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

  • 软土地基刚/柔性组合墙面加筋土挡墙离散连续耦合数值模拟

    陈建峰;张旭;柳军修;

    基于软土地基直立刚/柔性组合墙面加筋土挡墙离心模型试验,建立离散-连续耦合数值模型,采用离散单元颗粒流程序PFC和有限差分程序FLAC分别模拟加筋土挡墙和软土地基,研究软土地基上刚/柔性组合墙面加筋土挡墙的性状及内、外部稳定性.研究结果表明,数值模拟的挡墙沉降、墙面水平位移、墙底竖向土压力及墙面弯矩与离心模型试验结果吻合较好;挡墙在自重及上覆荷载作用下产生显著的沉降和不均匀沉降,但挡墙整体仍保持稳定,显示该型挡墙具有很好的适应软土地基大变形的能力;自重及上覆荷载作用使得连接件末端位置产生应力集中,导致此处的地基表面沉降最大;上覆荷载作用下,刚性墙面弯矩在墙中处最大,为外侧受拉,而在靠近墙底和墙顶处较小,为内侧受拉;软土地基上该型挡墙稳定性一般为深层滑移外部稳定性,其破坏面由过挡墙底层筋材后缘填土中的朗肯破坏面和地基中的圆弧滑移面组成;该型挡墙内部稳定性表现为随软土地基滑移破坏,挡墙内筋材由下至上依次断裂,形成过底层连接件后缘的朗肯破坏面.

    2019年02期 v.47 159-166页 [查看摘要][在线阅读][下载 2237K]
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  • 不同形式节理的岩质边坡失稳演化离散元分析

    蒋明镜;江华利;廖优斌;刘笋;王华宁;

    为研究不同形式的节理边坡的破坏机理,将考虑胶结尺寸的微观接触模型植入离散元软件,基于重力增加法实现边坡失稳演化过程的模拟,从边坡形态、胶结破坏分布、滑体运动等方面进行分析.模拟结果表明,顺层岩质边坡为共面节理发生贯通破坏形成滑动面,反倾岩质边坡为非共面节理发生贯通破坏形成滑裂面;两种岩质边坡坡脚均为薄弱区,顺层岩质边坡坡面中部区域和反倾岩质边坡坡肩区域为危险区域;离散元模拟岩质边坡可用安全系数评价边坡稳定性,较极平衡法能更真实地反映岩体间的相互作用和边坡破坏的渐进过程.

    2019年02期 v.47 167-174页 [查看摘要][在线阅读][下载 1725K]
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  • 点焊箱型铜构件轴压性能试验及有限元分析

    孙飞飞;魏智锴;黄杰;

    为研究振动台试验中常用的点焊箱型截面构件的轴向屈曲性能,设计了两种截面尺寸的点焊箱型紫铜构件,对其进行静力轴压试验.试验结果表明,两种构件发生屈曲时材料基本处于弹性状态,但两者存在差异,宽厚比的不同是造成结果差异的主要原因.在此基础上,采用有限元分析软件ABAQUS建立点焊箱型铜构件的有限元模型,与试验对比验证了有限元模型的可靠性.同时,对点焊边界条件下的薄板屈曲进行研究,得到焊点间距与屈曲系数之间的关系.最后,针对宽厚比和焊点间距两个参数,进行数值分析,得到宽厚比和焊点间距对点焊箱型构件受力性能的影响规律.

    2019年02期 v.47 175-184页 [查看摘要][在线阅读][下载 2919K]
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  • 风雨共同作用特大型冷却塔表面风荷载与作用机理

    柯世堂;余文林;

    强风暴雨极端气候条件下,暴雨会直接影响塔筒表面气动力并改变脉动风的湍流特性,而传统研究大多仅关注风单向驱动雨对于结构表面的冲击力.为解决该问题,针对中国已建成的高为210.0 m的超大型冷却塔,首先基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)手段采用连续相和离散相模型分别展开风、雨场的模拟计算.在此基础上,揭示风雨场雨滴运行速度和轨迹的作用机理,并针对9种不同风速和降雨强度组合的塔筒内、外表面风雨荷载,雨压以及等效压力系数等展开定性和定量的对比分析.提出的超大型冷却塔风雨等效内、外压系数可以很好地预测此类极端条件下的表面荷载取值.

    2019年02期 v.47 185-192页 [查看摘要][在线阅读][下载 1839K]
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交通运输工程

  • 剪切型减振器下钢轨振动衰减率及阻尼器调谐分析

    金浩;周新;杨龙才;

    通过建立基于谱单元法的钢轨元胞模型,并结合Bloch定理,研究了采用剪切型减振器钢轨的垂向振动衰减率.在此基础上,分析了调频式钢轨减振器(TRD)对钢轨垂向振动衰减率的影响.研究结果表明,剪切型减振器自身的振动特性使钢轨垂向振动衰减率在500 Hz附近出现了新的峰值;铁垫板、轨下垫板对钢轨垂向振动衰减率的影响主要体现在500 Hz以上的高频;剪切型减振器对钢轨垂向振动衰减率的影响主要体现在400 Hz以下的中低频;TRD能够大幅度提高其自身工作频率(取决于TRD质量和刚度)附近钢轨的垂向振动衰减率,装有TRD的钢轨在200~400 Hz内的垂向振动衰减率较未安装TRD时普遍提高了5倍以上;增加TRD阻尼能够有效提高钢轨振动衰减率.

    2019年02期 v.47 193-200+260页 [查看摘要][在线阅读][下载 289K]
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  • 铝基复合制动盘闸片开发及试验

    袁泽旺;田春;张定权;李羲宸;牛连杰;

    为开发与SiC颗粒增强铝基复合制动盘匹配使用的闸片,设计了金属系和陶瓷系两种配方的闸片.闸片经由传统工艺和微孔工艺两种工艺成型,并进行了小样惯性缩比试验、定速摩擦试验,1∶1台架试验及噪声测试.结果表明,陶瓷系微孔工艺成型的J65-217c闸片在紧急制动、常用制动、模拟线路制动工况下的平均摩擦系数及静摩擦系数,满足城轨车辆要求,磨耗量0.58 cm~3·MJ~(-1),制动盘最高温度不超过400℃,常用制动噪声为79.3~93.4 dB(A).此外,通过减少金属填料增加陶瓷成分,可有效降低闸片摩擦系数的波动和磨耗;传统工艺闸片较微孔工艺闸片磨耗略低;摩擦系数-速度曲线的负斜率特性和微孔成型技术有利于降低闸片制动噪声,制动力越大噪声越大;小尺寸试样比实物闸片的摩擦系数波动性小.

    2019年02期 v.47 201-208页 [查看摘要][在线阅读][下载 1798K]
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  • 江苏省公路集装箱运输燃油效率评价

    陈静;

    采用非期望产出的松弛测度(SBM-Undesirable)模型,选取柴油量和汽油量作为投入指标,公路集装箱运输量作为期望产出指标,碳排放量作为非期望产出指标,构建公路集装箱运输燃油效率评价模型.在此基础上,对2003—2014年间江苏省公路集装箱运输燃油效率进行评价.研究结果表明,燃油效率高低顺序依次为苏南、苏北和苏中地区.研究时段综合燃油效率总体偏低,呈现波动下降态势,从2003年的0.643 5波动变化到2014年的0.611 6.纯技术效率与综合效率的变化特征大致相同,均呈现下降态势,而规模效率呈现波动上涨趋势,总体上,规模效率>纯技术效率>综合效率.纯技术效率、规模效率与综合效率的相关系数分别为0.962和0.841,表明综合效率偏低的主要因素是纯技术效率较低.最后,从技术层面与政策层面提出江苏省公路集装箱运输燃油效率改善途径,以期为公路运输能源管理提供参考依据.

    2019年02期 v.47 209-214页 [查看摘要][在线阅读][下载 197K]
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环境科学与工程

  • 木屑强化生物滞留池对径流中营养物质的长期有效去除

    万哲希;刘雨童;李田;

    生物滞留设施出水通常含有较多淋出的营养物质,降低了其用作景观水体补充水的价值.采用硬木屑作为生物滞留设施基质的有机成分,以降低基质中的营养物质含量,同时强化设施除氮能力.通过连续2年的现场实验,考察设施出水中污染物的含量及其变化,分析影响设施出水水质的因素,并考察营养物质减少可能造成的对植物生长的影响.结果表明,设施出水中氮(N)和磷(P)均得到有效控制,质量浓度远低于污水再生利用能够达到的出水平均质量浓度.在连续2年的运行过程中,基质中木屑降解淋出量减少,设施出水化学需氧量(COD)和总磷(TP)平均质量浓度下降至10.88和0.08 mg·L~(-1),出水总氮(TN)质量浓度没有明显变化,平均质量浓度为2.72 mg·L~(-1).使用发酵木屑作为基质有机组分可在减少生物滞留设施出水中有机物与营养物质淋出的同时,稳定提供设施脱氮需要的碳源,设施出水可为城市河道提供优质的补充水源.

    2019年02期 v.47 215-221页 [查看摘要][在线阅读][下载 567K]
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  • 利用带流向阀门拓扑模型评价供水管网可靠性

    曾文;汪鼎雄;陈金娅;

    为了精细刻画供水管网在事故状态下的可靠性,提出一种新的供水管网分析模型——考虑流向的单元-阀门图(segment-valve diagram with flow directions, SV-FD).该模型将供水管网阀门拓扑模型改造为有向图,用有向边标记阀门处的水流方向,能够更加精准地描述爆管时需要关闭的阀门,并有利于获取真实完整的停水区域.运用该模型进行供水管网拓扑可靠性评价,面向事故影响、隔离难度和应急时间,设计了5个新的评价指标.使用这些指标对中国3个城市的供水管网进行可靠性分析,结果显示,与基于单元阀门图的传统经典指标相比较,改进指标能更加准确清晰地反映管网事故的实际影响和处置难度.

    2019年02期 v.47 222-227页 [查看摘要][在线阅读][下载 1274K]
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材料科学与工程

  • 碳化作用下混凝土的微生物表面处理

    徐晶;王先志;

    利用脲解型微生物的成矿效应对碳化后的混凝土表面进行处理.测试了处理后混凝土的毛细吸水、抗水渗透和快速氯离子渗透性,并测定了表面接触角,综合分析了表面产物的微观形貌和组成.结果表明,碳化和微生物表面处理均能提高混凝土抗渗性能并降低吸水性,后者形成了粗大的方解石晶体并紧密附着在混凝土表面.碳化并不影响微生物成矿产物的晶型和形貌,然而是否碳化却对微生物表面处理后混凝土的吸水和抗渗行为有不同的作用规律.碳化后再进行微生物表面处理,混凝土表层吸水系数的降低幅度相比未碳化直接处理更高,其主要原因在于微生物表面处理能够改善碳化所带来的亲水问题.

    2019年02期 v.47 228-233页 [查看摘要][在线阅读][下载 1242K]
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  • 气泡结构调控组分对引气砂浆流动度及抗压强度的影响

    张雄;叶子;郇坤;季涛;

    选取两种代表性气泡结构调控组分,分析不同类型气泡结构调控组分对引气砂浆流动度及抗压强度的影响规律,通过对硬化砂浆孔结构特征参数和液体表面张力的测试分析,揭示气泡结构调控组分对引气砂浆流动度及抗压强度的作用机理.结果表明,增稠型调控组分环糊精通过提高砂浆液相黏度来延缓引气过程,使砂浆中的气泡(孔)细化,提高10~200μm孔径的孔隙率,从而增大砂浆的流动度,提高其抗压强度;抑泡类调控组分聚醚硅氧烷共聚物取代液膜表面引气剂分子,降低液膜局部表面张力,低掺量下使大气泡细化成为小气泡,高掺量下气-液界面膜强度降低,气泡不能稳定存在,此时总孔隙率降低,导致砂浆流动度先增后减,抗压强度不断提高.

    2019年02期 v.47 234-240页 [查看摘要][在线阅读][下载 942K]
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机械、车辆与能源工程

  • 考虑作业人员疲劳度均衡的第一类装配线平衡

    徐立云;刘琨;陈贻平;李爱平;

    基于快速全身评估法对所有的作业姿势进行风险评估,考虑不同作业元素优先关系、不相容和同工位等约束,提出融合作业时间和作业姿势相互影响的工位累计疲劳度,构建最少工位数和最小工位累计疲劳度标准差的多目标优化模型,保证装配线工位少且疲劳度均衡.采用基于优先权重的编码,设计多目标粒子群算法,最后通过实例证明本方法的合理性与有效性.

    2019年02期 v.47 241-247+290页 [查看摘要][在线阅读][下载 339K]
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  • 包容式节点桁架多目标分层优化设计

    张氢;霍佳雨;孙文斌;秦仙蓉;孙远韬;

    针对包容式节点桁架优化设计变量多、优化问题规模大,采用单层混合优化策略计算量大且不易收敛的问题,提出基于子空间和耦合约束的分层协同优化策略,将设计空间分为三个子空间,分别是整体层、截面层和曲面形状优化层,上一层优化结果为下一层提供输入量,下一层为上一层提供耦合约束;对设计变量进行灵敏度分析,确定各个优化层的目标函数和约束条件.结果表明,该优化方法能够较好地处理具有层次关系的工程优化问题.

    2019年02期 v.47 248-254页 [查看摘要][在线阅读][下载 1176K]
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  • 基于K均值和支持向量机的燃料电池在线自适应故障诊断

    周苏;胡哲;文泽军;

    基于K均值(K-means)和支持向量机(support vector machine, SVM)算法,提出了一种车用燃料电池系统(fuel cell system, FCS)在线自适应故障诊断方法.该方法通过不断获取系统最新单体电压,采用K-means算法改进传统的静态SVM分类器模型,对实时获取的信息进行聚类,实现分类器的在线自适应调节.采用已发表文献中的实验数据进行了相关的验证分析,结果表明,提出的方法能有效地在线调节故障分类器,实现FCS系统特性发生改变后的故障检测.

    2019年02期 v.47 255-260页 [查看摘要][在线阅读][下载 533K]
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  • 平行流蒸发器制冷剂流量分配特性

    赵兰萍;王仁杰;刘桂兰;杨志刚;

    采用标准k-ε模型和Eulerian模型对平行流蒸发器集管内两相制冷剂分配特性进行模拟,发现在集管加入分流管后,制冷剂流量分配不均匀性得到明显改善.在此基础上,分别对扁管插入集管的深度、分流管开孔率对流量分配的影响情况展开分析.发现当扁管伸入集管深度大约在分流管下方1/2时流量分配均匀性最好;对比不同开孔率时的流量分配情况,发现随着开孔率的增大流量分配均匀性先变差后变好,之后随着开孔率进一步增大,流量分配均匀性又变差.分流管在小开孔率下,需要注意与制冷系统中节流阀的匹配.

    2019年02期 v.47 261-268+274页 [查看摘要][在线阅读][下载 1193K]
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  • 空调间歇运行模式下外墙内外保温的能耗特性对比

    程飞;张旭;苏醒;

    采用数值计算的方法,对比了不同使用时间段的建筑物在不同空调运行方式以及不同热源强度条件下分别采用外墙外保温和外墙内保温两种保温形式时的能耗特性.结果表明,对于白天使用的建筑物,采用外墙外保温更有利于降低建筑物的空调能耗.对于夜间使用的建筑物,若空调器在使用时间段内持续运行,采用外墙内保温更有利于降低建筑物的空调能耗;而在使用时间段内利用建筑物的蓄冷,空调器间歇运行时,则需评估建筑物热源的大小以确定外墙保温形式.适宜的外墙保温形式的选取应当综合考虑建筑物的使用时间段、空调器的运行方式以及建筑物热源强度三方面的因素.

    2019年02期 v.47 269-274页 [查看摘要][在线阅读][下载 296K]
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电子、计算机、控制与系统

  • 多尺度的图像显著性检测方法

    贾宁;柳先辉;陈宇飞;赵卫东;邢尚文;

    为了提高显著性检测算法的准确性与鲁棒性,提出了一种基于多尺度融合的对象显著性检测方法.首先对图像进行平滑处理,过滤掉图像中的高频噪声特征,然后对图像进行尺度划分并分别采用不同的方法对不同尺度上的图像检测其显著性,最后根据条件随机场理论对不同尺度上的显著性检测结果进行加权融合,得到最终的显著性检测结果.在两种公共数据集上与多种经典算法进行定性、量化比较,结果表明该算法具有更好的表现.

    2019年02期 v.47 275-284页 [查看摘要][在线阅读][下载 3962K]
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  • 大角度透视变形集装箱图像箱号识别方法

    张绍明;毛艺凡;王建梅;冯甜甜;

    针对存在大角度透视变形的集装箱图像,提出一种新的集装箱箱号识别方法.首先对图像进行透视变换校正,然后利用深度卷积神经网络模型定位并识别出集装箱图像中的26个大写英文字母和10个阿拉伯数字,最后利用集装箱箱号的先验知识,通过级联决策规则从候选字符集中识别出集装箱箱号.此方法应用于重庆港集装箱1 035张实景图像,箱号识别精度达97%,基于NVIDIA GeForce GTX1080图形处理器加速的箱号识别速度为每秒2~5帧.

    2019年02期 v.47 285-290页 [查看摘要][在线阅读][下载 1147K]
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数理科学与化学

  • 松弛模系矩阵分裂迭代法求解一类非线性互补问题

    王艳;殷俊锋;李蕊;

    考虑松弛模系矩阵分裂迭代法求解一类非线性互补问题,理论分析给出了当系数矩阵为H_+-矩阵时迭代法的收敛性和松弛参数的选取方法.数值实验表明,松弛模系矩阵分裂迭代法在迭代步数和迭代时间上均优于模系矩阵分裂迭代法.

    2019年02期 v.47 291-297页 [查看摘要][在线阅读][下载 225K]
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  • 临界完全图Ramsey数

    李燕;李雨生;

    设G和H是任意的图,Ramsey数r(G,H)定义为最小的正整数r,使得图K_r的任意红蓝二边着色或存在单色的红色子图G,或存在单色的蓝色子图H.临界星图Ramsey数r_*(G,H)为最小的正整数n,使得图K_r-K_(1,r-1-n)的任意红蓝二边着色或存在单色的红色子图G,或存在单色的蓝色子图H.在临界星图启发下,临界完全图Ramsey数r_K(G,H)定义为最大的正整数n,使得图K_r-K_n的任意红蓝二边着色或存在单色的红色子图G或存在单色的蓝色子图H.这里r为Ramsey数r(G,H).确定了r_K(W_(1,n),K_3)和r_K(C_n,K_3),其中W_(1,n)=K_1+C_n为轮.

    2019年02期 v.47 298-300页 [查看摘要][在线阅读][下载 121K]
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  • 《同济大学学报(自然科学版)》征稿启事

    <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。主要刊登国内外土木建筑工程、交通运输工程、环境科学、新能源技术等学科的高水平首发研究成果。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

    2019年02期 v.47 301页 [查看摘要][在线阅读][下载 2228K]
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