2016年第39卷第2期文章目次

李同杰 , 靳广虎 , 鲍和云 , 朱如鹏

2016, 39(2):1-9. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.02.001

[摘要](1385) [HTML](288) [PDF 2.84 M](949)

摘要:
针对行星齿轮减速器工作过程中传递功率的频繁变化容易导致其运动状态发生突变的问题,探讨行星齿轮传动系统随传递功率的分岔特性。基于2K-H型行星齿轮传动系统纯扭转非线性动力学模型,采用CPNF(continuous Poincaré-Newton-Floquet)方法研究了传递功率对行星齿轮传动系统周期运动稳定性的局部精细分岔规律,运用直接数值积分的方法绘制了系统随功率的全局分岔图,并对两种仿真结果进行了对比。结果发现,在某些参数组合下,行星齿轮传动系统会共存几个稳定或不稳定的周期轨道;当功率在196~220 kW范围内,随着功率值的逐渐增大,行星齿轮传动系统的各种形态的周期轨道均是通过倍周期倒分岔的途径在相应功率分岔点处发生稳定性突变的;在轻载工况下(传递小功率),行星齿轮非线性系统容易呈现混沌运动状态。

2 切割片减振降噪的优化设计

林利红 , 王成 , 王锴 , 文琴

2016, 39(2):10-16. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.02.002

[摘要](1087) [HTML](290) [PDF 2.70 M](815)

摘要:
为了研究切割片在工作过程中的振动及噪声问题,基于有限元方法,借助于ANSYS APDL有限元软件建立了切割片有限元模型;采用反转法施加载荷,简化模型及分析过程,在振动特性分析中,得出调整切割片结构参数可以降低切割片振动幅度的结论;基于振动能量与速度的平方关系,以测试点的速度平方和为目标函数,设计了优化程序对切割片模型进行调整优化,获得了一组最优调整数据,为实际生产提供了参考依据。

3 ANSYS/PDS风电齿轮箱收缩盘联接可靠性分析

张迅 , 孙义忠 , 何爱民 , 常涛 , 王红

2016, 39(2):17-24. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.02.003

[摘要](2031) [HTML](428) [PDF 4.09 M](1413)

摘要:
笔者建立了某风电齿轮箱主轴收缩盘联接的轴对称参数化有限元模型,并结合主轴扭矩作用应用ANSYS非线性接触对该模型进行了强度分析。由于材料属性、制造过程、边界条件以及载荷等设计参数的不确定性会影响计算的精确性,应用ANSYS/PDS模块,根据失效模式确定整体功能函数并由此建立结构极限状态方程,采用蒙特卡罗超拉丁采样方法对收缩盘联接进行可靠性分析,得到整体联接的可靠度和失效率,并给出累积概率分布。研究结果表明:收缩盘传扭联接性能和结构件强度均满足设计要求,其联接的可靠度达到94.8%,达到了工程设计要求,对风电齿轮箱收缩盘联接的可靠性设计具有一定的指导意义。

4 煤炭企业科技进步水平综合评价研究

曹树刚 , 魏亚星

2016, 39(2):25-33. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.02.004

[摘要](1262) [HTML](316) [PDF 1.26 M](1034)

摘要:
根据煤炭企业资源约束性、生产高危性以及环境破坏性等特点,建立了以综合环境条件、科技投入水平、经济效益水平、社会效益水平等为主线,包含9个二级指标、24个三级指标的煤炭企业科技进步水平评价指标体系;运用层次分析法,邀请42名不同工作单位和专业领域的专家采用1~9标度法得到指标权重值;权重分析表明,煤炭企业提高科技进步水平的工作重点是提升整体职工素质,引进高层次技术人才以及增加科技投入资金;最后,采用模糊综合评判方法对煤炭企业的科技进步水平进行了综合评价。实例分析表明,建立的评价体系具有较强的实用性,对煤炭企业的技术发展和管理优化具有一定的指导作用。

5 SBBR反应器SND脱氮的影响因素分析及响应曲面优化

蔡健明 , 操家顺 , 周碧波

2016, 39(2):34-43. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.02.005

[摘要](1156) [HTML](277) [PDF 5.19 M](925)

摘要:
采用活性炭涂层改性悬浮填料,在连续曝气的条件下,考察了SBBR反应器脱氮性能。结果表明,SBBR反应器表现出良好的同步硝化反硝化(SND)脱氮性能,对NH₃-N和TN的去除率分别为80.7%和63.1%。典型周期内反应器同步硝化反硝化率可达82.7%。单因素试验发现,脱氮率随着曝气时间t的增加而增加,随着溶解氧质量浓度ρ_DO和填料投加量δ增大而先增大后减小。同时,以溶解氧质量浓度、填料投加量和曝气时间为考察因素,脱氮率为评价指标,采用响应曲面法建立了二次多元回归模型。通过模型求解得出最佳工况:溶解氧浓度为2.37 mg/L,填料投加量为40.10%,曝气时间为5.17 h,此时,脱氮率得到最大值为69.28%。验证试验表明,回归模型的预测值与实测值偏差率为1.57%。

6 高密度城区公园降温效应与模拟预测研究——以天津中心城区为例

贾琦 , 运迎霞 , 尹泽凯

2016, 39(2):44-50. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.02.006

[摘要](1266) [HTML](395) [PDF 2.81 M](1231)

摘要:
在当前快速城镇化背景下,大量城镇人口导致各大城市人口密度不断增加,高密度的城区热岛现象开始加剧。公园绿地作为城市生态系统的重要组成部分,在缓解热岛方面具有重要作用。本研究以天津中心城区8处较大的公园绿地为实证对象,基于2013年Landsat8 ETM+影像,通过单窗算法分析其降温效应。研究表明:公园面积及植被覆盖度是热岛效应最重要的影响因子,水体比例也在很大程度上影响着地表温度;各公园的最大降温强度和降温距离差异较大,降温强度温差约2.72℃,降温距离相差195 m;城区面积较大的公园降温效应更明显,水体比例高于30%或植被覆盖度高于10的公园降温效应较理想;并在研究结论的基础上构建了公园的降温效应模型。研究成果为天津中心城区及类似高密度城区的公园绿地规划提供了有效技术支撑。

7 改进二次型Boost变换器的研究与分析

董文琦 , 马步云 , 才鸿飞 , 侯世英 , 陈复

2016, 39(2):51-57. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.02.007

[摘要](1368) [HTML](348) [PDF 3.35 M](984)

摘要:
传统二次型Boost变换器具有较高的升压能力,但其开关器件的电压、电流应力较大,增加了电路的体积与成本。笔者在传统二次型Boost变换器的基础上,结合高增益Boost三端网络,提出改进二次型Boost变换器,并对其连续工作模式下的工作原理及各开关器件的电压、电流应力进行了分析。分析结果表明,改进二次型Boost变换器不仅升压能力有所提升,而且在输出电压相同的情况下,开关器件的电压、电流应力有所降低。最后,通过仿真分析验证了该变换器的正确性和可行性。

8 矿用高压开关电器短路开断与关合试验电源

陈钊

2016, 39(2):58-63,106. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.02.008

[摘要](1240) [HTML](411) [PDF 2.22 M](1144)

摘要:
针对国内冲击发电机性能参数不足,以国外冲击发电机作为试验电源,建立基于直接试验法的矿用高压开关电器短路开断与关合试验系统,提出了一种新的技术解决方案。仿真试验结果表明,该方案满足综合性煤矿高压电气实验室建设项目技术指标和试验标准要求,为大容量开断与关合试验系统设计和建造提供一种技术思路。

9 湿热预处理对餐厨垃圾高温干式厌氧消化的影响

王攀 , 郭新愿 , 卢擎宇 , 任连海 , 李冰心 , 种宇轩 , 黄燕冰

2016, 39(2):64-70. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.02.009

[摘要](1241) [HTML](306) [PDF 2.08 M](1073)

摘要:
为探索湿热预处理对餐厨垃圾高温干式厌氧消化的影响,在含固率为20%、发酵温度55℃的条件下进行厌氧发酵试验。采用L9(3³)正交试验设计,研究湿热预处理的加水率、温度、时间对餐厨垃圾干式厌氧消化产沼气的影响。结果表明:湿热处理后餐厨垃圾的理化性质有明显变化,日产气量、累积产气量以及TS和VS的去除率明显升高。当湿热预处理条件为加水率50%、温度120℃、时间80 min时,SCOD值最高,为101050 mg/L,比未处理时提高了5.6倍。同样,该条件下日产气量出现的两个产气峰值最高,累积产气量也最高,为269.10 ml/gVS,与未处理相比累积产气量提高49.4%。各因素对餐厨垃圾厌氧发酵产气量影响的主次关系为:温度>时间>加水率,处理温度和处理时间对产气量有显著性影响,加水率对产气量影响较弱。

10 大数据与安全可视化

向宏 , 张瑜 , 胡海波

2016, 39(2):71-81. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.02.010

[摘要](1795) [HTML](431) [PDF 2.74 M](1629)

摘要:
IT技术的飞速发展开启了大数据时代。海量的数据信息带来更多的数据价值的同时,各类安全问题也随之而来。通过数据可视化技术能够帮助充分全面并且及时地找出系统中可能存在的安全威胁,评估系统安全,保证基础设施的安全。研究从数据角度出发,结合大数据的特征对安全数据进行分类,并对当前已存在的针对不同安全数据进行可视化的工具及技术进行总结,使得能够将已成熟的数据安全可视化技术用于大数据安全的研究,最后对未来的发展趋势进行了展望。

11 云制造环境下设计需求与服务匹配模式算法

杨娟 , 吴科宏

2016, 39(2):82-88. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.02.011

[摘要](1454) [HTML](310) [PDF 2.73 M](1441)

摘要:
针对云制造环境下设计需求与设计服务的特性,构建含有属性集、关系集和操作集的设计需求与设计服务数据结构。建立一种云制造环境下的设计需求与设计服务输入、分解、组合和输出匹配模式,研究了该模型的原子匹配、扩展匹配和产品匹配。针对匹配过程中输入、分解、组合和输出量化问题,采用语义概念相似度和循环递归设计结构匹配算法实现设计需求与设计服务智能匹配。最后,通过实验验证,表明该模式与算法的有效性和可行性。

12 多尺度积角点检测和视觉颜色特征的鲁棒车牌定位算法

陈庄 , 杨峰 , 冯欣 , 崔少国 , 李博

2016, 39(2):89-98. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.02.012

[摘要](1451) [HTML](303) [PDF 3.14 M](1151)

摘要:
车牌图像包含的尺度、仿射变化及其复杂的背景是影响车牌定位准确度的重要因素。在高斯差(DOG)尺度空间框架下,笔者提出了一种基于多尺度乘积的角点特征和视觉颜色特征提取及其相融合的车牌定位算法。基于高斯差尺度空间的图像边缘信息,应用多尺度乘积分别提取具有尺度和仿射不变特性的角点和颜色特征,并在两特征融合结果基础上确定车牌位置候选区域;最后通过车牌区域特征点之间的距离及密集关系实现车牌的准确定位。对大量实拍的复杂环境下的车辆图像进行测试表明,该算法对车牌定位具有快速、高效的定位效果,且在噪声、仿射变换等方面的鲁棒性表现较好。

13 疾病费用预测的建模分析

张菁芳 , 李佳承 , 任家顺

2016, 39(2):99-106. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.02.013

[摘要](1292) [HTML](326) [PDF 1.23 M](1439)

摘要:
根据重庆市某三级甲等医院2012年1月至2014年12月5种常见疾病(糖尿病、甲状腺功能亢进、顺产、肠息肉、脑梗死)的月人均治疗费用数据,采用BP神经网络模型、广义回归神经网络模型、灰色GM(1,1)模型以及非线性回归模型,分别预测2015年1月至8月5种疾病的月人均治疗费用的变化情况,并与真实费用数据进行对比,判断4种模型预测的准确程度。结果表明:BP神经网络模型、广义回归神经网络模型、灰色GM(1,1)模型、非线性回归模型预测5种疾病的可决系数R²最小分别为0.278、0.565、0.048和0.097,最大分别为0.826、0.901、0.600和0.747;与2015年1月至8月的真实费用数据比较,4种模型预测的相对误差最小分别为9.845%、3.507%、5.897%和3.642%,最大分别为15.450%、13.940%、30.518%和17.204%。其中广义回归神经网络在疾病费用的预测结果相对于其他模型更准确。

14 TiFe基储氢合金的BaZrO₃坩埚熔炼制备及其储氢性能

李重河 , 周汉 , 陈光耀 , 胡仁民 , 吴铸 , 李志林

2016, 39(2):107-113. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.02.014

[摘要](1927) [HTML](449) [PDF 2.10 M](1673)

摘要:
利用自制25 kg级BaZrO₃坩埚,通过ZG-0.05型真空感应熔炼制备TiFe基储氢合金。熔炼条件为:0.6 MPa氩气保护气氛,精炼时间5~10 min,精炼温度1450℃左右。采用ICP原子发射光谱分析仪分析所熔合金的化学成分,利用金相显微镜、扫描电子显微镜、XRD衍射仪研究了合金的金相组织、表面形貌、微区元素分布、物相结构,用气体反应控制器测定了合金的PCT曲线。研究表明:由BaZrO₃坩埚熔炼的TiFe基储氢合金氧质量分数与石墨坩埚熔炼的合金氧质量分数均小于0.1%,而石墨坩埚熔炼的合金碳质量分数为0.417%。BaZrO₃坩埚熔炼后的合金完全由等轴晶构成,而石墨坩埚熔炼后的合金则由等轴晶组织和在晶粒内或沿晶界分布的球形TiC颗粒组成。BaZrO₃坩埚所熔炼的合金不仅最大吸氢量比石墨坩埚熔炼的合金的最大吸氢量大,而且吸放氢平台压力也低。

15 WO₃/g-C₃N₄复合催化剂的制备及其可见光光催化性能分析

王鹏飞 , 桂明生

2016, 39(2):114-122. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.02.015

[摘要](1914) [HTML](348) [PDF 4.07 M](1062)

摘要:
在盐酸质子化条件下,采用超声微波协助法成功制备了可见光型复合催化剂WO₃/g-C₃N₄。利用X射线多晶粉末衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外可见漫反射(UV-Vis)和BET比表面测试仪对样品进行了表征,并以罗丹明B(RhB)为目标降解物对其光催化性能进行研究。结果表明:复合催化剂样品是由片状的WO₃纳米片负载在g-C₃N₄表面组成的。当WO₃负载的质量分数为40%时,前驱物在500℃条件下煅烧2 h后所得样品的光催化性能明显好于同条件下制得的单一相WO₃和g-C₃N₄,在可见光(波长大于420 nm)照射下,5 h内对100 mL浓度为10^-5 mol/L罗丹明B橙溶液的降解高达98%。

16 穿越正断层埋地管线的破坏模式分析

薛娜 , 李鸿晶 , 李秀菊 , 金浏 , 翟聚云

2016, 39(2):123-130. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.02.016

[摘要](1381) [HTML](303) [PDF 2.73 M](1440)

摘要:
在正断层引起的地面永久性大变形作用下,埋地管线可能会发生拉伸、剪切等形式的强度破坏,亦可能在局部受压区发生屈曲破坏。利用ABAQUS有限元分析软件,建立穿越正断层埋地管线的空间有限元分析模型,采用非线性接触分析方法模拟正断层引起的地表永久性大变形作用下管线-土体间的相互作用,分析了不同管径、跨越角对管线破坏模式的影响。依据算例分析可知:小口径埋地管线易发生拉伸强度破坏,大口径薄壁管线易发生屈曲失效,口径0.65 m是管线从发生强度破坏到发生屈曲破坏的临界值;当跨越角大于90°时,角度越大越易发生屈曲失效,跨越角为100°是埋地管线发生强度破坏与屈曲失效的分界点。

17 冻融损伤对再生混凝土耐久性及与钢筋粘结性能分析

王晨霞 , 钤建勋 , 王浩 , 徐阔 , 曹芙波

2016, 39(2):131-139. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.02.017

[摘要](1302) [HTML](407) [PDF 3.48 M](1090)

摘要:
制作掺入引气剂和未掺入引气剂的100%粗骨料取代率的再生混凝土RC1和RC2两组试件以及掺入引气剂和未掺入引气剂的普通混凝土NC1和NC2两组试件,并分别对经过不同次数冻融循环试件的抗压强度、质量损失率、动弹性模量损失率进行研究。结果表明,冻融后各组试件的抗压强度、质量损失率及动弹性模量损失率均降低,对于添加引气剂的NC1和RC1两组试件损失较小,其中RC1组试件在200次冻融后抗压强度损失接近40%,质量损失率达0.5%,动弹性模量损失率38.5%。100%取代率并加入引气剂的ZRC组试件冻融后进行中心拨出实验,发生劈裂破坏和钢筋拔出破坏2种形式。再生粗骨料混凝土与钢筋的极限粘结应力均随冻融次数的增加而降低,200次冻融后极限粘结应力下降33.5,荷载滑移曲线既有上升段也有下降段。

18 隧道照明光源光色对驾驶员视觉功效的影响

邓敏 , 代言明

2016, 39(2):140-145. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.02.018

[摘要](1338) [HTML](314) [PDF 2.68 M](1274)

摘要:
目前,各国以及CIE的隧道照明设计规范和标准在隧道照明研究中都只考虑隧道路面的亮度或者照度水平,对于色温、显色性和光谱分布等因素对视觉效果的影响考虑不足,导致对隧道照明质量的评价不够科学。笔者从隧道照明光源光色对于驾驶员视觉功效的影响出发,选择两个隧道进行了小目标识别现场实验和不同色温反应时间测试实验,分析了驾驶员视觉功效受隧道照明光源的显色性和色温的影响情况。结果表明:隧道照明光源显色指数越高,驾驶员的视觉功效越好;对于光谱能量分布相似的光源,背景亮度相同时,含有短波成分多的光源照明效果更好,驾驶员的视觉功效也更好。

19 管状光催化反应器的设计及其净化效果分析

郑洁 , 吴思奇 , 王小艳 , 宋雪瑞

2016, 39(2):146-152. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.02.019

[摘要](1137) [HTML](320) [PDF 2.06 M](1065)

摘要:
依据光催化净化原理,设计一种管状光催化空气净化器,以甲醛为实验污染物,与以往的平板式反应器进行对比实验,结果表明:管状光催化反应器较传统的平板式反应器净化效果更好,降解效率提高14%。进行正交实验,得出对净化效率影响显著的因素排序为:环境温度> 甲醛初始浓度> 催化剂负载量;最佳催化条件:环境温度25℃,P25TiO₂负载量1.0 mg/cm²,甲醛初始浓度0.7 mg/m³;在最佳催化条件下实验,甲醛的降解效率在2 h内可达到89%,效果较好。

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