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

  • 自锚式梁下斜张简支桥梁破坏模式试验与数值研究

    陈孜伟;陈德伟;白植舟;

    为研究自锚式梁下斜张简支桥梁的破坏模式和机理,进行了10m跨径简支试验梁的荷载试验与三维有限元精细化模拟分析,并对斜张索截面面积、撑杆高跨比及主梁的截面形式等参数对破坏模式的影响进行了分析.结果表明,试验梁破坏模式为梁下斜张索屈服断裂.主梁进入塑性后其抗弯刚度降低,结构的卸载效率值提升,使得斜张索索力随外荷载的增长斜率增大,主梁荷载弯矩随外荷载的增长斜率减小,而主梁的抵抗弯矩提升较快,从而产生了上述破坏模式.参数分析表明,增大索截面面积和降低撑杆高跨比将使得结构发生主梁先压溃而斜张索未屈服的另外一种破坏模式.主梁长细比较大的板梁结构的破坏模式与模型试件相同,所能承受的最大跨中荷载略低于试验梁,其材料成本低于工字型梁结构.

    2018年09期 v.46 1161-1167页 [查看摘要][在线阅读][下载 300K]
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  • 基于弹性应变能的Mohr-Coulomb强度准则讨论

    郭建强;刘新荣;黄武锋;罗旭;牛亮;

    从弹性应变能释放是材料屈服的基本原理来看,MohrCoulomb(M-C)强度准则认为屈服时材料的泊松比恒为0.5,这可能违反能量守恒定律.研究了弹性应变能、应力偏量第二不变量、应力张量第二不变量及泊松比之间的关系,提出广义应力偏量第二不变量概念;从弹性应变能角度对M-C强度准则的物理意义进行分析,提出广义M-C强度准则;利用强度准则对岩石的破坏强度进行了计算.结果表明,由于考虑了中间主应力与泊松比的影响,广义M-C强度准则的计算精度更高,并分析了产生这种结果的内在机理.广义M-C强度准则突破了材料破坏时的泊松比恒为0.5的假设,这对于定量描述材料的屈服与破坏特性具有重要的意义.

    2018年09期 v.46 1168-1174页 [查看摘要][在线阅读][下载 229K]
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  • 螺栓拼接钢梁的抗弯性能

    童乐为;牟晓亮;周锋;龚剑;黄玉林;王小安;

    对具有螺栓拼接的H型钢梁进行抗弯性能试验.考虑了拼接板上不同螺栓数量对节点性能的影响,研究了拼接节点的破坏特点、抗弯强度和刚度.研究发现拼接螺栓的初始滑移对节点后续阶段的承载力和刚度产生了明显不利的影响,拼接截面应变分布不再符合平截面假定;相比无拼接H型钢梁,翼缘拼接板受力更大,钢梁挠度更大;翼缘拼接板先于H型钢梁翼缘进入屈服,但是拼接节点的极限弯矩试验值可达到H型钢梁的全截面屈服弯矩的计算值;螺栓滑移后的拼接节点不能简单地按照刚接处理.提出了考虑节点转动刚度影响的H型钢梁挠度计算方法与公式,并得到了试验数据的验证.

    2018年09期 v.46 1175-1181页 [查看摘要][在线阅读][下载 351K]
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  • 高温后密肋复合墙体框格单元剩余承载力

    孙静;赵秀丽;张敬;

    密肋复合墙体由钢筋混凝土框格与内嵌的轻质加气混凝土砌块组成,是密肋复合墙结构的主要受力构件,其框格单元是最基本的受力单元.根据密肋复合墙体各材料高温后的力学性能,对框格单元进行数值模拟.按照ISO834国际标准升温曲线,得到在不同火灾加载方案下的温度场云图.以此为基础,对框格单元在竖向荷载下的承载力进行数值模拟分析,比较了单面受火和双面受火后的力学性能.结果表明,随着受火时间的增加,剩余承载力下降的速度是先快后慢;在施加竖向位移荷载时,一面受火的框格单元更易出现面外位移,因此比双面受火的框格单元先达到极限荷载.

    2018年09期 v.46 1182-1188页 [查看摘要][在线阅读][下载 312K]
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  • 厚层铅芯橡胶支座力学性能

    朱玉华;艾方亮;任祥香;卢文胜;

    设计了3种不同单层橡胶厚度的厚层铅芯橡胶支座并进行力学性能试验,研究其竖向压缩刚度、水平等效刚度、屈服后刚度、屈服力、等效阻尼比等基本力学性能,分析其随压应力、剪应变等的变化规律,并与现有的力学性能理论值进行比较.结果表明,竖向刚度试验值和理论值相差较大,且随着单层橡胶厚度的增大而增大;针对竖向刚度试验提出了拟合公式,该公式与试验结果吻合较好;受样本数量的限制,拟合公式的适用性有待进一步验证;厚层铅芯橡胶支座的水平力学性能与理论值较接近.

    2018年09期 v.46 1189-1194+1233页 [查看摘要][在线阅读][下载 248K]
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  • 考虑地表边界效应的静压沉桩挤土位移解析

    张亚国;李镜培;

    在沉桩挤土位移求解过程中同时考虑了土体弹塑性本构关系以及地表边界效应的影响.假定桩周土体屈服后服从修正剑桥模型,基于圆孔扩张理论推导了桩体无限长时挤土位移的初始解.在此基础上,引入修正函数来考虑地表边界和沉桩深度对挤土位移的影响;经与文献实测结果比较,验证了修正后沉桩挤土位移解析方法的合理性和可靠性.参数分析表明,沉桩挤土位移随桩径的增加呈非线性增长,随预钻孔孔径的增大呈非线性减小;当超固结比增大时,挤土位移也随之增大,分析认为是由于重超固结土颗粒排列紧密,受到的挤压作用明显所致.

    2018年09期 v.46 1195-1200+1260页 [查看摘要][在线阅读][下载 227K]
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  • 设分配梁巨型钢管混凝土柱轴压承载性能试验研究

    罗金辉;刘匀;张元植;李元齐;傅学怡;

    分3批次完成了设分配梁传力构造的巨型钢管混凝土柱轴压系列试件,对3批试件的破坏模态、极限承载力、分配梁应变分布规律等进行综合对比分析.结果表明,通过分配梁传递给核心混凝土的竖向荷载大小与分配梁的横截面面积成正比,且远大于通过钢-混凝土黏结作用所传递的荷载,表明采用分配梁传递竖向荷载是高效、可行的.3批试件的分配梁均在梁端部区域形成了剪切屈服段,且当梁端形成剪切塑性铰后,分配梁传递给核心混凝土的竖向荷载基本维持不变,达到极限荷载时,分配梁两端发生剪切破坏.将内环板与分配梁结合设置,显著提高了分配梁传递竖向荷载的能力及试件的轴压极限承载能力.因此,在巨型钢管混凝土柱内设置分配梁传力构造,可有效促进钢管与混凝土共同工作,保障巨型钢管混凝土柱具有优越的轴压承载性能.

    2018年09期 v.46 1201-1210页 [查看摘要][在线阅读][下载 881K]
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交通运输工程

  • 基于数字图像关联技术的沥青应变计测量准确度比对方法

    赵鸿铎;谷松原;马鲁宽;

    提出一种基于DIC(digital image correlation)技术的沥青混合料表面平均应变测量方法,以之作为基准比对不同种类沥青应变计的测量准确度.首先基于DIC技术实现试件表面亚像素级位移场识别,进而研发基于二次曲线拟合的沥青混合料平均应变基准值算法.校准该算法后比对两种常用应变计的测量准确度.研究结果表明,有不低于95%的置信度认定DIC法测量应变误差小于12×10~(-6),通过比较应变计测量结果与DIC法平均应变基准值之间的差异,能够比对不同应变计测量准确度优劣.此外研究结果也证实,荷载模式对测量准确度具有影响,移除塑性应变或建立校准方程校准应变计测量结果均能够提高应变计测量准确度.

    2018年09期 v.46 1211-1217页 [查看摘要][在线阅读][下载 439K]
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  • 基于原子力显微技术的混合料中沥青微尺度性能测试方法

    刘黎萍;邢成炜;王明;

    以沥青混合料试件为研究对象,探讨了原子力显微样本的制备方法.选取最大纵向起伏度和表面粗糙度两个指标对不同储存条件下的样本制备效果进行评定,提出采用低温冷冻措施保证AFM(atomic force microscope)样本平整度的制样方法;利用原子力显微技术的力学性能量化模块AFMQNM(atomic force microscope-quantitative nano mechanical),选取沥青胶浆区域3个典型的观测区域,进行原子力显微测试及微尺度力学性能量化表征.研究结果表明,"冷冻保存、低温切割"的混合料试件样本制备方法能够满足AFM技术的观测要求;AFM-QNM技术可以在混合料试件中直接测试沥青(胶浆)和矿质集料的模量和黏附性质,可有效区分不同的材料组分.

    2018年09期 v.46 1218-1224页 [查看摘要][在线阅读][下载 499K]
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  • 基于离散元法的集料针片状含量对行车振动噪声的影响

    刘力源;陈长;张翛;

    为了给低噪沥青路面的设计与施工提供参考,研究了沥青路面的集料针片状颗粒含量对行车振动噪声的影响.通过理论分析、现场噪声测试和离散元模拟计算,论证了行车振动噪声与轮地接触压力的关系,提出利用轮地接触压力的波动性评价行车振动噪声的方法.采用离散元颗粒流软件PFC3D构建了4种不同针片状颗粒含量的沥青路面模型以及车轮模型,分别模拟车轮在不同车速下在这4种路面上的运动过程,并计算轮地接触压力,分析其波动性,进而评价行车振动噪声.研究结果表明,当针片状颗粒含量为0、10%和15%时,针片状颗粒含量与行车振动噪声之间没有明显的相关性;当针片状颗粒含量为20%时,其行车振动噪声要明显高于低针片状颗粒含量的路面.因此针片状颗粒含量过大,不仅会影响集料的施工和易性、降低混凝土强度等,还会导致较高的行车振动噪声.

    2018年09期 v.46 1225-1233页 [查看摘要][在线阅读][下载 985K]
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  • 基于出行链的城际旅客出行方式选择行为

    叶玉玲;韩明初;陈俊晶;

    在解析城际出行链的基础上,分析了旅客出行方式选择的影响因素,并将心理潜变量引入Logit模型,构建了基于出行链的旅客城际出行方式选择模型(stuctural equation modelingLogit,SEM-Logit).通过对沪杭交通走廊内客流的调查,进行了模型的应用及参数标定,并对城际旅客出行链的选择进行了预测,拟合值与调查值的相对误差在2%以内.结果表明,考虑了心理潜变量的改进模型具有良好解释能力,能直观地反应和预测旅客在城际出行中对出行方式的选择行为.

    2018年09期 v.46 1234-1240页 [查看摘要][在线阅读][下载 209K]
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  • 考虑碳排放和预约机制的送箱集卡多码头调度问题

    范厚明;郭振峰;李阳;

    考虑送箱集卡多码头调度的低碳、高效化要求,及为解决集卡不规律到达导致码头拥挤问题而提出的集卡预约集港机制,以单一外堆场调用送箱集卡数量最小及多集装箱码头调度方案碳排放总量最小为目标,构建了单堆场多码头送箱集卡调度模型.设计了改进的蚁群算法对该模型进行求解,得到按时间段划分的港外堆场多码头集卡低碳送箱方案,通过算例验证了所构建模型和算法的有效性.结果表明,考虑碳排放和预约机制的送箱集卡多码头调度方案所需集卡数量少,工作时间短,兼顾了集装箱码头集卡送箱作业低碳和高效的要求.

    2018年09期 v.46 1241-1252+1280页 [查看摘要][在线阅读][下载 285K]
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机械、车辆与能源工程

  • 基于自然驾驶研究的直行追尾危险场景诱导因素分析

    吴斌;朱西产;沈剑平;孙晓宇;

    基于中国自然驾驶工况数据,筛选了直行追尾危险工况,通过修正的DREAM(driving reliability and error analysis method)方法进行了诱导因素分析.对直行追尾危险场景依据车辆行驶特点进行了场景细分,分析了不同场景细分类型下诱导因素逻辑图.结果表明,在直行追尾场景中驾驶员的"力度不足"和"距离过短"为占比最高的紧急事件(危险特征),并分析了追尾场景中4个细分类型对应的紧急事件特点.研究发现,中国驾驶员的驾驶习惯与欧美有较大差别,直行追尾危险场景中最主要的深层诱导因素为驾驶员习惯性期待他车特定驾驶行为等不良驾驶习惯,而不是在驾驶过程中与驾驶操纵无关的第二行为.

    2018年09期 v.46 1253-1260页 [查看摘要][在线阅读][下载 606K]
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  • 纵向耦合驱动式有轨电车μ综合导向控制

    杨哲;陆正刚;李道军;黄琦;

    提出通过控制纵向驱动电机的输出转矩,以改善采用纵向耦合驱动独立旋转车轮转向架有轨电车的直线对中和曲线通过性能,降低车轮磨耗.采用鲁棒μ综合法进行控制器设计,以应对轮轨系统的非线性、系统参数变化、测量噪声和外部输入不确定性.首先对单个轮对设计主动导向控制器,在单轮对控制器的基础上提出3种控制方案,并通过MATLAB和SIMPACK的联合仿真对控制效果进行了比较.结果表明,同时采用前后轮状态作为控制器输入信号时,能得到相对较好的控制效果,使车辆在直线上的综合磨耗数降低38%,在曲线上的磨耗数降低54%.

    2018年09期 v.46 1261-1269页 [查看摘要][在线阅读][下载 623K]
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  • 典型工况与工作模式下混联式混合传动系统振动分析

    孟德建;陈文龙;张立军;余卓平;

    针对发动机、电动机和行星齿轮系等子系统组成的混联式混合动力驱传动系统,考虑动力控制策略以及典型运行工况,建立了混合动力驱传动系统扭转动力学模型,分析了纯电动、混合动力和停车充电工作模式下系统的固有特性和瞬态响应.研究发现,3个模式下系统的重根频率相同且只与行星齿轮系统的转动惯量和啮合刚度等参数有关,纯电动和停车充电模式下系统的非重根频率和振型均相近;整车加速度瞬态响应与激励源干扰力矩的频率成分相同,在启动电机工作阶段和停机阶段低转速运行时,转矩波动引起的整车纵向振动较大.模式切换造成激励源转矩突变,行星齿轮系统的角加速度波动幅值明显增大.

    2018年09期 v.46 1270-1280页 [查看摘要][在线阅读][下载 476K]
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  • 空燃比对离子电流信号的影响机理

    朱登豪;李超;董光宇;邓俊;胡宗杰;李理光;

    在一台高压定容燃烧弹上,以甲烷为燃料,研究了空燃比对离子电流信号的影响.结果表明,当过量空气系数为0.90时,离子电流信号峰值最大,峰值时刻最为提前.通过建立甲烷预混离子反应机理模型,对离子形成过程、浓度及分布情况进行了数值模拟,结果表明,化学电离发生在火焰前锋面,最主要的离子产物为H3O~+,热电离发生在焰后高温区,最主要的离子产物为NO~+.化学反应路径分析表明,当过量空气系数为0.90时,H3O~+和NO~+的净生成速率最大,浓度最高,化学电离峰和热电离峰值最大.

    2018年09期 v.46 1281-1288页 [查看摘要][在线阅读][下载 358K]
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电子、计算机、控制与系统

  • 风电场风参数感知方法现状与展望

    沈小军;周冲成;付雪姣;雷川丽;

    从实测感知和预测感知技术两条技术路线概述了传统风电场风参数感知方法的技术特点,并从风参数获取的全面性、精确性、经济性、时间尺度及其应用模式等角度对比分析了传统方法的局限性.在分析风传播特性、风电场风电机组布置和通信特点及风电机组间运行数据关联性的基础上,提出了"实测-关联-共享-预测-校验"的风电场风速、风向、风密度等风参数复合感知新思路及架构,并讨论了尚需解决的关键问题,可为后续研究提供参考.

    2018年09期 v.46 1289-1297页 [查看摘要][在线阅读][下载 303K]
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  • 车用电机控制器功能安全及主动短路分析

    吴志红;陆科;朱元;

    根据永磁同步电机的数学模型,求解了不同工况下永磁同步电机进入主动短路时的电流和转矩输出情况,揭示了主动短路电机输出与电机参数之间的数学关系,并通过仿真和实验进行了验证.从理论角度分析了主动短路作为安全关断方法的优缺点,提出了永磁同步电机主动短路状态下的电流计算公式,为电机控制器选择合适的功率器件提供了依据.

    2018年09期 v.46 1298-1305页 [查看摘要][在线阅读][下载 240K]
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经济与管理科学

  • 基于数据包络分析和托宾模型的城市轨道交通运输效率

    张浩;尤建新;

    基于数据包络分析(DEA)和托宾模型(Tobit)两阶段法对中国城市轨道交通的运输效率进行评价,并对其影响因素进行分析.研究采用20个城市的2015年数据.研究结果表明,我国城市轨道交通运输整体效率较低;新开通线路的二、三线城市的纯技术效率较高,但规模效率较低;大多数城市的轨道交通都处于规模收益递增阶段.城市轨道交通的运输效率与路网密度、换乘车站数量和车站数量等因素有关,其中路网密度对运输效率的影响程度较大.

    2018年09期 v.46 1306-1311页 [查看摘要][在线阅读][下载 153K]
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  • 动力电池回收模式选择的多属性决策问题

    丁雪枫;马瑜;

    电动汽车动力电池的回收利用不仅能够保护环境,而且对电动汽车的可持续发展具有积极影响.针对电动汽车动力电池回收模式的多属性群决策问题,提出一种二维不确定语言信息与VIKOR方法相结合的决策方法,即2DUL-VIKOR法.首先,专家采用二维不确定语言信息对动力电池回收模式在考虑多种因素影响下进行评价;其次,运用二维不确定语言聚合因子对专家意见进行聚合;第三,采用变异系数法对指标权重进行求解;第四,运用改进VIKOR法对动力电池回收模式方案进行排序,选择最优方案;最后,通过对实例进行计算与分析,对所提出方法的有效性和实用性给予验证.

    2018年09期 v.46 1312-1318页 [查看摘要][在线阅读][下载 211K]
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