最新刊期
      2010 年 第 42 卷 3 期

        水利与土木工程

      • 陈洪凯,鲜学福,唐红梅
        2010, 42(3): 1-6.
        摘要：中文摘要: 崩塌是石质山区主要的地质灾害，崩塌源通常存在稳定性较低的大量危岩体，其形成机制是防治崩塌灾害的关键环节。现场调查发现，四面山国家级风景名胜区红岩山崩塌源的危岩可分为坠落式危岩、倾倒式危岩、座滑式危岩和扶壁式危岩4类，所占比例分别为70%、15%、8%和7%；具有4级陡崖的地形特征、硬质砂岩和软质泥岩交互沉积、近于正交的3组岩体结构面是红岩山崩塌灾害孕发的主要环境地质条件；根据现场观测，岩腔后侧壁泥岩压裂风化速度5.2 cm/a左右，是斜坡表面裸露泥岩气候风化速度的3~6倍，岩腔的形成过程是崩塌灾害演绎的起搏器；运用地貌学方法揭示了红岩山崩塌灾害链式演化规律，当岩腔深度超过3 m后，岩腔顶部的危岩块易于发生崩塌。  
        关键词：崩塌灾害;基座压裂破坏;链式规律;崩塌源;危岩;红岩山   
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        发布时间：2023-11-14
      • 贾超,纪圣振,张峰
        2010, 42(3): 7-13.
        摘要：中文摘要: 北方海域海水冻融作用对混凝土跨海大桥的安全稳定性具有重要的影响，针对该问题，通过室内冻融试验研究得出了青岛海湾大桥桥墩混凝土在冻融循环作用下的极限抗压强度及其峰值应变、极限抗拉强度、弹性模量等力学性能指标随不同冻融循环次数的衰退规律，并推导出混凝土冻融损伤本构方程。根据室内外试验的对比关系，得出了桥墩混凝土结构各力学性能指标随结构服役时间的退化规律及不同服役期内混凝土的冻融损伤本构方程。建立了青岛海湾大桥沧口段航道桥过渡墩基础的3维有限元模型，应用非线性理论对过渡墩基础进行了数值分析，得出了不同服役期内该混凝土过渡墩基础的最大应力与最大竖向位移的产生位置及其随时间的变化趋势，并分析了其安全性规律，得出了若干结论，可为工程前期设计及后期维修加固提供一定的参考依据。  
        关键词：青岛海湾大桥;混凝土;冻融作用;试验研究;损伤本构方程;数值分析   
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      • 余挺,田忠,王韦,许唯临
        2010, 42(3): 14-18.
        摘要：中文摘要: 对顺直、台阶及收缩式洞塞的脉动压力进行了测量和分析，并结合某工程导流洞改建洞塞泄洪洞项目，从脉动压力的角度分析了洞塞段的抗空化性能。结果表明： 3种洞塞的脉动压力强度在距离洞塞进口0.1~0.3倍洞径处达到最大值，随后迅速衰减，在距离洞塞进口4倍洞径后趋于平稳；在相同的流速及相同的出口直径下，顺直洞塞的脉动压力均方根值最大，台阶洞塞次之，收缩洞塞最小；在脉动压力均方根最大处，3种洞塞的压力接近正态分布。对于收缩洞塞，采用6倍均方根计算最小压力是偏于安全的；在1∶40的正态模型上实测了某洞塞泄洪洞的压力分布，结果表明，泄洪洞段的最小瞬时压力为3.4×9.8 kPa，发生空化的可能性很小。  
        关键词：洞塞;脉动压力;空化   
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      • 陈云良,鞠小明,郑小玉,王波,袁明
        2010, 42(3): 19-23.
        摘要：中文摘要: 针对补给水系统并联水泵、出口阀门以及气囊式空气罐等建立数学模型，模拟了事故断电停泵后的瞬态过程。计算表明：补给水泵出口附近装设气囊式空气罐后，提高了长距离管道中的最小水锤压力，能有效避免凸起部分出现负压及水柱分离。通过计算设定出气囊式空气罐的总容积及气囊初始体积等参数。由于水泵发生倒流的时间明显提前，出口阀门关闭规律宜相应调整。结合气囊式空气罐和出口阀门进行优化整定，可使补给水系统免遭水锤压力的破坏。  
        关键词：补给水系统;气囊式空气罐;水锤   
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      • 漆文邦,郑超
        2010, 42(3): 24-29.
        摘要：中文摘要: 针对大型岩土工程有限元模拟中等参元网格、三角形（四面体）网格、无网格等方法的缺陷，介绍了插值重构有限元法的基本原理，围绕把无网格法的特性应用到三角形（四面体）网格，改变其插值函数的思想，将这种方法应用到了岩土工程中。工程实例证明，此方法和传统的三角形（四面体）网格有限元法相比有着节点应力连续、精度高等优势，并且有着比等参元有更高的收敛率，在大型岩土工程中有着重要的应用价值。  
        关键词：插值重构有限元法;岩土工程;无网格;ALOF   
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      • 肖柏青,罗麟,周著,邱秀云
        2010, 42(3): 30-35.
        摘要：中文摘要: 排沙漏斗是一种截沙率高、冲沙耗水量小的新型的泥沙处理设施。为了得到全面详细的排沙漏斗流场结构信息，进一步探明排沙漏斗的排沙机理，采用大涡模拟和VOF方法，对排沙漏斗内水气两相流进行了3维数值模拟。计算的水流流速分布与用激光多普勒测速仪(LDA)所测得的试验结果基本一致。根据模拟结果对排沙漏斗内水流流速分布提出了一些新的认识。计算结果显示了排沙漏斗中二次流的特征，分析指出二次流是排沙漏斗能够顺畅高效排沙的关键。  
        关键词：排沙漏斗;大涡模拟;二次流;VOF方法   
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      • 李国志,黄良文,郭志学
        2010, 42(3): 36-42.
        摘要：中文摘要: 水库修建后，改变了河道来水来沙条件，建成初期，由于泥沙被拦截在库内，下泄水流基本为清水，一般会对下游河道造成一定程度的冲刷调整。采用平面2维水沙数学模型研究了大渡河某水电工程修建后，对下游河道的清水冲刷影响，分析了水位、流速、河床冲淤等参数在常遇洪水作用下的变化。研究表明，清水下泄可以带来下游河道断面形态的调整，河床总体冲刷下切，流速分布趋于均匀，水位明显降低。  
        关键词：清水冲刷;数学模型;河床调整;流速分布;水位   
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      • 李业学,刘建锋
        2010, 42(3): 43-48.
        摘要：中文摘要: 基于R/S分析法与分形理论，对某水电站地下厂房处于同一高层不同剖面的围岩变形特征进了深入剖析，计算了所有多点位移计(4点)测点位移时间序列的Hurst指数与分形维数，提出了围岩开裂的分维判据。研究结果表明，所有测点的位移时间序列的Hurst指数H均在区间(0.5，1)内，且离M410较近剖面的Hurst指数基本趋近于1，这揭示，围岩的变形在今后一段时间仍会继续增长，且增长速率持续提高。当从一个剖面到另一个剖面时，多点位移计的两浅层测点(孔口、5.0 m)位移时间序列的分形维数先变小后变大，开裂剖面(M410所处剖面)的分形维数最小，这表明出现维数最小值是该剖面即将发生开裂的前兆与迹象；另外，尽管两深层测点(11.0 m、17.5 m)总体上存在类似趋势，然而没有如同浅层测点在某个区域存在着显著的单调性这一规律，这表明，M410所处剖面的裂缝深度不可能超出11.0 m，其值应该在5.0 m到11.0 m之间。  
        关键词：围岩变形;位移时间序列;分维;R/S分析法   
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      • 李响,郭生练,刘攀,万民,刘心愿
        2010, 42(3): 49-55.
        摘要：中文摘要: 汛限水位动态控制域是水库实施汛限水位动态控制的基础与关键。考虑影响防洪调度风险的最重要风险源，即入库洪水预报误差及洪水过程线形状的不确定性，提出风险约束条件及其量化分析方法。将入库洪水不确定性、风险分析与汛限水位动态控制域的确定过程有机结合起来，利用预泄能力约束法和Monte-Carlo模拟方法推求三峡水库汛限水位动态控制域。在不增加防洪风险的前提下，三峡水库实施汛限水位动态控制可有效地提高中小洪水资源的利用效率，利用1～3 d的洪水预报信息，三峡水库汛期可增发电量6.99×108～14.45×108 kW·h。研究方法对其他水库实施汛限水位动态控制也有借鉴意义。  
        关键词：汛限水位;动态控制域;入库洪水不确定性;风险分析;三峡水库   
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        发布时间：2023-11-14
      • 陆洲导,刘长青,张克纯,王焕杰
        2010, 42(3): 56-62.
        摘要：中文摘要: 在汶川地震中大批框架节点受损破坏，亟需找一种方法对这些节点进行加固修复。为此，设计制作了4个3维钢筋混凝土框架节点进行试验，研究外包钢套法加固震损节点的抗震性能。试验流程为先对框架节点进行预震损，然后进行裂缝修补和外包钢套法加固，最后进行低周反复破坏试验。结果表明,加固后的框架节点由“弱柱强梁”转变为“强柱弱梁”的破坏形式。由对节点的滞回曲线、骨架曲线、延性系数等参数的分析可知：外包钢套法可以显著提高节点刚度，延性等抗震性能。通过外包钢套加固，预震损节点的承载力和抗震性能恢复并超过了节点预震损前的承载力和抗震性能。  
        关键词：地震;损伤;3维框架节点;修复;外包钢套;抗震性能   
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      • 史秀志,周健,郑纬,胡海燕,王怀勇
        2010, 42(3): 63-68.
        摘要：中文摘要: 边坡稳定性的分析是一个复杂的系统工程问题。基于Bayes判别分析(BDA)理论并结合工程实际，选用边坡岩体的重度黏聚力、摩擦角、边坡角、边坡高度及孔隙压力比等6个指标作为边坡稳定性预测的判别因子，建立边坡稳定性预测的Bayes判别分析模型；以32组边坡实测数据作为学习样本进行训练，建立Bayes线性判别函数；以交差确认估计法对判别准则进行评价以检验模型的优良性，以Bayes线性判别函数计算7个待判样品的Bayes判别函数值。研究表明：Bayes判别分类性能良好，与支持向量机方法有较好的一致性，且预测精度高，交差确认估计的误判率较低，为边坡稳定性预测提供了一种新思路。  
        关键词：边坡稳定性;预测;Bayes判别分析(BDA);交差确认估计法   
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      • 蔡建国,涂展麒,冯健,盛平,甄伟,陈强,沈婷
        2010, 42(3): 69-77.
        摘要：中文摘要: 为了了解三向张弦梁结构的屈服机制、塑性发展情况和失效机制，利用有限元方法对某工程中三向张弦梁结构进行了弹塑性极限承载能力分析，并讨论了拱脚连接方式、上弦拱截面惯性矩、拉索截面积及其初始张拉力对三向张弦梁结构承载能力的影响。分析结果表明,此种三向张弦梁结构具有良好的内力重分布能力，其极限承载能力由强度破坏控制。拱脚连接方式对结构的承载能力影响较小，但从结构的失效机制来看，三向张弦梁靠近主入口一侧拱脚宜采用铰接方式。适当增大上弦拱的截面惯性矩可以提高结构的极限承载能力，结构应选择合适的拉索面积及其初始张拉力，否则拉索将首先失效。  
        关键词：张弦梁;弹塑性;非线性分析;机制;拉索   
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      • 柳海涛,刘之平,孙双科
        2010, 42(3): 78-83.
        摘要：中文摘要: 针对泄洪雨雾在河谷中的对流与沉降问题，提出一种3维有限元计算模型，该模型通过对浓度梯度矢的求解，可保证浓度计算的非负性与单调性。同时，根据气象学中雨滴谱函数与水滴沉降速度等概念，导出雨雾浓度与降雨强度间的定量转换关系，使其与其他雾化近区数学模型实现边界耦合。运用本文模型对瀑布沟电站泄洪洞雾化分布进行模拟，计算结果与真实的物理规律相一致，为今后类似工程问题的研究提供了适用手段。  
        关键词：泄洪雾化;雨雾输运;有限元模型;降雨分布;含水浓度   
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      • 袁晓彬,王清远,游翔,方冬慧
        2010, 42(3): 84-88.
        摘要：中文摘要: 为了求解结构动力学响应,提出了一种新的逐步积分法。通过二阶拉格朗日插值在局部时间域上对位移进行离散，并给出逐步递推计算格式；采用参数θ控制算法的稳定性和计算精度。该方法具有稳定性好、二次精度、自起步的、计算格式简单的特点。通过选取不同的θ值与Newmark法、Wilson法、精细积分法的数值结果对比分析表明：该方法是正确而又可靠的。  
        关键词：动力学响应;逐步积分法;二阶拉格朗日插值;稳定性   
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      • 包为民,王涛,胡琳,胡海英,瞿思敏
        2010, 42(3): 89-94.
        摘要：中文摘要: 针对单独水文信息确定水文模型参数的信息量不足问题，以Green-Ampt入渗模型为例，结合同位素混合模型，应用氢氧稳定同位素信息确定Green-Ampt入渗模型参数，并通过室内降雨入渗实验验证。实验结果表明，同位素信息确定的Green-Ampt入渗模型参数与实测值接近，同位素信息和水文信息有效结合确定的模型参数比单一水文信息确定模型参数好。  
        关键词：氢氧稳定同位素;Green-Ampt入渗模型;同位素混合模型;参数确定   
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      • 向安田,朱合华,李碧雄
        2010, 42(3): 95-100.
        摘要：中文摘要: 为建立一种比常用均匀设计法和基于积分原理的非均匀设计法更易获得可靠设计参数的新锚索设计方法，基于锚索的荷载传递原理和锚固段注浆体与围岩接触面的本构模型，推导了比较符合工程实际的锚索P-S理论曲线关系，并在此基础上提出了锚索的动态反馈设计法，给出了详实的实施路径和算法示例。该法的设计参数，如锚固段接触刚度、接触面弹性剪切位移等，通过在施工中不断进行、且能综合反映复杂工程条件的现场抗拔试验所获P-S曲线求得，并能进行基于允许塑性变形的定量设计。算例结果表明，传统均匀设计法获得的设计结果往往比较保守，而该法所获设计参数和设计结果更为合理，值得在更多工程实践中检验甚至推广应用。  
        关键词：锚索;动态反馈设计法;荷载传递原理;现场抗拔试验;P-S曲线   
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      • 张宽地,王光谦,吕宏兴,杨岑
        2010, 42(3): 101-106.
        摘要：中文摘要: 为了改善明流条件下城门洞形隧洞临界水深无显函数计算方法的现状，通过对城门洞形断面临界流方程的数学变换，并对引入的无量纲参数与相对临界水深关系进行分析及计算，将求解正常水深的超越函数采用指定的幂函数形式逼近，并应用改进粒子群优化算法求解该函数，得到了城门洞形断面临界水深的直接计算式。实例计算及误差分析表明：在工程实用范围内（临界水深与拱顶半径之比在1.00到1.85之间），该公式最大相对误差仅为0.37%，且物理概念清晰明确，形式简捷，能为水工设计手册的编制及工程设计提供有益的参考。  
        关键词：水力计算;临界水深;直接计算法;城门洞形断面   
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      • 周军平,鲜学福,李晓红,姜德义
        2010, 42(3): 107-111.
        摘要：中文摘要: 针对描述多孔介质渗流的传统关系模型中毛细压力与饱和度之间关系的不唯一性，基于宏观连续介质理论以及体积、质量、动量守恒定律，以残余饱和度作为状态变量，建立了多孔介质中两相不易混溶不可压缩流体毛细压力、相对渗透率、饱和度之间新的关系模型。与传统方法相比，建立的模型更具一般性，且需要的参数量更少，而且模型中毛管压力以及相对渗透率函数是以一个闭合的显式表达式来表示的；实验结果表明，模型可以很好地描述不混溶两相流体的驱替过程，而且可以解释毛管压力对过程的依赖性以及滞后现象，获取相关参数后，模型可以用来预测残余饱和度的时空分布特征。  
        关键词：多孔介质：毛细压力：残余饱和度：相对渗透率：两相流   
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      • 黄江成,傅开道,何大明
        2010, 42(3): 112-120.
        摘要：中文摘要: 为了探究漫湾水库拦沙对上下游干支流河道泥沙理化特性的影响，运用激光粒度、X衍射、X荧光光谱的实验测试方法，对澜沧江中下游干流和主要支流河道的悬移质泥沙及其床沙的理化特性进行了测验。结果显示:澜沧江中下游悬移质泥沙粒径频率曲线多为单峰态，粒度范围较宽，分选性较好，床沙粒径频率曲线呈多折状且很陡，分选性差；泥沙的主要矿物组成为石英，其含量集中在60％～80％范围内；悬沙元素组分具有较好的一致性，床沙微量元素含量从旧州至界碑有下降的趋势；漫湾水库拦沙效应对泥沙的粒度，矿物组分的空间分布存在较大影响，对除硅（Si）以外的常量元素组成影响不大，对重金属元素有一定的拦截作用。研究结果可为澜沧江干流在建的多个水电站对泥沙组成的影响提供参考。  
        关键词：泥沙特征;水库拦沙;粒度分析;矿物组成;澜沧江   
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        化学工程

      • 顾迎春,廖学品,石碧
        2010, 42(3): 189-194.
        摘要：中文摘要: 制备皮胶原纤维固载Zr(IV)吸附剂(ZLCF)，并考察ZLCF对水体中苯甲酸(BA)、邻苯二甲酸(o-PA)、对苯二甲酸(p-PA)和间苯二甲酸(m-PA)的吸附特性。研究表明：这4种苯羧酸的吸附平衡同时符合Langmuir和Freundlich方程，但随着它们的羧基数量和位置的不同，其吸附容量也随之变化。总体看，ZLCF对所研究的苯羧酸均具有较大的吸附容量。当苯羧酸溶液(10 ml)的初始浓度为6 mmol/L、吸附温度为293 K时，ZLCF(0.05 g)对BA、o-PA、m-PA和p-PA的吸附容量分别达0.4616、0.5892、0.4912和0.3138 mmol/g。吸附动力学研究表明：BA的吸附符合拟一级速率方程，边界层扩散为主控步骤；而o-PA、m-PA和p-PA的吸附符合拟二级速率方程，化学吸附为主控步骤。  
        关键词：皮胶原;固载金属吸附剂;固载Zr(IV);苯羧酸;吸附   
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        发布时间：2023-11-14
      • 黄健盛,杨平,郭勇
        2010, 42(3): 195-200.
        摘要：中文摘要: 为了考察电极因素对微生物燃料电池产电及废水处理性能的影响，设计了一种新型厌氧流化床微生物燃料电池（AFB-MFC）。研究了不同阴极电极材料，阴极与阳极面积以及阴极底边与阴极室底部距离对AFB-MFC产电及废水处理性能的影响。所有实验在阴极室曝气量为16~24 L/h、回流量为10.7 L/h、进水流量为0.6 L/h、外电阻为250 Ω以及进水COD浓度为3000.98~3789.44 mg/L下进行。结果表明，在尺寸大小均为15.0 cm×3.5 cm的碳纸、铜板、铝板、镀锌铁板及铁板中，使用碳纸作阴极电极时AFB-MFC产电性能最好；阴极底边与阴极室底部的最佳距离为17.3~20.3 cm；使用面积为308.8 、232.0 、160.0和76.8 cm2的碳纸作阳极电极及面积为241.5、210.0、175.0和105.0 cm2碳纸作阴极时，阳极及阴极最佳面积分别为160.0和210.0 cm2。AFB-MFC系统最佳运行条件下COD的去除率维持在约80.00%。放大型AFB-MFC系统有利于今后工程实际应用。  
        关键词：微生物燃料电池;厌氧流化床;产电;废水处理;阴极;阳极   
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      • 王亚娟,邵双喜,卢锡立,杨建平,单志华
        2010, 42(3): 201-205.
        摘要：中文摘要: 以不同物质量比的硫酸亚铁(FeSO4)和四羟甲基硫酸鏻(THPS)合成了双组分配合物。通过对不同配比的Fe-THPS溶液以等摩尔连续变化法对其进行紫外可见光谱以及红外光谱分析，确定了两者最可能的配位比n(Fe(II))∶n(THPS)为1∶3。用电位滴定法对该配合物形成的稳定常数进行测定，发现其在40 ℃时的表观稳定常数较30 ℃时小。用单独的FeSO4、THPS，FeSO4和THPS的不同顺序以及Fe-THPS配合物溶液对浸酸绵羊皮胶原进行处理，结果显示后两种方法对胶原耐热稳定性增加的贡献较单独使用大，处理后的皮胶原收缩温度均高于90 ℃。其中直接用配合物溶液处理得到的改性胶原的收缩温度最高，耐干热处理也较好。采用Fe-THPS配合物溶液处理后革的撕裂强度和抗张强度均得到很大提高，符合轻工业对服装革的要求。  
        关键词：硫酸亚铁;四羟甲基硫酸鏻;配合物;胶原;湿热稳定性;改性   
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        发布时间：2023-11-14

        材料科学与工程

      • 乔阳,艾兴,刘战强,赵军
        2010, 42(3): 206-210.
        摘要：中文摘要: 针对粉末冶金高温合金材料的铣削特性，选择了合理的铣刀盘和刀片材质。通过刀具磨损与寿命对比试验优选出了最佳的刀片几何参数，并给出了铣削过程中硬质合金铣刀片的典型磨、破损形态。研究结果表明：TiAlN-TiN涂层硬质合金刀片适于精铣粉末冶金高温合金，在30~70 m/min的铣削速度范围内，刀具寿命可达20~108 min。由于材料切削温度高和机械冲击严重，涂层刀具的主要失效形式为：崩刃和前刀面的剥落，其主要机理为高温条件下磨粒磨损、粘结磨损、扩散磨损和疲劳损坏的综合作用。  
        关键词：粉末冶金高温合金;涂层硬质合金;切削性能;磨损机理;刀具破损   
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        发布时间：2023-11-14
      • 廖凯,吴运新,龚海,闫鹏飞,郭俊康
        2010, 42(3): 211-215.
        摘要：中文摘要: 为掌握铝合金厚板淬火残余应力演变规律，运用FEA软件仿真、X-ray表面应力和层削法应力测试实验，提出在残余应力测试中应用仿真-实验综合方法。经过实验分析证明：1）可弥补单一测试方法的局限，使各测试方法相互检验、验证。2）可获得较为准确的淬火应力仿真模型，实现对整个厚板应力场的有效分析。3）具有应力预测的功能，FEM应力预测与实验结果吻合较好，淬火应力平均偏差＜10%。  
        关键词：残余应力;应力预测;铝合金;仿真   
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      • 陈和仲,罗教明,陈继镛,行斌斌,屠重棋,顾忠伟,张兴栋
        2010, 42(3): 216-221.
        摘要：中文摘要: 同种异体骨复合人工髋关节置换术后不同时期，人工髋关节、骨水泥及其周围骨，特别是宿主骨和异体骨结合区的生物力学数据是复合关节设计、手术及术后康复训练方案制定的重要依据之一。基于患者的CT扫描数据，建立复合人工髋关节移植治疗股骨近端骨缺损的三维有限元模型，选用1.5倍、2.5倍70 Kg标准体重进行生理加载，计算术后结合区骨愈合3个阶段的力学性质。结果表明,术后初期，结合区弹性模量较低，在其中部及周围骨水泥中有较严重的应力集中，骨水泥中的最大应力超过了其抗压强度，存在失效风险；随着结合区的愈合，结合区组织由骨痂发展为自然皮质骨，组织的弹性模量逐渐增高，结合区中的应力屏蔽得到改善，骨水泥中的应力集中同时得到缓解，并最终接近自然骨。采用多孔羟基磷灰石生物陶瓷（HA）作为骨组织支架材料充填结合区，可有效降低结合区的应力屏蔽，提高其力学安全性。  
        关键词：生物力学;复合人工髋关节;同种异体骨与宿主骨结合区;有限元分析   
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      • 吴庆令,余红发,梁丽敏
        2010, 42(3): 222-227.
        摘要：中文摘要: 进行了现场海洋大气盐雾环境中混凝土的暴露试验，分别测定了混凝土试件不同深度的总氯离子浓度和自由氯离子浓度，深入研究了混凝土在海洋大气盐雾环境下氯离子扩散过程中的自由氯离子浓度和结合氯离子浓度的经时变化特征。同时考察了各个暴露时间和扩散深度时的氯离子结合能力，运用回归分析探讨了暴露时间和扩散深度对混凝土氯离子结合能力影响的规律性。结果表明,氯离子结合能力与暴露时间符合幂函数关系，与扩散深度满足三次多项式函数关系。数值拟合计算值与实测值吻合，证明了拟合函数的有效性。  
        关键词：混凝土;氯离子;结合能力;暴露时间;扩散深度   
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        发布时间：2023-11-14

        信息工程

      • 刘勇,刘念,刘孙俊
        2010, 42(3): 121-126.
        摘要：中文摘要: 为了解决传统蚁群算法搜索速度慢、容易出现早熟、停滞的缺点，以及传统免疫算法由于反馈信息利用不足存在大量无为的冗余迭代导致求解效率低的缺点，提出了一种蚁群与免疫克隆相结合的混合算法，该算法在前期采用免疫算法来产生蚁群算法的初始信息分布，在后期根据路径浓度抑制机制调整路径上的信息量，从而保持了蚁群多样性，并将该算法用于求解旅行商问题进行计算机仿真，从实验结果可以看出，该算法具有针对性的改进，是一种收敛速度和寻优能力都较好的优化方法。  
        关键词：人工免疫;蚁群算法;旅行商问题   
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      • 张瑜,李涛,吴丽华,夏峰
        2010, 42(3): 127-131.
        摘要：中文摘要: 为解决传统求解TSP问题(Traveling Salesman Problem)的方法所固有的组合爆炸问题，提出了一种新的基于MHC(Major Histocompatibility Complex，主要组织相容性复合体)的抗体克隆优化算法(Antibody Clone Optimization Algorithm inspired by MHC，COAMHC)。该算法应用MHC分子单倍型特性将优秀抗体基因保存为MHC串，并通过疫苗接种遗传至子代以增强其局部搜索能力；应用MHC分子多态性并通过基因突变以及随机引入新抗体基因来提高抗体群多样性，以增强其全局搜索能力。通过TSP问题的仿真实验表明，该算法在收敛速度、和求解精度方面比经典克隆选择算法CLONALG性能更好  
        关键词：人工免疫系统;TSP;MHC;抗体克隆算法;优化   
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      • 童小念,施博,王江晴
        2010, 42(3): 132-138.
        摘要：中文摘要: 为了提高图像分割效率，将量子粒子群算法QPSO应用于图像阈值分割领域，并在QPSO算法基础上提出了一种基于边界控制的量子粒子群阈值分割算法BQPSO。改进算法BQPSO引入了边界控制策略，使得飞越搜索区域的粒子不再聚集到区域的边界，而是回到搜索区域内边界附近的某一位置，保持了群体的多样性，有效地避免了算法陷入局部最优解，增强了算法的全局搜索能力。实验结果表明，与遗传算法GA、粒子群算法PSO和标准量子粒子群算法QPSO的阈值寻优结果相比较，BQPSO算法在运算效率、阈值搜索精度和稳定性以及图像分割效果等方面均具有明显的优势  
        关键词：量子粒子群算法;遗传算法;粒子群算法;最大类间方差;边界控制策略;双阈值图像分割   
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      • 琚生根,何坤,周激流
        2010, 42(3): 139-144.
        摘要：中文摘要: 针对传统高斯噪声去噪算法残余噪声较大的不足，根据噪声对图像视觉的影响，提出了基于像素邻域相关性的去噪算法。首先运用邻域像素的连续性判断像素点是否位于平滑区内；其次对非平滑区根据边缘和纹理的局部连续性运用形态学提取图像边缘和纹理进而定位噪声点；最后对平滑区内的噪声运用自适应邻域进行去噪处理，对非平滑区的噪声仅利用非平滑区的邻域进行平滑，实现了对高斯噪声先定位再去噪。经实验结果验证：与传统方法相比，该算法较好地抑制了图像平滑区内噪声，提高了去噪后图像的视觉效果。  
        关键词：高斯噪声;邻部特性;形态学;噪声去除   
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      • 贾晓芬,马立勇,马家辰
        2010, 42(3): 145-150.
        摘要：中文摘要: 针对已有彩色滤波阵列插值方法的结果图像存在边缘模糊、虚假色的问题，提出了图像相关性与支持向量机将结合的插值方法。该方法以色彩相关性为基础构造色差平面，在色差平面上根据空间相关性选择适当的邻近点输入模式训练支持向量机，然后用训练的支持向量机及输入模式估计出未知像素点对应的色差，最后计算出各像素点未知的彩色像素值。实验结果表明，与已有算法相比，该算法结果图像的PSNR值、NCD值及视觉效果均有显著改善。  
        关键词：图像插值;彩色滤波阵列;支持向量机;支持向量回归机   
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      • 赵学健,庄毅,欧阳键,高阳,薛佟佟
        2010, 42(3): 151-158.
        摘要：中文摘要: 针对无线传感器网络中的能量空洞问题，建立了包含节点感知能耗、处理能耗、接收能耗、发送能耗的能量空洞问题分析模型，提出能量消耗速率的概念，并且给出了避免能量空洞问题的条件。利用该分析模型从理论上分析了节点密度、数据采集率、数据融合以及路由方式等策略对缓解能量空洞问题的有效性。最后，通过仿真实验数据与理论分析的对比验证了该模型对能量空洞问题分析的正确性，并且给出了缓解能量空洞问题的最佳策略。  
        关键词：传感器网络;能量空洞;模型;数据融合   
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        发布时间：2023-11-14
      • 孙华,周芳,姚宣霞,邓忠军
        2010, 42(3): 159-163.
        摘要：中文摘要: 目前,对于基于身份的动态门限签名方案来说,这些方案的安全性大多是在随机预言模型下证明的,并且这些门限签名方案中的门限值固定。相对而言,设计标准模型下的门限签名方案更有实际意义。针对以上两个问题,根据Paterson提出的基于身份的签名方案,利用计算Diffie-Hellman问题的困难性在标准模型下设计了一个无需可信中心、门限值可变的动态门限签名方案。最后,利用双线性对技术对方案的正确性进行了严格证明,并在CDH困难假设下给出了方案安全性的详细分析过程和证明。结果表明,本文方案是可证安全的和可靠的。  
        关键词：标准模型;动态门限签名;计算Diffie-Hellman问题   
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        发布时间：2023-11-14
      • 李庆华,陈志刚,曾志文,邓晓衡
        2010, 42(3): 164-170.
        摘要：中文摘要: 为改善无线自组网环境下TCP协议的数据吞吐量,仿真并分析了无线自组网TCP数据流拥塞丢包数与队列长度和发送窗口大小的关系，在已有无线自组网链路吞吐量模型的基础上利用网络演算理论推导了保证数据流拥塞丢包率为零的TCP发送窗口上限WThresh；基于WThresh的改进协议TCP-WThresh能在拥塞窗口上限范围内准确判断丢包为非拥塞丢包，有效避免TCP误启动拥塞控制机制，在拓扑形式确定的无线多跳网络环境下有较好的性能表现。  
        关键词：无线自组网;确定网络演算;TCP流;丢包;拥塞窗口上限   
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        发布时间：2023-11-14

        电气工程

      • 李涛,孙衢,杨莉
        2010, 42(3): 171-176.
        摘要：中文摘要: 为了解决传统滑模控制中采用指数趋近律产生的抖振问题，提出一种采用云模型趋近律的智能滑模控制方法。提出将云模型和趋近律相结合，利用云模型推理方法，动态调整趋近速度，保证系统状态快速、稳定地到达滑模面。将所设计的滑模控制器用于平行单级双倒立摆的稳定控制，仿真结果验证了设计方法的有效性，对系统摄动和外部干扰都有很强的鲁棒性。  
        关键词：云模型;指数趋近律;滑模控制;平行单级双倒立摆   
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      • 刘敏,徐大专
        2010, 42(3): 177-183.
        摘要：中文摘要: 为了在MIMO-OFDMA系统中利用延时的信道状态信息极大化系统吞吐量，提出了一种结合正交空时分组码与特征波束形成的传输方案，并在上述传输方案中提出一种低复杂度的两步子载波分配算法。首先根据用户平均信道质量与速率需求分配带宽，然后遵循标定星座距离最小的准则依次将各子载波指派给用户，获得多用户分集增益。最后在子载波间分配功率确保达到用户速率要求。仿真结果表明，该方案能充分利用具有时延的信道状态信息和多个发射天线有效提高系统吞吐量。  
        关键词：多用户;正交频分复用;多输入多输出;资源分配;延时信道状态信息   
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      • 陈辉,纪友哲,祁晓野,付永领
        2010, 42(3): 184-188.
        摘要：中文摘要: 针对泵阀协调控制的电动静液作动器（EHA）阀控环节响应高于压力环节的特殊性，采用了基于前馈模糊免疫算法（FFIM）的压力环控制策略。该算法将阀控环节的位置偏差作为前馈信号引入压力环，并选取具有优化能力的免疫算法（IM），通过引入模糊控制作为算子函数，实时整定PID控制参数，从而提高压力环的动态响应和控制能力。仿真结果表明，前馈信号的引入提高了系统压力环的响应，但导致压力值高于设计值，而免疫算法可有效降低压力值的波动。两者的有效结合，不仅克服了压力环强时变、高非线性等缺点，而且增强了系统的控制能力。  
        关键词：泵阀协调控制;电动静液作动器;前馈模糊免疫控制;压力控制   
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        机械工程

      • 樊庆文,王德麾,袁中凡
        2010, 42(3): 228-232.
        摘要：中文摘要: 通过设置具有简单几何属性的定标物和定标标尺，以及相机的平移运动，分步标定相机的内部参数矩阵K、旋转矩阵R、位移向量T及导轨方向向量E，建立相机与被测物体的空间关系。在相机导轨的两个位置分别采集被测对象的清晰图像，利用基于数字图像的空间测距数学模型，即可求解空间两点的空间距离。提出的基于数字图像的测距原理和方法较好地解决了“定标物定标法”中需要已知定标物空间位置的难题，具有数学模型收敛性好、定标精度高（在给定的实验条件下测量精度可控制在2％以内）、试验模型简单的特点，特别适合于空间大尺度物体（几米～几十米）的尺寸测量，能够弥补现有非接触测量方法在测量范围、测量成本等方面的不足，可广泛应用于大尺寸零件测量、地质勘探、水利建设、矿山开发、城市规划等工程领域。  
        关键词：空间测距;数字图像;相机定标;计算机视觉   
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        发布时间：2023-11-14
      • 张英,姚燕安,查建中
        2010, 42(3): 233-239.
        摘要：中文摘要: 主动平衡器是一种能够实现柔性动力平衡的装置，由平面两自由度执行机构和控制电机组成，通过对其控制电机运动参数的设计来补偿机构动力性能的变化。鉴于该装置对机构输入扭矩变化的补偿作用不足，基于可调整机构的概念，提出一种具有可调整杆的主动平衡器的设计方法，即将主动平衡器执行机构的一个构件设计为杆长可变的可调整杆，通过对可调整杆杆长和控制电机转速函数的集成设计，对由负载变化引起的机构动力性能的改变进行补偿。提出基于灵敏度分析和优化设计的设计流程，以5R型主动平衡器为例给出了算例，结果表明：可调整杆的引入拓展了主动平衡器性能改善的设计空间，增强了其对机构动力性能，特别是对机构输入扭矩变化的补偿作用，具有更强的适应性。  
        关键词：主动平衡;可调整机构;输入扭矩;灵敏度分析;平面连杆机构   
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        发布时间：2023-11-14
      • 王玫,吕俊杰,王杰
        2010, 42(3): 240-245.
        摘要：中文摘要: 针对端面铣刀磨损状态的识别问题，根据隐式马尔可夫模型(HMM)具有良好的模式分类能力，提出了基于连续高斯密度混合HMM（CHMM）的刀具磨损状态监测系统。以铣削力作为监测信号，应用小波包理论对铣削力信号进行分析和消噪处理，并提取信号的能量特征作为CHMM的输入向量，训练CHMM模型，再用训练好的模型对未知的刀具磨损状态进行监测与识别，实验结果表明该模型可以对刀具磨损状态进行准确的识别，且所需训练样本数较少，对刀具状态的智能监测具有很好的实际意义。  
        关键词：隐式马尔可夫模型;小波包分析;铣削力;刀具磨损   
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        发布时间：2023-11-14
      • 王玲,殷国富,徐雷
        2010, 42(3): 246-252.
        摘要：中文摘要: 如何提高机床夹具设计的效率和质量是计算机辅助工艺装备研究的一个重要问题。在分析机床夹具可重构模块和模块系列规划过程的基础上，提出一种基于公理化设计与设计结构矩阵集成的机床夹具可重构模块化设计方法。该方法以设计过程中的共性单元归并和信息、过程的重用问题为切入点，采用设计结构矩阵建立产品内构件间相互关系，得到合理的模块化夹具产品结构，实现可重构模块拓展变换来实现夹具快速设计。夹具实际实例验证表明，本文设计方法有助于实现机床夹具可重构模块化快速设计，具有较好的应用指导意义。  
        关键词：可重构模块;夹具设计;公理化设计;设计结构矩阵   
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        发布时间：2023-11-14
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