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

  • 墩身高阶振型对高墩地震反应影响

    陈旭;李建中;刘笑显;

    采用增量动力分析的方法,全面讨论了墩身高阶振型对桥梁结构地震反应的影响.首先分析了现有规范中的桥梁抗震设计方法应用于高墩的局限性;随后采用了增量动力分析方法,在考虑墩身高阶振型效应的情况下,对高墩桥梁结构在地震作用下的性能进行了研究.结果表明:由于墩身高阶振型贡献,高墩在强震作用下可能沿墩身产生多个塑性区域;墩顶位移与墩底曲率不再同步变化,高墩墩顶极限位移不能采用规范中的方法进行计算;高墩墩身的地震剪力及弯矩需求也会由于墩身高阶振型的显著影响而变得十分复杂.最后提出了针对高墩抗震设计的一些改进措施.

    2017年02期 v.45 159-166页 [查看摘要][在线阅读][下载 977K]
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  • 组合桥面板U肋对接焊缝疲劳破坏及修复方法试验

    苏庆田;贺欣怡;曾明根;

    为了研究弯折U形肋组合桥面板的疲劳性能以及疲劳开裂后的修补方法,对一个带连续弯折U形肋的组合桥面板试件进行了前后两次疲劳试验研究.首先对初始采用无衬垫对接焊缝的试件进行疲劳加载直到焊缝开裂;然后在开裂处采用带衬垫的对接焊缝加固,再次进行疲劳加载直到破坏.研究了组合桥面板疲劳破坏形态、开裂处疲劳强度评定、疲劳裂缝修复方法及修复后的疲劳性能.试验结果表明:在反复荷载作用下无衬垫单面焊的对接焊缝是正交异性组合桥面板的薄弱处,首先发生疲劳裂纹,采用带衬垫的熔透对接焊缝对开裂处进行修补,能起到较好的补强效果.

    2017年02期 v.45 167-172页 [查看摘要][在线阅读][下载 1118K]
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  • 全高强钢端板节点火灾后性能试验

    强旭红;武念铎;罗永峰;黄震;

    为了解Q690高强钢端板节点火灾后的受力性能和失效机理,对2个过火550℃冷却后的Q690高强钢端板节点进行足尺模型试验研究,并将试验结果与常温下高强钢端板节点试验的结果、采用欧洲规范EC3计算的结果进行对比.研究结果表明:节点火灾后的失效模式为端板和螺栓组合破坏;高强钢端板节点火灾后仍具有良好的转动能力;EC3中用于普通钢端板节点承载能力计算和失效模式预测的组件法可直接用于计算和预测高强钢端板节点火灾后的承载能力和失效模式,但转动刚度的计算公式并不适用;过火550°C后冷却至常温,节点可恢复常温下90%以上的承载力.最后,给出判断高强钢节点火灾后失效模式的计算公式.

    2017年02期 v.45 173-179+194页 [查看摘要][在线阅读][下载 976K]
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  • Q420钢材应变硬化与应变率效应的试验

    陈俊岭;李金威;李哲旭;

    利用INSTRON拉伸试验机和Zwick/Roell HTM5020型高速拉伸试验机对Q420钢材开展了不同应变率下(0.001~288s-1)的单轴拉伸试验,研究应变率效应对钢材力学性能的影响.试验结果表明,Q420钢为应变率敏感型材料,其硬化特征随应变率的提高而变化.采用ANSYS中LSDYNA模块对静力和动力拉伸试验进行仿真模拟,通过逆向反推的方式获得了Q420钢颈缩后的真实应力应变曲线.仿真结果显示,Q420钢材的真实应力应变关系随着应变率的提高,从幂次型的Ludwik准则向指数型的Voce准则转化.为得到更优的动本构模型,在H/V-R本构模型中引入新的应变率准则,以Cowper-Symonds模型中的钢材动力放大系数代替H/V-R本构模型中的线性Wagoner应变率准则.结果显示,修正H/V-R本构模型很好地吻合了试验数据,准确反映了大应变状态下的应变硬化特征和应变率对应变硬化的影响.

    2017年02期 v.45 180-187页 [查看摘要][在线阅读][下载 1245K]
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  • 节理岩体力学参数确定的数值试验方法

    严秋荣;冯君;杨涛;邓卫东;

    为解决现场或室内试验条件下难以测试大尺度岩体并确定其参数的问题,总结提出了应用数值试验方法确定节理岩体宏观力学参数的方法流程.即将节理岩体单元离散为岩块和节理两种类型,通过室内试验分别研究其力学特性,再把岩块和节理进行组合形成岩体,通过数值计算得出节理岩体的力学特性.将这套方法应用到贵州省某高速公路岩质边坡的岩体参数优化分析中,研究了试件尺寸、各向异性、岩块及节理力学参数等对岩体宏观力学参数的影响.数值试验方法为工程节理岩体参数的确定和优化提供了一种新的思路.

    2017年02期 v.45 188-194页 [查看摘要][在线阅读][下载 721K]
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交通运输工程

  • 碎石道床沉降的离散元分析

    邵文杰;练松良;杨新文;

    针对凸多面体颗粒,提出了基于最小投影的粒径评估方法,并与体积评估法和垂直于最小惯性主轴的最小包围正方形评估法进行了对比分析.最后,利用基于最小投影的粒径评估法对道砟颗粒进行粒径评估,并建立了单一粒径级配和指定宽粒径级配的道砟颗粒堆积体,分析了不同颗粒级配对道砟沉降的影响.结果表明:基于最小投影的最小包围矩形粒径评估法比体积评估法和最小包围正方形评估法更精确;道砟初始堆积密度为1.55g·m-3时,宽粒径级配颗粒的轨枕累积沉降值比单一粒径级配的轨枕累积沉降值要小,而且级配单一的大粒径颗粒的轨枕累积沉降值要比级配单一的小粒径的轨枕累积沉降值要大.

    2017年02期 v.45 195-202+222页 [查看摘要][在线阅读][下载 936K]
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  • 沥青路面三层结构模量反演最佳反演点的确定

    朱洁;孙立军;

    进行沥青路面三层结构模量反演,利用惰性弯沉点反演出土基模量后,再利用荷载中心点和距离荷载中心点附近的一点进行面层和基层模量反演时发现可能存在反算面层和基层模量的最佳反演点,通过大量的模量反算证实了最佳反演点的存在,寻找到最佳反演点的位置,并从理论上解释了最佳反演点存在的必然性.通过与国内外模量反算方法的对比,说明利用最佳反演点反演沥青路面三层结构模量不仅精度高而且效率也很高,使大量的模量反算成为可能.

    2017年02期 v.45 203-208页 [查看摘要][在线阅读][下载 468K]
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  • 考虑公交车内拥挤的区间公交优化设计

    杨熙宇;暨育雄;

    为满足公交客流走廊集聚的需求,研究了全程车和区间车形成的多服务模式公交优化设计问题.针对公交走廊需求特征,利用公交客流起止点(OD)数据,建立了双层优化模型,上层模型以发车频率和公交座位数为主要输出参数的公交设计研究模型,下层模型为经典的随机选择(SUE)模型,应用序列二次规划(SQP)算法求解模型.最后结合相关案例给出了优化算例,案例结果表明,模型具有较强的实用性,能够较好地反映公交车内拥挤对乘客出行成本的影响,能有效地提高公交走廊的运营效率.同时,模型通过输出不同站点上车在各站点能找到座位的概率,优化乘客选择不同公交出行的行为,均衡了公交客流,提高了车辆服务质量.

    2017年02期 v.45 209-214页 [查看摘要][在线阅读][下载 914K]
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  • 混行非机动车道被超车自行车骑行安全评价

    陈小鸿;岳李圣飒;杨奎;

    研究基于上海市混行非机动车道92起助动车超越自行车事件,发现超车事件中被超自行车的行驶阶段包括正常行驶阶段,受超车影响阶段,以及调整骑行状态的过渡阶段.在受超车影响阶段,被超自行车的加速度波动幅度将增大,而波动均衡性将减小.同时,受超车影响阶段的起始时间和持续时间,与超车事件类型,以及车辆行驶方向(前进方向和侧向方向)有关.研究还发现平均每次邻贴超车事件中超车助动车对被超自行车骑行安全的影响,是自由超车事件的5倍.提出了基于自由超车和邻贴超车事件数的混行非机动车道被超自行车骑行安全评估方法,能有效反映骑行者的真实感受,模型理论值和骑行人实测值匹配度达87.05%.

    2017年02期 v.45 215-222页 [查看摘要][在线阅读][下载 697K]
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  • 铁路中小型运输服务商精细化管理影响因素测度

    李建光;彭其渊;郭经纬;钟庆伟;

    从铁路中小型运输服务商精细化管理出发,结合铁路中小型运输服务商特性,科学构建铁路中小型运输服务商精细化管理体系,并运用结构方程模型对其变量关系展开定量描述,该模型一定程度上解决测度变量主观性较强,难以直接预测变量关系等缺陷,从而合理测度铁路中小型运输服务商精细化管理中各变量关系及影响力度.同时,以中铁某局运输分公司为例,运用所获取的调研数据对其精细化管理体系展开综合评价,进而验证所构建模型的有效性,并揭示影响其精细化体系管理成效关键因素的影响路径和程度.

    2017年02期 v.45 223-229页 [查看摘要][在线阅读][下载 752K]
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材料科学与工程

  • 硫酸盐对聚羧酸减水剂吸附-分散性能的影响

    何燕;张雄;张永娟;洪万领;

    系统研究了硫酸盐对掺聚羧酸减水剂水泥浆体流变性及水化性能的影响.结果表明:硫酸盐降低了聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附量,削弱了聚羧酸减水剂对水泥浆体的分散作用.随着硫酸盐掺量的增加,聚羧酸减水剂分散性能下降.少量硫酸盐延缓了水化加速期最大水化放热速率峰的出现,并且提高了最大水化放热速率.而大量硫酸盐则使得水泥水化诱导期缩短,最大水化速率峰显著提前.大量硫酸盐的加入促进了水泥浆体中钙矾石(AFt)的生成,削弱了水化铝酸钙(CAH)的生成.MgSO4对于水泥浆体中水化产物生成的促进作用最明显.掺加MgSO4的水泥水化产物中含有大量细丝状水化硫铝酸盐产物.MgSO4对水泥水化具有显著延缓作用,水化产物结晶成核作用较缓慢,从而使得水化产物生成及分布更加均匀,形状更加细小.

    2017年02期 v.45 230-234页 [查看摘要][在线阅读][下载 662K]
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  • 贝利特-硫铝酸钙水泥制备及贝利特掺硼活化

    吴梦雪;姚武;李晨;凌桥;

    采用粘土、铝矾土、碳酸钙为主要原料制备以贝利特(C2S)、硫铝酸钙(C4A3S-)和铁铝酸钙为主导矿物的水泥熟料(BCSAF),分析熟料矿物组成对水泥净浆抗压强度发展的影响,并通过硼(B)掺杂对贝利特矿物进行活化,研究其对于熟料烧成工艺及水化性能的作用机理.采用X射线衍射、扫描电子显微镜和差热-热重分析等测试方法表征熟料组成与结构.研究结果表明:C4A3S-有助于BCSAF水泥早期强度发展,而C2S主要影响BCSAF水泥的后期强度,铁铝酸钙有助于熟料烧成中的传质过程,但含量过高时,不利于获得具有较高水化活性的C2S.掺杂B可在常温下稳定α′-C2S,活化贝利特矿物,提高BCSAF水泥熟料早期水化活性,同时降低烧成反应温度,促进反应进行,减少硅铝酸钙(C2AS)过渡相的生成,而显著提高水泥3d抗压强度.

    2017年02期 v.45 235-243页 [查看摘要][在线阅读][下载 1492K]
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  • 含不同官能团聚羧酸减水剂的吸附-分散性能

    何燕;张雄;张永娟;王义廷;

    通过水溶液自由基聚合法合成了含有不同官能团的聚羧酸减水剂,并研究了不同结构聚羧酸减水剂的吸附-分散性能,以及其对水泥水化性能的影响.结果表明:含酰胺基的聚羧酸减水剂对水泥浆体流动度的削弱程度最大,含酯基官能团的聚羧酸减水剂对水泥浆体流动度的影响程度较小.含磺酸基团的聚羧酸减水剂吸附性能增强;而含酰胺基及酯基的聚羧酸减水剂的吸附性能削弱.含酯基官能团的聚羧酸减水剂显著延缓了水泥水化诱导期,相比之下,含磺酸基官能团的聚羧酸减水剂提高了水泥水化加速期的最大水化放热速率.

    2017年02期 v.45 244-248页 [查看摘要][在线阅读][下载 356K]
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  • 填料对反射隔热涂料性能的改性分析

    马一平;李奎;王翠;游璐;

    制备了一种含碱土金属碳酸盐的丙烯酸涂料和单双组分的聚氨酯涂料.系统研究了玻璃微珠、陶瓷微珠和钛白粉三种功能性填料对两种乳液涂料反射隔热性能的改性效果.结果表明:当玻璃微珠、陶瓷微珠掺量分别为8%和10%时,对丙烯酸乳液涂料的反射隔热性能改善效果最佳;三种微珠复配可使聚氨酯乳液涂料的吸收率降低约38%.功能性填料对聚氨酯乳液涂料反射隔热性能的改性效果明显优于丙烯酸乳液涂料.

    2017年02期 v.45 249-255页 [查看摘要][在线阅读][下载 500K]
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机械、车辆与能源工程

  • 燃料电池膜增湿器建模及仿真

    常国峰;徐迪;常志宏;许思传;

    建立了膜增湿的仿真模型,用于研究膜增湿器的传热、传质特性,分析了气体工质参数和结构参数对传热、传质过程的影响,主要结论如下:湿侧压力增加,水蒸气分子渗透量增加.干侧压力增加,水蒸气分子渗透量减少;干侧气体湿度增加,会减少水蒸气分子的渗透量.湿侧气体的湿度增加,会增加水蒸气分子的渗透量;逆流布置的传热、传质性能优于顺流布置,优先考虑逆流布置.

    2017年02期 v.45 256-260页 [查看摘要][在线阅读][下载 533K]
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  • 缸内直喷型汽油车起动工况颗粒组分排放特性

    胡志远;宋博;胡雷;史勖;

    以一辆国V排放均质燃烧模式缸内直喷型(GDI)汽油车为研究对象,分析了该GDI汽油车25℃冷机起动、25℃热机起动、5℃冷机起动等不同起动条件下GB18352.5—2013Ⅰ型试验的颗粒质量、数量排放及组分特性.结果表明:该车产生的颗粒物质量、数量排放受起动条件的影响较大,5℃冷机起动的颗粒物质量、数量较高;颗粒排放的碳质组分中有机碳约为总碳排放的81%,25℃热机起动有机碳与元素碳比例变化不大,5℃冷机起动有机碳比例降低15%;颗粒可溶性有机物(SOF)组分主要以脂肪酸和烷烃为主,25℃热机起动SOF组分变化不大,5℃冷机起动多环芳烃(PAHs)比例增大24倍;脂肪酸主要是C16:0和C18,受冷、热机起动和环境温度变化影响较小;烷烃主要是C_(24)H_(50)、C_(25)H_(52)、C_(26)H_(54)和C_(27)H_(56),受冷、热机起动影响不大,受环境温度变化影响较大;PAHs主要是中环和高环芳烃,受冷、热机起动和环境温度变化的影响均较大.

    2017年02期 v.45 261-266页 [查看摘要][在线阅读][下载 640K]
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  • 车用微小通道蒸发器制冷剂流量分配特性

    刘研;孙柏林;韩艳辉;

    以整体平行流微小通道蒸发器模型为基础,从进口管相对集管位置、出口管相对集管位置、扁管与集管相对组合高度三方面对四流程蒸发器流量分配问题进行研究,并引入分别表示这三种相对位置关系的量纲一参数P′in、P′out及H.计算结果显示当P′in=0.591,P′out=0.402,H=0.239时,制冷剂流量分配均匀性最好.综合考虑这三种结构参数的影响,得到一种优化结构,使得流量分配的均匀性大大提高,不均匀度S比初始结构减小20%.

    2017年02期 v.45 267-274页 [查看摘要][在线阅读][下载 1991K]
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  • 多目标优化在车门轻量化设计中的应用

    高云凯;申振宇;冯兆玄;李应军;

    为提高车门刚度并考虑轻量化的要求,提出以拼焊板车门下沉刚度和质量为优化目标,基于车门下沉刚度和窗框刚度两种工况,采用最优拉丁方试验设计方法进行样本数据设计,使用kriging模型拟合下沉刚度、窗框刚度、塑性变形量响应的近似模型,使用响应面模型拟合质量的近似模型.利用NSGA-II遗传算法进行寻优,得到车门质量和下沉刚度的pareto优化解集,并对优化解进行验证,最终得到理想的优化结果.

    2017年02期 v.45 275-280+308页 [查看摘要][在线阅读][下载 1047K]
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  • 多失效模式混联生产线生产率估算

    刘雪梅;贾勇琪;祁国栋;邵焕;

    针对存在多失效模式的混联生产线生产率估算问题,综合考虑机器的时间相关失效(TDF)和操作相关失效(ODF),分析了机器正常加工、TDF、ODF和TDF&ODF四种状态,建立了各状态间转移关系.基于连续时间马尔可夫链模型,以两工作站单缓冲区生产单元为基础,结合生产线近似分解法及并行机器等效法,提出了一种多失效模式下混联生产线生产率估算方法.最后,通过多个算例的仿真对比及某生产线实例,验证了本文方法的准确性与高效性.

    2017年02期 v.45 281-288页 [查看摘要][在线阅读][下载 563K]
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  • 船舶工业机器人曲面喷涂喷枪轨迹离线规划

    马淑梅;罗曦;李爱平;杨连生;

    以喷涂速度、喷涂高度和轨迹间距为优化对象,建立曲面漆膜厚度分布模型,结合曲面外形,以漆膜厚度最均匀为优化目标,以粒子群算法为优化算法获取最优喷涂参数组合;运用非均匀有理B样条(NURBS)技术拟合曲面,利用曲面控制顶点生成喷枪路径,结合路径与最优喷涂参数组合得到曲面喷涂轨迹.通过对船首外表面及平面、凹曲面、凸曲面、S型曲面的仿真分析,验证了喷涂机器人曲面喷涂喷枪轨迹离线规划方法的可行性和有效性.

    2017年02期 v.45 289-295页 [查看摘要][在线阅读][下载 1353K]
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数理科学与化学

  • 两步模系矩阵分裂算法求解弱非线性互补问题

    李蕊;殷俊锋;

    考虑两步模系矩阵分裂算法求解弱非线性互补问题,理论分析给出了当系数矩阵为正定矩阵或H+-矩阵时迭代法的收敛性质和两步模系超松弛迭代法的参数选取范围.数值实验表明,两步模系矩阵分裂算法是行之有效的,并在迭代步数和迭代时间上均优于模系矩阵分裂算法.

    2017年02期 v.45 296-301页 [查看摘要][在线阅读][下载 181K]
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  • 隐式双离散方法定价Merton跳扩散期权模型

    豆铨煜;殷俊锋;甘小艇;

    构造隐式双离散方法定价Merton跳扩散模型下的欧式和美式期权.给出了该离散方法的稳定性分析.数值实验表明,所构造的方法是有效稳健的,比显式格式具有明显的优势.

    2017年02期 v.45 302-308页 [查看摘要][在线阅读][下载 734K]
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  • 同济大学110周年校庆公告(第1号)

    <正>公元2017年5月20日,适逢同济大学建校110周年。世纪长流,同舟共济,高山景行。值此华诞,学校将秉持"淳德、抱朴、务实、尚学"之原则,主学术,化人文,聚群贤,畅交融,以求大学可持续发展之道。三好坞畔忆峥嵘、济海之滨望愿景。诚邀广大校友相聚母校,抚今追昔,论学会友;期盼社会有志之士同襄盛典,绸缪事业,共展宏图。学校感谢并期盼海内外校友、各界贤达人士之慷慨支持,协四海

    2017年02期 v.45 156页 [查看摘要][在线阅读][下载 208K]
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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

    2017年02期 v.45 309页 [查看摘要][在线阅读][下载 475K]
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