最新刊期
      2024 年 第 55 卷 第 9 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

      • “在湿法炼锌领域，专家揭示了伴生铜的分布规律与物相演变行为，为铜资源高效回收提供新思路。”
        成圳,李存兄,罗劲松,王启亮,宋健清,王阳波,毛罗滨,邓戈,胡一平
        2024, 55(9): 3217-3228. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.001
        摘要：本文从锌精矿中伴生铜的赋存形态出发，阐述了铜在湿法炼锌焙烧、浸出、净化等核心工序中的分布规律与铜物相演变行为。研究结果表明：在沸腾焙烧过程中，铜从黄铜矿(CuFeS2)形态转变为CuO、Cu2O、CuS形态，铜对硫的亲和力较大，导致焙砂中残硫高，从而影响铜浸出效率；湿法炼锌流程中约30%、56%和14%的铜分别进入铜镉渣(Cu0)、酸性浸出液(Cu2+)和浸出渣(CuSO4、Cu3As2)中；目前主要采用溶剂萃取、铁粉置换、离子交换树脂和电解沉积等方法分离回收酸性浸出液中的铜，其中溶剂萃取法选择性强、效率高，但引入萃取剂有机物给湿法炼锌主工艺产生不利影响；铁粉置换法成本较低，但后续除铁过程将产生危废铁渣；离子交换法清洁高效，投资成本较高；电解沉积法可直接获得阴极铜产品，但对电积前液成分要求高，电能消耗大。溶液中铜定向分离和富集工艺选择取决于浸出液成分特点、回收率、运行成本及与锌主系统协同性等因素。未来随着资源紧缺、环保要求、经济效益等诸多方面影响，湿法炼锌过程中伴生铜资源的短流程、低成本、高效率回收将成为趋势。  
        关键词：湿法炼锌;伴生铜资源;行为走向;回收利用   
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        发布时间：2024-11-22
      • “在轧钢加热炉领域，专家提出了基于改进烟花算法优化的延时输出滑模控制策略，有效抑制时滞和系统耦合影响，提高控制精度。”
        冯旭刚,高坤,安硕,王正兵,王兵,王璐,沈浩,宋爱国
        2024, 55(9): 3229-3242. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.002
        摘要：针对轧钢加热炉炉膛燃烧工况复杂、各区段温度响应存在滞后性和参数耦合性等问题，提出一种基于改进烟花算法(improved fireworks algorithm，IFWA)优化的延时输出滑模控制(delayed output sliding mode control，DOSMC)加热炉耦合燃烧系统控制策略，以加热炉各区燃料量为控制量、各区炉膛温度为被控量，构建三区炉温耦合模型，利用伴随矩阵解耦方法对模型进行解耦，设计基于改进烟花算法优化的滑模控制器，构造延时输出观测器估计系统的延时输出并补偿。研究结果表明：与IFWA-DOSMC控制、DOSMC控制和PID控制相比，提出的解耦IFWA-DOSMC控制系统有效抑制了时滞和系统耦合对控制效果的影响并且抗干扰能力强，解耦IFWA-DOSMC控制系统无超调，调节时间最短为388.42 s，在系统受到外界干扰时，超调量为11.79%，调节时间为331.59 s；相比于工业现场原控制策略，提出的控制策略控制精度提高了49%，温度偏差范围在±11 ℃之内，符合现场实际要求。  
        关键词：伴随矩阵解耦;滑模控制;改进烟花算法;加热炉炉膛温度;时域分析   
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        发布时间：2024-11-22
      • “最新研究发现，采用硒硫阴离子复合策略制备的钼硫硒复合物吸附剂能有效净化冶炼烟气中的气态单质汞，为汞污染治理提供新方案。”
        陈志康,刘翼瑄,阮泽晟,徐志峰,刘志楼
        2024, 55(9): 3243-3256. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.003
        摘要：为了实现冶炼烟气中气态单质汞的高效净化，本文采用硒硫阴离子复合策略制备了一系列钼硫硒复合物吸附剂(MoSxSey)材料。首先，采用SEM、TEM和EDS方法确定了MoSxSey的微观结构和元素成分；其次，采用XRD和Raman分析了MoSxSey的物相组成；第三，采用XPS技术确定了MoSxSey表面的元素价态；最后，研究了MoSxSey对Hg0的吸附效率的影响，并评价其吸附性能。研究结果表明：制备的MoS0.5Se2.1吸附剂具备最佳的Hg0吸附性能，且在50~150 ℃的温度范围内保持了良好的Hg0吸附性能，最佳吸附效率和吸附速率可达97.86%和7.05 μg/(g·min)；烟气中的O2和H2O会对MoS0.5Se2.1吸附剂产生抑制作用，但SO2可在一定程度上促进吸附剂对Hg0的吸附；当突破阈值为25%时，MoS0.5Se2.1对应的Hg0吸附容量高达47.1 mg/g，远高于其他常规吸附剂；在低温下(<100 ℃)，Sn2-和Se-Sn2-为主要的吸附位点，其与Hg0发生化学吸附，形成稳定的HgS和HgSe；而在高温下(>150 ℃)，仅Se-Sn2-是主要吸附位点，HgSe为主要的吸附产物；硒掺杂策略不仅可以增加吸附位点数量，而且可以提高吸附位点的热稳定性，从而实现了宽温度窗口下Hg0的高效脱除。  
        关键词：冶炼烟气;钼硫硒复合物;吸附;单质汞   
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        发布时间：2024-11-22
      • “在环境治理领域，研究人员总结了好氧微生物降解技术在MTBE与多种污染物复合污染中的应用案例，分析其降解效果和作用机理，为解决环境污染问题提供解决方案。”
        胡京利,华婷钰,李珊珊,延卫
        2024, 55(9): 3257-3269. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.004
        摘要：甲基叔丁基醚(Methyl tert-butyl Ether，MTBE)在过去几十年里一直作为汽油添加剂被广泛使用。MTBE经常与其他汽油组分经由燃料泄露、机动车尾气排放等途径一起进入环境中，造成复杂的持久性复合污染。微生物好氧降解是一种成本低廉、环境友好且应用广泛的有效治理技术，但不同污染物之间存在如共代谢、抑制、交叉诱导等相互作用会影响目标污染物去除。本文总结了好氧微生物降解技术在MTBE与烷烃、芳香烃、重金属等污染物组成的二元复合污染中的应用案例，分析其降解效果和作用机理。研究结果表明：相较于单一菌株，混合菌群具有多样化的群落结构与较高的稳定性，不同菌株之间的协同作用有助于污染物的去除。微生物的生物量也是影响降解效果的重要因素，通过固定化技术可以维持或者提高生物量，从而进一步强化污染物降解。目前，MTBE仍是我国主要的汽油防爆剂且其造成的环境污染长期存在，因此，筛选降解效率更高的菌株，设计更高效的复合污染生物治理方案以及探寻微生物降解复合污染机理是未来研究的重点。  
        关键词：甲基叔丁基醚;好氧生物降解;复合污染;烃类;重金属   
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        发布时间：2024-11-22
      • “在材料科学领域，研究者对Al-Mg-Si-Cu合金进行硫酸阳极氧化处理，发现时效时间影响合金阳极氧化膜的微观结构和光泽度。”
        陈翔,姜科达,陈明安
        2024, 55(9): 3270-3281. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.005
        摘要：采用硫酸阳极氧化对经过180 ℃下4 h、10 h、30 h时效处理的Al-Mg-Si-Cu合金表面进行阳极氧化处理，探究不同时效时间对Al-Mg-Si-Cu合金阳极氧化膜层微观结构及其光泽度的影响。研究结果表明：与基体材料相比，不同时效时间合金阳极氧化后的光泽度均出现明显降低，且光泽度随时效时间增加先变大后减小；随时效时间增加，合金晶界析出相分别呈现连续—离散—连续的分布状态，其在阳极氧化过程中优先氧化溶解，使阳极氧化膜呈现沿晶界分布的孔洞特征，连续分布的晶界析出相引起的孔洞更明显，同时造成孔洞及其周围区域粗糙度增加，这是不同时效时间合金阳极氧化后光泽度出现差异的主要原因；基体中粗大的AlFeMnSi相会出现阳极氧化膜层中微米级孔洞，从而降低阳极氧化样品的光泽度，但时效时间对其没有明显影响。  
        关键词：Al-Mg-Si-Cu合金;阳极氧化;时效时间;晶界析出相;光泽度   
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        发布时间：2024-11-22
      • “在铝合金热加工领域，专家基于实验数据建立了修正后的Arrhenius本构方程，为优化工艺参数提供依据。”
        伍英明,姜科达,刘胜胆,叶凌英,陈高剑
        2024, 55(9): 3282-3293. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.006
        摘要：基于6013铝合金热压缩原始真应力-应变曲线，在摩擦、温度双修正基础上建立应变修正后的Arrhenius本构方程，并对模型进行误差分析。根据动态材料模型理论和Prasad失稳判据，建立6013铝合金变形温度为530~575 ℃、应变速率为0.001~0.1 s-1条件下的热加工图。研究结果表明：经过摩擦和温度双修正后的应变修正Arrhenius本构方程预测精度更高，流变应力预测值和实验值之间的相关系数为0.997，平均绝对误差为0.3 MPa，平均相对误差仅为3.06%。在整个变形过程中没有失稳现象，功率耗散效率η在0.3以上，主要的软化机制为动态再结晶。随着功率耗散效率η从0.32增加到0.36，晶粒的形貌由扁平状转变为等轴状，晶粒平均等效圆尺寸逐渐减小。考虑细化合金的晶粒，变形温度为560~575 ℃、应变速率为0.03~0.1 s-1是较合适的工艺参数。  
        关键词：金属材料;6013铝合金;Arrhenius本构方程;热加工图   
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        发布时间：2024-11-22

        机械工程 • 控制科学与工程

      • “在挖掘机效率预测领域，专家基于先导压力与主泵压力，建立了主成分分析-随机森林预测模型，为挖掘机效率获取提供解决方案。”
        夏毅敏,孙成杰,王维,陈艳军,夏士奇
        2024, 55(9): 3294-3305. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.007
        摘要：针对挖掘机刷坡工况效率获取困难的问题，提出一种基于先导压力与主泵压力的挖掘机效率预测 方法。该方法首先以挖掘机实际刷坡作业为研究对象，基于LabVIEW平台完成流量与压力、液压缸位移等原始数据的采集；对原始数据进行基于时间窗口的特征值提取、效率的获取等；然后，建立主成分分 析-随机森林模型，包括采用主成分分析理论降低输入数据的维度，提高模型的运算速度与抗过拟合能力，采用随机森林算法建立挖掘机效率预测模型，实现挖掘机效率的精准预测；最后，将随机森林预测模型与支持向量机预测模型和BP神经网络预测模型进行对比，并探究样本数量与时间窗口对模型预测精度的影响、各主成分对挖掘机效率预测的重要程度等。研究结果表明：主成分分析可以有效地将输入数据的维度从18维降至6维，在选定的6个主成分中，挖掘机铲斗下降运动与挖掘机负载波动程度对挖掘机效率预测结果的影响较大；与支持向量机预测模型和BP神经网络预测模型相比，随机森林预测模型的精度更高；在样本数量为0~50 000个、时间窗口为0.05~0.25 s时，建立的基于主成分分析-随机森林算法的预测模型精度随样本数量与时间窗口宽度的增加有所提高，并在样本数量为40 000个、时间窗口宽度为0.1 s时取得最优性能，此时均方根误差为0.029 2。  
        关键词：效率预测;挖掘机;随机森林;主成分分析   
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        发布时间：2024-11-22
      • “在骨科生物力学领域，专家通过有限元分析，比较了Pauwels II型股骨颈骨折中传统实心螺钉与低刚度空心螺钉的生物力学差异，为临床应用提供参考。”
        高杨博,胡泽华,高伟韬,张凯然
        2024, 55(9): 3306-3314. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.008
        摘要：通过有限元分析方法，探讨在Pauwels II型股骨颈骨折中应用传统实心螺钉及低刚度空心螺钉的生物力学差异，为低刚度空心螺钉的临床应用提供参考。基于1例老年男性股骨颈骨折志愿者的股骨二维CT影像数据，利用Mimics软件进行股骨三维模型重建，采用Geomagic软件对模型进行平滑降噪处理，随后采用Solidworks软件建立2种内固定螺钉的三维模型，与股骨骨折模型进行装配。最后，采用Abaqus软件按照单足站立状态下的实际生物力学状态设置载荷及边界条件，完成有限元模型的建立及分析。研究结果表明：采用空心螺钉和实心螺钉的内固定模型上各螺钉应力峰值的标准差分别为12.71 MPa和85.34 MPa，股骨远端应力峰值分别为78.72 MPa和79.64 MPa，股骨整体位移峰值分别为2.020 mm和2.086 mm，骨折面应力峰值分别为216.4 MPa和210.2 MPa；空心螺钉可使多螺钉间应力分配更加均匀，提高螺钉承载能力及疲劳寿命；空心螺钉组股骨具有更小的应力及位移，表明其具有更强的稳定性；采用空心螺钉组时，骨折面附近应力小幅度提高，对骨折愈合起到促进作用。  
        关键词：股骨;股骨颈骨折;空心螺钉;实心螺钉;有限元分析;生物力学   
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        发布时间：2024-11-22
      • “在天然气水合物开采领域，专家设计了自锁式压控滑芯喷射破碎工具，通过控制钻井液流量实现喷头开启关闭及滑芯自锁解锁，为矿体储层破碎造腔提供解决方案。”
        蒋晓慧,莫丽,李秋萍,唐洋,张玉林,王国荣
        2024, 55(9): 3315-3328. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.009
        摘要：喷射破碎工具是天然气水合物开采中用于水合物矿体储层破碎造腔的关键工具。本文旨在解决现有类似工具存在的喷头开关状态不可控、井眼钻进与破碎扩径作业不可自动切换等问题。首先，设计了一种带自锁式压控滑芯的喷射破碎工具，可以通过控制滑芯入口钻井液流量来改变滑芯的位置，实现喷头的开启与关闭及滑芯的自锁与解锁；其次，采用数值模拟方法研究了结构尺寸对滑芯内部压降及轴向力的影响，得到了滑芯内部的最优结构参数。最后，加工了实验样机，实验验证工具的工作性能。研究结果表明：当滑芯入口直径为45 mm、入口角度为30°、出口与直管段直径为30 mm、入口流量为470 L/min时，效果最佳；在常规井眼钻进流量下，喷头不会开启；当入口流量为453 L/min时，喷头完全开启且滑芯实现自锁；当入口流量为253 L/min时，滑芯实现解锁且喷头逐渐关闭；工具自锁流量与设计流量(470 L/min)的最大相对误差为3.62%，在可被认同的误差范围内。因此，在所设计的钻井液流量下，自锁式压控滑芯喷射破碎工具的射流喷头可以正常开启与关闭，滑芯能完成自锁与解锁。  
        关键词：天然气水合物;喷射破碎工具;自锁式;数值模拟   
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        发布时间：2024-11-22
      • “在雷达信号处理领域，研究者提出了一种新的CK-Hough算法，有效提取运动目标微多普勒频率，为雷达目标识别提供新方法。”
        陈雨馨,彭意群,柳润金,丁一鹏
        2024, 55(9): 3329-3341. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.010
        摘要：为了准确地从雷达回波信号中提取运动目标特定部位的微多普勒频率，本文提出一种新颖的CK-Hough算法，该算法有效地结合了聚类分析和K近邻-霍夫(KNN-Hough)算法。首先，通过短时傅里叶变换获取雷达回波信号的时频谱图；其次，利用自适应模糊C均值算法对时频图进行聚类分析，在这一过程中，本文采用数据预处理技术自适应调整聚类类别数c以适应多样化应用场景，从而获得人体各散射部位的频域范围，有效地抑制了分量间的相互干扰；第三，通过改进度量函数的K近邻算法增强相邻时刻聚类结果的相关性，拟合各部位的瞬时频率曲线；最后，采用霍夫变换动态调整度量函数中权值μ的取值，得到目标微多普勒频率的精确估计结果。研究结果表明：本文提出的CK-Hough提取了直/曲线行走场景下人类目标四肢的微多普勒频率；与传统的峰值搜索算法、线性预测维特比算法以及基于Bezier-Hough模型的频率拟合算法相比，本文提出的CK-Hough算法在直线行走实验场景下，总频率的估计误差率分别降低了40.40%、45.47%和26.16%；在曲线行走实验场景下，其估计误差率分别降低了58.35%、68.35%和41.65%。  
        关键词：微多普勒频率提取;时频分析;自适应模糊C均值聚类;K近邻;霍夫变换   
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        发布时间：2024-11-22
      • “Extra-iNet框架在文本预测领域取得新进展，通过自解释句子抽取提高预测准确性和解释性，为文本预测任务提供新解决方案。”
        段俊文,贾智豪,蒋晗,丁效,仲文明
        2024, 55(9): 3342-3353. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.011
        摘要：提出一种自解释句子抽取框架(Extra-iNet)，该框架仅依赖于粗粒度的任务级标签，从输入文档中抽取部分句子，指导文档标签的预测，并为预测结果提供人类可读的解释。该框架利用卷积神经网络编码输入句子，将预测解释性句子的抽取和表征整合在同一模块，采用强化学习和门控机制2种策略抽取解释子集，并由此推导出Hard Extra-iNet和Soft Extra-iNet 2种变体模型。分别在情感分析任务和累计超额收益预测任务上对模型的预测能力和解释能力进行验证。研究结果表明：相比于基线，模型在情感分析任务上的F1(精度与召回率的调和平均数)平均提高了15.5%，在累计超额收益预测任务上的准确率平均提高了3.7%；模型抽取的结果与人类标注的结果高度一致。Extra-iNet框架可以有效地从文档中抽取解释性句子，可推广应用于不同领域的文本预测任务。  
        关键词：可解释预测;强化学习;深度神经网络;情感分析;累积超额收益   
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        发布时间：2024-11-22

        地质工程 • 土木工程

      • “在隧道爆破施工领域，专家基于广西某双线硬岩小净距隧道爆破开挖工程，分析爆破振动传播规律，建立数值模型，构建近邻隧道爆破振动安全判据，为提高隧道爆破施工安全性提供解决方案。”
        陈璐,曹洪涛,周子龙,曾铃,高山,刘洋,凌同华,聂森林
        2024, 55(9): 3354-3367. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.012
        摘要：隧道爆破施工时，爆破破岩产生的振动效应对近邻隧道结构稳定性影响较大。为提高隧道爆破施工的安全性，基于广西某双线硬岩小净距隧道爆破开挖工程，通过现场爆破振动监测，分析后行洞爆破开挖时爆破振动的传播规律与质点峰值振动速度的分布特征，并利用有限元软件LS-DYNA建立相应的数值模型，探索近邻先行隧道径向和轴向上质点峰值振动速度演化特征及分布规律，基于最大主应力原则，构建近邻隧道爆破振动安全判据。研究结果表明：对后行隧道爆破开挖时，水平径向的振动波对近邻隧道的影响起主导作用；在爆心距相同的情况下，隧道未开挖侧的爆破振动衰减速度比已开挖侧的小；近邻隧道迎爆侧边墙、拱脚和底脚是主要受扰动区，边墙的质点峰值振动速度最大，在施工中应当加强边墙的监测和防护。基于近邻隧道质点峰值振动速度与拉应力内在联系的回归分析，并考虑混凝土的动态抗拉强度，建议将本隧道爆破施工的质点峰值振动速度阈值确定为15.7 cm/s，以保证依托工程近邻隧道支护结构的安全。  
        关键词：近邻隧道;质点振动峰值速度;爆破振动;时空响应   
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      • “在建筑固废再生骨料领域，专家通过单颗粒压碎试验和近场动力学模拟，揭示了不同形状再生骨料颗粒在单轴压缩荷载下的破碎行为，为提高再生骨料性能提供新思路。”
        肖源杰,侯可,华文俊,王小明,杨涛,王萌,陈宇亮,周震,孟凡威
        2024, 55(9): 3368-3383. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.013
        摘要：建筑固废再生骨料颗粒形状复杂、强度低且极易发生破碎。为了准确了解建筑固废再生骨料颗粒在单轴压缩荷载作用下的颗粒破碎行为，开展再生骨料单颗粒压碎试验，并在准确表征再生骨料颗粒三维形貌的基础上对单颗粒破碎进行近场动力学模拟。研究结果表明：碎石、红砖和砂浆这3种再生骨料的单颗粒破碎强度均较好地满足Weibull分布，但离散性较大，不同粒径组的平均Weibull模量在1.3~1.8之间，其中，砂浆与红砖颗粒的破碎强度远低于碎石颗粒的破碎强度，且离散性比碎石颗粒的大；借助近场动力学理论可以有效地模拟真实形状再生骨料颗粒在单轴压缩荷载作用下的破碎过程；对于不同形状种类的再生骨料颗粒破碎强度，块状颗粒的最大，盘状颗粒的次之，而条状颗粒的最小；颗粒材料与形状对颗粒破碎后所形成的碎片的数量与形状具有明显的影响，对于不同材料再生骨料颗粒，碎石颗粒产生碎片较少，而红砖颗粒产生碎片分布更加均匀；对于不同形状再生骨料颗粒，条状颗粒倾向于沿颗粒中、短轴平面断裂为少量碎片，块状与盘状颗粒则倾向于产生交叉裂纹，最终破碎并产生较多碎片。  
        关键词：建筑固废;颗粒破碎;Weibull分布;数值模拟;近场动力学   
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        发布时间：2024-11-22
      • “在自密实钢纤维混凝土领域，专家建立了弹塑性损伤本构性能曲线方程，为分析结构局部压缩性能提供解决方案。”
        雷明锋,胡子威,刘凌晖,扎西草,李水生,杨子汉
        2024, 55(9): 3384-3399. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.014
        摘要：自密实钢纤维混凝土(SFRSCC)压缩性能表现和内部组分含量及分散状态均具有显著关联。为探究这种关联特性，定制不同组分配比的SFRSCC拌合物来浇筑制备棱柱体试块，并分别开展单调及循环压缩实验探索其压缩性能特性研究；随后截取每组试块的数个特征截面，采用粗骨料面积占比来描述粗骨料含量，将钢纤维含量及分散情况量化为Voronoi增韧面积统计值，并结合实测数据建立压缩力学特性和内部组分含量及分布特性之间的关联。参考上述关联特性，建立SFRSCC单调和循环压缩弹塑性损伤本构性能曲线方程。研究结果表明：粗骨料含量的增长提高了基体弹性模量和峰值强度，但骨料胶结难以抑制宏观裂缝的非稳定扩展；纤维数量的增加可减小钢纤维的增韧区域面积，从而能够延缓峰后塑性变形的累积，控制宏观裂缝生成，这种增韧效应和Voronoi增韧面积呈负相关，与增韧效率系数呈正相关；在自密实工艺下，钢纤维数量增加会抑制粗骨料含量的增长，需平衡Voronoi面积和粗骨料面积占比以满足增韧与增强需求。建立的SFRSCC单调和循环压缩弹塑性损伤本构性能曲线方程可实现不同组分分布下SFRSCC结构局部压缩性能的可靠分析。  
        关键词：钢纤维自密实混凝土;钢纤维分布;粗骨料分布;Voronoi面积;循环受压;弹塑性损伤   
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        发布时间：2024-11-22
      • “在重载铁路桥梁加固领域，专家通过试验与有限元分析，验证了体外预应力筋加固预应力混凝土梁的优良效果，为桥梁设计、养护、维护与加固提供参考。”
        宋力,陈岩,刘冉,蒋丽忠,余志武
        2024, 55(9): 3400-3415. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.015
        摘要：运营提载会导致重载铁路桥梁损伤累积和刚度退化加剧，对重载铁路预应力混凝土桥梁进行加固可以改善桥梁的受力状况，提高桥梁承载能力。为了研究重载铁路桥梁体外预应力筋加固的性能，分别制作重载铁路24 m超低高度预应力混凝土梁的未加固足尺试验模型与体外预应力筋加固足尺试验模型，并开展200万次疲劳试验与疲劳后静力试验。建立未加固预应力混凝土梁与体外预应力筋加固预应力混凝土梁的精细化有限元模型，通过试验与有限元分析，研究加固前后重载铁路预应力混凝土梁的静力与疲劳性能，揭示加固前后梁体挠度和应力变化规律，并分析不同轴重列车作用下加固预应力混凝土梁的力学性能。研究结果表明：重载铁路桥梁外加预应力筋的加固效果良好，疲劳试验中加固梁刚度退化幅度、跨中挠度、梁内预应力筋应力、梁底及下翼缘混凝土应力显著比未加固梁的小；在33 t轴重列车与1.2倍中等荷载(ZH)轴重作用下，外加预应力筋加固的24 m超低高度预应力混凝土梁的适应性良好，预应力混凝土梁挠度与应力响应均符合规范要求。研究结果可为重载铁路桥梁的设计、养护、维护与加固提供基础与参考。  
        关键词：重载铁路桥梁;加固技术;预应力混凝土梁;疲劳试验;有限元分析   
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        发布时间：2024-11-22
      • “在岩石裂纹扩展模拟领域，专家建立了有限元-离散元耦合算法(FDEM)体系，探究了拉伸速率、网格尺寸及高径比对破坏模式和力学参数的影响，为直接拉伸模拟提供解决方案。”
        徐浩然,刘平,刘泉声,曹学,黄兴,罗鑫,邓鹏海
        2024, 55(9): 3416-3425. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.016
        摘要：有限元-离散元耦合算法(FDEM)在岩石裂纹扩展模拟中广泛应用，尤其在直接拉伸模拟中用于参数校核。然而，模拟结果通常受到拉伸速率和网格尺寸的影响。本文首先阐述FDEM基本原理；然后，建立直接拉伸数值计算模型，探究拉伸速率、网格尺寸及高径比对破坏模式和力学参数的影响；最后，给出直接拉伸模拟中建议采用的拉伸速率和网格尺寸。研究结果表明：随着拉伸速率增加，试样抗拉强度、破坏程度和峰值应变率增加，而平均弹性模量减小；在较低拉伸速率下(v≤0.01 m/s)，试样仅产生1条主拉伸裂缝；当拉伸速率较高时，有分支裂缝出现在主拉伸裂缝上侧。网格尺寸对抗拉强度、峰值应变率和平均弹性模量的影响较小，但对破坏模式和破坏程度的影响较显著。随着高径比增加，试样的抗拉强度、破坏程度和峰值应变率增大，但平均弹性模量呈相反趋势，并且高径比对破坏程度的影响较为显著。建议在直接拉伸模拟中使用0.01 m/s的拉伸速率，并将网格尺寸限制在1.5 mm以内。  
        关键词：直接拉伸模拟;有限元-离散元耦合算法;拉伸速率;网格尺寸;高径比   
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        发布时间：2024-11-22
      • “在矿山支护领域，专家采用理论分析和数值模拟方法，揭示了锚杆支护对巷道围岩能量场分布的调控效应，确定了合理的支护参数，为巷道安全支护提供了科学依据。”
        孟庆彬,辛学奎,宋子鸣,程争民,宋洋
        2024, 55(9): 3426-3440. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.017
        摘要：为揭示锚杆的支护吸能调控效应及巷道围岩能量场分布规律，采用理论分析、数值模拟方法研究了锚杆支护巷道围岩能量分布特征。首先，采用经典的弹塑性理论及能量守恒定律，分析了支护巷道围岩弹性变形能、耗散能和外力功之间的关系，给出了锚杆吸能表达式；其次，基于有限差分FLAC3D软件及内嵌的Fish语言编程，开发了能量单元模块，模拟揭示了锚固体的预应力扩散和释能特性；再次，通过单元网格遍历循环的方式计算了巷道围岩中各岩体单元的能量，获得了巷道围岩总变形能、弹性变形能和耗散能的数值及分布特征；最后，揭示了开挖与锚杆支护条件下巷道围岩能量场分布规律，从能量调控角度确定了锚杆合理的长度、间排距等支护参数。研究结果表明：锚杆主要以提高围岩体力学参数及转化吸收能量的方式来调控巷道围岩能量场的分布和耗散特征；随着锚杆间排距缩小和锚杆长度增大，巷道围岩最大耗散能密度呈降低趋势。  
        关键词：锚杆支护;吸能调控;理论解答;FLAC3D数值模拟;能量模型   
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        发布时间：2024-11-22
      • “最新研究揭示了钢筋UHPC梁抗剪承载力计算方法，建立了抗剪试验数据库，评估了多国规范公式，修正了法国NF P18—710规范公式，为提高预测精度提供新思路。”
        邱明红,晏班夫,李钊,姜远根,张阳,邵旭东
        2024, 55(9): 3441-3456. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.018
        摘要：为研究钢筋UHPC梁的抗剪承载力计算方法，首先，建立了钢筋UHPC梁的抗剪试验数据库；然后，以此为基础对法国NF P18—710规范、瑞士SIA 2052指南、日本JSCE—2006指南、GB 50010—2010规范、JGJ/T 465—2019规范和DBJ 43/T 325—2017规程中的抗剪承载力计算公式进行评估和分析；最后，修正了法国NF P18—710规范的抗剪承载力公式。研究结果表明：各规范公式均不同程度地保守估计了钢筋UHPC梁的抗剪承载力，其中无腹筋UHPC梁的各规范ξm为1.71~2.71，有腹筋UHPC梁的各规范ξm为1.52~2.09；国外规范中，法国NF P18—710规范的ξm分别为1.52~1.71，预测结果误差最小且安全储备较合理；与法国NF P18—710规范预测结果相比，瑞士SIA 2052指南的ξm为1.70~1.95，预测结果更为保守；日本JSCE—2006指南对于无腹筋UHPC梁预测结果与法国NF P18—710规范相比较为接近，而对于有腹筋梁预测结果偏差较大；国内规范中，GB 50010—2010规范的预测结果最为保守，ξm为2.13~2.71；JGJ/T 465—2019规范和DBJ 43/T 325—2017规程在GB 50010—2010规范基础上考虑了钢纤维对抗剪承载力的影响，预测精度有所提高。其中，JGJ/T 465—2019规范的ξm为1.59~1.74，DBJ 43/T 325—2017规程的ξm为1.66~1.81。基于规范计算模型误差分析，提出了考虑剪跨比影响的UHPC基体抗剪承载力系数和考虑钢纤维影响的钢纤维抗剪承载力系数的取值方法，修正了法国NF P18—710规范的抗剪承载力计算公式，可较好地预测钢筋UHPC梁的抗剪承载力。  
        关键词：桥梁工程;抗剪承载力;试验数据库;超高性能混凝土梁;计算公式;误差分析   
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        发布时间：2024-11-22
      • “在深部煤炭开采领域，专家通过模型试验和计算机视觉量测系统，探究了巷道围岩碎胀变形演化特征，为围岩稳定性控制提供解决方案。”
        赵万勇,李元海,于恒,徐晓华
        2024, 55(9): 3457-3468. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.019
        摘要：巷道破裂围岩大变形是深部煤炭开采过程中围岩稳定性控制的难点。针对该问题，本文通过大比例相似模型试验，采用自主研发的计算机视觉量测系统进行围岩全场精细化变形测量和破裂识别表征，探究了深部巷道围岩的碎胀变形演化特征。研究结果表明：裂隙的数量、长度和面积发育演化可分为径向裂隙发育和环向裂隙发育2个阶段；巷道围岩变形存在位移变化不一致现象，径向裂隙发育阶段以竖向位移为主，环向裂隙发育阶段以水平位移为主；在荷载作用下，有无支护结构巷道围岩均会发生剪切破坏，支护结构能够有效限制剪切破坏后围岩块体相互滑移错动，减小巷道的碎胀变形；深部巷道围岩变形破裂演化具体表现为巷道围岩沿结构面发生剪切破坏，产生径向裂隙切割围岩体；随荷载增加，围岩块体发生错动滑移，产生环向裂隙进而产生碎胀变形。  
        关键词：深部巷道;模型试验;计算机视觉;碎胀变形;裂隙演化   
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        发布时间：2024-11-22
      • “在煤岩冲击试验领域，专家采用霍普金森压杆试验系统和超声波测试系统，揭示了应力波在煤岩传播过程中的能量损失规律以及高频波与低频波的衰减规律，为煤岩冲击特性研究提供新思路。”
        金志豪,李远,栾亚伟,王春晓,周明
        2024, 55(9): 3469-3479. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.020
        摘要：首先，采用霍普金森压杆(SHPB)试验系统对短试样(长度为50 mm)和长试样(长度为300 mm)煤岩开展多种应变率和不同传播距离的冲击试验，并将应变片粘贴在长试件的不同位置；其次，结合自主研发的干耦合式超声波测试系统开展多应力水平和多频率的超声波测试试验；最后，揭示应力波在煤岩传播过程中的能量损失规律以及高频波与低频波的衰减规律。研究结果表明：在冲击试验中，入射、反射及透射应力波峰值均随应变率增加而增大，但由于应变率增加时波频率增加，高频波在穿越微观结构面时更易衰减，透射系数随应变率增加而呈线性减小；透射波在传播距离300 mm以内衰减较快，衰减量达30%，透射波随距离增加大致而呈现指数形式的衰减规律；超声波由于振动幅值小且频率高，在传播过程中距离达到75 mm时迅速衰减，之后的衰减幅度逐渐趋于平缓。高频率更易与煤体的细观结构发生相互作用而被吸收，致使高频波随传播距离衰减更快，频率与波幅值衰减呈线性关系。  
        关键词：应力波;超声波;煤岩体;波传播;冲击荷载;霍普金森压杆   
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        发布时间：2024-11-22
      • “在建筑抗震领域，专家通过试验与模拟分析，探索了高强混凝土剪力墙的加强方式，验证了等效塑性铰长度与承载力计算方法，为提高墙体抗震性能提供解决方案。”
        李翔宇,张建伟,朱雨轩,曹万林
        2024, 55(9): 3480-3493. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.021
        摘要：为研究塑性铰区加强方式对高强混凝土剪力墙抗震性能的影响，首先，开展4片高强钢筋高强混凝土剪力墙的低周反复荷载试验与ABAQUS有限元模拟；其次，分析塑性铰区采用添加钢纤维、加密箍筋、外包钢板3种加强方式对剪力墙破坏形态、滞回特性、承载力与变形能力、强度与刚度退化、耗能能力以及塑性铰发展长度等方面的影响机理；最后，提出适用于高强钢筋高强混凝土剪力墙的等效塑性铰长度与承载力计算方法。研究结果表明：3种加强方式均有利于减轻墙体损伤程度，降低剪切变形占比，提高变形与耗能能力；当3种方式加强段高度相同时，添加钢纤维的方式对墙体破坏形态作用最明显；墙底部外包合理厚度的钢板可以使墙体塑性铰充分发展，形成双塑性铰区，从而使试件峰值荷载提高17.7%、极限位移角提高75.0%。基于简化的曲率分布与塑性变形基本假定，考虑力的平衡关系、弯曲与剪切变形的协调关系，本文提出的等效塑性铰长度计算方法与水平承载力计算方法精度较高。  
        关键词：高强混凝土;高强钢筋;剪力墙;抗震性能;塑性铰   
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        发布时间：2024-11-22
      • “在地质力学领域，研究者通过高温冲击压缩试验，发现花岗岩动态抗压强度和破碎特征受恒温时间显著影响，为高温下岩石破坏机理研究提供新见解。”
        贾宇,翟越,李宇白,谢梓涵,王奥晨,殷溥隆
        2024, 55(9): 3494-3504. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.022
        摘要：为研究不同恒温时间的实时高温作用对花岗岩冲击压缩力学特性与破碎特征的影响，开展了高温时SHPB冲击压缩试验及筛分试验。首先，将花岗岩加热到700 ℃并进行0、30、60、90及120 min这5种不同时间的恒温热处理；其次，不对试样做冷却处理，利用同步对杆装置进行高温时SHPB试验，收集破碎试件并开展筛分试验；最后，结合抗压强度、分形维数等数据，分析花岗岩的力学特性及破碎特征。研究结果表明：恒温时间对花岗岩动态抗压强度影响较大，试件抗压强度随恒温时间增加而呈明显下降趋势；花岗岩破碎程度随恒温时间增加而不断加剧，表现在破碎试件中细块数量逐渐减少，细粒数量不断增多。不同恒温时间加热下花岗岩冲击压缩破坏的分形维数集中在2.2~2.7之间，且与恒温时间呈现正相关关系。实时高温作用下花岗岩动态抗压能力与宏观破碎分形特征均具有明显的应变率强化效应。  
        关键词：恒温时间;花岗岩;高温时SHPB;冲击压缩力学特性;分形维数   
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        发布时间：2024-11-22
      • “在悬浮隧道涡振特性研究领域，专家基于Euler-Bernoulli梁理论，建立了考虑跨内/边界竖向支撑刚度影响的悬浮隧道管体子结构模型，分析了多组跨内锚索支撑刚度与边界约束刚度组合下管体的涡振响应规律，为悬浮隧道设计提供理论依据。”
        易壮鹏,李宇杰,潘权,桂怡琦,唐新超,刘博
        2024, 55(9): 3505-3519. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.023
        摘要：通过将跨内支撑锚索与连接边界条件简化为竖向弹性约束，采用尾流振子考虑均匀流作用下结构的流固耦合效应，研究多跨锚索支撑式悬浮隧道的涡振特性。基于Euler-Bernoulli梁理论建立可考虑跨内/边界竖向支撑刚度对涡振特性产生影响的悬浮隧道管体子结构模型，分析多组跨内锚索支撑刚度与边界约束刚度组合下管体的涡振响应规律。研究结果表明：当两类约束刚度增大、结构固有频率增大时，高阶模态越难以被激发，能有抑制涡振响应的作用；当锚索支撑刚度较小和较大时，靠近端部位置的涡振响应幅值随边界约束刚度的增大而减小，且跨度范围内的涡振响应峰值关于中点对称，当锚索支撑刚度中等且相邻阶次频率相差较大时，管体位移由单一模态主导，当相邻阶次频率接近时，在涡振锁定区间内可观察到由模态耦合所导致的“凹陷”和“凸起”的非线性现象；不同位置之间跨内位移响应的极大值在边界约束刚度较小、较大时分别出现在两端、中点位置。  
        关键词：多跨锚索式悬浮隧道;涡激振动;子结构模型;跨内/边界约束刚度;尾流振子   
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        发布时间：2024-11-22
      • “在滇中红层泥岩隧洞工程安全领域，专家建立了非线性非定常蠕变模型，为保障施工及长期运营安全提供解决方案。”
        李宁,张茂建,张慧莉,徐诚,汪波
        2024, 55(9): 3520-3529. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.024
        摘要：为保障滇中红层泥岩所在区域隧洞工程的施工及长期运营安全，本文以“滇中引水工程”狮子山隧洞段的红层泥岩为研究对象，首先，采用分级加载剪切蠕变试验方法，研究其蠕变特性；其次，基于非线性流变力学理论，分别构建了触发式非定常加速元件、非线性弹性元件及复合型黏性元件；第三，通过各元件的合理组合，建立了滇中红层泥岩的非线性、非定常蠕变模型；最后，对所建模型进行参数估计，与试验结果进行对比，验证理论模型的适用性。研究结果表明：在较低应力状态下，岩样主要表现为衰减蠕变，其中蠕变变形在总变形中的占比可达85%；而在较高应力状态下，岩样发生从衰减蠕变、等速蠕变直至加速蠕变破坏的全过程蠕变，其中蠕变变形在总变形中的占比达87%。剪应力对岩样蠕变变形具有显著影响，剪应力越高，衰减蠕变达到稳定状态所需的时间越长，蠕变变形在总变形中的占比越高。在全过程蠕变中，岩样的蠕变变形以稳态蠕变为主，其蠕变时间占总蠕变时间的80%，蠕变量占总蠕变量的51%。该蠕变模型既能完整地描述岩样从衰减到等速直至加速蠕变的全过程，同时又能克服传统模型参数取值随应力而不断变化的问题，通过一组参数就可以描述岩样在各应力状态下的蠕变变形特性。理论模型得到的结果与试验结果吻合较好，说明所建模型对于滇中红层泥岩具有较好的适用性。  
        关键词：滇中红层泥岩;蠕变特性;非定常加速元件;非线性蠕变模型;参数辨识   
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        发布时间：2024-11-22
      • “在铁路工程领域，专家建立了膨胀土地基浸水膨胀行为对无砟轨道路基力学与变形特征影响的三维数值模型，为膨胀土地区无砟轨道路基性能控制提供解决方案。”
        段君义,曹鹏远,粟雨,林宇亮,杨果林
        2024, 55(9): 3530-3542. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.025
        摘要：为研究膨胀土地基浸水膨胀行为对无砟轨道路基力学与变形特征的影响，首先，基于温度场等效湿度场理论，引入材料热属性，通过热-力耦合分析方法模拟膨胀土的膨胀特性；其次，建立双线铁路无砟轨道-基床-膨胀土地基的三维数值模型，并验证其可靠性；最后，研究膨胀土地基的膨胀潜势(以热膨胀系数表征)和膨胀区域(以膨胀区域纵向长度表征)对无砟轨道路基力学与变形性能的影响。研究结果表明：在局部浸水情况下，膨胀土地基的膨胀行为引发了无砟轨道结构的隆起、纵向不平顺和侧向倾斜现象；这些现象随着膨胀土地基的膨胀潜势增大和膨胀区域扩大而更加明显；当膨胀土地基中的膨胀区域沿路基纵向长度超过10 m后，无砟轨道结构的侧倾角度增幅很小；基床层填料的压缩引起路基隆起变形衰减，其衰减率随地基膨胀潜势增大而增大，随地基膨胀区域扩大而减小。本文提出将无砟轨道结构的隆起量、隆起纵向不平顺性以及侧倾角度同时作为膨胀土地区无砟轨道路基的性能控制指标；建议采取降低路基隆起变形横向分布不均匀性和膨胀土地基湿度分布梯度的措施，以减小无砟轨道结构的侧倾程度。  
        关键词：膨胀土地基;隆起变形;膨胀潜势;无砟轨道;侧向倾斜   
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        发布时间：2024-11-22

        能源工程 • 交通运输工程

      • “最新研究揭示，金属有机框架材料在吸附汽油机冷启动产生的碳氢化合物方面表现优异，ZIF-20对C2H4和C6H6吸附量最大。”
        左青松,翟润行,马颖,谢永川,沈壮,陈伟,朱国辉
        2024, 55(9): 3543-3555. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.026
        摘要：为研究汽油机冷启动过程产生的碳氢化合物在金属有机框架上的吸附和扩散行为特性，建立金属有机框架(MOFs)的计算模型，并验证模型的准确性。然后，对比分析C2H4和C6H6组分在沸石与MOFs上的吸附性能。最后，采用蒙特卡罗和分子动力学方法，分析C2H4、C6H6及等物质的量比混合组分在ZIF-20、ZIF-67、ZIF-318这3种MOFs结构的吸附性能和扩散性能。研究结果表明：与沸石材料相比，MOFs具有更优异的碳氢吸附效果。3种MOFs结构中，ZIF-20对C2H4和C6H6具有最大的吸附量，其吸附量分别为202.1和187.8个晶胞。在ZIF-20中C2H4的吸附位点主要集中在β-笼，C6H6的吸附位点主要集中在α-笼和双四元环。而在ZIF-67和ZIF-318中的吸附位点主要集中在十二元环。C2H4和C6H6分别在ZIF-318和ZIF-20中的扩散最强烈，且C2H4在3种MOFs上的扩散系数明显比C6H6的扩散系数大。  
        关键词：汽油机冷启动;碳氢吸附;MOFs;吸附;扩散   
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        发布时间：2024-11-22
      • “在碳烟生成研究领域，专家构建甲醇/甲烷燃烧模型，研究不同掺混比下碳烟生成特性，为控制碳烟排放提供新思路。”
        张逸,鞠洪玲
        2024, 55(9): 3556-3565. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.027
        摘要：为充分了解甲醇对碳烟生成的影响，构建甲醇/甲烷混合燃烧机理，耦合Moss-Brookes碳烟模型，建立甲醇/甲烷层流火焰燃烧模型，在保证碳流量一定的情况下，研究甲醇掺混比(质量分数)分别为0、10%、20%、30%、40%这5种掺混比的甲醇/甲烷层流扩散火焰的碳烟生成特性。研究结果表明：甲醇的添加会导致火焰的起燃位置降低，从而导致碳烟在火焰更低的位置生成。火焰中碳烟体积分数随甲醇掺混比的增加先增加后减小，在30%甲醇掺混比下火焰的碳烟体积分数峰值达到最大值，碳烟体积分数为4.12×10-8。甲醇掺混比升高会使O和OH的峰值升高，但在30%甲醇掺混时，峰值会在轴向位置发生向上偏移，导致30%甲醇掺混时碳烟体积分数为最大值。  
        关键词：碳烟;甲醇/甲烷;层流扩散火焰;化学反应机理;模拟   
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        发布时间：2024-11-22
      • “最新研究揭示了菲涅尔定向传光装置光学效率的关键影响因素，为提高装置性能提供新思路。”
        莫连健,胡艳鑫,黄金,曾玥瑜,颜奕波,陈木生
        2024, 55(9): 3566-3577. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.028
        摘要：搭建菲涅尔定向传光装置实验平台，对菲涅尔定向传光装置集热性能进行实验探究，研究菲涅尔定向传光装置抛物反射面焦准距p、反射率ρ、传光距离L、几何聚光比Cg和接收表面吸收率α这5个结构参数及其交互作用对菲涅尔定向传光装置光学效率的相对影响程度，并利用光学软件TracePro对菲涅尔定向传光装置的光学性能进行仿真研究。研究结果表明：焦准距和传光距离这2个因素之间的交互作用对菲涅尔定向传光装置的光学效率具有显著影响，传光距离对菲涅尔定向传光装置的光学效率的影响最显著；正北侧全年平均光学效率最高为81.31%，正南侧全年平均光学效率最高为62.26%。  
        关键词：太阳能集热系统;光学效率;蒙特卡罗模拟;数值模拟;定向传光;集热性能   
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        发布时间：2024-11-22
      • “在波浪荷载作用下，专家建立了车辆-轨道-悬浮隧道动力相互作用模型，为确保系统安全性和稳定性提供解决方案。”
        徐磊,朱雪燕,赵永胜,王琨,刘鹏飞,曾志平
        2024, 55(9): 3578-3587. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.029
        摘要：为实现波浪荷载作用下车辆-轨道-悬浮隧道系统耦合动力学行为模拟和分析，基于车辆-轨道耦合动力学理论，引入轮轨非线性时变单元矩阵法和结构单元多尺度耦合法，采用弹簧-阻尼单元模拟锚索系统，建立车辆-轨道-悬浮隧道动力相互作用模型；根据线性波浪理论和Morison方程，确定波浪荷载计算方法；最后，基于所建立的车辆-轨道-悬浮隧道动力相互作用模型开展数值仿真模拟，研究波浪荷载作用下锚索等效刚度、波浪高度、行车速度等参数变化时系统振动响应特性及传播规律。研究结果表明：锚索等效刚度变化对轨道-悬浮隧道系统结构位移的影响显著，提高锚索等效刚度能够有效抑制结构位移增大，且考虑部分锚索失效后系统结构位移变化较大，位移增幅均大于43%，不利于结构稳定；轨道-悬浮隧道系统结构的横向位移主要由波浪荷载引起，随着波浪高度增加，轨道-悬浮隧道系统结构位移整体上呈增大趋势；在工程设计过程中，应充分调研场地水环境，并合理设置轨道-悬浮隧道系统的结构参数，以确保系统的安全性和稳定性。  
        关键词：车辆-轨道耦合动力学;车辆-轨道-悬浮隧道;线性波浪理论;锚索等效刚度;动力学响应   
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        发布时间：2024-11-22
      • “在蓄能弹簧领域，专家采用Ansys Workbench软件建立有限元模型，优化结构参数，提升弹性能190.14%，降低等效应力峰值2.26%。”
        鲁寨军,孙永龙,刘东润
        2024, 55(9): 3588-3600. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.030
        摘要：为了提高蓄能弹簧的回弹性能，采用Ansys Workbench有限元软件建立了蓄能弹簧的有限元模型，并通过对比试验验证了模型的可靠性。以弹性能和最大等效应力作为回弹性能的评价指标，探究了薄片宽度、薄片厚度、截面直径、盘绕圈数以及盘绕中径等参数对蓄能弹簧回弹性能的影响。通过正交试验分析了各结构参数对蓄能弹簧的弹性能和等效应力的敏感性。基于弹性能最大和等效应力最小两个目标，对蓄能弹簧的结构参数进行了优化设计。研究结果表明：蓄能弹簧的弹性能随着薄片宽度、薄片厚度、截面直径以及盘绕圈数的增大而增大；最大等效应力随着薄片宽度增大而增大，随着截面直径和盘绕圈数的增大而减小；薄片厚度对弹性能的影响最大，盘绕圈数对最大等效应力的影响最大，而盘绕中径对弹性能与最大等效应力的影响均最小；优化后的蓄能弹簧弹性能提升了190.14%，同时等效应力峰值下降了2.26%。  
        关键词：蓄能弹簧;结构参数;弹性能;最大等效应力;优化设计   
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        发布时间：2024-11-22
      • “在铁路道岔领域，专家通过试验对比分析了聚脂垫板和橡胶垫板对钢轨纵向力学性能的影响，为提高道岔安全性提供解决方案。”
        李沛成,曾志平,胡籍,李平,叶梦旋,田春雨
        2024, 55(9): 3601-3612. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.031
        摘要：通过试验对比扣件分别采用聚脂垫板和橡胶垫板时的纵向力学性能，基于瞬态动力分析获得制动力作用下道岔区间扣件分别采用这2种垫板时钢轨的纵向位移与受力动力响应，分析坡度对其产生的影响。研究结果表明：当列车在岔区制动且相连车辆的2个相邻转向架同时作用在尖轨上时，钢轨的最大位移和受力分别产生于尖轨尖端和跟端处；获得了道岔直、侧股线路上的最不利制动位置；钢轨纵向位移和受力随着坡度增大而呈线性增大；相较于聚酯垫板，当扣件采用橡胶垫板时，初始滑移位移和最大纵向阻力较大，而弹性阶段扣件纵向阻力-位移曲线斜率较小；各坡度下钢轨最大位移较大，最大受力较小，且受力减小幅度大于位移增大幅度，采用橡胶垫板较有利；在列车停车瞬间，钢轨纵向位移和受力突然增大，随后振幅衰减，采用橡胶垫板时振动频率和振幅比采用聚酯垫板时的稍大。  
        关键词：地铁道岔;大坡度;扣件垫板;室内试验;瞬态动力分析   
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        发布时间：2024-11-22
      • “在桥梁工程领域，专家提出了基于变分模态分解和L2正则化的梁桥影响面重构及损伤诊断方法，为桥梁损伤定位提供可靠解决方案。”
        周宇,孙文卓,狄生奎,黄继源,石英迪
        2024, 55(9): 3613-3626. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.09.032
        摘要：针对桥梁影响线只考虑荷载一维状态而无法得到结构横向荷载效应，以及车辆激励下提取桥梁时程响应时受结构动力响应和车辆多轴效应影响的问题，提出基于变分模态分解和L2正则化的梁桥影响面重构及损伤诊断方法。首先，将车辆简化为线荷载，通过单辆重车多车道分别加载得到桥梁各车道原始时程响应，利用变分模态分解剥离时程响应中的动力成分，再根据车辆轴距和采样频率建立车辆信息矩阵及影响线识别的数学模型进而剔除车辆多轴效应；其次，利用L2正则化识别桥梁影响线，通过横向插值将各车道影响线重构为影响面；最后，利用影响面差值指标定位桥梁损伤。根据实际三跨钢混组合梁桥建立有限元模型，使用频率相对误差与模态置信准则修正该结构动力模型，基于动力修正后的模型验证该方法的可行性。研究结果表明：该方法可较准确地重构真实桥梁影响面，通过桥梁影响面对结构损伤进行定位的结果更直观、可靠。  
        关键词：桥梁影响线;影响面重构;变分模态分解;横向分布;损伤诊断   
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        发布时间：2024-11-22
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