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

  • 基于摩尔库伦准则考虑渗流影响的孔扩张理论

    梅毕祥;杨敏;贾尚华;

    通过球对称问题的应变协调方程、渗流理论、统一强度准则和相关联流动法则分析了球孔扩张问题.首先,根据渗流理论推导出了球对称状态下的球孔扩张的超孔隙水压力分布公式,确定了考虑渗流影响的球形孔扩张问题的应力场、应变场和位移场的基本公式.利用位移公式,结合塑性区球孔孔壁位移,推导了球孔初始半径a0,扩孔半径a和对应的塑性区半径rp三者的理论关系式.利用该关系式和其他相关公式给出了求解球孔扩张问题的具体求解方法.通过该方法求得具体问题的应力场、应变场和位移场.总之,通过扩孔压力p、初始孔径a0和扩孔孔径a这三者中的任意两者可求得具体问题的扩孔压力、应力场和位移场等.最后分析了一个计算实例的主要参量、应力场、位移场.

    2017年03期 v.45 309-316页 [查看摘要][在线阅读][下载 1121K]
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  • 高庙子膨润土悬浮液的抗冲蚀流变特性

    陈宝;田昌春;郭家兴;陈建琴;

    采用流变仪对高庙子膨润土悬浮液在不同水固比、掺加盐溶液类型及浓度的条件下的抗冲蚀流变特性进行了研究,得到了各种情况下膨润土悬浮液的屈服应力,再结合Stoke公式计算了引起膨润土悬浮液冲蚀的初始水流速度.研究表明:随着水固比的增加,膨润土流变曲线逐渐下移;对于水固比小于5.0的膨润土悬浮液,当剪切速率较小时呈现假塑性流体特征,而当剪切速率达到一定值时,流变曲线斜率趋于定值;对于水固比大于5.0的膨润土悬浮液,则始终表现为假塑性流体特征,且随着水固比的增大,膨润土悬浮液牛顿流体特征逐渐增强;随着NaCl浓度的增加,膨润土悬浮液屈服应力先减小后增大,而随着CaCl2浓度的增加,膨润土悬浮液屈服应力则不断减小;引起膨润土悬浮液发生冲蚀破坏所需的最低水流速度在10-4~10~(-2)m·s~(-1)范围内.

    2017年03期 v.45 317-322页 [查看摘要][在线阅读][下载 1514K]
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  • 基于体视学原理砂土孔隙组构的图像分析

    李学丰;何玉琪;孟凡超;

    基于体视学原理定量描述孔隙组构的数学框架,采用归一化思想重新定义组构张量,提出了砂土孔隙组构描述的新方法.该方法用平面张量的第二不变量定义幅值参量来描述孔隙各向异性的大小,用其分量定义方向参量来描述各向异性方向,用这两个标量描述平面孔隙分布规律.采用多种图像处理技术消除砂样SEM图的一些干扰因素,优化得到清晰的二值化图像.砂样SEM图像分析表明:不同角度的平行测试线可以用于测量平均孔隙率,但无法测定其平面孔隙分布,环形测试线则可较好描述孔隙的空间分布规律.新方法用两个标量来描述平面孔隙分布,随孔隙空间几何关系变化,自然退化为现有张量的描述形式.图像分析验证了新方法描述的合理性.

    2017年03期 v.45 323-329页 [查看摘要][在线阅读][下载 3631K]
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  • 基于透明土技术的加筋地基模型试验

    陈建峰;许强;郭鹏辉;蒋松;

    采用透明土技术,开展了5组不同筋材长度和加筋深度(层数)的加筋地基平面应变模型试验,以及1组无筋地基对比试验,以研究在条形基础荷载下加筋地基内部位移场演化及滑移破坏过程,并探讨其荷载—沉降特性.结果表明,加筋地基中的土体在基础沉降过程中,首先在加筋区的两侧底部非加筋区位置累积水平位移,并自下而上向加筋层扩展,致使筋材自下而上依次断裂,最终形成宏观剪切破坏面;加筋地基在基础沉降过程中形成两个应力扩散区,分别沿筋材弯折段和基础边缘向下扩展,前者扩散角是后者的2.5倍左右;加筋地基和无筋地基均表现为普朗特尔滑动破坏模式,加筋地基滑动面深度和宽度基本随加筋深度和加筋长度的增大而增大;当筋材强度不足时,加长筋材长度对加筋地基承载力的提高不起作用,而增大加筋层数对承载力影响显著.

    2017年03期 v.45 330-335页 [查看摘要][在线阅读][下载 3622K]
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  • 盾构管片弹性橡胶密封垫防水性能灵敏度分析

    雷震宇;刘明;

    为研究由生产加工造成的橡胶密封垫材料和几何参数的随机性对盾构管片接头防水性能的影响,选择密封垫橡胶的材料硬度﹑孔洞圆心坐标﹑孔径等参数作为随机输入变量,以密封垫表面平均接触应力为分析目标,运用ANSYSPDS随机分析模块计算各随机参数对表面平均接触应力的灵敏度数值,并在此基础上探究各随机参数的公差对密封垫防水性能的影响程度.对某城市地铁盾构隧道弹性密封垫的分析结果表明:橡胶材料力学参数是影响抗水能力的主要因素,尤其是C10.几何参数中,截面上部孔径的变化对下表面接触应力影响较大,而圆孔位置对临近表面的接触应力影响敏感,中部圆孔对上、下表面接触应力的影响程度相当.

    2017年03期 v.45 336-341页 [查看摘要][在线阅读][下载 1462K]
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交通运输工程

  • 地铁区间盾构隧道施工的掘进单元控制法

    周顺华;季昌;

    为探索复杂多变地层和环境下盾构精细化掘进技术,提出以掘进单元链取代传统按区间控制的理念,定义了掘进单元的内涵、划分原则、划分步骤和应用条件,并进一步形成了一套地铁区间盾构隧道施工的掘进单元控制方法.最后将掘进单元控制法运用于杭州地铁1号线穿越钱塘江工程,针对性控制55个掘进单元,首次成功采用土压平衡盾构穿越钱塘江.

    2017年03期 v.45 342-346+439页 [查看摘要][在线阅读][下载 1916K]
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  • 滨海细砂路基沉陷机理

    谭鹏;凌建明;曹长伟;

    为了揭示滨海细砂路基沉陷机理,在实地调研和文献调研的基础上,通过路基湿度状态分析、重复动三轴试验和固结变形试验,研究基于淤塞效应的滨海细砂路基累积沉降量.研究结果表明:滨海细砂路基沉陷主要由细砂渗流—迁移—淤塞现象引发的细砂路基动力变形、固结变形以及砂土流失三部分组成;施工期间,高雨强条件下降雨入渗水流引发细砂迁移—淤塞现象,使得砂芯长时间处于高含水率状态;运行期间,淤塞且过湿的砂芯在重载交通和土压力长期作用下出现过量的动力变形和少量固结变形,从而引发细砂路基沉陷现象.

    2017年03期 v.45 347-354页 [查看摘要][在线阅读][下载 1662K]
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  • 基于支持向量机的高速公路实时事故风险研判

    游锦明;王俊骅;唐棠;方守恩;

    采用G60高速公路(上海段)上布设的单组线圈检测器检测的车道级交通流数据对该路段上发生追尾事故可能性进行研究.通过配对案例对照的方法,分别对事故前5~10min,10~15min和15~20min的交通流数据建立了追尾事故实时预测支持向量机模型.结论表明基于事故前5~10min的交通流数据构建的支持向量机分类器能够有效的对事故进行实时预测,总体事故预测精度为84.85%,误报率为0.33%,该支持向量机分类器具有较高的实用价值,同时也表明了基于单流量检测器的交通流数据对事故进行实时预测的可靠性.

    2017年03期 v.45 355-361页 [查看摘要][在线阅读][下载 1498K]
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  • 基于驾驶人视觉感知的低等级公路行车速度预测

    余博;陈雨人;付云天;

    低等级公路环境下的行车速度变化特征比较复杂,已有的基于几何线形指标的车速模型不足以全面地表述这种特征.通过大量实车实验发现,低等级公路环境下驾驶人所采用的行车速度和其视觉感知到道路条件之间存在很好的相关性.驾驶人感知的道路条件分为视觉车道信息和视觉路侧环境信息.采用Catmull-Rom样条曲线拟合的视觉车道模型能够反应驾驶人感知的低等级公路几何特征,根据视觉车道模型形状参数,使用遗传算法优化BP神经网络(GABP)建立了基于几何信息感知的几何车速模型.同时,基于路侧环境信息利用Logistic回归模型建立了路侧车速修正模型.将上述模型结合起来,形成了基于驾驶人视觉感知的低等级公路行车车速预测方法.由此方法计算的驾驶人行车速度与实测情况吻合性好,能够很好地描述驾驶人在低等级公路环境下通过对道路条件视觉认知而产生行车速度的行为特征,是低等级公路运行车速预测计算的一种有效方法,不仅可以作为道路安全评价的基础,也可以为基于行车速度的公路几何设计提供有力支持.

    2017年03期 v.45 362-368页 [查看摘要][在线阅读][下载 2231K]
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  • 基于交通组织的物流园区功能区块布局

    孙焰;高源发;

    将物流园区内部交通网络和货车行驶时间引入布局模型中,并考虑货车通过交叉口的时间,构建了基于交通组织的物流园区功能区块布局模型.设计遗传算法,在染色体转化为布局方案后,抽象出内部交通网络,在全有全无交通组织的基础上计算车辆行驶时间,所得到的结果更符合实际要求.结果表明,相比现有模型,按该布局车辆行驶时间平均可以减少9.5%.

    2017年03期 v.45 369-376页 [查看摘要][在线阅读][下载 2412K]
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环境科学与工程

  • 生活垃圾焚烧炉渣集料的胶凝特征

    刘栋;李立寒;

    为研究垃圾焚烧炉渣集料(BAA)的胶凝特征,以强度试验分析BAA的水硬性和火山灰活性,并采用X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析微观作用机理.结果表明,BAA含有水泥熟料矿物和活性SiO_2、Al_2O_3,体现出水硬性和火山灰活性特征.BAA中水泥熟料矿物遇水发生水化反应生成水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和Ca(OH)_2,活性SiO_2、Al_2O_3在Ca(OH)_2激发作用下发生火山灰反应生成C-S-H凝胶、水化硅铝酸钙等水化产物;BAA与水泥、水混合后,除上述反应外,活性Al_2O_3在硫酸盐激发下也发生火山灰反应生成钙矾石.BAA在水泥中的火山灰反应有一定延后性.湿法处理、长时间堆放BAA的胶凝活性分别较干法处理、短时间堆放BAA低.

    2017年03期 v.45 377-383页 [查看摘要][在线阅读][下载 3665K]
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  • 污水管网中雨水混接来源的高效诊断方法

    徐祖信;王诗婧;尹海龙;李怀正;

    污水管网中雨水混接不仅会导致雨天污水厂运行受到影响,而且产生管网污水冒溢.针对在大范围污水管网中同步安装管道流量计识别雨水混接点位难以操作的问题,提出了基于管网节点水质特征因子监测的低成本雨水混接来源诊断技术方法.具体以总氮和电导率分别作为指示生活污水和雨水的特征指标,并结合污染源地理信息系统、管网节点化学质量平衡和入流水质特征因子浓度数据库,有效解析污水管网中各管段的旱天入流水量和雨天雨水混接量.对安徽省巢湖市城区污水管网雨水混接来源的解析证明了该方法的可靠性,提出了雨水入流来源解析的基本原则.

    2017年03期 v.45 384-390页 [查看摘要][在线阅读][下载 3489K]
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机械、车辆与能源工程

  • 基于等效静态载荷法的车身碰撞拓扑优化

    高云凯;田林雳;

    将约束释放作为边界条件引入基于等效静态载荷法的拓扑优化中,以应变能作为整车刚度的评价指标,引入相对位移作为部件柔度的评价指标.对比研究了整车正碰工况下采用约束释放和单点约束作为碰撞分析模型的拓扑优化的异同以及不同优化目标对优化结果的影响.研究结果表明:采用约束释放作为边界条件的优化结果更集中于碰撞发生位置的结构优化,而采用单点约束作为边界条件的结果更倾向于在约束处分布材料;相对位移最小可以作为优化目标,而最大化相对位移最好转化为约束条件再优化.

    2017年03期 v.45 391-397页 [查看摘要][在线阅读][下载 2014K]
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  • 滤波白噪声路面时域模拟方法与悬架性能仿真

    殷珺;陈辛波;吴利鑫;刘怡伶;

    为合理模拟路面时域模型,通过路面不平度空间功率谱密度分析路面频域模型,并由路面频域模型推导路面时域模型的滤波白噪声数值模拟方法.提出了采用滤波白噪声方法模拟路面时域模型时,改变仿真车速的同时需调整白噪声采样频率使之与车速相配.通过分析生成的路面时域模型的空间功率谱密度,验证了路面时域模型的准确性.比较只改变车速和所提出的改变车速并调整相应白噪声采样频率模拟的路面时域模型的高度历程、频谱和空间功率谱密度,得到了后者模拟方法更符合标准等级路面的结论.并通过仿真,分析比较了某1/4车辆悬架模型在不同方法生成的路面时域模型输入下的系统响应精确性,体现了所提方法的重要性.

    2017年03期 v.45 398-407页 [查看摘要][在线阅读][下载 4153K]
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  • 质子交换膜燃料电池故障诊断的模式识别方法

    周苏;韩秋玲;胡哲;杨铠;

    针对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)故障诊断,提出了一种基于电化学交流阻抗谱(EIS)的组合模式识别方法,即采用典型频率点的EIS拟合,快速获取EIS并达到抑制低频点"飘散"的效果,以EIS与实轴的两个交点(高频交点和低频交点)作为故障诊断的特征向量值,采用模糊C均值聚类和支持向量机算法分别对样本特征向量、待测特征向量进行聚类和分类.采用已发表文献中的实验数据构造了故障模型并进行了仿真分析,结果表明提出的方法快速、有效.

    2017年03期 v.45 408-412页 [查看摘要][在线阅读][下载 2294K]
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  • 低雷诺数k-ε模型钝体绕流场预测能力研究

    杨志刚;周永祥;朱晖;李彦龙;

    以1∶3缩比标准MIRA三厢车型为对象,基于合理的网格策略,应用AB、LS、AKN和CHC四种低雷诺数k-ε湍流模型,对其外部绕流场进行数值仿真.以风洞试验数据为准,通过比较气动阻力系数及车身表面压力系数,系统研究四种低雷诺数湍流模型针对处于车体不同部位存在不同运动特征流动的仿真特性,进而明确四种低雷诺数模型针对高雷诺数临地面钝体绕流预测能力的强弱.

    2017年03期 v.45 413-419页 [查看摘要][在线阅读][下载 4035K]
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  • 基于功率传感器的刀具磨损量预测方法

    谢楠;段明雷;高英强;郑蓓蓉;

    使用功率传感器监测机床加工功率,和切削力、声发射等传感器相比,功率传感器具有实用性强、对加工过程无影响等优点.针对采集到的功率信号,在分析信号特征相关性的基础上,提出了一个多目标优化RP-SBL的刀具磨损量预测方法.对信号特征进行后处理(Re-processing,RP)消除电网波动和切削中其他偶然因素的影响,进一步提高特征对刀具磨损敏感性.基于处理后的特征,运用稀疏贝叶斯学习(Sparse Bayesian Learning,SBL)方法建立刀具磨损量预测模型.此外,使用非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II,NSGA-II)对SBL模型相关参数进行优化以提高预测精度.实验研究表明,该方法能够实现刀具磨损量的准确预测.不同预测方法的对比表明,通过特征后处理提高信号特征对刀具磨损的敏感性,保证了刀具磨损量的准确预测,对SBL模型参数进行优化可进一步提高预测精度,减小预测误差的最大值.

    2017年03期 v.45 420-426页 [查看摘要][在线阅读][下载 2819K]
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  • 基于投入产出模型的生产流程能耗敏感性分析

    廖胜明;刘骁浚;饶政华;

    通过纳入副产品流向和流量,使拓展后的企业投入产出模型能够更全面地反映生产流程中各种物质流和能流的相互作用,也能更准确求出各产品的能值和总能耗.在此基础上,结合敏感性分析,建立了最终需求量和技术系数两类因素变化对总能耗影响的数学关系,从而找到工业生产流程中影响能耗最关键的因素.计算分析湘钢的产品能值和总能耗结果表明:总能耗的90%以上来源于化石燃料,而不足10%来源于外购物料的上游能耗;副产品回收利用能减少62.5%的总能耗;焦炉对洗精煤的单耗、高炉焦比、1#转炉的铁水单耗、含铁物流的利用效率和高炉的技术优化(烧结矿单耗和煤气产率)对能耗影响最为显著.

    2017年03期 v.45 427-433页 [查看摘要][在线阅读][下载 1153K]
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经济与管理科学

  • 基于质量工程方法的信息系统改进

    尤建新;王京航;尤筱玥;

    以质量功能展开(QFD)为导向,获取客户对信息系统的关键性能要求,并以失效模式及后果分析(FMEA)为指导,在信息系统实施期间对可能产生的失效模式及潜在风险进行预测.通过结合两模型,实现客户利益同时最大程度提升企业效益.随后,比较了QFD与FMEA的相似性和互补性,构建了基于QFD与FMEA的质量管理联合模型,分析了联合模型在信息系统质量提升方面的具体应用流程,并以办公自动化(OA)信息系统为例进行了实例验证.基于QFD与FMEA的结合应用,为信息系统质量的提升提供了一种可参考的方法,该方法具有可操作性与可行性.

    2017年03期 v.45 434-439页 [查看摘要][在线阅读][下载 343K]
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  • 面向电动汽车产业发展的政企合作博弈研究

    陈翌;尤建新;薛奕曦;孔德洋;

    针对电动汽车财政补贴政策的有效性问题,运用博弈论基础知识,构建政府有补贴和无补贴两种情况下的电动汽车制造商定价决策模型.在博弈中引入消费者关于电动汽车和传统汽车购买决策行为变量,分析电动汽车制造商在不同情况下的定价决策及其利润函数.研究结果表明:由于政企间信息不对称,当政府实施补贴时,电动汽车制造商的最优定价反而高于无补贴时的最优定价.基于此,提出取消补贴的普惠制、探索分摊的补贴机制、改变补贴对象和加强监管等政策建议.

    2017年03期 v.45 440-446页 [查看摘要][在线阅读][下载 358K]
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  • 中国民营上市公司政治关联与审计收费关系

    李率锋;郑少东;

    在分析中国资本市场股票发行审核制度改革基础上,以2008-2012年期间首次公开募股(简称IPO)民营公司为样本,对政治关联、审计收费及其相关的审计市场占有率三者的关系进行了实证研究.研究结果表明,在股票发行审核制度改革后,拥有发行审核委员的会计师事务所不仅对拟IPO的民营公司收取了超额审计费,而且其审计市场占有率也显著提高;但是,若拟IPO的民营公司具有政治关联,则可以降低会计师事务所的审计收费.

    2017年03期 v.45 447-452页 [查看摘要][在线阅读][下载 155K]
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  • 合作模式对高校学术创新绩效的影响

    刘笑;陈强;胡雯;

    基于组织类型和区域边界两个维度探讨了高校合作模式对学术创新绩效的影响,并以2013年上海高校论文合著数据开展实证研究.结果显示:合作模式对学术创新绩效存在显著影响,其中区域间合作的学术创新绩效优于区域内合作,但区域间产学合作的影响不显著.这表明地理邻近效应在逐渐减弱,但地理邻近和组织邻近的重叠效应仍具有一定阻碍作用.此外,还考察了不同研究领域下合作模式对学术创新绩效的差异化情况.

    2017年03期 v.45 453-458页 [查看摘要][在线阅读][下载 252K]
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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

    2017年03期 v.45 306页 [查看摘要][在线阅读][下载 223K]
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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03期 v.45 459页 [查看摘要][在线阅读][下载 393K]
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