2015, 38(6):1-7. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.06.001 CSTR:
摘要:针对困扰支持向量机(SVM)模型参数选择问题,结合遗传算法(GA),建立了深锥浓密机底流放砂浓度的GA-SVM预测模型,研究了不同结构参数状态下底流浓度的变化规律,进行了深锥浓密机的外部结构参数优化选择。以司家营铁矿为例,在最优底流放砂浓度为72%的条件下,经外部结构参数优化后的深锥浓密机锥高10 m、锥角为30°,系统稳定可靠、底流连续均匀,动力荷载较同类矿山降低约15%,压耙停机故障降低80%。
2015, 38(6):8-14. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.06.002 CSTR:
摘要:为了实现从整体和局部都能较为准确地分析弧状高陡边坡安全稳定性,指导露天采矿高陡边坡设计,采用有限差分强度折减法分析边坡稳定性,获得边坡整体的安全系数。对每个计算单元引入安全度进行分析,获得边坡局部安全系数;将最大节点位移时步曲线收敛性作为边坡失稳的判定准则,弥补了采用其他准则时由于人为指定容差而引起的较大误差;以某铁矿西南边坡为例,运用FISH语言编制强度折减法、失稳准则和安全度相关程序进行计算。研究表明:有限差分强度折减法、基于最大节点位移时步曲线收敛性的失稳准则和计算单元安全度相结合的边坡稳定性分析方法适合于弧状边坡稳定性分析,研究为弧状高陡边坡设计提出了新的思路。
齐庆杰 , 董子文 , 孙波 , 周新华 , 吴宪 , 洪林
2015, 38(6):15-22. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.06.003 CSTR:
摘要:为了提高煤与瓦斯突出预测的准确性、保障采掘工作面的安全、高效推进和降低防突工程成本,根据“三率”(预测突出率、突出预测准确率、不突出预测准确率)各自具有的合理区间属性和权重,以张集煤矿采掘工作面为例,采用区间数关联决策方法,得出综合预测指标 F ′的最优化区间为[370,380];根据加权灰靶决策方法,得出预测指标临界值排序为400、390、380等;取最优化区间和排序靠前的临界值的交集,得到煤与瓦斯突出综合预测指标 F ′的临界值为380,并开展现场应用。结果表明,考虑评价指标的区间属性,并取预测指标区间与排序靠前的临界值的交集作为煤与瓦斯突出预测综合指标 F ′的最优临界值方法是合理的。
2015, 38(6):31-36. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.06.005 CSTR:
摘要:运用粒子反向示踪理论,根据安徽铜陵新桥硫铁矿各含水层的水文地质条件、工程地质条件,利用抽压水试验得出的渗流系数、给水度等岩性特征,针对突水水源识别问题,建立Modpath的矿井突水可视化模型,并以时步分段量化研究水源渗透规律,分析了矿井突水的水源来向、侵害范围、影响程度等特征元素。研究结果验证了突水点上层含水层的岩溶裂隙带和断裂带对突水点的重要补给关系,并且有较强的直观判别能力;模型可以清晰判别分析矿井突水现象。
2015, 38(6):37-43. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.06.006 CSTR:
摘要:为确定合理的底板防水煤岩柱尺寸,减少底板突水安全事故的发生,利用支持向量机(SVM)与人工蜂群算法(ABCA)综合研究底板破坏深度问题。由于SVM训练参数惩罚因子 C 和核函数宽度 g 的选择对预测精度的影响显著,采用ABCA优化该训练参数的选择过程,建立基于SVM的底板破坏深度预测模型。选取采深、煤层倾角、采厚、工作面斜长、底板抗破坏能力和是否有切穿断层或破碎带作为影响底板破坏深度的主要影响指标,利用现场实测的30组数据作为样本对该模型进行训练和预测。结果表明:该预测模型的平均相对误差为12.5%,平均绝对误差为 0.986 m ,均方误差为0.005,平方相关系数为0.980,较其他预测模型具有更强的泛化能力和更高的预测精度。
2015, 38(6):44-51. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.06.007 CSTR:
摘要:针对含煤体瓦斯放散磁效应特性,建立瓦斯放散磁效应实验系统,测试磁化与未磁化煤样瓦斯放散过程,研究恒定磁场对煤样放散瓦斯的影响。实验结果表明:放散初速度较小( f 值越大),磁化后煤样瓦斯放散有明显减小趋势;放散初速度越大( f 值越小),磁化后煤样瓦斯放散略有增大的趋势;且两者的变化程度都受磁化时间的影响,在撤掉磁场时Δ p 并未回落至初始值,并保持一定的时间记忆效应。其机理是 f值大的煤样,磁化后b 值减小,随着压力的升高,磁化后煤样的表面能降低值都小于未磁化的煤样,说明在加磁后煤体吸附容纳瓦斯的空间减少使得吸附量减少,产生的瞬时瓦斯压力梯度降低,从而使得瓦斯的放散初速度降低,而对于坚固性系数 f 值小的煤样有相反的实验结果。
高俊敏 , 马健 , 高旭 , 郭劲松 , 何琴 , 杨富莹
2015, 38(6):52-57. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.06.008 CSTR:
摘要:通过对含甲氰菊酯农药的模拟水样进行混凝活性炭吸附处理,分别考察了混凝剂种类、投加量、pH等因素对混凝效果的影响以及木质粉末活性炭投加量、吸附时间、pH等因素对吸附效果的影响。结果表明,对水样作常规混凝处理时,氯化铁的处理效果优于其他混凝剂,当氯化铁的投加量为20 mg/L,pH为8时,甲氰菊酯去除率可达59.4 %。对水样做活性炭吸附处理时,适宜pH范围为6~9,木质粉末活性炭最佳投加量为40 mg/L,最佳吸附时间为70 min,在最优吸附条件下,甲氰菊酯去除率可达81.6 %。在最优混凝吸附条件下,氯化铁混凝协同木质粉末活性炭吸附去除甲氰菊酯的去除率均大于90%,对水中甲氰菊酯去除效果较好。
2015, 38(6):58-67. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.06.009 CSTR:
摘要:通过分析机电控制无级变速器(electrical-mechanical continuously variable transmission,EM-CVT)的结构特点,提出了搭载EM-CVT混合动力汽车的传动方案,建立了动力源数值模型、EM-CVT模型,分析了混合动力系统工作模式,并针对模式切换时的冲击问题,以减小冲击度为目标,通过分析典型工况下动力源输出转矩特性和各部件的动态特性,提出了基于发动机、ISG电机、自动离合器以及EM-CVT相互协调控制策略。利用MATLAB/SIMULINK仿真平台建立混合动力传动系统动力学模型,并对典型的模式切换过程进行了仿真分析。结果表明,所提出的控制策略能够有效控制混合动力传动系统在模式切换时产生的冲击,提高了混合动力汽车的驾驶舒适性。
2015, 38(6):68-74. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.06.010 CSTR:
摘要:微型内燃机微燃烧过程对当量比和转速变化非常敏感,采用层流有限速率模型和甲醇氧化反应机理对其预混层流微燃烧过程开展仿真研究,探讨当量比和转速对微燃烧特性的影响规律及临界运行参数。在此基础上,提出采用热着火理论和化学反应动力学理论探索当量比对微燃烧特性的影响机理。结果表明仿真与实验比较吻合。当量比从0.6增加到1.1时,燃烧速率增加,压力和温度增加,压力最高值增加约1.5E+6 Pa,温度最大值增加约1 300 K,此后随当量比增加,燃烧速率减小,压力和温度减小。研究还进一步揭示了当量比影响微燃烧特性的机理: 稀燃区当量比主要通过温度变化来影响微燃烧特性,随当量比增加,燃料浓度增加,燃烧释放的总热量增加,所以温度和压力增加,燃烧速率增加;浓燃区当量比主要通过氧气量变化来影响微燃烧特性,当量比越大,氧气量越不足,基元反应速率越小,所以燃烧速率越小,温度和压力越低。转速越高,燃烧时间越短,燃烧越不充分,所以温度、压力越低。受微燃烧相对热损大、驻留时间短的特征影响,微型发动机实现完全燃烧的运行区域较窄,其实现完全燃烧的稀燃极限约0.9,最高转速约6 000 r/min。这在设计微型内燃机时值得关注。
2015, 38(6):75-83. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.06.011 CSTR:
摘要:切削液的合理选择是提高切削加工绿色化程度的重要途径之一。根据绿色制造原理,在首先满足加工质量的前提下,建立了一种综合考虑时间、质量、成本、资源消耗和环境影响5个因素的切削液评价体系。采用油基切削液和不同类型的水基切削液进行剃齿加工对比试验,从工件质量、刀具寿命、成本和资源环境影响几个方面进行对比分析。结合试验结果,利用模糊综合评价方法对加工结果进行了评价,并据此提出了用于剃齿加工的切削液综合选择模型,通过剃齿加工实例验证了该模型的可行性。试验证明:采用水基切削液进行剃齿加工仍能满足质量要求,与传统油基切削液相比,水基能有效降低生产成本,同时减少对环境的污染。
2015, 38(6):84-90. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.06.012 CSTR:
摘要:针对蜗杆砂轮磨消减齿面扭曲时存在成本高、效率低等问题,探讨在设计阶段消减齿面扭曲的途径。首先,基于蜗杆砂轮磨齿时的接触迹分析,给出了一种齿面扭曲的计算方法,分析了鼓形量及螺旋角对扭曲量的影响;其次,提出一种常用鼓形齿修形曲线的改进设计方法,将修形曲线分成三段,分别计算齿向左右两段各处扭曲量。在满足齿轮设计要求的前提下,通过调整三段曲线的比例因子以及各处的鼓形量,实现齿面扭曲量的消减。计算实例表明,该方法可有效消减齿面扭曲现象,减小齿向修形误差。
2015, 38(6):91-98. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.06.013 CSTR:
摘要:继电保护压板位置一般与一次设备运行方式相关,在一次设备运行方式改变时,有时需要改变压板的位置进行匹配。实际运行操作中因压板位置投退错误,已导致多起事故发生。为了避免保护压板出现漏投、误投现象,从搜索一次元件状态、运行方式的角度出发,在采集压板位置信息基础上,提出了一种压板位置与一次元件运行方式匹配状态的智能校核方法。根据一次元件的运行状态及相应的压板整定规则,生成一次元件压板位置关联规则库,利用变电站开关状态信息在变电站倒闸操作后自动识别一次元件状态,与一次元件压板规则库进行比较,当出现不一致时给出报警提示信号,实现了压板位置的智能校核。通过对实际工程中变压器运行转检修操作任务的分析,验证了所提方法的有效性。
2015, 38(6):99-106. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.06.014 CSTR:
摘要:含钛高炉渣中含有20%~30%的TiO 2,是一种附加值较高的二次资源,但在综合利用过程中存在氧化物还原难度大,硅钛难分离,二次污染严重等问题。基于热力学理论基础,采用真空碳热还原联合酸浸工艺处理含钛高炉渣制备TiC。结果表明:真空有助于钛氧化物彻底还原,可实现渣中硅钛彻底分离,减少酸耗量,降低二次污染。真空碳热还原联合酸浸工艺处理含钛高炉渣(TiO 2含量23%左右)制备TiC的最佳条件为:炉渣粒度200目,还原温度1 673 K,渣碳质量比100∶38。
2015, 38(6):107-114. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.06.015 CSTR:
摘要:考虑实际结构易受荷载、环境温度和测试噪声等不确定性因素的影响,笔者基于区间分析原理提出框架结构不确定性损伤识别方法。利用测试的结构加速度响应数据,建立向量自回归模型,并采用其系数矩阵主对角线的马氏距离作为损伤特征指标。基于粒子群算法建立区间优化求解方法,并与传统的区间组合法和区间叠加法对比。通过提出的区间重叠率指标和区间名义值分别实现损伤定位和损伤程度的识别。数值模拟和实验室框架结构试验结果表明,区间分析能在测试数据较少时实现损伤识别,为损伤识别在实际结构中的应用提供了理论基础和技术手段。
2015, 38(6):115-122. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.06.016 CSTR:
摘要:以重庆东水门大桥—千厮门大桥渝中区连接隧道为研究对象,基于UDEC软件建立离散元数值模拟分析模型,研究了城区连拱隧道施工引起的地表沉降,上部建筑物基础沉降及倾斜,新建隧道下方已有轨道六号线的变形、受力特征,并将监测数据与数值模拟进行对比分析。结果表明,连拱隧道左侧隧道上导坑施工引起的隧道拱顶沉降和基础沉降量最大,经计算上部建筑物基础最大沉降量为3.81 mm,最大倾斜量为0.02%,建筑物基础沉降量和倾斜在规范许可范围之内;隧道施工引起的地层损失使得轨道六号线左拱肩向上隆起,六号线弯矩分布规律和其变形形态基本一致,弯矩最大值位于左拱肩部位,最大值为238 kN·m;数值模拟计算结果与监测数据量值相当,变形趋势基本一致;采用UDEC软件可以准确地计算出隧道开挖过程中节理的存在对隧道周围建筑物变形的影响。
2015, 38(6):123-128. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.06.017 CSTR:
摘要:在分析地震条件下管线功能函数及极限状态方程基础上,对城市供水管单元体进行震害预测。以供水管网系统作为边权的有向网络图,通过基于神经网络的Monte Carlo方法,模拟各管线运行状态及其破坏状态。结合图论理论,分析供水管网的管线连通可靠性。
2015, 38(6):129-137. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.06.018 CSTR:
摘要:混凝土在硫酸盐溶液中的腐蚀破坏是一种常见的混凝土破坏形式,研究混凝土抗硫酸盐腐蚀破坏对于混凝土工程具有重要意义。混凝土在硫酸盐溶液中受腐蚀的过程是一个循序渐进的过程,这个过程包括固液界面的表面吸附、硫酸盐溶液的扩散过程以及硫酸盐在混凝土试件内部的化学反应和物理结晶等物理化学过程。研究表明:可以采用Fick第二扩散定律来描述硫酸盐在混凝土中的扩散过程;硫酸盐溶液中,混凝土试件的固液相界面处发生物理吸附和化学吸附,并存在表面化学反应。
王进 , 蒋定立 , 邓欣 , 陈乔松 , 曾向璟 , 罗燕
2015, 38(6):138-146. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.06.019 CSTR:
摘要:运动行为建模是机器鱼研究领域的重点和难点,研究将一种新颖的仿生学习方法应用到多关节机器鱼运动模式学习和生成上。首先,通过视频采集设备对鲤鱼的运动行为进行记录,并对记录的视频数据作离散化处理后进行分析,提取得到了鲤鱼的3个基本运动模式:“巡游”、“游动转弯”和“C形急转”。然后采用通用内部模型(general internal model, GIM)对鲤鱼的运动模式进行学习,利用其函数逼近能力和在时间、空间上的可伸缩性,机器鱼可以学习、修正和再现真鱼的运动模式。最后结合红外传感器及避障算法实现了机器鱼的自主避障行为,从而证实了该方法的有效性。
2015, 38(6):147-152. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.06.020 CSTR:
摘要:谱聚类算法建立在谱图划分理论基础上,与传统的聚类算法相比,它具有能在任意形状的样本空间上聚类且收敛于全局最优解的优点。然而,谱聚类算法涉及如何选取合适的尺度参数 σ 构造相似度矩阵的问题。并且,在处理大规模数据集时,聚类的过程需要较大的时间和内存开销。研究从构造相似度矩阵入手,以传统NJW算法为基础,提出一种基于K近邻的自适应谱聚类快速算法FA-SC。该算法能自动确定尺度参数 σ ;同时,对输入数据集分块处理,并用基于K近邻的稀疏相似度矩阵保存样本信息,减少计算的内存开销,提高了运行速度。通过实验,与传统谱聚类算法比较,FA-SC算法在人工数据集和UCI数据集上能够取得更好的聚类效果。
2015, 38(6):153-158. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.06.021 CSTR:
摘要:为了提高车流的稳定性能,考虑最紧邻前车加速度信息的影响,在优化速度差模型(Optimal velocity difference, OVD)的基础上,引入参数 p 表示驾驶人对最紧邻车辆加速度信息的关注程度,提出了含加速度项的跟驰模型。通过线性稳定性分析,得到交通流的临界稳定判据。数值仿真表明新模型与OVD模型比较,通过调节参数 p ,可以避免在低敏感系数下OVD模型中负速度现象的出现,同时,加速度效应对车流致稳效果更加明显。因此,研究模型能更有效地增强车流稳定性能和更好地描述实际交通流现象,为多车协同驾驶策略提供了先导作用。
2015, 38(6):159-164. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2015.06.022 CSTR:
摘要:基于压缩编码的加密方式能够同时完成加密和压缩的功能,通过压缩减少了信息的冗余,同时引入加密使对试图推测出明文信息和找到密钥的攻击具有非常好的鲁棒性。提出了一种基于随机区间置换的安全算术编码,在编码过程中通过随机密钥保证图像压缩编码的安全性,且不影响编码的效率,使其方便在网络中安全传输。实验结果和安全性分析表明该安全算术编码有较好的安全性和加密效率。