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

  • TJ-1模拟月壤承载特性物理模型试验研究

    蒋明镜;奚邦禄;孙德安;王闯;

    借助现代土力学试验技术研究月壤工程特性,是解决月球上岩土工程问题的一个可行方法.室内载荷物理模型试验是研究土体承载特性的重要方法.本研究自行设计加工了一套可以实现加载速率控制的加载装置,采用试验材料为Tongji-1(简称TJ-1)模拟月壤,对4种不同尺寸的圆盘载荷板进行加载速率控制条件下的载荷模型试验,同时测定了基底土压力分布.试验结果表明:在相同载荷板条件下,TJ-1模拟月壤的地基极限承载力和变形模量随加载速率的增加而增加;在相同加载速率条件下,TJ-1模拟月壤的地基极限承载力和变形模量随载荷板尺寸增加而增加;加载时基底中心土压力最大.

    2016年02期 v.44 167-172页 [查看摘要][在线阅读][下载 651K]
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  • 宏细观结合各向异性砂土的变形特性模拟

    李学丰;孔亮;袁琪;王燕昌;

    采用宏细观结合的方法建立本构模型对各向异性砂土的变形特性进行模拟.该方法用组构张量定义了一新的各向异性状态变量,考虑该变量对临界状态线的影响建立各向异性模型.引入状态变量后,模型的临界状态面和其他状态面都随各向异性程度的不同而偏离静水压力轴,临界状态方程、硬化准则和剪胀方程都是孔隙比、围压、加载模式和各向异性变量的函数,模型用一组参数可以描述不同围压和密度的砂土各向异性强度-变形的力学响应.通过对各向异性砂的强度和含细观特性分析的试验变形模拟,初步验证了模型的合理性.

    2016年02期 v.44 173-179页 [查看摘要][在线阅读][下载 1327K]
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  • 基于脉冲响应法识别混凝土面板与土体界面脱空试验

    王志亮;张亚东;叶斌;

    研究了脉冲响应法在识别混凝土面板脱空中的应用.介绍了混凝土面板脱空危害,分析了现有检测方法的局限性;阐述利用脉冲响应法进行混凝土面板脱空无损检测的基本原理和优点;利用该法进行混凝土面板脱空检测的模型试验研究.试验中采用在模型土体上现浇的混凝土板,并在板上布置传感器,通过力锤敲击混凝土板产生应力波,利用传感器采集混凝土板的动态响应且进行相应的数据处理和分析,进而得到混凝土板下方的脱空情况.检测结果与板下实际脱空情况的对比表明,运用脉冲响应法检测板下脱空在实践中是可行的,且效率较高,操作简便.为今后检测混凝土面板脱空和评价脱空修复效果提供了一种新途径.

    2016年02期 v.44 180-184+191页 [查看摘要][在线阅读][下载 1784K]
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  • 大跨连续梁桥纵向减震机理和减震效果分析

    毛玉东;李建中;

    基于一座实际大跨度连续梁桥,分析比较了采用动力锁定装置、黏滞阻尼器和双曲面减隔震支座的减震机理和减震效果,讨论了这些减震装置的适用范围.结果表明:动力锁定装置不耗散地震能量,在活动墩处设置该装置,可以合理分配梁体的地震惯性力,但同时结构周期减小,可能增加梁体总的惯性力;黏滞阻尼器不改变结构的周期、振型等动力特性,主要通过阻尼力消耗地震能量,减小结构动力反应;采用双曲面减隔震支座后结构的周期延长,阻尼耗能能力增加,相对于基准模型,显著减小了固定墩的内力,但同时增加了活动墩墩梁相对位移.

    2016年02期 v.44 185-191页 [查看摘要][在线阅读][下载 751K]
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  • 采用拉索支座的桥梁振动台试验

    杨浩林;田圣泽;庞于涛;袁万城;

    以南昌朝阳大桥为背景,设计了半结构振动台模型试验,介绍了模型设计的过程.根据桥梁是否采用拉索支座,将模型分为拉索支座体系与摩擦支座体系两种,选取了南昌朝阳大桥场地人工波与El Centro地震波进行两种体系下模型振动台试验加载.分析了各工况下结构关键位置的响应,分析解释了拉索支座限位原理.结果表明,在地震作用下,墩梁位移响应较小时,拉索支座具备与普通摩擦支座相似的减震特性;而在墩梁位移响应较大时,拉索支座通过为主梁提供瞬时加速度,控制墩梁位移,限制其进一步增加.

    2016年02期 v.44 192-197页 [查看摘要][在线阅读][下载 1094K]
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  • 盾构隧道管片接头的易损性分析和评价

    黄宏伟;沈贤达;王飞;张东明;

    管片接头是盾构隧道结构力学性能的薄弱和关键部位.从抗弯、抗剪及抗渗三个方面,提出接头易损性评价方法.在轴力、弯矩和剪力作用下,考虑接头自身健康状况,并以混凝土、螺栓的应力状况和渗漏水作为评价指标,建立接头易损性评价模型.建立管片接头力学解析模型,分析接头的力学响应,并建立管片接头三维有限元精细化模型,对比验证解析模型的正确性.通过蒙特卡洛计算,获得大量计算样本,并在此基础上构建管片接头易损性的贝叶斯网络.根据接头易损性贝叶斯网络,分析接头易损性,并结合现场监测,反分析盾构隧道管片接头的健康状况,更新接头易损性预测,指导盾构隧道的正常运营维护.

    2016年02期 v.44 198-206+219页 [查看摘要][在线阅读][下载 1319K]
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  • T形钢管混凝土单向偏压长柱力学性能分析

    雷敏;沈祖炎;李元齐;罗金辉;

    采用普通T形钢管混凝土柱的核心混凝土等效单轴本构关系,利用纤维模型程序对T形钢管混凝土单向压弯长柱的力学性能进行分析,讨论了混凝土抗压强度、钢材屈服强度、管壁宽厚比、截面肢宽厚比、加载角度、长细比和轴压比等参数对构件偏压稳定承载力的影响.研究表明:混凝土工作承担系数、加载角度和长细比对正则化的轴力与弯矩相关曲线的形状有重要影响;基于大量数值结果回归分析,提出了T形钢管混凝土柱单向压弯承载力的简化计算方法,简化方法计算结果与纤维模型分析结果、试验结果吻合良好,简化方法可为工程设计提供参考.归

    2016年02期 v.44 207-212页 [查看摘要][在线阅读][下载 1068K]
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  • 基于可靠度的再生混凝土梁最小配筋率研究

    张凯建;肖建庄;丁陶;胡博;

    为考察再生混凝土强度变异性对再生混凝土梁最小配筋率的影响,以普通混凝土梁最小配筋率为参照,保持规范目标可靠指标不变,分析了再生混凝土梁受弯时的最小配筋率和受剪时的最小配箍率,并将结果与普通混凝土梁进行了对比.分析结果表明,再生混凝土梁受弯时,由于钢筋的存在,再生混凝土强度的变异性对其受弯承载力变异性的影响较小,再生混凝土梁的最小配筋率提高很小.对于再生混凝土梁受剪,当再生混凝土强度变异系数为0.2时,C30再生混凝土梁的最小配箍率为0.17%,相比较普通混凝土梁约增加32.0%.通过合理增加配筋可以保证再生混凝土梁的受弯、受剪可靠指标与普通混凝土梁一致.

    2016年02期 v.44 213-219页 [查看摘要][在线阅读][下载 746K]
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  • 龙凤头海滩修复工程与波流动力响应特性

    匡翠萍;王彬谕;顾杰;雷刚;

    基于MIKE 21软件建立平潭龙凤头海滩修复工程海域双重嵌套二维潮流和波浪耦合数学模型,并将验证后的模型运用到工程设计方案实施前后潮流场及波浪场的模拟,比较分析水动力的变化.研究结果表明:平潭海域潮汐类型属于正规半日潮,8月大潮潮差约为5m,潮汐强;海坛湾内潮流总体表现为往复流特征,湾口流速最大,湾内流速较小,湾顶流速最小;北端防波堤大大减少了南北水体交换,内侧落潮流调整为沿堤流;堤头处挑流作用明显,流速增加,形成明显的旋转流;南北端防波堤对其内侧一定范围海域有掩护作用,波高削减显著,受掩护岸线长度略大于防波堤长度;堤头处受波浪折射作用影响,波能辐聚,波高增大.工程后海滩中部岸段波高及流速削减不明显,建议增设离岸堤加强海滩保护.

    2016年02期 v.44 220-227页 [查看摘要][在线阅读][下载 2392K]
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  • 轻钢龙骨体系工业化住宅部品信息模型

    郑华海;刘匀;李元齐;秦雅菲;

    在新型建筑工业化政策的推动下,工业化建造成为建筑企业竞相争夺的高地.轻钢龙骨体系工业化住宅是目前建筑领域最接近制造业产品生产方式的建筑,并且其建造管理也最有可能应用制造业先进的全过程信息化管理理念与技术.以此为背景,分析了信息化时代下工业化住宅建造全过程的主要活动及信息;以轻钢龙骨体系工业化住宅为例,利用Revit软件族的概念提出基于BIM(建筑信息模型)创建包含工业化住宅建造全过程信息的轻钢龙骨式复合墙的信息模型;对部品编码方法提出了建议.

    2016年02期 v.44 228-234页 [查看摘要][在线阅读][下载 917K]
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交通运输工程

  • 基于人群分类的城市公交走廊客流分配模型

    狄迪;杨东援;

    在随机用户均衡理论基础上,在静态均衡模型中引入时间变量及人群属性分类,建立基于人群分类的城市公交走廊动态客流分析模型,描述了走廊内出行者对于出发时刻和路径的选择问题,并分析不同人群的行为差异.给出了模型的基本假设及求解算法.研究结果表明,模型的动态化及人群分类特征,不仅能够真实反映走廊内不同属性客流的时空分布情况,还能够仿真不同交通措施的作用及效果.算例通过采取错峰上班及调整票价,使高峰时刻走廊断面客流下降24%;选择轨道交通的客流由82%下降71%,选择巴士交通的客流由11%提升至20%,有效降低了公交走廊的交通负荷,并使各方式分担率更加均匀.此动态客流分析模型为城市公交走廊的功能优化提供了有力工具.

    2016年02期 v.44 235-241+275页 [查看摘要][在线阅读][下载 708K]
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  • 中国道路运输行业CO_2和污染减排潜力情景分析

    李晔;包磊;李文翔;张怡然;

    为了评估中国交通道路运输行业减排潜力,基于长期能源替代规划系统(LEAP)建立了LEAP-Tran模型,并应用该模型模拟分析了两种不同情景下(基准情景和综合措施情景,后者包括组织管理措施、技术进步措施和能源结构升级措施三种子情景)中国道路运输行业2012~2030年CO_2和其他大气污染物排放水平,通过估算减排贡献率识别了行业减排措施推广时间和重点部门.模拟结果表明,相对于基准情景,综合措施情景在2030年CO_2,CO,NOx,PM10和HC(碳氢化合物)污染物排放分别减少39.6%,58.6%,91.5%,79.9%和83.9%.各子情景中,组织管理措施CO_2和CO减排效果最佳,技术进步措施对其他污染物减排贡献度大,能源结构升级措施减排效果较小,但呈现增长势头.因此,道路运输行业具有巨大的减排潜力,近期减排主要通过组织管理措施和技术进步措施,如大力推广营运货车节能技术和制定更为严格的尾气排放标准.

    2016年02期 v.44 242-248页 [查看摘要][在线阅读][下载 490K]
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环境科学与工程

  • 芬顿和双氧水紫外处理稳定渗滤液的光谱特征

    何品晶;徐延春;吕凡;邵立明;

    为研究芬顿(Fenton)法和双氧水紫外(H_2O_2-UV)法处理稳定(填埋场)渗滤液过程中不同类别有机物的去除规律,采用三维荧光光谱(3D-EEM)和254nm波长紫外吸光度(SUVA254),结合荧光区域一体化(FRI)EEM数据处理方法,分析总有机物去除水平相近条件下,两种处理方法去除不同有机物水平和组分变化的特征.结果表明:两种处理方法中,均是蛋白质类物质比腐殖质类物质优先被去除,酪氨酸类物质比色氨酸类物质优先被去除;较高的总有机碳(TOC)去除率段比低去除率段能去除更大比例的最难降解腐殖质类物质.在相近的TOC去除水平下,H_2O_2-UV法比Fenton法对腐殖质类物质的去除更有效,且能更多地去除胡敏酸类物质;Fenton法处理中,Fe2+投加量的增加能更多地通过絮凝沉淀作用去除胡敏酸类物质.Fenton和H_2O_2-UV作为预处理方法应用时,为了既能达到较好处理效果又能节约成本,应选择对腐殖质类物质去除率更高的H_2O_2-UV技术作为预处理方法.

    2016年02期 v.44 249-254页 [查看摘要][在线阅读][下载 577K]
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  • 城市蒸发散量与相关生态要素的定量关系

    王琳;徐涵秋;

    以福州城区为例,使用2003,2013年的Landsat卫星影像获得了研究区蒸发散量、建筑用地和植被信息,查明了研究区蒸发散量的时空变化特征,并对上述参数之间的相关关系进行了定量分析.研究结果表明,福州研究区2013年的区域蒸发散量比2003年有较大幅度的降低,其降幅达30.62%.回归分析表明,蒸发散量与建筑用地呈很强的线性负相关关系,而与植被则呈明显的线性正相关关系.显然福州城市的扩展、建筑用地的增加和植被的减少是导致研究区ET降低的最重要原因.

    2016年02期 v.44 255-261页 [查看摘要][在线阅读][下载 994K]
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  • 现有洪水中人体失稳标准的评价及改进

    夏军强;陈倩;李娜;果鹏;

    近年来城市洪涝灾害频繁发生,导致人员伤亡严重,因此研究洪水中人体失稳标准可为城市洪水风险管理提供科学参考.全面总结了已有洪水中人体失稳的试验研究及力学理论分析成果,表明现有基于水槽试验的洪水中人体失稳标准大多数不考虑失稳机理,而部分理论分析结果通常忽略人体所受浮力并且假定来流沿水深为均匀分布,与实际情况不符.当前较新研究成果尽管克服了上述不足,但忽略欧美人体结构与中国人体的差异,所以还需进一步完善.故有必要对洪水中人体的失稳标准进行改进.采用欧美人体结构的特征参数,修正了洪水中人体所受浮力的计算公式.利用已有洪水中真实人体失稳的水槽试验数据重新率定了人体起动流速公式中的相关参数,提出了改进后的洪水中人体失稳标准,并用城市洪水的实测资料对其进行验证.由于参数率定时采用水槽试验数据,其试验条件比真实洪水过程简单,故所提出的洪水中人体失稳标准偏于危险.

    2016年02期 v.44 262-268页 [查看摘要][在线阅读][下载 567K]
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机械、车辆与能源工程

  • 任务分区及工位约束下装配线第二类平衡研究

    徐立云;蔡炳杰;曲宝升;李爱平;

    装配线平衡直接影响产品产量,也是在装配线布局初始或重构时所必须面临的问题.针对第二类装配线平衡问题(ALBP-2),构建了一种考虑优先关系约束、任务分区约束和工位约束的多目标优化模型.为提高模型求解效率,采用逐步缩小节拍搜索范围的动态步长方法,提出基于自动机回溯算法的改进粒子群算法,提高了任务分配合理性,快速搜索出具有最小节拍和负载平滑系数的任务分配方案.引入任务分配矩阵表示每个工位上的任务分配情况,使结果描述更加明确.通过案例分析验证了所提模型和方法的有效性.

    2016年02期 v.44 269-275页 [查看摘要][在线阅读][下载 469K]
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  • 汽车变速器齿轮敲击动力学问题研究综述

    吴光强;吴虎威;李迪;

    论述了汽车变速器齿轮敲击动力学问题的研究现状和发展趋势.针对汽车变速器齿轮敲击问题,从敲击的产生机理、数学模型的求解方法、敲击客观评价方法、齿轮敲击试验研究、齿轮敲击解决途径五个方面论述了变速箱齿轮敲击动力学问题研究内容和方法.在分析总结前人主要研究成果与不足的基础上,重点从仿真模型优化、试验方案有效性和客观评价方法合理化等角度提出今后在汽车变速箱齿轮敲击动力学问题的研究建议.

    2016年02期 v.44 276-285页 [查看摘要][在线阅读][下载 642K]
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  • 电动汽车轮边减速驱动系统转矩检测方法

    陈辛波;杭鹏;王叶枫;王弦弦;

    提出了基于齿轮传动特征和力传感原理的电动汽车轮边减速驱动系统转矩检测新方法,旨在为分布式驱动电动汽车轮边电机的控制提供实时、精确的输出转矩反馈信息.阐明了布置于轮边齿轮减速器轴承端部的偏心套式转矩检测机构的工作原理,根据齿轮机构传力分析,导出轮边电机转矩检测公式;通过仿真分析、样机试制和试验测试,验证所述转矩检测方法的可行性和检测精度的准确性.该转矩检测方法有利于电动汽车驱动电机的高效控制,改善电动汽车的能源利用率和行驶性能.

    2016年02期 v.44 286-290+316页 [查看摘要][在线阅读][下载 741K]
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  • 废气再循环对燃用生物柴油发动机排放的影响

    楼狄明;徐宁;谭丕强;胡志远;

    基于一台匹配冷却废气再循环系统(EGR)的轻型高压共轨柴油机,试验研究了EGR与主喷正时对燃用生物柴油发动机排放特性的影响.结果表明:外特性下,燃用生物柴油后,发动机的氮氧化合物(NO_x)排放明显增加,而总碳氢化合物(THC)排放和超细颗粒排放数量浓度都明显降低.在转速为2 200r·min~(-1)的25%负荷下,随着EGR率的增加,NO_x排放、超细颗粒总数量浓度都明显减少,THC排放以及燃油消耗率都降低,而随着主喷的滞后,NO_x排放和超细颗粒总数量浓度也明显减少,但燃油消耗率和THC排放却增加;在50%负荷,随着EGR率的增大和主喷的滞后,NO_x排放和超细颗粒总数量浓度也明显减少,但THC排放和燃油消耗率都增加;主喷正时对超细颗粒数量的影响相对较小.综合考虑排放和燃油经济性,在25%负荷时采用较大EGR率(26%)和较早主喷(提前7.7°曲轴转角)方案,而在50%负荷时采用中等EGR率(18%)和较早主喷(提前6.3°曲轴转角)方案.

    2016年02期 v.44 291-297页 [查看摘要][在线阅读][下载 2279K]
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  • 管束排列方式对矩形翅片椭圆管束性能的影响

    赵兰萍;杨志刚;

    采用标准k-ε模型,对错排和错列两种排列方式在不同管间距下共24种结构进行了计算分析,发现错列结构的换热性能和综合性能均优于错排结构.错排结构性能跟横向管间距关系较大,而错列结构的性能对管间距并不敏感.通过对两种结构的流场、温度场特征分析,发现错列结构类似于圆管换热器中的叉排,错列结构在强化翅片换热的同时也强化了管子的换热,该结构具有较大的管束进口压力损失是造成其空气侧总压降大于错排结构的主要原因.

    2016年02期 v.44 298-302页 [查看摘要][在线阅读][下载 879K]
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  • 锰酸镧钙钛矿型脱硫剂的制备及其性能评价

    周伟国;刘东京;吴江;

    以分子筛为载体,硝酸镧和硝酸锰为主要原料,通过溶胶-凝胶法制备了锰酸镧钙钛矿型高温脱硫剂,通过氮气吸/脱附、X射线衍射、扫描电镜对硫化前后的织构、物相和微观结构进行表征,并基于表征结果探究脱硫机理.在固定床反应器中考察了反应温度、空速、进口硫化氢浓度、载体对脱硫性能的影响.结果表明,在500~700℃温度范围内,锰酸镧均具有较高的脱硫精度及穿透硫容,最佳反应温度为600℃;空速及进口硫化氢浓度越大,脱硫剂越容易穿透,穿透硫容越低;与三氧化二铝及纳米二氧化硅载体相比,分子筛负载锰酸镧钙钛矿型脱硫剂穿透硫容更大,脱硫精度更高.

    2016年02期 v.44 303-308页 [查看摘要][在线阅读][下载 777K]
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经济与管理科学

  • 基于失效模式与后果分析扩展模型的外包风险分析

    尤筱玥;雷星晖;刘虎沉;

    失效模式与后果分析(FMEA)是一种重要的质量管理与可靠性分析工具,然而传统模型在实际运用中存在若干缺陷.利用区间二元混合加权距离(ITHWD)测度对传统FMEA模型进行改进,利用区间二元语义FMEA模型,并以刀具管理业务合同履行模块为例进行失效风险分析.通过传统模型与改进模型结果的比较,发现后者不仅能减少评价信息转换过程中产生的信息失真或损失情况,而且还考虑到了风险因子的主客观权重以及决策者的决策态度,从而提高了最终失效模式优先度排序的准确性、可靠性和灵活性.

    2016年02期 v.44 309-316页 [查看摘要][在线阅读][下载 299K]
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  • 虚拟供应链平台企业质量构成分析

    王瑞;曹玉红;

    虚拟供应链平台要在市场竞争中取胜,就要面对质量控制问题.平台质量水平呈现受企业质量水平影响,因此可以从企业质量水平构成入手研究平台的质量水平控制问题.运用声誉模型建立不完美信息静态博弈模型,分析博弈进行一期、二期和多期,以及顾客先验概率不变或改变的情况下的最优策略选择.得出结论:当博弈大于二期时,只要高质量水平企业的数量大于一定比例,平台整体呈现高质量水平;顾客先验概率是否随着博弈结果调整不会影响均衡解的路径.这个比例可以作为虚拟供应链平台企业选择的参考.

    2016年02期 v.44 317-323页 [查看摘要][在线阅读][下载 183K]
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  • 项目施工方和管理方安全公民行为对安全绩效影响

    何清华;陈震;李永奎;范道安;

    分别基于项目施工方和项目管理方视角,构建施工安全收益模型和管理安全收益模型并求解,在此基础上对结论进行蒙特卡罗模拟验证.研究认为在项目管理方和施工方均无对风险偏好的前提下,安全公民行为的提升可导致建设项目安全绩效的提升.提高遵守安全管理人员的比例,提高项目管理方和施工方的关联系数,增加安全收益和安全危险的损害,均有利于建设项目通过安全公民行为实现建设项目安全绩效.

    2016年02期 v.44 324-332页 [查看摘要][在线阅读][下载 3758K]
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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,主要刊登国内外工程建设领域的土木建筑、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,并被EI等40多个国内外权威检索系统收录。本刊目前采用网络投稿与审稿,不接收纸质稿件和E-mail投稿。网络投稿请直接登录《同济大学学报(自然

    2016年02期 v.44 333页 [查看摘要][在线阅读][下载 2643K]
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