• 2023年第46卷第6期文章目次
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    • >土木与环境工程
    • 采动和降雨影响下含深大裂隙岩溶山体破坏机制

      2023, 46(6):1-13. DOI: 10.11835/j.issn.1000.582X.2023.06.001

      摘要 (284) HTML (64) PDF 7.43 M (545) 评论 (0) 收藏

      摘要:为阐明采动和降雨入渗条件下含深大裂隙岩溶山体变形和破坏规律,以贵州省纳雍县普洒滑坡为例,通过块体离散元数值分析,探讨煤层开挖扰动和降雨入渗作用下含深大裂隙岩溶山体失稳破坏机制。结果表明,随着M10和M14煤层开采,山体上覆岩层向采空区方向下移,新生裂隙向坡表发育。工作面上覆岩层裂隙带高度随采空区范围的增大而增加,M10和M14开采结束后,裂隙带分别发育至30倍和40倍采高,坡顶深大岩溶裂隙向坡下扩展。降雨入渗后,上覆岩层裂隙带与深大岩溶裂隙贯通,在孔隙水压力作用下深大岩溶裂隙向坡表扩展形成贯通滑动面,岩溶坡体发生崩滑破坏。研究发现,地下采动是普洒老鹰岩山体变形破坏的控制因素,后续降雨是山体失稳的主要诱发因素。

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    • 三分点阻尼弦的本征解及其性质

      2023, 46(6):14-23. DOI: 10.11835/j.issn.1000.582X.2023.06.002

      摘要 (209) HTML (51) PDF 1.15 M (309) 评论 (0) 收藏

      摘要:化简三分点阻尼弦的频率方程,求得其闭合解,分大阻尼、适中阻尼、小阻尼等3种情况讨论解的性质。结果表明,与中点阻尼弦相比,三分点阻尼弦具有3个新特性:1)在本征解与阻尼的函数关系上,前者有且仅有1个突变点,而后者有2个突变点;2) 在阻尼-频率关系上,前者的频率在各阻尼区间内均不受阻尼值影响,而后者的频率则在小阻尼情况下依赖阻尼;3)对于任意给定阻尼,前者本征解在各阻尼区间内仅1个衰减率,而后者除小阻尼以外,均有2个衰减率。上述性质表明,两者的动力学特性在质上(而不仅是量上)存在差异,考虑到两者仅在阻尼位置上有所不同,这一点应予特别留意。

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    • 装配式钢质耗能铰连接中开孔削弱钢板阻尼器滞回性能研究

      2023, 46(6):24-39. DOI: 10.11835/j.issn.1000.582X.2023.06.003

      摘要 (191) HTML (30) PDF 6.80 M (367) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种装配式节点钢质耗能铰连接,对其关键部件开孔削弱钢板阻尼器,进行3种开孔削弱形式的试件轴向往复加载试验,考察开孔削弱钢板阻尼器的破坏模态,研究其滞回性能、骨架曲线、承载能力与延性性能等。探讨开孔削弱长度、开孔削弱宽度、宽厚比、厚度方向间隙等参数对钢板阻尼器滞回性能的影响。建立开孔削弱钢板阻尼器的简化力学模型,提出阻尼器滞回本构模型并对本构模型准确性进行验证。结果表明,阻尼器的开孔削弱钢板在开孔削弱处开裂或断裂,避免了面外屈曲的发生,实现塑性耗能与破坏模式可控;阻尼器滞回曲线饱满,承载力均高于297.31 kN,位移延性系数Δ/Δy均大于4.5,表现出良好的耗能能力、承载能力与延性性能;相比菱形开孔,竖缝开孔削弱阻尼器综合力学性能更优,建议开孔削弱长度a/L为0.25~0.55,开孔削弱宽度b/B为0.2~0.5,宽厚比为12.50~15.63,厚度方向间隙不超过2 mm;提出的开孔削弱钢板阻尼器滞回本构模型能准确地模拟阻尼器滞回性能。

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    • 混掺高延性纤维混凝土组合十字形短柱抗震性能研究

      2023, 46(6):40-50. DOI: 10.11835/j.issn.1000.582X.2023.06.004

      摘要 (198) HTML (29) PDF 2.96 M (305) 评论 (0) 收藏

      摘要:为改善钢筋混凝土十字形短柱的抗震性能,将高延性纤维混凝土用于十字形短柱底部。通过对混掺高延性纤维混凝土组合十字形短柱(R/ECC)和普通钢筋混凝土十字形对比柱(RC)进行拟静力试验,分析其裂缝开展模式、破坏形态、滞回性能、延性、耗能能力和刚度退化等,研究混掺高延性纤维混凝土对十字形短柱抗震性能的提升作用。结果表明,在十字形短柱底部采用混掺高延性纤维混凝土,可有效控制裂缝的开展,减小裂缝宽度,改善柱底混凝土的压溃剥落状态;短柱的延性和耗能能力明显提高,刚度退化缓慢,承载力有一定提高。相比RC柱,R/ECC柱位移延性系数、峰值点和极限点时累积滞回耗能分别提高7.3%、225.5%和44.6%,受剪承载力提高9.5%。

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    • 基于主动红外入侵探测的在室人数测试方法

      2023, 46(6):51-60. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2022.256

      摘要 (171) HTML (41) PDF 2.29 M (324) 评论 (0) 收藏

      摘要:在室人数与建筑用能系统紧密相关,实时在室人数的监测是建筑用能行为方向的热点问题之一。红外传感是现有研究方法中应用较广泛的方法,其测试精度与安装高度、人员通过速度及人员体型等因素有关,选取主动红外入侵探测器,依据建筑室内人员活动情况,研究了安装高度、通过速度及人员体型对在室人数测试精度的影响。研究结果表明,考虑各种人员体型及通过速度时,测试精度随安装高度的降低先升高后降低。通过速度越慢,测试精度越高,当v≥1.4 m/s时,测试精度低于60%;当1.0 m/s≤v<1.4 m/s时,测试精度为70%~81%;当v<1.0 m/s时,测试精度高于95%,当v<0.8 m/s时,测试精度达到100%等。被测人员的身高和体重指数(BMI)均与测试精度呈强正线性相关。通过不同工况分析,提出了应用于实际场景的综合精度估算方法。

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    • 面向功能分区的大型商场建筑冷负荷预测方法

      2023, 46(6):61-75. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2022.252

      摘要 (183) HTML (31) PDF 4.08 M (401) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对大型商场面向建筑整体冷负荷预测不能为商场各区域按需供冷提供合理控制策略的问题,通过研究商场不同区域冷负荷特点,采用灰色关联度分析法筛选影响商场不同区域冷负荷的关键影响因素,针对实际情况中各输入特征对冷负荷影响程度的不稳定性,提出了基于双重注意力机制和LSTM的短期分区冷负荷预测模型。LSTM网络充分考虑空调冷负荷与相关特征变量之间的非线性关系,特征注意力自主分析历史信息和输入变量之间的关系,提取重要特征,时序注意力选取LSTM网络关键时刻的历史信息,提升较长时间段预测效果的稳定性。以西安某大型商场建筑的冷负荷数据集为实验数据,实验结果表明所提模型相比于LSTM模型、CNN-LSTM模型和Attention-LSTM模型,误差指标MAPE和RMSE均有显著降低,R2明显增加且稳定0.99以上,具有较好的泛化能力和较强的稳定性。

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    • 中国垃圾渗滤液产生现状及处理展望

      2023, 46(6):76-88. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2022.255

      摘要 (468) HTML (49) PDF 757.99 K (1539) 评论 (0) 收藏

      摘要:垃圾渗滤液污染物浓度高且生态风险大,其处理处置受到国家高度重视。基于大量文献分析,综述了中转站、焚烧厂、填埋场等各类垃圾渗滤液的产量及污染特性;结合当前固废处理政策展望了垃圾渗滤液处理技术及管理方面的发展。研究表明,随着“无废城市”建设,垃圾分类以及原生垃圾零填埋等政策的实施可从“量与质”双方面缓解渗滤液处理难题,未来中国垃圾渗滤液的主要处理对象是中老龄垃圾渗滤液。“预处理+生物处理+深度处理”的技术模式是处理渗滤液的有效手段。垃圾分类背景下,未来前处理阶段主要关注各工艺的局部优化;生物处理阶段,开发低碳源和无碳源脱氮工艺对增效降耗具有积极意义;深度处理阶段,关注非膜法全量化处理工艺可解决浓缩液问题并去除痕量有机物,有助于更全面地管控渗滤液污染风险。

    • 钼精矿焙烧处理过程中典型杂质元素的热力学行为及分析

      2023, 46(6):89-100. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2022.110

      摘要 (211) HTML (48) PDF 4.93 M (429) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过模拟实验结合X射线荧光光谱仪(X-ray fluorescence spectrometer,XRF)、电感耦合等离子光谱发生仪(inductively coupled plasma spectrometer,ICP)及矿物解离分析仪(mineral liberation analyser,MLA)等研究了钼精矿焙烧处理流程中多种杂质元素间的相互作用,在MLA对物相定量分析的基础上,采用Factsage7.0软件分析了钼精矿焙烧过程中不同杂质元素反应进行的热力学条件。结果表明:杂质元素在钼精矿及后续处理流程中的分布存在明显的粒度偏析,主要表现为K、Si等杂质更多以大分子量的矿物形式赋存在较粗粒度的钼精矿中,而Fe、Ca、Cu等杂质则更多以FeS2、CaSO4、CuFeS2等小分子量的化合物形式赋存在较细粒度的钼精矿中。FeS2、CaSO4和SiO2等杂质会在高温焙烧过程中与MoO3形成致密度较高的混合物,降低Mo的浸出率。云母在钼精矿焙烧过程中会分解生成正长石,而正长石在CaF2作助熔剂的条件下可转化出易溶于水的K、Al等金属离子进而被水洗去除。

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    • >机械工程
    • 输入受限下机器人关节神经网络自适应控制

      2023, 46(6):101-111. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2022.106

      摘要 (273) HTML (31) PDF 2.01 M (491) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对机器人关节控制输入受限以及动力学模型中存在非线性摩擦、柔性变形和未知外部干扰力矩等问题,提出了一种基于径向基函数(radial basis function, RBF)神经网络的输入饱和指令滤波自适应控制方法。基于指令滤波反步法,采用饱和函数约束控制输入的幅值,使用RBF神经网络在线逼近未知干扰,并利用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的所有误差最终一致有界。仿真结果表明,控制算法不仅使系统的控制输入幅值被严格约束在规定的范围之内,完成了对目标轨迹的高精度跟踪(跟踪误差约为±0.003 rad),而且还可抵抗外部阶跃干扰力矩和建模误差对控制系统的不良影响,保证系统的高精度与强鲁棒性,性能优于PID (propotional integral derivative)控制和普通指令滤波反步控制(command filter backstepping control, CFBC),对机器人关节在高精度领域应用与智能控制具有重要价值。

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    • 质子交换膜燃料电池气体扩散层制备过程材料表征和孔尺度模拟计算

      2023, 46(6):112-121. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2023.06.010

      摘要 (234) HTML (74) PDF 3.59 M (655) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究质子交换膜燃料电池(PEMFC)气体扩散层的制备方法对其结构和性能的影响,将聚丙烯腈基碳纤维原纸作为前驱体,以酚醛树脂作为粘结剂,采用热压、碳化、石墨化等工艺制成气体扩散层,考察在原纸浸渍的过程中,不同质量分数酚醛树脂乙醇溶液对气体扩散层结构和性能的影响。利用扫描电子显微镜、汞侵入法、四探针法等进行性能表征,并利用X射线断层扫描技术获得气体扩散层的三维结构,通过孔尺度模拟进行性能计算。结果表明,采用实验表征方法和模拟计算方法可以更加准确和清楚地对气体扩散层性能进行表征,在使用15%质量分数酚醛树脂乙醇溶液浸渍原纸时,可以得到与商用气体扩散层相等的78%孔隙率,同时将电阻率降低了30%左右。

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    • >通信·计算机·自动化
    • 基于ANSYS的荷载工况对轮轨接触阻抗的影响

      2023, 46(6):122-129. DOI: 10.11835/j.issn.1000.582X.2023.06.011

      摘要 (189) HTML (49) PDF 1.46 M (516) 评论 (0) 收藏

      摘要:高速铁路站内绝缘节烧损事故时有发生,轮轨接触电阻是引起轮轨电弧造成绝缘节烧损的重要指标,因此准确计算接触电阻是分析绝缘节烧损问题的重要基础,接触电阻的大小主要取决于轮轨接触斑点的面积。对此,通过有限元分析软件ANSYS计算不同荷载工况下轮轨接触面积,分析列车轴重和偏移量对接触电阻的影响规律。结果表明,轴重从9 t增加到27 t时,轮轨接触电阻减小近36.2%;横移量增大10 mm时,轮轨接触电阻减小18.9%。轮轨接触电阻的变化随着轴重和轮轨横移量的增加呈现相同变化趋势。

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    • 基于进化算法的生物医学本体匹配技术

      2023, 46(6):130-135. DOI: 10.11835/j.issn.1000.582X.2023.06.012

      摘要 (206) HTML (38) PDF 540.38 K (317) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于生物医学本体拥有规模庞大的概念和复杂概念间关系,已有本体匹配技术难以高效确定生物医学本体匹配结果。为解决这一问题,构建了生物医学本体匹配问题优化模型,提出基于进化算法的生物医学本体匹配技术来确定最优匹配结果。在求解生物医学本体匹配问题时,采用一种新的生物医学本体概念相似度度量来确保匹配结果质量,并通过基于推理的概念对剪枝技术缩小算法的搜索空间,提高算法效率。实验结果表明,基于进化算法的生物医学本体匹配技术能有效匹配生物医学本体。

    • 多目标优化最低代价无人机机巢选址方法研究

      2023, 46(6):136-144. DOI: 10.11835/j.issn.1000.582X.2023.06.013

      摘要 (317) HTML (74) PDF 2.08 M (563) 评论 (0) 收藏

      摘要:无人机巡检作业中,因为功能与续航距离不同,常面临异构无人机协同和机巢选址问题。无人机机巢的最优部署位置策略,可以看作新的选址优化问题,相对于传统设施选址问题,无人机机巢部署问题面临更多新挑战。笔者综合运用地理信息系统、优劣解距离法对候选点位做预筛选后使用贪心算法和拉格朗日松弛优化的p-中值覆盖问题优化方法,在综合考虑布点原则、飞行任务、飞行半径、功能性冗余等目标因素,提出一种多目标优化最低代价的无人机机巢选址法,将机巢分布问题定义为限制因素预选址前提下的p-中值最低代价问题,设置原则性约束,实现多目标优化最低代价的机巢布点,从多个角度考虑降低巡检成本。实验结果表明:多目标优化后机巢布点在建造、维护、巡检和综合成本上比传统选点方法有9.2%以上的成本节约。

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