• 2023年第23卷第30期文章目次
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    • >R医药、卫生
    • 有限元法在骨科器械和植入物中的应用综述

      2023, 23(30):12775-12785. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12775

      摘要 (214) HTML (0) PDF 6.80 M (264) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着越来越多的骨科器械和植入物用于治疗受损的人体关节等组织,有限元分析法也在骨科工程领域有着更加广泛的应用。有限元分析法可以将复杂的结构划分为相互作用的小单元,进一步反应整体结构的应力、应变。本文基于有限元分析法在骨科器械和植入物方面的应用背景,归纳整理了有限元法在建模过程、植入物的材料结构选择、植入物的入路方式等方面的应用研究进展,对有限元分析法在骨科工程中的应用前景进行展望,并指出目前存在的不足,以期为骨科移植术前、术中、术后提供参考依据。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 面向复杂狭窄结构检测清除的超冗余度机器人研究进展

      2023, 23(30):12786-12795. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12786

      摘要 (175) HTML (0) PDF 8.98 M (436) 评论 (0) 收藏

      摘要:超冗余度机器人具有大长径比、灵巧运动、柔性操作等优点,在航空航天制造、高端装备检修等受限空间的自动化作业中具有重要的应用前景。然而,由于超冗余度机器人的冗余自由度的特性,传统工业机器人的设计、建模与控制方法不可直接应用,超冗余度机器人的相关理论研究面临着严峻的挑战。本文对国内外面向复杂狭窄结构检测清除的超冗余度机器人的研究工作进行了分析,从结构设计、运动学建模、控制方法、运动规划等方面对现有的研究内容进行了分析和总结,并对超冗余度机器人的研究发展进行了展望。

    • >U交通运输
    • 基于机器视觉的桥梁裂缝检测应用及发展综述

      2023, 23(30):12796-12805. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12796

      摘要 (215) HTML (0) PDF 12.50 M (343) 评论 (0) 收藏

      摘要:桥梁裂缝是影响桥梁服役性能的关键因素,裂缝检测对桥梁养护至关重要。目前大部分检测为人工检测,检测人员通过目视检查裂缝,手动记录裂缝,检测的时间成本高昂。基于机器视觉的桥梁裂缝检测系统利用桥梁表面图像进行裂缝识别,近年来借助人工智能技术使裂缝自动化识别的精度和效率大大提升。本文详细介绍基于机器视觉的桥梁裂缝检测系统及其应用,总结该技术在桥梁裂缝检测中的优势及改进方向。

    • >P天文学、地球科学
    • 基于ADE的IFC到CityGML层次转换模型

      2023, 23(30):12806-12816. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12806

      摘要 (94) HTML (0) PDF 17.73 M (141) 评论 (0) 收藏

      摘要:新型城市化建设和管理过程中,借助BIM与GIS的数据集成,不但能实现建筑物的精细化表达,而且室外信息得以兼顾,实现空间分析及室内外一体化表达。但BIM与GIS两种不同的数据格式无法直接实现数据的互通。为此,本文首先分析了IFC和CityGML在文档形式等方面的差异,并实现了多个简单建筑物IFC模型到CityGML3.0 LOD2、LOD3的转换。其次,针对上述数据集成实验中语义丢失问题,扩展GIS的CityGML3.0数据格式,提出CityGML B-Con扩展模型,完善IFC到CityGML3.0的一对一映射关系。最后,实现多个不同复杂程度建筑物IFC模型到CityGML B-Con扩展模型的转换。实验结果表明,利用CityGML B-Con模型能实现BIM与GIS的数据集成。宏观层面来说,能够增强转换后建筑物外观的细节程度,微观层面而言,BuildingConstructiveElement和BuildingInstallation的子类得以区分,IfcStair、IfcRamp和IfcBeam等建筑构件都能通过一对一映射的方式转换至CityGML中,克服了CityGML原有标准在建筑物构件表达方面的缺陷,有效减少了BIM源数据语义信息的丢失。

    • 煤储层孔隙结构与甲烷吸附能量变化的非均质性特征

      2023, 23(30):12817-12826. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12817

      摘要 (98) HTML (0) PDF 9.42 M (211) 评论 (0) 收藏

      摘要:煤储层具有复杂的孔隙结构,在吸附甲烷气体过程中伴随能量变化。为研究煤储层孔隙和甲烷吸附过程中能量变化的非均质特性,使用分形维数分析煤孔隙的非均质性,运用吸附势和表面自由能理论分析等温吸附过程中的能量变化非均质性。结果表明:PY-1、PB-1、PB-2样品主要发育微孔,PY-2样品主要发育大孔,不同样品的孔隙分布差异明显;微孔是吸附甲烷的主要场所,但并非是影响甲烷吸附量的决定因素。煤的孔隙结构和本身性质影响了煤吸附甲烷的非均质性选择,镜质组含量越高,孔隙结构越复杂,孔隙分形维数越大,非均质性越强;甲烷吸附量越高,吸附势和表面自由能变化越大。

    • >R医药、卫生
    • 金银花对RNA病毒蛋白酶活性的影响

      2023, 23(30):12827-12834. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12827

      摘要 (53) HTML (0) PDF 10.29 M (157) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘 要 目的 基于分子对接和实验验证分析金银花不同溶剂提取物及主要成分抗RNA病毒蛋白酶的活性。方法 利用TCMSP(Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology)构建金银花小分子配体库,采用药物分子设计模拟 SYBYL 2.1.1 软件分析金银花与HIV-1蛋白酶和Cathepsin L蛋白酶结合情况。通过荧光法验证金银花不同溶剂提取物(水提物、30% 醇提物、60% 醇提物和85% )抗HIV-1和Cathepsin L蛋白酶的活性。结果 收集金银花22个化学成分, 其中21个活性成分与HIV-1 蛋白酶有较好的结合,金银花抗HIV-1蛋白酶活性强于Cathepsin L蛋白酶。金银花水提物、30% 醇提物、60% 醇提物和85% 醇提物具有抗HIV-1的活性,IC50(half maximal inhibitory concentration)分别为0.14 ,0.015 ,0.05和0.121mg/mL,其中30% 醇提物具有较好的抗HIV-1的活性。金银花不同溶剂提取物未发现有强烈抑制组织蛋白酶的活性,实验结果和计算机筛选结果具有一致性。结论初步明确金银花抗HIV-1蛋白酶和Cathepsin L蛋白酶活性,为抗病毒药物的开发及应用提供理论依据。

    • 基于验证集辅助的脑电信号包裹式降维

      2023, 23(30):12835-12841. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12835

      摘要 (51) HTML (0) PDF 9.12 M (155) 评论 (0) 收藏

      摘要:当今时代信息技术的高速发展促使人们对人机交互领域投以更多的目光,随时监测操作者脑力负荷情况并依此对操作者的任务工作量进行调整,在当下有着重要意义。有研究表明,脑电信号功率谱密度对于脑力负荷分类任务较为适用,但脑电特征维数较高,极易出现维度灾难。目前机器学习中降维方面应用最广泛的算法为主成分分析(PCA),本课题针对主成分分析在脑电信号分类上的不适应性和支持向量机(SVM)对特征间关系的敏感性,提出了基于PCA-SVM与逐阶枚举法的包裹式降维方法,在特征工程阶段引入固定验证集概念辅助包裹式降维,以验证集精度为指标调整特征工程方案,以此提高数据降维后的可分性。由于引入了监督学习概念,实验结果表明,基于PCA-SVM与逐阶枚举法降维过后的数据分类精度要普遍高于只依靠传统PCA的降维方式,以此为高维生物电数据降维提供了新思路。

    • >S农业科学
    • 磷石膏对黄壤镁吸附解吸特性的影响

      2023, 23(30):12842-12849. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12842

      摘要 (32) HTML (0) PDF 2.12 M (138) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤的镁素吸附解吸行为与生态、农作物间的平衡发展密切相关,对维持土壤正常的生态效应具有重要意义。磷石膏用作土壤改良剂可改变土壤的理化性质,进而影响土壤镁的吸附解吸行为。本文以磷石膏和黄壤为原料,研究磷石膏掺量对黄壤镁吸附解吸特性的影响。结果表明:磷石膏基本不影响黄壤的镁吸附行为,适量磷石膏可促进黄壤对镁的吸附作用,培养时间对磷石膏促进或抑制黄壤镁吸附能力作用的影响不显著;原土和混合土样的镁等温吸附过程均符合Langmuir等温吸附方程,磷石膏几乎不影响其对镁的吸附热力学特性;原土和混合土样的镁吸附动力学过程满足准二级动力学方程,磷石膏没有改变黄壤对镁的吸附动力学行为;适量磷石膏可促进黄壤对镁的解吸作用,掺量过多促进解吸的作用会减弱,甚至可能抑制黄壤对镁的解吸作用。

    • 黄土地貌区水力侵蚀敏感性分析:以山西省五寨县为例

      2023, 23(30):12850-12857. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12850

      摘要 (63) HTML (0) PDF 5.32 M (123) 评论 (0) 收藏

      摘要:在自然与人为因素的干扰下,黄土高原地区常年遭受较为严重的水力侵蚀。为了减缓水力侵蚀进程并避免对人类生命财产的损害,对其进行敏感性分析是具有重要意义的。本文从CSLE模型出发,以地貌单元作为评价单元,对降水侵蚀力因子、土壤可蚀性因子、坡长坡度因子、生物/耕作措施因子以及工程措施因子分别进行正向化处理与熵值法确权叠加后建立了一个水力侵蚀敏感性评价模型,借助面积-高程积分对该模型进行评价后,利用该模型对研究区进行水力侵蚀敏感性分析。结果表明:(1)在区域尺度下,文中提出的水力侵蚀敏感性评价模型的评价因子为0.61,相对优于作为对比验证的CSLE模型,因此可以利用该模型对研究区进行水力侵蚀敏感性评价;(2)水力侵蚀敏感性值在不同地貌单元之间表现为:大起伏山地>洪积平原>黄土塬>黄土梁峁>中起伏山地>冲积洪积平原;(3)为了避免对人类生命财产造成损害,北部冲积洪积平原与中起伏山地相交地带、南部大起伏山地的清涟河流域应重点进行治理。该文提出的方法有效解决了黄土地貌区的水力侵蚀敏感性分析问题。

    • 拖拉机湿式离合器连续换挡温升特性仿真分析

      2023, 23(30):12858-12865. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12858

      摘要 (65) HTML (0) PDF 7.98 M (153) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对拖拉机用湿式离合器的换挡过程,在分析传统拖拉机档位使用时间以及换挡时间的基础上,通过AMESim软件建立一维仿真模型,考虑与离合器毂的传热,仿真分析了湿式离合器连续换挡时热传递情况以及不同换挡频率下温升特性。结果表明:连续换挡7次后,温升幅度小于1 ℃。随着换挡频率加快,连续换挡后最高温度上升幅度逐渐增大。摩擦片瞬时传热量从大到小依次为油液、钢片、离合器内毂。钢片瞬时传热量从大到小依次为摩擦片、油液、离合器外毂。与离合器毂的瞬时传热量小于40 W,低于油液瞬时传热量的5%。

    • >TB一般工业技术
    • 可光热除冰的纳米碳管/环氧树脂复合涂层的制备及防腐性能研究

      2023, 23(30):12866-12873. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12866

      摘要 (73) HTML (0) PDF 7.20 M (169) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对民航飞机在高空、寒冷区域飞行时存在的结冰问题,以环氧树脂中掺杂一定含量的碳纳米管制备复合材料涂层,优化提升民航飞机的除冰性能,同时对改善民航飞机机翼蒙皮的防腐性能展开研究。测试表明碳纳米管含量为0.5%时复合材料光热性能更好,温度上升明显。光热循环稳定性测试表明,碳纳米管含量为0.5%时,在150mW/cm2的光照下该复合涂层具有光热稳定性能;自愈性能分析测试得知,在表面受到一定程度的破坏后,该复合涂层能通过加温的方式实现自愈合;电化学工作站测试极化曲线分析中,碳纳米管含量为0.5%的复合涂层腐蚀电位最大为-1.510V,表明其腐蚀速率最低;在静态全浸测试中,碳纳米管含量为0.5%的复合涂层质量减少最小,表明其防腐蚀性能更好。

    • 基于等效源法的单全息面声场分离机理及技术

      2023, 23(30):12874-12882. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12874

      摘要 (39) HTML (0) PDF 8.29 M (127) 评论 (0) 收藏

      摘要:声场分离是实现声场精确重建的一种前处理技术。为改进双全息面分离声场技术采用的测点数目多、分离精度受两全息面之间距离影响等问题。提出一种等效源法的单全息面声场分离方法。利用空间变换的声全息技术识别出声源的大致位置,结合等效源法中声压和法向振速之间的关系,建立起声压和法向振速的分离公式。仿真分析了脉动球作为干扰源的分离结果,结果表明,该方法具有较好的分离精度。可见该方法能在单测量面下实现多相干声源声场的有效分离。

    • >TE石油、天然气工业
    • 鄂西渝东红星地区地质导向关键技术研究与应用

      2023, 23(30):12883-12891. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12883

      摘要 (64) HTML (0) PDF 9.09 M (169) 评论 (0) 收藏

      摘要:鄂西渝东红星地区勘探程度较低,存在优质页岩储层厚度薄、横向地层产状变化快,且对比性差等不利条件,对地质导向技术提出了挑战。为了保证该区块的页岩气水平井能有效穿越优质气层段,本研究从红星地区二叠统吴家坪组目的层地质特征入手,分析地质导向面临挑战的主要问题,提出了运用三维地质建模随钻跟踪、确定导向标志层(点)、优选导向工具、优化随钻导向轨迹控制等一系列有针对性的技术方案。首次建立了平均角法轨迹控制计算模型和不同造斜率约束条件下标志层(点)与井斜分段控制图版,能够解决单纯利用等厚法预测靶点误差大和轨迹控制效果不理想的难题,显著提高了靶点的预测和轨迹控制精度。应用试验8口井,取得了平均优质页岩储层钻遇率93.0%和钻井提速29.7%的成果,实现了有效提高储层钻遇率、优快钻井的目的。

    • 基于微观孔喉结构的剩余油形成机理与动用界限

      2023, 23(30):12892-12899. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12892

      摘要 (53) HTML (0) PDF 5.43 M (143) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于岩心实验,利用T2谱对不同孔喉半径的含油量进行了分析,确定了微观剩余油含量较高的孔喉半径分布状况;基于大、小孔喉并联模型,应用伯肃叶流动方程,考虑微观储层条件下的主要作用力,对原油的滞留机理及流动规律进行了研究;基于孔渗关系方程,确定了剩余油的动用界限,结合目标区块不同孔喉半径对应的剩余油分布特征,提出了高含水期剩余油挖潜对策。结果表明,随着驱替倍数的增加,大孔喉中的油逐渐驱出,水相逐渐变为连续相,小孔喉中形成“注水绕流式”的滞留剩余油;随着小孔喉半径的增大,临界驱替压力梯度减小,目标区块潜力孔喉半径为35μm,对应的临界驱替压力梯度为0.06MPa/m;上述成果应用到渤海SZ、QHD陆相稠油油田高含水期开发调整,由定向井反九点注采井网调整为水平井联合定向井行列、五点井网,采收率分别提高14.1%、15.2%,极大改善了高含水期开发效果。

    • 基于核磁共振测井的束缚水饱和度评价方法:以中东地区M层组的孔隙型碳酸盐岩储层为例

      2023, 23(30):12900-12910. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12900

      摘要 (54) HTML (0) PDF 22.83 M (277) 评论 (0) 收藏

      摘要:束缚水饱和度是储层流体性质识别和油气藏储层评价的关键参数。利用地球物理测井资料进行储层束缚水饱和度评价是目前广泛使用的方法,其中核磁共振测井一般通过确定横向弛豫时间截止值来计算储层束缚水饱和度,而在中东H油田M层组核磁共振实验研究中发现,部分实验样品出现了“扩散耦合”现象,导致通过 截止值难以准确求取储层束缚水饱和度。通过提取核磁共振 谱中反映孔隙结构与流体赋存状态信息的特征参数,并结合铸体薄片等资料探讨这些参数与束缚水饱和度之间的相关关系,规避 截止值从而避免“扩散耦合”现象对模型的影响。实验结果表明,束缚水饱和度与核磁孔隙度、区间孔隙分量及 几何均值之间具有相关性,并基于上述参数建立了束缚水饱和度预测模型,在中东H油田M层组中对预测模型进行实际井验证,取得良好应用效果,为后续判别储层流体性质与水淹层识别打下坚实基础。

    • 低渗砂岩油藏多孔介质特性

      2023, 23(30):12911-12916. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12911

      摘要 (56) HTML (0) PDF 4.94 M (128) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文以中国石化中原油田W区块低渗砂岩油藏为例,针对目前该区块开发效果逐渐变差,气驱开采发生气窜等问题,以室内实验为基础,结合油层物理、分形理论、渗流机理,利用计算机分形分析软件Frac Lab和Frac Lac分析该区块多孔介质的岩石表面粗糙度、孔隙分布均匀程度和均质性,基于Gaussian分布、Fourier分析工具、幂律定律和最小二乘回归分析等数学基础理论计算出该区块多孔介质的分维数。结果表明:W区块低渗砂岩油藏多孔介质具有分形特征,分维数约为2.58,壁面较粗糙,孔隙内结构复杂,微小孔隙较多,不规则非均质性严重,流动阻力大,且Frac Lab和Frac Lac软件得到的分维数具有较好的一致性。本研究为低渗砂岩油藏提高采收率、油气渗流规律和多孔介质输运性质的研究提供基础研究支撑,具有重要的现实意义。

    • 基于机器学习的页岩气总有机碳含量预测模型

      2023, 23(30):12917-12925. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12917

      摘要 (87) HTML (0) PDF 5.48 M (175) 评论 (0) 收藏

      摘要:总有机碳含量是评价页岩气的重要指标之一,其对页岩气藏地质“甜点”的准确预测和后期开采过程中射孔井段和压裂井段的选择至关重要。针对现有的页岩气藏总有机碳含量预测方法中,△logR方法人为确定参数多、主观性强,多元回归法泛化能力弱等缺点,本文以川南海相页岩气为研究对象,通过对研究区块测井资料和实验室岩心分析结果的整理,优选出不同的参数作为模型训练的特征向量,建立总有机碳含量的BP神经网络和支持向量机预测模型,分析不同模型之间的差异,对模型特征组合等影响因素进行分析,最后用优选出的模型对未参与训练的井进行总有机碳含量的预测并与实测值对比,得到基于不含能谱测井资料的BP神经网络模型能真实地反映出测井资料与储层的非线性关系,预测结果与实际结果之间的误差小。

    • 复杂裂缝内支撑剂铺置规律及有效支撑面积

      2023, 23(30):12926-12935. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12926

      摘要 (46) HTML (0) PDF 7.24 M (153) 评论 (0) 收藏

      摘要:复杂裂缝内支撑剂的铺置规律比较复杂,目前大多数研究都是基于数值模拟方法,存在耗时费力的情况,为了实现支撑面积的快速预测,本文利用数值模拟方法,在研究注入速度,流体粘度,砂比,粒径及密度等因素对铺置效果影响的基础上,运用神经网络、实验数据,建立了裂缝内支撑剂有效支撑面积神经网络预测模型。结果表明:不同因素都有合理的取值范围,取值超过该范围都会导致铺置效果变差,各级裂缝随影响因素的变化规律不相同,且主次缝的支撑剂铺置是相互影响的,分支前主缝砂堤高度超过一定高度后,砂堤高度越高,次级缝的砂堤面积越小,主次缝最大砂堤面积不会同时出现;基于BP神经网络的裂缝内有效支撑面积预测模型,模型预测结果与数值计算结果误差在3.42%~6.46%之间,该模型能够准确、快速的预测支撑剂在裂缝中运移后形成的砂堤面积。该研究成果可以为非常规资源的压裂开发提供理论帮助。

    • 多层合采油藏层间干扰规律及应用:以渤海南部中轻质油藏为例

      2023, 23(30):12936-12941. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12936

      摘要 (42) HTML (0) PDF 4.31 M (133) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对渤海南部中轻质油藏多层合采层间干扰规律研究的问题,建立了多层合采的填砂管物理模型,模拟了不同渗透率级差和不同原油黏度的多层合采过程,基于物理模拟实验结果提出了产液量级差和层间干扰系数的概念,确定了分采界限和分采时机,指导了油田实际开发。结果表明:中轻质油藏分采界限的渗透率级差为4,分采的时机为含水80%左右,随着地层原油黏度的增加,提液时机应适当提前。渤海A油田的实际应用表明,预测结果与实际测试结果接近,平均误差为8.75%,现场应用效果明显,对后续油田的矿场实践具有一定的指导意义。

    • 改进爬行动物搜索算法优化ENN模型预测管道腐蚀速率

      2023, 23(30):12942-12950. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12942

      摘要 (62) HTML (0) PDF 4.89 M (147) 评论 (0) 收藏

      摘要:管道腐蚀的影响因素多而复杂,建立准确的管道腐蚀速率预测模型是评价管道安全状况的关键。针对传统Elman神经网络(ENN)模型预测中易陷入极小值、泛化能力不强的缺陷,提出了一种基于改进爬虫搜索算法(引入Circle混沌映射并结合鲸鱼优化算法的狩猎策略)的ENN模型,并采用管道腐蚀速率实测结果验证了新模型的有效性。两个实例的预测结果表明,改进新模型的平均绝对百分比误差分别为0.5476%、0.7831%,其预测精度明显高于传统ENN模型。新模型在预测过程中可对权值和阀值进行寻优处理,因此有助于提升传统模型的预测精度。

    • >TH机械、仪表工业
    • 压电驱动的桥式放大机构设计与优化

      2023, 23(30):12951-12957. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12951

      摘要 (59) HTML (0) PDF 4.56 M (150) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决传统桥式放大机构的静力学建模中混淆了菱形结构和桥式结构的区别,以及忽略了刚性连杆变形的问题,通过欧拉-伯努利梁理论和能量守恒定律来计算放大倍数,使用ANSYS Workbench对各种理论模型计算的精度进行验证和对比。此外,通过径向基函数(RBF)神经网络模型和多岛遗传算法(MIGA)对桥式放大机构的参数进行优化。通过仿真分析结果表明,采用欧拉-伯努利梁理论与能量守恒定律计算的放大倍数与仿真值最接近,优化后的放大倍数增大了16.0%,固有频率增大了19.7%,可见所提出的理论模型和优化方法有效。

    • >TM电工技术
    • 圆柱形推拉式电磁铁的电磁力数值算法

      2023, 23(30):12958-12965. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12958

      摘要 (66) HTML (0) PDF 9.45 M (113) 评论 (0) 收藏

      摘要:电磁力是推拉式电磁铁非常重要的参数,但由于磁场的非线性变化,解析计算困难。针对这一问题,本文研究利用柱状坐标系下的磁矢量势理论求解圆柱形推拉式电磁铁的电磁力。将整个螺线管磁场划分为多个子域并明确边界条件得到可求数值解的子域磁矢量方程组,再通过MATLAB软件编程实现磁矢量势、电感和电磁力等电磁特性数据的计算。对比有限元中铁芯磁导率分别为恒定值10000和电工软铁的B-H曲线两种情况,说明了该数值算法的计算准确度及误差变化趋势,并分析了误差形成的原因。随着电流的加大铁芯会发生磁饱和,当磁饱和问题不严重时,数值算法的计算结果具有高准确度;随着电流的增加,铁芯发生磁饱和后误差迅速增加。实验中给圆柱形推拉式电磁铁施加不同大小的励磁电流,得到的输出推力结果与理论分析相符。

    • 考虑电动汽车充放电的智慧社区强化学习能源优化调度策略

      2023, 23(30):12966-12975. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12966

      摘要 (49) HTML (0) PDF 6.03 M (151) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高智慧社区能源系统(smart community energy system,SCES)运行的经济性,引入了电动汽车作为储能设备,并在此基础上提出了一种基于强化学习的新型智慧社区能源系统运行优化调度策略。首先,基于各能源设备运行机理构建了新型智慧社区能源系统模型,该模型考虑了电动汽车作为储能设备入网运行对负荷和供需平衡的影响。其次,将电动汽车分为耗能组和储能组,分别作为用电负荷和储能设备参与系统运行。分析了新型智慧社区能源系统多种能源设备的能量耦合关系,进而建立了电动汽车及各能源设备的非线性约束条件,并重新设计了算法的状态空间、动作空间以及奖励函数。再次,运用基于深度双Q网络(double deep Q network,DDQN)的新型智慧社区能源优化调度策略解决能源系统运行优化问题。最后,以某社区为例,仿真验证了所提策略可有效提高智慧社区能源系统运行的经济性。

    • 多源大规模电网的多阶攻击风险感知量化和防御技术

      2023, 23(30):12976-12984. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12976

      摘要 (36) HTML (0) PDF 4.96 M (112) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着电网的规模逐渐扩大,虽然配电网的数字化为电网运营带来了诸多好处,但也增加了严重的网络安全威胁所带来的风险;为了检测不断发展的电力网络中潜在的攻击和漏洞,满足对安全和隐私机制的额外研究需求,需要一个自动化过程来系统地处理大量跨域信息和关联各种网络情报,以正确评估情况;为此提出了基于深度学习和机器学习的电网多阶段攻击感知风险量化和防御技术,通过人工神经网络就检测电网中是否存在攻击,对系统建模攻击防御树进行多阶段上下文攻击风险量化,并且利用查杀链寻找最优路径进行防御,实现电网威胁全自动化感知和防御决策。

    • 冰风耦合环境下连接金具数值仿真分析

      2023, 23(30):12985-12993. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12985

      摘要 (39) HTML (0) PDF 10.49 M (123) 评论 (0) 收藏

      摘要:覆冰导线受风载作用产生的动张力可能会导致金具失效断裂,严重影响电网运行安全。为评估冰风载荷对连接金具的耦合影响,数值模拟得到随机风作用下不同覆冰形式导线关键点处动张力和位移,采用有限元软件ANSYS建立精细化金具模型,对极端环境下整体连接金具应力场进行数值仿真,找出金具薄弱位置,并对危险部件U型挂环进行动力响应分析,分别探讨覆冰形式、张力变化、受力形式对U型环上应力分布影响。结果表明:连接金具在极大冰风载荷下,U型挂环最容易出现失效,最大应力值为509.02 MPa,其次是联板孔洞处与挂板弯折处。对U型环的动力响应分析中,均匀覆冰时,覆冰15 mm时U型环最大应力值为996.37 MPa,线性覆冰时,中央重覆冰超出屈服极限面积大于两侧重覆冰;在动张力作用下,当U型环间存在转动关系时要比纯张力作用下对U型环损害更加严重

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 融合A-Star与DWA双优化算法的自动引导车路径规划

      2023, 23(30):12994-13001. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.12994

      摘要 (71) HTML (0) PDF 12.11 M (157) 评论 (0) 收藏

      摘要:自动引导车的应用越来越广泛,为了达到自动引导车在路径规划中要达到全局最优,实时避障的要求,提出了一种优化A-Star算法与优化DWA算法相融合的自动引导车路径规划方案。A-Star算法能找到全局最优路径,根据A-Star算法进行优化,引入自适应启发函数,并进行路径关键点选取,删除冗余路径点。优化后的A-Star算法解决了传统算法规划效率低,路径不平滑的问题。动态障碍物躲避采用DWA算法,优化评价函数,提升了规划效率。仿真结果表明,融合优化后的A-Star算法与优化后的DWA算法,减小了搜索范围,提高了路径规划效率且能实现避障的效果。该融合算法相较其他融合算法在路径规划效率上有很大提升,最终实现全局最优路径规划和局部动态实时避障。

    • 应用改进狼群算法优化模糊聚类实现点云数据的区域分割

      2023, 23(30):13002-13013. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.13002

      摘要 (52) HTML (0) PDF 11.51 M (202) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对模糊C-均值聚类算法用于点云分割时对初始值敏感且易于陷入局部最优,导致点云分割效果不理想,不稳定的问题。提出一种基于曲率约束的改进狼群算法优化模糊C-均值聚类的混合算法(IWPAFCM)。该算法首先在狼群算法中引入佳点集初始化种群分布;然后利用自适应步长简化参数设定、平衡寻优与收敛时间;进一步应用交互策略增强狼群的内部交流,提升狼群全局寻优的能力;最后对头狼加入高斯扰动机制使其具有跳出局部最优的能力,将IWPA得到的聚类中心作为模糊聚类的初始值进行迭代,由此得到准确的聚类中心。在此基础上,基于点云的法矢量和曲率对点云之间的距离进行定义并替换传统欧式距离,实现了理想的点云分割效果。以ModelNet40公开数据集中Chair和Stool点云模型和实测点云机械零件和汽车覆盖件点云模型为例对算法可行性进行验证,并与FCM、FAFCM、WPAFCM和MACWPAFCM算法进行对比。结果表明,对于四种点云模型,本文算法相比四种对比算法在以数值高为优的VPC聚类性能指标上平均提高0.4%-11.95%,在以数值低为优的适应度函数值Jm、VPE和VXB聚类指标上分别平均减少0.2%-11.97%、0.65%-7.35%、0.3%-19.47%,在两种ModelNet40点云模型上平均迭代次数减少8-21次,在两种实测点云模型上平均迭代次数减少39-57次,表明本文算法收敛速度快,迭代次数少,聚类效果佳,具有更高的聚类准确性和更好的综合性能。

    • 基于局部信息增强注意力机制的网络流量预测

      2023, 23(30):13014-13022. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.13014

      摘要 (64) HTML (0) PDF 9.94 M (164) 评论 (0) 收藏

      摘要:准确预测网络中设备的流量状态对网络测量和管理具有重要的意义,有助于进一步提高网络服务质量和用户体验质量。然而,由于网络流量具有强烈的非线性和不确定性使得传统的统计方式或者机器学习方法很难获得较好的预测效果。为了进一步提升网络流量预测精度,设计实现了一种局部上下文信息增强的注意力机制,通过卷积计算将输入转换为Q和K,从微观角度对时间序列进行解释,提高了注意力机制的局部感知能力。进而将提出的注意力机制分别与长短期记忆人工神经网络(LSTM)和门控循环单元(GRU)两个时序预测模型相结合并将结合后的模型用于某运营商提供的两个不同网络流量数据集进行网络设备流量预测。实验结果表明基于局部上下文信息增强注意力机制的预测模型具有更好的预测效果。

    • 基于双注意力引导特征级联的显微影像深度估计方法

      2023, 23(30):13023-13030. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.13023

      摘要 (61) HTML (0) PDF 5.75 M (395) 评论 (0) 收藏

      摘要:深度估计在医学显微影像中具有重要应用价值,可以弥补外科医生在手术过程中由于观察目镜感官受限而难以获得精确深度信息的不足。针对手术场景动态多变、软组织和手术器械尺度微小等原因导致深度估计精度不高的问题,提出了一种改进稠密回归中跨层级特征级联的深度估计方法。通过利用多层次特征聚合模块,将编码器中的上下文信息传递到解码器中,同时基于通道选择和分支优化的双重注意力特征融合机制来优化解码的精度。为了获得密集的深度真值,提出了一种迭代式配准策略,结合自动化的机械臂扫描实现由粗到精优化多视角点云配准,并从模拟场景中重建高精度深度数据。实验结果表明,本文提出的深度估计方法实现了0.00151的均方误差值(root mean squared error, RMSE)和0.03039的尺度不变对数误差值(scale-invariant log, SILog),超越了以往最先进的方法,并对细小手术器械的尖端产生了更精准的深度估计。

    • 基于改进马尔可夫随机场探地雷达有效信号提取方法

      2023, 23(30):13031-13039. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.13031

      摘要 (65) HTML (0) PDF 7.49 M (130) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对探地雷达图像背景含有大量噪声,有效信号提取识别困难等问题。提出一种基于改进马尔可夫随机场结合大津算法的探地雷达去噪的方法。该方法首先使用大津算法,将探地雷达图像数据二值化,划分出前景和后景图像。后对图像使用改进马尔可夫随机场结合迭代条件模式算法(Iterated Conditional Mode,ICM)进行降噪处理,得到只含有效信号的二值图。将二值图像与带噪图像结合比对,使用中值滤波法降噪,得到优化后的探地雷达图像。根据实验得结果得出,该方法在探地雷达数据降噪和有效信号提取两个方面均具有较好的效果。同其他传统降噪方法相比,该方法在探地雷达信号单道波波形对比、峰值信噪比和结构相似度等评价方法中表现更优。同时得到二值图像结合滤波后图像后,对图像波形识别更清晰。在使用探地雷达进行探测、探伤工程项目中有一定实用价值。

    • >TU建筑科学
    • 矩形中空夹层钢管混凝土短柱轴压性能数值分析

      2023, 23(30):13040-13047. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.13040

      摘要 (69) HTML (0) PDF 7.67 M (173) 评论 (0) 收藏

      摘要:相较于钢管混凝土(Concrete Filled Steel Tube,CFST)构件,中空夹层钢管混凝土(Concrete Filled Double Skin Steel Tube,CFDST)构件具有延性好、自重轻和刚度大等技术优势。为探明CFDST短柱的内、外钢管的径厚比和内填混凝土强度对轴压性能的影响规律,采用试验验证的数值有限元分析方法,考虑内填混凝土约束效应,开展了短柱轴压性能各参数敏感性分析。结果表明,有限元模型采用韩林海提出的混凝土本构关系,能够准确的模拟试验结果。当内填混凝土强度和内钢管径厚比相同时,外钢管径厚比从30增加到60时,平均延性指标和承载力分别降低了23.6%和26.4%;内钢管使得CFDST柱的延性和承载力分别提升24.5%和18.6%;内填混凝土强度从45 MPa增大到75 MPa,CFDST柱的极限承载能力可提升18%以上。

    • 凸轮式响应放大摩擦阻尼器基于性态目标的能量设计方法

      2023, 23(30):13048-13055. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.13048

      摘要 (59) HTML (0) PDF 9.08 M (96) 评论 (0) 收藏

      摘要:在前期对凸轮式响应放大摩擦阻尼器(Cam type Response Amplification Device with friction damper ,简称CRAD-FD)研究的基础上,对安装该阻尼器的单自由度体系建立了能量方程,推导了简谐荷载作用下CRAD-FD单圈滞回的能量解析解;基于消能减震结构标准能量设计反应谱,提出了CRAD-FD基于性态目标的能量设计方法;以某10层RC框架结构为例,在设防、罕遇、极罕遇地震作用下验证了该方法的可靠性。研究表明:所推导的CRAD-FD的能量解析解正确,所提出的基于性态目标的能量设计方法可靠;消能减震结构通过CRAD串联小吨位摩擦阻尼器的减震与耗能效果可与直接安装大吨位阻尼器的效果相差无几或更优,体现了CRAD的响应放大效应。

    • 板件弯剪屈服型耗能支撑钢框架结构抗震性能

      2023, 23(30):13056-13066. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.13056

      摘要 (50) HTML (0) PDF 13.89 M (133) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究板件弯剪屈服型耗能部件对钢框架结构抗震性能的影响,通过ABAQUS有限元分析软件建立了一系列带有板件弯剪屈服型耗能部件的双层单跨单斜支撑钢框架结构数值模型,探究了结构的破坏模式以及不同参数对结构的承载能力、耗能能力、支撑与支撑框架结构之间的承载力分配、耗能分配等抗震性能的影响规律。分析结果表明:板件弯剪屈服型耗能支撑钢框架结构主要依靠耗能部件的剪切板和弯曲板先后屈服进入塑性耗散能量;结构滞回曲线饱满,耗能性能良好;加载前期,主要由耗能支撑承担结构的水平承载力和能量耗散,加载中后期,梁与节点板相接的翼缘和柱脚外翼缘出现应力集中现象而进入塑性,耗能支撑的水平承载力和能量耗散占比逐渐降低,但仍大于50%。可见板件弯剪屈服耗能支撑能够较好地分担钢框架结构的承载力和能量耗散,可考虑应用于实际工程。

    • 注浆粉质黏土冻胀融沉特性:以福州地区四号线地铁为例

      2023, 23(30):13067-13077. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.13067

      摘要 (53) HTML (0) PDF 10.17 M (165) 评论 (0) 收藏

      摘要:为深入了解水泥改良粉质黏土的冻胀融沉特性,以福州地区四号线地铁所穿典型土层粉质黏土为例,分析了水泥浆掺量、养护龄期、冻结温度和水灰比四个因素对水泥改良粉质黏土的影响,获得单因素作用下改良土的冻胀融沉规律,确定了改良土的最佳水泥浆掺量为20%,最佳水灰比为0.8,并通过温度监测得出冻胀融沉试验过程中温度场的发展规律。通过SPSS Statistics建立多元线性回归方程,预测水泥改良粉质黏土在多因素综合作用下的冻胀率,分析得出对冻胀率影响程度大小为水泥浆渗入量>养护龄期>冷端温度>水灰比。

    • 玄武岩纤维支护砂浆动态力学性能

      2023, 23(30):13078-13084. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.13078

      摘要 (45) HTML (0) PDF 6.21 M (123) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究玄武岩纤维(basalt fiber, BF)砂浆在复杂地下环境中应用于支护的可行性,做了4种不同掺量(0、0.2%、0.4%、0.6%)的BF砂浆,采用Φ74mm的变截面霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)装置测试动态抗压强度,万能试验机测试静态单轴抗压强度。对比分析动态抗压强度、极限韧性、峰值应变、动态增长因子,研究BF砂浆的动态力学性能。结果表明,水泥砂浆掺加BF具有较好的抗冲击性能,随着BF掺量的增加,砂浆的峰值应力,极限韧性,峰值应变,动态增长因子均有所提升。BF掺量在0.6%时,相同应变率下的峰值应力最大,80s-1应变率下的峰值应变提升19.26%,在65s-1之后极限韧性提升最大,动态增长因子增加最快。BF掺量越多,砂浆冲击后形成的碎块粒度越大,扫描电镜分析与破坏形态均能说明BF可以在砂浆内部形成良好的约束作用。

    • 坑中坑基坑内坑支护桩弯矩发展规律

      2023, 23(30):13085-13093. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.13085

      摘要 (45) HTML (0) PDF 12.18 M (132) 评论 (0) 收藏

      摘要:坑中坑基坑是一种较为复杂且尚未得到充分研究的基坑形式。为研究基坑开挖过程中内坑支护桩的内力发展规律,进行了施工过程中的支护桩内力现场测试。通过采集桩身纵向受力钢筋的应力来反演桩身弯矩,分析了支护桩桩身弯矩在施工过程中的发展规律。通过有限元数值计算拟合了试验结果,研究了外坑开挖深度和平台宽度变化时内坑支护桩桩身弯矩的变化趋势,结果表明:坑趾系数(外坑平台宽度/开挖深度)与内坑支护桩桩身最大弯矩的变化存在着密切联系,通过拟合给出了桩身最大弯矩增长率随坑趾系数的函数曲线,桩身最大弯矩增长率可作为坑中坑基坑中内坑支护桩设计时的安全系数加以考虑。

    • >TV水利工程
    • 不同近接度下新建盾构施工对既有钻爆隧洞稳定性的影响

      2023, 23(30):13094-13104. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.13094

      摘要 (53) HTML (0) PDF 31.72 M (120) 评论 (0) 收藏

      摘要:软岩地区新建盾构隧洞近接既有钻爆法隧洞时会产生大变形等特征,需确定两隧洞的合理净距。通过数值模拟与现场监测,研究了不同近接度下新建盾构隧洞施工对既有钻爆法隧洞稳定性的影响。结果表明:通过对比锚杆应力数值模拟与现场监测结果验证了模型的合理性;受盾构隧洞开挖的影响,钻爆法隧洞整体向左下沉,净距越小影响越显著,且隧洞两侧衬砌结构受力不均匀,近接盾构侧衬砌以受压为主,另一侧以受拉为主。随着净距的减小,近接区域塑性区逐渐贯通,近接侧的拱肩和拱脚处出现新的剪切破坏;建议最小净距大于10m,在小于10m的汇交段应加强支护以减小后行隧洞对先行隧洞的影响。研究结果对近接隧洞施工具有一定指导意义。

    • 基于改进G2-EWM-TOPSIS模型的引水隧洞塌方风险评价

      2023, 23(30):13105-13111. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.13105

      摘要 (42) HTML (0) PDF 2.32 M (140) 评论 (0) 收藏

      摘要:滇中引水工程是云南省可持续发展的战略性基础工程,而塌方事故是影响引水工程安全的重要隐患。本文结合滇中引水工程的实际情况,开展隧洞塌方风险评价,建立包含11个代表性指标的隧洞塌方风险评价体系,选用改进G2法及熵权法进行主客观赋权,运用矩估计理论进行组合赋权,构建改进G2-EWM-TOPSIS模型,运用该模型对滇中工程引水隧洞进行塌方风险评价,得出评价等级。研究表明:该隧洞4个段的塌方评价等级为中风险,5个段的塌方风险评价等级为高风险;该模型计算塌方评价等级与实际等级基本相符,且和云模型相比评价准确度由55.6%提高到88.9%,可用于滇中引水隧洞工程中的塌方风险评价分析,为滇中引水工程施工运营提供理论支持。

    • 基于多时相InSAR技术的大渡河瀑布沟水电站形变监测与预测

      2023, 23(30):13112-13120. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.13112

      摘要 (59) HTML (0) PDF 18.53 M (142) 评论 (0) 收藏

      摘要:形变监测与预测是对水电站异常情况进行预警和及时采取补救措施的关键。本文提出了一种长短期记忆(LSTM, Long Short-Term Memory)神经网络方法来预测大渡河流域瀑布沟水电站干涉合成孔径雷达(InSAR, Interferometric Synthetic Aperture Radar)的时间序列形变。该方法首先利用多时相干涉合成孔径雷达(MT-InSAR, Multi-temporal Interferometric Synthetic Aperture Radar)技术对2018-2020年瀑布沟水电站的哨兵一号(Sentinel-1)图像进行时间序列形变监测,然后基于时间序列InSAR形变数据采用LSTM神经网络建立了形变预测模型,最终获取瀑布沟水电站的形变速率结果和时序形变的预测结果。结果表明,瀑布沟水电站最大沉降速率达到-34 mm/a-1,LSTM预测模型训练和测试过程中点尺度的均方根误差(RMSE Root Mean Squared Error)和绝对误差平均值(MAE, Mean Absolute Error)最小值分别为2.343 mm和2.010 mm,2.094 mm和1.654 mm。LSTM形变预测模型的预测结果显示2020年5月-9月的累计沉降值将达到71.29 mm。本研究证明了LSTM神经网络是一种有效InSAR时序形变预测方法。同时该模型的预测结果也可用于瀑布沟水电站的形变预警和辅助决策。

    • >U交通运输
    • 基于响应面法的装配式桥梁套筒灌浆密实度控制

      2023, 23(30):13121-13127. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.13121

      摘要 (36) HTML (0) PDF 14.56 M (119) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究灌浆速度、灌浆材料以及灌浆温度对预制装配式桥梁连接套筒灌浆密实度的影响机制,进而实现灌浆质量最优灌浆方案。本文依托广东省广州市东晓南路—广州南站连接线南段第二标段工程,基于响应面法设计出20组套筒灌浆试验,并通过电阻率法对密实度进行检测。研究结果表明,电阻率法测试结果与试件质量结果吻合度高,可很好地检测灌浆后的密实度,通过响应面法对密实度数据进行分析表明灌浆料的选取对灌浆质量影响大,建议选择高强无收缩灌浆料,灌浆温度控制在25℃,灌浆速度控制在30ml/s。

    • 基于动力学和声学仿真的损伤伸缩缝跳车噪声特征

      2023, 23(30):13128-13133. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.13128

      摘要 (41) HTML (0) PDF 6.11 M (114) 评论 (0) 收藏

      摘要:为将跳车噪声特征用于伸缩缝的健康监测,本研究建立了无损和以路面破损导致伸缩缝钢筋外露为损伤特征的有损GQF-C型伸缩缝的仿真模型,采用动力学仿真获取车轮与伸缩缝跳车接触过程的加速度,再将加速度场在声学仿真中表征为声压,研究不同跳车高度下不同点位麦克风采集到的声压分布,对比无损和有损伸缩缝噪声特征的差异。结果表明:无损和有损伸缩缝跳车噪声特征体现为声压幅值的差异,同时跳车高度也会影响噪声声压幅值,但相较于伸缩缝损伤引起的声压幅值变化影响小。此外,临近伸缩缝的麦克风测点位置对判定伸缩缝健康状态的影响较小。因此,利用跳车噪声可以实现伸缩缝的健康监测。

    • 岩溶区铁路列车荷载对新建下穿隧道动力响应规律

      2023, 23(30):13134-13142. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.13134

      摘要 (37) HTML (0) PDF 9.77 M (119) 评论 (0) 收藏

      摘要:在岩溶地区,列车振动荷载已成为引起铁路周边地表岩溶塌陷的重要影响因素。为研究新建地铁隧道在岩溶地层中开挖时,列车荷载对隧道、地表及地层的动位移和动应力响应,以贵阳地铁3号线下穿川黔铁路为背景,通过有限元软件建模计算了在最不利围岩和列车动载条件下,隧道拱顶无溶洞、有溶洞和溶洞注浆三种工况的动力响应规律进行对比分析。结果表明:在列车动荷载作用下,溶洞存在及对其注浆加固对地表位移动力响应的影响范围大致为3.3倍洞径以内,有溶洞时地表最大瞬时沉降发生在路基中线与隧道中线交叉处,为2.74 mm,而对其注浆加固后此处的沉降为2.16 mm,减小了21.2%;对溶洞进行注浆加固后隧道支护结构产生了相对更大动力响应,最大瞬时位移和主应力均发生在隧道拱顶,分别为-1.41 mm和-0.36 MPa;地层竖向应力从地表到隧道拱顶衰减最明显的是有溶洞的情况,从-0.0766 MPa 衰减到-0.0084 MPa,衰减率为89.03%。可见,对铁路与隧道之间的地层溶洞注浆加固后,在保证新建隧道安全的情况下,明显改善降低了列车动载引起的地表瞬时沉降。

    • 大凉山深埋软弱围岩公路隧道塌方机理及处治措施

      2023, 23(30):13143-13149. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.13143

      摘要 (43) HTML (0) PDF 11.98 M (160) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究山区深埋隧道塌方机理,以乐西高速大凉山2号隧道工程为工程背景,采用有限元软件MIDAS GTS NX模拟塌方段围岩稳定性,对隧道塌方成因进行分析,提出相应处治措施,并通过现场监测验证其合理性。结果表明:该段处于泥砂岩地层与灰岩地层交界处,节理裂隙发育,岩体松散破碎,裂隙水的渗流使围岩稳定性降低导致隧道塌方;塌方段拱顶沉降量为177.02 mm,拱腰水平收敛量为68.21 mm,围岩变形量较大;围岩塑性区出现在上中台阶掌子面,应变最大值为3.027×10-2,将发生塑性破坏。采用大管棚+双层超前小导管补强支护对塌方段进行加固,处治效果良好,为后续类似工程提供指导借鉴。

    • 新建隧道对上覆既有隧道受力变形解析

      2023, 23(30):13150-13156. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.13150

      摘要 (50) HTML (0) PDF 5.36 M (118) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了理解既有隧道在盾构下穿影响下的受力变形规律,提出一种既有隧道与土体相互作用解析方法。采用Loganathan解获得盾构下穿引起周围土体自由位移场;随后,将既有隧道假定成放置在Vlazov地基上的欧拉梁,考虑既有隧道两侧侧向土体作用,基于既有隧道边界条件及Taylor级数展开获得隧道变形响应解析解。通过与上海工程和离心机实测数据比较:该方法与实测数据较为接近,证明该方法的可靠性;与该方法退化解析解比较,该方法计算结果更符合实测数据,随后对相关参数进行分析。参数研究表明:随着新旧隧道竖向间距的增大,既有隧道受到盾构开挖的影响逐渐减小;增大地层损失率会引起既有隧道位移及弯矩线性增大;提高既有隧道抗弯刚度能够明显减小盾构开挖对既有隧道受力变形响应。

    • 基于交通流预测的高速公路收费站车道开闭配置

      2023, 23(30):13157-13164. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.13157

      摘要 (52) HTML (0) PDF 5.38 M (109) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对高速公路收费站的收费车道资源分配不均问题,结合贝叶斯优化算法(bayesian optimization algorithm, BOA)和长短时记忆神经网络(long short term memory, LSTM),提出了一种基于交通流预测的收费车道开闭配置方法。首先,对收费数据进行预处理,得到交通量、车型比例、收费方式占比和服务时间等基础数据,用于构建模型训练数据集。其次,提出了一种基于多元收费方式的M/G/K排队模型,实现收费站通行过程的理论描述和平均排队长度、平均逗留时间、通行能力等关键指标的计算。然后,针对超参数设置困难问题,引入贝叶斯优化算法构建了BOA-LSTM组合模型实现交通流预测。接着,以交通流预测结果为输入,以车道开启数目为输出,构建了一种以综合成本最小为目标的车道开闭配置模型。最后,以河北新元高速机场收费站为例展开实证分析,结果表明,BOA-LSTM组合模型能够取得良好的预测效果,其中交通量和车型比例的均方根误差分别为16.24和0.03,平均绝对百分比误差分别为13.32%和1.77%;相比于实际方案,工作日平均每天的综合成本降低了2.30%,休息日平均每天的综合成本降低了5.14%。

    • >V航空、航天
    • 融合式翼梢小翼对飞机尾涡演化的影响

      2023, 23(30):13165-13171. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.13165

      摘要 (64) HTML (0) PDF 9.01 M (157) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着空中交通流量的增长,尾流间隔精细化、动态化缩减成为了民航发展的一种趋势,研究尾流演化过程也成为了民航领域关注的前沿科学问题。基于此,本文采用雷诺平均 N-S方程方法研究了B737-800飞机有无融合式翼梢小翼对飞机尾涡的演化过程影响。利用NASA动态尾流系统中APA尾涡消散模型计算了不同气象环境参数下有无小翼的尾涡环量变化。结果表明:融合式翼梢小翼可以分割翼尖涡,有效改变翼尖气流的流动特性,增大速度梯度,减小尾涡速度、尾涡能量集中程度和尾涡强度;不同大气湍流耗散率和大气层结稳定度下,小翼对尾涡强度的减小量不同。

    • 短柱型钛合金帽型加筋结构极限承载能力分析方法

      2023, 23(30):13172-13178. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.13172

      摘要 (48) HTML (0) PDF 8.39 M (120) 评论 (0) 收藏

      摘要:帽型加筋结构在飞机上的应用十分广泛,为保证飞机结构的安全性,必须对这类结构进行稳定性分析。以钛合金双层蒙皮帽型加筋结构为研究对象,采用工程估计方法“板元法”和“切割法”进行计算分析加筋板的的极限承载载荷,研究了其在轴向压缩载荷下的极限承载能力和破坏模式;并通过试验对其计算结果进行对比分析。结果表明,切割法的误差为13.4%,相比之下,板元法与有限元仿真的计算结果与真实试验值十分接近,误差分别为4.5%和3.2%。针对此类型结构,用板元法预测具有一定的工程应用价值。

    • 弯曲复合材料层合板雷击损伤影响分析

      2023, 23(30):13179-13186. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.13179

      摘要 (50) HTML (0) PDF 8.20 M (149) 评论 (0) 收藏

      摘要:复合材料已在民航客机上得到广泛的应用,但由于导电性、导热性较低等原因,致使在雷击附着后出现较大范围的烧蚀损伤,威胁民航客机的运行安全。为了能够更安全地让复合材料应用于民航客机上,研究民机常用弯曲复合材料雷击防护特性,建立弯曲复合材料雷击损伤电热耦合有限元模型,并研究不同因素对弯曲层合板雷击损伤性能影响。结果表明,弯曲层合板相比于未弯曲的层合板,由于热导率的影响,致使其在50kA峰值雷击电流作用下,烧蚀面积增加了1.5倍,深度扩大至第六层,最小层的损伤面积增加了10.67倍;此外,雷击电流峰值、弯曲角度对雷击损伤结果影响较大,而长宽比、纤维铺层方向、厚度由于弯曲层合板电势、热导率的影响致使其影响程度较小,此与未弯曲层合板的雷击影响因素影响特点具有较大的差异性。

    • 基于改进粒子群算法的城市物流无人机路径规划

      2023, 23(30):13187-13194. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2023.23.30.13187

      摘要 (94) HTML (0) PDF 8.26 M (181) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市物流无人机路径规划是无人机任务规划系统的一项核心内容。为安全、高效实现物流无人机路径规划问题,首先,采用栅格法进行环境建模,考虑无人机性能限制,以路径长度最短、无人机高度变化以及栅格危险度最小为目标,建立多约束物流无人机路径规划模型。其次,针对传统粒子群算法存在的问题,引入Singer映射改进粒子初始分布、线性调整加速因子和最大速度,粒子位置新更新策略,及动态调整惯性权值,应用改进的粒子群优化算法求解模型。最后,进行了算例仿真分析。当栅格粒度取5米,路径节点取5个,代价函数权值分别取0.1、0.4和0.5时,与其他4种算法相比,本文算法总代价值最佳,分别减少44.5%、3.5%、42.8%和30%。结果表明,本文的模型与算法用于无人机路径规划是可行的和有效的。

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