最新刊期
      2017 年 第 49 卷 4 期

        水利与土木工程

      • 2017, 49(4): 1-9. DOI: 10.15961/j.jsuese.201601311
        摘要：中文摘要: 纤维石膏复合材料具有诸多良好的物理力学性能，但将其作为填充墙材料的研究却较少。为研究纤维石膏填充墙-钢筋混凝土框架的抗震性能和填充墙的连接构造措施对钢筋混凝土框架抗震性能的影响，采用1∶2的缩尺比例设计了4榀单层单跨的钢筋混凝土框架，其中，1榀空框架，1榀刚性连接的页岩砖填充墙框架，2榀纤维石膏填充墙框架，并且纤维石膏填充墙与框架的连接方式分别采用刚性连接和柔性连接。通过对4榀试件的低周反复荷载作用下的抗震性能进行试验，分析了各试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、承载能力、变形能力和耗能能力。结果表明：填充墙的存在能提高框架的承载力和耗能能力，与传统页岩砖钢筋混凝土填充墙框架相比，纤维石膏填充墙的框架具有更好的变形能力与耗能能力，而且柔性连接的纤维石膏填充墙框架比刚性连接的纤维石膏填充墙框架具有更好的抗震性能。因此，与传统的砌体填充墙相比，纤维石膏填充墙在实际的工程中具有更好的实用价值与应用前景。  
        关键词：纤维石膏填充墙;抗震性能;拟静力试验;协同作用   
        2462
        |
        3475
        |
        4
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43923374 false
        发布时间：2023-11-14
      • 李林芮,邓建辉,蒲晓峰,胡金山,刘铁新,陈滔,张正虎
        2017, 49(4): 10-17. DOI: 10.15961/j.jsuese.201600817
        摘要：中文摘要: 岩质高陡边坡的稳定性问题是水电工程关注的重点。如何有效识别控制高陡边坡稳定的关键因素，并对此进行针对性的支护设计与施工，以确保边坡的稳定，一直是难以有效解决的问题。基于此，以长河坝水电站进水口高陡边坡为依托，对水电工程岩质高陡边坡的设计与施工进行深入探讨，结合前期勘察结果分析了控制边坡稳定的关键因素，即J3、J7裂隙与其他结构面组合所引起的破坏，并依据地理位置分区设计了相应的开挖支护方案；伴随边坡施工，分部位分高程进行了岩体结构复核，发现边坡主要的破坏模式为滑塌（移）破坏、倾倒拉裂破坏、多条裂隙切割导致的岩体松动破碎所引起的破坏。以岩体等级为基础进行了边坡重分区，并以此进行了支护设计修正。讨论了控制边坡稳定的最关键因素即顺坡向J3裂隙，对比了前后期设计的差异及作用。监测数据分析表明，信息化施工对边坡稳定控制有效，边坡没有出现工程问题，已处于稳定状态。以期为类似工程提供参考。  
        关键词：信息化施工;岩体复核;岩质边坡;长河坝水电站;监测分析   
        2412
        |
        3222
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43917496 false
        发布时间：2023-11-14
      • 董建华,张林,徐远飞,陈建叶,刘玉琨
        2017, 49(4): 18-25. DOI: 10.15961/j.jsuese.201601327
        摘要：中文摘要: 地质力学模型试验是研究高坝工程稳定安全性的重要方法之一，如何较准确的通过测试结果建立大坝失稳判据，判断坝与地基的失稳破坏过程，得到综合稳定安全系数，是地质力学模型试验的关键技术问题。本文由突变理论及其相关性质，选用较为成熟的尖点突变模型及其标准势函数公式，推导出相应的失稳突变判别式，建立基于尖点突变理论的失稳判据，并通过相关算例进行有限元分析，依据计算成果的变位-超载系数关系，提出超载安全系数，并与有限元塑性区贯通、计算不收敛等失稳判据对比分析，印证尖点突变模型失稳判据的可靠性和适用性。再将其应用于丹巴水电站地质力学模型试验中，试验结果给出了闸坝在正常蓄水位和降强之后超载作用下的位移场，获得了闸坝的变形及分布特征，揭示了裂缝发展的全过程及其破坏机制，得到降强系数为 1.18，超载系数为 1.8～2.0，确定了闸坝整体稳定安全系数为 2.12～2.36。根据尖点突变理论，由试验测试成果建立相关失稳判据，据此提出破坏过程及综合稳定安全系数，并与常规地质力学模型试验分析成果进行对比，分析结果验证了基于地质力学模型试验测试成果的尖点突变模型失稳判据的合理性。  
        关键词：尖点突变理论;有限元;地质力学模型试验;失稳判据   
        2417
        |
        2266
        |
        5
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43918903 false
        发布时间：2023-11-14
      • 刘贯飞,雷胜友
        2017, 49(4): 26-36. DOI: 10.15961/j.jsuese.201600693
        摘要：中文摘要: 传统的Berezantzev公式由于未能同时考虑基础埋深和地基轴对称压密变形对地基破坏模式的影响，导致其计算出的圆形深基础地基极限承载力往往与现场实测相差过大，尤其当深基础的相对埋深（H/b）为2≤H/b≤5时，计算值远大于实测结果。通过分析地基土的颗粒移动、土体压密和土体剪切3者之间的关系，从理论上较完整地阐述了深基础下砂土地基破坏的全过程；破坏土体分为压密区Ⅰ、剪切区Ⅱ和压密区Ⅲ这3个区，压密区Ⅲ以上的基础周围土体外侧面上作用有向上的负摩阻力，与Berezantzev的结论相似；同时考虑基础埋深、地基土相对密度和基底粗糙条件对地基破坏模式的影响，确定了压密区Ⅰ、剪切区Ⅱ和压密区Ⅲ的范围；结合地基的轴对称变形特性，建立适用于相对埋深（H/b）为2≤H/b≤5时的圆形深基础下砂土地基破坏模式；根据地基破坏隔离体的静力平衡条件，推导了圆形深基础下砂土地基的极限承载力计算表达式；通过算例，探讨了圆形深基础地基极限承载力系数Nγq与H/b、地基土内摩擦角（φ）之间的变化关系，并与常用的Berezantzev解、Terzaghi解和Durgunoglu解进行对比。结果表明：当考虑到基础相对埋深和地基轴对称变形特性等因素对地基破坏模式的综合影响时，所得Nγq值在不同的φ值条件下均小于上述3种半经验公式解，Nγq值随H/b的增加而减小，所得圆形深基础下砂土地基极限承载力值比上述3种半经验公式解更接近于规范值。  
        关键词：圆形深基础;承载力;砂土;轴对称变形;土体压密;基础埋深   
        1992
        |
        2798
        |
        2
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43922520 false
        发布时间：2023-11-14
      • 张雪才,王正中,孙丹霞,方寒梅,刘柳
        2017, 49(4): 37-45. DOI: 10.15961/j.jsuese.201700033
        摘要：中文摘要: 针对弧门主框架结构布置（主梁悬臂长度、主框架单位刚度比、弧门半径）及启闭机布置时，考虑工况单一、优化目标单一及以经验为主而无法实现全局最优的问题，依据现行水工闸门规范，采用多工况多目标整体优化的方法对闸门和启闭机系统结构布置进行整体优化，优化目标为：1)主横梁跨中正弯矩与支座处负弯矩的绝对值相等，并且在正常蓄水位闸门全闭工况、校核水位瞬间开启工况和闸门全部开启3种工况下的最大值达到最小；2)弧门半径达到最小，且不同工况下支臂端处负弯矩绝对值的最大值达到最小；3)液压启闭机的容量最小。根据规范确定以下约束条件：1)主横梁的悬臂长度；2)主框架单位刚度比；3)液压启闭机在弧门启闭全过程中的正常运行条件；4)弧门半径与门高比；5)液压启闭机启门力的允许范围；6)液压启闭机布置构造要求。据此建立求解弧门主框架和启闭机系统结构布置的多工况多目标整体优化模型。工程实例求得弧门主框架及启闭机系统结构布置最优时的优化变量为：无量纲主梁悬臂长度为0.160，主框架单位刚度比为8.69，弧门半径与门高比为1.3，启闭机吊点位置距闸墩侧墙无量纲距离为0.13，全闭时启闭机的拉杆与支臂的夹角为34.6°。研究结果表明：采用多工况多目标整体优化的方法对弧门和启闭机系统结构布置进行整体优化，不仅方法简洁实用，而且使弧门结构控制内力及启闭机容量均大幅减小，实现了该系统安全性与经济性统一的全局最优布置，同时弥补了中美两国现行规范及现有研究成果中不能考虑不同工况且主梁悬臂长度、主框架单位刚度比、弧门半径以及液压启闭机布置均凭经验选取的不足，又为中美规范的进一步修订完善提供了简明方法。  
        关键词：弧形钢闸门;启闭机布置;整体结构布置优化;多工况优化;多目标优化   
        2281
        |
        2555
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43919008 false
        发布时间：2023-11-14
      • 于少峰,吴爱祥,黄明清
        2017, 49(4): 46-52. DOI: 10.15961/j.jsuese.201601368
        摘要：中文摘要: 为解决羊拉铜矿非生物堆浸中因矿堆渗透性差而导致的铜浸出效果不佳的问题，提出通风强化浸出的新设想，以期从改善浸堆体系渗透特性，提高铜浸出效果。首先，针对羊拉铜矿在堆浸过程中发现的问题及现有堆浸多孔介质渗流理论在分析复杂渗流规律中的不足，提出利用堆浸散体孔裂隙双重介质理论研究强制通风对堆浸体系渗透特性的影响机制；然后，对该矿浸堆的矿石粒级分布情况及其类型进行分析与分类；最后，开展不同通风强度下的室内柱浸试验，利用CT扫描技术分析不同试件的孔隙发育情况，并利用电镜扫描（SEM）与分形几何理论对不同通风强度下散体颗粒表面的分形维数、动态裂隙率及动态渗透系数进行研究。结果表明：羊拉铜矿浸堆的矿石颗粒类型为a型，其浸堆松散细颗粒较多因而密实度较高，矿石颗粒粒级分布不合理；从CT扫描结果来看，引入强制通风虽然降低了堆浸体系的孔隙率，但其可以加剧矿石酸浸反应程度，增加浸堆内矿石颗粒数量，从而大大提高堆浸体系的孔隙数量，促进整个体系的孔隙结构发展并对堵塞的渗流通道形成有效冲破，最终提高铜浸出效果；从SEM扫描与分形几何理论分析结果来看，强制通风能够提高矿石颗粒内部对溶浸液的动态渗透系数与颗粒自身的裂隙率，从而强化浸出液中溶质的渗流性能，最终使得铜浸出效果得以提高。  
        关键词：非生物堆浸;通风强化浸出;浸出效果;CT扫描;电镜扫描;分形几何理论   
        2916
        |
        2543
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43917060 false
        发布时间：2023-11-14
      • 王景玄,王文达,李华伟
        2017, 49(4): 53-60. DOI: 10.15961/j.jsuese.201600907
        摘要：中文摘要: 火灾引起结构倒塌不同于其他瞬时倒塌破坏（地震、冲击或者爆炸），倒塌全过程为准静态平衡和动态相结合的复杂过程。为研究局部火灾引起的钢管混凝土框架结构倒塌破坏机理和动力响应，基于ABAQUS预定场和重启动功能，采用静-动力转换分析方法进行某9层钢管混凝土空间框架结构体系的受火连续性倒塌非线性分析，研究该结构第6层角部开间受火场景下的倒塌破坏模态，分析梁、柱构件受火失效引起的空间框架全过程倒塌机理及整体结构产生动力效应的影响规律。框架梁柱构件均采用纤维梁单元，钢筋混凝土楼板采用分层壳单元，钢材和混凝土材性采用自定义开发的单轴本构材料模型。分析结果表明，静-动力转换方法可以较好地模拟结构受火倒塌全过程，节省计算时间，同时能够反映结构的动力特性。由空间框架倒塌全过程示意可知，角柱失效后触发结构发生局部连续倒塌破坏，倒塌临界时间为253 min（4.2 h），结构整体的耐火时间远大于单个构件的耐火要求。火灾引起结构的局部倒塌全过程分为5个阶段：受火初期膨胀阶段、局部屈曲阶段、短暂平衡阶段、卸载阶段和局部倒塌破坏阶段；前4个阶段为长持时的准静态分析，第5阶段为非线性动力问题。此外，受火区域竖向构件失效后，其卸载传力路径遵循就近原则。  
        关键词：钢管混凝土;连续倒塌;火灾响应;纤维模型;静-动力转换法;非线性分析   
        2454
        |
        3148
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43923012 false
        发布时间：2023-11-14
      • 卢祥,吴震宇,周正军,陈建康
        2017, 49(4): 61-69. DOI: 10.15961/j.jsuese.201601342
        摘要：中文摘要: 针对高心墙堆石坝变形监测断面有限，传统的单点变形预测模型难以有效反映坝体整体变形趋势的特点，通过采用分离型时空模型的构建方式，以及基于物理成因分析的单点变形拟合和空间拓展的思路构建施工期变形时空预测模型，能够克服单点序列模型的某些缺点。基于现有的粗粒土变形计算理论，推导并建立坝体垂直、水平变形单点物理成因模型，在单点物理成因模型的基础上采用克里金空间插值技术进行空间拓展，构建高心墙堆石坝变形时空预测模型。经瀑布沟高心墙堆石坝坝体原观变形资料分析表明，垂直、水平位移物理成因模型和空间插值模型能较好地模拟和反映测点变形趋势，精度较高。模型实现了基于监测序列的高心墙堆石坝整体变形的3维预测，较好地描述了大坝3维变形趋势，对相关工程具有一定的应用和推广价值。  
        关键词：高心墙堆石坝;物理成因分析;空间拓展;克里金插值;时空预测   
        2301
        |
        2349
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43919118 false
        发布时间：2023-11-14
      • 王小威,陈俊涛,谢金元,肖明,邓建
        2017, 49(4): 70-77. DOI: 10.15961/j.jsuese.201600714
        摘要：中文摘要: 地下厂房岩锚梁接触面是岩锚梁整体结构薄弱环节，建立合理的接触面模拟方法是岩锚梁有限元数值分析的重要内容。针对地下厂房岩锚梁与围岩接触问题，分别构建模拟岩锚梁与围岩接触面非线性特征的有限元数学模型和力学模型。在Desai薄层单元基础上，推导岩锚梁接触面单元有限元数学模型，该数学模型形式简单，便于有限元计算；结合非线性弹性理论和弹塑性理论，提出岩锚梁接触面3维非线性力学模型，该力学模型能够模拟岩锚梁接触面弹性阶段的非线性现象和塑性阶段的损伤软化现象。针对岩锚梁接触面闭合、张开、剪切滑动等变形特征，提出考虑接触面黏结、开裂、滑移现象的分段式抗滑安全系数。详细论述了所提模型的有限元实现方法，并据此编写了有限元程序。将本文模型应用于某地下厂房岩锚梁有限元分析计算中，与接触面等效连续模型相比，所提模型计算得到的岩锚梁梁体应力稍小，荷载更多的是由长锚杆承担，梁体的整体变形量增加了2～3 mm，说明接触面的存在使得岩锚梁整体稳定性降低，岩锚梁接触面处的安全系数也稍小，局部出现拉裂损伤，与实际工程岩锚梁接触面开裂现象相吻合，说明所提模型能够合理反映岩锚梁接触面非线性接触特征。为地下厂房岩锚梁稳定分析提供了一种有效的有限元分析方法。  
        关键词：岩锚梁;接触面;非线性力学模型;损伤软化;有限元模拟   
        2208
        |
        2119
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43919753 false
        发布时间：2023-11-14
      • 付金伟,朱维申,张新中,石路杨,谢富东
        2017, 49(4): 78-85. DOI: 10.15961/j.jsuese.201601087
        摘要：中文摘要: 研制出一种完全透明、-15～-10 ℃下拉压强度比达1/6.6的树脂材料，其与岩石特性的相似程度比前人研究成果有大幅提高。制作了内置单裂隙试件，所含裂隙为中空张开型。采用自主设计的注水设备和低温加载装置，在固定水压作用下，分别开展水压为2、4 MPa时的单轴压缩试验和水压为2 MPa时的双轴压缩试验。详细描述了试件的次生裂纹形态和裂隙扩展过程，分析其产生的条件与机制，对比了有水与无水条件下试件破裂规律的异同。采用FLAC3D开展数值模拟研究，在FLAC3D自带均质流体模型基础上，引入改进的弹脆性本构模型，对损伤单元的力学参数和渗透系数进行二次定义，计算结果与文中试验结果相符合，表明了新数值模拟方法的有效性，可以很好地反映水压作用下裂隙岩体强度和稳定性的变化特征。  
        关键词：内水压;压裂试验;FLAC;3D;数值模拟;二次开发   
        2160
        |
        2198
        |
        8
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43921457 false
        发布时间：2023-11-14
      • 钟炜辉,孟宝,郝际平
        2017, 49(4): 86-96. DOI: 10.15961/j.jsuese.201601135
        摘要：中文摘要: 基于备用荷载路径法，以腹板双角钢连接的3个不同跨度比（1.0∶0.6、1.0∶1.0、1.0∶1.4）两跨三柱型钢框架梁柱子结构为研究对象，通过单调静力加载试验和数值分析探究了其在连续倒塌条件下的破坏模式、力学形态、抗力机制和节点失效机理。结果表明，试件破坏均为失效柱与梁相连的两侧角钢因受拉在螺栓孔处发生断裂，且梁轴力、梁端节点转角以及角钢尺寸等是影响角钢肢断裂破坏的主要因素。3个试件具有相似的变形形态和破坏模式，其最大荷载峰值接近，但最大荷载峰值对应的失效柱水平位移随跨度比的增大而依次减小。对不等跨试件，变形较大时梁柱子结构因短梁梁端转角远大于长梁，使得内力重分布时线刚度较大的短梁将承担较多的水平荷载而先发生破坏，且不等跨试件的梁端塑性转角大于等跨试件。3个试件的抗力机制发展过程均可划分为梁机制与悬链线机制的混合阶段、悬链线机制阶段，且悬链线机制的充分发挥需要梁柱间具有可靠的拉结力。通过数值分析，考虑梁柱子结构材料和几何非线性、接触非线性及钢材的断裂，其结果与试验吻合较好；在此基础上，深入分析了周边构件对该连接梁柱子结构的边界约束作用，当边柱刚度足够时，周边构件的轴向约束对梁柱子结构抗倒塌承载力的影响不大。  
        关键词：钢框架;腹板双角钢连接;不同跨度比;静力试验;抗倒塌机制   
        2276
        |
        2367
        |
        5
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43920776 false
        发布时间：2023-11-14

        信息工程

      • 贾利琴,刘红敏,王志衡
        2017, 49(4): 97-103. DOI: 10.15961/j.jsuese.201600429
        摘要：中文摘要: 平行直线以及具有平行结构的多边形在图像中的体现非常丰富，以往的研究一般通过直线斜率相等判断两直线平行，对具有平行结构的多边形的检测需要预先给定信息或者适用范围狭窄，针对一般平行结构检测的研究一直较少。作者在充分研究平行结构特性的基础上，基于距离信息提出了平行算子的概念，实现了图像中平行结构的检测。首先，利用点线距离及点间距离的关系给出平行算子的定义；然后，获取图像中的有效像素，并基于平行算子得到所有平行点组；随后，根据方向信息合并平行点组，利用Hough变换实现图像中平行线的检测；最后，验证直线交点之间线段的存在性，根据存在线段的端点位置实现多边形检测。实验结果表明：本文定义的平行算子能够很好地检测到实际图像中的平行点组，在平行精度要求不高的条件下可以抵抗较大的噪声；基于平行算子的图像平行结构检测算法可以准确检测出图像中的平行直线及具有平行结构的多边形。本文提出的算法可准确检测出图像中的平行结构，具有普遍性。  
        关键词：平行算子;平行结构;平行直线;具有平行结构的多边形   
        2271
        |
        3593
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43918347 false
        发布时间：2023-11-14
      • 田斌,葛义军,李晖宙,于萍,崔玉娟
        2017, 49(4): 104-110. DOI: 10.15961/j.jsuese.201601072
        摘要：中文摘要: 针对当前西印度洋峡湾海区蒸发波导对电磁波传播影响研究不足的现状，分析目前基于蒸发波导模型和电波传播模型相结合的综合分析方法在该热点海域使用的可行性，作者利用PJ蒸发波导模型和抛物方程模型开展研究。首先，归纳了PJ模型和抛物方程模型的基本思想和流程；然后，利用在西印度洋峡湾海区采集的气象水文、导航雷达探测距离等数据分析了模型预测结果与实测值的偏差。分析结果表明：实际距离与预测距离偏差在±25%以内的发生概率为91.3%，满足实际工作需要。不同时间段内模型的预测效果各不相同，06:00:00-12:00:00UTC对应的距离偏差均值最大，12:00:00-18:00:00UTC对应的距离偏差标准差最大。距离偏差与各类气象水文要素有显著的依赖关系，其中，距离偏差与气海温差的相关性最强。最后，通过使用经浮标数据检验的全球再分析资料数据集CFSRv2获得了西印度洋峡湾海区陷获频率时空分布结果。实验结果表明：在西印度洋峡湾内蒸发波导较易陷获电磁波，从而形成电磁波的超视距传输现象；而在也门和阿曼交界海域以及索科特拉岛附近水域蒸发波导全天的陷获能力较弱，出现超视距传播需要满足较高电磁波频率的条件。  
        关键词：西印度洋;蒸发波导模型;抛物方程模型;再分析数据   
        2104
        |
        2707
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43918459 false
        发布时间：2023-11-14
      • 陆欣,刘忠,张宏欣,张建强
        2017, 49(4): 111-118. DOI: 10.15961/j.jsuese.201600878
        摘要：中文摘要: 针对高斯型非线性滤波器在大初始偏差条件下性能下降、甚至发散的问题，提出了一种新的非线性滤波算法，即迭代更新扩展卡尔曼滤波器（iterated update extended Kalman filter，IU-EKF）。首先，该算法在EKF框架下，将传统的一步量测更新在伪时间上分为多步进行，采用部分增益将当前量测信息逐步地引入量测更新过程实现对状态的后验估计；其次，由于多步量测更新过程引入了每一步的过程噪声，因此将量测噪声与每一步更新后的状态估计误差之间的互协方差代入误差协方差矩阵，再利用此误差协方差矩阵的迹对标准卡尔曼增益矩阵求导并令结果为零，以导出噪声相关条件下的最优卡尔曼增益矩阵表达式；最后，根据后验量测残差自适应地调整迭代更新次数，在保证一定滤波精度的前提下，降低了算法的计算量。以2维目标跟踪问题为例，在大初始偏差条件下，通过仿真实验将本文算法分别与EKF、IEKF、UKF、CKF算法进行对比，并针对不同迭代次数对滤波精度的影响进行对比分析。仿真结果表明：本文算法较EKF大幅提高了滤波估计精度，且在大初始偏差条件下，本文算法性能优于现有经典高斯假设滤波器。同时，当迭代次数按1、2、5、10、20递增时，本文算法的滤波精度也随之提升，但提升幅度逐渐减缓。  
        关键词：非线性系统;迭代量测更新;扩展卡尔曼滤波;目标跟踪   
        2370
        |
        3810
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43920673 false
        发布时间：2023-11-14
      • 杨旸,杨书略,蔡圣暐,刘佳,李光滟
        2017, 49(4): 119-128. DOI: 10.15961/j.jsuese.201601028
        摘要：中文摘要: 为解决现有语义模糊可搜索加密方案无法取得排序可验证的问题，提出一种支持语义模糊搜索并能对搜索结果的排序进行验证的方案。首先引入相关度分数和域加权得分，构造精确度更高的倒排索引结构。通过非线性保序加密，云服务器可以对搜索结果进行高效排序，减少了用户的计算开销和网络资源浪费。接着基于WordNet词典集对查询关键词进行语义拓展。在构造出语义拓展树后，只选取最相关的语义拓展词进行查询。通过引入语义相似度，设计双因子排序算法对搜索结果进行精确排序。然后为创建验证信息，将关键词集合插入布隆过滤器中，并计算布隆过滤器、安全索引、密文文档的消息认证码。在搜索阶段，通过布隆过滤器可以验证索引中是否存在查询关键词，并使用消息认证码对索引、文档的完整性和正确性进行验证。通过引入索引树结构进一步提高方案的搜索效率。最后，将本方案与相关方案在功能、存储开销、搜索开销等方面进行比较，并对创建索引、创建验证信息、语义拓展、加密查询、查询、验证等方面的开销进行仿真实验。方案对比分析显示本方案在语义搜索、排序、验证等功能上具有优势。实验结果表明，本方案不仅实现了语义模糊搜索与结果排序，而且实现了排序结果可验证功能。  
        关键词：云计算安全;可搜索加密;语义相似度;域加权得分;排序可验证   
        2475
        |
        3634
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43921948 false
        发布时间：2023-11-14
      • 农强,黄茹芬,陈群山
        2017, 49(4): 129-135. DOI: 10.15961/j.jsuese.201601065
        摘要：中文摘要: 针对刘莉等基于RSA的无证书多重签名方案构造了3类伪造攻击，攻击显示该方案存在公钥替换攻击的缺陷，同时该方案也无法抵抗不诚实用户或不诚实用户与恶意密钥生成中心（key generation center, KGC）的合谋攻击。分析发现原方案不安全的主要原因在于把敌手不能伪造一个有效的个体签名直接等同于敌手不能伪造一个有效的多重签名。针对目前无证书多重签名的安全模型不够严谨的现状，给出安全增强的无证书多重签名的安全模型，该模型保证多重签名是有效的，当且仅当所有个体签名都是有效的。通过在部分私钥生成阶段对用户公钥的部分参数进行签名，在多重签名阶段将个体签名与用户公钥进行绑定，将其放进Hash函数进行散列计算，给出抗合谋攻击的改进方案。改进方案无需依赖于安全信道，其签名阶段较原方案减少L个指数运算和L-3个乘法运算，验证阶段较原方案减少3个指数运算，签名长度较原方案减少|N|比特，其中L代表签名者个数，|N|代表系统参数N的比特长度，因而具有更优的运行效率。在随机预言机模型下，改进方案的个体签名在RSA和离散对数困难性假设下是可证安全的，而多重签名的不可伪造性是通过Hash函数的抗碰撞特性来保证的。  
        关键词：RSA;无证书多重签名;合谋攻击;安全模型;Hash函数   
        2138
        |
        2971
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43918757 false
        发布时间：2023-11-14
      • 丁沂,李兵,程璨,赵玉琦
        2017, 49(4): 136-144. DOI: 10.15961/j.jsuese.201601182
        摘要：中文摘要: 新成员在参与软件项目开发和维护系统时，往往需要花费大量时间去理解系统的结构和功能，为了加速新成员对系统的理解，通常优先推荐他们关注一些系统中更重要的类。大量研究表明软件系统具有明显的复杂网络拓扑形态，可以将软件系统抽象为软件网络模型，通过网络节点重要性度量方法识别软件系统中更重要的类，辅助新成员快速掌握系统的核心结构和功能。目前，关于网络节点重要性度量的方法很多，大多数方法仅考虑邻居节点的度或边的权重。另外，h指数作为一种成功用于定量评估研究人员学术成就的指标也很少应用于软件网络中重要类的识别。作者以Ant、Jung和Maven项目为研究对象，构建对应的加权软件网络模型，结合节点的度和连边的权重信息提出H-NWD、A-NWD和G-NWD 3个h指数的变体指标来度量软件系统中类的重要性，并与已有的度中心性、介数中心性、接近度中心性、特征向量中心性、PageRank中心性5个常用的复杂网络中心性度量指标进行对比。实验结果表明，本文所提的H-NWD和G-NWD指标与已有的度量指标交集达到80%以上，能够很好地识别软件系统中重要类；在确定类的修改情况下，H-NWD指标与度中心性、特征向量中心性、PageRank中心性共同识别的重要类节点rank值更靠前，且被识别的其他类节点修改更频繁，相比于已有指标在识别关键类上更准确。  
        关键词：关键类;h指数;软件网络;节点重要性;中心性度量   
        2437
        |
        4103
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43921799 false
        发布时间：2023-11-14
      • 沈艳林,周利坤,李明,肖玮
        2017, 49(4): 145-150. DOI: 10.15961/j.jsuese.201600163
        摘要：中文摘要: 针对非半周期采样信号的相位差估计问题，提出一种非半周期采样信号相位差估计的相位校正相关法。首先，利用频率估计的相位匹配方法对采样信号进行频率估计，得到采样信号的频率估计值；其次，对采样信号进行互相关，得到互相关信号，并通过采样信号的信号时移和互相关构造一路新的互相关信号，使两路互相关信号具有相同的误差项；然后，利用两路互相关信号得到相位校正互相关信号；最后，利用相位校正互相关信号和频率估计值获得采样信号的相位差估计值。理论分析表明，该方法消除了采样信号非半周期采样对相位差估计的影响，无需预知信号幅值即可实现采样信号相位差的无偏估计。为验证所提方法的有效性和优越性，在不同相位差、信噪比和信号长度条件下对本文方法进行了仿真实验，并利用科氏流量计进行了应用实验。仿真实验结果表明，本文方法有效提高了非半周期采样信号的相位差估计精度，其相位差估计精度优于互相关方法、数据延拓式相关方法和正交时延估计方法的相位差估计精度，更接近克拉美罗下限。科氏流量计流量测量实验验证了本文方法在实际应用中的有效性。  
        关键词：相位差估计;相位校正;非半周期采样信号;频率估计   
        2423
        |
        3557
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43920443 false
        发布时间：2023-11-14
      • 孔繁锵,王丹丹,沈秋,卞陈鼎,严小乐
        2017, 49(4): 151-157. DOI: 10.15961/j.jsuese.201600511
        摘要：中文摘要: 基于L1最小化的鲁棒视觉跟踪算法（L1跟踪算法）使用图像灰度值特征描述目标，忽略了模板间的结构信息，对目标外观变化的建模不够准确，导致跟踪准确度较低。而且L1跟踪算法为了平衡跟踪速度和跟踪效果而采用分辨率较低的12×15图像块，难以获取足够的信息来表征目标。针对L1跟踪算法的不足，该文提出一种在线低秩稀疏表示的视觉跟踪算法。首先，该算法充分利用主成分分析（PCA）基向量对目标外观变化的表示能力并考虑目标遮挡现象，以PCA基向量模板描述目标外观变化，以琐碎模板处理遮挡等异常噪声，从而将候选目标表示为PCA基模板和琐碎模板的线性组合。其次在目标表示模型的优化问题中，对PCA基模板系数进行低秩约束和L1,1范数正则化约束，对琐碎模板系数实施L1,1范数约束，并采用非精确增广拉格朗日乘子（IALM）方法求解表示系数。然后在粒子滤波框架下，用目标未被遮挡部分的重建误差和稀疏误差项建立观测模型跟踪目标。最后为了克服模型漂移问题，采用遮挡检测更新机制进行模板更新。在对8组视频图像序列进行测试的实验中，图像块分辨率设定为32×32，与4个现有的跟踪算法相比，该算法取得了最高的平均重叠率0.78和最低的平均中心误差4.05。实验结果表明，该文提出的跟踪算法具有较好的跟踪准确性和鲁棒性。  
        关键词：视觉跟踪;低秩表示;稀疏表示;PCA基向量   
        2650
        |
        3109
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43922078 false
        发布时间：2023-11-14
      • 罗德宁,张建伟
        2017, 49(4): 158-166. DOI: 10.15961/j.jsuese.201600961
        摘要：中文摘要: 为解决飞行仿真领域其视景系统对逼真、复杂场景渲染质量要求高的问题，提出基于延迟着色技术的大场景反走样渲染架构以实现全球地景及场景特效的真实感渲染，达到飞行训练的效果。本渲染架构主要解决延迟着色技术与硬件反走样技术——覆盖采样反走样（CSAA）不兼容的问题，在延迟阶段生成带CSAA反走样的多渲染目标缓存（G-Buffer），在着色阶段通过记录在特定通道中的透明度蒙版信息进行几何体边缘恢复以进行最终的光照计算；对不同绘制组件开启不同等级的反走样等级以达到效果与效率的平衡，并利用类层次细节（LOD）模型构建技术及标记重要边界信息进行后处理等加强反走样效果。采用本渲染架构开发的视景系统，从实际训练及实验所得到的数据与效果表现上决定不同负载组件最终的采样倍数，这样系统的实时性高（>60 fps），能达到飞行模拟视景对渲染效率的要求，减少延迟与卡顿；同时该框架反走样效果好于亚像素还原反走样（SRAA）算法，从而视景系统能达到性能与画质的最佳组合。通过实际训练与飞行模拟专家鉴定，基于该框架系统的视景系统能达到飞行仿真训练的目的。  
        关键词：反走样;覆盖采样反走样;延迟着色;类层次细节;渲染架构   
        2275
        |
        3278
        |
        2
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43921721 false
        发布时间：2023-11-14

        电气工程

      • 周凯,谢敏,何珉,黄明,侯振奇,赵世林
        2017, 49(4): 167-173. DOI: 10.15961/j.jsuese.201600596
        摘要：中文摘要: 为了研究在交流电压和操作过电压下预先注入修复液对交联聚乙烯电缆中电树的引发和树枝生长的抑制，利用压力注入装置向新电缆样本缆芯注入有机硅修复液，形成预修复电缆样本，然后利用交流高压水针电极法对预修复电缆和未预修复电缆进行加速水树老化，并定期施加操作过电压。通过光学显微镜观察两种电缆样本不同老化时期的树枝生长情况，统计其平均树枝长度和电树引发率，并利用扫描电镜和能谱仪分析预修复电缆绝缘中微观结构和化学元素，结果说明预修复电缆中含有修复液生成物，且能抑制电树的引发和树枝的生长。利用有限元仿真软件建立电缆中树枝缺陷的仿真模型，并仿真分析操作过电压和交流电压下预修复电缆和未预修复电缆中树枝的电场特性，结果表明修复液能降低水针尖端、电树尖端和水树末梢的电场。研究结果表明：预修复能均匀水针尖端电场，降低操作过电压下的电树引发率，也能减弱电树尖端和水树末梢的电场强度，抑制树枝的生长。  
        关键词：交联聚乙烯;操作过电压;水树;电树;修复液   
        2526
        |
        2406
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43923193 false
        发布时间：2023-11-14
      • 曾琦,李兴源,张立奎,邓旗
        2017, 49(4): 174-180. DOI: 10.15961/j.jsuese.201601321
        摘要：中文摘要: 柔性直流输电系统具有有功无功可独立解耦控制的特点，使其不仅可以实现直流系统内有功的合理分配，还可以通过对无功的控制辅助所连接的交流系统以维持电压稳定。为充分挖掘电压源型换流站无功输出潜力，提高与之连接的交流系统的电压稳定性，作者提出一种基于VSC-HVDC互联系统的电压稳定控制策略。在两端柔性直流系统中，对整流站采用直流电压偏差斜率控制，逆变站采用定直流电压控制，按照无功优先模式设置电流限幅即以无功电流的大小决定有功电流的限幅值，分别针对整流站和逆变站设计有功电流动态限幅控制器，扩大无功电流限幅值。在不需要站间通信的情况下，将VSC-HVDC输电系统部分有功转换为无功，提高了换流站的无功输出能力，以此减轻扰动或事故端系统调整无功的负担。通过仿真软件PSCAD/EMTDC进行仿真验证，结果表明所提控制策略充分利用了VSC-HVDC互联系统的功率调整能力，提高了VSC-HVDC互联系统的交流电压稳定性。该控制策略为通过VSC-HVDC系统连接的交流系统的电压稳定问题提供了一种新的解决方案。  
        关键词：电压源型换流器;直流电压偏差控制;斜率控制;无功电流;动态限幅控制器;电压稳定性   
        2807
        |
        4550
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43921586 false
        发布时间：2023-11-14
      • 赵莉华,刘丹华,张宗喜,刘睿,蒋伟,王仲
        2017, 49(4): 181-187. DOI: 10.15961/j.jsuese.201601177
        摘要：中文摘要: 随着电力系统安全可靠性和经济环保性要求的不断提高，亟需更换绝缘材料以提升油浸式配电变压器性能。基于传热学经典理论、油浸式电力变压器负载导则和采用高温绝缘材料的液浸式变压器设计和应用导则，针对采用新型绝缘材料的均匀高温绝缘系统油浸式配电变压器进行研究。根据新型绝缘材料与常规绝缘材料的性能差异，利用热对流经典理论对比均匀高温绝缘系统配变和常规绝缘系统配变的散热能力；依据导则确定不同绝缘系统油浸式配变的过载温度限值，改进得到适用于均匀高温绝缘系统配变的热点温度计算模型，对比均匀高温绝缘系统配变和常规绝缘系统配变在长期急救负载下的允许过载倍数，以获得二者的耐热能力差异；基于性能对比，提出均匀高温绝缘系统配变的结构优化设计方案，并计算由此带来的制造成本改变。结果显示均匀高温绝缘系统配变的散热能力约为常规绝缘系统配变的80.2%，但耐热能力可达到常规绝缘系统配变的119%。结论表明：可缩小均匀高温绝缘系统配变的绕组导线线径、铁心体积、箱体体积、减少绝缘材料用量，同时加宽其绕组油道和进、出口油径、增加散热器数量，即在更换常规绝缘系统油浸式配变绝缘材料的同时对其结构进行优化调整，可在总成本提高约34%的情况下将油浸式配变的耐温限值由140 ℃提升至170 ℃。  
        关键词：油浸式配电变压器;均匀高温绝缘系统;散热能力;耐热能力;结构优化   
        2042
        |
        3632
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43921327 false
        发布时间：2023-11-14

        化学工程与材料工程

      • 张宏,李久楷,刘永杰,王清远
        2017, 49(4): 188-195. DOI: 10.15961/j.jsuese.201601304
        摘要：中文摘要: 随着镍合金电子束焊接在工业中的大量应用，尤其是在航空发动机和燃气轮机等关键长寿命服役设备中的使用，有必要对镍合金电子束焊接接头的高周疲劳属性和断裂机理进行系统的分析研究。作者利用旋转弯曲高周疲劳试验机进行疲劳试验，获得了母材和焊接接头的应力-寿命（S-N）曲线和疲劳断口，同时利用扫描电镜（scanning electron microscope，SEM）对疲劳断口进行了微观特征分析，确定了母材和焊接接头在不同应力幅下的疲劳裂纹萌生区和扩展区，分析了裂纹萌生区位置与应力幅的关系。最后，利用有限元分析了焊接接头热影响区微裂纹位置与大小对材料疲劳性能的影响。从现有的试验和模拟结果可以得到：1）母材和电子束焊接接头应力-寿命（S-N）曲线分布趋势一致，但焊接接头疲劳强度要低于母材，在靠近107周次时，两者疲劳强度差距最小；2）在高应力幅（低周疲劳寿命阶段），母材和焊接接头的疲劳裂纹均起源于试件表面并且都是多点萌生断裂，焊接接头疲劳断口位置位于焊接熔合区或热影响区；3）在低应力幅（高周疲劳寿命阶段），疲劳裂纹在试件次表面萌生，焊接接头疲劳断口位于热影响区或焊接母材靠近热影响区；4）通过有限元模拟发现微裂纹的存在有利于裂纹的扩展。在拉应力作用下，横向微裂纹更优于纵向微裂纹沿着应力方向进行裂纹扩展；随着微裂纹尺寸增大，微裂纹间更易于相互贯通，形成更长的裂纹，从而降低了材料的疲劳性能。综上可知，电子束焊接仅仅影响材料的疲劳强度。疲劳断裂机理和母材一致都为穿晶解理断裂，疲劳裂纹萌生区域位置也和母材一样都受应力幅的直接影响。  
        关键词：GH80A;电子束焊接接头;旋转弯曲疲劳;热影响区;有限元   
        2478
        |
        2808
        |
        2
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43918593 false
        发布时间：2023-11-14

        机械工程

      • 周小龙,刘薇娜,姜振海,马风雷
        2017, 49(4): 196-204. DOI: 10.15961/j.jsuese.201600994
        摘要：中文摘要: 针对希尔伯特-黄变换方法中存在的端点效应和虚假模态分量等问题，分析其产生原因，提出一种基于边界极值均值延拓的端点效应抑制与虚假模态分量剔除相结合的改进方法。该方法首先根据信号两侧端点和其临近极值点的特性，对包络线在信号两端点处的位置进行约束，从而改善包络线拟合结果，在一定程度上抑制端点效应问题的产生。然后，依据各模态分量间的正交性原理，通过虚假模态分量剔除算法，选取能够反映信号特征的敏感模态分量，以保证分析的准确性。通过数值仿真，验证了所提方法的有效性。最后，应用于发动机异响故障诊断中，诊断结果表明该方法有效抑制了传统希尔伯特-黄变化方法的端点效应和虚假模态问题，可有效提取发动机异响信号的故障特征。  
        关键词：希尔伯特-黄变换;经验模态分解;端点效应;虚假模态分量;边界极值均值延拓   
        2861
        |
        3248
        |
        2
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43922907 false
        发布时间：2023-11-14
      • 谢玉东,王勇,马鹏磊,刘学
        2017, 49(4): 205-210. DOI: 10.15961/j.jsuese.201601164
        摘要：中文摘要: 控制阀的外泄漏会造成物料损失，污染环境，甚至还会造成严重事故。利用控制阀外部的传感器以测量外泄漏的传统方法效率较低，属于事后检测，使外泄漏事故得不到及时处理。为了实现控制阀外泄漏的快速自动检测，作者提出一种便于在工业现场实施的基于控制阀流量自感知的外泄漏检测方法。根据被控流体压力、控制阀开度等数据，建立控制阀的流量自感知模型，使控制阀具有流量自感知的能力。如果没有外泄漏，则由控制阀入口流进的流体质量和由出口流出的流体质量应该相等。如果控制阀发生外泄漏，则由控制阀入口流进的流体质量和由控制阀出口流出的流体质量不相等，同时由于控制阀出口的流体质量减小，导致控制阀出口的压力等参数发生变化。为了恢复泄漏前的稳态，闭环控制器向控制阀驱动器发出调节指令，增大阀门的开度，增加控制阀入口流量，以抵消外泄漏造成的影响。在相同的开度增量条件下，外泄漏引起的流量增量与正常操作所引起的不同。在实施控制阀的泄漏自感之前，根据平时正常的工况，预先确定各开度条件下的质量流量的名义最大值。根据流量自感知模型的质量流量变化率和名义最大值，阀门控制器内嵌的泄漏诊断程序可实现外泄漏的自诊断，并发出外泄漏故障信号。此外，带流量自感知模型的控制阀能当流量计用，可省掉管路中的流量测量设备。研究结果证明了所提出的外泄漏自感知方法的有效性。  
        关键词：控制阀;外泄漏;自感知;生产数据;质量流   
        1887
        |
        2376
        |
        1
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43922684 false
        发布时间：2023-11-14
      • 邓聪颖,刘蕴,殷国富,王玲,林丽君
        2017, 49(4): 211-218. DOI: 10.15961/j.jsuese.201601150
        摘要：中文摘要: 机床运动部件位置姿态在加工空间的变化，造成机床质量矩阵、刚度矩阵以及阻尼矩阵随之变化，导致机床动态特性预测具有复杂性和不确定性。针对加工空间机床动态特性的准确预测问题，提出一种基于响应面理论的数控机床空间动态特性研究方法。该方法以数控机床固有频率这一关键动力学性能指标为例，分析机床整机动态特性与机床位置姿态之间的数学关联关系；基于正交试验设计和响应面方法理论，构建预测广义加工空间数控机床动态性能变化的响应面模型，揭示机床动态特性在加工空间的演化规律；并在该响应面模型基础上提出机床动态特性影响因子概念，计算各方向运动部件的位移变化对机床动态特性的影响程度，共同确定机床最优加工位姿和加工路线。将该方法应用于1台3轴立式加工中心，采用正交试验设计确定移动部件的不同位置组合作为计算样本点，在ANSYS仿真软件中计算每个样本点的前5阶固有频率，建立反映位置特征与固有频率数值的2次多项式响应面模型；并通过计算响应面模型质量评价指标验证了该模型的有效性，以此分析机床前5阶固有频率在加工空间的分布规律及其对x、y、z向位移变化的灵敏度，阐明机床空间位姿对机床动态特性有较大的影响，为机床工艺规划和优化设计提供了新的分析方法及技术支持。  
        关键词：机床动态特性;加工空间;响应面方法;固有频率   
        2750
        |
        3919
        |
        8
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 43920029 false
        发布时间：2023-11-14
      0