同济大学学报(自然科学版)

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土木工程与建筑学

  • 荷载频率对结构钢及其焊接节点疲劳寿命的影响

    童乐为;袁一鑫;牛立超;郁琦桐;颜阳;

    钢结构的高周疲劳试验研究采用低频、中频和高频加载,疲劳寿命是否会有差别或者有怎样的差别一直是试验者希望找到答案的问题。以结构钢及其焊接件为对象,对低频(30Hz以内)与中高频(100Hz左右)加载的疲劳试验数据(包括作者和其他学者成果)进行分析对比,研究低频与中高频加载对疲劳寿命的影响,疲劳试验涉及高强钢Q460板材及其对焊节点、普钢Q345对焊节点。研究发现,低频与中高频加载的疲劳寿命有很大的差别,无论是钢材还是对焊节点,低频加载比中高频加载的疲劳寿命长或疲劳强度高。对这种现象的机理进行解释。建议对承受低频疲劳荷载的工程钢结构,其疲劳试验应符合实际采用低频疲劳试验机加载。若采用高于低频的疲劳试验机加载,则会显著地低估疲劳寿命。

    2021年01期 v.49 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1220K]
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  • 装配式自复位屈曲约束支撑滞回性能

    张超众;郭小农;朱劭骏;高舒羽;

    提出了一种装配式自复位屈曲约束支撑(ASCBRB),对其基本构造、受力机理和滞回性能进行了理论分析,建立了ASC-BRB的有限元模型,进一步分析了ASCBRB的滞回性能,并研究了关键构造参数对其滞回性能的影响规律。结果表明,理论恢复力模型能够有效描述ASCBRB的滞回特征,理论结果与有限元结果整体吻合较好。碟簧组合压并后,支撑刚度显著增大,能够防止强震下结构层间变形的快速增加,减小层间变形集中效应。进行ASCBRB设计时,各关键构造参数需合理匹配,使得ASC-BRB具有良好的变形能力、耗能能力和复位能力,并可以有效减小结构在强震下的层间变形集中效应。

    2021年01期 v.49 8-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 2607K]
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  • TSZ410铁素体不锈钢的高温力学性能试验

    楼国彪;陶宇超;陈武龙;谭永强;王美南;姜健;

    通过对TSZ410铁素体不锈钢进行高温稳态试验研究,得到了高温下初始弹性模量、名义屈服强度、抗拉强度、断后伸长率等主要力学性能指标,对比分析了Rasmussen模型和Gardner模型,并基于Rasmussen模型,提出了TSZ410不锈钢硬化指数的计算公式,建立了高温应力-应变本构关系,并与Q235B、S30408奥氏体不锈钢、EN 1.4003不锈钢进行了对比,研究揭示了温度对其力学性能的影响规律。研究表明,TSZ410不锈钢的初始弹性模量、名义屈服强度、抗拉强度随着温度的升高而逐渐下降,特别是在400~700℃温度段的下降速度最为显著;温度700℃时,初始弹性模量约为常温下的40%,名义屈服强度和抗拉强度降为常温下的15%左右。TSZ410不锈钢在高温下强度损失明显大于Q235B,而刚度损失明显小于Q235B;在温度低于500℃时,TSZ410不锈钢的强度损失显著小于S30408奥氏体不锈钢;当温度高于500℃后,则相反。

    2021年01期 v.49 20-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 2559K]
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  • 纳米二氧化硅改性再生混凝土的单轴受压动态力学性能

    肖建庄;李标;张凯建;苏亚武;潘玉珀;

    基于新提出的纳米二氧化硅水泥净浆二次改性再生骨料方法,通过混凝土单轴受压动态力学试验,获得了不同应变率(10-5s-1、10-3s-1、10-1s-1)、不同改性方法(纳米二氧化硅水泥净浆二次改性、纳米二氧化硅粉煤灰复合改性、纳米二氧化硅预浸泡)的再生混凝土单轴受压应力-应变曲线,分析对比了改性前后应力-应变曲线特征。结果表明,新的改性方法能够有效改善再生混凝土力学性能,准静态下峰值应力提升25.1%,弹性模量增加85.8%。改性后再生混凝土的峰值应力和弹性模量动态增长因子降低,而峰值应变动态增长因子提高。最后,提出了改性后再生混凝土动态应力-应变本构模型,对比结果显示,模型预测曲线与试验曲线吻合较好,能为工程设计和应用提供依据。

    2021年01期 v.49 30-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 3322K]
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  • 基于统一边界和梁格模型的整体式桥台桥梁分析

    金永学;徐栋;郑明万;贾栋;

    取消伸缩缝及支座的整体式桥台桥梁可以避免伸缩缝的病害及对行车的影响。由于桥台处的上部结构与下部结构浇筑在一起,整体式桥台桥梁的上部结构受力受到下部结构乃至土体的影响,使其计算需要将上下部结构综合考虑,计算方法也更为复杂。提出一种思路,以实现上部结构在不同荷载作用组合下的验算与调整。以一座两跨的整体式桥台桥梁为依托工程,通过实体有限元模型在代表性工况下提取边界条件,施加到全桥的梁格模型中,完成整体式桥台桥梁的计算与设计,具体流程如下:在实体有限元模型中,建立简化的"单梁+单桩"模型,并采用以"m"法确定刚度的土弹簧模拟结构-土相互作用;计算模型整体升温下的梁端轴力和形心处线位移及跨中加载下梁端弯矩及角位移,换算成2个具有一定距离的线弹簧,作为边界条件施加在全桥的梁格模型上。在梁格模型中,得到全桥在多种工况下的内力及承载力结果,完成对整体式桥台桥梁的设计。在非岩石类地基中,当结构-土相互作用采用"m"法模拟时,简化手段与设计方法的可行性得到了验证。

    2021年01期 v.49 40-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 3473K]
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  • 地下结构地震易损性研究进展

    黄忠凯;张冬梅;

    为了促进国内地下结构地震易损性分析的发展和应用,详细评述了地下结构地震易损性分析在国内外研究现状、存在的问题和未来发展方向。首先,介绍了地震易损性的定义,总结了破坏指标、地震动强度参数的选取以及不确定性的影响,归纳了常用的2种地下结构易损性曲线建立方法。依据不同来源的分析数据,介绍了5种国内外常用的地下结构地震易损性分析方法,归纳了每种方法的适用性及优缺点。最后,分析了当前研究中遇到的问题以及存在的局限性,对地下结构地震易损性研究的发展方向进行了展望。

    2021年01期 v.49 49-59+115页 [查看摘要][在线阅读][下载 1292K]
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交通运输工程

  • 虚拟轨道列车作用下黏弹性路面响应及变形分析

    王承萍;张济民;周和超;陆海英;

    虚拟轨道列车作为一种新兴的交通工具,充分发挥了公路运输适应性强和轨道列车运输量大的特点,经调研发现该车运行线路已产生严重的永久变形。采用解耦的方式将轮胎与刚性路面相互作用模型的三向接触力提取并施加到黏弹性沥青有限元模型,针对虚拟轨道列车轮胎在匀速、完全制动及转弯3种行驶工况下沥青路面的动力学响应及永久变形进行分析研究。研究结果表明,路表剪应力和永久变形在匀速行驶时均随速度的增加而减小,其中,运行速度为20km·h~(-1)的路表剪应力较60km·h~(-1)的分别增大65%(纵向范围)、54%(横向范围);20km·h~(-1)较60km·h~(-1)的纵向、横向和垂向永久变形均增大50%左右。在纵向范围内完全制动比匀速行驶的路表最大剪应力增大66%,沿道路深度方向增大76%。纵向永久变形在完全制动时较匀速行驶时分别增大93%(10.512万次)、99%(52.560万次)、100%(105.120万次)。垂向永久变形在转弯时沿着轮胎转弯内侧累积。完全制动的剪应力最大值相较于匀速时下移0.01m。因此,从控制路面剪应力及永久变形的角度,列车运行速度越高越有利于减缓路面损坏;在列车制动/启动及转弯位置要提高沥青混合料抗剪强度来预防沥青路面沿纵向和横向的累积变形。

    2021年01期 v.49 60-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 2812K]
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  • 地铁浮置板轨道过渡段参数对隧道和土体振动的影响

    张小会;张泽宇;狄宏规;何超;

    为研究地铁车辆通过浮置板轨道过渡段时隧道和土体的动力响应规律,提出了时域高效计算的隧道-饱和土体半解析环状层单元,结合车辆-轨道动力学,建立了车辆-浮置板轨道过渡段-隧道-土体系统耦合动力计算方法,研究了浮置板轨道过渡段长度、钢弹簧刚度等参数对隧道振动加速度、土体正应力和孔隙水压力的影响。结果表明,过渡段参数设计需重点关注2个刚度突变位置的动力响应,采用钢弹簧刚度渐变方案时,3个动力响应指标分别降低60%、15%和25%。

    2021年01期 v.49 67-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1905K]
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  • 地下站台内轮轨滚动噪声的传播特性及其降噪措施

    高亮;曾钦娥;侯博文;费琳琳;

    为分析轮轨滚动噪声作用下地下站台的声场特性,基于几何声学法建立了全尺站台三维声学仿真模型,首先利用有限元-边界元法计算得到了列车进站时引起的轮轨滚动噪声,并以此作为地下站台声学仿真模型的声源输入,研究了轮轨滚动噪声作用下地下车站站台内的声场分布及传播特性。在此基础上,进一步分析了轨行区吸声材料的敷设位置及敷设长度对站台区降噪效果的影响规律。研究表明,①列车驶入站台过程中,站台噪声最显著区域为进站端靠行车侧距站台门6m范围内,沿站台纵向及横向逐渐减小,至出站端轮轨滚动噪声的影响较小,其中列车1节车厢进入车站范围时站台区噪声最大,进站端A计权声压级最大值达到83.1 dB(A);②在轨行区站台板下部墙面及侧墙面同时敷设砂岩吸声板可取得较好的降噪效果,站台区进站端降噪量可达到2.9~5.3dB(A);③将吸声材料的敷设范围沿站台两侧延伸10m至隧道区间内,站台区进站端的降噪量可提高至6.1~7.9dB(A),尤其是当列车靠近站台但仍运行于隧道内时,但继续延长敷设长度对站台区降噪效果的提高不明显。

    2021年01期 v.49 76-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 3423K]
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  • 基于手机信令数据的居民出行调查扩样模型

    陈小鸿;陈先龙;李彩霞;陈嘉超;

    系统分析了居民出行调查的误差成因,简要介绍了传统加权扩样模型并分析了其局限性,特别是对沉默出行需求揭示不足的缺点。结合手机信令数据用于出行行为研究的优势及特点,提出了利用手机信令数据进行居民出行调查扩样及对挖掘沉默出行需求的方法。设计了包含5个主要步骤的居民出行调查样本数据、交通运行监测数据和手机信令数据相结合的扩样模型结构。以驻点分类技术为基础,建立了基于手机信令数据的出行活动分布模型。在获取长周期手机信令数据推断人口职住分布的基础上,基于居民出行调查RP(revealed preference)数据对交通方式划分模型参数进行了标定。从出行目的组成、时间分布和出行距离分布3个方面,对比分析了调查样本、传统加权扩样模型和新模型的计算结果的差异,结果表明新模型在揭示因瞒报、漏报而产生的沉默出行需求方面作用显著。

    2021年01期 v.49 86-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1685K]
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机械、车辆与能源工程

  • 汽车起步颤振动力学问题研究综述

    吴光强;苑仁飞;

    归纳总结了汽车起步颤振动力学问题的研究现状和发展趋势。首先,以整车动力传动系统模型作为问题现象再现的仿真平台,着重论述与起步工况密切相关的部件,包括离合器操纵特性、摩擦特性和发动机瞬态扭矩等。然后,针对汽车起步颤振问题,从试验研究、产生机理、抑制措施3个方面讨论了起步颤振动力学问题研究内容和方法。最后,在已有研究成果及其不足的基础上,指出了汽车起步颤振问题的研究重点和难点,为进一步研究提供参考和建议。

    2021年01期 v.49 97-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1379K]
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  • 车用多堆燃料电池系统能量管理与控制策略

    周苏;王克勇;文泽军;张岗;

    针对单堆燃料电池系统的输出功率、效率和寿命问题,对车用多堆燃料电池(multi-stack fuel cell,MFC)系统的能量管理策略(energy management strategy,EMS)与控制策略进行研究。提出了多级能量管理策略,其中第一级EMS基于工况对MFC系统与动力电池系统间的能量进行自适应分配,第二级EMS引入兼顾效率和寿命的目标优化函数,优化分配每个电堆的功率输出。研究结果表明,在满足同一电功率负载工况需求条件下,与单堆燃料电池系统相比较,MFC系统的燃料经济性可提高约4%,系统寿命性能也有所改善。

    2021年01期 v.49 107-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 1702K]
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  • 基于BP神经网络的汽车外观设计评价方法

    李彦龙;蔡谦;孙久康;高想;

    为了对汽车外观设计进行相对客观的评价,在分析人工神经网络原理的基础上提出了应用BP神经网络评价汽车外观设计的方法。根据BP神经网络具有自学习、自组织、自适应和非线性动态处理等优点,建立了汽车外观设计BP神经网络评价模型,选择20款汽车外观作为学习样本、8款汽车外观作为检验样本,利用MATLAB软件进行了BP网络的实例训练和验证。实验结果表明,BP神经网络模型可以较准确地对汽车外观设计进行评价。

    2021年01期 v.49 116-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 3677K]
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  • 耦合气动参数与车身姿态变化的圈速仿真

    杨志刚;张波;贾青;

    以大学生方程式赛车为对象展开圈速仿真研究,综合考虑离地间隙和偏航角与阻力系数、升力系数之间的关系,采用试验和数值仿真相结合的方法,研究行驶中车身姿态变化对方程式赛车气动特性的影响。首先,对现有车辆气动模型进行修正,再利用龙格库塔方法对速度积分进行圈速仿真,并与商业软件Optimumlap的仿真结果进行对比。结果表明,基于气动参数与车身姿态耦合关系建立的模型对于圈速仿真有着更为准确的描述;忽略气动变化影响会高估过弯时轮胎的抓地力,且在不考虑载荷转移的同时低估赛车的加速性能,从而高估阻力对于圈速的影响;考虑载荷转移的模型,不同赛道对阻力的敏感程度不同。为改进赛车空气动力学设计提供参考。

    2021年01期 v.49 124-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 4151K]
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  • 基于神经网络的车辆交通协调性评价模型

    陈君毅;陈磊;蒙昊蓝;熊璐;

    为了研究自动驾驶汽车交通协调性的主客观映射评价模型,以高速公路匝道汇入为研究场景,首先基于自然驾驶数据的交互样本数据,以自车平均行驶速度、并线时刻侧向速度、并线时刻车头TTC、并线时刻两车相对侧向速度和对手车减速程度等客观指标数据和交通协调性主观评价结果作为模型输入和输出,构建映射评价模型;然后设计2×2交叉对比实验,并分析数据预处理方法及神经网络类型对评价模型效果的影响。研究结果显示,基于线性函数归一化处理的BP神经网络模型和Dropout神经网络模型总精度分别为95.71%和80.00%,基于阶梯函数归一化处理的BP神经网络模型和Dropout神经网络模型总精度分别为94.60%和73.25%。由此可见,模型评价效果较好,所建立的客观表征指标集能够较好地表达专家对车辆交通协调性表现的评价。在建模方法方面,基于BP神经网络的映射评价模型的表现优于Dropout神经网络模型,能够根据客观数据更准确地得到符合专家评判标准的评价结果。在样本数据预处理方法方面,线性函数归一化处理方法能够在消除数据间数量级差异的同时保留客观表征指标集数据在不同样本之间的差异,能提高映射评价模型的评价精度。因此,在小样本数据量下,基于线性函数归一化和BP神经网络的映射评价模型构建方案的评价效果更优。

    2021年01期 v.49 135-141页 [查看摘要][在线阅读][下载 1803K]
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电子、计算机、控制与系统

  • 从局部到全局的规则模型:粒聚合研究(英文)

    PEDRYCZ Witold;

    顾名思义,多视图模型是从不同的视角捕捉现实界系统的模型,通常包含本地可用的特性(如属性、输入变量)。综合考虑时,必须对一群多视图模型进行聚合。当建立一个包含所有属性的整体模型不可行且不能通过合理的计算实现时,多视图模型也会出现在包含大量变量的数据中。基于模糊规则体系结构,考虑和讨论2种情形。在构建多视图模型的聚合时,一个重要的任务是为整个全局模型设置一个可靠的质量度量,使用该度量可以有效地评估由规则模型生成的单个结果的相关性。提倡用输出的信息粒来量化结果的质量,而不是一个单一的数字结果。在上述2个情形中,使用合理粒度增强原理(粒计算的基础之一)聚合了一系列多视图模型产生的结果。认为多视图模型传递的结果多样性可以通过生成结果的粒度形式进行捕获和量化。最后,讨论了相关的优化准则和优化过程。

    2021年01期 v.49 142-152页 [查看摘要][在线阅读][下载 1692K]
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  • 基于余切相似度和BP神经网络的相似度快速计算

    乔非;关柳恩;王巧玲;

    相似性度量在大数据相关应用中具有重要的意义,然而传统余弦相似度遍历计算方法的准确性和时效性较差,具有较大局限性,无法为海量高维数据的质量评估提供有效依据。针对上述问题,利用余切三角函数和数据维度差值构造2种余切相似度公式,提高相似度计算的准确性;借助后向传播(BP)神经网络建立一个能够逼近数据集相似度映射关系的网络模型,降低相似度计算的时间复杂度。实验表明,改进的相似度快速计算方法具有良好的准确性和时效性,而且应用在大规模数据集时的性能提升更显著。

    2021年01期 v.49 153-162页 [查看摘要][在线阅读][下载 1958K]
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  • 第五届智能交通智慧城市国际会议(ITASC 2021)论文征集通知

    <正>第四届智能交通智慧城市国际会议ITASC已于2019年5月成功举办,第五届智能交通智慧城市国际会议ITASC2021将在上海由同济大学和上海市创造学会联合主办。会议将共同探讨科学技术与产业化应用问题,以"建设智慧城市,服务美好生活"为主题。征文范围(不限于此):本届会议论文将统一由Springer出版社负责公开出版,并全部提交EI检索(往届会议论文均已被EI检索),同时会务组将挑选优秀论文推荐至SCI相关期刊。

    2021年01期 v.49 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 152K]
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  • 《同济大学学报(自然科学版)》征稿启事

    <正>《同济大学学报(自然科学版)》是由同济大学主办的自然科学综合性学术期刊,主要刊登国内外土木建筑工程、交通运输工程、环境科学、材料科学、新能源技术等学科的高水平首发研究成果。本刊为中国自然科学核心期刊和中国科技论文统计用刊源之一,并被EI等40多个国内外权威检索系统收录。本刊目前采用网络投稿与审稿,不接收纸质稿件和E-mail投稿。网络投稿请直接登录《同济大学学报(自然科学版)》编辑部网站注册投稿(http://tjxb.cnjournals.cn),或登录同济大学官网→科学研究→学术期刊→同济大学学报(自然科学版)界面注册投稿,有关投稿要求及注意事项如下:

    2021年01期 v.49 163页 [查看摘要][在线阅读][下载 384K]
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