同济大学学报(自然科学版)

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土木工程与建筑学

  • 上覆非饱和层地基-隧道动力响应半解析算法

    郭慧吉;狄宏规;周顺华;王炳龙;何超;

    分别采用非饱和土波动方程与壳的振动方程描述地基土的波动及隧道衬砌的振动特性。基于Helmholtz矢量分解定理与分离变量法,获得包含柱面波与平面波的总场表达式。利用波函数转换性质进行不同界面处平面波与柱面波的转化,结合地表边界、土层交界面以及隧-土交界面等边界假设进行耦合求解,提出了上覆非饱和层的饱和地基-隧道系统动力响应半解析算法。通过既有模型对比,验证了该算法的正确性。最后,基于该方法进行了算例分析,结果表明:上覆非饱和层对隧道底部土体位移响应影响较小,对地表位移响应影响较大;而临界速度受上覆土层饱和度的影响较小,其主要受隧道穿越土层性质的影响。

    2021年04期 v.49 467-475页 [查看摘要][在线阅读][下载 1690K]
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  • 高强螺栓止裂法修复含裂纹钢板疲劳受力性能

    姜旭;吕志林;强旭红;罗程巍;张建东;

    为了分析高强螺栓止裂法的止裂效果,首先基于带裂纹钢板的有限元模型探究孔径和螺栓预紧力参数对修复后钢板的应力分布和止裂机理的影响。随后对修复后的预裂钢板进行3组对比疲劳试验,评价了不同修复方法下的结构疲劳寿命,并与各国规范相关S-N曲线进行比较。分析和试验结果表明:采用止裂孔法和高强螺栓止裂法均能延长损伤钢板的疲劳寿命,但高强螺栓止裂孔修复效率更优,其延长结构寿命是单纯止裂孔修复的9倍以上。以测点应力发生突变为疲劳失效判据时,单纯采用止裂孔修复不足以满足各国规范规定的疲劳强度等级,而高强螺栓止裂孔修复组明显高于AASHTO中A类细节等级,具有优异的抗疲劳性能。

    2021年04期 v.49 476-486页 [查看摘要][在线阅读][下载 5967K]
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  • 1000m级中承式拱桥试设计研究

    谢肖礼;杨创捷;邱辰;苏浩林;

    针对拱桥随着跨径增大稳定性下降、且在移动荷载作用下容易发生剪切、弯曲变形等问题,提出了解决方案。在主梁和拱肋之间加入刚性杆件形成三角网,使三角网与拱肋、主梁形成连续的系列三角形。利用三角形稳定性,提高了主梁和拱肋的线刚度,从而提高结构的整体刚度。桥梁在移动荷载下,三角形必然受非节点荷载作用,降低了稳定性,设置吊杆、立柱以增加弹性约束,减少节点间的弯剪变形。此外,采用整体式节点,简化其构造,并采用预制拼装方法,施工方便快捷。给出了该方案的具体结构形式,阐述了力学原理,并对跨径1 008m中承式拱桥进行试设计。有限元结果表明:该方案拱桥强度、刚度、稳定性及动力特性均满足要求,较传统拱桥具有更好的力学性能及经济性。

    2021年04期 v.49 487-498页 [查看摘要][在线阅读][下载 4257K]
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交通运输工程

  • 基于模拟实验的低等级公路车辆过弯风险预测模型

    柳本民;廖岩枫;涂辉招;管星宇;

    通过驾驶模拟实验对低等级公路车辆驾驶数据进行采集,从车辆过弯时的横向风险与纵向风险出发,对弯道的行驶数据进行统计分析,得到8个主要参数,并通过主成分分析筛选出速度标准差、切向加速度标准差及方向盘转速3个核心统计量,再以此为基础进行k均值聚类,分离出弱风险、急刹车、急转弯、强风险4类驾驶风险。最后取车辆过弯的前1/4时间窗口内的3个核心统计参数作为测试集,整条弯道的行驶数据作为训练集,通过Fisher进行建模,该模型的识别精度可达76.5%。

    2021年04期 v.49 499-506页 [查看摘要][在线阅读][下载 1448K]
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  • 路线平面线形设计计算的两点线元法原理

    李玉华;孙依人;刘佳音;周长红;王光远;陈静云;

    提出通过两点确定平面线形线元的设计计算方法。将平面线形线元分为切直线、圆曲线、正\反向完整型回旋线、正\反向非完整型回旋线共6种基本类型,均可由最多4个独立参数唯一确定。采用线元法顺次设计平面线形时,与起点相关的坐标、切向角、半径3个独立参数已知,故只需再拟定终点坐标即可唯一确定各基本型线元,均类似于两点确定一条直线。偏转角是线元其余参数计算的关键,圆曲线线元采用解析法,回旋线线元采用迭代法,亦可通过多项式拟合公式进行预估,误差不超过1.0%。两点线元法凸显坐标位置对线形的控制作用,适宜于立交、山岭区等复杂曲线线形设计及既有道路线形重构等。

    2021年04期 v.49 507-516页 [查看摘要][在线阅读][下载 2098K]
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  • 轨枕空吊对钢轨焊接不平顺区轮轨接触的影响

    魏子龙;刘丙强;杨飞;周宇;李连东;黎国清;

    采用显式有限元法建立考虑有砟道床非线性支撑的三维轮轨瞬态滚动接触模型,于时域内再现轨枕空吊和钢轨焊接接头不平顺共同激扰下的轮轨滚动接触行为,研究了轨枕的空吊间隙和数量对焊接不平顺区轮轨瞬态相互作用的影响。结果表明:轨枕完全空吊会进一步加剧焊接不平顺区的轮轨冲击效应,进而加大了钢轨表层材料的屈服变形,且屈服程度随空吊轨枕数量的增长而增长;焊接接头处2根毗邻轨枕完全空吊条件下,法向轮轨力、瞬态接触应力、接触斑面积和von Mises等效应变等轮轨接触参数较无轨枕空吊时分别增长14.5%、4.2%、8.5%和6.7%,轨面垂向位移的增幅达到72.0%,而接触斑内黏着与滑移区比例的变化则相对较小;当焊接接头处1根轨枕的空吊间隙超过1.0 mm或2根毗邻轨枕的空吊间隙超过1.3 mm时,前述轮轨接触参数会随着轨枕空吊间隙增长而增长迅速,直至出现轨枕完全空吊现象。

    2021年04期 v.49 517-525页 [查看摘要][在线阅读][下载 2900K]
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机械、车辆与能源工程

  • 基于主应力轨迹线的熔融沉积成型填充路径优化

    李帅帅;徐惠良;陈子谦;于颖;王玉;

    以熔融沉积成型(fused deposition modeling,FDM)为代表的增材制造层间与层内的各向异性严重影响零件机械性能。提出一种基于主应力轨迹线(principal stress lines,PSL)引导,通过设计FDM层内填充路径使其与载荷路径相协调以提高零件机械性能的方法。给出了基于有限元分析的主应力轨迹线生成方法和基于Grasshopper的主应力轨迹线可视化方法;提出了基于主应力轨迹线种子线的区域路径生成算法,并开发了自定义路径转换G代码的工艺平台;进行了拉伸和三点弯曲力学试验。结果表明基于主应力轨迹线的填充路径相比传统的0°方向和90°方向的填充路径,拉伸试样的抗拉强度分别提升了8.33%和19.74%,弯曲试样的抗弯强度分别提升了11.46%和20.47%。

    2021年04期 v.49 526-534页 [查看摘要][在线阅读][下载 4616K]
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  • 考虑质量衰退的批量调度与预防性维护的联合优化

    陆志强;牟小涵;

    针对生产调度过程中由于设备退化引起产品质量劣化的问题,构建了考虑质量与设备状态之间的耦合关系以及生产批次可分的批量流调度与预防性维护的联合优化模型。假设设备存在"受控"和"失控"两种状态,利用设备"失控"状态下产生的不合格品作为媒介描述上游设备与下游设备之间的随机依赖性,以最小化期望完工时间以及总成本为优化目标建立了数学模型;设计改进的差分进化算法对模型进行求解;通过数值实验验证了算法的收敛性,并通过对比实验对模型性能进行分析,结果显示了该联合优化模型的有效性。

    2021年04期 v.49 535-543页 [查看摘要][在线阅读][下载 1416K]
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  • 基于实际运行数据的混合动力汽车能耗分析

    李浩;俞璐;丁晓华;张文杰;涂辉招;

    针对并联式插电混合动力汽车(PHEV)能耗模式复杂及能耗规律尚不明确等问题,提出一种基于实际运行数据进行PHEV工作模式辨识以及不同工作模式下能耗规律解析的方法,利用多元非线性回归模型揭示混合驱动模式能量消耗率(ECR)的影响因素。基于上海市425辆PHEV一年的实际运行数据分析表明,PHEV的能耗受驾驶环境和工作模式的影响显著,且能耗费用与燃油汽车相比具有成本效益。样本PHEV的平均ECR较传统燃油车节省37.9%,是一般纯电动汽车的2.96倍。行驶速度和温度对ECR具有显著非线性影响,加速度具有显著的线性正效应。

    2021年04期 v.49 544-553页 [查看摘要][在线阅读][下载 1769K]
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测绘科学与技术

  • 随机模型在GPS卫星钟差估计中的应用

    李浩军;叶珍;

    卫星钟差是影响定位精度的重要误差源之一。针对不同接收机评估其伪距观测精度,选择相应的相位观测方差,构建合理的随机模型。采用56个IGS(International GNSS Service)跟踪站观测数据解算卫星钟差,并进行定位验证。结果表明:基于该方法的钟差估计结果与传统的钟差估计方法的结果在定位精度上改进约为5%。使用IGS卫星钟差,将该随机模型用于定位解算,10个测站中,7个测站收敛时间与定位精度有明显改进,收敛时间相较于传统定权方式的解算结果改进最高可达78%、定位精度改进最高可达86.55%。

    2021年04期 v.49 554-560页 [查看摘要][在线阅读][下载 1476K]
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  • 利用毫米波雷达测量系统的高铁车桥振动检测

    刘志平;罗翔;何秀凤;

    针对高速铁路桥梁的实时高精度、非接触振动检测需求,以车桥竖向振动理论解析结果为参考提出了毫米波雷达精密测距改进算法,进而基于IWR1 443芯片开发了毫米波雷达测量系统并实现了振动信号采集、解码及处理一体化。最后利用该系统开展了京沪线濉河特大桥徐州段32m简支梁桥振动检测试验和动态挠度计算及时频分析。结果显示,广义S变换和标准时频变换提取的三维谱阵揭示了高速列车动载下桥梁振动过程,竖向挠度、跨挠比和振动主频及类型均与理论分析一致且远高于《高速铁路设计规范》现行限值,表明所检测桥梁结构健康状况良好的同时验证了毫米波雷达车桥振动检测的准确性和有效性。

    2021年04期 v.49 561-568页 [查看摘要][在线阅读][下载 2863K]
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数理科学与化学

  • 关于非局部扩散模型的一种快速预处理算法

    冉育红;李存吉;殷俊锋;

    变系数非局部扩散模型可以被一种快速配置法进行有效的数值离散。离散后得到一个系数矩阵具有Toeplitz结构且稠密的线性方程组。由于系数矩阵是非对称的,该线性方程组可以用广义极小残量法(GMRES)方法求解。为了提高GMRES方法的收敛率,构造了系数矩阵的Toeplitz及循环预处理子,并提出了预处理GMRES方法求解该线性方程组。数值算例也表明了该预处理算法的有效性。

    2021年04期 v.49 569-576页 [查看摘要][在线阅读][下载 1649K]
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  • 低真空环境下密封带传声损失试验与理论仿真分析

    龚胤文;葛剑敏;

    基于双层板结构传声损失理论模型和试验数据,对不同气压影响下密封带传声损失性能进行了探究。结果表明:随着发声室气压的下降,空气密度随之降低,导致密封带传声损失性能上升;同时内外气压差使密封带产生内应力进而提高了材料刚度,导致密封带在刚度控制区传声损失性能进一步上升。由于密封带传声损失性能同时受空气密度及气压差影响,因此在高海拔地区等特殊情况下使用密封带需要注意其传声损失性能的变化。

    2021年04期 v.49 577-584页 [查看摘要][在线阅读][下载 1631K]
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经济与管理科学

  • 基于多准则决策方法的数据资产质量评价模型

    尤建新;徐涛;

    结合最优最劣法(best worst method,BWM)、三角模糊数和逼近理想解排序(TOPSIS)方法,提出了一种用于评估数据资产质量的多准则决策框架。首先通过专家访谈构建评价指标体系。其次,采用BWM方法确定评价指标的权重信息。随后,邀请专家根据指标对数据资产质量进行语言评价,并引入三角模糊数克服单个实数表达不完整问题。最后,根据评价指标权重及专家评价信息,采用TOPSIS方法对数据资产质量进行排序。通过将提出的方法应用于商业银行的数据资产质量评估,验证方法的可行性。

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  • 面向生产过程的物流业两阶段效率评价模型

    张浩;尤建新;

    针对物流业效率评估存在的"黑箱"问题,将物流业的生产运作过程分为投资转化和社会服务两个阶段。在考虑非期望产出的情况下,提出了一种两阶段网络结构的物流业效率评估模型。最后,将该模型应用于中国省域物流业效率分析,论证了模型的合理性,为物流业效率的提高提供了相关政策建议。

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  • 基于云模型与凝聚型层次聚类的失效模式与影响分析方法

    尤建新;陈雨婷;宫华萍;徐涛;

    针对传统失效模式与影响分析(failure mode and effect analysis,FMEA)的不足,提出了一种基于云模型和凝聚型层次聚类算法的改进FMEA方法。首先,运用云模型对专家评估信息进行描述与集结;然后,结合凝聚型层次聚类算法识别云模型评价信息,利用聚类子簇确定失效模式间关联关系,利用聚类结果确定失效模式风险等级。最后,以在线教学失效风险评估为例,验证了该改进FMEA方法的可行性和有效性。

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  • 提升中国上市医药医疗企业创新补贴绩效的研究

    徐骁枫;曹思依;孟晓非;

    选取2013-2019年上海、深圳证券交易所中医药医疗类上市公司为研究样本,采用逻辑回归和多元线性回归分析方法,分别研究在不同创新环境约束下,政府创新研发补贴对医药医疗企业创新研发投入和创新绩效的影响,以及此种影响在不同区域中、不同企业性质情形下表现出的差异。研究结论为政府合理制定创新补贴政策和医药医疗企业提高创新能力提供了决策依据。

    2021年04期 v.49 606-616页 [查看摘要][在线阅读][下载 966K]
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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。

    2021年04期 v.49 617页 [查看摘要][在线阅读][下载 386K]
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