English Version 中南大学出版社

最新刊期

2022 年第 7 期

矿业工程 • 冶金工程 • 环境工程 • 化学与化学工程 • 材料科学与工程

中低频声波强化对流换热试验研究
杨延锋,姜根山,李颢
2022, 53(7): 2407-2415. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.001

摘要：为研究中低频声波作用下热铜球的对流换热特性，搭建声波强化传热实验台架，研究在声频率f为200~500 Hz、声压级L_p为133 dB的声波作用下不同直径(直径d为10，15和20 mm)热铜球的对流换热问题。研究结果表明：当声频率f为200~500 Hz时，随着声频率增大，不同直径加热铜球的对流换热系数h都呈先减小后增加的变化规律。当f=200 Hz时，相对于自然对流换热，铜球的传热效果分别提升77%(d=10 mm)，60%(d=15 mm)和50%(d=20 mm)。存在某一特定声频率f_p使铜球的对流换热系数h出现最小值。直径为15 mm和20 mm的热铜球在特定频率f_p的声波作用下出现传热恶化现象。传热恶化现象的发生与声波参数和铜球的结构参数相关。
关键词：中低频;声波;对流换热;传热恶化

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发布时间：2022-08-07
考虑后续工序要求的轧机板形标准曲线研究
孙建亮,吴盼盼,赵琛,王弘扬
2022, 53(7): 2416-2425. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.002

摘要：针对铜板带冷轧板形调控特点，提出一种考虑后续工序要求的铜板带轧机板形标准曲线设定方法。该板形标准曲线设定方法充分考虑铜板带轧制特点，根据不同后续工序对板形的不同要求，使用不同判定标准，得到满足不同后续工序对其来料板形要求的板形标准曲线。以某典型铜板带的5个道次轧制过程为例，进行仿真计算。研究结果表明：按照本文提出方法计算得到终轧道次的板形标准曲线能够满足不同后续工序对其来料板形的不同要求，根据不同计算判定条件，可以得到边浪、中浪及板形良好3种不同板形形式。
关键词：冷轧;板形标准曲线;后续工序;板形要求

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发布时间：2022-08-07
电镀含铜废水处理技术研究进展
张晨阳,余恒,岳彤,李赛,韩明君,魏鑫,孙伟
2022, 53(7): 2426-2438. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.003

摘要：随着电子电镀行业的快速发展，涉及镀铜表面处理过程不断增多，会产生大量电镀含铜废水，若将其直接排放会对生物和环境产生巨大危害，同时也是对铜资源的浪费，因此，如何对电镀含铜废水进行合理、有效地处置日益引起人们的关注。本文主要从化学法、物化法以及生物法3个方面对电镀含铜废水的研究现状及处理技术进行综述，着重阐述沉淀法、膜分离、吸附法以及其他技术的处理工艺及实际效果，结合实例对具体处理方法的基本原理、优缺点和适用面进行对比分析；针对目前处理技术的不足，讨论未来电镀含铜废水处理技术的发展方向，同时对其资源化利用进行展望和总结，以便为电镀含铜废水的高效处理及资源化利用提供参考。
关键词：含铜废水;沉淀法;物化法;生物法

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发布时间：2022-08-07
3D打印用球形钨、钽粉末的等离子球化工艺研究
张桃梅,资旭辉,程小凡,陈超,周科朝
2022, 53(7): 2439-2446. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.004

摘要：为获得适用于3D打印的球形难熔金属粉末，采用射频(RF)等离子体炬对不规则形貌的钨粉和钽粉进行球化处理，研究球化工艺参数对钨粉和钽粉球形度、粒度分布、松装密度、流动性、氧含量等理化特性的影响，选用选区激光熔化技术验证球化前后粉末的打印适用性。利用扫描电子显微镜(scanning electron microscopy，SEM)和激光粒度仪(laser particle size analyzer，LPSA)分别表征球化前后钨粉和钽粉的形貌和粒度分布，利用氮氧分析仪检测球化前后钨粉和钽粉氧含量的变化。研究结果表明：随着送粉速率降低，球形粉末的比例不断升高。当钨粉和钽粉的送粉速率分别为6 g/min和10 g/min时，钨粉和钽粉的球化率均超过95%。经等离子体处理后的钨粉和钽粉的粒度分布更集中，粉末的流动性和松装密度均显著提升。
关键词：等离子体球化;难熔金属;钨粉;钽粉;球形粉末;选区激光熔化

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发布时间：2022-08-07
预制体密度对C/C-SiC复合材料力学及高温耐烧蚀性能的影响
阳惠,刘瑞瑞,刘忠国,杨静,左远名,李昂,易近人,杨鑫,黄启忠
2022, 53(7): 2447-2456. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.005

摘要：采用PIP工艺向初始密度分别为0.90，1.01和1.12 g/cm³的SiC粉末混编炭纤维预制体中引入SiC，制备密度为2.10 g/cm³的C/C-SiC复合材料。通过C/C-SiC复合材料微观结构、力学性能、1 200 ℃高温抗氧化及等离子耐烧蚀性能研究，揭示预制体密度对C/C-SiC复合材料力学、高温抗氧化及耐烧蚀性能的影响规律。研究结果表明：预制体密度对制备的C/C-SiC复合材料微观结构、力学及高温抗氧化耐烧蚀性能具有重要影响；随着预制体密度增加，复合材料的弯曲强度由204.17 MPa提升至238.32 MPa，压缩强度由335.9 MPa提升至441.4 MPa；等离子火焰烧蚀60 s后，其质量烧蚀率由0.162 mg/s降低至0.123 mg/s；经 1 200 ℃，60 min氧化后，C/C-SiC复合材料的氧化质量损失率随预制体密度升高而降低，高温抗氧化性能逐渐升高。
关键词：微观结构;力学性能;耐烧蚀性能;C/C-SiC复合材料

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发布时间：2022-08-07
Al-Cu-Li合金超低温变形行为和微观机制
张劲,祝春楠,易幼平,汪成
2022, 53(7): 2457-2466. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.006

摘要：通过拉伸性能测试、断口扫描、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)等表征方式，探究不同初始状态的Al-Cu-Li合金室温和超低温变形行为区别，探明超低温对不同状态的Al-Cu-Li合金力学性能和微观组织的影响机理。研究结果表明：在低温条件下，随着变形温度降低，退火态(O态)Al-Cu-Li合金的强度和塑性均显著提升，预变形＋人工时效态(T8态)Al-Cu-Li合金的强度显著上升，但塑性几乎不变；温度降低抑制了O态和T8态合金的动态回复，使位错密度提高，加工硬化程度增大，从而合金强度提高；在超低温下，O态合金的晶粒内部更多地参与变形，整体变形更加协调、均匀，使得O态合金具有更高的塑性；T8态Al-Cu-Li合金晶内存在大量T₁相，晶内胞状结构被钉扎，晶粒不易变形；超低温下T8态合金的变形模式没有发生改变，故塑性不提升。
关键词：Al-Cu-Li合金;人工时效;超低温;位错密度;T₁相;晶粒变形

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发布时间：2022-08-07
沉积条件对化学气相沉积SiC涂层沉积速率的影响
徐振男,张立强,陈招科,霍皓灵,张浩然
2022, 53(7): 2467-2475. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.007

摘要：通过计算流体力学(CFD)仿真软件对大长径比(长度为2 250 mm，直径为280 mm)的立式化学气相沉积炉进行有限元建模，仿真分析反应温度、载气H₂流量、炉压和基体数量等不同工艺条件对化学气相沉积法(CVD)制备碳化硅(SiC)涂层沉积速率和沉积均匀性的影响。研究结果表明：当反应温度为900~1 150 ℃时，随着温度升高，SiC涂层沉积速率也随之增大；当反应温度为1 200~1 350 ℃时，随着温度升高，SiC涂层沉积速率反而降低；当反应温度小于1 200 ℃时，SiC涂层沉积较均匀；当反应温度高于1 200 ℃时，沉积均匀性变得较差；随着炉压增大，SiC涂层沉积速率逐渐降低，均匀性也逐渐变差；随载气H₂流量增加，SiC涂层沉积速率逐渐增大，在载气H₂流量为1 000~1 200 mL/min的条件下，SiC涂层沉积比较均匀；随着基体数量增多，SiC涂层沉积速率逐渐降低，且沉积均匀性变差。CVD SiC实验对比验证了有限模型的可靠性。
关键词：化学气相沉积;碳化硅涂层;沉积速率;有限元仿真

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发布时间：2022-08-07

机械工程 • 控制科学与工程

负载升降及干扰工况下桥式吊车微分平坦跟踪控制
肖友刚,王辉堤,李蔚,韩锟
2022, 53(7): 2476-2486. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.008

摘要：在桥式吊车作业过程中，负载升降使吊绳长度转变为状态变量，极易导致负载大幅摆动。为使吊车系统平稳安全高效运行，利用sigmoid函数构造光滑连续且包含加速、匀速、减速全过程、高阶可微、能满足实际物理约束的新型加速度轨迹；根据微分平坦理论，将台车位移与负载摆动复合，构建负载升降工况下的微分平坦输出模型。为保证平坦输出变量沿着期望参考轨迹平稳运行，设计轨迹跟踪控制器，实现升降工况下负载摆角和位移的一体化控制。为提高系统抵抗参数摄动、外部干扰的能力，将扩张状态观测器嵌入到微分平坦控制器中，以观测和补偿系统的总和扰动，并对该控制器的稳定性进行理论分析。研究结果表明：吊车微分平坦跟踪控制能在负载升降及干扰工况下，使负载沿着期望轨迹快速到达目标位置，并有效抑制负载运输过程中的摆动。
关键词：桥式吊车;轨迹跟踪;微分平坦;扩张状态观测器

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发布时间：2022-08-07
一种新型无伴随运动并联机构性能分析与优化
陈淼,张氢,秦仙蓉,孙远韬
2022, 53(7): 2487-2498. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.009

摘要：提出一种新型1T2R无伴随运动并联机构，并对其运动学性能、刚度性能及动力学性能进行综合分析和优化。首先，运用螺旋理论分析2RPU-RPS-UPS并联机构的无伴随运动特性，并基于该特性推导机构的正逆运动学解析解；其次，研究机构发生奇异的数学条件，指出冗余驱动支链的存在可以明显改善机构奇异性；然后，分析该机构的工作空间，整体刚度矩阵和动态可操作度，并在此基础上分别推导出规则工作空间体积、全局刚度性能指标和全局动态可操作度指标；最后，以这3类指标为目标函数，采用NSGA-II多目标优化算法进行求解，得到目标函数的Pareto最优解集，并借助理想点法选取一组综合性能较优的解。研究结果表明：机构性能之间存在竞争关系，优化后的工作空间体积、刚度性能指标和动态性能指标分别提高了32.6%，6.70%和7.45%。
关键词：无伴随运动;规则空间体积;刚度性能;动态可操作度;多目标优化

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发布时间：2022-08-07
汽油机进气道喷射高碳醇与低碳醇的燃烧与排放特性对比研究
王志强,李立君,马寅杰
2022, 53(7): 2499-2506. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.010

摘要：通过发动机台架实验对比分析进气道喷射汽油机燃用低碳醇(甲醇和乙醇)和高碳醇(正丁醇和正戊醇)在不同掺混比(醇体积分数为10%~30%)和当量比(0.83~1.25)下的燃烧与排放特性。分别在不同掺混比(当量比为1)以及不同当量比(10%掺混比)条件下进行发动机台架实验。研究结果表明：汽油掺混醇类燃料会使燃烧加速，导致燃烧相位提前、燃烧持续时间缩短；与纯汽油相比，汽油-醇混合燃料在稀薄条件下具有更高的制动热效率，其中，戊醇-汽油、乙醇-汽油和甲醇-汽油混合燃料能够较好地抑制HC，CO和NO_x的排放。
关键词：低碳醇;高碳醇;燃烧;排放;进气道喷射汽油机

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发布时间：2022-08-07
双输入面齿轮分流-并车传动系统固有特性分析
莫帅,宋裕玲,冯志友,宋文浩,岑国建,黄云生
2022, 53(7): 2507-2518. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.011

摘要：以双输入面齿轮分流-并车传动系统为研究对象，基于集中参数法建立包含传动误差、啮合阻尼和支撑刚度等参数的平移-扭转耦合动力学模型，通过分析各齿轮副间的相对位移关系及其受力情况，依据牛顿第二定律建立各齿轮运动微分方程，利用动力学方程的特征值计算得到系统的固有频率和模态振型，并研究啮合刚度和支撑刚度对固有频率的影响规律。通过求解系统模态应变能和动能，揭示各齿轮模态能较大时所对应的频率阶次。研究结果表明：在7种重根对应的固有频率中，1重根对应的固有频率个数最多，多包含高阶频率；系统包含多个振型，每一传动级齿轮均存在独特的平移振动模式和扭转振动模式，在重根数相同的固有频率对应的振型矢量中，多种振动模式并存；对于总的系统模态能，第46阶频率下的总应变能最大，此时系统整体变形最大，第60阶频率下的总动能最大，此时系统振动最剧烈；高阶固有频率对啮合刚度和支撑刚度的变化更敏感，且敏感性随刚度的增大而依次增加；同时，系统刚度的变化会使固有频率在遇到相近频率时产生模态跃迁现象，振动模式发生交换，之后维持不变，直至再次遇到频率接近的情况才会再次发生模态跃迁，故在系统动态设计中尽可能避开模态跃迁点。
关键词：面齿轮传动;固有频率;模态能;模态跃迁

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发布时间：2022-08-07
强力三角型液压挖掘机的约束多目标优化设计
徐弓岳,郭二廓,冯泽民
2022, 53(7): 2519-2532. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.012

摘要：为解决液压挖掘机的约束多目标优化问题，基于进化算法开展强力三角型液压挖掘机的多目标优化设计研究。依据强力三角工作装置的功能特点和挖掘机技术指标，首先，建立强力三角型液压挖掘机的约束多目标优化模型，该模型包含水平推压、平移提升、等力矩提升、挖掘力、推压力和主动液压缸充分发挥比例等目标函数。然后，采用基于推拉搜索的约束多目标进化算法求解该多目标优化模型，并将70 t级的液压挖掘机优化实例结果与当前最先进的7种约束多目标进化算法结果进行比较。最后，基于理想解法从优化求得的非支配解集中筛选得到最终的强力三角型液压挖掘机设计方案，并与其他机型方案主要性能参数进行比较。研究结果表明：约束多目标进化算法能够有效地解决液压挖掘机的多目标优化问题，而多属性决策方法可以帮助设计人员快速、高效地筛选设计方案。
关键词：液压挖掘机;工作装置;强力三角;约束多目标优化;进化算法;理想解法

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发布时间：2022-08-07

地质工程 • 土木工程

高原深切峡谷桥址风场特性风洞试验研究
邹云峰,岳鹏,周帅,何旭辉,汪震
2022, 53(7): 2533-2543. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.013

摘要：深切峡谷风场特性受地形影响显著，风参数取值困难，为此，结合我国高速铁路发展需求，以某高原深切峡谷桥址地形为背景，通过数值模拟确定地形模拟范围，开展地形模型风洞试验，研究深切峡谷不同风向来流下的平均风与脉动风特性。研究结果表明：深切峡谷桥址处平均风剖面形式不能采用统一的风剖面指数模拟，拟合的风剖面指数较离散；受局部地形边界层影响，平均风速顺桥向分布不均匀，桥面高度处跨中平均风速比1/4跨、3/4跨与边跨的大；当量纲一风速大于1时，风攻角的分布范围为-15°~13°；湍流强度与测点至山体的距离及来流方向有关，靠近山体时湍流强度较大，当来流与桥梁轴线垂直时，湍流强度较小；跨中桥面高度处的脉动风速功率谱与Kaimal标准谱较吻合，1/4跨、3/4跨与边跨位置桥面高度处脉动风速功率谱与Kaimal标准谱相比则整体偏低。
关键词：高原;深切峡谷;地形模型;风场特性;风洞试验

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发布时间：2022-08-07
基于概率密度演化理论的磁浮列车-轨道梁耦合系统随机动力分析
余志武,张鹏,丁叁叁,单智
2022, 53(7): 2544-2554. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.014

摘要：为研究磁浮列车引起的轨道梁随机振动问题，建立磁浮车辆-控制器-轨道梁耦合系统时变随机动力分析模型，运用数论选点法(NTM)选取N-维代表性点集和随机谐和函数法(SHF)生成随机轨道不平顺时域样本，进而将概率密度演化理论(PDEM)引入磁浮动力分析系统，采用Newmark- $β$ 时程积分法和带TVD (total variation diminishing)格式的双边差分法求解概率密度函数、均值和标准差。以常导(EMS)磁浮列车通过三跨连续型轨道梁为例，基于MATLAB平台自主开发程序，计算车辆子系统和轨道梁子系统的随机动力响应及概率密度函数，采用Monte Carlo法(MCM)和文献计算结果验证本文模型的计算效率和精度，并对行车速度和支座刚度对系统随机动力响应的影响规律进行分析。研究结果表明：基于概率密度演化理论的磁浮系统随机动力分析模型具有很高的计算效率和精度，与Monte Carlo法相比，求解效率提高了1~2个数量级；在相同随机轨道不平顺激励下，轨道梁中跨跨中加速度、首车车体加速度、轨道梁中跨跨中挠度的概率密度曲线规则程度依次减小；系统随机响应随车速增大而增大，但并非呈线性增大；车辆和轨道梁动力响应均值随支座刚度增加而减小并逐渐趋于稳定；当采用较柔的支座时，响应将被放大。
关键词：磁浮列车;概率密度演化方法;车桥耦合;随机动力响应

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发布时间：2022-08-07
冲击荷载下砂岩的红外辐射特性
周子龙,刘洋,蔡鑫,常银,高山
2022, 53(7): 2555-2562. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.015

摘要：为揭示岩石在冲击荷载下的红外辐射规律，采用分离式霍普金森压杆(SHPB)系统对砂岩在不同应变率下进行冲击测试试验，用红外热像仪监测和记录砂岩的红外热辐射信息。分析不同应变率下砂岩的红外热像演化特征以及加载过程中砂岩的平均红外辐射温度(t_AIR)的变化规律，讨论平均红外辐射温度增量(Δt_AIR)与应变率和试样能量密度的关系。研究结果表明：试样表面高温带与裂隙形成的位置对应关系较好，红外辐射强度变化越剧烈，试样破碎越严重；Δt_AIR随应变率增加而增加，两者呈幂函数关系；随着砂岩能量密度升高，Δt_AIR先缓慢增加再急剧增加，可用指数函数描述。
关键词：红外热辐射温度;砂岩;SHPB;应变率;能量密度

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发布时间：2022-08-07
基于离散元模型的水泥注浆岩样渗透率演化研究
周栋,丁文其,陈晓庆,张清照,罗泽军
2022, 53(7): 2563-2572. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.016

摘要：为研究不同应力状态下水泥充填岩样的渗透规律及微观机理，通过UDEC软件的泰森多边形方法建立水泥充填岩石的离散元数值模型，模型是直径为50 mm、高度为100 mm的标准圆柱体，中间区域分别注入厚度为2，5和8 mm的水泥浆。对比分析模型与室内试验结果，并在此基础上进行渗流演化规律研究。研究结果表明：数值模型所得应力-应变曲线及渗透率的变化规律与相应的注浆岩样的室内试验结果吻合程度较高；随着水泥充填厚度增大，试样的峰值强度逐渐降低，但其初始渗透率增大；随着偏应力增大，试样渗透率呈现出先下降后缓慢增大的变化趋势；当偏应力超过裂纹破坏应力时，试样的渗透率大幅提升，当偏应力达到峰值应力时试样的渗透率增大为初始渗透率的9.9倍；此外，在偏应力较小时，试样中由剪切作用导致的微裂纹数量较多，而偏应力较大时，由张拉作用造成的微裂纹数量不断增加，试样的渗透率也大幅提升；试样的体积应变可以看成是微裂纹发展的宏观结果，据此可建立渗透率与体积应变的拟合关系式。
关键词：渗透率;微裂纹发展;注浆;体积应变

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发布时间：2022-08-07
路基沉降区双块式无砟轨道损伤行为与轨面不平顺分析
张乾,蔡小培,钟阳龙,董博,张艳荣
2022, 53(7): 2573-2581. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.017

摘要：为研究路基沉降对无砟轨道变形损伤的影响，考虑混凝土非线性损伤特性，建立钢轨-无砟道床-路基空间耦合模型，分析沉降区无砟轨道的损伤演化过程、层间离缝行为与轨面不平顺规律。研究结果表明：双块式无砟轨道的损伤主要表现为支承层下表面拉裂，发生于沉降波长为20~30 m且沉降幅值较大时；为防止无砟轨道拉裂损伤，当沉降波长分别为20，25和30 m时，沉降幅值应当控制在17，29和38 mm以下；无砟轨道支承层与路基面之间存在单峰半波余弦型离缝、双峰半波余弦型离缝和层间无离缝3种空间位置关系，波长小于15 m时板下脱空离缝量较大，需要采取必要的强化措施以防止轨道进一步发生损伤；轨面不平顺受到沉降波长与幅值的综合控制，当沉降波长超过20 m时，钢轨与路基几乎同步变形。
关键词：路基沉降;无砟轨道;混凝土损伤;层间脱空;轨面不平顺

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发布时间：2022-08-07
煤矿坚硬顶板分段水力压裂防冲效果监测与评价
钟坤,陈卫忠,赵武胜,秦长坤,曹怀轩,谢华东
2022, 53(7): 2582-2593. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.018

摘要：针对坚硬顶板易形成悬顶导致应力集中及大面积悬顶突然破断形成动载扰动并诱发冲击动力灾害等问题，以东滩煤矿6303工作面为研究背景，提出定向长钻孔分段水力压裂区域坚硬顶板治理技术。在顶板关键层共布置4个钻孔，钻孔长度最深达792 m，累计完成28段压裂。为评价顶板致裂效果，利用光纤光栅三维应力长期动态监测系统和SOS微震系统对水力压裂前后三维采动应力和微震事件进行实时监测。研究结果表明：定向长钻孔分段水力压裂实施后，顶板岩层应力集中程度明显降低，主应力方向改变，超前支承压力影响范围减小，采动影响下应力集中系数由2.20下降到1.32，弹性应变能密度峰值由200 kJ/m³下降到80 kJ/m³；压裂后大能量微震事件明显减少，微震事件日平均能量由100 kJ/d下降到10 kJ/d，能量释放缓和且均匀，空间平均释放能量保持在4~8 kJ/m，且由低频高能释放形式转变为高频低能释放形式。
关键词：坚硬顶板;分段水力压裂;应力;微震;冲击地压

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发布时间：2022-08-07
高温处理后巴丹托鲁水电站凝灰岩的三轴压缩力学特性与损伤演化规律
陈徐东,冯璐,王佳佳,郭胜山,徐宇帆
2022, 53(7): 2594-2605. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.019

摘要：以印度尼西亚巴丹托鲁水电站为工程背景，对坝址处凝灰岩分别开展100，200和300 ℃高温下的三轴压缩试验研究。针对其应力-应变曲线、体积应变特性、破坏及失稳形式展开分析，结合脆性指数分析凝灰岩的脆-延性转化特征，基于Pearson相关系数探讨温度、围压与不同特征参数的相关性。结合应力-应变曲线分析凝灰岩的弹性应变能及耗散能的演变过程，并基于累积耗散能定义损伤变量。研究结果表明：高温及高围压能够提升凝灰岩的延性。凝灰岩破裂面数量随温度升高而增多，不同围压下岩样由脆性张拉破坏向剪切破坏转变，失稳形式由突发型失稳向渐进型失稳过渡。凝灰岩的峰值应力、弹性模量、泊松比、膨胀角、内摩擦角及黏聚力等参数均随温度及围压的变化呈现出一定的变化规律。凝灰岩的能量演化曲线能够较好地反映不同阶段的裂缝发育情况，损伤因子演化曲线具有三阶段特性，与试样突发型失稳的破坏特征一致。
关键词：凝灰岩;三轴压缩;力学特性;高温处理;损伤演变

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发布时间：2022-08-07
砼芯水泥土桩复合地基工作性状研究
俞建霖,杨晓萌,周佳锦,徐山岱,龚晓南,赵新文
2022, 53(7): 2606-2618. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.020

摘要：考虑地基土体分层以及砼芯和深层水泥土搅拌桩(DCM桩)长度不同的情况，提出刚性基础下砼芯水泥土桩复合地基工作性状的迭代分析方法，并将该法所得沉降计算结果与实测结果进行比较，验证该方法的可靠性；随后采用所提方法分析含芯率、芯长比、面积置换率以及荷载水平等因素对复合地基桩土应力比和沉降的影响。研究结果表明：含芯率、芯长比、面积置换率以及荷载水平均会对复合地基的工作性状产生较大影响，且含芯率、芯长比与桩土应力比呈正相关，面积置换率、荷载水平与桩土应力比呈负相关；在复合地基各部分的沉降中，纯水泥土桩段压缩所造成的沉降量占比较高，且受芯长比、面积置换率以及荷载水平的影响较大。
关键词：砼芯水泥土桩;复合地基;荷载传递规律;桩土应力比;沉降

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发布时间：2022-08-07
水泥固化软土抗拉特性研究
李斯臣,杨俊杰,武亚磊,王曼
2022, 53(7): 2619-2632. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.021

摘要：为探究固化土的拉伸破坏问题，利用研制的单轴拉伸试验仪研究水泥固化不同软土的抗拉特性；基于抗拉强度随灰水比(水泥与水的质量之比)和龄期的变化规律，建立双曲线形式的抗拉强度-龄期关系式。研究结果表明：抗拉强度、拉伸模量随水泥土的灰水比和龄期增加而增大；表征材料韧性的断裂能随龄期增加而增大，胶州湾黏土固化土断裂能随灰水比先增大后减小，而东营港粉土固化土断裂能随灰水比持续增大；水泥土的抗拉强度与无侧限抗压强度呈线性关系，其拉压比可取0.15；与其他学者的试验数据对比，所提公式的抗拉强度计算值与试验结果较吻合，能在一定程度上反映水泥固化软土抗拉强度随龄期的变化规律。
关键词：水泥固化软土;抗拉特性;灰水比;龄期;抗拉强度预测

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发布时间：2022-08-07
生物聚合物改良预崩解炭质泥岩水稳性及冲刷试验研究
付宏渊,查焕奕,潘浩强,曾铃,刘杰
2022, 53(7): 2633-2644. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.022

摘要：为提高炭质泥岩边坡坡面水稳性及抗冲刷能力，本文利用瓜尔胶生物聚合物改良表层预崩解炭质泥岩。通过开展不同掺量下瓜尔胶改良预崩解炭质泥岩的无侧限抗压强度试验、渗透试验、持水特征试验、崩解试验及边坡冲刷模型试验，分析瓜尔胶对预崩解炭质泥岩力学性能、持水特征、渗透系数、水稳性及坡面抗冲刷能力的影响，并探讨瓜尔胶改良预崩解炭质泥岩微观机理及生态护坡机理。研究结果表明：瓜尔胶可有效增强预崩解炭质泥岩的力学性能，随着瓜尔胶掺量增加，试样无侧限抗压强度增大，养护8 d后，其增幅可达206%；改良预崩解炭质泥岩的含水率及失水速率均随瓜尔胶掺量增大而逐渐减小；瓜尔胶减小了预崩解炭质泥岩的渗透系数，改良后预崩解炭质泥岩渗透系数仅为改良前的4.30%~42.58%；瓜尔胶掺量越大，改良预崩解炭质泥岩崩解率及最终崩解率越小；随着瓜尔胶掺量增加，坡面冲刷速率明显减小，仅为最初的1.0%~6.9%。由此可见，瓜尔胶可有效提升炭质泥岩边坡表层预崩解炭质泥岩的力学性能、持水特性、水稳性及抗冲刷性能，减小其渗透系数，是一种新型、环保的炭质泥岩边坡表层防护材料。
关键词：炭质泥岩;生物聚合物;持水特征;崩解试验;冲刷模型试验

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发布时间：2022-08-07
动力及湿化作用下粗粒土路堤填料的力学性能
何忠明,卢逸恒,向达,刘正夫
2022, 53(7): 2645-2655. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.023

摘要：为研究粗粒土路堤填料在动力湿化作用下的力学性能，结合动、静三轴试验探讨不同动力和湿化条件下粗粒土试件的轴向永久变形特性，分析不同动偏应力 $σ_{d}$ 、含水率 $ω$ 及荷载频率 $f$ 影响下粗粒土路堤填料的力学和变形特性。试验结果表明：粗粒土路堤填料的轴向永久变形随着动偏应力 $σ_{d}$ 、土体含水率 $ω$ 、荷载频率 $f$ 的增加而增大，但轴向永久变形主要发生在动力加载前期，当加载次数达到1 000次时，各试件的轴向永久变形达到总变形的83%以上，之后轴向永久变形趋于稳定；粗粒土路堤填料试件在静三轴压缩试验中的应力应变关系表现出明显的非线性，动偏应力 $σ_{d}$ 、土体含水率 $ω$ 、荷载频率 $f$ 越高，试件在静三轴试验中达到同一轴向应变所对应的偏应力越低；在不同动力及湿化条件下，粗粒土路堤填料试件的黏聚力c和内摩擦角 $ϕ$ 均随动偏应力 $σ_{d}$ 、含水率 $ω$ 、荷载频率 $f$ 的增加而降低，而其体应变 $ε_{v}$ 则相反。
关键词：道路工程;粗粒土路堤填料;力学性能;三轴试验;动力湿化

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发布时间：2022-08-07
路堤荷载下坡脚处不同排距斜直组合桩工程特性试验研究
周德泉,蔡港旗,胡鹏,冯晨曦,刘承昕,曹之烨,肖灿,李留玺,周毅
2022, 53(7): 2656-2667. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.024

摘要：采用斜直组合桩加固坡脚软基，在此基础上，通过模型试验研究路堤循环加卸载下坡脚处不同排距斜直组合桩的工程特性。研究结果表明：桩侧土压力沿深度方向呈先增大、后减小的趋势，随荷载或者加载次数增大而增大。后排直桩桩侧土压力随排距增大而增大，在0.4L(L为桩长)处达到最大值；前排斜桩桩侧土压力随排距增大而减小，在0.6L处达到最大值。前排斜桩水平位移及其峰值随荷载和加载次数增大而增大，随排距增大而减小。上部位移增速大于下部位移增速，桩头位移增速最大。当排距为2.5d~4.0d(d为方桩边长)时，桩身水平位移峰值随排距增大而快速递减。桩身弯矩及其峰值随荷载或者加载次数增大而增大。后排直桩弯矩峰值出现在桩身中部，随排距增大而增大；前排斜桩弯矩峰值出现在桩头，随排距增大而减小。在均质砂土地基中，后排直桩将率先在桩身中部发生弯曲破坏，排距越大，破坏越早发生；前排斜桩将平移并绕桩底转动，最后在桩顶发生破坏。在工程实践中，建议排距取桩径或方桩边长的2.5倍，后排直桩的抗弯刚度取前排斜桩的2.5倍以上。
关键词：路基工程;斜直组合桩;模型试验;工程特性

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发布时间：2022-08-07
波形腹板阻尼器人字形支撑框架的抗侧性能研究
王威,徐善文,罗麒锐,孙壮壮,王冰洁,刘磊
2022, 53(7): 2668-2679. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.025

摘要：为了研究波形腹板阻尼器的滞回性能，首先，分别设计横向波形腹板阻尼器、竖向波形腹板阻尼器2个试件；其次，对波形腹板阻尼器建立有限元模型，借助于ABAQUS有限元软件，分析波形腹板阻尼器人字形支撑框架结构的抗侧性能；最后，结合有限元算例，推导得出波形腹板阻尼器人字形支撑框架的抗侧刚度及承载力计算公式。研究结果表明：横向和竖向波形的阻尼器都具有良好的滞回性能，且竖向波形腹板阻尼器的承载力更高，适合布置在人字形支撑框架结构中。有限元模拟与试验得到的滞回曲线吻合度较高，故有限元结果可以为波形腹板阻尼器在支撑框架结构中的应用提供参考依据。在支撑框架结构中设置波形腹板阻尼器，阻尼器能够发挥其耗能作用，将结构的变形及损伤集中于波形腹板上，保护结构的安全。抗侧刚度及承载力的计算值与其相应的模拟值的相对误差均较小，可以为支撑框架结构的设计提供参考。
关键词：波形腹板;阻尼器;人字形支撑;框架结构;承载力

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发布时间：2022-08-07
BFRP格栅增强地聚物混凝土三明治墙受压性能
徐玉野,陈炳琪
2022, 53(7): 2680-2693. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.026

摘要：为了分析BFRP格栅增强地聚物混凝土三明治保温墙的轴心受压性能与面外偏压性能，分别对6面BFRP格栅增强地聚物混凝土三明治墙、1面BFRP筋地聚物混凝土三明治墙和1面钢筋混凝土三明治墙的受压性能进行试验研究，分析面外偏压荷载的偏心距、长细比、增强材料类型和混凝土类型对三明治墙的破坏形态、荷载-变形曲线、受压承载力和应变发展的影响。基于现有规范中实心墙的轴压和稳定临界力计算公式，提出三明治夹心墙轴压和平面外稳定临界力计算公式，并基于平截面假定和条带法近似计算三明治墙的偏压承载力。研究结果表明：BFRP格栅增强地聚物混凝土三明治墙的轴压力学特性与BFRP筋地聚物混凝土三明治墙的类似，但由于BFRP材料具有较低的弹性模量，二者对混凝土三明治墙轴压承载力的增强作用比普通钢筋的低。当面外偏心距分别为30 mm和90 mm时，高度为2 100 mm的BFRP格栅增强地聚物混凝土三明治墙的偏压承载力相比于轴压试件分别降低24.6%和68.8%；高度为3 300 mm的BFRP格栅增强地聚物混凝土三明治墙的偏压承载力相比于轴压试件分别降低21.6%和74.3%。当墙体高度从 2 100 mm增大到3 300 mm时，轴压三明治墙体以及面外偏心距分别为30 mm和90 mm的三明治墙体的受压承载力分别降低21.2%，18.1%和35.0%；本文提出的偏压承载力计算方法对小偏压试件有较高的计算精度，而对大偏压试件偏压承载力的计算精度有待进一步提高。
关键词：混凝土;地聚物;三明治墙;受压性能;BFRP格栅

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发布时间：2022-08-07
尾矿库漫顶溃坝机理与溃坝过程数值模拟
刘嘉欣,阎志坤,钟启明,陈亮,单熠博
2022, 53(7): 2694-2708. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.027

摘要：针对尾矿库漫顶溃坝问题，采用尾矿库漫顶溃坝离心模型试验，研究挟砂漫顶水流作用下的溃口尺寸和溃口流量的演化规律，并将尾矿库溃坝过程分为下游坡冲蚀、溯源冲蚀、沿程冲蚀3个阶段；在此基础上建立沿深度取积分平均值的二维溃坝数学模型，该模型可考虑坝坡上重力分量对冲蚀率的影响以及溃坝过程中溃口边坡的失稳坍塌。采用全耦合方法将水动力方程和非平衡坝料冲蚀方程转换为含源项的浅水方程形式，并基于矩形网格下的有限体积法进行离散处理和数值求解。采用双侧扩宽水槽中动床试验和尾矿库漫顶溃坝离心模型试验对模型的合理性进行验证。研究结果表明：采用本文所提模型得到的溃口最终形态、溃口流量变化过程和溃口断面发展过程与实际情况基本吻合，验证了模型的合理性。
关键词：尾矿库;漫顶;离心模型试验;溃坝机理;流固耦合;数值模拟;模型验证

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发布时间：2022-08-07
基于响应面法的聚丙烯纤维再生砖骨料混凝土配合比优化
黄炜,郭余婷,葛培,权文立,董昆仑
2022, 53(7): 2709-2718. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.028

摘要：为获得再生砖骨料(RBA)最优取代率和聚丙烯纤维(PPF)最优体积分数，制备力学性能良好的聚丙烯纤维再生砖骨料混凝土(PPFRBAC)，在三因素三水平正交试验基础上利用响应面法(RSM)建立回归模型，研究水灰比、RBA取代率和PPF体积分数对PPFRBAC抗压强度和劈裂抗拉强度的影响；结合渴求函数对PPFRBAC配合比进行优化，并对优化结果进行试验验证。研究结果表明：通过RSM建立的回归模型具有较高的精确度和可信度；水灰比对PPFRBAC抗压强度和劈裂抗拉强度的影响最大；在3种不同水灰比下，模型预测的RBA最佳取代率均为100%，PPF最优体积分数均为0.9%，且强度预测值与试验值之间的相对误差绝对值均小于5%，说明本文所提出的模型可为纤维增强再生砖骨料混凝土配合比多目标优化提供参考。
关键词：响应面法;聚丙烯纤维;再生砖骨料混凝土;配合比优化

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发布时间：2022-08-07
不同轴压比下浆锚连接装配式异形柱框架结构的抗震性能试验研究
倪韦斌,张旭,王少杰,周满,孙宏宇,吕绪亮
2022, 53(7): 2719-2732. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.029

摘要：为研究不同轴压比下混凝土异形柱框架结构的抗震性能，采用“浆锚连接+节点后浇”装配方案，设计并制作轴压比分别为0.14和0.28的足尺试件PCFS1和PCFS2，并对其进行低周循环往复加载试验。研究结果表明：“浆锚连接+节点后浇”连接方案安全可靠，试件PCFS1和PCFS2初裂分别出现在一层柱底部灌浆口、梁两端竖向拼接处，结构失效均以梁铰破坏为主；试件滞回曲线均呈反“S”形，轴压比增大后滑移现象减轻，捏拢现象显现，极限变形与耗能能力下降，延性降低，但耗能与承载稳定性能均较好，满足延性要求；2个试件各层及整体结构的极限弹塑性层间位移角均满足“大震不倒”抗震设防限值要求。在浆锚连接装配式混凝土异形柱框架结构的实际应用中，建议采取有效措施以推迟首条裂缝出现的时间，并在弹性分析时考虑结构的整体空间效应。
关键词：装配式混凝土结构;异形柱框架结构;浆锚连接;抗震性能;轴压比

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发布时间：2022-08-07

能源工程 • 交通运输工程

生物质制氢与煤制氢过程的技术经济分析与生命周期评价
周天,赵叶静,刘志强,李国选,崔培哲,杨声
2022, 53(7): 2733-2745. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.030

摘要：为探究传统制氢工艺与新型制氢工艺的经济性与环保性，采用技术经济分析和生命周期评价(LCA)的方法对煤制氢过程和生物质制氢过程产生的温室气体(GHG)排放和能源消耗(EC)进行分析，其中，技术经济分析包括总资本投资(TCI)和生产成本，系统生命周期边界包括原料生产与运输、合成气体的产生、氢净化、氢的运输和应用。研究结果表明：与煤制氢工艺相比，生物质制氢工艺的原料消耗和总资本投资大，但生产成本低，排放的温室气体少；生物质制氢工艺的能耗与煤制氢工艺的能耗相比低75.4%，温室气体排放量比煤制氢过程的排放量低89.6%。
关键词：生命周期;制氢;技术经济;能源消耗;环境

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发布时间：2022-08-07
管道类结构中障碍物阻塞比对可燃液体蒸气爆燃特性的影响
陈长坤,张宇伦,赵小龙
2022, 53(7): 2746-2755. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.031

摘要：为探究可燃液体蒸发扩散诱导的非均匀蒸气浓度分布下障碍物阻塞比对管道类结构爆燃特性影响，利用矩形截面管道模型开展爆燃实验。采用高速摄像机和压力传感器测量并记录爆燃火焰和压强的传播过程。在障碍物宽高比固定的条件下，研究阻塞比对火焰传播速度、压强和出口位置CO体积分数等的影响。研究结果表明：障碍物边缘对火焰前沿的剪切作用能够在一定程度上促使火焰传播加速。火焰传播速度随阻塞比增大而先增大后减小，最大传播速度为97.5 m/s。爆燃压强的变化趋势与火焰传播速度的类似，当达到当前实验条件下的临界阻塞比0.40时，爆燃压强达到峰值。最大压强和爆炸威力指数均表现出随障碍物阻塞比增大而先增大后减小的趋势。此外，管道结构洞口处CO体积分数随阻塞比增大而呈单调增大趋势，最高CO体积分数达到730×10^-6。
关键词：狭长管道类结构;蒸气爆燃;阻塞比;火焰传播速度;爆燃压强

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发布时间：2022-08-07
涡轮集气腔结构参数优化研究
王振宇,王春华,张靖周
2022, 53(7): 2756-2765. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.032

摘要：涡轮集气腔承担着为导向叶片输送冷气的任务，是航空发动机空气系统的重要组成部件。为进一步降低冷气流动损失，降低出流不均匀度，针对涡轮集气腔结构参数展开多目标优化研究。首先通过拉丁超立方数值实验设计以及涡轮集气腔物理模型求解，获得一定容量的数据样本；然后基于数据样本训练径向基函数(RBF)神经网络参数，建立优化代理模型；最后引入遗传算法在设计区间内寻优，获得最佳集气腔结构。研究结果表明：通过优化，腔内流线变化更为平缓，进气导管射流冲击效应和出流孔的抽吸效应明显减弱；在流量系数和出口不均匀度目标权重分配均为0.5的条件下，与现有基准模型相比，优化后集气腔出口流量系数提高了26%，出流不均匀度降低了79%。说明神经网络模型和遗传算法可有效应用于涡轮集气腔结构优化。
关键词：航空发动机;涡轮集气腔;结构优化;径向基函数神经网络;遗传算法

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发布时间：2022-08-07
循环流化床机组锅炉深度调峰负荷水循环安全性分析
聂鑫,谢海燕,杨冬,刘辉,周科,周志培,李宇航,柳宏刚
2022, 53(7): 2766-2776. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.033

摘要：为了提升燃煤机组深度调峰能力，针对某循环流化床(CFB)机组锅炉进行深度调峰负荷试验研究，并对锅炉水循环的安全性进行分析。以现场测试锅炉低负荷数据为基础，建立循环流化床锅炉水循环计算模型，并对锅炉炉水循环特性相关参数进行计算，得到深度调峰负荷下锅炉循环倍率、流量分配、循环流速和水冷壁金属壁温等的分布。研究结果表明：锅炉负荷可安全降至最大连续蒸发负荷的27%，并维持稳定运行，主蒸汽温度大于530 ℃，脱硝反应器进口烟温在315 ℃以上，炉膛负压正常，环保指标正常，各受热面温度不超限，但左、右侧床温存在偏差。深度调峰负荷下锅炉的循环倍率均满足安全运行要求，且有足够的安全裕度；流量分布合理，循环流速均在安全范围内，金属温度能够满足材料强度和抗氧化的要求，且在正常热负荷下水冷壁管不会发生停滞现象，但若炉膛热负荷和床温进一步降低，则有可能造成循环停滞。
关键词：深度调峰;循环流化床;水动力参数;水冷壁

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发布时间：2022-08-07
持续负温环境下入模温度对水泥水化热的影响及预测模型
龙朝飞,张戎令,郭海贞,段运,肖鹏震,段亚伟
2022, 53(7): 2777-2788. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.034

摘要：为了研究不同入模温度下的水泥水化放热规律，采用溶解热法对持续负温环境下的水泥进行水化热测定试验。为了对冻土区水泥水化热进行定量分析及预测，采用指数、幂指数、复合指数、双曲线函数、对数模型这5种水化放热模型对试验数据进行拟合及误差分析，最终建立冻土区入模温度-水化热的预测模型。研究结果表明：在持续负温环境下，水泥水化放热速率减慢，随着入模温度升高，水泥的累计水化热和水化放热速率均提高；提高入模温度有利于负温环境下水泥水化放热，且入模温度越高水泥水化愈充分；在水化过程后期，负温抑制水泥水化的不利影响将会减弱。在5种预测模型中，双曲线函数模型可以较好地预测持续负温环境下水泥水化热随龄期变化的规律。本文所提模型可有效预测持续负温环境下不同入模温度工况对应的水泥水化热。
关键词：多年冻土;持续负温环境;水化热;入模温度;预测模型

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发布时间：2022-08-07
粗、细粒径煤质对道砟颗粒剪切性能的影响
陈宪麦,陈楠,王日吉,李赛,董春敏
2022, 53(7): 2789-2797. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.035

摘要：为探究脏污材料的粒径级配对道砟工作性能的影响，针对清洁道砟和不同粒径煤质污染的脏污道砟进行离散元仿真，采用离散元法对清洁道砟分别添加粗、细2种粒径级配的脏污材质，在脏污程度为20%，30%和40%和法向加载应力为20，50和100 kPa等不同工况下进行大型直剪试验模拟，从微细观层面分析脏污材料粒径与脏污程度对道砟剪切力学特性的影响，根据已有的试验数据验证离散元模型参数和模拟结果的准确性。研究结果表明：道砟的剪切应力随剪切箱顶板法向荷载的增大而增大、道砟体积剪胀量随法向荷载增大而减小；剪切试验模拟后，颗粒间的较大接触力沿剪切箱左下—右上角连线分布，且脏污材料粒径越小，污染程度越大，会导致较大接触力分布范围越广；与粗粒径煤炭相比，细粒径煤粉显著降低道砟颗粒间的配位数、接触力、剪切应力等力学特性，且污染程度越大现象越明显，细粒径级配的脏污材质更易导致道砟剪切性能降低；在细粒径煤质污染的道砟集料中，煤粉会很大程度地填充道砟颗粒间的空隙，随脏污程度增大，道砟间填充的煤粉越多更容易处于悬浮状态，导致道砟颗粒间的相互作用力逐渐向煤粉颗粒间的相互作用力转变，使道砟抵抗外荷载的能力降低，这也是煤粉污染的道砟集料比煤炭污染的道砟力学性能下降更多的主要原因。
关键词：直剪试验;粒径级配;离散元;剪切性能;脏污程度

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发布时间：2022-08-07
波浪形前缘叶片对动车组牵引变压器冷却风机气动性能及噪声特性的影响
冀怡名,史佳伟,圣小珍,何远鹏,徐凡,陈力
2022, 53(7): 2798-2808. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.036

摘要：对现有冷却风机噪声进行测试，并利用LES方法和FW-H方程，建立冷却风机的流场和气动噪声预测模型。利用验证后预测模型，参考驼背鲸鳍肢前缘凸起的波浪形结构，设计3款具有正弦曲线波浪形前缘结构的叶片并应用于出风口叶轮。对比分析装配原型叶片的风机模型和装配波浪形前缘结构叶片的风机模型间流场和远场气动噪声的差异。研究结果表明：现场测试与预测模型的一致性较好；与原型叶片相比，设计的3种叶片可使距出风口1 m处的噪声测点的A计权总声压级降低量达4.5 dB；使用具有波浪形前缘结构的叶片可以提高冷却风机的流量和效率；波浪形前缘结构通过改变叶片前缘的压力梯度分布、破坏前缘处的涡结构及降低叶顶泄漏流的强度可有效降低冷却风机的气动噪声，其中宽频噪声降噪显著，且波浪形前缘结构的波长越短，降噪性能越好。
关键词：声学;冷却风机;气动噪声;数值模拟;波浪形前缘结构;频谱分析;叶顶泄漏流

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发布时间：2022-08-07
裙板结构对市域列车车内噪声的影响分析
顾汉星,王瑞乾,杜星,陈建政,肖新标
2022, 53(7): 2809-2818. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.07.037

摘要：为了研究裙板结构对市域列车车内噪声的影响，基于边界元法，根据市域动车组实际几何尺寸、车辆基本参数和主要噪声源，考虑声源激励特性和传递路径，建立市域列车车体表面声学响应仿真计算模型，分析计算安装裙板后的车体表面声学响应，并作为后续研究加装裙板结构对车内噪声影响的声源激励边界。基于统计能量分析方法，建立市域列车车内噪声仿真预测模型，将计算得到的轮轨声源振动声辐射和现场试验得到的各辅助设备声压级作为声源激励输入，通过线路试验验证模型的有效性。借助于理论模型调查裙板位置和裙板高度对车内噪声的影响。根据车体结构的隔声和裙板吸声处理优化结果，对车内噪声进行降噪效果评估。研究结果表明：当转向架及辅助设备位置安装全遮挡裙板时，最高可使车内噪声增加2.9 dB。将地板和车门隔声量同时增加7.0 dB，且裙板全铺设吸声材料，可以消除安装裙板对车内噪声的影响。
关键词：城市轨道交通;车内噪声;统计能量分析法;市域列车;裙板

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发布时间：2022-08-07

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