长沙理工大学学报(自然科学版)
  • 2017年第2期文章目次
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    • >交通运输、管理科学与工程
    • 恒定初始干密度状态下膨胀土的有荷膨胀试验

      2017(2):1-6.

      摘要 (37) HTML (0) PDF 1.42 M (246) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了获得恒定初始状态下膨胀土膨胀量随上覆荷载的变化规律,为膨胀土湿胀数学模型的建立提供基础,针对常规有荷膨胀试验中施加上覆荷载后会导致试样压缩和初始干密度发生变化的问题,改进试验装置,分别选取强、中、弱3种膨胀土进行了改进和常规膨胀土有荷膨胀对比试验。研究结果表明,常规有荷膨胀试验中不同的上覆荷载作用会使试样初始干密度增加1%~3%,吸水恢复到初始干密度状态后含水率会增加20%~30%;改进的有荷膨胀试验因避免了初始干密度的增大,使测试结果小于常规试验结果,得到的膨胀土湿胀变形公式中的回归参数n 值比常规方法中使用的n 值小29%~66%。

    • 泡沫轻质土填筑软土地基沉降分析及控制

      2017(2):7-13,74.

      摘要 (31) HTML (0) PDF 2.90 M (286) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决软土地基变形导致路面不均匀沉降问题,并使泡沫轻质土更广泛地应用于路堤填筑,利用 ANSYS有限元软件,对泡沫轻质土填筑不同高度、密度和弹性模量的路堤进行了理论分析。研究结果表明, 软土层弹性模量对路基沉降影响最大,而其粘聚力的变化对路基沉降几乎无影响;与普通路基相比,泡沫轻质土路基能够很大程度上降低路基沉降;泡沫轻质土路堤高度的增大、弹性模量的减小和密度的增大均会使路基沉降增大。同时,发现泡沫轻质土密度大于11kg/m3、路堤高度大于或等于12m 时,路基易发生失稳。

    • 湿热地区温拌沥青的性能与选择

      2017(2):14-19,60.

      摘要 (61) HTML (0) PDF 2.42 M (202) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究湿热地区不同温拌剂对沥青性能的影响,选择 Aspha-min,EC-120,EC-130,Sasobit, HPS-1五种温拌剂,分别掺加到70# 基质沥青中,通过三大指标试验、动力黏度试验、旋转黏度试验、动态剪切流变试验、黏附性试验和黏结性试验,系统地研究了不同温拌剂对沥青性能的影响。研究结果表明,EC- 120和Sasobit能够很好地改善沥青的高温抗车辙性能;相比其他3种温拌剂,EC-120和Sasobit能在一定程度上提高沥青黏附性等级和黏韧性能;EC-120和Sasobit的各项性能指标占优,因此在湿热地区温拌路面使用时可优先考虑。

    • 高强水泥基材料的配制及性能

      2017(2):20-25.

      摘要 (116) HTML (0) PDF 1.41 M (158) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统水泥基材料存在的强度较低、功能单一、成本偏高、工艺复杂、收缩较大等问题,以多种活性粉末为基础材料,通过单因素、正交试验及极差分析方法,确定了以强度性能为指标的高强水泥基材料质量配合比为水泥∶FA∶硅粉∶砂∶PP∶减水剂∶UEA:硅溶胶∶SBR∶水=100∶12∶6∶46.75∶0.08∶ 1.36∶3∶0.7∶1.3∶28.5,28d抗折/抗压强度达到12.4MPa/110.06MPa。在此基础上,通过干缩性能试验、DSC、SEM、XRD等方法,对高强水泥基材料性能进行了进一步分析。研究结果表明,掺入 UEA 的28d 干缩率为0.176%,比0% UEA 掺量的干缩值减少了0.077%;高强水泥基材料二次水化程度较低,但微观上堆积良好、结构致密均匀的超细粉胶凝体系保证了其高强、低脆的性能。

    • 管廊工程钢渣配重混凝土材料设计与结构受力仿真分析

      2017(2):26-32.

      摘要 (42) HTML (0) PDF 1.64 M (162) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决废弃钢渣污染环境、占用大量土地等问题,用钢渣做配重钢渣混凝土不仅能减少废弃钢渣带来的负面社会问题,而且还能改善管廊结构受力。依托阜平县管廊工程,通过室内试验与结构受力仿真分析, 对不同配合比钢渣混凝土的工作性能进行了监测,分析和模拟了管廊变形特性与位移大小。研究结果表明,钢渣混凝土最佳配合比设计为水胶比32.7%、砂率33.3%、细集料占比30%~35%;对比分析管廊受力,掺配钢渣时底部梁承受的弯矩为4.571kN·m,未掺加钢渣时底部梁承受的弯矩为34.125kN·m,是掺加钢渣配重混凝土时所受弯矩的8.5倍;对比分析管廊工程变形可知,掺配钢渣时管廊底部梁处发生的最大位移为10.858 mm,未掺加钢渣时管廊底部梁处发生的最大位移为110.921mm,二者相差10倍。管廊配重混凝土掺加钢渣不仅能减小管廊所承受的弯矩,而且还能减小管廊的竖向变形,对提高管廊结构稳定性具有重要意义。

    • 高速公路主线的鲁棒限速控制

      2017(2):33-40.

      摘要 (72) HTML (0) PDF 1.20 M (182) 评论 (0) 收藏

      摘要:将高速公路限速系统视为一个不确定性系统,该系统应当具备一定的鲁棒性与鲁棒稳定性,即对其中每一个对象都可以保证其反馈系统的内稳定。为了增强高速公路限速系统的鲁棒性与鲁棒稳定性,运用基于宏观交通流模型建立非线性状态方程的方法,使模型在一定扰动的情况下保持稳定。采取以下几个步骤进行分析和运算:①从整个不确定性仿射非线性系统出发,寻找它的公称状态空间模型;②应用状态反馈线性化方法,把公称的仿射非线性系统严密线性化;③通过考虑仿射非线性系统的不确定性,使得反馈线性化系统可以用加法不确定性线性系统或乘法不确定性系统来描述;④针对反馈线性化系统,用 D -K 迭代法或μ-K 迭代法进行线性鲁棒控制器设计;⑤把线性鲁棒控制器回代到仿射非线性系统中,从而得到非线性鲁棒控制器。进而将这种方法运用在实际算例中,检验了该方法的实用性与可靠性。

    • 双塔单跨混合梁自锚式悬索桥缆梁同步施工方案

      2017(2):41-48.

      摘要 (50) HTML (0) PDF 2.20 M (249) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对双塔单跨混合梁自锚式悬索桥传统上“先缆后梁”总体架设方法修建临时锚固体系造价高、工期长,且由临时锚固体系转换到永久锚固体系过程中工序复杂及“先梁后缆”总体架设方法工期长、成本高、 风险大的弊端和不足,以株洲枫溪大桥为工程背景,提出“缆梁同步”施工方案。分析了不同跨径、垂跨比下锚固处空缆水平力的大小,计算了单墩所能抵抗最大不平衡水平力的量值,确定了该施工方案的可行范围。 研究结果表明:①锚固处空缆水平力随跨径的增大而增大,随垂跨比的增大而减小。②跨径100~300m、垂跨比1/6.0~1/4.0、锚固处空缆水平力在2900kN 以内;跨径100~300m、垂跨比1/8.0~1/6.0以及跨径 300~450m、垂跨比1/6.0~1/4.0时,锚固处空缆水平力在6400kN以内;跨径300~450m、垂跨比1/8.0~ 1/6.0时,锚固处空缆水平力都在6400kN 以上,最大值超过10000kN。③该不平衡水平力由锚固处以下边墩承受,跨径100~300m、垂跨比1/6.0~1/4.0的该类桥梁可实施该方案。④墩顶适量配重,或边墩受拉区配置一定预应力筋,或在设计阶段增大边墩截面或惯性矩,能使该方案在墩高更高、跨径更大而垂跨比更小的该类桥梁中实施。该成果在依托工程中的应用效果良好。

    • 铁山湾海域风暴潮的数值模拟

      2017(2):49-54.

      摘要 (80) HTML (0) PDF 2.33 M (186) 评论 (0) 收藏

      摘要:铁山湾海域风暴潮灾害频发,为研究该海域风暴潮特征,基于 Delft3D模型和 Holland台风模型,建立了一个高分辨率的风暴潮数值计算模型。通过对1409号“威马逊”和1415号“海鸥”台风风暴潮进行模拟,验证了模型的精确性。计算结果表明,由于铁山湾是个半封闭的喇叭形状港湾,港湾内侧的增水值大于港湾外侧,“威马逊”台风引发的内侧最大增水值达到3.5m,因此应更加重视港湾内侧的防灾减灾工作;同时,铁山湾海域风暴潮对台风参数的变化较为敏感,台风强度越大、路径距离铁山湾越近,其产生的增水越大。

    • 波浪条件下植物对边界层内流速的影响

      2017(2):55-60.

      摘要 (51) HTML (0) PDF 2.65 M (173) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究植物对边界层内流速的影响,利用波浪水槽进行了物理模型试验。在入射波为规则波、波周期一定时,不同植物密度、来波波高对植物模型近底处边界层流速分布有不同的影响。试验结果表明,植物带长度范围内的前中后3条测线流速分布规律符合理论计算的流速分布规律,但流速值更小;在波周期和植物宽度不变的情况下,随着植物密度的增加,近底流速最大值的衰减系数增加;在植物密度不变的情况下, 不同波高作用下近底边界层流速最大值的衰减程度不同,波高值越大,衰减效果越明显。

    • >电器、机械与生物工程
    • 分布式驱动电动汽车横向稳定性与转矩分配控制

      2017(2):61-67.

      摘要 (41) HTML (0) PDF 1.96 M (169) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高控制策略鲁棒性和驱动电机效率,首先建立了分布式驱动电动汽车七自由度动力学模型, 然后基于鲁棒控制理论,设计了基于状态观测的 H ∞ 车辆稳定性控制器。 借助分布式驱动电动汽车每个车轮均能独立控制的特点,将差动制动与差动驱动相结合,提出了基于直接横摆力矩的转矩分配控制策略。通过变道典型工况进行了数值仿真,结果表明,所提出的基于转矩分配的横向稳定性控制策略能很好地改善车辆横向稳定性,且能减小车轮输出转矩,将车轮滑移率控制在较低范围内。

    • 风能-太阳能-储蓄电池-柴油发电机独立混合发电系统的优化设计

      2017(2):68-74.

      摘要 (71) HTML (0) PDF 2.11 M (233) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提升混合可再生能源系统发电的连续性、可靠性和经济性,通过 Matlab 数值模拟,提出了一套基于遗传算法的风能-太阳能-储蓄电池组-柴油发电机独立混合可再生能源系统组件规模优化配置模型。通过建立系统能源模型、经济性模型和可靠性模型,并以系统总花费成本最小为限制,求解了系统各组件配置最优解。研究结果表明,该模型能够有效求解出系统各组件最优化配置,并可以根据设计要求的不同得出不同的系统优化结果,能给予决策者更多的选择空间。

    • 基于MATLAB/SimScape的摆式波浪能发电系统建模与仿真

      2017(2):75-79,97.

      摘要 (75) HTML (0) PDF 2.36 M (178) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了分析摆式波浪能发电过程的运行状态,采用 SimScape构建了波浪能发电系统的仿真模型,结合不同海况情况研究了连续发电和蓄能间歇发电2种模式下的系统运行,仿真结果与系统实际运行状态一致。仿真结果表明,在连续发电状态下,蓄能器能削弱波浪引起的能量波动,使发电机端电压保持在380V,起到稳压的作用;在间歇发电状态下,系统处于间歇期,蓄能器蓄积液压能,当液压压力达到2.4MPa后释放能量发电,使发电机端电压在一段时间内保持在380V。

    • 基于多孔介质模型的低质燃气燃烧排放特性数值模拟

      2017(2):80-84.

      摘要 (57) HTML (0) PDF 2.14 M (196) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究多孔介质体应用于锅炉设备中的燃烧排放特性,根据多孔介质燃烧理论,建立了甲烷/二氧化碳(1∶4)预混低质燃气在2.8MW 的热水锅炉中燃烧的单步反应模型。通过 Fluent软件进行数值模拟,对比分析了多孔介质体的材料、安装位置及孔隙率对燃烧特性的影响,得出了燃烧温度分布以及燃烧排放物分布变化云图。研究结果表明,多孔介质材料选为碳化硅、孔隙率选为0.5、多孔介质体安装在800mm 处,更有利于锅炉的燃烧。

    • >路基工程·耐久性路基
    • 基于KL距离的卷积神经网络人脸特征提取模型

      2017(2):85-91.

      摘要 (71) HTML (0) PDF 2.37 M (178) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了克服欧式距离的度量方法在人脸特征表达上的不足,提出了一种基于 KL 距离的卷积神经网络人脸特征提取模型。通过卷积神经网络将输入样本转换为一个概率分布,利用 KL距离度量不同样本之间概率分布的差异,并定义了一个代价函数对此距离进行优化,最后使用反向传播算法修改卷积神经网络的参数,使网络对人脸特征有更强的区分能力。将提取的特征向量通过神经网络分类器进行人脸验证,在 YouTube等人脸库上进行了测试。试验结果表明,该方法不仅能提高正确率,而且还具有更好的泛化性能。

    • >材料、化学与生物工程
    • H2O在Cu(111)表面吸附和解离的第一性原理

      2017(2):92-97.

      摘要 (87) HTML (0) PDF 2.32 M (312) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究 H2O 对锂离子电池负极集流体铜表面的影响,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对 H2O 在 Cu(111)面的吸附和解离进行了计算。通过 MaterialsStudio软件的 Dmol3模块,计算了相关的几何参数、能垒和态密度等。研究结果表明,H2O 在清洁和预吸附 O 的 Cu(111)表面吸附的最稳定吸附位置都为top位,且 H2O 都以分子形态进行吸附。通过态密度分析表明,当 H2O 在预吸附 O 的 Cu(111)表面吸附时,O2p态与 Cu3d态有较强的杂化作用,而在清洁表面则不明显;H2O 在清洁 Cu(111)表面解离的能垒为148.54kJ/mol,当在预吸附 O 原子的Cu(111)表面解离时,能垒明显降低到92.73kJ/mol,表明预吸附 O 原子能促进 H2O 在 Cu(111)表面的解离。

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