西南交通大学学报

横通道设置对车隧气动多波峰的影响

王英学, 任文强, 骆阳, 何俊

2018, 53(3): 427-433. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.001

摘要(510)

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摘要:
为了研究横通道设置对压力波传播特性的影响，基于列车进入隧道所产生的压缩波在隧道与横通道交叉点的传播、反射理论，采用三维数值方法对设置横通道情况下的压力波传播特性进行了分析，对横通道设置不同位置时缓解微气压波的效果进行了比较.研究表明：首波压力梯度在列车进入隧道较短范围内（10 m）即达到峰值，横通道距隧道洞口距离增大，会使列车经过横通道所产生的2次波压力梯度峰值减弱，横通道距洞口距离由20 m调整为50 m，可使2次波峰值降低50%.

热力耦合作用下拉林铁路桑珠岭隧道岩爆预测

严健, 何川, 汪波, 蒙伟, 杨俊峰

2018, 53(3): 434-441. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.002

摘要(511)

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摘要:
热力耦合作用是高温高地应力隧道岩爆预测中一个新的问题.在新建拉林铁路桑珠岭隧道开挖过程中，利用现场温度测试数据反演并得到隧道不同埋深时的地温，通过热力耦合数值模拟计算得到隧道开挖过程中的洞周应力变化规律，利用卢森、陶振宇、王元汉、樊建平4种岩爆判据对隧道不同温区、不同洞周应力释放率的岩爆发生烈度和岩爆范围进行预测，最后将预测结果与现场岩爆进行了比较分析.研究结果表明：桑珠岭隧道地温梯度为5.5℃/100 m，隧道埋深越大地温越高；在以自重应力场为主的深埋段，最大压应力集中在拱顶和拱脚部位；在45~85℃地温区间，洞周最大切向应力和最大主应力随应力释放率增大而线性增长，当洞周应力释放率为100%时，其增加量分别为84~96 MPa、93~96 MPa，同时岩爆烈度等级也相应增加；判据预测与现场实测的比对表明，高温热力耦合作用在应力释放过程中加速了岩爆发生，在应力释放率前期，陶振宇判据对中等及以上岩爆的发生更加敏感，而在应力释放中后期王元汉判据与实测结果的相似度更为一致.

基于温度比拟法的隧道衬砌水压精细化模拟分析

邱月, 何川, 何聪, 邹育麟, 胡炜

2018, 53(3): 442-449. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.003

摘要(435)

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摘要:
为验证温度比拟法在隧道衬砌水压计算中的精度与可行性，在隧道开挖未支护、施作衬砌以及围岩注浆3种工况下，将该法的计算结果与理论解析法轴对称解、流固耦合法进行对比.针对高速公路典型双车道马蹄形断面建立含有隧道防排水系统的精细化模型，研究衬砌外水压力在隧道横断面和纵断面上的分布规律.结果表明：施作衬砌后，衬砌外水压力明显增大，围岩注浆则可在围岩和衬砌之间形成水压过渡缓冲区，使衬砌外水压力减小；衬砌外水压力在纵向排水管以上呈周期性分布，在排水节间中部最大，在环向排水管处最小；横断面水压则呈现倒葫芦形，在拱脚处最小，在拱顶和仰拱处较大；在既定的计算假设下，温度比拟法与轴对称解的最大误差为0.3%，与流固耦合法的最大误差为14.8%，满足工程精度要求.

楔形分段掏槽爆破减振效应研究

邹新宽, 张继春, 潘强, 王微

2018, 53(3): 450-458. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.004

摘要(485)

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摘要:
为研究隧道楔形分段掏槽爆破方法的减振效率，基于岩体微差破岩理论，推导楔形分段掏槽爆破参数的确定方法，并运用LS-DYNA^3D程序对楔形常规掏槽爆破和楔形分段掏槽爆破时爆破近区应力波传播过程及质点振动速度进行仿真计算分析，结合数值模拟结果和工程实际情况，开展楔形常规掏槽爆破和楔形分段掏槽爆破现场对比试验，结果表明：楔形分段掏槽爆破中炮孔底部有效应力峰值和压缩破坏深度分别约为楔形常规掏槽爆破的1.64倍和1.66倍，槽腔更易达到设计深度；模型中岩体顶面和背面平均减振效率分别达到11.53%和22.45%，但侧面平均减振率仅0.21%；楔形分段掏槽爆破方法可将掏槽爆破振动强度降低30%以上，且施工效率略有提高.

列车荷载下钢轨振动加速度的空间分布特征

蔡小培, 谭希, 郭亮武, 钟阳龙

2018, 53(3): 459-466. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.005

摘要(496)

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摘要:
为了探究列车通过时钢轨振动的基本参数和敏感区域，基于多体动力学软件GENSYS和有限元软件ABAQUS，分别建立车辆-轨道动力学模型和轨道-下部基础有限元模型.以动力学模型计算得到的轮轨力为激励，输入轨道-下部基础有限元模型，计算分析车速、轨道不平顺和钢轨支承方式等因素对钢轨加速度的影响.研究结果表明：钢轨加速度从轨头到轨底逐渐减小，轨枕上方轨头加速度明显大于轨枕之间.钢轨加速度对车速最为敏感，车速从200 km/h增加到350 km/h时，无砟轨道轨头加速度从1.476 km/s²增加到2.980 km/s².连续支承式无砟轨道，钢轨加速度小于传统离散支承式无砟轨道.加速度传感器建议安装在轨头外侧，传感器的采集频率、量程应考虑列车速度、轨道不平顺等影响.

高速铁路与既有线调度指挥协同性分析

庄河, 李文新, 殷勇, 张永祥, 文超

2018, 53(3): 467-473. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.006

摘要(498)

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PDF 718KB(89)

摘要:
为保证整个路网列车运行的效率与安全，基于列车计划运行图与实际运行图数据，提出了一种高速铁路与既有线调度指挥系统协同性评价体系与方法.首先，从跨线列车在衔接站的调度指挥流程出发，对高速铁路与既有线调度指挥协同性作用机理进行了系统地分析；其次，运用协同学理论研究了两系统在组织日常生产作业中的协同关系，并构建了两系统间的协同性评价指标体系；最后，基于协同分析矩阵理论建立了高速铁路与既有线调度指挥系统协同性评价模型，对两系统间协同化作业程度进行定量分析.研究结果表明：两系统间的整体协同程度为0.975，且衔接站的组织工作是否能够高效、有序的进行是影响系统间协同性的关键因素.

基于滑模双环控制的感应耦合电能传输系统设计

龚明, 李强

2018, 53(3): 474-482. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.007

摘要(495)

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PDF 2518KB(63)

摘要:
为解决轨道交通供电负载频繁波动使得系统输出恒压困难的问题，提出了基于滑模控制和PI控制的双环控制策略.首先对原边建立离散时间动态模型、副边采用大信号模型分别进行建模；其次，基于系统建模设计双环控制策略，采用滑模控制控制电流内环、PI控制控制电压外环；最后，对设计的双环控制进行了实验验证.验证结果表明：恒压下进行70 Ω和50 Ω电阻切换时，电压变化约5%，并在15 ms左右恢复到稳定值，因此，在负载波动的条件下该控制策略能保证输出电压恒定和快的响应.

地震空间变化性对高墩铁路桥碰撞响应的影响

康锐, 郑凯峰, 李晰, 贾宏宇, 郑史雄

2018, 53(3): 483-491, 499. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.008

摘要(461)

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摘要:
为了研究不同地震动参数对高墩铁路桥碰撞的影响，以一座典型高墩铁路桥为例，基于OpenSees平台采用弹塑性动力时程分析方法对其在一致激励及多点激励下的碰撞响应进行了理论分析.首先，采用Hertz-damp模型充分考虑了结构在碰撞过程中的能量耗散和刚度变化；其次，依据中国桥梁抗震规范并基于"谱兼容"的方法选取了符合不同场地条件的天然地震记录；最后，在此基础上完成了考虑行波效应和场地效应的高墩桥碰撞响应对比分析.研究结果表明：地震动的空间变化性不但会对桥梁结构的内力产生显著影响，还会增大结构的振幅或加剧相邻结构之间的不同步振动，从而显著增大碰撞发生的概率和碰撞力的大小，在桥梁的抗震设计中应考虑其对桥梁结构碰撞产生的影响，否则会错误的估计结构的响应；行波效应会改变地震动的相位角，对梁-梁处的碰撞影响更为显著，特别是视波速较小时，而场地效应会增大地震动的幅值，对梁-桥台处的碰撞影响更为显著，在进行防撞减撞设计时不但要考虑地震动的空间效应，还应充分考虑导致结构不同部位发生碰撞的主要因素，以便采取合适的减撞措施和设计方法.

开裂钢筋混凝土梁正常服役有效惯性矩随机分析

杨成, 陈文龙, 赵人达, 徐腾飞

2018, 53(3): 492-499. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.009

摘要(494)

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PDF 1679KB(79)

摘要:
由于混凝土材料的不确定性和非线性特性，开裂钢筋混凝土梁的有效惯性矩很难准确地预测，往往影响了对结构正常使用极限状态的准确估计.按我国规范，推导了在正常使用极限状态范围内，钢筋混凝土梁的有效惯性矩无量纲表达，并利用蒙特卡洛抽样进行了随机分析；对应不同的配筋率，研究了有效惯性矩随机分析和确定性分之间的差异及其产生的机理，利用偏相关系数表达各随机变量与有效惯性矩之间的敏感性.分析结果表明：由于混凝土的开裂非线性，采用模型参数的均值进行确定分析的结果与采用模型随机参数进行随机分析结果的均值不一致，这种不一致是由混凝土截面开裂发生的随机性与开裂前后刚度的差异共同引起；通过随机分析结果回归，给出了钢筋混凝土梁有效惯性矩的预测均值与95%保证率的预测范围列表；混凝土抗压强度对有效惯性矩几乎没有影响，而混凝土抗拉强度的敏感性最大.

暗支撑型钢混凝土剪力墙抗震性能试验研究

王玉镯, 黄颖, 王慧敏, 傅传国

2018, 53(3): 500-507. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.010

摘要(457)

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PDF 2926KB(78)

摘要:
为了研究不同数量暗支撑对型钢混凝土剪力墙的抗震性能影响，选取4个剪跨比为1.75的矩形截面型钢混凝土剪力墙试件进行了低周反复荷载下的试验研究（其中1个为普通剪力墙对比试件，3个为工字钢暗支撑剪力墙试件），对比分析了不同数量暗支撑条件下型钢混凝土剪力墙试件的破坏特征、承载力、刚度、延性、滞回特性及耗能能力.试验研究表明：带暗支撑型钢混凝土剪力墙试件的裂缝细密且分布区域较大，塑性铰发展充分，滞回曲线饱满，耗能能力明显提高；带暗支撑型钢混凝土剪力墙试件的屈服荷载和极限荷载相比普通剪力墙分别提高了88.76%和91.97%，极限位移角提高26.67%，抗震能力比对比试件显著提高.

湍流积分尺度对高层建筑风荷载影响的大涡模拟

祝志文, 邓燕华

2018, 53(3): 508-516. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.011

摘要(488)

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PDF 1575KB(104)

摘要:
为研究湍流积分尺度对高层建筑风荷载大小和分布的影响，研究其合理取值，基于大涡模拟开展了B类地貌不同湍流积分尺度下CAARC（commonwealth advisory aeronautical research council）标准高层建筑模型绕流模拟，并将模拟结果与风洞试验进行了比较.研究结果表明：大涡模拟能较好地反映高层建筑周围风场绕流特性和表面风压分布.随着湍流积分尺度的增大，平均运动的变形率向湍流脉动输入能量，以致平均风速降低、湍流强度增大；侧面风压脉动性降低15%、分离流附着提前出现；基底扭矩谱和弯矩谱的峰值及高频段幅值均减小；层斯托罗哈数在0.4倍建筑高度以下基本相同，随高度的增加其值下降20%~30%；层平均阻力系数下降5%~10%；迎风面风压系数平均值下降2%~5%，侧面和背面下降12%~17%.湍流积分尺度对迎风面和侧面上风向的风压水平相关性、层升力和0.8倍建筑高度以下的层阻力相关性的影响可以忽略.随湍流积分尺度的增大，风压水平相关系数增大，背风面增大5%~10%，侧面下风向增大15%~25%，0.8倍建筑高度以上层阻力相关性系数增大25%~50%.B类地貌湍流积分尺度的调整系数为0.4时，计算得到的风荷载与试验结果趋于一致.

颤振临界风速计算值与试验值的一致性

伍波, 王骑, 李志国, 廖海黎

2018, 53(3): 517-524. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.012

摘要(495)

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PDF 1449KB(74)

摘要:
为了准确把握扁平箱梁的颤振性能，采用节段模型风洞试验和颤振计算相结合的方法，研究了扁平箱梁断面在不同风攻角下颤振临界风速计算值与试验值的一致性.首先通过强迫振动风洞试验获得了某箱梁断面模型颤振导数；然后通过耦合颤振闭合解法获得了不同动力参数条件下的颤振临界风速；最后通过弹簧悬挂节段模型风洞试验测试获得了相同参数条件下的颤振临界风速.计算值和试验值对比结果表明：在0°攻角下扁平箱梁模型颤振临界风速的计算值与试验值保持一致，6种工况下两者差异分别为0.12%、0.50%、4.90%、4.10%、4.84%和1.43%；当风攻角为3°和5°时，颤振临界风速的计算值与试验值较难保持一致，最大差异值可到10.4%；通过对比颤振因子在计算和试验条件下的离散性，在排除非线性气动力和结构阻尼的影响后，推测造成此差异的原因是耦合颤振运动中相位角的变化引起了颤振导数的变化.

三维波浪作用下钢吊箱围堰下放过程受力研究

黄博, 段伦良, 祝兵

2018, 53(3): 525-532. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.013

摘要(459)

HTML全文 (225)

PDF 4063KB(90)

摘要:
为了解跨海大桥桥台施工过程中哑铃型钢吊箱围堰与波浪的相互作用，研究了围堰下放过程中所受的波浪力.基于RANS方程和k-ε湍流方程建立了波浪-围堰相互作用三维数值模型，并采用流体体积法捕捉自由液面.该模型不但考虑了钢护筒对围堰周围波浪场影响，而且考虑了围堰的整个动态下放过程.结果表明：钢护筒的存在以及围堰动态下放过程均会对围堰周围波浪场产生显著影响，考虑钢吊箱围堰动态下放过程时的受力较固定淹没深度处围堰的受力增大10%；随着波浪高度和波浪周期增大，钢吊箱围堰在下放过程中所受最大水平力呈现增大趋势.

高雷诺数下方柱绕流特性的数值模拟

周强, 廖海黎, 曹曙阳

2018, 53(3): 533-539. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.014

摘要(568)

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PDF 1976KB(76)

摘要:
为研究高雷诺数为22 000下方柱周围流场形态及气动力特性，基于开源计算流体动力学（computational fluid dynamic，CFD）软件OpenFoam平台，采用基于动态亚格子模型的大涡模拟（large eddy simulation，LES）方法，对均匀来流作用下的方柱绕流进行了三维数值模拟.首先，通过对基于时间积分的平均积分分量的比较，验证了本数值计算的准确性；其次，深入分析了方柱周围及其尾流区的流场结构，给出了流场结构的平均和湍流特征，并在此基础上，研究了其气动力特性；最后，分析了两种长径比下表面压力的展向空间相关性.研究结果表明：雷诺数为22 000下方柱尾流区回转长度为1.37倍方柱宽度，Strouhal数为0.121，脉动升力系数为1.40；展向长度取8倍方柱宽度可更准确地获得周围湍流特性.

四川省某砖石古塔隔震加固方案研究

潘毅, 王子超, 尚枫, 葛庆子, 袁双

2018, 53(3): 540-547. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.015

摘要(404)

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PDF 2847KB(82)

摘要:
为了更好的保护砖石古塔，最大限度的保留古塔原有建筑和历史风貌，以彭州镇国寺白塔为实例，通过布置不同的隔震方案，分析不同方案下古塔的隔震性能，对比了罕遇地震作用下古塔隔震前后的顶点最大加速度、层间位移和剪力，并进行了隔震后古塔的抗风和抗倾覆验算.研究结果表明：古塔隔震方案宜采用选取尺寸较大的隔震支座，并将其沿隔震层外缘均匀布置；隔震后古塔在罕遇地震作用下的响应显著降低，其中顶点最大加速度下降了80%，层间剪力下降了70%，有效提高了古塔的抗震安全性.

充填粗糙节理直剪数值模拟宏细观分析

许万忠, 林杭, 曹日红

2018, 53(3): 548-557. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.016

摘要(427)

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PDF 6658KB(106)

摘要:
利用颗粒流数值计算方法对岩石充填节理直剪作用下力学性质进行研究，从细观角度分析不同法向荷载下粗糙节理面的损伤情况；探讨充填节理粗糙程度、充填物强度参数、充填物与围岩接触面强度以及充填厚度对节理剪切强度的影响，结果表明：（1）随着法向荷载的增大，上下节理面接触状态及粘结力分布规律发生转变，充填节理面粘结破坏明显增加；（2）节理粗糙度系数（JRC）对峰值剪切应力的影响较大；随JRC的增加节理峰值剪切强度增大；节理面粘结力呈类线性增长，而内摩擦角随JRC的增大而呈明显的非线性变化；（3）随节理充填物粘结强度比的增加，峰值剪切应力增大；随充填物强度比的增加，节理面粘结力出现明显的增长，而内摩擦角呈现先下降后增加的趋势；（4）当法向荷载较小时，峰值剪切应力受接触面粘结强度比的影响较大；当法向荷载较大时，其对峰值剪切应力的影响程度明显降低.节理面粘结力和内摩擦角随接触面粘结的增加分别呈现出非线性增长和下降的趋势.（5）节理剪切力学形式随充填后的增加呈现降低的趋势，然而随着厚度的不断增加，所带来的剪切力学参数变化程度逐渐减小.

DDA方法中节理参数定义方式的改进

王金梅, 张迎宾, 赵兴权, 余鹏程, 王潘

2018, 53(3): 558-564, 573. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.017

摘要(385)

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PDF 1194KB(68)

摘要:
为提高非连续变形分析（discontinuous deformation analysis，DDA）方法程序中节理参数赋值的精度，在DDA原程序节理参数定义的基础上，提出了一种节理参数定义方式的改进方法.首先，根据节理的物理力学性质，对原DDA中节理参数定义存在的非一致性问题进行了分析；其次，由节理参数是由构成节理的两个结构面共同决定的特性，对程序中的节理参数进行了重新定义；最后，对DDA原程序中节理参数赋值部分进行了修改和补充，给出了相应的程序计算流程，并通过块体1和块体2的相对滑动算例对改进后的DDA程序进行了验证.研究结果表明：当块体1和块体2交换力学参数时，其间节理仍为同一性质节理；两种工况下，块体1的速度和位移保持一致，说明改进后的DDA程序能够很好地实现同一节理参数赋值的统一.

地下岩溶发育程度评价体系的初步探讨

张凯, 霍晓龙, 陈寿根, 涂鹏, 谭信荣

2018, 53(3): 565-573. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.018

摘要(412)

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PDF 1763KB(75)

摘要:
为了对下岩溶液发育状况进行初步的判断，从而为岩溶区地下工程的规划与施工提供指导，采用定量与定性相结合的方法建立一套地下岩溶发育程度的评价体系，其评价结果可以用来对下岩溶发育状况进行初步的判断.首先，选取了6个影响岩溶发育的主要因素作为地下岩溶发育程度的评价指标，并对地下岩溶的不同发育程度等级进行定义；其次，采用基于模糊层次分析法与贝叶斯网络法的综合赋权法确定了各个因素对于岩溶发育影响的权重，并基于层次分析法确定了评价指标各状态的统一评分标准；最后，采用对比分析的方法确立了各个岩溶发育程度等级所对应的定量评价值的范围.为了检验该评价系统的实用性，该系统被应用于某岩溶区的铁路隧道工程当中.通过地预测评价结果与实际记录结果的对比分析可得：占隧道总长度97.1%的区域的地下岩溶发育程度的评价结果与实际岩溶发育状况相一致，只有2.9%的区域的评价结果产生了误差；在评价结果产生误差的这一区域，岩溶发育程度的定量评价值为0.69，岩溶发育程度被评价为"发育"，十分接近实际发育状况"强烈发育"所属的定量值范围0.70~1.00，验证了该地下岩溶发育程度评价系统的的可靠性.

地下水模拟不确定性问题的多模型分析

宋凯, 刘丹, 刘建

2018, 53(3): 574-581. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.019

摘要(400)

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PDF 6828KB(70)

摘要:
为研究地下水概念模型的构建偏差及水文地质参数非均质性引起的地下水渗流场模拟不确定性问题，首先根据自然条件的差异构建2组概念模型；以大量原位水文地质试验获取的待估参数数据为先验信息，应用接受条件进行调整的马尔科夫链蒙特卡罗方法（MCMC）中的自适应采样算法（A-M）进行参数样本采集，并基于2组概念模型分别构建多组渗流场计算模型；将输出结果基于AICc准则进行相关多模型定量分析.研究结果表明：调整的A-M采样算法，参数样本的遍历性及收敛性未受影响；计算模型中除存在"异参同效"，亦存在"异构同效"；异构同效虽存在，但更接近客观条件的概念模型结构获取高精度模型的概率较大，1^#、2^#概念模型中方差值介于1~2的模型比例分别为65%、46%；各概念模型的100组计算模型中，剔除Delta值大于10的计算模型后，1^#模型中仅保留排名前10个模型，累计后验概率0.996，2^#模型则保留排名前21个模型，而其排名前10的模型累计后验概率仅为0.884.

土石料双屈服面弹塑性模型的二次开发算法与应用

岑威钧, 陈司宁, 邓同春, 熊堃

2018, 53(3): 582-588. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.020

摘要(377)

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PDF 1574KB(65)

摘要:
为了丰富ADINA、ABAQUS和ANSYS等大型通用有限元软件中岩土类材料本构模型，增强软件对某些土工结构的精细模拟计算能力，以土石料沈珠江双屈服面弹塑性模型为例，详细介绍了模型在商用有限元软件中的二次开发流程，对应力更新算法进行了改进，通过文献中粗粒土三轴试验数据进行对比分析，验证了改进算法的优越性.同时，采用模型面板坝资料进一步验证二次开发流程和算法的准确性，最后进行了某面板堆石坝工程的应用例证.本文所述应力积分算法和开发流程具有通用性，可供大型通用商业有限元软件开发双屈服面和多屈服面弹塑性本构模型时借鉴使用.

带有UKBF的船舶动力定位预测控制器设计

苏义鑫, 赵俊, 张华军

2018, 53(3): 589-595. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.021

摘要(448)

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PDF 905KB(88)

摘要:
为了精准设计水面船舶动力定位控制系统，将无迹卡尔曼布西滤波与非切换解析模型预测控制方法相结合提出一种预测控制器的设计方法.采用无迹卡尔曼布西滤波算法解决非线性连续系统的滤波问题，获取船舶运动状态的估计值；结合相对阶概念，根据船舶运动非线性模型，应用非切换解析模型预测控制方法设计动力定位非线性控制器，使船舶保持在指定位置.研究结果表明：设计控制器的输出较为平滑，有利于减少推进器磨损；设计控制器使船舶北向位置调节时间小于40 s，超调量小于5%，东向位置调节时间小于60 s，超调量小于5%，艏向角度的最大偏移量小于1.5°，令船舶快速到达了指定位置.

振动条件下螺纹面磨损对紧固件抗松能力影响

张明远, 鲁连涛, 张远彬, 张继旺, 曾东方

2018, 53(3): 596-601. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.022

摘要(368)

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PDF 2042KB(117)

摘要:
为改善振动条件下螺纹紧固件抵抗松动能力，在紧固件横向振动试验装置上，测试了微粒子喷丸未处理及处理镀锌紧固件的抗松动能力，使用扫描电镜观察测量了试验前、后螺纹面磨损形貌和尺寸，建立了考虑螺纹面磨损深度的紧固件刚度模型，利用该模型计算分析了磨损深度改变对预紧力的影响.结果表明：未喷丸紧固件预紧力耐久极限为2.8 kN，喷丸紧固件为2.0 kN，未喷丸紧固件抗松动能力低于喷丸紧固件，未喷丸紧固件螺纹面发生严重磨损，喷丸紧固件螺纹面磨损轻微；螺纹面磨损深度随着滑移距离的增加而增加，紧固件预紧力随着螺纹面磨损深度的增加先呈线性降低，随后降低速度逐渐加快.螺纹面磨损降低了紧固件抵抗松动的能力.

新型双作用柱塞泵的设计与特性分析

林超, 魏艳群, 赵相路, 吴小勇

2018, 53(3): 602-609. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.023

摘要(474)

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摘要:
为改善斜盘式柱塞泵的脉动性能，基于啮合理论和几何学的相关知识，提出了由双端曲面齿轮作为转子、双作用柱塞不间断排油的新型双作用柱塞泵.利用端曲面齿轮副传动原理，建立了双端曲面齿轮啮合坐标系和柱塞运动坐标系，结合柱塞泵的工作特性，进行了柱塞结构的设计，探讨了新型柱塞泵的柱塞分布情况；运用新型双作用柱塞泵的工作原理，推导出了柱塞位移、速度及相应的瞬时流量方程，并分析了柱塞数、偏心率和端曲面齿轮阶数对流量脉动率的影响因素.分析结果表明：相较于现有的斜盘式柱塞泵，新型双作用柱塞泵流量脉动率的变化趋势更为平稳，且流量脉动率随着柱塞数量的增多，偏心率的减小，端曲面齿轮阶数的增大而降低；通过试验，得出柱塞运动速度的最大误差为4.79 mm/s.

高速接触网零部件失效问题研究现状及展望

谭德强, 莫继良, 彭金方, 罗健, 陈维荣, 朱旻昊

2018, 53(3): 610-619. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.024

摘要(547)

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摘要:
接触网零部件的失效会严重影响接触网系统的运行安全，接触网系统的服役可靠性是列车和线路安全运营的重要基础.为促进高速接触网装备技术的发展，在结合大量现场调研结果的基础上，系统分析并总结了我国高速铁路接触网零部件服役过程中出现的铝合金定位钩与定位支座磨损、吊弦线疲劳、螺栓连接松动、终端锚固线夹抽脱以及零部件腐蚀问题等五类典型失效问题及其产生的原因，指出微动损伤（微动磨损与疲劳）与恶劣的服役环境是导致接触网零部件典型失效的主要因素；介绍了国内外学者对微动磨损、微动疲劳、螺栓松动、应力腐蚀等相关失效机理的研究现状；展望了高速铁路接触网零部件的失效机理研究，冲滑复合磨损、多股绞线结构微动疲劳、螺栓松动、载流条件下疲劳和腐蚀疲劳这几个方面是今后需要重点研究的领域，并指出研究载流条件对疲劳损伤影响的重要性.

变压器式可控电抗器的解耦工作模式

田铭兴, 李进, 高原, 柳轶彬, 闵永智

2018, 53(3): 620-627. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.025

摘要(408)

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摘要:
由于变压器式可控电抗器（controllable reactor of transformer type，CRT）各绕组之间存在电磁耦合，各控制绕组电流不能保持在其额定值，造成了绕组材料的浪费.为了解决该问题，基于多绕组工作模式的思想提出了解耦工作模式及其实现方案.首先，确定各绕组的额定电流后，根据解耦工作模式的特点，求出所需的限流电感；其次，根据各控制绕组额定电流将调节范围分级，在各级内对所有控制绕组电流进行离散；第三，基于CRT绕组电流计算的数学模型，对所有离散点逐点求解，得到使各控制绕组电流在达到其额定值后能保持恒定不变的触发角调节规律；最后，采用各控制绕组额定电流分别为9.16、11.59、24.52、51.85、109.64 A的CRT进行了仿真实验.结果表明，在解耦工作模式下，各控制绕组电流能保持在其额定值不变.

多目标U型拆卸线平衡问题的Pareto蚁群遗传算法

张则强, 汪开普, 朱立夏, 程文明

2018, 53(3): 628-637, 660. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.026

摘要(455)

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PDF 1987KB(114)

摘要:
针对传统方法求解多目标U型拆卸线平衡问题的不足，提出了一种基于Pareto解集的多目标蚁群遗传算法.在构造初始解阶段，以协同考虑最大作业时间、最小拆卸成本差作为蚂蚁的启发式信息；通过蚁群算法搜索可行拆卸序列，并根据多目标之间的支配关系得到Pareto解集；将蚁群算法的Pareto非劣解作为遗传操作的个体，进而将遗传操作的结果正反馈于最优拆卸路径上信息素的积累，并采用拥挤距离作为蚂蚁全局信息素更新策略，可以平衡多目标对信息素的影响，使算法快速获得较优解.将所提算法应用于52项拆卸任务算例和某打印机拆卸线实例，在算例验证中，通过对比Pareto蚁群算法，所提算法求得的8个非劣解在3个评价指标上性能分别提高了50.43%、3.25%、14.10%，在实例应用中所提算法求得8种可选平衡方案，从而验证了所提算法的有效性、优越性和实用性.

基于模糊补偿的RBF神经网络机械手控制

毛润, 高宏力, 宋兴国

2018, 53(3): 638-645. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.027

摘要(334)

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PDF 1602KB(102)

摘要:
针对机械手系统的高精度轨迹跟踪控制，提出了一种基于模糊补偿的RBF（radial basis function）神经网络机械手控制方法.该方法首先利用PD（proportional-integral）控制器获得机械手的控制策略，将其输出作为RBF神经网络的输入，并学习得到系统模型；然后运用模糊逻辑补偿器对系统扰动和建模误差进行补偿；最后，在MATLAB/Simulink平台上针对两关节机械臂，进行了有模糊补偿和无模糊补偿系统跟踪的均方根误差测量仿真实验.研究结果表明，两关节机械臂的控制精度分别提高了60.8%和71.4%，本文提出的方法能够解决机械手实际模型很难精确建立的问题，并能对系统未建模部分和扰动部分进行自适应补偿.

基于交通视频分析的自适应摄像控制系统

张洪斌, 黄山, 印月

2018, 53(3): 646-653. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.028

摘要(357)

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PDF 6049KB(86)

摘要:
为在高动态光照和复杂路况环境中实现准确的视频检测与数据采集，构建了一套有效的自适应交通摄像控制系统.首先，针对全天候大场景综合检测需求设计高清交通摄像系统，并通过系统辨识确定了核心摄像参数的控制特性；接着，基于车辆号牌和交通场景特点，提出了以车牌亮度中点值和标线区块中点值作为反馈控制指标的视频质量分析算法；最后，使用自适应控制架构综合底层图像质量反馈信息和高层视觉分析检测结果，实现了光照模式的感知适应和控制状态的自主切换.实验与应用结果表明：该系统控制过程快速稳定，能够自动适应不同光照环境，兼顾高清晰车牌识别和大视野交通监控需求，保持良好的全天成像效果，实现了平均97.0%的车流准确度和96.3%的车牌识别率.

生鲜农产品供应链物流风险传递机理及控制

付焯, 严余松, 郭茜, 邱忠权

2018, 53(3): 654-660. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.029

摘要(452)

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PDF 741KB(94)

摘要:
为更好反映物流作业时间偏差产生的损耗风险传递情况，基于物流服务时间约束条件下，对物流延误造成的超期风险在生鲜农产品供应链中的传递问题进行了分析.首先，借鉴传染病学的疾病传播原理，将传染源、传播载体、受染者3个传染要素引入到物流风险传递识别中，获取物流超期风险五个要素，物流作业标准、管理能力、环境保障、物流延期和空间风险传递；其次，构建了生鲜农产品供应链物流风险的传递模型，采用数值分析迭代法，得到风险传递下供应链整体超期风险值；最后，研究了控制自身风险、空间传递和物流延迟等参数对供应链超期风险值的影响并通过算例进行分析.研究结果表明：在链式供应链沿单一物流方向传递情况下，风险值测算能够有利于发现控制风险传递的关键节点，对关键节点的风险要素优化后能有效减少供应链风险值；节点2和节点4被识别为供应链超期风险产生的关键节点，风险值为0.45和0.39.对占比较高的环境保障、空间传递因素进行优化后，使得供应链超期风险值从原有的0.39减少为0.29.

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