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2022, 39(6):1-9.
摘要:针对杂散电流对地铁沿线埋地管道腐蚀区域严重程度的不确定问题,通过建立杂散电流的三维有限元分析模型,研究地铁上下行列车运行方式下杂散电流的分布规律,埋地管道上阴极和阳极区域的动态变化过程。 在仅考虑阳极杂散电流影响下, 通过对比不同模型,判断列车在运行过程中埋地管道受干扰的区域和干扰程度。 结果表明:当两列车同时相向运行时,埋地管道上干扰程度较强区域主要分布在两侧,且腐蚀区域关于管道的中心位置对称;当上行列车比下行列车提前启动 18,37 s 和 55 s 时,埋地管道上干扰程度较强区域主要分布在管道右侧,其中,上行列车比下行列车提前启动 55 s 时,埋地管道上存在较大的干扰电流密度,高达 18 A/m2 。 在地铁杂散电流的后期防护中,可以结合有限元模型对管道受干扰严重区域采取相应措施。
2022, 39(6):10-17.
摘要:建立了钢管混凝土叠合柱有限元模型,分析了火灾作用下叠合柱的偏压力学性能,进而利用该模型,系统地分析了火灾作用下叠合柱的力学性能,并进行参数分析,讨论了截面尺寸、构件长细比和截面含钢管率等参数对承载力折减系数的影响。 结果显示,在火灾作用下,叠合柱表现出较好的塑性和稳定性,构件呈明显的整体失稳破坏模态;柱的偏压力学响应可以大致分为 3 个阶段,柱中的各部分存在内力重分布的现象;随着受火作用进行,柱截面受拉区域逐渐发展扩大,钢管与混凝土之间的相互作用力也逐渐变大;截面尺寸和构件长细比对火灾下叠合柱承载力影响较大。
2022, 39(6):18-25.
摘要:预制拼装施工技术因其绿色环保、施工便捷、质量可控等优势,在桥梁建设中的应用越来越广。 以 329 国道智慧快速路项目为工程背景,在原有的预制拼装盖梁后锚式施工方法的基础上,提出了前支后锚式施工新方法,并通过数值分析对比研究了二者施工全过程结构内力的情况。 研究表明:前支后锚式施工中,在吊装盖梁与前支撑工况下,盖梁内力分布类似于简支梁,而在撤除吊机工况下,内力分布类似于悬臂梁;前支后锚式施工方法由于前支撑与后锚固的协同作用,其施工全过程盖梁的结构内力值均明显小于后锚式施工, 尤其当撤除吊机时,盖梁最大弯矩值降低了 73%,说明前支后锚式施工具有更大的安全性;施工全过程的盖梁最大拉应力仅为 1.2 MPa,小于混凝土的轴心抗拉强度设计值 1.83 MPa,说明盖梁在安装过程中始终是安全可靠的。 前支后锚式施工的提出对拼接式桥梁下部结构施工技术的创新与发展具有重要的指导意义。
2022, 39(6):26-36.
摘要:由于传统的文本加密算法对图像加密的适用性不强,经典的 Logistic 映射存在系统参数范围受限、混沌序列分布不均等问题。通过一种基于循环移位结合改进型 Logistic 映射和 Tent 映射的图像加密算法。设置改进型 Logistic 映射和 Tent 映射的初始值和控制参数,并应用比特重拍技术提升过渡态中的混沌效果,达到提升图像加密算法的效果。 明文图像进行处理时,先对其进行 Arnold 变换和异或的预加密处理,并对图像进行分块处理,然后利用 Tent 映射产生的序列进行排序索引与循环移位。 在加密过程中明文图像经历了像素替换和像素扩散,使得明文像素的值和位置都发生了变化。 实验结果表明,该算法具有良好的加密性能和安全性。
2022, 39(6):37-44. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20221104.002
摘要:为了研究运营列车行驶中产生的风压对邻近新建铁路施工中架桥机的受力性能的影响,以新建昌景黄铁路客专项目为工程背景,通过建立数值分析模型,分析邻近营业线列车行驶过程中产生的侧向气动力对桥梁施工中架桥机全过程的受力状态的影响。 研究结果表明:架桥机 1 号小车准备取梁时(施工阶段 1),主梁 2 的变形状态受到侧向气动力的影响较明显,变形最大值为 4.5 mm;主梁 1 及主梁 2 在 30~65 m 区域内,应力均呈现近似对称分布状态;架桥机 1 号小车和 2 号小车准备落梁时(施工阶段 2),受到所吊装混凝土梁的影响,侧向气动力对架桥机 2 根主梁的变形状态均产生了一定的影响,最大差值分别为 2.5 mm 及 3.6 mm;受到混凝土梁自重较大的影响,施工阶段 2 时侧向气动力对架桥机主梁变形影响较小,然而由于架桥机主梁应力最大值高达 263.93 MPa,该阶段结构的安全系数较小,为了保证施工过程中的安全性,应对架梁施工全过程进行实时监控。
2022, 39(6):45-55.
摘要:从既有铁路货运设施升级改造成铁路物流园区的实际需求出发,分析铁路物流园区的主要功能和功能区布局要求,以货物搬运总成本最小和功能区总关联度最大为优化目标,综合考虑既有铁路货运设施限制、功能区长度、形状、方向要求和出入口设置等约束条件,基于功能区间实际走行距离,建立多目标铁路物流园区功能区布局优化模型。 基于 NSGA-Ⅱ改进设计求解算法,以布局结果对约束条件的满足程度设计连续罚因子,将约束条件转化为目标函数惩罚值,在此基础上,引入二叉树编码序列和多种变异方式,设计的算法能有效避免陷入局部最优。 通过案例分析验证算法具有较高的求解精度,所得布局方案合理可行。
2022, 39(6):56-65.
摘要:环境污染和能源危机问题越发严重,电动汽车因其低排放、低噪音等优势受到广泛关注。 但大量接入电网充电的电动汽车将会对电力系统产生巨大影响。 特别是生活区域,电动汽车用户普遍习惯下班后进入小区立即给电动汽车充电,而这一时期正值居民生活用电高峰时期,大规模不受控的充电行为将对供电系统产生安全风险,影响电网的正常运行。 针对这一现象,以 “削峰填谷”为主要目标建立住宅区内电动汽车充电电费定价的双层规划模型,下层是个人用户充电电费最小化模型,得到充电负荷,上层是电网负荷时间分布均衡模型,求得快、慢两种充电方式的分时电价,通过分时电价改变居民的充电行为,引导居民错峰充电,最后通过算例表明电网供电稳定性提高了 57.66%。
2022, 39(6):66-76.
摘要:山地城市干线承担城市主要交通出行量,具有交通流特性差异大,交通分布不均衡等特点,对交通管控提出了新要求。 为提升城市干线交通效率,以山地城市干线系统为研究对象,基于 SWARM 算法,建立山地城市干线协调管控优化方法。 在协调控制层面,建立基于子区延误最小的拥堵源头追溯协调控制方法;在单点控制层面,建立基于分层递阶反馈优化控制,最终结合协调层面和单点层面的调节率生成协调控制方案。 实例验证显示:针对干线多车道汇入系统,SWARM 优化算法场景相对于无管控场景平均延误和平均停车次数分别降低了 22.06%,28.42%;相对于现行管控方案场景,干线多车道汇入系统的平均延误,平均停车次数和平均旅行时间分别降低了 23.04%,24.08%,19.38%。 研究表明,SWARM 优化算法对山地城市干线多车道汇入系统的管控效果良好。
2022, 39(6):77-83.
摘要:针对多自由度柔顺机构存在输入耦合、输出耦合现象,提出一种完全解耦的多相材料柔顺机构拓扑优化设计方法。 采用单元堆积方法建立多相材料插值模型,以机构的多个输出位移加权和最大化作为目标函数,引入输入耦合和输出耦合约束抑制耦合效应,以输入耦合、输出耦合和各相材料结构体积作为约束,建立基于多相材料的完全解耦多自由柔顺机构拓扑优化模型,将移动渐近线优化算法用于求解多约束拓扑优化问题。 与无解耦拓扑优化结果相比,完全解耦拓扑优化获得的多相材料柔顺机构构型有所不同,机构的输入耦合和输出耦合得到有效抑制,能够实现多自由度机构输入、输出运动完全解耦;并且分析不同抑制耦合系数对拓扑优化结果影响。
2022, 39(6):84-89.
摘要:流体流经弯曲管道时的管流水头损失是影响弯曲流道消防炮效率或射程的主要因素之一。 在流体动力学理论分析基础上,利用直型流道代替弯曲流道技术,介绍了一种两自由度混联结构消防炮的开发设计。 实验结果证明,设计达到了预期目标, 对大射程、高效率、低能耗消防炮的开发研究具有指导意义。
2022, 39(6):90-97.
摘要:民用航空发动机排气温度裕度(EGTM)的变化趋势反映了其性能衰退情况,为使用 EGTM 的变化趋势来映射其性能衰退情况,提出了一种经验模态分解(EMD)算法与卷积长短期记忆网络(CNN-LSTM)相融合的 EGTM 组合预测模型。 采用 EMD 将原始 EGTM 序列分解为多个固有模态分量和残差分量,并将所有分量作为模型输入,利用卷积长短期记忆网络捕获各分量非线性相关性并提取长时依赖关系,构建深度学习模型框架。 为验证所提方法的有效性,采用某航空公司 10 a 的 EGTM 的实际测试数据进行实验分析, 并设计了 5 种神经网络作为竞争模型进行对比研究。 实验结果表明: 相比于竞争模型, 所提出的 EMD-CNN-LSTM 组合预测模型可使平均绝对误差和均方根误差降低 37.82%和 33.01%,拟合优度提高 1.02%,此外,当 EGTM 处于敏感区域时,所提出模型的 EGTM 单点预测精度显著高于其他竞争模型。 结果表明,该融合神经网络模型在民航发动机 EGTM 预测中具有较好的准确性和稳定性。
2022, 39(6):98-102. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20221104.005
摘要:通过两步电化学沉积方法在氧化铟锡(ITO)玻璃基底上制备了大面积三维(3D)分级银(Ag)纳米片组装膜,研究了其表面增强拉曼散射效应(SERS)。 由于整个基底上 Ag 纳米片的边缘和纳米片交联间隙中存在大量 SERS“热点”,使用 3,3’-二乙基氧代二羰花青碘化物(DTTCI)作为探测分子,Ag 纳米片组装膜表现出强烈的 SERS 效应。 实验研究表明,由高密度堆积的纳米片组装的 Ag 薄膜表现出优异的 SERS 探测性能,可作为有效的低成本 SERS 基底用于物质的超灵敏检测。
胡伟成,袁紫婷,陈华鹏,刘伟,邢浩然,王永祥,金峻炎,孙世龙
2022, 39(6):103-111. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20221104.012
摘要:围挡高度和来流风速是影响施工扬尘空间扩散的主要因素。 以北京市某工地为例,选取某个时期的施工扬尘数据进行数值模拟,并与工地实测扬尘浓度数据进行对比验证。通过分析工地施工期间的气象风速资料,选取 2,3,4,5,7 m/s 和 9 m/s 共 6 种指数律剖面来流风速,以及 1.8,2.0,2.2,2.5,2.8 m 和 3.0 m 共 6 种围挡高度,进行施工扬尘空间扩散的数值模拟,对比分析不同围挡高度和来流风速下施工扬尘的空间分布与扩散特性。 为综合评估施工扬尘对人体及外界环境的影响,提出将呼吸高度 0.5~1.5 m 范围内的平均扬尘排放率和扬尘的逃逸比作为评估指标。 结果表明:6 种来流风速下,3.0 m 围挡高度的平均扬尘排放率指标整体最低,扬尘污染对人体的危害最小;相同风速下,6 种围挡高度的扬尘逃逸比基本一致,对外界环境的影响程度相同;来流风速为 3 m/s 时,施工扬尘对人体的危害最大;来流风速为 5 m/s 时,施工扬尘对外界环境的危害最大。
2022, 39(6):112-120. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.20220602.001
摘要:随着控制理论的快速发展,有关图的边控制集划分问题备受人们关注。 对于非空图 G=(V,E),D⊆E,若∀e∈E-D,都存在 e′∈D,使得 e 与 e′相邻,则可称 D 为图 G 的一个边控制集。 E(G)是图 G 的所有边组成的集合,E(G)所能划分成的互不相交的边控制集的最多数目就是图 G 的集边控制数 d′(G)。 主要研究了具有强对称性的轮图 Wn+1 的边控制集划分问题,并且通过推理反证法来寻找标号规律,最终获得了轮图 Wn+1 的集边控制数,从而实现了推理反证法在特殊图边控制集划分问题中的应用。