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

  • 结构可靠度计算的自适应辅助域方法

    陶伟峰;

    提出了一种Metropolis算法与支持向量机(SVM)方法相结合的自适应辅助域方法.利用Metropolis算法生成目标失效域内的条件样本点,并以该过程中的备选点作为初始训练点训练SVM模型.根据训练得到的SVM模型再自适应地选择一部分样本点加入训练点集,并对SVM模型进行更新,直至满足迭代终止条件.以最终得到的SVM模型作为辅助失效域,计算近似失效概率和两个条件失效概率.对近似失效概率进行修正,使最终得到的目标失效概率渐进无偏且更加稳定.算例表明该算法具有较好的计算精度、效率和鲁棒性.

    2017年04期 v.45 459-465页 [查看摘要][在线阅读][下载 1174K]
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  • 开口桥梁断面颤振及气动措施的数值与试验研究

    战庆亮;周志勇;葛耀君;

    针对典型开口桥梁断面颤振抑振措施进行了风洞试验和数值模拟研究.风洞试验结果表明,原型断面在较低风速即发生了颤振失稳现象.通过数值模拟方法进行了颤振模拟,与风洞试验得到了一致的颤振临界风速,并研究了其颤振机理,即高折减风速下断面下表面产生的旋涡脱落及其漂移与断面扭转位移相匹配,产生了与断面运动方向相同的气动扭矩,导致了颤振发散.数值模拟显示,下稳定板可以有效阻碍断面下表面旋涡的脱落和运动,使得气动力在断面运动周期内做功为负,抑制颤振发散.节段模型风洞试验和全桥模型风洞试验结果显示,下稳定板是开口桥梁断面颤振的有效气动抑振措施.

    2017年04期 v.45 466-471+581页 [查看摘要][在线阅读][下载 4705K]
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  • 咬合式高强螺栓连接抗剪承载力试验和数值模拟

    郭小农;章颜;蒋首超;熊哲;

    在传统高强螺栓连接的基础上,研发了新型咬合式高强螺栓连接.进行了4个传统高强螺栓连接和14个咬合式高强螺栓连接的抗剪承载力试验,详细介绍了试验过程,描述了试验现象.试验结果表明,咬合式高强螺栓连接的破坏模式主要为板件错动破坏;连接板表面刨槽处理可大幅提高连接承载力;螺栓预紧力越大,连接承载力越高;连接板的刨槽深度越大,连接承载力越高.建立了有限元模型,将数值分析获得的破坏模式、荷载-位移曲线与试验结果进行比较,验证了二者的一致性,表明数值模型可用于后续大规模数值分析.

    2017年04期 v.45 472-480页 [查看摘要][在线阅读][下载 6520K]
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  • 双向水平地震作用下场地土三维非线性反应分析

    梁发云;陈海兵;黄茂松;

    针对双向水平地震作用下场地土地震三维非线性反应问题,基于多重屈服面模型建立了三维竖向土柱模型,重点考察了影响场地土地震非线性分析准确性和效率的相关因素,其中多重屈服面模型参数、土层厚度划分、边界条件以及组成阻尼的频率或模态等的合理选择是进行非线性地震反应分析的关键参数.当土层性质差异明显时,可以根据波速的不同分为多个子系统,各个子系统分别选用相对应的阻尼参数进行分析.为确定分析方法的计算精度,与已有文献的离心动力试验结果对比,验证了三维竖向土柱模型的可靠性,该模型可以有效地应用于双向非线性地震反应分析.

    2017年04期 v.45 481-487页 [查看摘要][在线阅读][下载 3530K]
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  • 强降雨条件下含大孔隙土柱水分非平衡运移特性

    阙云;林登辉;陈嘉;

    为揭示强降雨条件下大孔隙土柱水分非平衡运移特性,基于双重渗透模型与运动波模型,采用有限差分技术编制计算程序,对降雨强度、持时、初始含水率、两域间等效扩散距离、经验参数(rw,n*)等对水分非平衡迁移特性进行分析.结果表明,双重渗透模型计算所得的水分交换峰值比运动波模型计算值大但水分交换深度范围小.双重渗透模型模拟表层水分变化较好,而运动波模型模拟土层下部水分变化较好.两种计算模型得到的体积含水率沿深度范围内呈现双拐点特性.湿润峰深度、水分交换深度范围均随降雨强度、降雨持时的增大呈现变大趋势.随着初始含水率逐渐接近饱和含水率,湿润峰位置下移,水分交换深度范围变大,但峰值骤降.随着两域间等效扩散距离增大,水分交换速率大幅减小,造成比较明显的非平衡流现象;但当两域间等效扩散距离超过5cm时,湿润峰位置、水分交换速率、基质域剖面含水率相差很小.随着经验参数值rw,n*的增大,湿润峰下降速度变慢,但水流交换速度增大.当rw大于0.4或n*大于2.5,湿润峰下降速度、土壤剖面含水率、水流交换速度与范围变化幅度明显降低,产生非平衡流的几率降低.

    2017年04期 v.45 488-496页 [查看摘要][在线阅读][下载 4266K]
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  • 注浆作用下渗漏水对隧道和地层沉降影响

    张冬梅;冉龙洲;闫静雅;

    基于衬砌-注浆层-土层相对渗透系数,提出了能够综合反映注浆体和隧道衬砌共同作用的相对渗透系数.通过数值模拟,建立了该系数与隧道渗漏引起的衬砌受力、变形和地层位移之间的关系.在此基础上,建立了能够考虑注浆影响的评价方法,该方法能够基于隧道完全渗水和完全不渗水两种极端条件预测隧道有限渗水对地层和隧道结构的影响.

    2017年04期 v.45 497-503页 [查看摘要][在线阅读][下载 2261K]
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  • 智能隧道激光收敛仪的研制和应用

    夏才初;那通兴;张平阳;黄曼;

    基于相位式激光测距原理,研制了由主机、对准调节装置和后处理软件组成的智能隧道激光收敛仪.主机有测量、编辑、计算、数据传输功能,加密监测数据、防止数据造假的功能,以及足够的存储空间.对准调节装置能够方便快捷地安装和拆卸,并能使激光点精确地对准目标.后处理软件能够处理加密数据,绘制收敛-时间曲线图和生成报表.室内试验和隧道现场实测表明,测线长度为5.0~14.0m时的施测精度为0.50~0.68mm;对比收敛计和全站仪,智能隧道激光收敛仪具有监测效率高,劳动强度低,操作简便快捷,施工干扰少等优点.

    2017年04期 v.45 504-510页 [查看摘要][在线阅读][下载 3519K]
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  • 港口工程建设对渤海湾西南岸水沙动力环境的影响

    宋竑霖;匡翠萍;梁慧迪;谢海澜;

    基于Delft3D数值模拟软件建立渤海湾西南岸二维潮流、波浪和泥沙输运数学模型.运用验证合理的模型研究近20年的港口工程建设对渤海湾西南岸水沙动力特征的累积影响以及黄骅、滨州两港水沙动力的相互作用.结果表明,港口工程建设使渤海湾西南岸逐渐形成3个相对独立的海区;波流耦合作用下,全潮平均含沙量分布情况基本与纯潮流时相似,但量值提高近8倍.沿岸流的增强使含沙量等值线趋于与岸线平行,涨潮输沙量的增加使黄骅港以西,黄骅、滨州两港之间以及滨州港以东近岸区域的泥沙含量比例重新分配;总体看来,连片港口工程建设使渤海湾西南岸逐步达到新的输沙平衡状态.黄骅港综合港区与滨州港防波堤一期工程(2012年)与规划工程(2020年)可分别削弱正常天气、常浪天气下港区间泥沙相互输运的影响.

    2017年04期 v.45 511-518页 [查看摘要][在线阅读][下载 7610K]
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交通运输工程

  • 不平整激励下机场道面和公路路面平整度评价综合分析

    凌建明;刘诗福;袁捷;雷晓萍;

    针对目前我国机场道面平整度评价主要沿用高速公路标准体系,提出一种机场道面和公路路面平整度评价的建模与分析方法.建立飞机和汽车动力学模型,选取飞机和汽车竖向加速度响应作为评价指标,提出基于Matlab/Simulink模块仿真分析的流程.以代表机型和车型作为试验对象,在不平整铺面激励下考查竖向加速度响应的差异;并解析运行速度、组成构造、前后轮距、质量分配系数、振动元件、质量和转动惯量等因素对飞机和汽车动力学响应差异的影响程度.最后,根据波音公司疲劳标准,反算机场道面国际平整度指数(IRI)与3m直尺下最大间隙的标准值,提取机场道面管理的重要的决策参数.

    2017年04期 v.45 519-526页 [查看摘要][在线阅读][下载 2897K]
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  • 细砂路基碾压密实的颗粒流模拟与试验验证

    蔡氧;张磊;钱劲松;

    利用PFC2D软件建立了模拟细砂路基密实过程的颗粒流模型,研究了碾压方式、静碾作用力大小、振动碾压遍数对细砂密实情况的影响,并通过现场试验进行了验证.结果表明,细砂的碾压机理主要包括颗粒挤密和长轴定向;静碾作用下,细砂孔隙率减小值沿深度方向无明显差异,且颗粒长轴的方向性改变不显著;振动碾压时,细砂上部孔隙率的减小较静碾更为明显,且颗粒长轴与水平方向夹角小于30°的颗粒数量增加了33.3%;增加振动碾压遍数可使细砂上部的孔隙率进一步减小,但5遍后增加振碾次数对密实度的提升效果不再明显;模拟结果与现场试验结果较为吻合,颗粒流模拟结果可供实践参考.

    2017年04期 v.45 527-532页 [查看摘要][在线阅读][下载 2512K]
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  • 停车场泊位占有率预测方法评价

    唐克双;郝兆康;衣谢博闻;刘冰清;

    采用上海市五角场地区的停车泊位检测数据,分析了商业、办公和体育场3种不同类型停车场泊位占有率(parking occupancy rate,POR)的时变特征,并评价了ARIMA(autoregressive integrated moving average)、卡尔曼滤波和BP(back propagation)神经网络等3种常用方法在POR预测中的适用性.结果表明,ARIMA和BP神经网络的预测精度总体优于卡尔曼滤波,BP神经网络在商业和办公停车场的短时预测中有较好的精度;3种方法的预测精度均随预测时间步长的增加而逐渐降低;不同类型停车场的POR预测精度存在较大差异,工作日的预测精度一般高于非工作日,且模型具有较好的自适应性.

    2017年04期 v.45 533-543页 [查看摘要][在线阅读][下载 4382K]
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机械、车辆与能源工程

  • 汽车自适应巡航控制系统研究现状与发展趋势

    吴光强;张亮修;刘兆勇;郭晓晓;

    作为传统定速巡航的升级,自适应巡航控制(adaptive cruise control,ACC)系统可以提高驾驶舒适性和行车安全性.论文概述了ACC系统的发展历程,从环境感知技术、驾驶员跟车行为特性、车辆动力学建模、ACC系统控制算法、ACC系统功能扩展等方面对近年来ACC系统的最新研究成果进行了详细论述,在此基础上讨论并展望了ACC系统研究的共性问题与发展趋势.

    2017年04期 v.45 544-553页 [查看摘要][在线阅读][下载 2341K]
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  • 自然驾驶工况的驾驶员紧急转向变道行为

    吴斌;朱西产;沈剑平;李霖;

    基于中国自然驾驶工况数据,提出了紧急工况下驾驶员转向变道行为的特征规律.分析了紧急转向变道避撞、侧移和稳定阶段的驾驶员转向特征,研究了转向持续时间、方向盘转速和转角的线性关系,定义了用高斯函数拟合的转向基元来表征各阶段的转向行为.研究结果表明,转向基元表征了驾驶员转向行为的一般特征,单个转向基元的方向盘最高转速和转角变化线性相关,持续时间恒定,符合人体行为学中趋向行为(reaching behavior)的特征规律.驾驶员的紧急转向变道行为是由多个转向基元组合而成,每个转向基元都是一个开环模型,可通过方向盘最高转速预判驾驶员的转向行为.

    2017年04期 v.45 554-561页 [查看摘要][在线阅读][下载 3299K]
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  • 速差转向车辆的建模验证与操纵性能分析

    胡纪滨;付苗苗;

    以一辆装备有双差速液压机械传动装置的8×8速差转向全地形车为研究对象,对其操纵性能进行分析与讨论.建立了速差转向车辆2自由度动力学模型,并对该模型进行了试验验证.试验结果表明,速差转向车辆与阿克曼转向车辆的操纵性能、稳态性能有很大的差异,速差转向车辆特殊的转向能力使其具有更好的操纵性;速差转向车辆的瞬态操纵性能优于阿克曼转向车辆;由于转向过程中会产生较大的轮胎侧偏角,速差转向车辆轮胎易磨损.

    2017年04期 v.45 562-568页 [查看摘要][在线阅读][下载 3263K]
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  • 电动汽车电机控制转矩抑制算法

    陈贤章;余卓平;熊璐;

    分析了导致电流波动的旋转变压器角度信号偏差形式,研究利用抑制角度波动的角度观测器以及内模控制算法抑制电流波动.以联合汽车电子某项目电机为实例,利用本算法,在4 000r·min-1,100N·m时电流波动减小77%,转矩波动降低83%,验证了其有效性.

    2017年04期 v.45 569-574页 [查看摘要][在线阅读][下载 3858K]
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  • 钢带捆扎燃料电池电堆端板尺寸和形状优化

    张智明;商亚鹏;张娟楠;马天才;

    针对捆扎式燃料电池金属双极板电堆端板受集成力作用易发生变形的现象,设计了一种钢带捆扎式燃料电池电堆的新型端板结构,并通过有限元原理和数值仿真分析对其进行结构参数优化.基于Ansys Apdl程序化语言,建立端板的结构力学分析模型.采用尺寸优化方法,以电堆多个钢带间受力均匀度高、端板质量小和单个钢带固定螺栓轴线偏移程度低为目标函数,分析端板各尺寸对上述目标函数影响程度,从而确定出优化后的尺寸和形状,改善钢带受力和电堆各个部件间接触压力的均匀性,并建立了一个11层的燃料电池电堆1/4二维模型,比较了端板优化前、后双极板脊背与膜电极(membrane electrode assembly)间接触压力分布均匀度.

    2017年04期 v.45 575-581页 [查看摘要][在线阅读][下载 3521K]
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  • 喷油策略对低压缩比柴油机不同海拔起动性能的影响

    楼狄明;阚泽超;胡志远;曹志义;

    基于高原环境模拟试验台,以一台压缩比为14.25的增压柴油机为试验对象,进行了平原0 m、模拟海拔高度1 000,2 000,3 000,3 750,4 500m处的起动性能试验,并研究了供油提前角和循环供油量对低压缩比增压柴油机在不同模拟海拔时的起动性能影响.结果表明,随着海拔升高,低压缩比柴油机起动过程初始期延长,升速期转速升高率降低,下冲转速增大,过渡期时间延长,起动性能恶化.且在高海拔条件下,海拔高度的上升对低压缩比柴油机起动性能的影响更加显著.在海拔高度2 000m及以下,海拔高度每升高1 000m,升速期及过渡期平均延长1.10s和1.47s;在海拔高度3 000m及以上,海拔高度每升高1 000m,起动过程中升速期及过渡期平均延长18.48,2.75s.在平原时,增大供油提前角使起动性能恶化:起动阶段初始期延长,升速阶段转速升高率降低,升速期和过渡期时间延长;不同循环供油量策略对平原起动过程影响较小.当海拔为4 500m时,适当增大供油提前角和适当减少喷油可改善低压缩比柴油机高原起动性能,循环喷油量过大会导致升速期内滞速现象的出现,起动稳定性变差,循环喷油量过小会导致初始期和升速期延长.

    2017年04期 v.45 582-588页 [查看摘要][在线阅读][下载 3992K]
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  • 变管径空冷凝汽器空气侧换热特性研究及优化

    赵兰萍;顾夕涛;杨志刚;

    针对四排等管径圆管直接空冷凝汽器冬季因换热不均易产生冻结的情况,提出了采用变管径翅片管束的思想。用计算流体力学(CFD)方法,对变管径翅片管束的流动换热特性进行数值模拟。研究发现,变管径翅片管束相比于等管径翅片管束,换热均匀性大幅提升,综合性能也有所提高;为提高该类换热器换热性能,将管束排布方式由近等边变化到近等速,凝汽器综合性能增大而换热均匀性变化不明显;在近等速排列变管径管束的翅片上加装涡发生器,综合性能进一步提高,换热均匀性对雷诺数的敏感性有所改变。

    2017年04期 v.45 589-595页 [查看摘要][在线阅读][下载 3513K]
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  • 基于剪切层扇形分层模型的射流声传播分析

    沈哲;王毅刚;杨志刚;贺银芝;

    通过计算流体力学建立一种扇形分层剪切层速度模型,并以此为基础用几何声学方法推导整个射流结构的声传播模型.以实际开口式风洞为研究对象,用数值仿真给出射流结构速度分布.建立速度随角度均匀变化的扇形分层剪切层速度模型.用声折射理论推导不同速度层之间的声传播.以声漂移量为指标对射流声传播模型进行声学风洞试验验证,证明本模型对声漂移量的预测精度更高,在高风速、剪切层较厚的情况下,优势尤为明显.

    2017年04期 v.45 596-601页 [查看摘要][在线阅读][下载 3898K]
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数理科学与化学

  • 书图和扇形图的Ramsey数

    刘猛;李雨生;

    对给定的两个图G和H,Ramsey数R(G,H)是最小的正整数N,使得对完全图KN的边任意红/蓝着色,或者存在红色子图G,或者存在蓝色子图H.用G+H表示两个不交的图G和H之间完全连边所得到的图.设Bm=K2+mK1,Fn=K1+nK2.证明了当m≥1且n≥max{2,3 m-2},R(Bm,Fn)=4n+1;当n≥38,R(F2,K2,n)=2n+3.

    2017年04期 v.45 602-603页 [查看摘要][在线阅读][下载 93K]
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经济与管理科学

  • 基于失效模式与后果分析的农场到家庭模式风险分析

    尤建新;徐涛;毛人杰;

    针对农场到家庭(farm to family,F2F)模式企业运营风险,从顾客视角提出基于云理论(cloud model)评价模型的失效模式与后果分析(failure mode and effects analysis,FMEA)方法,通过专家小组评价,在模糊理论和概率论基础上,将定性风险评价转化为定量指标并进行风险排序,通过运用于某F2F运营平台A进行分析,针对存在问题提出风险控制措施.

    2017年04期 v.45 604-608页 [查看摘要][在线阅读][下载 579K]
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  • 基于混匀配矿的露天矿山供应链建模与求解

    刘文博;许特;孙德峰;

    从供应链角度出发,分析原矿配矿的生产特点,考虑生产任务和生产能力限制、库存平衡约束、资源消耗量限制以及质量指标等要求,以生产、运输、库存总成本最小、所获得净利润最大及质量品位偏差最小为目标建立了0-1混合整数规划数学模型.采用拉格朗日松弛(LR)算法对该模型进行求解.仿真实验结果表明,中规模算例LR算法可以在较快时间内获得可行解,大规模算例可以在CPLEX软件求不到解的情况下运用LR算法在可接受时间内得到可行解.最后对出矿点品位参数进行了灵敏度分析,品位的扰动对质量偏差以及总目标函数值有较大的敏感性.

    2017年04期 v.45 609-616页 [查看摘要][在线阅读][下载 1233K]
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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04期 v.45 456页 [查看摘要][在线阅读][下载 203K]
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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04期 v.45 617页 [查看摘要][在线阅读][下载 548K]
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