长沙理工大学学报(自然科学版)
  • 2020年第17卷第2期文章目次
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    • >路基工程
    • 胶粉/高黏剂复合改性SBS沥青的性能与改性机理

      2020, 17(2):1-9.

      摘要 (64) HTML (0) PDF 1.38 M (220) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过添加胶粉和高黏剂对SBS改性沥青进行复合改性。采用基本物理指标研究高黏改性沥青的制备工艺;采用软化点差值法评价高黏改性沥青的热储存稳定性;采用动态剪切流变试验(DSR)研究高黏改性沥青的高温流变性能和中温抗疲劳性能;借助傅里叶红外光谐(FTIR)和差示扫描量热法(DSC)对高黏改性沥青的改性机理进行分析。基本物理试验结果表明;胶粉有助于提高改性沥青的高温性能,但对其低温性能有不利影响,高黏剂能够大幅度提高改性沥青的黏度,最佳的胶粉掺量和三种高黏剂的掺量分别为:10%、8%、7%,8%。离析试验结果表明:三种高黏改性沥青的热储存稳定性满足规范要求。DSR试验结果表明:胶粉和高黏剂有助于提高成品SBS沥青的高温性能和感温性能;短期老化后,其高温性能提高,但对感温性能产生不利影响;胶粉和高黏剂的掺入提高了沥青的中温抗疲劳性能。FTIR结果表明:胶粉和高黏剂与SBS沥青之间既存在物理共混,也有化学反应的发生。DSC结果表明:通过高黏复合改性后,沥青的高温稳定性得到有效提高。

    • 纳米TiO2/MMT/SBR复合改性沥青抗老化性能评价及机理分析

      2020, 17(2):10-17.

      摘要 (110) HTML (0) PDF 1.08 M (230) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对西部高原地区年平均气温低、紫外线辐射强, 沥青路面易产生老化的问题, 采用纳米TiO2 /MMT/SBR改性剂制备复合改性沥青, 通过高温动态剪切、低温弯曲粱流变和布氏旋转黏度试验对改性沥青热氧老化、光氧老化前后的流变性能进行评价,利用红外光谱试验揭示改性剂的作用机理.结果表明:纳米TiO2 /MMT/SBR复合改性沥青高温性能、低温性能及抗老化性能得到改善; 分析改性沥青羰基指数可得纳米TiO2 /MMT、纳米TiO2 /MMT/SBR组试样的抗老化性能远优于其他组合, 通过分析砜基、砜类官能团含量可知MMT能抑制亚砜基进一步氧化成砜类。

    • 基于SPT试验的RIOHTrack上面层沥青混合料高温性能评价

      2020, 17(2):18-25.

      摘要 (36) HTML (0) PDF 863.88 K (160) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了应用SPT(Simple Performance Test) 试验合理评价沥青混合料的高温性能, 分别采用SPT的复模量和重复荷载2种试验方法对交通运输部公路科学研究院足尺试验环道(RIO H Track) 所用7种上面层沥青混合料进行了高温性能测试, 分析了SPT复模量试验得到的动态模量|E*|和抗车辙因子|E*|/sinp, 以及SPT重复荷载试验得到的流变次数Fn、永久应变和流变次数之比ep/Fn与永久应变斜率c等5个试验指标的评价结果, 并与我国车辙试验进行了对比。研究结果表明:相同SPT试验方法评价指标之间的相关性显著,且评价结果基本一致,而不同试验方法评价指标之间的相关性较差,由此可优选出动态模量|E*|和流变次数Fn分别作为SPT复模量和重复荷载试验评价上面层沥青混合料高温性能的适宜指标; 同时不同试验方法评价沥青胶结料对混合料高温性能影响的敏感性存在一定的差异, 且SMA混合料的高温性能不宜采用无侧限条件下的SPT试验来评价。

    • 十溴二苯乙烷阻燃反应型常温沥青的研究

      2020, 17(2):26-32.

      摘要 (48) HTML (0) PDF 1.11 M (166) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于一种自研反应型常温阻燃沥青, 对十溴二苯乙烷(DBD PE) 阻燃反应型常温沥青的阻燃效果和阻燃作用机理进行了研究。通过扫描电镜试验、红外光谱试验、热分析试验,研究阻燃剂在反应型常温沥青中的分散状态、相容性和热失重行为,并通过对比反应型常温沥青和反应型常温阻燃沥青的热解规律,揭示阻燃机理。氧指数测试结果表明:该反应型常温阻燃沥青氧指数可达26%;扫描电镜试验结果表明:阻燃剂在常温沥青中具有良好的分散性; 红外光谱试验结果表明:阻燃剂DBD PE与反应型常温沥青未发生化学反应, 属于物理混溶, 且两者之间具有良好的相容性; 热分析试验结果表明:DBD PE以气相阻燃机理为主, 兼具凝聚相阻燃作用, DBD PE使反应型常温阻燃沥青终止分解温度从641.5℃提高到800℃以上, 热流率峰值从一22.7mW/mg降低到一16.7mW/mg。

    • 新型骨胶改性沥青流变性能研究

      2020, 17(2):33-38.

      摘要 (63) HTML (0) PDF 1.45 M (180) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用一种经A1沥青;骨胶;A13+;复数模量;蠕变劲度改性后的骨胶(BG)作为改性剂,制备不同掺量的新型骨胶(Al-BG)改性沥青。通过布氏旋转黏度试验、动态剪切流变(DSR) 试验和弯曲梁流变(BBR) 试验, 分析新型骨胶对沥青流变性能的影响。研究结果表明:新型骨胶能够提高基质沥青的黏度,增强其在荷载作用下的弹性恢复能力。复数模量的增加与相位角的减小,表明新型骨胶能够提高基质沥青的高温抗剪切变形性能。新型骨胶掺量为7.5%时,对基质沥青流变性能改善效果最为优异。

    • 隧道半刚性基层沥青路面沥青层疲劳开裂分析

      2020, 17(2):39-45.

      摘要 (54) HTML (0) PDF 881.11 K (175) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究隧道半刚性基层沥青路面沥青层疲劳开裂的影响因素,建立隧道半刚性基层沥青路面有限元模型,对隧道半刚性基层沥青路面沥青层疲劳开裂进行研究。研究结果表明:对于隧道半刚性基层沥青路面,由于沥青层内最大拉应变显著大于沥青层底拉应变,导致沥青层内的疲劳寿命远小于沥青层底的疲劳寿命;沥青层层底疲劳开裂寿命影响因素敏感性排序为:基层模量>面层模量≈面层厚度>基层厚度;隧道半刚性基层沥青路面基层模量越大、基层厚度越厚、沥青面层模量越小,对沥青面层疲劳开裂寿命越有利。

    • >交通运输,土木与水利工程
    • 与共享单车相互竞争的响应型接驳公交的票价研究

      2020, 17(2):46-53.

      摘要 (75) HTML (0) PDF 837.39 K (156) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了与共享单车相互竞争情况下响应型接驳公交的票价问题。首先构建了包含基础票价、乘客出行延误惩罚的收益模型,模型中响应型接驳公交、共享单车的基础票价分别是需求点到地铁站距离、租用时间的函数;然后分析了响应型接驳公交、共享单车相互竞争条件下的定价博弈过程,并构建了嵌套双层规划定价模型;最后基于灵敏度分析和遗传算法设计了求解算法。算例结果表明:本研究方法能有效地确定响应型接驳公交、共享单车的单位票价和客流分担率。单车运行时:响应型接驳公交单位票价为0.8元/km,分担率为72.7%,共享单车单位票价为1.2元/0.5 h,分担率为27.3%;双车运行时:响应型接驳公交单位票价为0.5元/km,分担率为89.1%,共享单车单位票价为1.5元/0.5 h,分担率为10.9%。与单车运行的响应型接驳公交相比,双车运行的响应型接驳公交的基础票价降低了37.5%,分担的客流量增加了22.5%,显著地增加了社会效益,但运营商的总收益显著减少,需政府增大财政投入;双车运行时共享单车的社会效益、运营商的总收益均显著减少,随着响应型接驳公交系统运行方式的改进,共享单车的竞争力有相对下降的趋势。

    • 应急物流中无人机配送线路优化

      2020, 17(2):54-60.

      摘要 (98) HTML (0) PDF 734.01 K (236) 评论 (0) 收藏

      摘要:在自然灾害发生时,第一时间内将生命救援物资配送到各救灾点尤为重要。为优化自然灾害条件下的应急物资配送过程,由卡车-无人机共同配送,将该场景下的应急物资配送问题构造为带有无人机的多旅行商问题。在考虑卡车可达性的情况下,以总配送时间最短为目标建立了混合整数规划模型,并改进FSTSP(Flying Sidekick Traveling Salesman Problem)算法求解此模型。仿真结果表明:通过组合K-means聚类算法和改进的FSTSP算法,可以有效解决考虑卡车可达性的多卡车多无人机的应急物资配送问题,且与传统的卡车配送相比,卡车-无人机配送具有潜在的优势。

    • 基于文本挖掘的高处坠落事故致因及关联规则分析

      2020, 17(2):61-67,74.

      摘要 (51) HTML (0) PDF 1023.11 K (148) 评论 (0) 收藏

      摘要:高处坠落事故是建筑业中最常见的事故之一。为明确高处坠落事故致因,找到有效的事故预防措施,搜集了2012~2017年国内528例高处坠落事故调查报告,以R语言为平台,结合文本挖掘技术确定了事故中的32项事故致因,其中包括7项关键事故致因。利用Apriori算法挖掘出事故致因之间的关联规则,通过可视化关联规则结果,得到了高处坠落事故发生过程中的事故致因因果关系,为高处坠落事故的预控提供参考。

    • 基于GA-BP神经网络的综合管廊投资估算研究

      2020, 17(2):68-74.

      摘要 (53) HTML (0) PDF 891.79 K (179) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对综合管廊造价高于传统市政管线设施,其估算具有影响因素众多、非线性等特点,综合考虑管廊长度、截面面积、舱数以及管线入廊个数等10个特征因素,充分利用遗传算法(GA)与BP神经网络模型的优点,建立了基于GA-BP神经网络的预测模型。通过MATLAB仿真试验,对综合管廊的投资估算进行预测研究,并与传统BP神经网络的计算结果进行对比。相关测试表明:检验样本的模拟输出值与样本真实值呈线性吻合,相对误差基本在5%以内,说明该模型预测综合管廊的投资估算比传统BP神经网络模型具有更高的精度和一定的实际应用价值。

    • >车辆与机械工程
    • 基于阀门关闭策略的重力流管路水锤控制分析

      2020, 17(2):75-83.

      摘要 (25) HTML (0) PDF 2.18 M (258) 评论 (0) 收藏

      摘要:在输水管路中一旦出现水锤问题,不仅严重影响输水工程安全,还会制约输水工程的进一步发展。重力流作为高效节能的输水方式,有必要对其阀门关闭方式进行研究,改善水锤问题以提高安全性。以MATLAB为工具进行数值模拟计算,先对阀门两阶段调节分析,发现先快关后慢关的阀门关闭方式对水锤的控制效果优于先慢关后快关方式;再对阀门两阶段关闭方式中的快关时间和快关关闭量影响因素进行研究,发现采用“4 s快关65%,16 s慢关35%”连续两阶段关闭方式能够有效控制水锤,而且阀门的关闭量是影响管路中水锤压强的主要因素;进一步分解阀门的快关和慢关关闭过程,增加动作次数,采用“1 s快关35%,3 s快关30%,12 s慢关25%,4 s慢关10%”,水锤最大压强得到抑制,同时阀门完全关闭后的压强波动情况也得到改善。将在两阶段间加入时间间隔的关闭方式与连续两阶段的关闭方式进行对比,发现前者对水锤问题也能发挥良好的控制效果。因此,在设备无法满足多次连续动作时,采用在两阶段间加入时间间隔的关闭方式也能有效的控制管路水锤。

    • 尺寸链法解算零件定位误差研究

      2020, 17(2):84-91.

      摘要 (36) HTML (0) PDF 849.61 K (177) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了能够在机床夹具设计时快速得到定位零件的定位误差值,给夹具的改进、设计提供参数参考依据,针对传统零件定位误差算法的不足,提出一种尺寸链公差法计算零件定位误差。从零件定位误差尺寸链模型的建立、尺寸链中组成环的查找、封闭环的计算入手,通过零件定位误差的尺寸链算法分别对零件外圆、内孔、平面三种定位情况的求解展开论述,并通过传统零件定位误差解算方法进行结果验证。结果表明:零件定位误差的尺寸链公差算法不仅不需要单独分析计算零件的基准不重合误差和基准位移误差,更不需要判明误差的变动方向,使计算变得简捷、明快。

    • >电器,电子自动化
    • 基于OptCor算法的多比例尺线要素综合方法

      2020, 17(2):92-98.

      摘要 (35) HTML (0) PDF 938.91 K (171) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对多比例尺地图矢量数据线要素综合方法中存在的同名点匹配不准确,造成制图综合生成的中间比例尺线要素数据质量不佳的问题,提出了一种基于OptCor算法的同名点匹配法。该方法通过建立不同比例尺线要素数据间的极优对应关系来识别同名点,避免了缓冲区法进行同名点匹配时,可能出现同名点多对一、一对多、多对多时难以进行匹配,亦或者一对一但不是最佳匹配的情形,并将该方法应用到多比例尺线要素综合“内插”生成中间比例尺线要素中。对三类线要素数据进行试验,结果表明:基于OptCor算法的多比例尺线要素综合方法较缓冲区法,不仅同名点匹配更准确,效率更高,且综合结果更接近真实数据。

    • 基于因子分析对合金元素收得率的影响因素研究

      2020, 17(2):99-106.

      摘要 (91) HTML (0) PDF 798.28 K (175) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了在控制成本的前提下保证成品钢质量,钢铁企业将合金元素收得率的控制作为脱氧合金化工艺的一项关键内容。对钢水脱氧合金化工艺中合金元素收得率的影响因素进行研究,首先根据历史真实数据,按钢种和转炉终点温度分类计算C、Mn元素收得率;其次采用因子分析方法,对C、Mn两种元素分别选取13个可能的影响因素,利用SPSS软件建立C、Mn两种元素收得率影响因素的因子分析模型,分别得到5个和4个因子,并根据相关化学原理,对各因子进行解释;最后得出结论:钢水脱氧合金化工艺中合金元素收得率的影响因素主要为加入物质的脱氧能力、加入物质中对应元素的含量、合金添加剂的量和外部条件。

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