构、法向力和摩擦力的动态变化以及制动盘热翘曲变形的联合影响;摩擦生热量的动态变化、制动盘的周向温度梯度以及衬片的径向接触压力梯度导致制动块复杂的温度分布特征;摩擦衬片主要产生由法向力引起的压应力,且应力分布与接触压力分布极为相似;制动盘的热翘曲情况会显著影响摩擦衬片的热变形模式以及变化趋势.

    2013年10期 v.41 1554-1561+1578页 [查看摘要][在线阅读][下载 532K]
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  • 小尺寸缩比模型车风洞试验及数值验证

    朱晖;杨志刚;

    采用已证明有效性的计算流体力学(CFD)方法,对小尺寸缩比模型车的风洞试验方案进行设计和验证.将风洞试验数据与数值仿真结果进行相互校核,同时验证了风洞试验和数值仿真的可靠性,并限定了此试验方案的适用范围.基于试验和仿真的结果比较了4款模型车的气动阻力大小,在揭示其内在机理的基础上明确了不同造型风格对气动阻力的影响.

    2013年10期 v.41 1562-1566页 [查看摘要][在线阅读][下载 501K]
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  • 协流温度对喷射起升火焰燃烧稳定性的影响

    邓俊;李理光;吴志军;

    利用活化热氛围燃烧器提供的稳定热氛围场分析了中央喷射液体燃料的起升火焰的基部高度变化,研究不同协流温度对起升火焰燃烧稳定性的影响,研究表明,协流热氛围中液体燃料喷射起升火焰基部的跳变是自燃现象作用的结果;不同协流温度时中央喷射起升火焰的稳定机理不同;存在一个火焰基部稳定的临界温度,低于此温度时起升火焰的稳定受控于燃料的自燃现象,而高于此温度时起升高度的稳定受火焰传播主导;火焰跳变频率及跳变长度与协流温度有关;温度越低则火焰基部跳变越频繁;跳变长度随温度的增加而减小.

    2013年10期 v.41 1567-1571页 [查看摘要][在线阅读][下载 312K]
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  • 组合式相变围护结构夏季换热性能试验研究

    孟二林;于航;张美玲;谢涛;

    提出了组合式相变房间的方法,即在不同朝向的围护结构上布置不同相变温度的相变材料,分别用于在冬季和夏季通过发生相变改善室内热环境.搭建了组合式相变房间试验装置,对其进行了夏季工况的试验研究,测量并计算了相变房间的室内空气温度以及不同朝向围护结构的对流换热及辐射换热的热流密度,并与普通房间进行了对比分析.结果显示这种新型相变房间能有效改善夏季室内热环境,其围护结构换热性能也与普通房间存在一定的差异.

    2013年10期 v.41 1572-1578页 [查看摘要][在线阅读][下载 410K]
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  • 齿轮泵轴向浮动侧板力矩平衡机制改进

    王安麟;张小路;刘巍;单学文;

    针对外啮合齿轮泵浮动侧板在多工况下磨损问题提出了一种新型的连通式平衡机制.相比将补偿面压力区与摩擦面压力区相隔开的传统分离式平衡机制,连通式平衡机制将浮动侧板补偿面油腔与侧板摩擦面连通,以使补偿面压力梯度与摩擦面压力梯度同步变化.针对浮动侧板的压力区特征,对侧板表面局部压力分布进行线性化假设,建立了基于离散特征点的参数化力矩模型.理论分析与试验测试表明,以浮动侧板所受合力矩为评价标准,在多工况条件下,相比分离式平衡机制,连通式平衡机制浮动侧板的自平衡和自适应能力提高了61.09%.

    2013年10期 v.41 1579-1583页 [查看摘要][在线阅读][下载 314K]
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  • 基于液力调速的风力发电传动系统计算与分析

    刘春宝;马文星;杜魏魏;李华龙;

    为使大型风电机组高效、稳定、可靠地并网发电,对行星齿轮传动与导叶可调液力变矩器相配合的液力调速风电机组传动系统进行了计算与分析.利用节点法分析计算调速系统的功率流动情况,得出调速系统结构参数的约束条件,阐述系统的调速过程,对优化功率分配方案有着重要意义.建立了风轮数学模型,并对传动系统特性进行计算,得到风轮运行过程中各结构参数对调速系统性能的影响.重点分析导叶可调液力变矩器的性能对调速系统性能的影响,为其设计奠定基础.

    2013年10期 v.41 1584-1588页 [查看摘要][在线阅读][下载 228K]
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电子、计算机、控制与系统

  • 不同时间戳的地图差异匹配改进算法

    杜庆峰;赵亚男;

    在分析了现有的可伸缩矢量图形(SVG)格式地图差异算法的研究现状和不足的基础上提出了一种改进的SVG格式地图差异匹配算法I-DiffS(improved difference of SVG maps).该改进算法定义了节点集元素,即节点集元素可能包含1个或多个元素节点、属性节点和值节点构成的一个路径节点集合,定义了SVG格式解析结构树的标号规则,减少了结构树对应数组的元素个数,也减少了差异脚本中操作类型的数目,缩短了匹配过程.匹配结果为差异脚本,该脚本记录了前一个时间戳到后一个时间戳的更新操作.I-DiffS算法相比于现有的最新DiffS算法,时间复杂度更低.应用验证证明了该算法有效.

    2013年10期 v.41 1589-1595+1603页 [查看摘要][在线阅读][下载 322K]
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  • 城轨牵引系统对主变压器降容率的影响分析

    张明锐;龚晓冬;钟建辉;唐贾言;

    以轨道交通集中供电方式为例,分别建立了交、直流2种牵引方式下的12脉波、24脉波整流供电系统模型,研究在不同牵引、整流方式下谐波电流对主变压器降容率的影响.研究结果表明,降容率随直流电阻损耗增大而减小;相比12脉波整流,24脉波整流对主变降容率影响较小;降容率随牵引负荷功率增大而减小.研究结果对轨道交通牵引系统整流器方案选择、牵引方式选择和主变压器容量确定提供了依据.

    2013年10期 v.41 1596-1603页 [查看摘要][在线阅读][下载 505K]
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  • 考虑板坯设计的组炉优化模型

    杜斌;朱俊;贾树晋;刘士新;

    针对炼钢生产中的组炉优化问题建立了一种考虑板坯设计的混合整数规划模型,并提出了一种基于非二分图匹配算法、二分图匹配算法、装箱算法、网络最大流算法的启发式求解算法.该算法首先使用非二分图匹配算法确定炉次,然后使用二分图匹配算法和装箱算法将剩余合同匹配到已有炉次中,最后使用网络最大流算法调整炉次中合同对应的板坯质量.试验结果表明利用该算法可以在较短的时间内给出较优的组炉方案,为计划员提供决策支持.

    2013年10期 v.41 1604-1608页 [查看摘要][在线阅读][下载 197K]
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  • 《同济大学学报(自然科学版)》投稿启事

    <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,主要刊登国内外建设工程领域的土木建筑、交通运输、环境、海洋、测绘、材料、机电、计算机、通信等学科的高水平创新研究成果。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,

    2013年10期 v.41 1609页 [查看摘要][在线阅读][下载 521K]
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