English Version 中南大学出版社

最新刊期

2022 年第 11 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

基于COMSOL Multiphysics的椭圆齿齿板介质的颗粒捕集行为
孙自玺,薛子兴,荆子航,卢东方,王毓华,郑霞裕
2022, 53(11): 4207-4216. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.001

摘要：为进一步提升平环强磁选机的颗粒捕集性能和分选效果，以直角齿齿板介质为基准，采用COMSOL Multiphysics研究不同长径比的椭圆齿齿板介质的磁场特性、磁性颗粒运动规律及磁性颗粒的捕集行为。研究结果表明：对于两类齿板介质，低场强下，齿尖处均为磁性吸引区域，齿谷处均为磁性排斥区域，高场强下，椭圆齿介质齿谷会产生磁性吸引区域；椭圆齿齿板介质的颗粒捕集性能随长径比的增大而增加，且长径比λ≥1.5的椭圆齿齿板介质具有优于直角齿齿板介质的颗粒捕集性能，在平环强磁选机中具有较大的应用潜力。
关键词：齿板介质;椭圆齿;长径比;颗粒捕集

427

|

101

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32579336 false

发布时间：2022-12-09
钢铁烧结过程气体流场数值模拟与风量分布优化
陈许玲,王鑫,黄晓贤,范晓慧,甘敏,季志云,罗文平,赵改革,汤乐云,方天任
2022, 53(11): 4217-4225. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.002

摘要：在系统研究烧结料层各带的流动阻力特性的基础上，结合计算流体力学方法及化学反应动力学模型建立烧结过程气体流场数值模拟模型，计算得到烧结过程料层内的气体流场和气-固相温度场，并采用烧结杯试验进行验证。基于烧结过程数值模拟模型，分析降低烧结前期和后期风量、提高中期风量的优化分布方案对料层热状态的影响规律。研究结果表明：料层最高温度和烧结过程风量的计算相对误差分别小于4.0%和6.5%。采用优化的风量分布后，烧结前期料层热状态改善较为明显，料层最高温度提高约18 ℃，熔融带厚度增加了约11 mm，开始形成时间提前了约2 min，有利于上层物料形成更多的液相，并充分冷凝结晶；烧结中期风量的提高，弥补了前期风量降低对垂直烧结速度降低的不利影响；烧结后期料层的燃烧反应结束，熔融带逐渐变薄，风量降低使得料层最高温度有所下降，可避免下部料层因温度过高而出现过熔现象。采用风量分布优化方案后，有助于提高烧结成品率和转鼓强度，同时在不影响垂直烧结速度的前提下，每吨混合料的空气消耗量可降低约5.8%，有助于降低风机电耗、减少废气总排放量，提升流程绿色化水平。
关键词：钢铁烧结;气体动量方程;过程状态;数值模拟;流场

285

|

34

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32579260 false

发布时间：2022-12-09
典型纽曼块矿的热爆裂机制
易凌云,肖华荣,张楠,赵强,魏进超,喻明军
2022, 53(11): 4226-4233. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.003

摘要：以典型纽曼块矿为对象，采用SEM-EDS，XRD，TG-DSC和全自动压汞仪等测试技术分析矿石性质，研究纽曼块矿热爆裂特性及其形成机制。研究结果表明：纽曼块矿为典型的赤(褐)铁矿，加热过程的质量损失主要表现为吸附水和结晶水的汽化脱除；其中，结晶水的分解脱除是引起块矿爆裂的主要诱因，而吸附水的汽化脱除对热爆裂影响不大；纽曼块矿的爆裂起始温度为425 ℃左右，此时，爆裂指数为2.61%，当温度为700 ℃和900 ℃时，爆裂指数分别达到13.62%和14.89%；爆裂主要发生在受热过程的前 10 min，与结晶水的分解脱除时间基本一致，块矿受热后结晶水分解形成水蒸气在块矿内部逐渐扩散、累积，使得局部应力增大并集中作用于硅铝含量高、孔隙结构发达的结构薄弱部位，当累积应力高于该部位的强度极限时即形成爆裂。
关键词：含铁块矿;结晶水分解特征;应力累积;硅铝界面;热爆裂机制

320

|

22

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32578514 false

发布时间：2022-12-09
水合氧化锆吸附剂在电池级硫酸锰溶液中除氟研究
胡慧萍,董和大,彭奇凡
2022, 53(11): 4234-4241. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.004

摘要：采用沉淀法制备水合氧化锆吸附剂，研究水合氧化锆吸附模拟硫酸锰溶液中氟离子的性能。考察不同实验条件下水合氧化锆对氟的吸附效果的影响，并利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)手段对吸附剂吸附前、后的形貌进行表征及对吸附机理进行分析。研究结果表明：在含锰90.39 g/L、氟50 mg/L的硫酸锰溶液中，水合氧化锆最佳吸附条件为pH=4.0，吸附剂用量为2 g/L，吸附时间为8 h，在吸附温度为20 ℃时，吸附后溶液中残留氟质量浓度为8.54 mg/L，锰损失与溶液中锆残留量均很低。实验数据与拟二级动力学模型及Freundlich吸附等温模型所得结果高度拟合。升温有利于吸附，35 ℃下理论最大平衡吸附容量为77.64 mg/g。氟离子通过与吸附剂上羟基发生离子交换而被去除。水合氧化锆是适用于电池级硫酸锰溶液中氟吸附脱除的有效材料。
关键词：电池级硫酸锰;除氟;水合氧化锆;机理

177

|

29

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32579676 false

发布时间：2022-12-09
均匀化处理对3003铝合金析出行为的影响
熊志方,晏南军,张艳,杨明
2022, 53(11): 4242-4252. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.005

摘要：研究不同温度和不同均匀化方式(单级均匀化和双极均匀化)对3003铝合金连续TRC板材表层和芯部析出行为的影响。研究结果表明：当均匀化温度低于500 ℃时，析出主要以沉淀形核为主；当温度高于500 ℃时，析出以长大、Ostwald熟化效应为主，在双级均匀化处理的低温阶段，析出以异质形核为主。此外，表层和芯部在不同预处理温度下的析出行为存在一定差异，这是由于表层变形量较大导致其粗大共晶相碎化，并促进应变诱发第二相析出，最终导致表层获得尺寸更小、数量更多的第二相。当均匀化温度为500 ℃时，表层和芯部第二相数量和尺寸分布均匀，这是由于表层第二相粗化以及芯部针状相的析出都有利于板材获得均匀的显微组织。
关键词：3003铝合金;均匀化处理;再结晶行为;第二相分布

239

|

15

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32579444 false

发布时间：2022-12-09
基于球压痕法的玻璃材料强度原位快速表征技术
刘小根,齐爽,万德田,孙与康,包亦望,郑德志
2022, 53(11): 4253-4261. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.006

摘要：提出基于球压技术的玻璃材料强度原位快速表征技术，研究压入载荷与环形裂纹直径变化的关系。基于均强度理论，推导玻璃局部强度与初始环形裂纹直径之间的关系式，设计通过测量初始环形裂纹直径来反演玻璃强度及残余应力的原位快速测试方法及装置，并进行试验验证。研究结果表明，在达到临界载荷时，玻璃表面产生的初始环形裂纹直径存在一个稳定区，仅当压入载荷递增至临界载荷的120%以上时，初始环形裂纹的圆环内玻璃才破碎开裂，并形成次环形裂纹，次环形裂纹直径随压入载荷增大而减小。初始环形裂纹直径与玻璃开裂时刻的强度相关。
关键词：玻璃;强度;球压痕法;初始环形裂纹;原位快速表征技术

157

|

8

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32578769 false

发布时间：2022-12-09

机械工程 • 控制科学与工程

充液管路振动特性半解析建模及卡箍布局优化
张宇,孙伟,刘旭东
2022, 53(11): 4262-4270. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.007

摘要：航空发动机管路系统中大部分管路处于充液状态且包含多个卡箍支撑，合理地设计卡箍布局可使管路系统的固有频率有效避开外界的激振频率，实现减振目的。以多卡箍支撑充液管路为对象，提出管路的振动特性半解析模型及卡箍布局优化的方法。含多卡箍支撑的充液管路属于超静定结构，将该管路系统分为空管、卡箍、管内流体3部分，对每一部分单独进行能量分析，然后进行组集。为了研究充液状态以及流速等参数对卡箍布局优化结果的影响，在没有引入外界激励频率的前提下，以1阶固有频率最大为优化目标，建立较为通用的卡箍布局优化模型，采用粒子群优化算法对该优化模型进行求解。最后进行实例研究，与文献中有限元法进行对比，证明所研发的半解析模型的合理性，并在此基础上进行卡箍布局优化，分析液体质量、流速、管型等参数对卡箍布局优化结果的影响。研究结果表明，若仅以1阶固有频率最大为优化目标，则液体质量、流速、管型等参数均可忽略，仅以指定管径的空管为对象执行优化就可获得所需的卡箍布局优化结果。
关键词：多卡箍支承;充液管路;振动特性;半解析建模;卡箍布局优化

142

|

11

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32578805 false

发布时间：2022-12-09
耦合磁滞的电-机械转换器多场建模及参数优化
陈淑梅,柯旭锟,吴荣钰,黄惠,杜恒,李雨铮
2022, 53(11): 4271-4281. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.008

摘要：为准确描述微小型电-机械转换器的频响受磁路敏感参数的影响规律，提出融合磁滞的电-机械转换器电-磁-固耦合多场的仿真模型，模拟转换器毫秒级的动态响应。首先，根据转换器的结构原理及各物理量的作用关系，在COMSOL平台中建立转换器电-磁-固耦合动态仿真模型，并引入J-A模型描述高频激励下的动态磁滞特性；然后，搭建电-机械转换器高频电磁力测试台以验证仿真模型准确性；最后，基于所建模型对转换器的影响频响的关键参数进行分析，得出激励电压、线圈匝数、衔铁长度和弹簧刚度的优化方法。研究结果表明：本文提出的融合磁滞的电-机械转换器电-磁-固多场耦合仿真模型的最大电磁力仿真结果与实验结果的相对误差仅为0.65%；电-机械转化器的激励电压应控制在12~15 V之间，衔铁长度取值范围为8.0~10.8 mm，线圈匝数可选220匝，弹簧刚度范围应为8~14 N/mm。
关键词：微小型电-机械转换器;多物理场耦合;J-A磁滞模型;参数分析

187

|

12

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32578575 false

发布时间：2022-12-09
基于PSO的水利蜗壳泵叶轮和导叶匹配设计
王文杰,韩振华,黄从兵,裴吉,赵建涛,台格园
2022, 53(11): 4282-4291. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.009

摘要：为改善水利蜗壳离心泵叶轮和导叶的多参数匹配特性，解决性能和几何参数间无精准数学模型的设计难题，提出基于改进粒子群算法的水利蜗壳离心泵水力部件匹配优化方法。首先，采用BladeGen软件对叶轮和导叶进行参数化建模，以三阶贝塞尔曲线分别拟合叶轮和导叶叶片安放角曲线，选取8个控制点(叶轮、导叶各4个)的y坐标值为决策变量，采用CFX软件对不同方案进行定常数值计算得到设计工况效率，并将其作为优化目标；其次，基于叶片泵性能自动优化平台，设定改进粒子群算法种群数和迭代数均为20，自动调动水利蜗壳泵数值计算程序，智能在全局范围内寻优。研究结果表明：在粒子群算法迭代到第13次时，泵效率达到最优，在设计工况下效率提高了3.09%，获得最优参数组合，优化后叶轮和导叶的包角均增大；优化模型内部熵产损失降低，叶轮叶片工作面、叶轮与导叶交界处能量损失明显减小，内部流动更符合叶片型线趋势，流动分离状况得到改善，验证了蜗壳泵智能优化设计方法的合理性。
关键词：泵;能效优化;数值模拟;损失可视化;粒子群算法

160

|

19

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32578732 false

发布时间：2022-12-09

地质工程 • 土木工程

基于等效静荷载法的移动荷载结构拓扑优化
敬海泉,罗楷明,何旭辉
2022, 53(11): 4292-4299. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.010

摘要：土木工程结构中移动荷载的动态特性和惯性特征对结构的稳定与安全具有重要影响，而目前的拓扑优化算法都主要考虑静荷载效应。为了满足对移动荷载拓扑优化的需要，提出一种考虑移动荷载效应的结构拓扑优化设计方法。该方法采用“对偶”加载方式处理移动荷载，并结合等效静荷载法实现考虑移动荷载效应的结构拓扑优化。用提出的拓扑优化方法对案例进行分析，进一步探讨支撑条件和荷载位置对优化结构力学性能的影响，分析对比不同优化后结构在设计荷载作用下的等效应力与跨中位移。研究结果表明：优化后结构在具有良好动力学性能的同时还具有对称性，可有效避免荷载移动方向对优化结构的影响，解决了既有等效静荷载拓扑优化方法无法有效处理移动荷载效应的难题；该方法具有良好的收敛性和适用性，优化后的结构造型美观，受力合理，并节省材料，可为结构设计提供参考。
关键词：结构优化;拓扑优化;等效静荷载法;结构动力分析

141

|

18

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32578863 false

发布时间：2022-12-09
基于Mindlin解的隧道施工引发的附加荷载及接收井变形分析
傅鹤林,张凯源,邓皇适,陈足
2022, 53(11): 4300-4309. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.011

摘要：对盾构机施工引起的接收井的受力和变形进行分析。首先，基于Mindlin解推导出盾构机临近接收井时各施工因素引起的附加应力和简化成竖向地基梁的围护结构变形计算公式；其次，计算分析某地铁盾构附加推力、盾壳摩阻力、盾尾注浆压力引起的深度为13 m时刀盘平面和隧道轴线上的附加荷载、接收井墙面上的附加荷载、不同深度下盾构机距接收井5 m和10 m时围护结构的变形情况并通过数值模拟进行验证。研究结果表明：掌子面附加推力和盾壳摩阻力导致接收井围护结构变形在竖向分布为先增后减，附加注浆压力以刀盘为中心呈反对称分布；在对围护结构变形的影响因素中，盾壳摩阻力影响最大，掌子面附加推力的影响次之，盾尾附加注浆压力的影响可以忽略。
关键词：Mindlin解;盾构施工;接收井;变形特征

159

|

24

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32579296 false

发布时间：2022-12-09
基于混凝土损伤模型的盾构隧道极限承载力研究
施成华,王祖贤,刘建文,雷明锋,彭立敏,彭铸
2022, 53(11): 4310-4325. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.012

摘要：提出一种基于损伤的盾构隧道极限承载力分析方法，引入一种基于能量的应力分解的双标量弹塑性损伤本构模型以描述混凝土材料的损伤劣化行为，而后基于三维非连续接触模型构建盾构隧道精细化数值计算模型，最后，通过与足尺模型试验结果对比验证本文方法的有效性。研究结果表明：本文方法得到的荷载-收敛变形曲线和结构损伤开裂模式与试验结果较吻合，能够较好地反映加载过程中的结构变形、内力的传递、损伤演化过程、失效模式以及应力重分布等；隧道结构的失效破坏过程可分为线弹性阶段、屈服-损伤阶段和失效破坏阶段，在试验加载制度下，模拟出的阶段I和II的荷载限值分别为227.62 kN和418.12 kN，收敛变形限值分别为0.17%D_t和1.34%D_t(D_t为隧道直径)；当隧道收敛变形达到规范规定限值0.60%D_t时，拱顶、拱底和两侧拱腰出现多条纵向离散裂纹，拱顶接头螺栓进入屈服状态，接头塑性铰已具雏形；盾构隧道结构的失效模式表现为拱顶和拱腰接头螺栓屈服、混凝土开裂最终形成多个接头塑性铰而被破坏。
关键词：盾构隧道;混凝土弹塑性损伤本构模型;极限承载力;三维非连续接触模型

184

|

18

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32578931 false

发布时间：2022-12-09
不同布置形式下的桥架电缆燃烧特性
陈长坤,徐童,陈杰,左博元
2022, 53(11): 4326-4334. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.013

摘要：电缆一般是以成束的形式来敷设，同时多集中布置在墙壁附近以及顶棚下方等特殊空间，如电缆隧道、电缆沟、厂房等，这使得电缆桥架火灾在上述特殊环境下往往表现出较为复杂的蔓延行为，同时，电缆燃烧火焰及其形成的熔滴会对附近结构造成破坏，具有较大的危险性。为此，本文以单排桥架电缆为研究对象，分析不同布置间距以及贴壁情况下的电缆燃烧特征。研究结果表明：堆叠、紧密及不同间距(10，20和30 mm)工况下的电缆火蔓延平均速率依次降低；电缆燃烧熔滴质量以及热释放速率平均值和最高值均随电缆间距增加而减小；侧壁和顶板均可以通过影响电缆燃烧火焰的空气卷吸量或热反馈效应而加快电缆燃烧过程，其中，“侧壁+顶板”组合限制条件对电缆燃烧的促进程度最大。
关键词：桥架电缆;燃烧特性;火蔓延速率;热释放速率

114

|

17

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32578894 false

发布时间：2022-12-09
基于微观孔隙特性的动力固结压缩条件下海相软土的变形分析
夏唐代,戴晨祥,何绍衡,丁智,朱黄鼎,周盈
2022, 53(11): 4335-4347. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.014

摘要：为探求软土地基在循环荷载作用下的微观结构变形机理，研究宏观动力响应和微观结构之间的相互关系，对杭州市地铁2号线附近土层的原状海相软土进行动力固结压缩试验和核磁共振试验，获取不同固结围压(p₀)、不同循环动应力比(ζ)和不同超固结比(α_OCR)下的软土动力响应和孔隙微观结构特性。根据试验结果，应用广义加性模型(GAMs)建立微观孔隙结构参数和最终累积应变(ε)的耦合关系。研究结果表明：原状海相软土T₂谱分布主要包含2个峰，主峰面积占全峰总面积的99%以上，表明孔径小于1 μm的小孔隙占99%以上；随着p₀，ζ和α_OCR不断增大，孔隙水弛豫强度显著降低，软土中大孔隙消失，部分小孔隙变化较小，平均孔径减小，孔隙率下降。
关键词：海相软土;累积应变;核磁共振;微观孔隙特性

117

|

18

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32579054 false

发布时间：2022-12-09
脱水泥饼与加气混凝土粉混合料的抗剪强度特性研究
王子昂,詹良通,刘超洋,黄勤,尧俊,刘茹
2022, 53(11): 4348-4358. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.015

摘要：为提高高含水率泥饼的抗剪强度，选用经破碎分选后的加气混凝土粉作为掺合料，利用大尺寸直剪仪开展泥饼与加气混凝土粉混合料的快剪试验，获得纯泥饼和混合料试样的剪应力-位移曲线，分析试样不排水抗剪强度在不同加气混凝土粉掺量、含水率和压实度下的变化规律，并利用筛分析法测试混合料在剪切前后的颗粒级配变化情况。研究结果表明：高含水率泥饼的不排水抗剪强度主要由黏聚力提供，其强度包络线近似为水平直线。混合料颗粒级配曲线在剪切后有所上移，说明剪切过程中发生了颗粒破碎现象，并且含水率越小、竖向压力越大，颗粒破碎程度越高。混合料不排水抗剪强度随着含水率减小、压实度增加而增加，但在压实度超过90%后，增加趋势明显减缓。加气混凝土粉主要是通过降低试样含水率来提高其不排水抗剪强度。对于深圳市含水率约42％的脱水泥饼，建议粉料掺量为30%，在此条件下，试样内摩擦角约为28°(压实度为80%)，且试样含水率处于最优含水率附近。
关键词：脱水泥饼;加气混凝土粉;抗剪强度;含水率;压实度;大尺寸直剪试验

110

|

13

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32579116 false

发布时间：2022-12-09
超高性能混凝土组合桥面板短群钉抗剪性能分析
徐晨,肖涵,杨澄宇
2022, 53(11): 4359-4371. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.016

摘要：为研究后结合正交异性钢-超高性能混凝土(UHPC)组合桥面板短焊钉集群的抗剪性能，开展2个单钉和2个群钉试件静力推出试验，将试验所得短焊钉极限承载能力与国内外规范计算值进行比较，并结合材料塑性损伤模型开展有限元参数化分析。研究结果表明：短焊钉破坏形态均体现为焊钉根部剪断和周围UHPC的局部压溃；集群化短焊钉平均抗剪刚度和承载能力较单钉分别下降了18.1%和12.1%。短焊单钉试件承载力比各规范计算值高6.1%~45.4%；短焊钉集群后承载力试验结果比计算值高1.6%~27.8%，但比AASHTO计算值低约6.8%；随着短焊钉数量的增多，群钉中单个焊钉的平均抗剪刚度与承载能力较单钉呈现下降的趋势；相比常规单钉，群钉中焊钉的抗剪刚度和承载力分别下降3.3%~30.5%和6.8%~17.7%；在极限荷载状态下，群钉周边UHPC的损伤分布呈现明显的不均匀分布和连通的特点，揭示了集群化短焊钉承载力及刚度下降的内在原因。
关键词：桥梁工程;钢-UHPC组合桥面板;短焊钉;群钉效应;参数化分析;破坏形态

107

|

18

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32579161 false

发布时间：2022-12-09
砂土中水平循环荷载下单桩式海上风电体系自振频率偏移规律
王洋,龚维明,竺明星,戴国亮,万志辉
2022, 53(11): 4372-4380. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.017

摘要：提出循环荷载下单桩式风机体系自振频率偏移的理论评估方法。首先，考虑沉陷坑与致密域土体质量守恒原则，量化由循环荷载引起的土体参数变化；然后，基于刚性桩极限平衡理论，建立考虑桩端阻力的桩头三弹簧刚度矩阵；最后，在考虑桩头三弹簧自振频率评估框架的基础上，对循环荷载引起的自振频率偏移规律进行研究。研究结果表明：土体越疏松、桩基长细比越小，循环荷载对结构体系自振频率的影响越显著；而随着循环沉陷、致密的进程，自振频率的偏移率会有所降低。体系自振频率的偏移量和偏移方向与桩土相对刚度有关，在循环荷载作用下，完全刚性桩的自振频率表现出增大趋势，增幅可达3倍以上，设计时需慎重考虑；而半刚性桩体系在循环荷载作用下自振频率有所减小，减小量在5%以内。
关键词：循环荷载;单桩;砂土;自振频率;偏移

150

|

11

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32579222 false

发布时间：2022-12-09
不均匀分布点状矿柱承载条件下顶板最小安全厚度
姜立春,卞浩然
2022, 53(11): 4381-4391. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.018

摘要：为研究不均匀分布点状矿柱承载条件下顶板最小安全厚度，在某省32个地下矿现场调研的基础上，以某地下采空区顶板为对象，根据矿柱位置，将顶板分为行间顶板、列间顶板、行列间顶板等3类，分别构建不同支撑条件下顶板力学模型，推导其应力分量表达式；考虑节理存在对岩体力学性质的劣化作用，建立力学性质劣化的顶板最小安全厚度的计算公式，分析不同跨度比、暴露面积及节理特征顶板最小安全厚度的变化趋势。研究结果表明：空区顶板结构参数影响最小安全厚度，其他条件不变时，跨度比m=1为最小安全厚度极小值点；总体趋势为随着跨度比增大，最小安全厚度降低；最小安全厚度与暴露面积呈正相关，随着暴露面积增大，最小安全厚度增长速率变缓；空区结构参数一定时，顶板岩体节理密度越大，节理面直径越大，顶板最小安全厚度增长越快。数值模拟结果和工程实例验证了理论计算结果的合理性，为地下房柱法矿山安全开采提供理论支撑。
关键词：采空区;不均匀分布;点状矿柱群;顶板最小安全厚度

106

|

9

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32579189 false

发布时间：2022-12-09
大直径盾构始发段冻结对槽壁影响的实测研究
黄丰,石荣剑,岳丰田,张勇,陆路
2022, 53(11): 4392-4400. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.019

摘要：为了分析大直径盾构始发段冻结过程中冻胀对槽壁变形的影响，评价工作井的结构设计和稳定性，依托上海上中路越江隧道盾构始发段冻结加固工程，通过现场监测，分析深基坑槽壁承受冻胀力及变形的变化规律。研究结果表明：冻结初始阶段，冻胀作用主要引起地层压缩变形，当冻土温度降低到-20 ℃以下时，冻胀作用会引起深基坑槽壁水平位移明显增加，盾构始发前实测槽壁顶端最大位移达到28.76 mm；在冻土形成过程中，土体温度降低会明显提高冻土强度和弹性模量，使冻胀力明显增加，而最大冻胀力出现在冻土温度降低到-20 ℃以后，且随着埋深的增加而呈线性增大，施工中实测最大冻胀力由埋深6 m处的0.314 MPa增加到埋深20 m处的0.782 MPa，为相应深度地层压力的1.5~2.0倍，地层最大冻胀力与周围地层的约束作用紧密相关，冻土周围约束作用的变化会明显改变冻胀力及其分布。冻土冻胀力导致工作井底板上部和下部的槽壁结构分别向工作井内部和外部产生弯曲变形，施工中实测最大水平位移分别为2.11 mm和3.62 mm，而冻结38 d后，槽壁水平位移的增加不仅会抑制冻胀力增长幅度，而且可以减小槽壁的弯曲变形。深基坑槽壁的水平变形会明显减小其承受的冻胀力，相应减小其内部的应力分布，而工作井槽壁变形和承受冻胀力的协调作用是影响工作井稳定性的关键因素。
关键词：人工冻结;大直径盾构;盾构始发;槽壁变形;现场监测

153

|

7

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32579473 false

发布时间：2022-12-09
考虑桩-岩界面胶结软化特性嵌岩桩沉降计算
刘艳敏,周传波,周家全,吕国鹏
2022, 53(11): 4401-4411. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.020

摘要：基于混凝土-岩石胶结界面剪切力学特性提出桩-岩界面胶结软化荷载传递模型，并与已有的双曲线型模型、非线性软化模型进行对比分析，明确模型中各参数取值方法。随后，基于3种模型编写桩顶沉降量迭代计算程序，根据不同工程地质条件下试桩试验数据验证迭代程序的合理性，并分析各荷载传递模型在不同工程地质条件下的适用性。研究结果表明：提出的胶结软化模型更适用于嵌岩比例较大或完全嵌岩桩荷载传递计算；荷载-沉降曲线随桩-岩界面极限位移比的变化呈现不规则变化，且胶结软化模型受影响程度比其他2种模型的大；随桩顶荷载不断增加，基于胶结软化模型计算出的荷载-沉降曲线受残余侧阻比影响逐渐增大，残余侧阻比越小，桩顶沉降量越大。
关键词：嵌岩桩;桩侧阻力;荷载传递;胶结;沉降

135

|

19

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32578640 false

发布时间：2022-12-09
基于深度学习的数字岩心图像重构及其重构效果评价
王付勇,赵久玉
2022, 53(11): 4412-4424. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.021

摘要：以鄂尔多斯盆地延长组致密砂岩为研究对象，基于超分辨率生成对抗神经网络(SRGAN)提高数字岩心图像分辨率，研究不同图像放大倍数下SRGAN的重构性能，采用峰值信噪比(PSNR)、结构相似性(SSIM)、孔隙度、分形维数和两点概率函数等对数字岩心重构效果进行定量评价。研究结果表明，利用SRGAN重构的高分辨率图像在视觉效果上与原始CT图像非常接近，其峰值信噪比可以提高20 dB以上。随着放大倍数的增加，PSNR减小了约10 dB，SSIM减小了近一半，分形维数和孔隙度变化幅度不大。放大16倍的重构图像与原始图像的两点概率函数相差较大，图像失真较大，产生多余的伪影，不能作为后续图像重构基础。随后采用深度卷积生成对抗网络(DCGAN)，实现了一维噪声数据到二维数字岩心图像重构，重构图像具有与原始CT图像相近的孔隙度、分形维数分布及连通性特征，但重构岩心图像的两点概率函数整体偏低，连通性较差。生成对抗神经网络可以用于提高数字岩心图像分辨率，实现数字岩心重构，在数字岩心研究领域具有广阔的应用前景。
关键词：数字岩心;CT图像;生成对抗神经网络;超分辨率重构;致密砂岩

119

|

24

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32579539 false

发布时间：2022-12-09
基于奇异值分解的复杂充填尾砂级配综合表征方法
肖柏林,苗胜军,吴凡,高谦
2022, 53(11): 4425-4434. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.022

摘要：针对当前矿山尾砂等充填骨料种类千差万别、颗粒特征指标繁多、难以从级配角度对不同尾砂实现精准区分与定量评价的现状和难题，利用奇异值分解的数据挖掘算法对十多种矿山充填骨料的级配进行分析，提出一种单一指标的级配综合定量表征方法。首先，将尾砂多种特征粒径、分布指数、关键颗粒含量等常用指标组成的13维数据映射到奇异特征空间，得到级配的一维综合特征；然后，将综合特征进行重构恢复，分析该方法的性能；接着对比分析综合特征指标与传统指标在聚类及充填体性能影响分析上的优势；最后，结合工程案例检验该方法的应用效果。研究结果表明，相比于常用的“粒径<20 μm颗粒质量分数”表征分类方法，特征映射方法对骨料的聚类分析结果更准确、更合理，可实现对各类尾砂的多级精准区分；研究获得了复杂充填骨料级配的奇异特征映射空间，可用于其他骨料的重构变换；在文献数据与工程案例组合的应用检验中，充填体强度、流变特性与映射特征值的线性关系显著，表明该方法应用简便，具有较强泛化能力，对完善复杂骨料级配综合表征方法具有重要理论意义及工程应用价值。
关键词：全尾砂胶结充填;骨料级配;奇异值分解;级配表征;智能充填

105

|

11

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32578490 false

发布时间：2022-12-09
纤维增强含硫尾砂胶结充填体的力学性能及能量分配演化特征
杨晓炳,侯永强,尹升华,杨航
2022, 53(11): 4435-4448. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.023

摘要：开展纤维增强含硫尾砂胶结充填体的单轴压缩试验，研究纤维含量对充填体力学特性的影响规律，并揭示纤维增强含硫尾砂胶结充填体在峰值应力前的能量分配演化特征及损伤破坏演化过程。研究结果表明：添加聚丙烯纤维的充填体在荷载超过应力峰值后，应力-应变曲线并没有快速下降，说明纤维的掺入提高了充填体的抗变形破坏能力；充填体的轴向应力和轴向应变均随着纤维含量的增加呈先增大后减小的趋势，并且聚丙烯纤维提高残余应力的效果要明显高于提高峰值应力的效果；纤维增强含硫尾砂胶结充填体在峰值应力处的总应变能、弹性应变能及耗散能均表现为先增大后减小的趋势，并在纤维含量(质量分数)为0.6%时达到最大值；此外，当纤维含量为0~0.6%时，总应变能随着纤维含量的增加基本遵循一次函数递增规律，而弹性应变能及单位体积应变能随着纤维含量的增加均基本遵循指数函数递增规律；添加纤维的充填体损伤增长速率要明显低于未添加纤维的充填体损伤的增长速率，并且充填体在峰值应力前的损伤破坏过程主要经历了3个阶段。
关键词：聚丙烯纤维;含硫尾砂;充填体;能量耗散;损伤破坏

128

|

20

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32579410 false

发布时间：2022-12-09
无约束径向载荷下不规则砂岩强度的颗粒尺寸效应研究
郝志斌,左宇军,刘镐,孙文吉斌,潘超,朱泽华,刘子琪
2022, 53(11): 4449-4462. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.024

摘要：为探究无约束径向载荷下不规则砂岩颗粒的尺寸效应，采用物理试验与数值模拟分别研究相同高度、不同高厚比及不同高度、相同高厚比时砂岩颗粒的力学参数、破坏形式和能量规律，探讨不规则砂岩颗粒尺寸效应规律及影响因素。研究结果表明：在相同高度h、不同高厚比h/δ下，试件厚度增加，破坏形式由剪切破坏到劈裂破坏再到拉剪混合破坏，抗压强度和弹性模量增加，且当1≤h/δ≤1.25时趋于稳定；能量与厚度呈正相关；长度效应由端面摩擦主导；对不同高度相同高厚比试件而言，小尺寸砂岩颗粒峰值强度大，声发射次数多且分散；大尺寸砂岩颗粒峰值强度小，声发射次数少而集中；尺寸对砂岩颗粒破坏形式影响较小；体积效应由非均质性主导，均质度增加，体积效应减弱。
关键词：不规则砂岩;尺寸效应;破裂力学特性;无约束径向载荷;能量

165

|

10

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32578606 false

发布时间：2022-12-09
浅埋隧道围岩压力计算模型修正及应用
卢钦武,关振长,郑路,蒋宇静
2022, 53(11): 4463-4472. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.025

摘要：以现行规范中浅埋隧道围岩压力计算的力学模型为基础，引入潜在滑移面偏移角的概念，提出潜在滑移面可随岩土体参数变化而偏转的修正计算模型；同时利用水平条分法引入地表边界条件，通过图解法可准确求得滑移角、破裂角、侧阻力与竖向围岩压力。对不同围岩条件下进行算例分析，并通过敏感性分析探讨岩土体抗剪强度指标对块体体积、侧阻力及其分布模式、竖向围岩压力的影响。研究结果表明：在计算假定完全相同情况下，修正模型即蜕化为传统模型；而围岩等级较低时，二者计算结果相近。随着黏聚力和摩擦角的增加，岩土体整体自稳能力增强，可滑动三角形块体体积减小，使其提供的侧阻力合力降低；侧阻力分布模式受重度影响减弱，受抗剪强度指标的影响相对增强，故其分布曲线形心上移；下沉梯形块体体积增大，与减小的侧阻力协同作用，使得竖向围岩压力增加。黏聚力和摩擦角对围岩压力计算结果的影响一致，因此运用修正模型时，也可采用计算摩擦角的等效方式估算浅埋隧道的围岩压力。
关键词：浅埋隧道;围岩压力;修正计算模型;水平条分法

134

|

16

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32579074 false

发布时间：2022-12-09
连续配筋混凝土复合式沥青路面Top-Down裂缝疲劳扩展研究
李盛,余时清,张豪,王阳
2022, 53(11): 4473-4484. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.026

摘要：为探明沥青面层Top-Down裂缝的开裂机理，基于扩展有限元法和改进的Paris公式，并结合实体工程观测结果，建立温缩应力-交通荷载作用下的Top-Down裂缝疲劳扩展模型，分析温缩应力-交通荷载作用下Top-Down裂缝疲劳扩展情况。研究结果表明：在温缩应力作用下，Top-Down裂缝尖端的断裂能释放率随着裂缝扩展深度的增加先增大后减小；Top-Down裂缝在贯穿整个沥青面层过程中均处于改进型Paris公式曲线中的稳定扩展阶段；Top-Down裂缝从初始裂缝深度1 cm扩展到沥青层底部的速度逐渐增大，上1/2层疲劳寿命约为下1/2层的1.2倍；减小沥青层模量和适当增加沥青层厚度可以有效地减小Top-Down裂缝在沥青面层内部的疲劳扩展速率，延长Top-Down裂缝疲劳扩展寿命；在温缩应力和交通荷载耦合作用下，刚柔复合式路面Top-Down裂缝发生Ⅰ-Ⅱ复合型扩展，其扩展路径朝向轮载方向倾斜向下。研究成果可为CRC+AC复合式路面沥青面层的开裂控制提供理论支撑，并为沥青面层的合理设计提供科学依据。
关键词：道路工程;复合式路面;数值模拟;裂缝扩展;扩展有限元

137

|

10

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32578703 false

发布时间：2022-12-09
基于零厚度内聚力单元的盾构隧道接缝密封垫张开渗流行为研究
彭益成,龚琛杰,丁文其
2022, 53(11): 4485-4493. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.027

摘要：现有盾构隧道接缝渗漏水研究难以对接缝密封垫接触面在水压作用下的物理渗流特性进行准确合理的模拟。针对该现状，借鉴水力压裂的概念，将密封垫接触面的渗流问题归纳为弹性不透水介质接触面渗流问题，并且给出相应的解析解，进而提出一种基于零厚度内聚力单元的盾构隧道接缝密封垫渗流特性数值模拟新方法，对接缝密封垫接触面发生渗流时的接触面张开量和液体压力分布进行分析。研究结果表明：该方法弥补了基于接触应力理念的隧道接缝防水性能模拟方法无法有效再现水压下接触面“液体渗透—液体滞后—液体消失”三分布区域的不足；提出的综合考虑密封垫硬度、渗流时间和渗流长度的接触面静水压力计算公式合理准确。
关键词：盾构隧道;接缝;接触面渗流;零厚度内聚力单元

150

|

10

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32579609 false

发布时间：2022-12-09
大倾角厚层坚固顶板巷旁支护体合理宽度及让压尺度研究
李鹏,朱永建,王平,任恒,张玉群,王希之,梅成成
2022, 53(11): 4494-4503. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.028

摘要：为研究大倾角煤层切顶留巷巷旁支护体合理宽度及让压尺度，以四川柏林煤矿南段工作面为研究背景，综合运用理论分析、数值模拟和现场实测的方法，结合大倾角厚层坚固顶板覆岩垮落特征，分析大倾角煤层沿空留巷顶板活动规律，建立大倾角煤层切顶留巷巷旁支护力学模型，提出针对巷旁支护体与采空区矸石协同压缩流变变形的巷旁让压支护机制，并采用Flac^3D软件计算分析不同巷旁支护体宽度及让压尺度下的沿空巷道变形特征。研究结果表明：巷旁支护体宽度对留巷稳定性影响显著，巷旁支护体宽度越大，沿空留巷越稳定，但考虑到矸石墙垒筑工作强度较大，巷旁支护体合理宽度设置为2.0 m；巷旁支护体让压尺度取决于采空区矸石的压实情况，让压尺度设置为3꞉5时，巷旁支护体让压量足以使得采空区矸石充分压实。工程实践表明，采用所确定的巷旁支护体设计参数，巷道变形能够满足生产需要，证明了所选参数的合理性。
关键词：大倾角煤层;沿空留巷;巷旁支护体;合理宽度;让压尺度

107

|

10

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32579580 false

发布时间：2022-12-09
泥岩地基打入式预制桩承载力时效性分析
张亚妹,张立,秦明光,白晓宇,闫楠,张明义,韩超
2022, 53(11): 4504-4513. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.029

摘要：以风化泥岩作为桩端持力层的预制桩，沉桩结束一段时间后常出现单桩承载力不足的现象。针对以上问题，依托青岛某实际工程，在锤击沉桩结束后不同休止时间内，开展3根试桩和2根工程桩的单桩竖向抗压静载试验，分析单桩竖向承载力随时间的演化特征，探究泥岩地基中打入式预制桩单桩承载力与休止时间的关联性。研究结果表明：以强风化泥质粉砂岩为持力层的打入式预制桩，沉桩结束后单桩承载力随休止时间增长而降低，降低幅度为10%，且从沉桩结束到出现承载力降低存在一个滞后期，滞后期为 15 d；桩端泥岩遇水发生软化是单桩承载力随成桩时间降低的主要原因，但也有互层等非均质因素的影响；泥岩的水文、力学性质与其矿物成分、胶结类型密切相关，降雨、地下水渗流对泥岩中的泥质胶结特性产生负面效应，弱化泥岩作为持力层的承载能力。
关键词：预制桩;锤击沉桩;静载试验;承载力;时效性;泥岩

170

|

11

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32579781 false

发布时间：2022-12-09
斜面冲击下砂岩试件的孔隙度变化特征及力学机制
吴晓旭,路增祥,邹旭,邓哲,曹朋
2022, 53(11): 4514-4522. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.030

摘要：为研究斜冲击下岩石的孔隙度变化特征及其力学机制，采用一种模拟斜冲击的实验装置，对5组不同斜面角的砂岩试件进行落锤斜冲击试验。利用核磁共振仪器对冲击前后的岩石试件进行孔隙度测量及成像分析，得到试件受斜冲击前后的孔隙度、T₂谱图及孔隙成像。研究结果表明：1) 斜面角弱化了作用在试件上的冲击力，相同冲击力条件下，标准试件内部孔隙度较大，而斜冲击后试件内部孔隙均有不同程度减少，孔隙被压密；2) 斜冲击后，斜面角越大，试件内部孔隙度的变化也越大，经斜面弱化后的落锤冲击力造成了试件内部孔隙尺寸减小或发生闭合；3) 不同斜面角下，试件内部的破坏特征表现为孔隙压密、原生裂纹扩展和新裂纹产生3个阶段；4) 试件在斜冲击前后T₂谱图的弛豫时间范围变化不大，试件孔隙分布曲线的两个峰值呈下降趋势，而核磁共振成像则反映出试件内部孔隙数量和孔隙尺寸减少，孔隙度下降。
关键词：斜冲击;核磁共振;孔隙度;T₂谱图;落锤冲击试验

180

|

15

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32579505 false

发布时间：2022-12-09

能源工程 • 交通运输工程

夹层玻璃PVE中间膜热流变行为及松弛特性
谢东东,杨健,王星尔,赵宸君
2022, 53(11): 4523-4533. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.031

摘要：通过动态机械热力学试验和蠕变试验对改性EVA膜材(PVE^®)的热流变行为以及松弛特性进行研究，明确该膜材力学性能的温度和时间相关性。研究结果表明：PVE膜材是一种交联的半结晶高聚物，玻璃转化温度区间为-35~-15 ℃，结晶熔融温度区间为35~65 ℃，且其一定程度上服从简单热流变行为规律。温度和应力水平的提高均会提高PVE膜材的初始应变和蠕变速率。在0.5 MPa应力水平下，温度从-40 ℃升高至80 ℃，100 min时的蠕变应变约提高了2 340倍。在40 ℃温度条件下，应力水平从0.5 MPa提高至 1.0 MPa，100 min时的蠕变应变约提高了3.17倍。广义Maxwell模型和广义Kelvin-Voigt模型分别被用于描述PVE膜材的黏弹性行为和蠕变特性。
关键词：乙烯-乙酸乙烯酯;夹层玻璃;动态机械热力学;玻璃转化;蠕变

205

|

8

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32579647 false

发布时间：2022-12-09
高硫煤泥微波碱法脱硫试验研究
景翊峰,刘海玉,乔晓磊,牛俊天,金燕,樊保国
2022, 53(11): 4534-4542. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.032

摘要：针对太原选煤厂的高硫煤泥，利用微波协同KOH的方法进行脱硫，考察微波功率、微波辐照时间和KOH溶液质量浓度等因素对煤泥中硫脱除效果的影响并初步探究反应机理；通过XRD，XPS和FTIR测试分析煤泥脱硫前后的无机矿物质含量、有机硫赋存形态以及表面含硫官能团的变化。研究结果表明：煤泥在KOH溶液体系下微波脱硫的优选试验条件是微波功率为300 W，辐照时间为4 min和KOH溶液质量浓度为300 g/L，该条件下脱硫率为40.8%。煤泥中黄铁矿与灰分均明显降低，有机硫的脱除效果较弱，脱除顺序由易到难为亚砜、砜、硫醇硫醚和噻吩；样品没有新的表面官能团产生，含硫官能团的吸收峰有不同程度减弱。
关键词：煤泥;微波;氢氧化钾;脱硫

120

|

7

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32578962 false

发布时间：2022-12-09
脱硫废水旋转喷雾蒸发特性数值模拟
冯前源,陈海杰,李飞,詹凌霄,陈恒,顾丽燕,杨林军
2022, 53(11): 4543-4551. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.033

摘要：利用反应工程法(REA)建立脱硫废水液滴传热传质蒸发模型，分析液滴的蒸发过程，利用计算流体力学(CFD)方法将模型进行编程模拟计算，并利用该模型对某电厂600 MW机组的脱硫废水蒸发过程进行模拟，研究干燥塔进口烟气温度、处理废水量等蒸发工艺参数对干燥塔内流场和废水雾滴运动与蒸发的影响特性。研究结果表明：脱硫废水液滴在蒸发过程中存在等速和降速两个明显的蒸发阶段；进口烟气温度主要通过影响传热过程影响液滴群的蒸发效果，进口烟气温度越高，塔内沿程平均温度越高；处理废水量主要是通过影响传质过程影响液滴群的蒸发效果，处理废水量越大，塔内的湿度越大。
关键词：脱硫废水;反应工程法;蒸发特性;数值模拟

90

|

5

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32579370 false

发布时间：2022-12-09
掺杂多元金属铁基改性生物焦再生机理研究
李泽鹏,贾里,刘丁赫,陈世虎,程鹏,樊保国
2022, 53(11): 4552-4562. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.034

摘要：为解决直接热解生物质制备的生物焦吸附剂脱汞效率低和无法有效循环利用的问题，将共沉淀法、溶胶凝胶法相结合制备改性生物焦，利用比表面积测试法(BET)、红外光谱分析(FT-IR)等表征方法，探究O₂体积分数与再生温度对再生特性的影响。研究结果表明：金属掺杂改性生物焦表面附着的掺杂金属之间存在协同作用，能够提高生物焦的氧化活性，增加生物焦的氧化位点，因此双金属改性生物焦的汞脱除特性得到显著提高，其汞脱除特性强于单金属掺杂铁基生物焦和单铁基改性生物焦；再生时当氧气体积分数为3%时，样品不会发生剧烈的燃烧反应，有利于最大限度地保留样品孔隙结构，但存在无法有效补充消耗的晶格氧及化学吸附氧的问题；当氧气体积分数提高到7%时，O₂与样品中的碳发生了剧烈的均相及非均相反应，导致孔隙结构坍塌，所以最佳的再生氧气体积分数为5%；再生温度400 ℃时无法将赋存在样品表面的汞化合物完全分解释放，影响再生效果，但再生温度太高，样品表面硅酸盐结构出现熔融状态，孔隙坍塌，活性组分被分解破坏，再生样品汞脱除特性大幅降低。因此，最佳再生条件为5% O₂和600 ℃。
关键词：生物焦;金属掺杂改性;汞脱除;热再生

86

|

6

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32579739 false

发布时间：2022-12-09
面向流场性能提升的地铁送风风道拓扑优化研究
曹月昊,孙峪鹏,尉洋,黄羽鹏,周亿莉,姚松
2022, 53(11): 4563-4569. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.035

摘要：为确保地铁送风风道可以合理调节车厢内气流分布，采用流体拓扑优化理论对地铁送风风道进行结构优化设计。优化问题的控制方程需同时适应于流体区域与固体区域，考虑到送风风道内部的气流为湍流，对标准 $k - ε$ 湍流模型的动量方程、湍流动能方程以及湍流耗散率方程添加惩罚项来实现拓扑演化过程，实现设计域内反渗透固体区域与流体区域的相互转化。以送风风道出口处气流均匀性偏差与进出口平均压差的加权函数最小化为优化设计目标，并采用伴随法求解灵敏度，挖掘用于送风风道优化设计的新结构。研究结果表明：优化重建后的送风风道相较初始风道送风情况改善明显，消除了送风风道出口处存在的进口侧回流现象与尖端侧风速过高的情况，出口处速度均匀性系数与法向速度均匀性系数分别提高12%与34%，进出口平均压差降低12%。
关键词：地铁送风风道;拓扑优化;速度均匀性系数;进出口平均压差

126

|

12

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32578835 false

发布时间：2022-12-09
重载车辆作用下UHPC桥墩防撞性能研究
姜钰宸,杨剑,刘义康
2022, 53(11): 4570-4579. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.036

摘要：普通混凝土NC(normal concrete)桥墩在遭遇车辆撞击时往往表现出承载能力不足，可能导致严重的结构破坏甚至人员伤亡。为此，基于超高性能混凝土UHPC(ultra-high performance concrete)良好抗冲击性能和超高强度，对UHPC桥墩的防撞性能进行研究。采用ANSYS/LS-DYNA建立车-桥碰撞有限元模型，对UHPC桥墩的撞击过程、耗能特性和碰撞力进行对比研究。研究结果表明：相比NC桥墩，UHPC桥墩具有较强的抗损伤能力和优异的抗冲击性能；在重载车辆撞击下，UHPC桥墩的破坏仅以轻微混凝土剥落和柱脚剪切损伤为主，而NC桥墩出现较严重的混凝土开裂和剥落现象；在重载车辆撞击时，NC和UHPC桥墩均产生2个峰值碰撞力，且UHPC桥墩的2个峰值力均明显比NC桥墩的峰值力大。
关键词：UHPC桥墩;抗冲击性能;重载车辆;桥墩损伤;冲击力

103

|

10

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32578997 false

发布时间：2022-12-09
无绝缘移频轨道电路在无砟轨道运用中的复线互阻抗计算
李智宇,阳晋,邹军
2022, 53(11): 4580-4588. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2022.11.037

摘要：首先，提出基于AET的无穷积分项求解方法，解决无砟轨道互阻抗参数数值计算中计算复杂度高、用时长的问题；其次，通过与有限元仿真结果相对比，验证求解方法的正确性；最后基于数值计算，以路基无砟轨道为例，分别研究频率、土壤电导率、钢筋和轨道高度等参数对钢轨互感的影响规律。研究结果表明：无砟轨道中钢筋对于互感影响最大为31.81%；高铁无砟线路互感参数测量应按不同频率进行，无砟轨道中轨道电路设计时应考虑适当缩短钢轨上、下行线路的并行长度等。
关键词：轨道电路;无砟轨道;钢筋;互感;数值计算

127

|

12

|

0

<HTML>
<网络PDF><WORD><Meta-XML>

<引用本文> <批量引用> 32579711 false

发布时间：2022-12-09

加载中...

⁰