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

  • 桥梁缆索高强钢丝均匀腐蚀及点蚀的规律

    蒋超;吴冲;姜旭;

    为了研究桥梁缆索高强钢丝均匀腐蚀及点蚀的规律,采用酸性盐雾试验制作了6种共30根不同腐蚀程度的钢丝试件,通过质量分析、三维扫描等手段,研究了腐蚀高强钢丝均匀腐蚀深度、点蚀深度的演变规律.试验结果表明:均匀腐蚀深度随腐蚀时长的变化遵循幂函数规律,均匀腐蚀深度的变异系数随腐蚀时长减小;钢丝的点蚀深度服从正态分布,最大点蚀深度服从极值I型分布.最后,建立了均匀腐蚀深度与最大点蚀深度的预测模型,并运用于具体实桥分析预测中.

    2018年12期 v.46 1615-1621页 [查看摘要][在线阅读][下载 1155K]
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  • 预腐蚀桥梁缆索高强钢丝疲劳试验

    吴冲;蒋超;姜旭;

    为了研究桥梁缆索高强钢丝腐蚀后的疲劳性能,采用酸性盐雾试验制作了6种不同腐蚀程度的钢丝试件共30根,并对这些试件进行了单轴拉伸疲劳试验.分析了腐蚀程度、应力水平对高强钢丝的影响,研究了预腐蚀桥梁缆索高强钢丝的疲劳性能退化规律.试验结果表明:腐蚀使得钢丝的疲劳寿命显著降低,腐蚀下的高强钢丝应力-疲劳寿命曲线仍呈双直线形式,在相同应力幅下,钢丝疲劳寿命对数值随质量损失率线性降低.通过试验数据建立了预腐蚀桥梁缆索高强钢丝的疲劳曲面方程,并给出了不同保证率以及失重率下的钢丝疲劳强度建议值.

    2018年12期 v.46 1622-1627+1695页 [查看摘要][在线阅读][下载 1616K]
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  • 高压实膨润土膨胀力预测研究

    陈永贵;蒯琪;叶为民;崔玉军;

    作为高放射性核废物深地质处置库缓冲回填材料,高压实膨润土的膨胀力是其缓冲性能的关键指标.在详细阐述膨润土水化膨胀过程的基础上,系统总结了膨胀力的预测机理、理论模型及试验验证的最新研究成果.国内外学者主要基于扩散双电子层理论,建立了膨润土膨胀力的预测模型;通过室内试验,研究了初始干密度、初始含水率等因素对膨润土最终膨胀力的影响规律.理论模型与试验结果对比分析表明,现有模型对蒙脱石含量较高、初始干密度较大的膨润土拟合性较差.实际上,高压实膨润土的膨胀过程包括晶层膨胀和扩散层膨胀,而现有理论模型仅适用于膨润土扩散双电层膨胀阶段,无法涵盖膨润土晶层膨胀阶段.同时,现有理论模型仅适用于预测膨润土的最终膨胀力,难以反映出处置库长期运营期间环境变化所导致的膨胀力演化过程.

    2018年12期 v.46 1628-1636页 [查看摘要][在线阅读][下载 1465K]
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  • 干湿循环下氯盐对现浇混凝土硫酸盐腐蚀劣化及扩散影响

    赵高文;李镜培;樊恒辉;李林;崔纪飞;

    盐渍土地区地表及地下现浇混凝土结构往往遭受多离子-干湿交替的复合侵蚀作用.利用室内试验条件模拟实际工程中地下现浇混凝土结构复合侵蚀过程.测定了试件的尺寸、质量、抗压强度变化及硫酸盐在不同深度的分布情况,进一步采用SEM(扫描电子显微镜)、XRD(X射线衍射)及EDS(电子能谱测试)观察了混凝土试样微观结构及物相变化,并对比和分析了干湿循环条件下氯盐对硫酸盐在现浇混凝土中扩散规律的影响.结果发现,干湿及氯盐影响下现浇混凝土硫酸盐侵蚀更为剧烈,干湿条件下复合侵蚀的混凝土试样在腐蚀后期强度显著降低,氯盐影响下现浇混凝土中硫酸盐的扩散和积累速度更快.研究表明,干湿交替下氯盐对硫酸盐腐蚀存在协同加速效应,氯盐促进了硫酸盐在现浇混凝土中的扩散及积累.

    2018年12期 v.46 1637-1645+1744页 [查看摘要][在线阅读][下载 2011K]
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  • 山海关旅游海滩生态修复工程水动力变化特性

    匡翠萍;董博灵;谢华浪;杨燕雄;

    为改善海滩环境,针对山海关白鹭岛至唐子寨岸段展开了旅游海滩生态修复工程.基于Delft3D软件采用三重嵌套的方法建立了渤海-秦皇岛海域-山海关海域的波流耦合数学模型,并用实测资料进行模型率定和验证.基于验证后的数学模型对工程海域水动力变化特征进行分析,结果表明:潮流场基本不受工程影响,海域的水体交换能力基本不变;潜堤掩护区常浪下的波高减幅约为10%,强浪下的波高减幅约为20%.总体上,山海关旅游海滩生态修复工程的建设既保护了工程海域水动力环境,又削弱了波浪对海滩的侵蚀,有利于维持当地旅游海滩的生态环境与稳定.

    2018年12期 v.46 1646-1652页 [查看摘要][在线阅读][下载 2568K]
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  • 生物秸秆不燃板房安全防火间距试验

    王厚华;季文慧;宋晓勇;李伟;

    对新型生物秸秆不燃板材搭建的活动板房进行了全尺寸火灾试验.通过测量板房室内外的温度数据及室外不同距离处的热辐射强度数据,分析生物秸秆不燃板房的火灾蔓延特性.通过回归分析建立生物秸秆不燃板房的室外最大热辐射强度与距离的函数关系式,确定生物秸秆不燃板房的安全防火间距.结果表明,秸秆防火板材的阻燃性能对于抑制火灾蔓延有重要作用;采用生物秸秆不燃材料的活动板房,临栋的安全防火间距建议为2.34m;对于极端大风天气,生物秸秆不燃板房临栋的安全防火间距建议为2.51m.

    2018年12期 v.46 1653-1658页 [查看摘要][在线阅读][下载 2045K]
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交通运输工程

  • 基于现实与虚拟交互的交通流再现实验方法

    杨晓光;张楠;

    面向连续与间断交通流实验系统框架,利用现实交通流的观测数据,在实验框架的虚拟环境中建立交通流的非参数模型,通过虚拟框架的贝叶斯学习再现与现实等价的实验交通流.选取更为复杂的信号控制交通流场景对该实验方法进行验证.结果表明,该方法在一定精度内可以近似再现信号控制交通流.

    2018年12期 v.46 1659-1667页 [查看摘要][在线阅读][下载 2613K]
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  • 基于用户激励的共享电动汽车调度成本优化

    王宁;郑文晖;刘向;郭家辉;

    针对站点车辆时空分布不均衡制约共享模式快速发展的问题,提出基于用户激励的共享电动汽车自适应调度成本最优模型,引入共享单车调度与价格激励手段,通过遗传算法求解获得最优价格优惠、初始站点车辆数、多时段可变最优阈值.实例仿真结果表明,通过用户激励策略,企业调度成本降低60%以上,峰值用户取、还车允许率超过95%,极大提升了用户满意度与车辆使用率,充分证明该模型的有效性.

    2018年12期 v.46 1668-1675+1721页 [查看摘要][在线阅读][下载 1194K]
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  • 基于数据挖掘的民用机场水泥道面维护辅助决策模型

    赵鸿铎;马鲁宽;唐龙;李萌;杜浩;

    为满足民用机场水泥道面管理系统智能化辅助决策的要求,基于我国26个民用机场水泥道面的356组历史维护决策数据,分析了道面性能属性评价指标间的相关关系,确定了道面状况指数(PCI)、道面等级号(PCN)、板底脱空率和平整度4种道面性能属性评价指标;考虑道面管理者主观需求,提出了可用资金、许用延误、期望效益和工程安全4种管理需求属性,并给出了属性等级及建议划分标准;归纳了8类常用民用机场水泥道面维护措施.在此基础上,采用数据挖掘中的C5.0决策树算法训练了决策树,从而建立了民用机场水泥道面维护辅助决策模型,并开展了评价和应用.评价结果表明,决策模型预测准确性较高;应用案例表明,模型决策结果较为合理,工程应用性较强.

    2018年12期 v.46 1676-1682+1753页 [查看摘要][在线阅读][下载 1512K]
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  • 刚性道面弯沉盆重心距离法及回归模型

    凌建明;刘诗福;袁捷;

    提出一种刚性道面弯沉盆重心距离法(MAREA)及回归模型,在系统建模和分析传统弯沉盆面积指数法(AREA)的基础上,从综合利用各个测点弯沉值信息的角度,以弯沉盆重心距离指标替代弯沉盆面积指数,推算相对刚度半径;并以实测弯沉盆误差最小为准则,计算板下地基反应模量,从理论上解决结构参数反演的多解性.在典型的刚性道面结构形式下,分析改进方法采用最佳的传感器数量以及可靠性.结果表明,改进后的方法可较大提升反演结果的可靠性,能有效处理测量误差.基于落锤式弯沉仪(FWD)实测数据的模型验证结果也表明,该改进方法相对于其他方法能减少拟合误差.采用五次多项式建立了无偏的回归模型,大大提高了反演的效率.

    2018年12期 v.46 1683-1689页 [查看摘要][在线阅读][下载 1229K]
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  • 基于弗雷歇距离的道岔故障诊断方法

    黄世泽;陈威;张帆;董德存;

    对现场获得的各种铁路道岔故障曲线进行分析,获得几类典型故障的参考曲线,并作为诊断的模板曲线.根据基于弗雷歇距离定义的相似度函数,计算待识别曲线与各模板曲线的相似度.将相似度最大的模板曲线所对应的故障模式作为待识别曲线的诊断结果输出.实验表明,该方法无需大量的训练样本,也不需要对动作电流曲线进行分段特征提取,诊断方法准确率高、速度快、适应性强.

    2018年12期 v.46 1690-1695页 [查看摘要][在线阅读][下载 1133K]
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机械、车辆与能源工程

  • 基于统计能量法的汽车风噪传播特性分析

    王毅刚;张婕;俞悟周;李启良;柳阳;

    以某款实车为研究对象,结合风洞试验、计算流体力学(CFD)和统计能量分析方法(SEA),获取该车在140km·h-1下的外部脉动压力和声场输入,建立较为准确的SEA模型,探索车外空气脉动及其产生的气动噪声向车内的传播特性.研究表明,车内气动噪声主要来自于车窗、前后风挡;车外脉动压力远大于声场,但声场主导中频偏高频车内噪声,脉动压力在中频偏低频作用明显;风挡向车内的声能传播,主要以车外空气脉动激发的振动传递为主.

    2018年12期 v.46 1696-1704页 [查看摘要][在线阅读][下载 1756K]
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  • A柱涡动力学特性随前窗倾角变化研究

    袁海东;杨志刚;李启良;

    采用风洞试验和数值计算的方法,通过Dihedron模型研究了前窗倾角对A柱涡动力学演化的影响.时均阻力和表面压力通过风洞试验获得,采用分离涡模拟(DES)捕捉A柱涡拓扑结构的细节特征.通过风洞试验的结果验证了DES结果的有效性.DES的结果描述了A柱涡涡破裂现象.随着前窗倾角的变化,A柱涡表现为不同的结构形态,这主要是由主涡中涡量平衡决定的.试验和数值结果均表明,随前窗倾角增大,Dihedron模型的阻力增加.讨论了纵向涡的破裂趋势和潜在的减阻方案.最后,强调了模型壁面的动力学特性及其对车内噪声的影响.

    2018年12期 v.46 1705-1714+1730页 [查看摘要][在线阅读][下载 2630K]
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  • 车用微小通道蒸发器一维仿真与试验

    刘研;韩艳辉;徐云轩;孙柏林;

    通过蒸发器制冷能力、通风阻力、蒸发器内阻一维仿真结果与试验值比较,发现制冷剂侧两相换热区、过热区、空气侧分别采用已有的换热关联式计算时,计算值与试验值吻合度较好,误差控制在5%以内.研究了百叶窗翅片的百叶窗开角、翅片间距、翅片高度以及扁管的通道宽度、通道数对蒸发器性能的影响.对蒸发器进行了结构优化,选取了一个综合性能最优的方案,使得通风阻力下降19%,蒸发器内阻下降8.4%,制冷能力提高130W.

    2018年12期 v.46 1715-1721页 [查看摘要][在线阅读][下载 1547K]
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  • 纵向涡发生器在翅片管束中的位置优化

    赵兰萍;王贝;杨志刚;

    采用经过验证的层流模型,对带纵向涡发生器的单排翅片管束的流动换热进行建模分析,就距离圆心4种距离、5种角度的纵向涡发生器对翅片管束性能的影响机理展开分析,发现涡发生器对翅片管束的作用表现在翅片上弱换热区大小的改变和沿流动方向涡量强度的改变两个方面.涡发生器能够推迟圆柱绕流的分离点进而减小管后弱换热区,同时能够利用较大涡量的主涡使局部核心区的流体混合,提高流体的温度梯度.对比结果表明,在雷诺数范围为600~2 600,对单排圆管翅片管束而言,涡发生器相对翅片管束圆管中心为130°同时离圆心相对距离为1.36时效果最好,综合性能指标提高7%~30%;对于两排翅片圆管管束,顺排和叉排都在第二排涡发生器角度为120°时效果最好,综合性能指标提高分别可达15%和28%.

    2018年12期 v.46 1722-1730页 [查看摘要][在线阅读][下载 2370K]
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  • 基于质量功能展开方法的电动静液作动器设计参数优化

    李晶;洪辉;陆清;吴双;

    提出了基于QFD(质量功能展开)的优化设计方法,以EHA(电动静液作动器)能耗最小和作动筒质量最轻为目标,满足强度约束条件,定义EHA系统的参数关系矩阵(PRM),建立其优化设计模型.以某型EHA设计参数为例,应用遗传算法进行了优化.优化后的EHA质量减轻23.57%,能耗降低36.46%.优化结果表明,该设计方法值得在EHA设计中推广应用.

    2018年12期 v.46 1731-1735页 [查看摘要][在线阅读][下载 1523K]
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电子、计算机、控制与系统

  • 考虑饱和的开关磁阻电机径向电磁力解析建模

    左曙光;郑玉平;胡胜龙;毛钰;

    为了对开关磁阻电机径向电磁力进行快速计算和分析,提出了一种开关磁阻电机电磁力的解析计算模型.该模型考虑了饱和的影响,且能够反映电磁力的分布特征.基于磁通管法推导了磁动势和等效磁导,通过磁势乘磁导建立气隙磁场模型;分析了饱和对气隙磁场的影响,并引入修正系数对模型进行修正;基于麦克斯韦张量法建立了径向分布电磁力解析计算模型,并通过有限元方法证明了该解析模型的准确性.模型可以反映电磁力与电机结构的关系,适合电机设计和改进,以及振动噪声研究时快速计算电磁力.

    2018年12期 v.46 1736-1744页 [查看摘要][在线阅读][下载 1853K]
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  • 基于机器视觉和激光测距的输电线故障定位

    金立军;王恒;王文华;闫书佳;

    结合定位技术和激光测距技术,提出了一种基于机器视觉的电力巡线故障定位新方法.通过无人机搭载可见光相机进行巡线拍摄,将航拍图像实时传回地面站进行处理.采用数学形态学的图像处理方法和模式识别方法进行故障检测与识别.通过惯性测量系统进行初步定位,得到无人机的经纬度坐标.利用无人机机载激光测距模块,测量故障点到无人机的距离来修正坐标.最后,经过空间大地坐标系和空间直角坐标系的变换,以及两个空间直角坐标系的基准转换,计算出了故障点的准确位置,并且很大程度地提高了定位的准确性,其空间直角坐标测量精度可达0.11m.

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经济与管理科学

  • 随机利率下条件蒙特卡罗综合加速方法及应用

    赵丹;徐承龙;

    主要研究CIR(cox-ingersoll-ross)随机利率模型下欧式期权定价的蒙特卡罗加速模拟问题,提出了一种新的控制变量,基于此变量结合条件蒙特卡罗方法可对普通蒙特卡罗方法有显著加速效果.理论及数值计算表明,该方法能有效地提高计算效率.同时,提出了基于条件蒙特卡罗方法求解Greeks的算法,与经典的蒙特卡罗方法比较,能更精确、稳定地求解Greeks的值.所提出的方法同样适用于一篮子期权、离散取样亚式期权等高维期权.

    2018年12期 v.46 1754-1760页 [查看摘要][在线阅读][下载 1296K]
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  • 跳扩散模型下亚式期权定价的柳树法研究

    姚怡;李帅芳;许威;

    Merton提出的对数跳扩散模型,将股票价格对数构造为布朗运动与复合泊松过程的叠加,能够更好地刻画股票价格回报的负偏度和过高峰度.由于现有的定价亚式期权的数值算法计算复杂、工作量大,因此提出了在Merton跳扩散模型下,亚式期权的快速定价柳树法,并从理论上证明了该算法的收敛性.通过数值实验,表明柳树法与现有方法相比有相同的计算精度,但计算速度更快.

    2018年12期 v.46 1761-1769页 [查看摘要][在线阅读][下载 1450K]
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