长沙理工大学学报（自然科学版）
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2024,21(2):1-15, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20231214001
摘要：
随着人们环境保护意识的日益增强和能源危机的不断加剧，环保、可持续性的可再生能源已引起人们广泛的关注。钠与锂是同主族元素，具有相似的物理、化学性质，并且钠的自然储量丰富、价格低廉。因此钠离子电池（sodium-ion batteries，SIBs）得到了广泛关注，已迅速发展成为锂离子电池（lithium-ion batteries，LIBs）最有效的替代品。作为SIBs负极材料的金属硒化物（MSex）比其他金属化合物表现出了更高的理论容量，在SIBs中显示出良好的电化学性能。然而，在电池充放电循环过程中，MSex会出现体积变化巨大、结构粉碎、“穿梭效应”等一系列问题。这些问题都限制了MSex在SIBs中的进一步发展与应用。该研究从储钠机制的角度出发，对不同反应类型的MSex负极材料在SIBs中的研究现状进行了综述，详述了不同改性策略对其电化学性能的影响，并对MSex负极材料在SIBs中面临的挑战及其未来发展进行了总结与展望。
随着人们环境保护意识的日益增强和能源危机的不断加剧，环保、可持续性的可再生能源已引起人们广泛的关注。钠与锂是同主族元素，具有相似的物理、化学性质，并且钠的自然储量丰富、价格低廉。因此钠离子电池（sodium-ion batteries，SIBs）得到了广泛关注，已迅速发展成为锂离子电池（lithium-ion batteries，LIBs）最有效的替代品。作为SIBs负极材料的金属硒化物（MSex）比其他金属化合物表现出了更高的理论容量，在SIBs中显示出良好的电化学性能。然而，在电池充放电循环过程中，MSex会出现体积变化巨大、结构粉碎、“穿梭效应”等一系列问题。这些问题都限制了MSex在SIBs中的进一步发展与应用。该研究从储钠机制的角度出发，对不同反应类型的MSex负极材料在SIBs中的研究现状进行了综述，详述了不同改性策略对其电化学性能的影响，并对MSex负极材料在SIBs中面临的挑战及其未来发展进行了总结与展望。
2024,21(2):16-23, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20220824001
摘要：
【目的】研究咖啡渣（spent coffee grounds，SCG）和去油咖啡渣（defatted coffee grounds，DCG）的热解特性并计算其热解动力学参数，分析两者在不同温度下热解三相产物的变化规律，实现废弃咖啡渣的二次利用。【方法】采用管式炉、热重（thermogravimetry，TG）试验和热裂解-气相色谱-质谱联用仪（pyrolysis-gas chromatography mass spectrometer，Py-GC-MS）开展了热解产物分布和热解特性的研究，采用Flynn-Wall-Ozawa（FWO）法计算了热解动力学参数。【结果】热重分析结果表明，SCG和DCG热解可分为4个阶段，主要热解温度范围为200~400 ℃，并且在300 ℃左右时失重率最大，升温速率可促进热解反应的进行。动力学计算结果表明，当转化率由0.1提高至0.7时，SCG和DCG的活化能均随之不断升高，转化率由0.7提高至0.9时，两者活化能均随之有所下降；SCG和DCG的平均活化能分别为293.58和307.86 kJ/mol。Py-GC-MS分析表明，SCG主要热解产物包括芳香族、酚类、醛类等化合物，DCG主要热解产物包括醛类、酚类、杂环类、酯类等化合物，在热解阶段，随着热解温度的升高，芳香族、酚类、杂环类化合物相对含量减少，醛类化合物相对含量先增加后减少。管式炉热解试验结果表明，SCG的热解产物中生物油产率较高，DCG的热解产物中焦炭产率较高。【结论】SCG和DCG在合适的温度下进行热解，有利于酚类、芳香族化合物等重要工业原料的回收，实现其高值化利用。
【目的】研究咖啡渣（spent coffee grounds，SCG）和去油咖啡渣（defatted coffee grounds，DCG）的热解特性并计算其热解动力学参数，分析两者在不同温度下热解三相产物的变化规律，实现废弃咖啡渣的二次利用。【方法】采用管式炉、热重（thermogravimetry，TG）试验和热裂解-气相色谱-质谱联用仪（pyrolysis-gas chromatography mass spectrometer，Py-GC-MS）开展了热解产物分布和热解特性的研究，采用Flynn-Wall-Ozawa（FWO）法计算了热解动力学参数。【结果】热重分析结果表明，SCG和DCG热解可分为4个阶段，主要热解温度范围为200~400 ℃，并且在300 ℃左右时失重率最大，升温速率可促进热解反应的进行。动力学计算结果表明，当转化率由0.1提高至0.7时，SCG和DCG的活化能均随之不断升高，转化率由0.7提高至0.9时，两者活化能均随之有所下降；SCG和DCG的平均活化能分别为293.58和307.86 kJ/mol。Py-GC-MS分析表明，SCG主要热解产物包括芳香族、酚类、醛类等化合物，DCG主要热解产物包括醛类、酚类、杂环类、酯类等化合物，在热解阶段，随着热解温度的升高，芳香族、酚类、杂环类化合物相对含量减少，醛类化合物相对含量先增加后减少。管式炉热解试验结果表明，SCG的热解产物中生物油产率较高，DCG的热解产物中焦炭产率较高。【结论】SCG和DCG在合适的温度下进行热解，有利于酚类、芳香族化合物等重要工业原料的回收，实现其高值化利用。
2024,21(2):24-31,55, DOI: 10.19951/jcnki.1672-9331.20231028001
摘要：
【目的】边坡破裂角是边坡稳定性分析和加固设计的重要参数。关于确定边坡破裂角的方法目前尚存在一些争议。【方法】运用摩尔-库伦强度理论、边坡稳定性评价和挡土墙土压力三种计算方法对边坡破裂角进行计算与分析。【结果】推导出直立边坡稳定安全系数所对应的破裂角计算公式。通过边坡稳定性计算得到边坡稳定安全系数所对应的破裂角，当边坡稳定安全系数大于1.00时，该破裂角为潜在破裂角；当边坡稳定安全系数等于1.00时，该破裂角为临界破裂角。【结论】运用挡土墙土压力计算方法得到的破裂角是土压力最大时所对应的破裂角，并不是边坡临界破裂角。《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330—2013)基于挡土墙土压力计算思路确定的边坡破裂角是不合理的，建议修改。
【目的】边坡破裂角是边坡稳定性分析和加固设计的重要参数。关于确定边坡破裂角的方法目前尚存在一些争议。【方法】运用摩尔-库伦强度理论、边坡稳定性评价和挡土墙土压力三种计算方法对边坡破裂角进行计算与分析。【结果】推导出直立边坡稳定安全系数所对应的破裂角计算公式。通过边坡稳定性计算得到边坡稳定安全系数所对应的破裂角，当边坡稳定安全系数大于1.00时，该破裂角为潜在破裂角；当边坡稳定安全系数等于1.00时，该破裂角为临界破裂角。【结论】运用挡土墙土压力计算方法得到的破裂角是土压力最大时所对应的破裂角，并不是边坡临界破裂角。《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330—2013)基于挡土墙土压力计算思路确定的边坡破裂角是不合理的，建议修改。
2024,21(2):32-41, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20230224002
摘要：
【目的】明晰地下储气库的热力学过程是压缩空气储能(compressed air energy storage，CAES)电站安全设计与运行调度的重要基础。【方法】现有地下储气库热力学模型在计算热量交换时，存在高压储气阶段热损失偏大和低压储气库阶段补热过多的不足。本文在全面分析地下储气库热力学模型理论基础合理性的前提下，先分析储气库热量计算偏差的形成根源；再提出改进模型。【结果】研究结果表明：现有的热力学计算解析模型忽略了CAES地下储气库在运行过程中温度分布的不均匀性，这种温度分布的不均匀导致储气室洞壁与压缩空气之间的对流换热模型失真，导致温度计算结果偏差大。考虑混合对流换热的改进模型二可以较好地解决储气阶段温度计算结果与真实结果之间偏差过大的问题。算例分析证明了改进模型二的合理性。【结论】本文的改进模型二可为CAES地下储气库容积优化设计与效率分析提供计算依据。
【目的】明晰地下储气库的热力学过程是压缩空气储能(compressed air energy storage，CAES)电站安全设计与运行调度的重要基础。【方法】现有地下储气库热力学模型在计算热量交换时，存在高压储气阶段热损失偏大和低压储气库阶段补热过多的不足。本文在全面分析地下储气库热力学模型理论基础合理性的前提下，先分析储气库热量计算偏差的形成根源；再提出改进模型。【结果】研究结果表明：现有的热力学计算解析模型忽略了CAES地下储气库在运行过程中温度分布的不均匀性，这种温度分布的不均匀导致储气室洞壁与压缩空气之间的对流换热模型失真，导致温度计算结果偏差大。考虑混合对流换热的改进模型二可以较好地解决储气阶段温度计算结果与真实结果之间偏差过大的问题。算例分析证明了改进模型二的合理性。【结论】本文的改进模型二可为CAES地下储气库容积优化设计与效率分析提供计算依据。
2024,21(2):42-55, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20230419001
摘要：
【目的】储层岩石渗透率通常呈各向异性分布，探究储层岩石渗透率各向异性对含水层压缩空气储能(compressed air energy storage in aquifers, CAESA)系统季节性运行性能的影响。【方法】建立CAESA系统概念模型和三维井群-储库数值模型，拟定3种储层渗透率各向异性分布方案，运用T2WELL/EOS3数值模拟软件，研究CAESA系统在季节性运行模式和渗透率各向异性条件下的流体传质和传热过程。【结果】储层渗透率各向异性会影响井筒-储层中的气相运移、流体交互和温压传递过程，进而影响系统的储能效率；当渗透率横纵比从2.0升高至10.0时，井筒的最大压力降低2.79 MPa，抽采阶段井口的最高温度升高2.06 ℃，井口两相流现象出现的时间从系统运行第435 d提前至第410 d，系统储能效率从89.8%降低至60.1%。【结论】对于渗透率各向异性程度较高的储层，可以通过增加初始气囊注入量或在后期进行补气来增加系统支撑压力，还可以采用注浆等工程手段，建立人造低渗边界以优化储层条件，提升系统储能效率。
【目的】储层岩石渗透率通常呈各向异性分布，探究储层岩石渗透率各向异性对含水层压缩空气储能(compressed air energy storage in aquifers, CAESA)系统季节性运行性能的影响。【方法】建立CAESA系统概念模型和三维井群-储库数值模型，拟定3种储层渗透率各向异性分布方案，运用T2WELL/EOS3数值模拟软件，研究CAESA系统在季节性运行模式和渗透率各向异性条件下的流体传质和传热过程。【结果】储层渗透率各向异性会影响井筒-储层中的气相运移、流体交互和温压传递过程，进而影响系统的储能效率；当渗透率横纵比从2.0升高至10.0时，井筒的最大压力降低2.79 MPa，抽采阶段井口的最高温度升高2.06 ℃，井口两相流现象出现的时间从系统运行第435 d提前至第410 d，系统储能效率从89.8%降低至60.1%。【结论】对于渗透率各向异性程度较高的储层，可以通过增加初始气囊注入量或在后期进行补气来增加系统支撑压力，还可以采用注浆等工程手段，建立人造低渗边界以优化储层条件，提升系统储能效率。
2024,21(2):56-67, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20231201002
摘要：
【目的】主动进气格栅（active grille shutter,AGS）技术是优化整车热管理性能、风阻和油耗的重要手段之一，但AGS在混动车型的应用价值尚未得到明确的多方位评估，这导致主机厂对该技术的应用仍有疑虑。【方法】该文首次进行AGS在混动车型应用的多方位研究，提出一种混动车AGS开度控制策略。基于某混动车型，采用UltraFluidX、Amesim和Star CCM+等科学工具进行仿真，并开展整车油耗试验，多方位地评估AGS对整车风阻、热管理性能和油耗的影响。【结果】该混动车型在高速行驶时关闭AGS可有效降低整车风阻7.85%，主要原因是气流无法进入机舱，从而降低了机舱阻力；在该混动车型上应用AGS可满足热管理系统的性能需求，优化空调箱内循环比例，进一步提升热管理系统性能；安装AGS密封导流装置是改善机舱内热回流和防止冷空气逃逸的关键措施，可提高格栅进气效率和热管理系统性能；配备AGS并采用该文提出的AGS开度控制策略的该混动车型油耗比未配备AGS的对应车型的降低5.20%，效果显著。【结论】AGS对混动车型的整车风阻、热管理性能和油耗等均有较大提升，良好的AGS匹配设计和关联控制策略实施是促使未来混动车型能耗下降的关键之一。
【目的】主动进气格栅（active grille shutter,AGS）技术是优化整车热管理性能、风阻和油耗的重要手段之一，但AGS在混动车型的应用价值尚未得到明确的多方位评估，这导致主机厂对该技术的应用仍有疑虑。【方法】该文首次进行AGS在混动车型应用的多方位研究，提出一种混动车AGS开度控制策略。基于某混动车型，采用UltraFluidX、Amesim和Star CCM+等科学工具进行仿真，并开展整车油耗试验，多方位地评估AGS对整车风阻、热管理性能和油耗的影响。【结果】该混动车型在高速行驶时关闭AGS可有效降低整车风阻7.85%，主要原因是气流无法进入机舱，从而降低了机舱阻力；在该混动车型上应用AGS可满足热管理系统的性能需求，优化空调箱内循环比例，进一步提升热管理系统性能；安装AGS密封导流装置是改善机舱内热回流和防止冷空气逃逸的关键措施，可提高格栅进气效率和热管理系统性能；配备AGS并采用该文提出的AGS开度控制策略的该混动车型油耗比未配备AGS的对应车型的降低5.20%，效果显著。【结论】AGS对混动车型的整车风阻、热管理性能和油耗等均有较大提升，良好的AGS匹配设计和关联控制策略实施是促使未来混动车型能耗下降的关键之一。
2024,21(2):68-76, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20221209001
摘要：
【目的】针对聚合物微针阵列热压印成型过程中充型不完整、脱模后继续变形和应力集中等问题，将成型仿真与试验相结合，探究热压印成型参数对残余应力与平均填充深度的影响，以满足高精度批量制造聚合物微针阵列的需求。【方法】在聚合物材料热-机械性能研究的基础上，建立微针阵列的有限元模型，分析热压印温度、热压印速率和下压量等成型参数对残余应力及其分布的影响，进行热压印成型试验，探讨相关成型参数对微针成型的影响，对比分析了平均填充深度仿真与试验值。【结果】随热压印温度的升高，最大成型应力呈先降后升的趋势；随热压印速率与下压量的增加，最大成型应力均呈增大的趋势；除热压印温度高于125 ℃之外，平均填充深度的仿真值与试验值变化趋势一致，且仿真值均高于试验值。此外，还获得了适用于聚苯乙烯微针阵列的最佳热压印参数，即热压印温度125 ℃、热压印速率10 μm/s、下压量2.6 mm。【结论】在一定温度范围内，该数值仿真结果具有较高的指导意义，聚苯乙烯微针阵列结构的残余应力与平均填充深度具有较为敏感的温度与时间相关性。
【目的】针对聚合物微针阵列热压印成型过程中充型不完整、脱模后继续变形和应力集中等问题，将成型仿真与试验相结合，探究热压印成型参数对残余应力与平均填充深度的影响，以满足高精度批量制造聚合物微针阵列的需求。【方法】在聚合物材料热-机械性能研究的基础上，建立微针阵列的有限元模型，分析热压印温度、热压印速率和下压量等成型参数对残余应力及其分布的影响，进行热压印成型试验，探讨相关成型参数对微针成型的影响，对比分析了平均填充深度仿真与试验值。【结果】随热压印温度的升高，最大成型应力呈先降后升的趋势；随热压印速率与下压量的增加，最大成型应力均呈增大的趋势；除热压印温度高于125 ℃之外，平均填充深度的仿真值与试验值变化趋势一致，且仿真值均高于试验值。此外，还获得了适用于聚苯乙烯微针阵列的最佳热压印参数，即热压印温度125 ℃、热压印速率10 μm/s、下压量2.6 mm。【结论】在一定温度范围内，该数值仿真结果具有较高的指导意义，聚苯乙烯微针阵列结构的残余应力与平均填充深度具有较为敏感的温度与时间相关性。
2024,21(2):77-83,103, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20230405001
摘要：
【目的】针对轴承钢在激光加工过程中易出现表面损伤的情况，研究利用非线性超声表面波对轴承钢激光加工损伤程度进行表征的方法。【方法】利用不同工艺参数的激光对轴承钢GCr15试件进行表面处理，形成不同程度的表面损伤；搭建非线性超声表面波检测系统，测量不同损伤程度下的轴承钢超声表面波的非线性系数，分析损伤程度与表面波非线性系数的关系。【结果】经激光表面处理后，轴承钢的表面波非线性系数变大且与损伤程度成正相关关系，当出现重度损伤时，非线性系数变化更为剧烈；与传统的线性声学参数相比，表面波非线性系数对轴承钢的表面损伤程度更加敏感。对常规线性与非线性声学参数进行归一化处理后，发现波速几乎不受表面损伤程度的影响，声衰减系数随损伤程度的变化率仅为0.25，而表面波非线性系数随损伤程度的变化率为0.98。【结论】利用表面波非线性系数可以对轴承钢表面的激光损伤程度进行有效表征。
【目的】针对轴承钢在激光加工过程中易出现表面损伤的情况，研究利用非线性超声表面波对轴承钢激光加工损伤程度进行表征的方法。【方法】利用不同工艺参数的激光对轴承钢GCr15试件进行表面处理，形成不同程度的表面损伤；搭建非线性超声表面波检测系统，测量不同损伤程度下的轴承钢超声表面波的非线性系数，分析损伤程度与表面波非线性系数的关系。【结果】经激光表面处理后，轴承钢的表面波非线性系数变大且与损伤程度成正相关关系，当出现重度损伤时，非线性系数变化更为剧烈；与传统的线性声学参数相比，表面波非线性系数对轴承钢的表面损伤程度更加敏感。对常规线性与非线性声学参数进行归一化处理后，发现波速几乎不受表面损伤程度的影响，声衰减系数随损伤程度的变化率仅为0.25，而表面波非线性系数随损伤程度的变化率为0.98。【结论】利用表面波非线性系数可以对轴承钢表面的激光损伤程度进行有效表征。
2024,21(2):84-91, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20220524001
摘要：
【目的】提高机械臂运动轨迹的控制精度和快速响应性能。【方法】采用特征点改进串联六轴机械臂运动学逆解的几何算法。【结果】机械臂末端位姿通过三个特征点表示，将前5个关节划分为关节1、关节2和关节3、关节4和关节5三组。前5个关节的角度由两个特征点确定，每组可得出两种连杆姿态，进而组合成前5节连杆的8种姿态，再根据前5节连杆的姿态和另一个特征点确定关节6的角度。通过与目标末端位姿进行对比，逆解计算出的转角值所确定的末端位姿无理论上的误差，并且与目标位姿一致。【结论】改进的串联六轴机械臂几何逆解算法计算过程简单且正确可行。
【目的】提高机械臂运动轨迹的控制精度和快速响应性能。【方法】采用特征点改进串联六轴机械臂运动学逆解的几何算法。【结果】机械臂末端位姿通过三个特征点表示，将前5个关节划分为关节1、关节2和关节3、关节4和关节5三组。前5个关节的角度由两个特征点确定，每组可得出两种连杆姿态，进而组合成前5节连杆的8种姿态，再根据前5节连杆的姿态和另一个特征点确定关节6的角度。通过与目标末端位姿进行对比，逆解计算出的转角值所确定的末端位姿无理论上的误差，并且与目标位姿一致。【结论】改进的串联六轴机械臂几何逆解算法计算过程简单且正确可行。
2024,21(2):92-103, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20220914001
摘要：
【目的】探究建筑企业文化内部传播过程及传播路径。【方法】根据建筑企业文化传播特性，建立基于传染病动力学模型的建筑企业文化内部传播模型并模拟企业文化的传播过程，以揭示建筑企业文化内部传播机理。【结果】在企业文化的传播过程中，对企业文化了解程度不同的各群体人数最终会趋于稳定，并达到动态平衡。在传播初期，企业中的高级管理层与管理层是传播主体；在传播过程中，普通员工具有传播学的主客体二重性。说服力、转信率和离职率的提升与文化传播速度、文化传播效果成正相关，而弃信率、拒信率的提升与之成负相关。【结论】建筑企业文化传播会经历兴起、强化、转变三个阶段。普通员工是企业文化的主要传播力量，直接影响传播效果与传播速度。企业可以围绕宣传、沟通、制度三方面制定相应措施，以改善文化传播效果。
【目的】探究建筑企业文化内部传播过程及传播路径。【方法】根据建筑企业文化传播特性，建立基于传染病动力学模型的建筑企业文化内部传播模型并模拟企业文化的传播过程，以揭示建筑企业文化内部传播机理。【结果】在企业文化的传播过程中，对企业文化了解程度不同的各群体人数最终会趋于稳定，并达到动态平衡。在传播初期，企业中的高级管理层与管理层是传播主体；在传播过程中，普通员工具有传播学的主客体二重性。说服力、转信率和离职率的提升与文化传播速度、文化传播效果成正相关，而弃信率、拒信率的提升与之成负相关。【结论】建筑企业文化传播会经历兴起、强化、转变三个阶段。普通员工是企业文化的主要传播力量，直接影响传播效果与传播速度。企业可以围绕宣传、沟通、制度三方面制定相应措施，以改善文化传播效果。
2024,21(2):104-112, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20220807005
摘要：
【目的】探究影响我国中小城市电动两轮车骑行者戴盔意向的心理因素，以更好地提升头盔佩戴率。【方法】 从骑行者角度出发，结合计划行为理论（theory of planned behavior，TPB）和技术接受模型（technology acceptance model，TAM），构建了电动两轮车骑行者戴盔意向模型，通过结构方程模型（structural equation model，SEM）探究了骑行者心理潜变量对戴盔骑行意向的影响效果。【结果】与以传统的TPB为框架的模型相比，基于TPB和TAM整合的模型在拟合适配度方面表现更优。其中态度（0.411）、知觉行为控制（0.305）两个潜变量对骑行者戴盔意向的作用效果最为显著，骑行者的年龄对戴盔意向模型具有调节作用。【结论】研究结果可以为当地政府制定相关政策提供理论参考依据，并为其他学者后续针对戴盔骑行行为的研究提供思路。
【目的】探究影响我国中小城市电动两轮车骑行者戴盔意向的心理因素，以更好地提升头盔佩戴率。【方法】 从骑行者角度出发，结合计划行为理论（theory of planned behavior，TPB）和技术接受模型（technology acceptance model，TAM），构建了电动两轮车骑行者戴盔意向模型，通过结构方程模型（structural equation model，SEM）探究了骑行者心理潜变量对戴盔骑行意向的影响效果。【结果】与以传统的TPB为框架的模型相比，基于TPB和TAM整合的模型在拟合适配度方面表现更优。其中态度（0.411）、知觉行为控制（0.305）两个潜变量对骑行者戴盔意向的作用效果最为显著，骑行者的年龄对戴盔意向模型具有调节作用。【结论】研究结果可以为当地政府制定相关政策提供理论参考依据，并为其他学者后续针对戴盔骑行行为的研究提供思路。
2024,21(2):113-121, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20220729001
摘要：
【目的】有效减少施工过程中的碳排放量，优选出绿色施工水平较高的市政道路建造方案，提升市政道路科技创新和绿色建造水平。【方法】从碳减排的角度出发，针对市政道路绿色施工综合评价问题，结合市政道路施工的特点，建立了市政道路绿色施工评价体系和标准，构建了基于组合赋权的灰色关联模型，在综合主、客观权重基础上进一步运用灰色关联法计算各指标和各路段施工方案的灰色关联度，分析比较绿色施工水平。【结果】该研究建立的市政道路绿色施工评价体系具有适用性，通过长沙市某市政道路各路段的施工建造方案对所提出的模型进行了验证，其结果与实际情况相符，据此确定了一套合理的市政道路绿色施工方案。【结论】基于组合赋权的灰色关联理论在市政道路绿色施工评价中的应用具有可行性和科学性，并为市政道路绿色施工方案设计提供了参考依据。
【目的】有效减少施工过程中的碳排放量，优选出绿色施工水平较高的市政道路建造方案，提升市政道路科技创新和绿色建造水平。【方法】从碳减排的角度出发，针对市政道路绿色施工综合评价问题，结合市政道路施工的特点，建立了市政道路绿色施工评价体系和标准，构建了基于组合赋权的灰色关联模型，在综合主、客观权重基础上进一步运用灰色关联法计算各指标和各路段施工方案的灰色关联度，分析比较绿色施工水平。【结果】该研究建立的市政道路绿色施工评价体系具有适用性，通过长沙市某市政道路各路段的施工建造方案对所提出的模型进行了验证，其结果与实际情况相符，据此确定了一套合理的市政道路绿色施工方案。【结论】基于组合赋权的灰色关联理论在市政道路绿色施工评价中的应用具有可行性和科学性，并为市政道路绿色施工方案设计提供了参考依据。
2024,21(2):122-132, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20230810003
摘要：
【目的】为解决我国单位制老旧住区在空间使用上的不适老问题，通过重构与改造单位制住区空间，以及研究小体量空间住区在城市街道改造中的功能置换，完善社区功能，改善老年人居家养老环境，提升居民幸福指数。【方法】通过实地调查和案例分析，了解邯郸市单位制老旧小区空间改造的需求，总结单位制老旧小区空间的共性问题，并从文化风貌、基础设施、交通系统、公共空间4个方面提出重构策略。【结果】针对单位制住区公共空间匮乏、割裂、难以满足使用需求等问题，结合无障碍设计和特殊人群需求，提出挖掘与表达文化风貌、增补与修缮基础设施、整合与划分交通系统、改造与重构公共空间等改造方案，以激发单位制住区公共空间活力。【结论】该研究不仅丰富了华北地区单位制住区公共空间的重构改造理论，还为单位制住区公共空间的改造提供了新思路，为应对老旧社区老龄化问题提供了适老性设计思路，以期为同类型单位社区的更新改造设计提供一定的参考。
【目的】为解决我国单位制老旧住区在空间使用上的不适老问题，通过重构与改造单位制住区空间，以及研究小体量空间住区在城市街道改造中的功能置换，完善社区功能，改善老年人居家养老环境，提升居民幸福指数。【方法】通过实地调查和案例分析，了解邯郸市单位制老旧小区空间改造的需求，总结单位制老旧小区空间的共性问题，并从文化风貌、基础设施、交通系统、公共空间4个方面提出重构策略。【结果】针对单位制住区公共空间匮乏、割裂、难以满足使用需求等问题，结合无障碍设计和特殊人群需求，提出挖掘与表达文化风貌、增补与修缮基础设施、整合与划分交通系统、改造与重构公共空间等改造方案，以激发单位制住区公共空间活力。【结论】该研究不仅丰富了华北地区单位制住区公共空间的重构改造理论，还为单位制住区公共空间的改造提供了新思路，为应对老旧社区老龄化问题提供了适老性设计思路，以期为同类型单位社区的更新改造设计提供一定的参考。
2024,21(2):133-146, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20230523002
摘要：
【目的】易地扶贫搬迁从根本上治愈了临翔区乡村在“高山纵谷，山地聚居，垂直耕作”的艰难生存环境与劳作方式下的贫困顽疾，但环境以及人与环境关系的巨变也在客观上导致了部分“人”与“环境”、“需求”与“供给”多重关系的不适应、不匹配。科学审视易地扶贫搬迁安置点人居环境的宜居性问题以及主客体要素的适配情况，可为易地扶贫搬迁的后续发展及政策优化提供技术指导。【方法】基于对临翔区35个集中搬迁安置点的实地调研、抽样调查及入户访谈数据，从主客观对比视角出发，探讨易地扶贫搬迁安置点人居环境适配性的内在逻辑，构建“搬迁村民满意度”和“人居环境建设水平”的主客观评价模型，对比分析安置点人居环境建设的适配性状况。【结果】研究表明临翔区易地搬迁安置点人居环境建设在不同维度存在适配差异，即物质设施环境与社会人文环境层级处于“合理”适配状态，自然生态环境层级处于“超供给错配”失配状态，经济发展环境层级处于“欠供给错配”失配状态。为使人居环境达到理想适配状态，各安置点须对适配状态采取“维护平衡，全面提升”，对失配状态采取“关键突破，合理调配”的优化策略。【结论】基于“适配”的有限性和失配状态隐含的局部资源浪费或发展支撑不足，针对性地剖析人居环境建设成效与适配状况并探讨优化策略，有助于彻底消除易地搬迁安置点在乡村振兴发展中的隐性环境羁绊，尽快稳定并全面优化易地搬迁安置点的社会、经济、文化与生态整体发展格局。
【目的】易地扶贫搬迁从根本上治愈了临翔区乡村在“高山纵谷，山地聚居，垂直耕作”的艰难生存环境与劳作方式下的贫困顽疾，但环境以及人与环境关系的巨变也在客观上导致了部分“人”与“环境”、“需求”与“供给”多重关系的不适应、不匹配。科学审视易地扶贫搬迁安置点人居环境的宜居性问题以及主客体要素的适配情况，可为易地扶贫搬迁的后续发展及政策优化提供技术指导。【方法】基于对临翔区35个集中搬迁安置点的实地调研、抽样调查及入户访谈数据，从主客观对比视角出发，探讨易地扶贫搬迁安置点人居环境适配性的内在逻辑，构建“搬迁村民满意度”和“人居环境建设水平”的主客观评价模型，对比分析安置点人居环境建设的适配性状况。【结果】研究表明临翔区易地搬迁安置点人居环境建设在不同维度存在适配差异，即物质设施环境与社会人文环境层级处于“合理”适配状态，自然生态环境层级处于“超供给错配”失配状态，经济发展环境层级处于“欠供给错配”失配状态。为使人居环境达到理想适配状态，各安置点须对适配状态采取“维护平衡，全面提升”，对失配状态采取“关键突破，合理调配”的优化策略。【结论】基于“适配”的有限性和失配状态隐含的局部资源浪费或发展支撑不足，针对性地剖析人居环境建设成效与适配状况并探讨优化策略，有助于彻底消除易地搬迁安置点在乡村振兴发展中的隐性环境羁绊，尽快稳定并全面优化易地搬迁安置点的社会、经济、文化与生态整体发展格局。
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2021,18(1):95-101, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.01.012
摘要：
针对多种不确定性因素对汽车结构耐撞性产生的影响，本研究提出了一种基于混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计方法。首先，建立了基于概率-区间混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计模型，并分析其嵌套情况；然后，为了减少嵌套层数，提出了一种高效的解耦策略，将原始的嵌套问题等效转化为单层的优化设计问题；最后，使用径向基函数构建了近似可靠性优化设计问题，并采用局部加密策略提高优化结果的精度。研究结果表明：该方法收敛迅速，能够达到对混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计问题快速求解的目的，对汽车结构耐撞性的优化设计具有一定的参考价值。
针对多种不确定性因素对汽车结构耐撞性产生的影响，本研究提出了一种基于混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计方法。首先，建立了基于概率-区间混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计模型，并分析其嵌套情况；然后，为了减少嵌套层数，提出了一种高效的解耦策略，将原始的嵌套问题等效转化为单层的优化设计问题；最后，使用径向基函数构建了近似可靠性优化设计问题，并采用局部加密策略提高优化结果的精度。研究结果表明：该方法收敛迅速，能够达到对混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计问题快速求解的目的，对汽车结构耐撞性的优化设计具有一定的参考价值。
摘要：
为了探究当前主要采用的几种土压力理论的差异性，以黏性水平填土为例，对比分析了3种土压力理论的土压力分布及大小变化规律，并采用有限元方法分析了挡土墙截面的应力分布情况。在水平层分析法求解过程中，提出了一种求解最不利破裂角的方法，即采用插值型求导公式求解主动土压力系数 K 取极大值时的θ值。 研究结果表明，水平层分析法得到的土压力强度在形态上与实测值更为吻合，同时在一些影响挡土墙稳定性的重要参数上更接近实测值的分析结果，表明水平层分析法计算挡土墙主动土压力具有一定的优越性。
为了探究当前主要采用的几种土压力理论的差异性，以黏性水平填土为例，对比分析了3种土压力理论的土压力分布及大小变化规律，并采用有限元方法分析了挡土墙截面的应力分布情况。在水平层分析法求解过程中，提出了一种求解最不利破裂角的方法，即采用插值型求导公式求解主动土压力系数 K 取极大值时的θ值。 研究结果表明，水平层分析法得到的土压力强度在形态上与实测值更为吻合，同时在一些影响挡土墙稳定性的重要参数上更接近实测值的分析结果，表明水平层分析法计算挡土墙主动土压力具有一定的优越性。
2021,18(1):7-15, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.01.002
摘要：
现有的地铁隧道施工安全风险识别方法缺乏一定的系统性，在风险识别过程中缺少对多维风险情景的识别，因而具有一定的局限性。引入层次全息建模(hierarchical holographic modeling, HHM)方法和风险过滤、排序及管理(risk filtering,ranking and management, RFRM)框架，结合情景分析理论，构建地铁隧道施工安全风险情景识别的HHM方法，从多视角识别风险情景，应用 RFRM 框架对风险情景进行4次过滤并排序，筛选关键风险情景。对C市某地铁隧道项目进行案例分析，结果显示：该方法可以系统、完善地识别地铁隧道施工安全风险情景及关键风险因素，进而可为风险管理工作奠定一定的基础。
现有的地铁隧道施工安全风险识别方法缺乏一定的系统性，在风险识别过程中缺少对多维风险情景的识别，因而具有一定的局限性。引入层次全息建模(hierarchical holographic modeling, HHM)方法和风险过滤、排序及管理(risk filtering,ranking and management, RFRM)框架，结合情景分析理论，构建地铁隧道施工安全风险情景识别的HHM方法，从多视角识别风险情景，应用 RFRM 框架对风险情景进行4次过滤并排序，筛选关键风险情景。对C市某地铁隧道项目进行案例分析，结果显示：该方法可以系统、完善地识别地铁隧道施工安全风险情景及关键风险因素，进而可为风险管理工作奠定一定的基础。
2022,19(1):96-104, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.2022.01.012
摘要：
【目的】探究在运输时间、中转时间、等待时间和运输货损率混合不确定条件下的绿色多式联运路径优化问题，为绿色多式联运路径决策提供理论依据。【方法】在考虑运输过程中碳排放和噪声污染的基础上, 以最小化运输成本、运输时间、碳排放量、噪声污染以及货损量为目标建立不确定条件下的绿色多式联运路径优化模型，并将其扩展为模糊机会约束模型及鲁棒优化模型来处理不确定参数。使用 MATLAB编程并调用 CPLEX对算例进行求解，得到多式联运路径优化方案。对置信水平进行灵敏度分析，并将鲁棒解与确 定条件下的最优解进行比较，验证所建模型的鲁棒性。【结果】将优化方案的计算结果与5个目标函数的最优值进行比较后发现：由模型所得最优运输方案的计算结果与各目标函数最优值之间的相对距离分别为0.0964、0.0271、0.1946、0.0184、0.0327，均接近最优值。【结论】本研究所建模型能降低多式联运的决策风险,也能为决策提供合理、有效的依据。
【目的】探究在运输时间、中转时间、等待时间和运输货损率混合不确定条件下的绿色多式联运路径优化问题，为绿色多式联运路径决策提供理论依据。【方法】在考虑运输过程中碳排放和噪声污染的基础上, 以最小化运输成本、运输时间、碳排放量、噪声污染以及货损量为目标建立不确定条件下的绿色多式联运路径优化模型，并将其扩展为模糊机会约束模型及鲁棒优化模型来处理不确定参数。使用 MATLAB编程并调用 CPLEX对算例进行求解，得到多式联运路径优化方案。对置信水平进行灵敏度分析，并将鲁棒解与确 定条件下的最优解进行比较，验证所建模型的鲁棒性。【结果】将优化方案的计算结果与5个目标函数的最优值进行比较后发现：由模型所得最优运输方案的计算结果与各目标函数最优值之间的相对距离分别为0.0964、0.0271、0.1946、0.0184、0.0327，均接近最优值。【结论】本研究所建模型能降低多式联运的决策风险,也能为决策提供合理、有效的依据。
2022,19(1):73-80, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.2022.01.009
摘要：
【目的】利用“大数据”对城市居民出行量(OD)的预测方法进行改进，以期改善传统城市居民出行调查方法费时、费力且准确度不高的问题，同时也为城市公共交通规划与管理提供可靠的数据支持。【方法】结合手机信令数据、公交IC卡、公交 GPS以及地铁闸机数据的特点和优势，利用聚类分析等方法获取城市居 民公共交通出行的 OD 矩阵，并利用小波神经网络结合优化后的鲸鱼算法(improved whale optimization algorithm-wavelet neural network，IWOA-WNN)对未来时段的出行OD矩阵进行预测。以长沙市为例，选取60 d晚高峰期间的原始数据，利用IWOA-WNN 进行预测,并结合时间序列方法进行分析。【结果】与优 化前的小波神经网络相比,IWOA-WNN 的预测结果更加贴近实际情况，精度达到了93.36%。【结论】本研究提出的数据处理及预测方法具有更高的准确度。
【目的】利用“大数据”对城市居民出行量(OD)的预测方法进行改进，以期改善传统城市居民出行调查方法费时、费力且准确度不高的问题，同时也为城市公共交通规划与管理提供可靠的数据支持。【方法】结合手机信令数据、公交IC卡、公交 GPS以及地铁闸机数据的特点和优势，利用聚类分析等方法获取城市居 民公共交通出行的 OD 矩阵，并利用小波神经网络结合优化后的鲸鱼算法(improved whale optimization algorithm-wavelet neural network，IWOA-WNN)对未来时段的出行OD矩阵进行预测。以长沙市为例，选取60 d晚高峰期间的原始数据，利用IWOA-WNN 进行预测,并结合时间序列方法进行分析。【结果】与优 化前的小波神经网络相比,IWOA-WNN 的预测结果更加贴近实际情况，精度达到了93.36%。【结论】本研究提出的数据处理及预测方法具有更高的准确度。
2021,18(1):87-94, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.01.011
摘要：
针对桩基模型参数存在不确定性的问题，提出一种桩基模型参数反演识别方法。以测点和敲击点作为噪声因素，综合考虑模型中不同测点和敲击工况下加速度响应对反演结果的影响，利用多信息融合方法将多个评分值融合成唯一的参数反演识别目标响应值。研究结果表明：利用本研究方法得到的反演曲线与仿真曲线拟合良好。本研究为桩基模型参数反演识别提供了一定的借鉴。
针对桩基模型参数存在不确定性的问题，提出一种桩基模型参数反演识别方法。以测点和敲击点作为噪声因素，综合考虑模型中不同测点和敲击工况下加速度响应对反演结果的影响，利用多信息融合方法将多个评分值融合成唯一的参数反演识别目标响应值。研究结果表明：利用本研究方法得到的反演曲线与仿真曲线拟合良好。本研究为桩基模型参数反演识别提供了一定的借鉴。
2021,18(1):1-6, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.01.001
摘要：
为研究埋入式应变传感器与沥青混合料的交互影响，利用ABAQUS有限元软件，建立了在四点弯曲加载条件下埋入应变传感器的梁试件有限元模型，分析了荷载大小、传感器测力杆长度和传感器封装材料模量等因素对沥青混凝土梁试件及传感器的力学响应与应力集中的影响。研究结果表明：传感器埋入沥青混合料梁试件后，在梁试件上与传感器法兰相接触的沥青混合料发生了应力集中的现象，但应力集中系数较小，最大值仅为2.95。传感器的测力杆也发生了应力集中现象，其应力集中系数最大值为26.83，远高于梁试件的应力集中系数。
为研究埋入式应变传感器与沥青混合料的交互影响，利用ABAQUS有限元软件，建立了在四点弯曲加载条件下埋入应变传感器的梁试件有限元模型，分析了荷载大小、传感器测力杆长度和传感器封装材料模量等因素对沥青混凝土梁试件及传感器的力学响应与应力集中的影响。研究结果表明：传感器埋入沥青混合料梁试件后，在梁试件上与传感器法兰相接触的沥青混合料发生了应力集中的现象，但应力集中系数较小，最大值仅为2.95。传感器的测力杆也发生了应力集中现象，其应力集中系数最大值为26.83，远高于梁试件的应力集中系数。
2022,19(3):69-77, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.2022.03.007
摘要：
【目的】研究复杂环境下超大深基坑开挖变形演化规律，并对支护结构进行优化设计。【方法】依托广州地铁11号线基坑工程，利用有限差分软件FLAC3D对基坑开挖工程中支护结构的水平位移及周围土体地表沉降的变化规律进行研究，并通过分析地下连续墙的厚度、嵌固深度及支撑层数对基坑变形的影响，对基坑支护结构进行优化，对优化前后支护结构的支护效果进行对比分析。【结果】各工况下基坑周围土体的地表沉降呈先增大后减小的趋势，且最大沉降发生在距基坑边缘150 m的位置；不同嵌固深度下地下连续墙水平位移的变化趋势和基坑周围土体地表沉降的变化趋势基本相同；地下连续墙厚度的改变对其水平位移和基坑周围土体地表沉降的影响不明显；支撑层数的增加可显著减小基坑地下连续墙的水平位移及周围土体的最大地表沉降；支护结构优化后，基坑开挖引起的周围土体的最大地表沉降减小了2388%，地下连续墙的最大水平位移减小了1919%。【结论】在设计同类型基坑时应重视支撑层数的选取，必要时可适当减小支护结构的厚度。
【目的】研究复杂环境下超大深基坑开挖变形演化规律，并对支护结构进行优化设计。【方法】依托广州地铁11号线基坑工程，利用有限差分软件FLAC3D对基坑开挖工程中支护结构的水平位移及周围土体地表沉降的变化规律进行研究，并通过分析地下连续墙的厚度、嵌固深度及支撑层数对基坑变形的影响，对基坑支护结构进行优化，对优化前后支护结构的支护效果进行对比分析。【结果】各工况下基坑周围土体的地表沉降呈先增大后减小的趋势，且最大沉降发生在距基坑边缘150 m的位置；不同嵌固深度下地下连续墙水平位移的变化趋势和基坑周围土体地表沉降的变化趋势基本相同；地下连续墙厚度的改变对其水平位移和基坑周围土体地表沉降的影响不明显；支撑层数的增加可显著减小基坑地下连续墙的水平位移及周围土体的最大地表沉降；支护结构优化后，基坑开挖引起的周围土体的最大地表沉降减小了2388%，地下连续墙的最大水平位移减小了1919%。【结论】在设计同类型基坑时应重视支撑层数的选取，必要时可适当减小支护结构的厚度。
2022,19(1):1-11, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.2022.01.001
摘要：
【目的】探讨多尺度算法在研究沥青混合料劈裂疲劳损伤力学性能方面的有效性。【方法】通过划分5个尺度区域,对5种不同级配的沥青混合料进行多尺度分析,计算不同劈裂疲劳损伤程度下的劈裂强度, 并对比分析室内试验与多尺度算法得到的劈裂强度,验证多尺度算法研究沥青混合料劈裂疲劳损伤力学性能的合理性。【结果】集料粒径为1.18～2.36 mm 的沥青混合料的劈裂强度有较大幅度的提升;多尺度算法与室内试验得到的劈裂强度相对误差的绝对值均在10%以内,满足工程精度要求。【结论】用多尺度算法研究沥青混合料劈裂疲劳损伤力学性能具有可行性,该算法在实际工程中具有一定的应用价值。
【目的】探讨多尺度算法在研究沥青混合料劈裂疲劳损伤力学性能方面的有效性。【方法】通过划分5个尺度区域,对5种不同级配的沥青混合料进行多尺度分析,计算不同劈裂疲劳损伤程度下的劈裂强度, 并对比分析室内试验与多尺度算法得到的劈裂强度,验证多尺度算法研究沥青混合料劈裂疲劳损伤力学性能的合理性。【结果】集料粒径为1.18～2.36 mm 的沥青混合料的劈裂强度有较大幅度的提升;多尺度算法与室内试验得到的劈裂强度相对误差的绝对值均在10%以内,满足工程精度要求。【结论】用多尺度算法研究沥青混合料劈裂疲劳损伤力学性能具有可行性,该算法在实际工程中具有一定的应用价值。
2021,18(1):79-86, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.01.010
摘要：
为了提高传统汽油机的启动性能，同时降低启动阶段的燃料消耗率，本研究试图通过掺氢方式使汽油机在当量比条件下成功启动。采用数值模拟方式，研究了在当量比条件下掺氢汽油机冷启动工况的混合气分布与着火情况，期望找到一种更佳的掺氢汽油喷射方案。首先，构建了掺氢汽油机冷启动工况的三维数值模型，并对气门运动规律、喷油量与喷氢量的关系进行了试验标定；然后，对构建的三维数值模型进行试验验证，试验结果与计算结果吻合良好；最后，在当量比条件下进行了冷启动工况着火情况的模拟计算。研究结果表明：在当量比条件下，与纯汽油机相比掺氢能够明显加快混合气的扩散速度，使混合气更快地在缸内实现均匀分布；纯汽油启动时首循环着火困难，掺氢能实现首循环着火，但当掺氢量过大时，会出现早燃现象；掺氢能够显著减少冷启动阶段HC和CO的排放。
为了提高传统汽油机的启动性能，同时降低启动阶段的燃料消耗率，本研究试图通过掺氢方式使汽油机在当量比条件下成功启动。采用数值模拟方式，研究了在当量比条件下掺氢汽油机冷启动工况的混合气分布与着火情况，期望找到一种更佳的掺氢汽油喷射方案。首先，构建了掺氢汽油机冷启动工况的三维数值模型，并对气门运动规律、喷油量与喷氢量的关系进行了试验标定；然后，对构建的三维数值模型进行试验验证，试验结果与计算结果吻合良好；最后，在当量比条件下进行了冷启动工况着火情况的模拟计算。研究结果表明：在当量比条件下，与纯汽油机相比掺氢能够明显加快混合气的扩散速度，使混合气更快地在缸内实现均匀分布；纯汽油启动时首循环着火困难，掺氢能实现首循环着火，但当掺氢量过大时，会出现早燃现象；掺氢能够显著减少冷启动阶段HC和CO的排放。
2021,18(1):40-48, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.01.006
摘要：
根据响应型接驳公交(responsive feeder transit,RFT)系统管理者与乘客的相互影响关系，研究二者的协调优化方法，构建了同时优化车辆路径和乘客下车站点的非线性混合整数双层规划模型。上层是在乘客目的地已知的情况下RFT车辆路径与停靠站的优化模型，下层是在车辆路径与停靠站已知的情况下乘客下车站点的优化选择模型。然后，基于逆推归纳法设计了双层规划模型的求解算法。算例的计算结果表明：与仅优化车辆路径的方法相比，协调优化方法使系统总成本降低了7.23%，证明该方法是可行且有效的。
根据响应型接驳公交(responsive feeder transit,RFT)系统管理者与乘客的相互影响关系，研究二者的协调优化方法，构建了同时优化车辆路径和乘客下车站点的非线性混合整数双层规划模型。上层是在乘客目的地已知的情况下RFT车辆路径与停靠站的优化模型，下层是在车辆路径与停靠站已知的情况下乘客下车站点的优化选择模型。然后，基于逆推归纳法设计了双层规划模型的求解算法。算例的计算结果表明：与仅优化车辆路径的方法相比，协调优化方法使系统总成本降低了7.23%，证明该方法是可行且有效的。
2022,19(1):20-26, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.2022.01.003
摘要：
【目的】研究再生沥青调和理论的适用性,为再生沥青路用性能的研究提供理论基础,促进再生沥青在道路工程实践中的应用和发展。【方法】采用添加相同等级基质沥青的方式,对不同掺量下的新- 旧沥青进行再生试验,并利用沥青的三大指标、布氏黏度及美国公路战略研究计划(strategic highway research program,SHRP)指标进行研究。【结果】不同基质沥青掺量的再生70#基质沥青和再生SBS改性沥青的针入度对数、高温车辙因子对数及黏度对数与新沥青掺量间的线性精度都在0.99以上。【结论】不同基质沥青掺量的再生沥青的针入度、高温车辙因子、黏度、延度都满足调和理论的方程;再生沥青各温度下的低温蠕变速率、劲度模量与新沥青掺量之间的线性精度较差。
【目的】研究再生沥青调和理论的适用性,为再生沥青路用性能的研究提供理论基础,促进再生沥青在道路工程实践中的应用和发展。【方法】采用添加相同等级基质沥青的方式,对不同掺量下的新- 旧沥青进行再生试验,并利用沥青的三大指标、布氏黏度及美国公路战略研究计划(strategic highway research program,SHRP)指标进行研究。【结果】不同基质沥青掺量的再生70#基质沥青和再生SBS改性沥青的针入度对数、高温车辙因子对数及黏度对数与新沥青掺量间的线性精度都在0.99以上。【结论】不同基质沥青掺量的再生沥青的针入度、高温车辙因子、黏度、延度都满足调和理论的方程;再生沥青各温度下的低温蠕变速率、劲度模量与新沥青掺量之间的线性精度较差。
2021,18(1):24-32, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.01.004
摘要：
为探讨萍钢钢渣在沥青路面中的应用，在对钢渣物理力学性能和化学成分进行检验和分析后，设计了用钢渣替代部分石灰岩的沥青混合料AC-13，并对其进行了路用性能的试验研究。首先以沥青混合料体积参数为优化目标进行正交试验。优选的最佳组合为：沥青混合料的高温稳定性及水稳定性均得到了不同幅度的提升。当钢渣掺量为75%时，沥青混合料动稳定度提高了43%，残留稳定度提高了3.1%，残留强度比提高了3.7%。当钢渣掺量为50%时，沥青混合料疲劳寿命延长了10.1%。最后以综合路用性能最佳为优化目标，确定了设计掺钢渣沥青混合料AC-13的钢渣掺量为50%~75%，级配曲线为级配2。
为探讨萍钢钢渣在沥青路面中的应用，在对钢渣物理力学性能和化学成分进行检验和分析后，设计了用钢渣替代部分石灰岩的沥青混合料AC-13，并对其进行了路用性能的试验研究。首先以沥青混合料体积参数为优化目标进行正交试验。优选的最佳组合为：沥青混合料的高温稳定性及水稳定性均得到了不同幅度的提升。当钢渣掺量为75%时，沥青混合料动稳定度提高了43%，残留稳定度提高了3.1%，残留强度比提高了3.7%。当钢渣掺量为50%时，沥青混合料疲劳寿命延长了10.1%。最后以综合路用性能最佳为优化目标，确定了设计掺钢渣沥青混合料AC-13的钢渣掺量为50%~75%，级配曲线为级配2。
2022,19(3):104-121, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.2022.03.011
摘要：
行波定位技术可根据系统高压交流输电线路发生故障时采集到的时间信息进行快速、准确地故障定位，由于其定位精度高，因而受到广泛的关注。首先，分别从行波信号的精确检测、高精度同步时钟技术、故障定位算法以及工程实践等方面介绍了国内外行波定位技术的发展历程；然后，介绍了单端行波定位、双端行波定位以及网络行波定位方法的工作原理及各自的优缺点，分析了传统行波定位研究尚存的主要技术问题，并提出了相应的解决思路；最后，对行波定位技术的发展前景进行展望，以期为后续的研究提供参考。
行波定位技术可根据系统高压交流输电线路发生故障时采集到的时间信息进行快速、准确地故障定位，由于其定位精度高，因而受到广泛的关注。首先，分别从行波信号的精确检测、高精度同步时钟技术、故障定位算法以及工程实践等方面介绍了国内外行波定位技术的发展历程；然后，介绍了单端行波定位、双端行波定位以及网络行波定位方法的工作原理及各自的优缺点，分析了传统行波定位研究尚存的主要技术问题，并提出了相应的解决思路；最后，对行波定位技术的发展前景进行展望，以期为后续的研究提供参考。
2021,18(4):108-117, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.04.013
摘要：
为研究微观组织对镁合金力学性能及各向异性的影响,通过拉伸试验、电子背散射衍射 (electron back scatter eddiffraction,EBSD)技术研究挤压态AZ80,AZ31镁合金。结果表明:经过热挤压 后,铸态AZ80,AZ31镁合金呈现的主要织构组分分别为{0001}<10-10>、{0001}<10-10>和{11-20}<0001>。 由于织构不同和孪晶的作用,室温下这两种镁合金在拉伸荷载作用下呈现出不同的力学性能及各向异性的特征。且由于β相含量的差异,与AZ31镁合金相比,AZ80镁合金呈现出更高的强度和更小的延伸率。
为研究微观组织对镁合金力学性能及各向异性的影响,通过拉伸试验、电子背散射衍射 (electron back scatter eddiffraction,EBSD)技术研究挤压态AZ80,AZ31镁合金。结果表明:经过热挤压 后,铸态AZ80,AZ31镁合金呈现的主要织构组分分别为{0001}<10-10>、{0001}<10-10>和{11-20}<0001>。 由于织构不同和孪晶的作用,室温下这两种镁合金在拉伸荷载作用下呈现出不同的力学性能及各向异性的特征。且由于β相含量的差异,与AZ31镁合金相比,AZ80镁合金呈现出更高的强度和更小的延伸率。
2021,18(4):74-82, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.04.009
摘要：
为研究考虑地震荷载的框架结构拓扑优化设计,引入改进的多项式刚度矩阵惩罚模型和基于低阶 模态能的伪模态识别准则和删除措施,综合解决了伪模态问题和惯性荷载作用下结构低密度区域的寄生效 应问题;采用Heaviside函数建立了设计变量与物理变量之间的映射关系,并构建了地震荷载作用下以结构 模态柔顺度总和最小为目标函数、满足体积约束的框架结构拓扑优化模型;采用移动渐近线方法对优化模型进行了求解。算例的计算结果表明:采用本研究提出的方法可以得到清晰的0/1分布的优化拓扑,且结构的设计域质量对优化结果有很大的影响,这验证了本研究方法的正确性和有效性。
为研究考虑地震荷载的框架结构拓扑优化设计,引入改进的多项式刚度矩阵惩罚模型和基于低阶 模态能的伪模态识别准则和删除措施,综合解决了伪模态问题和惯性荷载作用下结构低密度区域的寄生效 应问题;采用Heaviside函数建立了设计变量与物理变量之间的映射关系,并构建了地震荷载作用下以结构 模态柔顺度总和最小为目标函数、满足体积约束的框架结构拓扑优化模型;采用移动渐近线方法对优化模型进行了求解。算例的计算结果表明:采用本研究提出的方法可以得到清晰的0/1分布的优化拓扑,且结构的设计域质量对优化结果有很大的影响,这验证了本研究方法的正确性和有效性。
2021,18(2):1-8, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.02.001
摘要：
在沥青混凝土AC-13中掺加不同掺量(0.15%,0.25%,0.35%)的聚酯纤维，对比分析橡胶沥青混凝土的路用性能、强度疲劳性能和表面性能随聚酯纤维掺量的变化规律。结果表明：随着聚酯纤维掺量的增加,沥青混凝土AC-13的性能得到显著提升。当聚酯纤维掺量为0.20%时,其大部分性能指标达到峰值，之后随聚酯纤维掺量的继续增加而逐渐衰减。说明过多的聚酯纤维会增加沥青混凝土 AC-13的内部缺陷。
在沥青混凝土AC-13中掺加不同掺量(0.15%,0.25%,0.35%)的聚酯纤维，对比分析橡胶沥青混凝土的路用性能、强度疲劳性能和表面性能随聚酯纤维掺量的变化规律。结果表明：随着聚酯纤维掺量的增加,沥青混凝土AC-13的性能得到显著提升。当聚酯纤维掺量为0.20%时,其大部分性能指标达到峰值，之后随聚酯纤维掺量的继续增加而逐渐衰减。说明过多的聚酯纤维会增加沥青混凝土 AC-13的内部缺陷。
摘要：
为研究无限域和近水面水下爆炸冲击波压力特点以及近水面的物理特性,基于多物质ALE方法,采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,对无限域和近水面水下爆炸进行了三维数值模拟,再现了爆轰产物、水以及空气多物质介质间的相互作用过程。分析发现,在爆深不变的情况下,随着测深的减小,自由面对冲击波的影响主要体现在减小入射冲击波波形脉宽和削弱冲击波峰值压力上;相同当量炸药在自由面产生的水柱,其上升的速度随着爆深的减小而逐渐增大。定性地分析了近水面水下爆炸的密度分布情况,以及不同爆深情况下自由面水柱的形成过程。通过数值模拟研究了冲击波压力值的特性,并与经验值进行了对比,验证了计算模型具有较好的计算精度,同时三维再现了水下爆炸的复杂物理现象。
为研究无限域和近水面水下爆炸冲击波压力特点以及近水面的物理特性,基于多物质ALE方法,采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,对无限域和近水面水下爆炸进行了三维数值模拟,再现了爆轰产物、水以及空气多物质介质间的相互作用过程。分析发现,在爆深不变的情况下,随着测深的减小,自由面对冲击波的影响主要体现在减小入射冲击波波形脉宽和削弱冲击波峰值压力上;相同当量炸药在自由面产生的水柱,其上升的速度随着爆深的减小而逐渐增大。定性地分析了近水面水下爆炸的密度分布情况,以及不同爆深情况下自由面水柱的形成过程。通过数值模拟研究了冲击波压力值的特性,并与经验值进行了对比,验证了计算模型具有较好的计算精度,同时三维再现了水下爆炸的复杂物理现象。
2021,18(1):66-78, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.01.009
摘要：
针对多输入多输出柔顺机构的输出位移最大化拓扑优化问题，提出了一种新的拓扑优化求解方法。首先，引入柔顺度的小量变化约束函数来处理柔顺机构拓扑优化的病态载荷问题和类铰链问题。基于传统界限公式法思路，通过一个界限变量将多个输出位移最大化目标等效转化为多个约束条件，构建了一种新的多输入多输出柔顺机构拓扑优化的界限公式模型。然后，结合变体积约束限技术、密度过滤技术、Heaviside映射技术、固体各向同性材料插值方法及光滑对偶求解算法，提出了一种新的多输入多输出柔顺机构拓扑优化方法。算例计算结果表明：相对于现有方法，本研究提出的方法获得的最终拓扑不仅清晰，不含类铰链，且具有更大的输出位移。
针对多输入多输出柔顺机构的输出位移最大化拓扑优化问题，提出了一种新的拓扑优化求解方法。首先，引入柔顺度的小量变化约束函数来处理柔顺机构拓扑优化的病态载荷问题和类铰链问题。基于传统界限公式法思路，通过一个界限变量将多个输出位移最大化目标等效转化为多个约束条件，构建了一种新的多输入多输出柔顺机构拓扑优化的界限公式模型。然后，结合变体积约束限技术、密度过滤技术、Heaviside映射技术、固体各向同性材料插值方法及光滑对偶求解算法，提出了一种新的多输入多输出柔顺机构拓扑优化方法。算例计算结果表明：相对于现有方法，本研究提出的方法获得的最终拓扑不仅清晰，不含类铰链，且具有更大的输出位移。
2021,18(2):16-25, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.02.003
摘要：
为研究RA，PR.M和BRA 3种高黏剂对沥青混合料路用性能的影响，对水-温耦合作用下的工程上常用的 AC-13C和 AC-20C两种密级配沥青混合料展开了研究。从矿料级配类型、高黏剂、含水率、试验温度等方面对高模量沥青路面的高温抗车辙性能、抗疲劳性能进行了研究。结果表明：当级配类型相同时, 高黏剂的种类及掺量对沥青混合料最佳油石比的影响不大。在相同条件下,AC-20C沥青混合料的吸水率及高温抗车辙能力明显大于 AC-13C沥青混合料的，且掺入 RA 高黏剂的沥青混合料的高温抗车辙能力整体最优。随着试验温度的升高、加载应力及吸水率的增大，沥青混合料 AC-13C和 AC-20C的疲劳寿命均有所缩短；在低温、低应力条件下,AC-13C 沥青混合料的疲劳寿命长于 AC-20C沥青混合料的。
为研究RA，PR.M和BRA 3种高黏剂对沥青混合料路用性能的影响，对水-温耦合作用下的工程上常用的 AC-13C和 AC-20C两种密级配沥青混合料展开了研究。从矿料级配类型、高黏剂、含水率、试验温度等方面对高模量沥青路面的高温抗车辙性能、抗疲劳性能进行了研究。结果表明：当级配类型相同时, 高黏剂的种类及掺量对沥青混合料最佳油石比的影响不大。在相同条件下,AC-20C沥青混合料的吸水率及高温抗车辙能力明显大于 AC-13C沥青混合料的，且掺入 RA 高黏剂的沥青混合料的高温抗车辙能力整体最优。随着试验温度的升高、加载应力及吸水率的增大，沥青混合料 AC-13C和 AC-20C的疲劳寿命均有所缩短；在低温、低应力条件下,AC-13C 沥青混合料的疲劳寿命长于 AC-20C沥青混合料的。
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