最新刊期
2022 年 第 54 卷 4 期
- 摘要：隧道底部积渣清理是TBM（tunneling boring machine）施工中钢拱架立拱前的必备环节，随着人们对支护质量、施工效率、安全性的要求越来越高，传统的人工清渣难以满足施工要求。基于此，提出一种机器人作业的清渣方法。首先，分析隧道底部积渣分布情况与环境结构特点，获得机器人设计要求，进行新型机器人机构设计；其次，基于Denavit–Hartenberg（D–H）参数法建立其连杆坐标系，进行正逆运动学计算，给出末端位姿矩阵的表达式和逆运动学最优解的选取算法，并进行工作空间计算和分析；然后，以单关节位置控制为例，进行积分分离PID控制器设计；最后，搭建了隧道底部积渣清理试验平台，并进行隧道底部积渣清理试验。结果表明：新型清渣机器人能够实现3 830 mm的作业深度和±45°的作业范围；与传统PID相比，积分分离PID将超调量降低18.7%，解决了位置误差累积引起的关节抖动问题，改善系统控制效果；该清渣机器人作业周期为53 s，可作为敞开式TBM施工过程隧道底部积渣清理的有效解决方案。关键词：TBM;清渣机器人;机构设计;控制;试验
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发布时间：2024-01-10
川藏铁路工程与环境
- 摘要：为了克服平腹钢板面外刚度较低，容易屈曲且与混凝土黏结较弱的特点，将梯形波纹钢板引入PEC柱中，形成梯形波纹腹板PEC柱截面形式。为研究其轴压承载性能，设计并完成5根不同长细比和不同横向系杆间距的竖向梯形波纹腹板PEC柱轴压试验，得到PEC柱试件在轴压作用下的破坏形态、荷载–位移关系曲线、荷载–应变关系曲线等。结果表明：所有柱的破坏失效模式具有相似性，都表现为翼缘鼓曲和混凝土压碎失效；由横向系杆、翼缘、波纹腹板组成的约束形式能够较好地约束混凝土，提高混凝土抗压强度，增强构件延性，提高变形能力；随着长细比增加，试件的初始刚度、峰值承载力均有所降低，但峰值后变形能力增强，延性较好；随着横向系杆间距的减小，试件的初始刚度、峰值荷载和延性系数均增大，试件具有更优越的轴心抗压性能。将有限元模拟结果与试验结果进行对比，在验证模型有效性的基础上，参考相关规范，结合试验结果和有限元拓展分析结果，利用叠加原理拟合得到竖向梯形波纹腹板PEC柱在轴心受压状态下的承载力计算公式。公式计算结果可靠度较高，且具有一定的安全储备，可为实际施工设计提供参考建议。关键词：波纹腹板;PEC柱;轴压试验;有限元模拟;承载力公式
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发布时间：2024-01-10 - 摘要：在极端暴雨事件频率和强度不断加剧的趋势下，防洪安全面临着极其严峻的考验，研究河道洪水演进、漫溢及淹没过程，有效评估洪水灾害风险就显得尤为重要。为精确模拟河道洪水演进过程，本文采用基于非结构网格有限体积法建立的2维水动力模型，构建了一种基于虚拟单元法的入流边界改进方法。该方法采用基于地形网格数据的纵断面提取法以近似确定深泓线的位置，从而计算出河道平均纵比降；在入流边界各网格上以均匀流的方式入流，计算出不同流量下的对应水位；依据各网格上的水深和入流边长计算权重以合理地分配流量，再结合单宽流量边界条件确定边界外侧虚拟单元上的水力要素，最后耦合至模型通量部分进行计算，实现入流模块的优化。将该方法应用于Toce河物理模型试验的模拟，在入流边界附近计算出的水位、流速和流态都更为合理；河道中各测点水位与试验数据吻合度较高，洪水到达测点时间及各点间洪水运动传播时间与测量值较为接近，纳什效率系数在0.82～0.95，验证了该方法的可行性和模型的准确性；并且在单机上用时86 s完成计算，效率较高，表明模型能高效准确的模拟洪水演进过程。通过对入流模块的改进优化，模型可以更好地应用于洪水演进过程的模拟预警及灾情评估，为洪水灾害管理决策提供技术支撑。关键词：水动力模型;入流边界;洪水演进;Toce河
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发布时间：2024-01-10 - 摘要：传统的沥青路面吸热、储热能力强，容易造成沥青路面车辙问题和加剧城市热岛效应的发展，沥青热反射涂层的运用可以有效解决此问题。目前，路用热反射涂层的研究大多集中在材料的组成优化上，对涂层结构的研究较少，受单层结构涂层的限制，沥青热反射涂层降温性能发展面临着持续的挑战。针对此问题，本文提出了一种由反射涂层、辐射涂层和隔热涂层组成的３层结构降温涂层，用于沥青路面上可有效降低路面温度。通过室内降温试验研究了多层结构降温涂层中组成材料的最佳掺量和各涂层的最佳用量，并研究了多层降温涂层的结构组合形式。试验结果表明：钛白粉、中空玻璃微珠和远红外陶瓷粉的最佳掺量分别为15%、20%和15%；反射涂层、辐射涂层和隔热涂层的最佳用量分别为0.6、0.3和0.3 kg/m2；着色颜料的加入会降低涂层的降温效果；将3种降温填料加入到不同的结构层中，涂层降温性能得到增强，在反射涂层下增添辐射层增加涂层降温达3.70 ℃，在反射涂层下增添隔热层可以增加涂层内部降温达1.10 ℃，其中，3层结构降温涂层以反射层作为表面层、辐射层作为中间层、隔热层作为底层的组合形式降温效果最佳，表面和内部降温幅度可达10.45和9.22 ℃。与单层热反射涂层相比，多层结构降温涂层降温效果更佳，能更有效降低沥青路面温度。关键词：道路工程;沥青路面;多层结构涂层;降温效果
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发布时间：2024-01-10 - 摘要：为了提高工程结构的跨径和抗力水平，本文进行了高强钢管约束自应力混凝土（high-strength steel tube confined self-stress concrete, HSTCSC）短柱的增强机理与受力性能研究，开展了7根大尺寸HSTCSC短柱和1根对比柱的轴压性能试验，试验中所有试件的套箍系数均大于3；讨论自应力混凝土强度、截面类型和截面空心率等因素对HSTCSC短柱的轴压性能影响规律。结果表明：1）自应力混凝土短柱具有明显的脆性劈裂或剪切破坏特征，而HSTCSC短柱具有较好的变形能力和较高的承载力，发生腰鼓型屈曲破坏。2）自应力混凝土在圆形截面高强钢管约束条件下养护比在无约束条件下养护具有更高的弹性模量和强度，自应力混凝土微膨胀作用和高强钢管环向约束的双重作用显著提高了HSTCSC短柱的轴压受力性能。3）自应力混凝土强度和截面空心率的增加均能提高HSTCSC短柱的受力性能，但自应力混凝土强度的增加对HSTCSC短柱受力性能的提升幅度有限，双层圆形截面HSTCSC短柱强化段具有更高的刚度，明显优于单层圆形截面HSTCSC短柱的受力性能。4）圆形截面高强钢管对自应力混凝土的约束能力优于方形截面高强钢管，自应力混凝土强度的增加对方形截面HSTCSC短柱轴压性能的影响不明显，且空心率的增加会显著降低双层方形截面HSTCSC短柱的变形性能。关键词：高强钢管;自应力混凝土;荷载–变形曲线;破坏形态;承载力
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发布时间：2024-01-10 - 摘要：研究新型工业化型钢连接混凝土框架节点（SPC节点）的抗震性能，并比较其与传统现浇钢筋混凝土节点的性能差异。基于梁截面抗弯承载力相等原则之上，提出了SPC节点设计方法，目的在于不降低梁端抗弯承载力的前提上，实现梁端塑性铰转移至H型钢段的削弱截面RBS处。试验采用位移加载制度，分别对SPC节点和对应现浇节点进行低周往复拟静力试验，重点比较两种节点的破坏特征、承载能力、变形能力、耗能能力和关键部位的应变。结果表明：SPC节点的裂缝分布与现浇节点相近，混凝土最大裂缝宽度得到了有效控制；SPC节点的屈服荷载略高于现浇节点，而极限荷载和延性系数得到显著提升，具有较好的承载能力和变形能力；SPC节点的强度和刚度退化相比现浇节点程度更小，力学性能更为稳定；SPC节点比现浇节点滞回曲线更为饱满，具有更好的耗能能力，尤其强震耗能优势明显；SPC节点有效实现了强柱弱梁的破坏机制，表明提出设计方法和构造措施合理有效。由试验结果可知，SPC节点与传统现浇节点相比具有更优的抗震性能，且节点变形和损伤主要集中于型钢截面部分，便于震后快速修复与加固。关键词：建筑工业化;梁柱节点;钢–混凝土混合梁;拟静力试验;抗震性能
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发布时间：2024-01-10 - 摘要：受水流对流传热及冻结管热传导叠加影响，渗流场作用下人工冻结帷幕的形状具有明显的非对称性。为解决冻结帷幕形状不规则给冻结温度场计算带来的困难，以直线排布的3管冻结温度场为研究对象，采用分段等效的方法，对该类冻结帷幕的形状进行简化；基于稳态温度场的求解理论，推导得出定向渗流作用下非对称冻结帷幕稳态温度场解析解，以及冻结帷幕厚度、平均温度的计算公式；自主构建水热耦合物理模型试验系统，并开展不同流速条件下3管冻结温度场演化规律的模型试验，对公式的合理性进行验证。结果表明：关键轴线上冻结温度的计算值与试验结果吻合程度较高，解析解的合理性得到模型试验的验证；冻结帷幕的交圈时间及非对称系数随着流速的增加急剧增大；当地层中存在渗流场时，冻结温度场变化过程较为复杂，但冻结帷幕的平均温度整体仍然表现出随冻结帷幕厚度的增加而降低的规律。本文得出的解析解能够对渗流场作用下人工冻结温度场进行较为准确的数学描述，为大流速渗透地层人工冻结温度场的计算提供参考。关键词：人工地层冻结;渗流;冻结温度场;解析解;相似模型试验
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发布时间：2024-01-10 - 摘要：随着全国联网工程的实施，杆塔不可避免地建设在陡坡、山脊、滑坡等地质灾害易发区域，在降雨的影响下，滑坡的变形，甚至是失稳会直接影响杆塔的安全，从而对电力系统和社会经济的发展造成巨大的影响。本文以燕子滑坡及杆塔基础为研究对象，基于物理模型试验，研究了极端降雨作用下不同相对位置杆塔基础滑坡有裂缝时的失稳过程。首先，设计了杆塔基础滑坡的物理模型试验方案；其次，分析了降雨过程中杆塔基础滑坡的宏观现象及滑坡体和杆塔基础的变形和力学特征的变化过程；最后，总结了降雨作用下杆塔基础滑坡成灾模式的分析流程。结果表明：降雨作用下，预制裂缝为雨水提供了优势渗流通道，使得预制裂缝深度、宽度逐渐扩大，并向滑坡右端逐渐延伸并贯通，导致右端坡脚局部发生失稳而形成多级局部牵引滑动破坏；滑坡上的杆塔基础和滑坡外的上部杆塔都随着滑坡一起向下滑移并向后倾倒，后者发生的时间晚于前者，但滑坡外的底部杆塔基础在整个过程中没有发生破坏；降雨作用下，燕子杆塔基础滑坡有裂缝时应以局部滑坡的变形和稳定性来分析杆塔基础的成灾模式。本文的研究成果可为杆塔基础滑坡实际工程提供一个直观上的认识和技术上的支撑。关键词：降雨;杆塔基础;滑坡;裂缝;物理模型;失稳过程;成灾模式
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发布时间：2024-01-10 - 摘要：强化初期支护，并快速干预围岩应力状态是保障隧道施工及运营期安全稳定的有效途径。基于此，遵循“及时支护，强支护”理念，对高强无缝钢管代替螺纹钢筋，增强初期支护结构承载能力的作用机制进行研究。通过开展钢筋格栅和钢管格栅在单独受荷，与混凝土共同受荷条件下的室内加载试验，分析2种支护结构的破坏形态、变形特征、极限承载力、全过程应力及裂缝发展规律。研究结果表明：2种支护结构的用钢量基本相同，钢管格栅最大允许变形量和极限承载力分别为钢筋格栅的1.6和1.8倍，验证了高强度无缝钢管可以有效改善格栅结构的承载性能；钢筋格栅表现出折线形压弯破坏，而钢管格栅表现为平滑曲线形破坏，且卸载后回弹变形量更大；钢管格栅混凝土试件具有与钢筋格栅混凝土试件相近的抗弯刚度，极限承载力较钢筋格栅混凝土试件提高了22.5%；钢筋格栅自身承载力有限，与混凝土形成组合结构后方能具备较高的承载能力；钢管格栅具有高强度高韧性的特点，结构受力合理，可以及时、有效地对围岩提供径向支护力，适合于软弱破碎、早期变形速度快的围岩条件。关键词：高强钢管格栅;钢筋格栅;承载特性;破坏特征
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发布时间：2024-01-10 - 摘要：灌浆料是套筒灌浆连接的关键组成部分，其受力本构关系的建立，能为套筒灌浆连接火安全设计方法的形成提供技术支持。通过36个小棱柱体试件的单轴受压试验，先开展高温试验（最高温度≤600 ℃），冷却至室温后，再设置静、动态加载应变率，研究高温后灌浆料的单轴受压力学性能。结果表明：采取105 ℃预烘干120 min，结合升温速率5 ℃/min的复合措施，抑制抗压强度为85.7 MPa灌浆料的爆裂；灌浆料试件的失效模式为竖向通缝式开裂，且随着应变率的增大，试件表面发生明显的剥落现象；动态加载应变率为0.067 s–1下，高温后普遍高于静态下的试件峰值应力值，最高可达29.6%；动态加载应变率为0.001 s–1下，高温后试件的弹性模量低于常温值，峰值应变高于常温值，其中，弹性模量下降幅度最大可达57.0%，峰值应变增大幅度最大可达13.2%；高温后灌浆料应力–应变归一化曲线包括上升、下降两部分，二者均呈现非线性发展特征；通过试验数据的拟合分析，建立高温后灌浆料单轴受压归一化静动态本构模型，并将其应用于高温后套筒灌浆连接高应力反复拉压的有限元模拟分析。模拟对象的荷载–位移曲线、峰值荷载等特征与实测结果吻合度较高，且率先实现模拟对象的套筒外钢筋断裂，得到400 ℃为高温作用后套筒灌浆连接失效模式转变的临界温度。关键词：灌浆料;高温作用;单轴受压;本构模型;套筒灌浆连接;有限元模拟
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发布时间：2024-01-10 - 摘要：充填料浆凝固后形成的充填体中含有大量的孔隙，孔隙对充填体力学性能的影响尚不明确。为探究充填体内孔隙结构与充填体单轴抗压强度（uniaxial compressive strength，UCS）的关联机制，利用十二烷基硫酸钠（sodium dodecyl sulfate，SDS）调节充填体内的孔隙含量，采用低场核磁共振技术（nuclear magnetic resonance，NMR）测试充填体内部孔隙的横向弛豫时间，利用压力机测试充填体的UCS，利用扫描电镜（scanning electron microscope，SEM）获取充填体破坏面孔隙结构的微观图像，对孔隙的孔径分布进行了分析，对孔径的分形特征进行了研究。结果表明：充填体内孔隙总量随着养护龄期的增加逐渐降低，且SDS掺量越高，样品在14 与28 d时的孔隙总量越接近；多害孔隙的占比随着养护龄期的增加明显降低，且与样品的UCS呈负相关，无害孔隙、低害孔隙、有害孔隙的占比在各龄期间变化较小；SDS掺量为所用水泥质量的0.2%时对样品的UCS最有益；孔径在5～130 nm区间的孔隙数量具有较为明显的分形特征，而孔径不在该区间的孔隙数量不具有分形特征；水泥水化产物中的钙矾石呈簇状，钙矾石因生长、发育、延伸而挤占了孔隙空间是孔隙总量、多害孔隙数量随养护龄期增加不断降低的微观原因。研究结果可以为更全面地理解充填体强度提供理论支撑。关键词：充填体;核磁共振;孔隙结构;单轴抗压强度;关联机制
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发布时间：2024-01-10 - 摘要：强地震荷载作用下，P波（纵波）对土体的作用不可忽略。然而，传统的采用单向振动分析循环荷载作用下土体动力特性的方法往往忽略了纵波对土体动力稳定性的影响。为研究高应力条件下尾粉砂的动力特性，采用双向激振循环荷载模拟地震荷载，开展一系列不同围压、不同动剪应力比CSR，以及不同固结应力比Kc（简称固结比）条件下的双向振动三轴试验。结果表明：在双向激振循环荷载作用下，等压和偏压固结时，饱和尾粉砂试样均存在转折累积塑性变形εtp；随着动应力幅值的增大，εtp与等压固结时的振次呈线性负相关，与偏压固结时的振次呈线性正相关；尾粉砂的累积动孔压比增长曲线具有明显的阶段性，围压对尾粉砂累积动孔压比增长曲线的形态具有显著影响。围压相同时，动剪应力比、固结应力比的改变对累积动孔压比增长曲线的形态影响不大。随着围压的增大，在等压和偏压固结条件下，尾粉砂的累积动孔压比增长曲线均有两种模式（3或4个发展阶段）；当累积动孔压比增长曲线为3个阶段时，等压和偏压固结条件下，曲线形态具有一定的差异；当累积动孔压比增长曲线为4个阶段时，等压和偏压固结条件下，曲线形态基本相同。同时，通过分析试验结果，提出尾粉砂在高应力条件下考虑多因素时的累积孔压增长模型，并得到等压固结和偏压固结时该模型的两种表现形式。研究成果可以为尾矿坝的抗震加固设计提供一定的参考。关键词：高应力;尾粉砂;动力特性;双向激振循环荷载;塑性变形;孔压增长模型
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发布时间：2024-01-10
水利与土木工程
- 摘要：针对内蒙古地区钢结构建筑及构筑物长期受区域特殊环境（高原强紫外环境和风沙环境）影响这一现状，根据内蒙古中西部地区区域自然环境特征，利用人工加速紫外老化试验箱和模拟风沙环境侵蚀实验系统，对钢结构聚氨酯涂层进行紫外老化试验和老化后风沙冲蚀试验，应用纳米压痕仪及漆膜弹性测试仪分析紫外线辐射对钢结构涂层基本力学性能的影响，同时结合傅里叶变换红外光谱FT-IR和扫描电子显微镜SEM分析钢结构涂层在紫外辐照下的老化行为，对紫外老化作用下钢结构涂层受风沙冲蚀性能进行研究。结果表明：未老化钢结构聚氨酯涂层硬度为16.41 MPa，柔韧性为0.5 mm，紫外老化导致钢结构涂层硬度及柔韧性明显降低，紫外老化3 a后钢结构涂层硬度降低为原来的55.63%；紫外老化作用使钢结构聚氨酯涂层化学键发生断裂，其中C—O和C—N键断裂，最终生成氨基自由基，释放出CO2，且涂层出现了明显的裂纹、起皮、皲裂，并出现了老化残渣和白色结晶物质，涂层的粗糙度增加；钢结构涂层受紫外老化作用后，冲蚀率增加，耐冲蚀性能明显降低，低角度冲蚀时，钢结构涂层破坏的主要原因是水平方向的微切削作用，高角度冲蚀时，钢结构涂层破坏的主要原因是垂直方向的挤压变形作用；紫外老化作用使钢结构涂层最大冲蚀率角度由38°变为30°～35°，紫外老化作用导致钢结构涂层最大冲蚀率角度减小。关键词：风沙冲蚀;紫外老化;钢结构聚氨酯涂层;冲蚀机理
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发布时间：2024-01-10 - 摘要：针对航行体表面稳定高效水下减阻问题，提出自稳式电解微气泡阵列流动减阻性能试验研究。制备电极壁面微柱孔阵列表面试片经电解形成稳定微气泡阵列气膜，揭示电解电压、微柱孔尺寸、来流速度影响电解微气泡生长行为、驻留稳定性的作用机制，通过试验及数值方法研究微气泡阵列流动减阻性能，分析减阻机理。研究结果表明，电极壁面微柱孔可实现微气泡电解自适应启停控制；相同微柱孔直径时，电解电压增大则微气泡达到稳定直径用时越短，但微气泡阵列稳定时间及驻留率降低；相同电解电压下，250 μm柱孔内微气泡达到稳定直径用时较少，且微气泡阵列稳定时间及驻留率更佳；气膜型驻留微气泡较突出型具备更强的驻留稳定性；电解电压为20 V时，250 μm柱孔微气泡阵列气膜表面样片平均减阻率约为23%，微气泡阵列稳定时间及驻留率达到最大值为420 s、95.46%；驻留微气泡形变及气/水两相界面力共同作用使得微气泡上侧产生大量上抛高速流动，抑制了流向涡下扫流动猝发，显著减小近壁区雷诺切应力；微气泡阵列近壁数值平均湍动能约为0.010 m2/s2小于纯平板（约为0.021 m2/s2），微气泡阵列壁面数值平均剪切力约为30 Pa小于纯平板（约为55 Pa），故可达到高效湍流减阻。关键词：电解;微气泡阵列;减阻;驻留率;猝发
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发布时间：2024-01-10 - 摘要：一定条件下制备的青稞秸秆灰中活性SiO2含量较高，可作为新型的水泥基辅助胶凝材料。为了研究青稞秸秆灰作为新型活性混合材料的制备条件，以及对氯氧镁水泥砂浆（MOCM）力学和耐水性能的影响，利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪以及激光粒度仪等微观测试技术，研究不同煅烧及研磨条件下，青稞秸秆灰的活性；通过力学测试，分析不同掺入方式及青稞秸秆灰掺量的MOCM耐水性能；利用核磁共振技术测试MOCM的孔结构；通过红外光谱及微观形貌表征MOCM的微观结构；最后，揭示青稞秸秆灰对MOCM力学及耐水性能的影响机理。结果表明，青稞秸秆自然焚烧后，在600 ℃二次煅烧2 h，再研磨2 h，所得灰分活性最高。MOCM中掺入适量青稞秸秆灰，外掺方式比内掺方式可以获得更优的力学及耐水性能。随着青稞秸秆灰掺量的增加，外掺时，干燥、饱水状态下抗压强度先增大后减小；内掺时，干燥及饱水状态抗压强度不断减小。青稞秸秆灰外掺量为5%时力学性能最好，外掺量为10%时耐水性能最好。外掺量为10%时，MOCM中可以生成大量的水化硅酸镁（M—S—H）凝胶。有害、多害孔隙比例显著减少，从而优化孔隙结构，显著提高耐水性能。关键词：活性混合材料;氯氧镁水泥砂浆;青稞秸秆灰;力学性能;耐水性能;影响机理
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发布时间：2024-01-10
化学工程与材料工程
- 摘要：极端工况条件下，静压支承间隙润滑油膜受到强挤压力与强剪切力的联合作用，润滑油的温度升高，黏度下降，油膜变薄，导致运行过程中极易发生摩擦学失效且润滑状态极难获得。为解决此技术难题，设计一种新型油垫可倾式静压支承结构，形成静动压混合推力轴承，提出利用微间隙油膜形貌来表征静压支承润滑状态的想法。针对新型双矩形腔油垫可倾式静压支承，建立温升和功耗、热固耦合变形、流固耦合变形及油膜形状等数学模型。使用 Solidworks 3维软件建立静压支承油膜的3维几何模型，利用ANSYS ICEM 软件进行高质量的间隙油膜结构化网格划分，将油膜网格导入ANSYS CFX设置对应的边界条件，应用MATLAB拟合46#润滑油的黏温关系曲线进行变黏度仿真，求解并分析极端工况下微间隙油膜温度场和油膜压力场分布特征，求得摩擦副热力耦合变形。将变形场数据提取并导入MATLAB中进行数据处理，获得3维油膜形貌，判断静压支承润滑状态。搭建油膜厚度测量装置，获得油膜厚度状态，验证理论分析和数值模拟所获得的油膜形貌的正确性。结果表明：极端工况下，该新型结构润滑效果大大改善，轻载高速时热变形起主导作用，油膜厚度差异较大；低速重载时力变形占主导地位，油膜较平滑；油腔外侧封油边交角处变形最大，此处油膜最薄，易发生摩擦学失效。关键词：静动压混合支承;可倾式油垫;润滑状态;热力耦合变形;微间隙油膜形貌
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发布时间：2024-01-10 - 摘要：考虑对刀点对机床精度的影响，为对机床最终精度和性能进行评价，提出了一种考虑对刀点的五轴数控机床几何精度预测方法。该方法首先利用多体系统运动学理论，建立了基于NAS979斜置圆锥台的五轴数控机床运动方程。以此为基础，建立了基于对刀点的试件实际加工位置求解方程和数控加工指令求解方程，建立了五轴数控机床几何精度预测模型，预测了圆锥台圆度、同轴度和倾斜度等精度指标。然后，开展了五轴数控机床精度的仿真预测。圆锥台圆度、同轴度、倾斜度的预测值分别为0.029 mm、
$\phi $ $\phi $ $\phi $ $\phi $ $\phi $ 关键词：对刀点;数控机床;几何精度;预测建模;圆锥台- 481
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发布时间：2024-01-10 - 摘要：带有方向性微孔的平行摩擦副在不同运动方向有不同的摩擦性能，但在两向运动时，利用方向性微孔的两向异性去适配两向不同压差的研究仍然缺乏。基于Fluent多相流空化模型，针对带有等边三角形微孔的平行摩擦副，建立了其中一个微孔周期的间隙流体的3维数值计算模型，研究了如何应用三角形的两向异性以减小摩擦系数。首先，使用了流动因子判定流动状态，网格无关性分析确定网格尺寸，并与文献计算结果对比，保证了数值计算模型的正确性；然后，描述了三角形微孔的两向异性，并解释了三角形微孔两向异性产生的原因是由于两向运动时的不同楔效应；随后，研究了运动速度和微孔深度对两向异性的影响；最后，在不同的两向运动工况下，将三角形微孔摩擦副的两向平均摩擦系数与圆形微孔的两向平均摩擦系数进行了对比。研究结果表明：三角形微孔摩擦副的两向异性主要出现在压差较低的区域，摩擦系数差异最大可达31.68%；增大速度会使具有明显两向异性的压差区间增大；不同的孔深对两向异性的影响取决于孔深对动压的影响，孔深为3 μm时摩擦性能最好；圆形微孔摩擦副的摩擦系数介于三角形摩擦副两向运动的摩擦系数之间，与正向运动时的三角形微孔摩擦副的摩擦系数最大相差17.96%；当两向运动时，应将三角形微孔尖端朝向压差较低侧，利用三角形微孔的两向异性，最多能够比圆形微孔减少13.3%的两向平均摩擦系数。关键词：等边三角形微孔;数值计算;两向异性;摩擦系数;不对称压差
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发布时间：2024-01-10
机械工程
- 摘要：图像法测流技术因其简便、高效、安全等优点得到了普遍的关注，开始应用于国内外水文站。目前主流的图像法测流技术主要有大尺度粒子图像测速(large-scale particle image velocimetry，LSPIV)和时空图像测速(spatio-temporal image velocimetry，STIV)等，LSPIV方法采用天然粒子作为示踪物，利用空域互相关法处理图像获得流场矢量，STIV方法根据河流的主流向设定测速线，对视频图像中测速线的灰度进行采样形成时空图像，利用时空图像中的纹理角求得流速。LSPIV方法依赖示踪物的可见性，存在稳定性差等缺点，STIV方法存在对断面流态稳定性要求高和仅能测量1维流速等缺点。本文提出一种结合帧间差分与快速密集光流的分组测流方法（frame difference-fast optical flow using dense inverse search-grouping，FD-DIS-G），利用帧差法计算运动显著性图，通过捕捉细微的水面运动处理河流运动在视频中表现不明显的问题，减少对天然示踪物的依赖，使用快速密集光流法(fast optical flow using dense inverse search，DIS)计算运动显著性图中小块区域之间的密集光流位移，提高流量测量的精度和时效性，有效克服流态不稳定的情况。同时，设计一种分组处理奇异值的方法，提高了算法的整体准确性，增强了算法的稳定性。将流速仪测量得到的垂线平均流速、平均流速以及断面流量作为比测标准，利用水文站所拍得的天然河道水流视频进行比测实验，实验结果表明，相比于目前广泛使用的图像测流方法，本文方法在平均流速和断面流量上的精度有明显的提升，垂线平均流速测量的稳定性有显著的增强且实时性好。关键词：图像法测流;密集光流;帧差法
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发布时间：2024-01-10 - 摘要：光纤传感技术可用于安防工程中的各类扰动探测。然而，常规单模光纤安防系统无法同步实现感知入侵模式、量化扰动强度、火灾预警等重要功能。本研究提出基于空分复用多芯光纤的一体化同步感知系统，将多种光纤传感技术复用于一根7芯光纤，其中，光纤光栅纤芯监测结构点式应变与细部温度，相位敏感纤芯实现扰动定位与强度定量，同时拉曼纤芯测量分布式温度场。面向安防实际需求，在后处理阶段通过高阶中心矩、信号极差、空间平均峰度与特征频率等4种方法实现了多参量入侵定位；提出多指标扰动定量方法，其中，面向瑞利散射信号的扰动量化算法利用瑞利散射模型与多参数优化方法，根据光强信号图样求解分布式应变场，搭配光栅纤芯的应变时程，以此构建扰动强度指标，实现多指标扰动定量评估及模式区分；通过拉曼温度场实现火灾（过热）预警，同时提供温度补偿。在防护围栏上通过7种模拟工况测试了系统的工作性能，结果表明：本系统的4种定位方法得到了各工况事件的不同时空频特征，能准确定位各事件（定位误差<1 m），其中特征频率法还能有效识别出微小地面振动；定量识别15种强度的冲击荷载，各量化指标与扰动强度的正相关性较好；可同步感知光纤沿线温度场并定位过热点，光栅纤芯与拉曼测温纤芯的结果相符合。本系统解决了传统安防系统监测信息单一、容易误漏报、可信度不足的问题，突破了温度应变交叉敏感、缺乏定量感知能力等技术瓶颈。关键词：多芯光纤;安防工程;多参量传感;空分复用;扰动定量
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发布时间：2024-01-10 - 摘要：针对密码算法识别工作中因密码算法数量增多、密文数据复杂化以及数据间干扰增加，导致单层识别方案的识别准确率和稳定性变差等问题，提出一种基于混合梯度提升决策树和逻辑回归模型，并基于该模型构造分组密码算法识别方案。在该方案中，首先，采用NIST随机性测试标准中的15种测试方法作为密文特征提取方法对密文文件进行特征提取，并选定有意义的10种特征值作为分类器的输入；然后，使用这10组特征训练梯度提升决策树模型，并利用其学习而生成的树来构造新特征；最后，将这些新特征做one-hot编码，并将其加入到原有特征中训练逻辑回归模型进行预测。在唯密文情况下，基于9种不同的分类器模型分别构造9种不同的密码算法识别方案，并利用这9种方案对2种典型的分组密码算法AES和3DES加密的不同大小的密文文件进行密码算法二分类实验，对5种常用的分组密码算法AES、3DES、Blowfish、CAST和RC2加密的不同大小的密文文件进行密码算法五分类实验。实验结果表明，相较于其他识别方案，当密文长度相同时，本文所提方案在二分类和五分类识别问题中几乎均有最高的识别准确率。同时，随着密文长度的变化，识别准确率呈波动性变化，本文所提方案波动幅度最小，受影响程度最小，稳定性最高。关键词：密码算法识别;机器学习;集成学习;梯度提升决策树;逻辑回归
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发布时间：2024-01-10 - 摘要：无线传感器网络具有大规模、自组织、可靠性、以数据为中心、集成化等特点，被广泛应用于军事、医疗、矿山监测、安全生产等领域。然而现有的无线传感器网络非测距定位算法存在定位误差较大的问题。针对该问题，本文提出一种基于全局人工鱼群算法优化的DV-Hop（distance vector-hop）定位算法，即DEWF-D定位算法。该算法对非测距定位算法中的DV-Hop算法出现误差的步骤进行优化处理，通过减小算法过程中出现的误差，最终得到较为精准的定位坐标。首先，使信标节点以两种不同的通信半径传递消息，将跳数进行精确化处理，以减少跳数带来的误差；然后，用最小均方误差准则和误差加权方式计算平均每跳距离；最后，利用全局人工鱼群算法替换三边测量法进行坐标计算。仿真验证表明，在不同信标节点密度下，本文提出的DEWF-D算法与DV-Hop算法及其他算法相比定位精度分别提升28.3%、6.9%、12.5%；而在不同通信半径下，定位精度分别提升了24.4%、7.6%、14.8%。证明DEWF-D算法能有效提升定位精度，解决了定位算法中出现的定位误差较大问题。关键词：无线传感器网络;DV-Hop定位算法;双通信半径;全局人工鱼群算法
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发布时间：2024-01-10 - 摘要：多强度相位恢复方法通过改变光学成像系统中的物理参数获得不同的编码衍射图案，无需额外的先验知识即可实现相位的最佳收敛和高精度重建，然而现有多强度相位恢复方法在获取不同测量值的过程中，往往需要不断改变成像系统的物理结构，需要精确移动或调整部分光学元件的空间位置，反复地对齐与校准显著增加了工作量，从而导致成像结构较为复杂。针对上述问题，本文提出基于高速相位调制的菲涅耳场编码衍射图案实时获取方法，该方法主要使用电可调透镜（ETL）或纯相位型硅基液晶（PLCoS）两种纯相位空间光调制器来进行相位的快速动态调制，通过自由空间传播到记录平面，由探测器获取强度信息，无需使用透镜装置或者改变成像系统的物理结构，最后使用WF算法从获取的多幅编码衍射图案中同时重建光场的振幅和相位。通过对远场（FF）和菲涅耳场（FrF）在不同迭代次数、不同掩膜数量、不同噪声水平以及不同算法下分别进行对比实验，验证了本文方法的有效性和鲁棒性。相比于传统多强度相位恢复方法，本文所提出的成像系统更为紧凑和简单，避免了反复对齐与校准的工作量，具有重要的应用潜力，尤其是电可调透镜（ETL）调制系统，可适用于高分辨率场景的高速记录。关键词：多强度;相位调制;菲涅耳场;相位恢复
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发布时间：2024-01-10
信息工程
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