长沙理工大学学报(自然科学版)
  • 2017年第1期文章目次
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    • >交通运输、管理科学与工程
    • 沥青混合料渗透性影响因素分析

      2017(1):1-9.

      摘要 (63) HTML (0) PDF 609.16 K (186) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究不同因素对沥青混合料渗透性能的影响,通过测试 AC-13和 AC-20两种沥青混合料不同空隙率试件在不同温度、水压和轴压条件下的渗透系数,对比研究水压、温度、空隙率、轴压、最大公称粒径等因素对沥青混合料渗透性能的影响。试验结果表明,渗水量随着水压的增大而增大,但增加幅度呈逐渐减小的趋势;空隙率对沥青混合料材料渗透性能影响最大,空隙率越大,其渗透系数越大,间接验证了8%的空隙率是沥青路面透水性急剧增长的拐点;对于不同沥青混合料材料,最大公称粒径越大,其渗透系数越大;对于相同的沥青混合料,试验温度越高,加载的轴压越大,其渗透系数越大。故应严格控制沥青路面施工压实质量,注意多雨地区高温重载对沥青路面的不利影响。

    • 空隙率对高粘弹混合料水稳定性的影响及合理空隙率的确定

      2017(1):10-16,47.

      摘要 (42) HTML (0) PDF 375.00 K (178) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了评估高粘弹沥青混合料的空隙率对水稳定性的影响,采用非浸水和浸水车辙试验方法,分别把 4种不同级配的高粘弹沥青混合料制成不同空隙率的试件进行车辙试验,研究其动稳定度、车辙深度等指标的变化,考察空隙率对沥青混合料水稳定性的影响。研究结果表明,空隙率对高粘弹沥青混合料的浸水车辙水稳定性有较显著的影响,不同级配的高粘弹沥青混合料存在一个与其对应的合理的空隙率范围,使得其能获得较强的抗水损害能力。

    • 降雨入渗对粗粒土斜坡路堤稳定性及变形影响的数值分析

      2017(1):17-23.

      摘要 (30) HTML (0) PDF 751.81 K (150) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对杭新景高速公路粗粒土斜坡路堤在雨后产生不均匀沉降以及失稳破坏的问题,基于饱和-非饱和渗流理论,结合相关试验数据以及气象资料,采用数值软件分析了降雨入渗条件下粗粒土斜坡路堤渗透特性、稳定性以及沉降变形的变化规律。研究结果表明,基岩倾角越大,粗粒土斜坡路堤中越容易产生正孔隙水压力;不同的基岩倾角下,粗粒土斜坡路堤的安全系数都随降雨的持续而降低,当降雨停止后安全系数又迅速恢复;基岩倾角越大,相同条件下斜坡路堤的安全系数越低,降雨对粗粒土斜坡路堤安全系数的影响越小;粗粒土斜坡路堤的最大沉降值随着基岩倾角的增大而增大。

    • 泡沫轻质土路堤稳定性分析及材料参数控制标准

      2017(1):24-30.

      摘要 (45) HTML (0) PDF 404.99 K (170) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了系统分析影响泡沫轻质土路堤稳定性的因素,运用 ANSYS软件,采用有限元强度折减法,对泡沫轻质土密度、粘聚力以及内摩擦角对泡沫轻质土路堤稳定性的影响进行了敏感性分析,并对比分析了泡沫轻质土路堤与普通土路堤的稳定性。分析结果表明,泡沫轻质土密度和粘聚力是影响其路堤稳定性的两个主要因素;当泡沫轻质土设计密度小于600kg/m3、粘聚力达到60kPa以上时,对于不同高度的路堤,其安全系数均大于普通土路堤,且能满足16m 高路堤稳定性要求。在此基础上,提出采用设计密度为600,800, 1100kg/m3 的泡沫轻质土填筑不同高度路堤时的泡沫轻质土粘聚力控制标准。

    • 限速条件下考虑服务水平可靠性的连续均衡网络设计

      2017(1):31-36.

      摘要 (45) HTML (0) PDF 287.22 K (154) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对仅仅依靠路段拓展来缓解交通拥堵的局限性和网络设计中引起服务水平的波动性问题,建立了一个在限速条件下满足服务水平可靠性的连续均衡网络设计双层规划模型。上层规划目标为最小化网络的总出行阻抗和投资预算之和,同时考虑服务水平可靠性约束;下层规划为考虑速度限制的用户均衡。针对建立的双层规划模型,设计了基于蒙特卡洛的遗传算法进行求解。数例计算表明,在满足一定的服务水平可靠性需求下,结合合理的限速策略,能够从系统和局部的角度保证交通系统性能和出行质量,提高网络交通运行效率。

    • 区间阻抗下基于可接受度的鲁棒最短路

      2017(1):37-40,69.

      摘要 (27) HTML (0) PDF 270.76 K (145) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究鲁棒最短路问题,引入了可接受程度系数,同时提出了鲁棒有效路径的概念。在此基础上建立了区间阻抗下基于可接受度的鲁棒最短路模型,然后根据模型设计出一种基于鲁棒有效路径的深度优先算法进行求解,并对算法判定条件的相关定理给予了证明。最后通过一个算例对本研究所提出的模型及算法进行了验证,结果有效合理。

    • 高速公路项目群机械的管理与调配

      2017(1):41-47.

      摘要 (46) HTML (0) PDF 326.00 K (148) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高高速公路项目群机械资源管理效益,基于 CPM 网络进度计划,根据高速公路项目群各子项目各个工序总时差以及自由时差,结合各个工序机械使用情况,采用最优规划模型,实现了各子项目的机械配备量以及项目群的机械总配备量最少。以所有机械的调运距离和为优化目标,建立调运距离优化模型, 实现了项目间机械调配的总调运距离最短。研究结果表明,通过各个子项目间机械的调配,降低了机械使用高峰期机械的使用量,优化了高速公路项目群机械配备量以及机械调运距离。

    • 两点对称加载下高性能H型钢梁整体稳定性验算

      2017(1):48-53.

      摘要 (35) HTML (0) PDF 450.44 K (136) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了预判高性能 H 型钢梁发生整体失稳的时机以及论证加载过程中使用侧向支撑的必要性,通过运用能量法推导了无侧向支撑条件下任意两点对称集中荷载作用时 H 型钢梁在弹性阶段整体失稳的理论公式,并结合有限元模型对公式进行了验证,发现理论值与有限元值相对误差在3.5%以内,表明公式具有较高的精度。运用该公式以及现行《钢结构设计规范》(GB50017-2003)分别计算了名义屈服强度分别为460, 550,690MPa的高性能 H 型钢梁临界弯矩。计算结果表明,在跨中未设置任何侧向支撑的情况下进行两点对称加载,3种钢梁都会在弹塑性阶段发生整体失稳现象,且其临界弯矩约为0.75倍极限弯矩。由此建议使用侧向支撑对钢梁进行约束,以期达到极限抗弯强度。

    • 大跨度钢管混凝土拱桥钢管初应力的释放转移

      2017(1):54-60.

      摘要 (29) HTML (0) PDF 506.40 K (143) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高大跨度钢管混凝土拱桥主拱受力性能,提出了钢管初应力释放转移的新思路:在混凝土灌注前对钢管采取脱粘措施,混凝土灌注完成达到强度后,将钢管“切断”,使钢管初应力转移至核心混凝土,然后将钢管重连,使钢管与混凝土共同承担后续荷载。采用有限元方法按以上思路对1座单圆管钢管混凝土拱桥和1座桁架式钢管混凝土拱桥进行了桥例分析。研究结果表明,如果不计钢管与混凝土之间的摩擦,钢管“切断”后,钢管初应力能够有效地释放转移至核心混凝土;钢管初应力释放转移后,与原设计相比,在成桥状态下拱肋钢管应力大幅降低,对于本桁架式桥例最大应力降低幅度为14.5%;管内混凝土应力大幅提升, 但并未超过考虑套箍效应后的混凝土抗压强度。证明该方法能够显著提高大跨度钢管混凝土拱桥拱肋截面的组合效率,改善主拱的受力性能。

    • 箍筋加密区对钢筋笼起吊吊点的最优选择

      2017(1):61-69.

      摘要 (33) HTML (0) PDF 516.92 K (164) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了得到工程项目上附有箍筋加密区的钢筋笼的最优起吊吊点,采用数学模型和有限元模型进行分析计算,推导出适用于附有箍筋加密区的钢筋笼的最优吊点选择公式。首先建立附有箍筋加密区的钢筋笼数学模型,运用 Mathematica软件进行计算,分析箍筋加密区的分布位置及荷载大小对钢筋笼吊点的影响;然后运用 ANSYS有限元模型进行理论数据的分析验算,模拟钢筋笼的受力状态,结合模型结点的轴力、 弯矩、应力验算最优吊点的准确性。通过理论与建模计算,最终得到适用于附有箍筋加密区的钢筋笼最优吊点选择公式,可以在工程项目上进行推广使用。

    • V型河道下滑坡涌浪的传播与爬高

      2017(1):70-77.

      摘要 (27) HTML (0) PDF 596.04 K (171) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究 V 型河道中滑坡涌浪的传播形态及爬高特点,采用有限差分法,基于计算流体力学软件 Flow-3D,建立数值模型对滑块沿斜坡下滑涌浪的产生和传播过程进行了模拟。并以千将坪滑坡为例,分析了大型滑坡体在 V 型河道下涌浪的产生、传播及爬高特征,在此基础上研究了不同爬坡坡度和水深对最大波高和最大爬高的影响。研究结果表明,模拟结果与实测资料基本一致;深 V 型河道中涌浪的爬高受两岸坡度影响突出,通用的爬高计算公式可能会明显低估涌浪爬坡坡度;最大涌浪高度随水深增加呈先增加后减小的变化趋势。

    • >电器、机械与动力工程
    • 基于模态分析的前副车架轻量化

      2017(1):78-83.

      摘要 (38) HTML (0) PDF 485.68 K (149) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于工程实际,在保证模态频率满足要求的前提下,为达到副车架轻量化的目的,建立了前副车架有限元模型,并对前副车架模态频率进行了仿真分析和试验测试。仿真分析的结果与试验所得结果相当,验证了有限元模型的正确性。以模态频率为约束条件,以副车架质量最小为目标,对副车架料厚进行了优化, 并最终成功将副车架减重了13.4%。

    • >材料、化学与生物工程
    • 直接空冷凝汽器3种可选材质的腐蚀性能

      2017(1):84-91.

      摘要 (35) HTML (0) PDF 462.58 K (163) 评论 (0) 收藏

      摘要:火电厂直接空冷凝汽器因特殊介质环境和20# 碳钢(20# )的易腐蚀性导致管材腐蚀特别严重。针对这一问题,自建了一套空冷凝汽器模拟装置,选取3004铝合金(3004)和304不锈钢(304)为20# 的替换材质,对3种材质进行了腐蚀特性研究,包括模拟挂片腐蚀速率、电化学极化曲线和电化学交流阻抗(EIS)测试等,分析了介质温度、溶解氧和pH 值对3种材质腐蚀特性的影响,比较了3种材质的腐蚀性能。研究结果表明,3004和304的腐蚀速率比20# 小1~2个数量级,3004具有非常好的阻抗特性,304次之,20# 阻抗特性较差;304出现了 Warburg阻抗,电极反应属于混合控制;温度和溶解氧对3004和304腐蚀性能的影响要比20# 小。从技术经济角度上看,3004具有较好的应用前景。

    • 漆籽壳纤维(LSSF)增强HDPE/UHMWPE复合材料摩擦学性能

      2017(1):92-97.

      摘要 (43) HTML (0) PDF 429.76 K (152) 评论 (0) 收藏

      摘要:大多数水泵失效都是由于水泵导轴承的磨损毁坏而引起的,而水泵在含泥沙水体中的应用加重了水泵导轴承的磨损程度,因此,研制一种新的自润滑耐磨复合材料来代替传统金属材料用于水泵导轴承制造是一种趋势。以高密度聚乙烯(HDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)为基体,漆籽壳纤维(LSSF)为填料,通过熔融共混、注射成型制备了 LSSF/HDPE/UHMWPE复合材料,研究了复合材料的流动性和摩擦学性能。研究结果发现,LSSF能提高复合材料的熔体流动速率,并随着 LSSF含量的增加而增加,当添加的纤维含量为20%时,熔体流动速率提高了38.4倍;LSSF增强的 HDPE/UHMWPE复合材料的摩擦系数和磨损量都低于 HDPE/UHMWPE复合材料,当添加的纤维含量为15%时,摩擦系数和磨损量分别降低了60% 和72.9%。分析复合材料磨痕的SEM 照片得出,磨粒磨损和黏着磨损是主要的磨损机理。

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