• 2021年第21卷第25期文章目次
    全 选
    显示方式: |
    • >TE石油、天然气工业
    • 原油-水混合体系的黏度特性及预测方法研究进展

      2021, 21(25):10543-10551.

      摘要 (625) HTML (0) PDF 4.28 M (492) 评论 (0) 收藏

      摘要:在原油开采、集输过程中,原油、水两相发生乳化形成乳状液,会改变油水体系的有效黏度,从而对多相流的流动特性产生显著影响。原油-水混合体系的黏度特性与原油乳状液的形成条件及分散状态直接相关。系统阐述了外部混合条件、原油物性、水相物性、乳状液液滴粒径及分布等因素对原油-水混合体系黏度特性影响的研究进展。准确计算原油-水混合体系的有效黏度是一个重要的工程问题,系统阐述了原油-水混合体系黏度预测方法的研究进展,并总结了现有黏度预测模型。此外,对原油-水混合体系黏度特性及预测方法的下一步研究方向进行了分析和展望。

    • >TH机械、仪表工业
    • 面向重大自然灾害的救援装备研究现状及发展趋势

      2021, 21(25):10552-10565.

      摘要 (514) HTML (0) PDF 10.97 M (1196) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国地震、地质及洪涝等自然灾害多发频发,救援装备作为救灾应急力量体系的重要组成部分,国内外围绕高机动、多功能、模块化、轻量化救援装备展开了深入的研究和应用,本文就从快速抵达、救援处置、装备转场、协同救援及解决救援现场最后一公里的难题对国内外的救援装备进行了论述,同时对国内外救援装备的特点和性能进行了对比分析,提出了现有救援装备面临挑战问题,在此基础上提出了救援装备发展的方向和发展趋势,同时对救援机器人的发展进行了展望,以期对我国的应急救援装备的发展和处置能力的提升提供参考和借鉴。

    • >TU建筑科学
    • 中国钢结构抗连续倒塌研究:回顾与展望

      2021, 21(25):10566-10575.

      摘要 (584) HTML (0) PDF 3.01 M (543) 评论 (0) 收藏

      摘要:结构连续性倒塌作为一种连续扩散型的结构破坏模式,因其往往带来巨大的生命财产损失和严重的社会影响而备受重视。随着钢结构在高层巨型和空间大跨方向的飞速发展,开展相应的抗连续性倒塌研究具有相当重要的价值意义。通过对近15年国内专家学者在钢结构防连续倒塌领域研究成果的回顾,从灾害无关类与灾害相关类两大方面进行较全面的梳理,总结了相关静力、动力和灾害类试验的方法及进展,分析了数值模拟和理论计算、评估等研究的侧重点以及提升钢结构抗连续倒塌性能的有效措施,简要介绍了相关理论成果在实际工程中的应用现状,最后在此基础上对我国钢结构抗连续倒塌研究的发展趋势进行了展望。

    • >O3力学
    • 某型扫雷辊在爆炸环境下的仿真与试验研究

      2021, 21(25):10576-10581.

      摘要 (325) HTML (0) PDF 7.82 M (497) 评论 (0) 收藏

      摘要:地雷在战争中应用极为广泛,已经成为阻碍部队行进的主要障碍,为了保证部队在战争中保持较高的机动性,扫雷装备的研发具有重要的现实意义。本文以某型扫雷辊为研究对象,首先根据其三维模型建立了有限元模型,利用ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)算法进行了数值仿真分析,研究了扫雷辊在8 kg TNT爆炸环境下的损伤情况,随后对扫雷辊进行了8 kg TNT的实爆测试,将仿真结果与试验结果对比分析,结果表明:在仿真与试验中,扫雷辊结构的损伤形态基本保持一致,有限元模型的准确性高,可用于扫雷辊结构的进一步研究。

    • >O6化学
    • 酸性条件下多壁碳纳米管负载铁基催化氧化甲烷性能

      2021, 21(25):10582-10587.

      摘要 (415) HTML (0) PDF 3.62 M (358) 评论 (0) 收藏

      摘要:寻求绿色、安全且低能耗的转化技术是实现甲烷转化和利用的关键。现采用浸渍法制备了多壁碳纳米管负载铁基的复合催化剂(Fe/MWCNTs),通过BET、XPS、XRD、TEM和FTIR等技术表征了Fe/MWCNTs的结构形态,得知Fe/MWCNTs的活性催化组分主要是α-Fe2O3,负载后催化剂比表面积明显增大,且在碳纳米管表面形成的是活性较强的110晶面。在冰乙酸体系中建立Fe/MWCNTs催化体系催化氧化甲烷,通过气相液相产物分析计算甲烷转化率和醋酸甲酯生成率,考察反应压力和催化剂投加量等对甲烷催化氧化的反应效果的影响,得到冰乙酸体系中催化甲烷的最佳反应条件。实验表明:在反应压力为3Mpa,Fe/MWCNTs复合催化剂0.15g,氧化剂高锰酸钾浓度为0.2mol/L,反应时间为3h,搅拌速率为500rpm的最佳反应条件下,甲烷转化率可达7.41%,醋酸甲酯产量为363.55ppm。

    • >P天文学、地球科学
    • 深圳赛格大厦异常振动成因分析

      2021, 21(25):10588-10602.

      摘要 (571) HTML (0) PDF 10.06 M (1486) 评论 (0) 收藏

      摘要:2021年5月18-20日深圳赛格大厦发生罕见异常振动。本文对造成此次异常振动的可能成因和赛格大厦周边可能存在的环境不利因素及其影响进行了分析和梳理。首先依据振动的方向、方式以及群体振动或单体振动等特征区分在空间上是远因还是近因。再将频度较高的环境不利因素及其长期影响与建筑物突发振动之间可能存在的动力学和静力学关系作为主要线索,由此推断赛格大厦此次振动的可能成因。建议重点关注建筑结构是否存在因风载和地层振动引发的疲劳内伤,以及大楼底部及相邻地层中是否存在局部水土流失并导致地基承载力的局部弱化。本文还给出了排查各个影响因素的具体方法及途径。

    • 渝东南地区五峰-龙马溪组页岩储层纳米孔隙发育特征及影响因素——以重庆石柱剖面为例

      2021, 21(25):10603-10612.

      摘要 (354) HTML (0) PDF 19.73 M (1144) 评论 (0) 收藏

      摘要:孔隙结构特征是页岩气富集与保存的重要研究内容之一。本文以渝东南地区重庆石柱剖面五峰-龙马溪组页岩为研究对象,综合有机碳含量、矿物组成、孔径分布和孔隙类型等方面对研究区页岩储层进行了系统表征,进一步明确了影响页岩储层纳米孔隙发育的主要因素,并探讨了其实际地质意义。结果表明,重庆石柱剖面五峰组和龙马溪组龙一1小层页岩内有机碳含量高(TOC均值=4.8%),矿物成分以石英为主,粘土矿物次之,且含少量的长石和碳酸盐岩。页岩孔径分布呈双峰型,主要分布于0.3 – 0.9 nm的微孔和和60 – 100 nm及200 – 300 nm的宏孔。五峰-龙马溪组页岩内有机孔极为发育,粘土矿物层间孔、石英及方解石粒内溶蚀孔和黄铁矿晶间孔均有发育,这些孔隙为页岩气的保存与富集提供了储集空间。其中微孔和介孔控制着比表面积大小,介孔和宏孔对孔体积的贡献显著。研究区页岩纳米孔隙发育主要受有机碳含量和矿物组成控制,具体体现在:页岩内TOC含量与孔体积和比表面积呈现良好的正相关,尤以微孔和介孔最为明显。粘土矿物和碳酸盐岩与微孔和介孔体积具有正相关,石英含量与孔体积呈负相关,突出表现在与微孔、介孔体积强负相关。

    • 随机森林赋权层次分析法的崩塌易发性评价

      2021, 21(25):10613-10619.

      摘要 (457) HTML (0) PDF 13.80 M (1324) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘 要:为确定一组合适的指标权重,通过提出随机森林模型(random forest ,RF)与层次分析法(analytic hierarchy process ,AHP)相结合的模型对不同指标进行客观赋权重,以区分不同指标对崩塌易发性的影响。该耦合模型利用RF模型计算出各指标的客观权重,作为层次分析法的初始权重来修正判断矩阵,最终获得各指标的综合权重。以陕西省绥德县为研究对象,通过分析大量文献及进行相关性分析后选取坡向、曲率、坡度、地貌、降雨量、距水系距离、地层岩性、距道路距离及归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI)9个影响因子作为评价指标,结合Arcgis空间分析功能,采用RF模型、RF-AHP模型进行崩塌易发性评价,评价结果用受试者特征曲线(receiver operate curve,ROC)进行检验。结果表明:影响崩塌的9个评价指标中,距水系距离对其影响最大;崩塌高易发区呈线性分布在水系,道路附近;RF-AHP模型较RF模型的预测精度(AUC值)提高了4.5%。说明RF-AHP模型更适合此研究区的崩塌易发性评价,评价结果可为绥德县防灾减灾工作提供理论指导。

    • 基于频率比联接法和支持向量机的滑坡易发性预测

      2021, 21(25):10620-10628.

      摘要 (333) HTML (0) PDF 11.21 M (748) 评论 (0) 收藏

      摘要:区域滑坡易发性制图对滑坡灾害的防治非常有意义。本文以江西省上犹县滑坡为例,首先基于遥感和GIS平台获取11个滑坡评价因子;进一步利用频率比(Frequency Ratio, FR)联接方法和支持向量机 (Support Vector Machine, SVM)模型耦合出FR-SVM模型进行滑坡易发性预测,并对结果进行易发性分级;同时建立以原始评价因子作为模型输入变量的单独SVM模型,再次对上犹县进行滑坡易发性预测制图;最后通过受试者特征工作曲线下的面积(Area under Receiver Operation Characteristics Curve, AUC) 曲线开展FR-SVM和单独SVM建模工况下的精度验证分析。结果表明:FR-SVM模型对于区域滑坡易发性制图具有比单独SVM模型更好的预测性能。FR-SVM和单独SVM模型的AUC值分别为0.893和0.798,进一步表明FR-SVM模型在描述滑坡易发性指数分布及评价因子对滑坡发育影响特征方面要优于单独SVM模型。

    • 基于聚类分析法的地质灾害风险评价——以韩城市为例

      2021, 21(25):10629-10638.

      摘要 (544) HTML (0) PDF 10.41 M (147588) 评论 (0) 收藏

      摘要:在充分分析韩城市地质灾害调查数据的基础上,借助ArcGIS和SPSS软件,抽象出11类地质灾害危险性评价因子和5类易损性评价因子,基于K平均聚类分析法评价了地质灾害的危险性,采用系统聚类法分析了承灾体的易损性,进而对韩城市地质灾害风险进行了评价。研究结果表明,地质灾害风险评价分区结果与实际情况相符,评价方法合理有效,且K平均聚类分析方法具有操作简单、分类结果好、大数据集高效收敛的优点,与传统的层次分析和专家打分法相比,规避了人为主观因素的影响。该问题的研究能够为地质灾害风险评价提供一定的理论依据和实际指导。

    • >S农业科学
    • 苹果树病虫害智能识别系统设计与实现

      2021, 21(25):10639-10645.

      摘要 (545) HTML (0) PDF 5.56 M (801) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高苹果的产量和质量,防止病虫害对果实质量的影响,本文设计了一款基于机器视觉的苹果树病虫害智能识别系统。该系统采用GrabCut算法对图像进行分割,然后使用高斯拉普拉斯算子和LOG算法将苹果叶片中的病斑提取出来,最后将提取出的图像送入DNN神经网络进行进一步的分析与处理,能够实时、方便的识别出苹果树叶病害中较为常见、发病率高的花叶病,锈病,灰斑病,斑点落叶病以及褐斑病。经测试,该系统对苹果树5种常见病虫害识别率精度高达91.17%。结果表明,该算法能够有效提升苹果树病虫害防治,优于RCNN、YOLO等单一病虫害检测方法。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 难熔元素合金化NiAl合金的第一性原理计算

      2021, 21(25):10646-10653.

      摘要 (278) HTML (0) PDF 6.07 M (582) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于密度泛函理论,研究了合金元素Zr、Hf、Nb、Ta对NiAl合金的电子结构、力学性能和热学性能的影响,通过对合金相的晶胞参数、态密度、韧脆性以及焓、自由能、熵、德拜温度和热容的分析。研究表明;Zr、Hf、Nb和Ta在晶胞结构中都倾向于取代Al位点,合金化后晶胞的晶格参数和晶胞体积均增加到不同程度。态密度图显示0~20eV能量范围内,态密度分布均较为平均,没有局域的DOS尖峰,-10~0eV能量区间内态密度均出现最强峰。由柯西压力值判断,Zr、Hf、Nb、Ta的加入均使柯西压力值增大,且合金相G/B的值均小于0.57,合金相表现出相对韧性。在0~1700K温度范围内,合金相的焓、熵均随温度的升高而增大,当温度高于400K时,合金相的德拜温度均趋于420K;随温度的升高,合金相的热容值均趋近于杜隆-珀蒂极限值,表明合金化后结构体现出良好的热力学性能。

    • >TE石油、天然气工业
    • 草古潜山裂缝性碳酸盐岩油藏油水界面确定及有利区预测

      2021, 21(25):10654-10660.

      摘要 (355) HTML (0) PDF 11.56 M (475) 评论 (0) 收藏

      摘要:草古地区奥陶系潜山油藏岩性以碳酸盐岩为主,储集空间和渗流通道主要为裂缝,其次为溶蚀孔洞。草古潜山油藏具有较高的初始产能,但开发过程中水侵严重,导致储层流体性质判别和油水界面确定困难,极大的影响了草古潜山油藏的生产开发。本文综合利用岩心分析、测录井、生产开发等资料,开展了储层识别与分类、储层流体性质判别、油藏油水界面确定、储层含水率影响因素分析等研究,并且最终确定了开发有利区。研究结果表明:草古潜山油藏储层可分为I、II、III类;AC~RD/RS图版和SP*RD/RS~RD图版结合可有效区分油层、水层和干层;测井解释和试采结果确定油藏原始油水界面深度为920米,考虑垂直裂缝影响的油水界面计算公式能较准确的确定动态油水界面;过断层的井初期含水率高,远离断层的井含水率上升速度快;平均裂缝孔隙度越高、I类储层占比越高,含水率上升速度越快;综合草古潜山储层分布、裂缝分布和剩余油分布区域,确定A113,A11-9,A1-4井区具有开发调整潜力。论文提出的油水界面及有利区的确定方法,为后期油藏开发提供了依据,也为其他裂缝性油藏的开发提供了新思路。

    • 川西南永探1井区火山岩储层预测方法及应用

      2021, 21(25):10661-10669.

      摘要 (295) HTML (0) PDF 21.68 M (9550) 评论 (0) 收藏

      摘要:四川盆地西南地区火山岩气藏地质条件十分复杂、岩相变化大、物性变化快、储层非均质性强,地震储层预测面临诸多技术挑战。以永探1井区为研究对象,通过井震标定和正演模拟,确定不同岩相的地震响应特征,通过多属性融合,预测岩相平面分布。在储层预测研究部分,基于岩石物理分析,明确储层敏感参数,采用叠后地震反演手段,进行敏感参数反演,利用反演结果进行属性交汇分析及有利储层预测。结果认为,该方法能准确地指出目的区域的火山岩有效储层分布,与实际钻井资料吻合效果好,为下一步开展火山岩勘探工作起到一定的指导作用。

    • 恒扭矩工具组合式非标碟簧试验与数值分析

      2021, 21(25):10670-10679.

      摘要 (229) HTML (0) PDF 11.94 M (510) 评论 (0) 收藏

      摘要:恒扭矩工具是一种运用在石油钻井领域的高效破岩工具,影响该类工具性能的关键因素是非标组合式碟簧的力学性能。采用A-L法与有限元法对组合式碟簧按不同叠合片数、摩擦状态进行静力分析,得到载荷-变形曲线、等效加载/卸载刚度、功损比、极限载荷变化曲线;对组合式碟簧进行动态响应分析,得到在不同加载速率、预压量、载荷幅值、加载频率下的力学性能。结果表明:考虑大变形与塑性变形的有限元结果与试验结果吻合度更高,A-L法产生偏差与实际等效摩擦系数不在设定的标准区间内有关;考虑系统稳定性与阻尼耗能,优选出碟簧组的组合形式为4片叠合,最小对合单元预压量取3mm,对合组数20组。研究结果对该类工具的研发具有科学的指导意义。

    • >TH机械、仪表工业
    • 基于时滞补偿的气动系统位置控制仿真

      2021, 21(25):10680-10689.

      摘要 (380) HTML (0) PDF 5.23 M (623) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决气动系统在控制过程中出现的时滞性、非线性性和外部干扰等问题,提出了一种基于时滞补偿的模糊PID控制的策略。首先,分析气动系统的工作原理,建立气动系统的机理模型。然后,针对气动系统存在的时滞特性,在Smith预估器的结构中引入干扰观测器,并使用改进的Smith预估器来补偿系统的纯滞后环节。最后,为提高位置控制精度,设计了具有自整定能力的模糊PID控制器。仿真结果表明,改进的Smith预估器与模糊PID控制相结合的策略能够保证系统的稳定输出,提高系统的抗干扰能力和鲁棒性。

    • 手臂疲劳时表面肌电信号特征

      2021, 21(25):10690-10696.

      摘要 (385) HTML (0) PDF 4.14 M (550) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解表面肌电信号(sEMG)的特征的变化规律,找出更加有效的疲劳特征参数组合,通过回归分析和皮尔逊相关系数分析的方法研究了6名受试者负重状态下,手臂表面肌电信号的时域、频域和时频域特征参数与主观疲劳感量表(RPE)值之间关系。结果表明:随着负重时间的持续,sEMG的时域特征均方根值(RMS)和积分肌电值(iEMG)有上升趋势,频域特征平均功率频率(MPF)、中值频率(MF)有下降趋势,而时频域特征瞬时平均频率(IMPF)、瞬时中值频率(IMF)出现先短暂上升然后下降趋势。对各特征参数进行非线性拟合,发现RMS和iEMG幂函数拟合优于指数函数拟合,而MPF、MF、IMPF和IMF指数函数拟合优于幂函数。对联合特征参数与RPE进行多元回归分析,发现RMS与MF组成的回归模型判定系数R2最大。可见RMS与MF相结合作为评估肌肉疲劳的联合参数更加合理有效。

    • >TK能源与动力工程
    • 基于声发射的活塞环缸套系统的摩擦润滑特性

      2021, 21(25):10697-10702.

      摘要 (284) HTML (0) PDF 8.61 M (773) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >TL原子能技术
    • 池式钠冷快堆双环路12%差异非对称功率运行及流量调节缓解工况的三维数值模拟

      2021, 21(25):10703-10709.

      摘要 (340) HTML (0) PDF 11.15 M (1045) 评论 (0) 收藏

      摘要:双环路池式钠冷快堆在部分事故运行工况下,堆本体内一回路的两组环路可能出现非对称功率运行工况,使得钠池内出现特殊的非对称三维热工分布特征,对核电厂的正常运行产生一定影响。本研究基于三维数值模拟方法,对池式钠冷快堆进行全尺寸一体化计算,模拟当一回路两个环路的冷却功率不相等时,一回路主热传输系统的三维热工水力变化。并分析流量分配调节措施对池内非对称运行现象的缓解效果,获取钠池内整体三维温度、流动分布特性。计算结果表明,两环路在12%冷却功率差异的非对称运行条件下,两环路IHX出口温差可达20 ℃,经适当的流量分配调节后,可补偿冷却功率差异造成的非对称现象,在较高运行功率下两个环路的温度场可以形成基本稳定的对称分布,两环路IHX出口温差仅约3 ℃,双环路非对称效应得到有效缓解,关键区域和部件的热工参数可以满足安全要求。本三维计算结果是对现有一维、二维计算程序的有力补充,可为核电厂设计、运行提供三维数值参考。

    • >TM电工技术
    • 基于负荷曲线分段的配电网无功优化策略

      2021, 21(25):10710-10717.

      摘要 (386) HTML (0) PDF 5.26 M (590) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对电网负荷的波动性,采取分时段无功补偿策略对改善电压质量和保证运行经济性具有重要实用价值。首先基于典型日负荷曲线建立了负荷曲线的优化分段模型。在此基础上基于平均节点电压偏移灵敏度指标和网损灵敏度指标建立了无功补偿点的筛选确定方法,并以平均电压偏移和网损最小为优化目标建立无功补偿优化模型。通过基于分解的多目标优化算法对所建立优化模型分别进行求解,可得出负荷曲线的分段点及每个负荷分段下对应的最优补偿方案。最后以IEEE 33节点配网系统仿真分析,验证了所建立优化策略的可行性和有效性。

    • 基于小波分解-卷积神经网络和支持向量回归的短期负荷预测

      2021, 21(25):10718-10724.

      摘要 (340) HTML (0) PDF 4.83 M (759) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高短期负荷预测精度,考虑到除历史负荷数据之外的其他因素对短期负荷预测的重要影响,提出了一种基于离散小波分解(wavelet decomposition,WD)、卷积神经网络(convolutional neural network ,CNN)和支持向量回归机(support vector regression ,SVR)的负荷预测模型。该方法通过小波分解算法对历史负荷数据进行分析与重构,得到长度相同的历史负荷数据,降低了原始序列中非平稳性对预测精度的影响,然后对天气因素,日期类型进行特征构造,得到特征数据,最后将处理后的负荷数据输入卷积神经网络支持向量回归机模型,将天气特征数据输入BP神经网络支持向量回归机模型,通过两个模型结果的叠加得到最终的预测值。实验结果表明,文章模型的预测精度和效率优于传统的CNN网络,SVR网络以及输入不进行划分的CNN-SVR模型,验证了其可行性。

    • 滑坡区输电塔线体系抗变形能力及动力响应分析

      2021, 21(25):10725-10731.

      摘要 (292) HTML (0) PDF 7.57 M (661) 评论 (0) 收藏

      摘要:滑坡区输电线路由于风荷载作用产生的附加内力,承受地表变形能力大幅降低,极易发生断线、倒塔等事故,因此对输电塔线体系在风荷载和地表变形作用下进行安全性研究具有重要意义。以滑坡区某220kV输电线路为研究对象,建立两塔三线体系有限元模型,并通过Kaimal谱和线性滤波法建立风荷载模型,对输电塔线体系在无风工况下的抗变形能力和设计风速工况下的动力响应进行分析。结果表明,在无风工况下,塔腿的沉降变形对输电塔线体系的影响最严重,铁塔发生屈服的杆件主要位于塔脚点、第一横隔材与斜材连接点以及第一横隔材与主材连接点;在设计风速条件下,塔线体系大部分工况仅能承受正常无风工况下的塔腿变形的60%~80%,垂直于线路方向的双腿沉降工况抗变形能力下降的最严重,仅能承受正常工况的30%,同时,塔线体系导、地线的应力以及塔头的位移均会在动力响应达到峰值时超限,从而导致塔线结构失效。

    • 基于随机矩阵理论的局部放电脉冲快速检测方法

      2021, 21(25):10732-10736.

      摘要 (242) HTML (0) PDF 4.77 M (336) 评论 (0) 收藏

      摘要:局部放电(Partial Discharge, PD)的检测是开展电力设备状态评估的重要手段之一。由于现场背景噪声及干扰信号影响,采集到的局部放电信号往往淹没在噪声中。噪声抑制算法是提高局部放电脉冲检测的有效方法,但这些噪声抑制算法往往需要针对所有采集的数据展开,当数据量特别大的时候将严重影响其实时性。因此,本文提出了一种基于随机矩阵谱分布理论的局部放电脉冲快速检测新方法。利用特高频传感器接收到的PD时间序列构造高维随机矩阵,再根据随机矩阵理论下时间序列模型的经验谱分布理论,提出了基于滑动时间窗的局部放电脉冲快速检测方法。仿真及实验室测试结果表明,所提方法能快速地识别出时间窗数据中的PD脉冲。

    • 220 kV电缆油终端典型缺陷电场及温度特性

      2021, 21(25):10737-10745.

      摘要 (234) HTML (0) PDF 10.64 M (9124) 评论 (0) 收藏

      摘要:电缆油终端在安装过程中由于施工工艺的原因会产生主绝缘划伤、半导电层尖端、绝缘层杂质及铜屏蔽网缺失等典型缺陷。本文建立终端电-热耦合仿真模型,研究典型缺陷下缺陷处电场及温度分布特征。结果表明:缺陷的存在会导致场强增大,半导电层尖端使场强增大了6.72倍,其引起的场强畸变最为严重,主绝缘划伤和绝缘层杂质分别导致缺陷处场强增大了1.57倍和1.26倍,铜网缺失使场强略微增加,同时缺陷尺寸大小及位置对场强分布均有不同程度的影响。缺陷的存在也会引起终端温度升高,主绝缘划伤、半导电尖端和绝缘层杂质分别使缺陷处温度升高1.94 ℃、1.6 ℃和1 ℃,铜网缺失时缺陷处温度升高8.7 ℃,缺陷处温度会随着环境温度的增大而升高。研究结果可为电缆油终端绝缘设计提供依据。

    • 基于5G通信的智能配电网改造经济性综合评估方式

      2021, 21(25):10746-10754.

      摘要 (254) HTML (0) PDF 2.07 M (365) 评论 (0) 收藏

      摘要:5G通信技术应用于配电网自动化和差动保护领域,为配网的故障精确定位、隔离与恢复供电提供了新的发展前景。但是目前5G配网建设领域的技术经济学分析并不多,许多投资运营商仍对其成本持怀疑态度。针对上述问题,本文构建了基于网络拓扑结构5G通信的配电网改造经济性评估体系,克服了通过历史数据获得指标可操作性低的局限性;通过采用成本效益分析法对决策指标进行归一化,并利用不确定层次分析法确定各项指标的主观、客观权重以及综合权重,提高权重因子的准确性;最后利用正态分布的模糊函数法对某省基于5G配电网改造进行综合评价,验证了本文所提方法的有效和可靠性。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 基于麻雀搜索算法优化支持向量机的刀具磨损识别

      2021, 21(25):10755-10761.

      摘要 (401) HTML (0) PDF 7.40 M (470) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对微小深孔钻削刀具磨损状态检测的工程需求,提出了基于钻削声信号的麻花钻头磨损状态识别方法。根据不同磨损程度的麻花钻在钻削过程中的声信号,使用经验模态分解(EMD)将声信号分解成若干个固有模态函数(IMFs),通过时频联合分析探索刀具磨损与声信号特征之间的关联规律;再使用麻雀搜索算法(SSA)优化支持向量机(SVM)的参数,并利用SVM实现基于声信号特征的刀具磨损状态识别。实验结果表明,微小深孔钻头磨损程度与钻削声信号特征之间存在非线性耦合关系,声信号高频特征对钻头磨损程度的变化非常敏感;采用经过SSA优化后的SVM算法,基于优选的IMF特征能够准确识别钻削刀具磨损状态,识别准确率可达98.246%。

    • 结合旋量理论和代数方法的六自由度机械臂逆运动学求解算法

      2021, 21(25):10762-10767.

      摘要 (442) HTML (0) PDF 3.66 M (511) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对6自由度且具有相互平行的三个相邻关节轴的串联式机械臂逆运动学问题,提出一种结合旋量理论与代数方法的逆运动学求解方法。首先通过旋量理论建立运动学模型,利用Paden-Kahan第1类子问题求解第1关节角度;然后采用欧拉角理论,通过代数方法求解第5,6关节角度;最后再次利用Paden-Kahan第1类子问题求解第2,3,4关节角度。以UR5协作机械臂为例,计算逆运动学得出8组解,其中逆解的最大位姿误差为10^(-15)数量级,证明了提出的逆运动学求解算法的准确性。

    • 基于知识图谱的4D打印研究可视化分析

      2021, 21(25):10768-10773.

      摘要 (346) HTML (0) PDF 5.44 M (9236) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,基于智能感应材料的增材制造技术即4D打印技术已愈发引起学者和社会的广泛关注。基于中国知识基础设施工程(CNKI)检索平台,设计针对4D打印研究领域的文献数据挖掘分析框架,构建数据库,以Cite Space等软件为支撑进行量化研究。研究结果表明,中国4D打印研究领域科技文献发文量总体呈现指数式增长规律,在历经稳定增长阶段后,进入了快速增长期。该技术领域核心研究机构与核心作者集群重合,且呈现集群内小规模合作、集群间合作不足的特点。在微观技术分化趋势层面,4D打印研究已分化为打印材料、记忆效应、技术应用三大类;在宏观技术热点演化层面,目前该技术研究呈现出从概念集中探索到研究领域多样化的特点,向着基于4D打印超材料的研究方向发展,判断该发展趋势也是该领域未来技术机会。

    • 基于支持向量回归和高斯过程回归的水文时间序列特征提取方法

      2021, 21(25):10774-10779.

      摘要 (285) HTML (0) PDF 3.35 M (906) 评论 (0) 收藏

      摘要:水文时间序列受多种环境因素影响,表现出明显的综合性,传统的利用单一神经网络进行特征提取解释性不足。提出一种基于支持向量回归和高斯过程回归的水文时间序列特征提取方法。首先罗列水文时间序列候选特征,将特征组合等价于0-1规划,并将各特征组合分别进行支持向量回归与高斯过程回归建模,利用遗传算法演化求解一组最优特征组合,使得支持向量回归和高斯过程回归输出误差同时最小。为了证明所提方法的高效性与准确性,以屯溪流域水文时间序列数据为对象进行验证。实验结果表明,基于支持向量回归和高斯过程回归特征提取方法的水文时间序列预测结果优于传统神经网络特征提取方法。

    • 基于双向编码文本摘要-长短期记忆-注意力的检察建议文本自动生成模型

      2021, 21(25):10780-10788.

      摘要 (249) HTML (0) PDF 3.58 M (458) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对诉讼案件文档包含句子较多导致模型实时性较差且无法保证文本生成质量的问题,提出一种基于BERTSUM-LSTM-attention的检察建议文本自动生成方法。首先通过BERTSUM对句子的首端标识符[cls]进行编码获取不同长度句子的特征,然后采用LSTM网络对长句子特征进行深层次编码来获取长距离句子的依赖关系,最后引入attention机制来捕捉对文本生成起重要作用的关键信息,通过分配不同权重来区分信息的不同作用。在公益诉讼案件的环境保护领域数据上进行测试,实验结果表明,本文方法相比其他模型,在ROGUE-1-F1, ROGUE-2-F1, ROGUE-L-F1指标上均有不同程度的提升,相比最优模型BERT+transformer,参数量比其少11M,训练和测试时间在每百个步长较后者分别少15s和4s,在提高模型实时性的基础上确保了文本生成质量。且本文方法相比其他所有方法,在ROGUE-1-R, ROGUE-2-R, ROGUE-L-R指标上取得最高值,说明本文方法对关键句更敏感,对关键句的查全效果更好。

    • 基于三通道注意力网络的番茄叶部病害识别

      2021, 21(25):10789-10795.

      摘要 (294) HTML (0) PDF 12.29 M (8890) 评论 (0) 收藏

      摘要:对番茄病害进行识别,近年来一直是植物病害预防的研究热点。由于受到复杂背景干扰,番茄叶部病害识别准确率不高,针对这一问题,本文提出一种基于三通道注意力机制网络的番茄叶部病害识别方法。该网络基于ResNeXt50残差网络,将注意力模块嵌入至残差网络的ResNeXt模块中可以并行提取目标的通道特征和空间特征,获取有效的语义信息。训练阶段通过设计双损失函数和数据增强进一步提升分类准确度,并通过迁移学习网络预训练参数的方式提高网络训练效率。实验结果表明,使用双损失函数和数据增强后,基于三通道注意力网络的番茄病害识别算法在测试集上的平均识别准确率达98.4%,相比于传统机器学习方法和其他神经网络方法的准确率更高,检测速度满足实时性,kappa系数为0.96,满足叶部病害识别的高精度要求。该方法能够有效地对10种番茄叶部病害进行识别,为植物病害识别提供了一种新的思路。

    • 工业管道内壁损伤重建与检测

      2021, 21(25):10796-10805.

      摘要 (346) HTML (0) PDF 9.31 M (556) 评论 (0) 收藏

      摘要:工业管道内壁的检测可以提前发现安全隐患,降低危害。针对管道内壁分辨率低、适用性差等特征,提出了工业管道内壁的重建方法。首先搭建内窥镜视频采集平台对管道内壁进行实时采集,采用张正友平面标定法进行标定处理,为了提高工业管道内壁检测的时效性,研究了几何成像关系对管道内表面图像进行径向拉伸的算法;采用改进的尺度不变特征转换(scale-invariant feature transform,SIFT)算法进行特征点提取与匹配,融合随机抽样一致(random sample consensus,RANSAC)算法和加权融合算法剔除误匹配对以及消除拼接缝,实现了管道内表面损伤图像的完整重建。实验结果表明,该算法时效性仅有1.5625 s,准确率可高达96%以上,为工业管道内壁损伤检测提供了新的思路。

    • 用于面部虚拟整形的三维人脸重建系统设计

      2021, 21(25):10806-10813.

      摘要 (288) HTML (0) PDF 12.72 M (1544) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决面部整形手术成功率低的问题,设计了用于面部虚拟整形的三维面部重建系统。该系统首先利用高精度深度相机采集人脸多角度深度图像,将每幅深度图像分别转换为对应点云模型并进行去噪预处理。接着,将正面点云和侧面点云进行粗匹配实现点云拼接,并提出一种改进的精配准算法进行精配准,得到目标人脸三维点云模型。对点云模型网格化处理后,提出一种基于半边结构的细分算法来提高重建模形精度,最后完成贴图即可构建人脸模型。为了验证所设计系统的重建精度,本文设计了对比实验。结果表明:系统重构人脸与其他重建系统相比,提高了人脸精度,且与真实人脸间差距小于2mm,可以将其应用于面部虚拟整形,从而对专业医师提供术前指导,提高手术成功率。

    • 基于自适应神经网络的云资源预测模型

      2021, 21(25):10814-10819.

      摘要 (343) HTML (0) PDF 2.37 M (366) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了避免容器云资源因资源供求不均衡而导致的资源利用率差等问题,需要对未来时刻的资源需求情况进行预测来进行更精准的调度和分配资源,因此,结合神经网络的高效学习能力与自适应调整的学习率,提出一种基于自适应神经网络的云资源预测模型。首先融合卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)和长短期记忆网络(long short-term memory network,LSTM)的特点去挖掘历史数据的特征,预测未来的资源需求;然后根据模型预测情况自适应调整学习率,提高模型预测的精度。使用Microsoft Azure公开数据集进行测试,相较于单一模型CNN、LSTM和未加入自适应学习率的神经网络模型,均方根误差分别下降了17.74%、18.27%和6%,证明了模型的有效性。

    • >TQ化学工业
    • 铁基多元催化剂组分对V型火焰法生长碳纳米管的影响

      2021, 21(25):10820-10826.

      摘要 (262) HTML (0) PDF 11.21 M (523) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现火焰法批量制备碳纳米管,采用自行研发的V型火焰燃烧器,深入研究催化剂组分对碳纳米管的影响,并开发新型催化剂。利用扫描电镜、能谱仪和拉曼光谱仪分析不同催化剂所得产物的形态、质量和结晶度;通过分析程序升温还原曲线和X射线光电子能谱,研究不同催化剂活性组分及助催化组分对催化剂性质的影响。结果表明:通过选择活性组分和配合组分,能够控制碳纳米管的形态和质量,开发了能够生长高密度簇状碳纳米管的三元催化剂;本实验条件下,铁作为活性组分要优于镍,少量的镍以游离态NiO存在,激活催化剂催化活性;铬不适于作为活性组分,在催化剂中扮演分散剂的角色,使活性组分分散,促进簇状碳纳米管的形成;Fe2+/Fe3+的比例影响催化剂催化活性,Fe2+/Fe3+比例减小能够提高催化剂的还原性及催化活性。可见,通过深入研究不同组分的作用,进而研制新型催化剂,能够改善V型火焰法生长碳纳米管的形态及产量,为批量生产特定形态的碳纳米管提供低成本、简单易操作的有效方法。

    • >TU建筑科学
    • 瞬态激励下冻融循环对桩-土耦合刚度影响试验

      2021, 21(25):10827-10835.

      摘要 (306) HTML (0) PDF 8.80 M (391) 评论 (0) 收藏

      摘要:考虑桩-土的相互作用,在冻融循环作用下,土体的力学性质必然发生变化,构件的动力响应特性也会随之发生变化。为研究瞬态激励下冻融循环作用对桩-土耦合刚度的影响,设计和制作混凝土试验桩模拟基桩,通过压电陶瓷的正压电效应,利用压电智能骨料作为传感器测定冻融循环过程中瞬态激励下结构的波动响应,并对比分析两种不同土体含水率下压电信号的特性和能量大小,提供一种基于压电智能骨料的结构动力响应实时监测方法。试验结果表明,在冷冻过程中,瞬态激励下各测点时域波形幅值减小,而融化过程中,各点的时域波形幅值增大,且土体含水率越高,时域波形幅值变化越大;多次冻融循环后,瞬态激励下的桩-土耦合刚度变小。在不同含水率时,离瞬态激励点最近的两块PZT的能量指数平均差别分别为30%、25%,在含水率为6%时,平均每一次冻融循环会使桩-土耦合刚度减小约6%,而在含水率为12%时,平均每一次冻融循环会使桩-土耦合刚度减小约10%。12%的含水率相比6%的含水率,其对桩-土耦合刚度的影响大约高68%。

    • 强震作用下混凝土框架结构的地震失效模式

      2021, 21(25):10836-10842.

      摘要 (373) HTML (0) PDF 8.33 M (7861) 评论 (0) 收藏

      摘要:汶川地震之后通过大量的震害调查发现,许多按照抗震规范“强柱弱梁”准则设计的钢筋混凝土框架结构并没有出现预期的“全梁铰式”理想失效模式。本文采用20条地震动记录作为输入来考虑地震动的不确定性,基于OpenSees分别对钢筋混凝土结构进行地震动相同,峰值加速度不同和地震动不同,峰值加速度相同两种工况下的结构失效模式分析,分析了地震动不确定性对结构失效模式的影响。给出了按我国规范设计的钢筋混凝土框架结构在大震、巨震作用下的失效模式。

    • 火灾下大空间铝合金网架受力性能

      2021, 21(25):10843-10850.

      摘要 (253) HTML (0) PDF 15.04 M (723) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对铝合金空间结构抗火性能较差的问题,以正放四角锥铝合金空间网架为对象,基于实用大空间建筑火灾空气升温经验模型模拟火灾温度场,采用增量法对各构件的温度进行计算,利用ANSYS WORKBENCH构建铝合金网架遭受火灾温度场的有限元模型,研究铝合金网架在火灾下不同时间段的受力效应和变形特征;并利用有限元的手段,对比分析了铝合金网架和Q355普通钢网架在火灾下的受力性能。研究结果表明:铝合金网架在火灾升温60min时温度达到峰值,最大温度应力主要集中在角部支座附近,其变形特征为整体向上起拱;铝合金网架从角部杆件发生局部破坏,随后造成整体变形过大而导致整个网架的坍塌破坏;铝合金网架在常温下受力性能优于Q355普通钢网架,但火灾下受力性能劣于Q355普通钢网架,工程实践中应根据结构的使用功能合理选择结构的材料。

    • 嵌入空心不锈钢球的钢管混凝土中长柱轴压性能

      2021, 21(25):10851-10858.

      摘要 (235) HTML (0) PDF 8.66 M (294) 评论 (0) 收藏

      摘要:以长细比和空心率为参数,设计制作12根嵌入空心不锈钢球的钢管混凝土中长柱,以及用于对比的同参数钢管混凝土柱。通过轴压试验,获得了两种类型钢管混凝土柱的破坏形态和荷载-位移曲线,分析了长细比和空心率对试件轴压破坏形态的影响。试验结果表明:在本次试验的参数范围内,试件极限承载力随着空心率增大降低,随着长细比的增加降低,空心率对钢管混凝土构件的抗压能力影响较大,相较于实心构件,空心构件承载力降低程度最小为15%,最大可达34%。根据试验结果,提出嵌入空心不锈钢球的钢管混凝土中长柱极限承载力的计算方法,为工程应用提供了参考。

    • 非饱和黏土土体吸力及其对抗剪强度影响试验

      2021, 21(25):10859-10866.

      摘要 (297) HTML (0) PDF 8.44 M (530) 评论 (0) 收藏

      摘要:非饱和土基质吸力及土–水特征曲线研究对于预测土体的渗流、强度、体变等工程特性具有重要意义。针对合肥典型非饱和黏土,采用滤纸法和温湿度计法开展不同含水率下黏土的吸力试验,同时采用四种预测模型对土–水特征曲线进行对比分析。结果表明,非饱和黏土基质吸力与总吸力均随含水率的升高而降低;当土体处于高含水率时,其吸力随含水率变化速率较低;当土体处于低含水率时,土体吸力随含水率降低迅速升高,呈指数型增长。土体渗透吸力随含水率的增加逐渐增大,达到饱和时渗透吸力基本稳定在750kPa至850kPa区间;修正FX模型兼有较高拟合精度和数值稳定性等特点,适用于计算非饱和黏土基质吸力。最后,结合直剪试验结果可以得出,黏土的黏聚力绝大部分由土颗粒间吸引力所产生,高含水率、低吸力状态下基质吸力对黏聚力的影响占比可达91.13%,而后基质吸力贡献值则逐渐减小直至趋向于0。

    • 粗粒土大型静止侧压力系数测定试验的颗粒流模拟

      2021, 21(25):10867-10872.

      摘要 (277) HTML (0) PDF 5.62 M (325) 评论 (0) 收藏

      摘要:静止侧压力系数K0是粗粒土重要的力学参数。本文采用基于离散元理论的颗粒流数值分析和室内试验相结合的方法,建立了粗粒土大型K0试验的三维颗粒流模型,模拟结果与室内试验具有良好的一致性。在总结数值试验结果的基础上,分析了粗粒土的位移和力链的细观变化过程,并研究了不同竖向应力下细观参数与K0的关系曲线,探讨孔隙率、颗粒摩擦系数、切向刚度、法向刚度等参数对粗粒土K0的影响规律,并建立了细观参数和粗粒土K0的函数关系。结果表明:相同竖向应力下试样K0随着孔隙率的增大逐渐增大,但增大趋势趋于平缓;试样K0与摩擦系数存在线性负相关关系;在相同竖向应力下,试样法向接触刚度越大或切向接触刚度的越大时,K0值越小。

    • 锚杆拉拔过程中力学特性试验

      2021, 21(25):10873-10879.

      摘要 (209) HTML (0) PDF 10.69 M (929) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 软土地基基坑开挖对坑底桩受力与位移影响的时效分析

      2021, 21(25):10880-10886.

      摘要 (242) HTML (0) PDF 2.10 M (343) 评论 (0) 收藏

      摘要:深基坑开挖卸荷会对坑底工程桩的桩身受力和位移特性产生影响,同时在实际工程中,软土在开挖情况下具有较为明显的蠕变效应,但较少有人研究蠕变对坑底工程桩桩土相互作用的影响。采用两阶段分析方法,第一阶段基于H-K三参数模型推导出Mindlin的时域解,提出了一种用于计算基坑开挖卸荷引起的坑底土体竖向附加应力的计算方法,并进一步解得坑底土体竖向位移场的时域解。第二阶段通过建立桩身控制方程,利用有限差分法得到开挖卸荷后考虑坑底土体蠕变变形的单桩非线性分析方法。研究结果表明,得到的时域解能够较好的反映软土基坑开挖条件下考虑土体蠕变变形时坑底单桩的桩身轴力和位移特性发展趋势,为相关工程提供参考。

    • 等质量圆形基础与风电空心锥形基础承载特性

      2021, 21(25):10887-10895.

      摘要 (219) HTML (0) PDF 7.28 M (367) 评论 (0) 收藏

      摘要:空心锥形钢筋混凝土基础是一种新型陆地风电基础形式。开展数值模拟,研究了钢筋混凝土用量相等条件下陆地风电空心锥形基础和传统重力式圆形基础分别在水平荷载、竖向荷载、弯矩作用下承载特性和土体变形规律,探讨了基础尺寸、比尺效应的影响。研究表明:锥形基础水平承载力较圆形重力式基础提高幅度为202%~456%,并能有效控制基础位移;弯矩承载力较圆形基础大幅提升5.1~7.9倍;竖向承载力最大较圆形基础提高35.5%。空心锥形基础水平极限承载力随径高比(基础顶面直径与高度之比)的增大逐渐减小,竖向与弯矩极限承载力随径高比的增大而增大。极限状态下,随基础径高比增加,水平和弯矩荷载作用下,基础周围土体隆起量逐渐减小;竖向载作用下,土体变形范围逐渐增大。对基础极限承载力进行无量纲化处理,研究比尺效应对其影响,发现比尺效应对基础竖向承载力影响较大,对水平和弯矩承载力影响较小。

    • 酸雨-冻融侵蚀下透水混凝土性能损伤

      2021, 21(25):10896-10902.

      摘要 (186) HTML (0) PDF 8.54 M (388) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究酸雨和冻融共同作用对透水混凝土性能的影响,采用酸雨-冻融侵蚀试验,分析不同橡胶掺量(0%、3%、6%和9%)下透水混凝土的质量、动弹性模量、超声波波速、抗压强度和透水系数等指标的变化规律,通过SEM和XRD试验,从微观角度分析酸雨-冻融侵蚀机理。结果表明,透水混凝土的质量损失率、超声波波速损失率、透水系数和抗压强度损失率均呈不断上升趋势,相对动弹性模量呈不断降低趋势。掺入适量橡胶,会改善透水混凝土抗侵蚀性能。此外,利用灰色聚类分析得出透水混凝土的动弹性模量、超声波波速、抗压强度和透水系数等指标可以归为一类进行研究;结合SEM和XRD分析图谱分析得出酸雨-冻融循环试验的主要侵蚀产物为AFt晶体。

    • >TV水利工程
    • 贵州水城县尖山营滑坡破坏机制及稳定性分析

      2021, 21(25):10903-10908.

      摘要 (299) HTML (0) PDF 10.57 M (566) 评论 (0) 收藏

      摘要:为对尖山营滑坡变形破坏机制及稳定性进行研究,结合收集的资料和现场调查情况综合分析,运用构造地质学、数值模拟、无人机等手段方法展开研究。结果表明:尖山营滑坡纵长480 m,横宽250 m,面积约1.1×105 m2,滑坡体量约5.5×105 m3,属中型浅层滑坡;滑坡体在多年煤层采动影响下,坡体较破碎且出现大量裂缝,持续降强降雨渗入低了滑带的抗剪强度,增加了坡体内的静水压力和动水压力,从而促进滑坡体向前缘临空面发生滑动,其变形破坏模式为蠕滑-拉裂型;利用FLAC3D数值模拟分析,对滑坡的稳定性进行评价,得到其在天然和暴雨两种工况下的稳定性系数及剪应变增量云图。

    • >U交通运输
    • 型钢-混凝土组合梁桥面连续抗裂性能

      2021, 21(25):10909-10916.

      摘要 (238) HTML (0) PDF 6.12 M (384) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了掌握常规设计方法下型钢-混凝土组合梁桥面连续的开裂特征和破坏模式从而优化结构设计,对此类结构开展足尺模型试验和有限元分析。试验结果表明:常规设计方法下桥面连续构造抗裂性能差,在较低荷载下便会出现开裂;裂缝分布集中在桥面连续区域1.2 m范围内,裂缝数量少;试件破坏模式是剪力钉被剪断随后连接板钢筋屈服。基于试验结果,建立有限元模型进行进一步分析,分析结果表明:与不考虑滑移的梁相比,考虑滑移的组合梁的开裂荷载将提高,极限荷载取决于剪力连接件抗剪强度;栓钉间距、连接板厚度的增加能提高桥面连续的开裂荷载和极限承载力,栓钉直径对桥面连续的开裂荷载影响不大,但对其承载力影响较大;连接板底部与钢梁做无粘接处理可以大幅提高桥面连续开裂荷载。

    • 冻融作用对环氧沥青混凝土复合梁抗裂性能的影响

      2021, 21(25):10917-10923.

      摘要 (256) HTML (0) PDF 7.42 M (305) 评论 (0) 收藏

      摘要:在中国北方季节性冰冻地区,反复的冻融作用对环氧沥青混凝土的抗裂性能影响较大。本文分别对7组环氧沥青混凝土试件进行0到30次冻融作用,研究了冻融作用对弯曲劲度模量及复合梁平面应变断裂韧度(KIC)的影响,分析了不同冻融重复作用下带裂缝的复合梁发生裂缝扩展时的横向应力应变响应和层间粘结状况。研究结果表明:弯曲劲度模量随冻融循环作用的升高而降低;复合梁平面应变断裂韧度(KIC)、裂缝尖端最大横向拉应力/应变随着冻融重复作用的增加先降低后增高;不同冻融重复作用下带裂缝复合梁断裂不会发生在环氧沥青粘结层。

    • 委内瑞拉岩沥青改性沥青配制及老化机理

      2021, 21(25):10924-10930.

      摘要 (226) HTML (0) PDF 9.79 M (409) 评论 (0) 收藏

      摘要:委内瑞拉岩沥青(VRA)是一种批量开采时间不长的岩沥青,为探究不同掺量下VRA改性沥青的掺配性能及老化机理,本文针对VRA改性沥青,选取0%、4%、8%、12%、16%和20%六种VRA掺量开展RTFOT老化前后的质量、三大指标、黏度、AFM等测试,计算分析质量损失、残留针入度比、软化点增量、延度变化、黏度比、老化指数、AFM二维图、AFM三维图、AFM图表面粗糙度等技术指标。研究表明:随VRA掺量增长,VRA改性沥青老化前后针入度呈指数下降、135 ℃旋转黏度呈指数上升、软化点呈线性上升、15 ℃延度急剧下降并趋于平稳、质量损失绝对值呈线性增加、粗糙度呈凹型抛物线变化,4%-8%VRA改性沥青老化前后技术性能较好,是一种优质的岩沥青改性沥青。

    • 近断层脉冲型地震动作用下黏滞阻尼器和双调谐质量阻尼器对曲线高墩刚构桥减震控制

      2021, 21(25):10931-10939.

      摘要 (298) HTML (0) PDF 8.40 M (551) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究粘滞阻尼器(VD)和双调谐质量阻尼器(DTMD)对曲线高墩刚构桥的减震控制效果,基于OpenSees建立某曲线高墩刚构桥的非线性分析模型,选取三条近断层脉冲型地震动对其进行动力时程分析。分别探究了VD的阻尼系数和阻尼指数,以及DTMD的上下层结构的阻尼比、质量比、频率比等阻尼器参数对其在曲线高墩刚构桥中的减震效果影响规律。结果表明:在本文分析VD的阻尼系数、阻尼指数变化范围内,VD对曲线高墩刚构桥墩顶位移减震率在9.42%~15.28%范围内,近断层脉冲型地震动作用下粘滞阻尼器对曲线高墩刚构桥的减震效果不佳。设计较优的DTMD控制下曲线高墩刚构桥的结构内力减震效果在45%左右,结构位移加速度在55%~75%范围内,DTMD可用于曲线高墩刚构桥减震控制中。

    • 车致桥梁振动与黏滞阻尼器参数

      2021, 21(25):10940-10947.

      摘要 (314) HTML (0) PDF 6.66 M (528) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前国内外已通车运营的大跨度悬索桥,在车辆荷载作用下普遍存在因主梁纵向累计位移过大而引起的伸缩缝和支座提前破坏现象。针对该问题,通过在主梁纵桥向设置黏滞阻尼器,并采用非线性时程分析方法对结构进行动力响应分析,研究了阻尼器对车辆荷载引起的纵向振动响应的控制效果及阻尼器参数变化对控制效果的影响规律。结果表明:设置恰当参数的黏滞阻尼器,可以有效抑制悬索桥在车辆荷载作用下的振动响应;主梁梁端最大位移、梁端累计位移和1/4跨处的竖向最大位移随阻尼器参数变化的规律具有一致性。最后,对大跨度悬索桥黏滞阻尼器参数的选用问题进行总结,建议先以车辆荷载作用下的主梁纵向振动位移和阻尼器工作功率为优化目标,再根据地震响应的控制效果确定最优参数。这样既能保证黏滞阻尼器具有足够的安全储备,又能同时实现对地震及车辆荷载的控制。

    • 超大直径盾构隧道穿越岩溶发育区地表注浆合理加固范围

      2021, 21(25):10948-10955.

      摘要 (248) HTML (0) PDF 7.15 M (330) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究超大直径盾构隧道穿越岩溶发育区地表注浆合理加固范围,以武汉市某在建工程为依托,设计了以围岩等级、溶洞尺寸及溶洞充填范围为影响因素的正交试验,采用了三维数值方法求解不同方位溶洞与超大直径盾构隧道的最小安全距离,并提出了以最小安全距离主要因素为分段计算准则的地表注浆加固范围确定方法。结果表明:当溶洞位于隧道上方、侧方及下方时,最小安全距离的主要影响因素分别为溶洞尺寸、围岩等级及溶洞尺寸;当溶洞位于隧道上方时,分为4个区段,加固范围在12m~22.5m之间,当溶洞位于隧道侧方时,分为4个区段,加固范围在8m~15m之间,当溶洞位于隧道下方时,分为5个区段,加固范围在8m~15.5m之间。研究成果可为类似工程注浆设计与施工提供参考。

    • 集装箱码头失约集卡出口箱落箱位选择优化

      2021, 21(25):10956-10966.

      摘要 (286) HTML (0) PDF 4.61 M (456) 评论 (0) 收藏

      摘要:集卡预约系统是全球各大港口普遍采用的一种可以提高码头堆场资源利用率的方式,但由于交通、天气或者人为等原因,已预约的外集卡常常不能在预约时段内准时到达,即发生失约,导致码头工作效率降低。因此针对失约出口箱箱位的合理分配是当今港口亟需解决的问题。本文针对失约事件发生下堆场出口箱位分配问题,首先使用正态分布概率方法近似模拟出不同失约等级的集卡实际到达信息,并在此基础上建立了以最小化翻箱数和场桥移动距离为优化目标的数学模型,并用CPLEX对小规模算例进行了求解,证明了本文建立模型的可行性。针对本文模型特点设计了基于邻域搜索的启发式算法,同时设计了不同箱量、不同失约等级下的算例实验,并和传统作业算法进行了对比。算例实验表明上述方法可以在失约事件发生时合理安排出口箱的落箱位,提高码头的作业效率,且能在合理的时间内获得满意解,证明了本文建立模型的可行性和算法的有效性。

    • >X环境科学、安全科学
    • 基于多变量混合长短期记忆神经网络的长沙PM2.5预报模型

      2021, 21(25):10967-10975.

      摘要 (278) HTML (0) PDF 6.96 M (354) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高PM2.5浓度预报准确率,基于长短期记忆(LSTM)神经网络构建多变量混合预报模型(hLSTM),利用空气质量数据、气象数据和日期时间信息对长沙10个空气质量监测站未来24小时PM2.5浓度进行逐小时预报,并对模型精度进行评估。结果表明:hLSTM逐小时PM2.5预报模型误差随预报时效的增加呈现前陡后缓逐步增大,均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和平均绝对百分比误差(MAPE)分别从1 h的6.53 μg·m-3、4.03 μg·m-3和16.02%增大到24 h的20.62 μg·m-3、13.56 μg·m-3和47.34%;模型误差存在明显的季节性差异,呈现冬季>秋季>春季>夏季的特征;相较于基于决策树(DTs)、循环神经网络(RNN)和普通LSTM的预报模型,hLSTM模型能更好地提取长沙PM2.5浓度数据的时序特征,达到更高的预报精度;利用hLSTM模型对长沙2019年12月13日~16日重污染天气过程PM2.5浓度进行预报,各时效的预报结果均能反映污染过程中PM2.5的变化趋势,其中3 h内的预报结果与观测值吻合程度较高。可见hLSTM可较好提取长沙PM2.5浓度变化特征,为其短临预报提供一种新思路。

    • 巴豆醛水解酸化毒性试验影响因素

      2021, 21(25):10976-10983.

      摘要 (211) HTML (0) PDF 5.91 M (536) 评论 (0) 收藏

      摘要:总挥发性脂肪酸(total volatile fatty acid,TVFA)和产酸抑制率是评价有毒有机物对水解酸化毒性的重要指标。本研究以巴豆醛为毒性物质,考察基质浓度、污泥浓度、pH对水解酸化毒性试验的影响,采用气相色谱测定挥发性脂肪酸(volatile fatty acid,VFA),分析产酸情况的变化。结果发现,有机物浓度/微生物浓度(Food/microorganism,F/M)增大至1.47时,TVFA随之增加,F/M继续增大时,因乙酸含量上升导致TVFA略有降低;产酸抑制率随F/M增大而急剧升高,在F/M大于1.47后升高变缓,并于F/M为2.21后基本达到稳定;随着污泥浓度的增加,TVFA略有降低,产酸抑制率在污泥浓度为2.42~4.84 g/L时较高,随后随污泥浓度升高而急剧降低;TVFA和抑制率在pH为7~9范围内均较高。较高的TVFA和产酸抑制率可更好的表征水解酸化毒性,因此水解酸化毒性试验适宜的F/M为1.47~2.21,污泥浓度为2.42~4.84 g/L,pH为7~9。

    • 风险评估在中国的研究进展及热点分析——基于近30年中文核心期刊文献计量分析

      2021, 21(25):10984-10991.

      摘要 (305) HTML (0) PDF 7.65 M (653) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解我国风险评估的研究进展及热点,选取从中国知网期刊数据库检索到的近30年关于风险评估的11184篇文献作为研究对象,采用EndNote软件和VOSviewer软件对发文时间及数量、发表期刊、高被引文献、关键词聚类、新兴主题进行文献计量分析。分析结果表明:风险评估经历初始平稳发展、快速发展和缓慢发展阶段;发文量较多的期刊数量虽然不多,但总发文量较大;高被引文献主要集中发表在2001至2010年间,且高被引文献主要涉及金融和自然灾害风险;我国风险评估的主题主要包含生态环境风险、健康风险、金融风险、信息安全风险、自然灾害风险、企业内部控制风险、社会稳定风险、电力系统风险、食品安全风险;近几年的研究热点是大数据技术、生态环境风险与健康风险。

    • 惰性气体对奥克托今粉尘云爆炸特性的影响

      2021, 21(25):10992-10997.

      摘要 (249) HTML (0) PDF 3.48 M (386) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究惰性气体对奥克托今(HMX)粉尘云爆炸特性的影响,采用改进20L球爆炸测试装置,分别对浓度为300 g/m3HMX粉尘云在空气中以及N2、CO2氛围中的最大爆炸压力及最大压力上升速率进行测定。通过定量分析惰性气体N2、CO2对HMX粉尘云爆炸特性的影响规律,探讨其抑爆机理。结果表明:HMX粉尘云在N2和CO2氛围中的最大爆炸压力较空气中分别下降了42.74%、59.86%,最大压力上升速率分别下降了48.06%、59.99%。说明N2和CO2对HMX粉尘云爆炸特性参数有显著的抑制作用,且CO2的抑爆效果优于N2。

    • 基于Pyrosim的航站楼火灾差异化喷淋系统仿真

      2021, 21(25):10998-11004.

      摘要 (266) HTML (0) PDF 6.55 M (500) 评论 (0) 收藏

      摘要:民用机场航站楼净空高度大、纵深长,当发生火灾时,极易造成烟气积聚、人员伤亡。为了更精确地了解有无喷淋对航站楼火灾发展变化的影响,提出了使用Pyrosim火灾仿真软件,耦合火源点、喷淋、排烟、热电偶、等因素进行综合布局分析,建立航站楼FDS模型,并进行精细化仿真,计算得到有无喷淋系统情况下的烟气层高度、能见度、热辐射温度运行等关键指标,仿真结果更真实、准确地推演航站楼火灾发展演化规律,能够更好地为火灾的应急预案的制定提供决策支持。

当期目录


年第卷第

文章目录

过刊浏览

年份

刊期

点击排行

引用排行

下载排行

×
律回春渐,新元肇启|《科学技术与工程》编辑部恭祝新岁!
亟待确认版面费归属稿件,敬请作者关注