最新刊期
      2018 年 第 50 卷 5 期

        聚焦国家重点研发计划

      • 张平仓,丁文峰,王协康
        2018, 50(5): 1-11. DOI: 10.15961/j.jsuese.201800967
        摘要：中国山洪灾害点多面广，发生频繁，但因山洪灾害问题的多样性和复杂性，目前在主要关键技术领域的研究仍处于起步和技术探索阶段，不能适应当前防御山洪灾害的实际需要。如何精准预报局地强降雨，研发山洪监测技术体系，提炼山洪灾害动态多预警指标，实现从注重灾后救助向灾前预防转变。如何研发因地制宜的山洪灾害预报模型，搭建风险评估平台，构建山洪灾害防御模式，提高山洪灾害预警和风险防范能力，是当前山洪灾害研究的前沿和热点问题，也是目前国家大力实施山洪灾害防治县级非工程措施项目建设必须要面对的现实问题。围绕上述问题，凝练如下3个关键研究目标：1）理清山洪灾害动力过程，建立山区局地暴雨预报模型和山洪动态模拟模型；2）研发构建山洪多要素立体监测技术与体系，实现山洪灾害预警与风险评估信息的实时动态传输与发布，解决山洪洪峰流量预报精度不高、预警期和应急抢险处置时效短等问题；3）构建多层次、多目标的山洪灾害动态预警与风险评估平台，提炼山洪灾害防灾减灾模式，并示范推广。通过研究实现以下创新：1）从揭示诱发山洪的中小尺度天气系统形成机理入手，研发山区短时临近暴雨预报技术，提高山区致灾洪水暴雨预报精度，有效延长山洪灾害预警期。2）通过研究多源遥感、雷达、微纳感知、智能识别等山区雨洪监测数据采集技术与适应、实用稳定的传统技术集成与融合，构建空天地一体化山洪多要素立体监测技术体系，实现技术创新，延长山洪预警期。3）通过解析山区暴雨洪水–灾变响应过程，阐明暴雨山洪形成过程及致灾动力机制，构建基于降雨预测和土壤含水量动态监测的山洪过程动态模拟模型，提高山洪灾害预警准确性与可靠性。4）以山区洪水的运移过程为切入点，建立山洪灾害多指标预警模型，研发山洪灾害实时动态分级预警技术，有效延长灾害预警期，提高应急抢险应对处置时效。基于以上内容，为目前实施的山洪灾害防治县级非工程措施改造升级完善布局建设，提升国家防灾减灾救灾能力，保障山丘区人民生命财产安全和社会经济可持续发展提供科技支撑。  
        关键词：山洪灾害;立体监测;动态预警;监测预警信息平台   
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        发布时间：2024-01-10

        深部岩体力学与开采理论

      • 邓建辉,李林芮,陈菲,刘建锋,余建
        2018, 50(5): 12-17. DOI: 10.15961/j.jsuese.201800112
        摘要：声发射是加载过程中岩石微破裂产生的瞬态弹性能释放现象，在岩石力学测试中得到广泛应用。目前，声发射主要通过参数分析和定位分析描述加载过程中岩石的微破裂演变特征。然而，岩石的微破裂包括张破裂和剪破裂两类，声发射信号能否反映岩石的微破裂形式显然是一个值得探究的课题。选取四川宝兴县大理岩，分别进行直接拉伸试验、巴西圆盘劈裂试验和单轴压缩试验，采集了不同试验方法所有试件的声发射波形信号，采用快速傅里叶变换方法编程实现了声发射波形信号的频谱分析，批量获取了声发射波形信号的主频值。统计分析表明：大理岩破坏的声发射信号均存在明显的、与试验方法无关的双主频特征，反映了大理岩破裂的固有特性；初步力学机制分析表明，双主频可能反映了岩石的两种不同微破裂形式，其中低主频带对应微观拉破裂，高主频带对应微观剪破裂。  
        关键词：大理岩;声发射;双主频特征;拉剪破坏;统计分析   
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        发布时间：2024-01-10
      • 李远,刘子斌,乔兰,付双双,王茜,吴世兵
        2018, 50(5): 18-26. DOI: 10.15961/j.jsuese.201800291
        摘要：围岩应力扰动是引起工程失稳、破坏的直接因素，目前针对应力扰动的获取尚无有效手段和技术。随着深部岩体力学与开采理论研究的发展，对扰动应力监测成为深地课题需要研究的重要内容。本文利用空心包体地应力测量基本理论，提出双温度补偿技术，研发岩体扰动应力长期监测系统，并在工程现场实现对岩体扰动应力的实时监测。针对长期监测中环境温度影响过大、供电不稳、采集通道调平范围小等不足，研发了断电续采型数字化采集电路。基于空心包体地应力测量基本理论和完全温度补偿技术原理，提出采集电路的双温度补偿方法，并用该方法对采集电路进行室内标定。考虑应力监测环境特点，设计了岩体近开挖面测点应变片布片方案，并基于地应力测量原理推导了测量应变与应力的关系公式。断电续采型数字化采集电路的研发，实现了调平通道大范围量程的原位同步温度监测，克服了常规采集电路供电不稳造成的监测数据无法接续的问题，室内试验测定断电20 d数据连续性满足测量精度要求。根据室内标定数据，双温度补偿方法有效地剔除温度变化对监测系统监测精度的影响，并针对岩体边坡和地下硐室两种不同工程环境设计研发出相应的岩体扰动应力长期监测系统。现场应用显示，岩体扰动应力长期监测系统充分体现了断电续采和双温度补偿方法的优势，通过应变与应力关系式计算得出的结果显示，系统能对岩体扰动应力实现有效的监测。  
        关键词：空心包体;完全温度补偿;应力长期监测;双温度补偿;无线传输   
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      • 陈静,江权,冯夏庭,胡嫣然
        2018, 50(5): 27-37. DOI: 10.15961/j.jsuese.201800285
        摘要：为研究大型地下洞室在持续的多次开挖卸荷和复杂应力重分布过程中损伤围岩的时效变形和破坏特性，针对现有岩石流变或时效破坏试验研究未充分考虑试样初始损伤的不足，通过预加载的方式对大理岩构造初始损伤，结合声发射对含初始损伤大理岩进行单轴压缩时效变形和破坏试验及裂纹扩展观测分析，同时对比开展含初始损伤大理岩和完整大理岩的蠕变试验研究。结果表明：1）含初始损伤大理岩单轴压缩时效破坏没有明显的应力峰值点；当临近破坏停止加载保持应力恒定后，其环向应变的增长幅度远大于轴向应变的增长幅度。同步声发射监测揭示体应变的拐点是含初始损伤样发生破坏的先兆。2）三轴蠕变试验中含初始损伤大理岩的轴向和径向应变均大于完整大理岩的轴向和径向应变，体应变结果分析显示含初始损伤大理岩在加载初期即出现体积扩容。3）随着围压的升高无损伤大理岩仍发生剪切型脆性破坏，含初始损伤大理岩从脆性破坏向延性破坏转化，最终呈现“X”型共轭剪切鼓胀破坏。试验研究结果有力地表明含初始损伤大理岩的时效变形与破坏特性不同于完整大理岩，其对更加合理地分析地下洞室长期稳定性具有重要的借鉴意义。  
        关键词：含初始损伤大理岩;完整大理岩;单轴压缩;蠕变实验;时效变形破坏   
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      • 陈海亮,高明忠,汪文勇,刘强,陆彤,彭高友
        2018, 50(5): 38-46. DOI: 10.15961/j.jsuese.201800258
        摘要：陆地交通的直线化趋势使得跨断层隧道不可避免，该类工程是隧道衬砌发生变形破坏的主要事故区间。断层破碎带的基本参数宽度、倾角对于判别断层错动影响下隧道稳定性具有重要的意义。以现场监测与数值模拟相结合的手段，探索了断层错动对跨断层隧道的影响及破坏特征。以地处西部地震多发带、地震基本裂度为Ⅷ度的隧道为工程背景，基于现场实测数据，对断层宽度20 m、倾角70°，以及断层宽度8 m、倾角65°的跨断层隧道变形及破坏机理进行分析。进一步运用ABAQUS数值模拟探索了不同断层宽度（10、20、40 m）和倾角（65°、75°、85°）的断层错动对跨断层隧道的变形及破坏影响特性，揭示了断层宽度、倾角的变化对隧道衬砌应力、应变、位移的影响机制。结果表明：断层错动影响下，隧道衬砌位移、应变、最大主应力受断层宽度的影响较小，受断层倾角的影响较大。断层宽度、倾角的变化对跨断层隧道衬砌位移的变化影响较小，隧道拱顶、拱腰、拱底的位移变化趋势大致相同。围岩结构面粗糙度的增加会减小隧道位移值的变化，但对位移变化趋势的影响较小。跨断层隧道衬砌应变的变化范围受断层宽度、倾角影响较小；随着断层宽度的增加、倾角的减小，隧道衬砌的应变逐渐增大。通过分析不同断层宽度、倾角组合下隧道衬砌应力特征，发现断层宽度越小，倾角越大；衬砌最大主应力受影响范围越小，隧道衬砌越危险。研究结果有望对跨断层隧道的施工建设提供参考与指导。  
        关键词：走滑断层;隧道;数值模拟;现场监测;影响范围;影响特征   
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      • 陆彤,高明忠,张茹,谢晶,谭强,鲁义强,何志强,汪文勇,彭高友
        2018, 50(5): 47-54. DOI: 10.15961/j.jsuese.201800445
        摘要：岩芯饼化是深部工程区高地应力现象的典型表现之一，其饼化形貌特征一定程度上可以反映地应力大小与方向。依托世界埋深（2 400 m）最深的锦屏地下实验室，开展现场取样，详细记录不同孔号、孔向的饼化岩芯。基于3维蓝光LED非接触式扫描技术，获得了岩饼断面和侧面离散点精准3维数据，重构了岩饼断面和侧面的精细形貌，观察了岩饼的整体形态及端面错台的分布情况。同时，开展岩饼不同类型形态及不同方向剖面迹线的分形特征研究，并结合数值模型探讨了岩芯残根不同位置应力分布特征对岩芯饼化现象的影响。结果表明：岩饼断裂端面有4种表现形态，其中典型的形态为岩饼周边出现错台和岩饼呈现单侧变薄形态；岩饼端面剖面迹线最大分维值的方向与最大主应力分力方向一致。裂纹扩展可分为两种情况，从岩芯径向向内发展贯穿和从岩芯轴向开展，前者产生一侧偏薄、一侧偏厚的岩饼，后者会产生灯盏状破坏并在断面外围位置出现错台；前者反映了处于三向不等地应力条件下的岩芯裂缝将沿较大主应力方向扩展，后者探讨了钻杆钻进过程旋转和地应力共同作用下产生饼化现象的原因，反映了深部岩芯饼化现象的应力机制。研究结论可望为分辨饼化现象的成因及判识所处工程区地应力环境提供一些有益的参考。  
        关键词：岩芯饼化;分维;破坏;应力机制;断面形貌   
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        水利与土木工程

      • 裴向军,张硕,黄润秋,张晓超,王思铎,常志璐,范珊
        2018, 50(5): 55-63. DOI: 10.15961/j.jsuese.201700983
        摘要：为了研究地下水位雍高条件下坡体的变形破坏特征和失稳的机理，以黑方台焦家滑坡为地质原型。通过在离心模型后部安置排水挡板和临时水箱，其能较好得模拟灌溉水通过集中通道快速入渗补给坡体地下水，再现地下水位雍高诱发黄土滑坡变形破坏的全过程。此外，在离心模型试验期间，对边坡的孔隙水压力、土压力和变形演化特征进行实时监测和研究。研究表明：地下水雍高造成底部黄土层软化，潜蚀作用和不均匀沉降致使边坡产生塑性流动，从而导致滑坡的顶部形成不同程度的平行错拉裂缝。造成这类滑坡的后壁形态大多呈现直立状。地下水位雍高造成坡体内土体的局部剪缩变形导致孔隙水压力持续以及急剧增高，最终诱发此类滑坡发生突发性破坏，呈现出高速泥流破坏特征。因此地下水位雍高诱发滑坡的形成机理过程为：牵引式蠕滑－半坡以及后缘拉裂－锁固段累进性滑移剪断－滑带贯通高速溃滑破坏。  
        关键词：黑方台;地下水雍高;离心模型试验;黄土滑坡   
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      • 彭清娥,赵明辉,史学伟,黄尔
        2018, 50(5): 64-70. DOI: 10.15961/j.jsuese.201700857
        摘要：山区流域坡体陡峻、植被覆盖变化大，暴雨作用下的洪水响应过程复杂，坡面汇流时间是洪水过程模拟的关键参数。目前应用最为广泛的坡面汇流时间公式，以坡面长度L、糙率n、有效降雨强度i及坡度S的恒定指数形式表征其对汇流时间T的变化，公式形式为：T = L0.6 n0.6 i–0.4 S –0.3。降雨强度对汇流时间的影响，以降雨强度的恒定指数–0.4来表征其对汇流时间变化，而较少反映坡度与植被覆盖度的影响。本研究基于不同坡度、不同植被覆盖度条件下坡面汇流的系列试验，结合专业的数据统计软件，对相关数据进行分类处理，深入分析了坡面汇流时间参数的变化规律。研究结果表明：无植被情况，不同坡度对雨强指数存在一定影响，在45°及30°坡面上，雨强对坡面汇流时间影响的雨强指数拟合值约为–0.40，这与常用的研究成果基本吻合，在15°及5°坡面上，雨强指数拟合值分别为–0.30及–0.25，比常用雨强指数值略微偏大；有植被覆盖情况，不同植被覆盖度对雨强指数的影响十分明显，45°、30°及15°坡面，植被覆盖度50%以上时其雨强指数拟合值平均为–0.63，明显小于常用雨强指数–0.4，20%覆盖度情况下，雨强指数均值约为–0.37，与常用雨强指数–0.4接近，5°坡面不同植被覆盖度对雨强指数影响不大，雨强指数基本在–0.25～–0.30之间。  
        关键词：山区流域;人工模拟降雨;汇流时间;雨强指数   
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      • 张启灵,胡蕾,胡超,伍鹤皋
        2018, 50(5): 71-76. DOI: 10.15961/j.jsuese.201700861
        摘要：垫层在水电站钢蜗壳–混凝土组合结构中起传递内水压力的作用，但在当前的设计实践中，垫层通常被简化为线弹性材料。本文选取聚氨酯软木与聚乙烯闭孔泡沫等2种最常用的蜗壳垫层材料，首先采用土工轴承式单杠杆固结仪对2种材料分别进行循环加–卸压试验，材料试样由环刀切割成型，受压过程在环刀内完成，最大压力荷载定为1.0 MPa，加压与卸压过程均分10级完成，级差0.1 MPa。而后根据试验中的垫层材料试样尺寸，建立试样的平面轴对称有限元模型，在ABAQUS平台上采用HYPERFOAM和MULLINS EFFECT两者共同模拟单次加–卸压循环中2种材料的非线性响应过程，2种模型中必要的材料参数通过UNIAXIAL TEST DATA选项结合材料的压缩应力–应变试验数据确定。研究结果表明：2种材料均具有显著的非线性、不可逆的压缩特性，在循环加–卸压作用下均存在显著的残余应变；数值模拟对2种材料在单次加–卸压循环中的应力–应变响应过程的预测效果良好。认为在蜗壳结构的设计中不应忽略垫层材料的非线性力学特性，前述基于ABAQUS平台的数值模拟技术能够简便地实现垫层材料的非线性力学描述。建议垫层材料在出厂前，宜提前经历足够次数和时长的“预压”过程，最大程度上降低垫层材料残余变形对蜗壳结构受力的潜在不利影响，垫层材料的力学设计参数须基于已经历过“预压”过程的试样压缩–回弹数据确定。  
        关键词：蜗壳;垫层;非线性;残余变形;压缩试验;数值模拟   
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      • 冯波,熊峰,陈江,陈文
        2018, 50(5): 77-86. DOI: 10.15961/j.jsuese.201701037
        摘要：塑性铰长度是进行结构弹塑性分析时的重要参数，对于分析结果有着重要影响。目前，对塑性铰长度的计算方法主要为等效塑性铰计算方法，该方法主要从变形的角度来计算塑性铰长度，而结构的塑性铰长度应当与耗能有着密切关系，但是这种方法并未考虑耗能的影响。并且，塑性铰长度在整个加载过程中并非为一个常数，应当随着加载水平的变化而变化，而目前用于计算塑性铰长度的经验公式，仅给出了塑性铰的最终长度，并未给出其与结构的加载水平的关系，采用这样的塑性铰长度必定会造成分析精度的降低。因此，作者从能量的角度出发，建立了基于能量的钢筋混凝土梁柱节点塑性铰长度计算方法，并考虑了梁端的加载水平对梁端节点塑性铰长度的影响。通过与数值结果对比可以发现，采用该方法得到的塑性铰长度与梁端塑性发展范围吻合较好。最后，通过对18个一级框架节点的参数分析，建立起了塑性铰长度与梁端转角、配筋率和截面有效高度的关系。  
        关键词：塑性铰长度;耗能;框架节点;有限元   
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      • 廖伯文,安瑞冬,李嘉,冯镜洁,易文敏,李芳
        2018, 50(5): 87-93. DOI: 10.15961/j.jsuese.201701010
        摘要：集诱鱼设施是高坝过鱼设施的关键组成部分，其进口位置的水力学条件决定了过鱼设施的过鱼效率。为了寻找河道中满足集诱鱼设施进口水力学条件的区域，本文以某高坝工程为例，根据相关调查结果，确定了7种过鱼对象，提出了集诱鱼进口所需要满足的2种水力学条件，即流速范围为0.41～1.00 m/s，紊动能范围为0～0.04 m2/s2。采用标准$k - \varepsilon $紊流模型和VOF方法追踪自由液面，对过鱼季节不同机组运行条件下尾水下游1 km河道范围进行了3维紊流数值模拟，来研究河道中紊动能和流速的空间分布，并通过比尺为1∶50的物理模型试验验证了数值模拟的合理性。结果表明，不同机组运行条件下主流靠左岸一侧均存在上溯通道，河道左岸紊动能均小于0.04 m2/s2；从流速分布来看，满足流速条件的区域面积分别为35 732、22 659、12 201 m2；在河道左岸存在面积为1 354 m2的区域在不同机组运行条件下能够同时满足紊动能和流速2种水力学条件，该区域能产生良好的集诱鱼水流，集诱鱼效果较好，即集诱鱼进口适宜布置该区域内。  
        关键词：高坝过鱼;集诱鱼设施;进口位置;紊流数值模拟;VOF方法   
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      • 杨颜菁,邓云,薛文豪,何天福,脱友才
        2018, 50(5): 94-101. DOI: 10.15961/j.jsuese.201800054
        摘要：支流流量较大时，干支库水体交换复杂，互耦作用明显，为探究主–支库耦合的水库水温分层特性和汇口处水动力特征，作者采用立面2维水温数学模型对锦屏Ⅰ级主库及支库水温进行了反演。结果表明模型对锦屏Ⅰ级水库主–支库耦合的库区垂向水温结构以及下泄水温过程模拟效果良好。采用水体稳定系数分析主库及支库的分层时空变化特性，锦屏Ⅰ级主、支库库区水温总体呈稳定分层状态，主库变动回水区在6—9月垂向混合均匀，在10月—翌年2月水体分层强度均大于库区断面，库区呈现6—8月分层强度大于9月—翌年5月的规律；支库水温结构类似，但分层强度总体大于主库，纵向尺度上呈现库尾到汇口分层逐渐减弱的规律。由于小金河支流流量较大，锦屏Ⅰ级主库对支库的倒灌呈现明显季节性变化，倒灌主要发生在Fr数较小的6—7月，其分层异向流动明显，主支库水体交换显著；汛期随着支流流量增大，Fr数增大，支流由库区中上层流出，受主库倒灌影响较小；枯水期，分层异向流动弱，主库与支库之间水体交换较小；水位消落期则没有明显的倒灌。  
        关键词：锦屏Ⅰ级;水库水温;支库;分层流   
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      • 龚晓南,解才,邵佳函,舒佳明
        2018, 50(5): 102-109. DOI: 10.15961/j.jsuese.201700833
        摘要：静钻根植竹节桩是利用静钻根植工法将预制竹节管桩插入到水泥土中而形成的管桩–水泥土组合桩基。采用有限元软件ABAQUS建立现场抗压试桩与抗拔试桩的分析模型，计算得到的荷载–位移曲线与现场静载试验结果吻合，验证了模型的可靠性，采用数值计算方法，分析了竹节桩的抗压与抗拔承载特性。研究结果表明：软土地区，静钻根植竹节桩的抗压承载性能优于抗拔承载性能；桩身竹节可以使竹节桩与水泥土紧密结合，竹节不直接与土接触分担上部荷载；桩身非扩径段水泥土在荷载作用下只起到传递剪应力的作用，不分担上部荷载；桩顶位移60 mm时，管桩承担抗压桩总端阻的25.8%，承担抗拔桩总端阻的16.6%，均小于水泥土扩大头分担的端阻；竹节桩长度比RN从0增大到0.375时，抗压桩极限承载力从3 045 kN增大到6 173 kN，抗拔桩极限承载力从1 910 kN增大到2 441 kN；竹节桩长度比从0增大到0.375时，抗压桩与抗拔桩桩端水泥土扩径段承担的荷载也明显增大；当竹节桩长度比从0.375增大到0.625时，静钻根植竹节桩的极限承载力、总侧摩阻力、管桩分担端阻和水泥土分担端阻改善效果不明显。  
        关键词：竹节桩;抗压桩;抗拔桩;承载特性;竹节桩长度比   
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        发布时间：2024-01-10
      • 文波,张路,牛荻涛,罗大明
        2018, 50(5): 110-121. DOI: 10.15961/j.jsuese.201701068
        摘要：为解决砖砌体结构抗震设防水平低、墙体材料能耗大及构造措施不规范等缺点，提出适用于砌体建筑的新型装配式蒸压粉煤灰砖墙体结构型式。首先构造了4类新型装配式配筋砌块（构造柱砌块、圈梁砌块、清扫砌块和半砖砌块），其优点是作为墙体材料的同时可以兼做施工模板，从而满足无模板化施工工艺要求；然后进行了蒸压粉煤灰砖砌体短柱轴心受压试验，分析其破坏形态和变形特征并得到抗压强度、弹性模量和应力-应变曲线等本构参数；采用数值模拟的方法从极限承载力、刚度退化和延性等3个方面，对装配式圈梁构造柱约束的蒸压粉煤灰砖墙体抗震性能进行分析，结果发现：本文提出的蒸压粉煤灰砖受压本构模型形式简单且与试验数据吻合较好；装配式圈梁构造柱与现浇圈梁构造柱对普通砌体墙体和蒸压粉煤灰砖砌体墙体的抗震性能具有显著提升作用，两种构造措施对墙体承载力和刚度的影响规律相近，且装配式构造措施约束墙体的延性优于现浇构造措施约束墙体；蒸压粉煤灰砖墙体承载力较大且抗震性能优于普通砖墙体，两种墙体的延性和刚度退化率等力学性能较为接近；本文提出的装配式圈梁构造柱约束蒸压粉煤灰砖墙体的施工工艺简便且适用范围更广泛。研究成果对于解决传统砌体建筑施工及抗震中存在的问题并拓展蒸压粉煤灰的应用具有重要借鉴意义和参考价值。  
        关键词：新型装配式配筋砌块;蒸压粉煤灰砖墙体;轴心受压试验;抗震性能;施工工艺   
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      • 赵四汉,刘鑫,单浩,洪宝宁
        2018, 50(5): 122-129. DOI: 10.15961/j.jsuese.201700364
        摘要：围绕均质地基路堤的稳定性问题，提出一种无条分稳定安全系数计算及临界滑动面确定的方法。基于3个维度的自变量确定圆弧滑动面的位置，并给出了各维度的取值范围；以潜在滑动体整体为研究对象并以其为积分域，进行无条分的整体极限平衡分析，推导了安全系数的计算函数表达式；基于二元函数的极值条件，将降维度求极小值与迭代计算相结合，确定了临界滑动面的位置；编制了计算程序并通过均质土坡和路堤边坡两个算例将该方法和条分法的结果进行了对比。结果表明：同一滑动面的安全系数比M-P法小0.68%，所得临界滑动面位置与严格满足极限平衡条件的条分法+传统搜索方法所得的结果偏差较小，临界滑动面对应的最小安全系数比M-P条分法+传统搜索方法所得结果大0.87%；严格满足极限平衡条件的情况下，安全系数对滑面底部正应力的分布并不敏感。  
        关键词：均质地基路堤;安全系数;无条分法;极限平衡;临界滑动面   
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        发布时间：2024-01-10
      • 李扬波,张家生,朱志辉,王 　晅,喻昭晟
        2018, 50(5): 130-137. DOI: 10.15961/j.jsuese.201700882
        摘要：路基在列车往复荷载作用下会产生累积变形，引起轨道不平顺，影响列车运行的舒适性和安全性。为揭示铁路路基级配碎石填料在循环荷载作用下的累积变形规律，对级配碎石开展了大型动三轴试验，研究了循环荷载作用次数、围压及循环应力比对级配碎石累积变形的影响。试验结果表明：1）随着循环应力比的增加，级配碎石试样累积变形达到稳定所需的循环次数逐渐增加；当循环应力比一定时，围压对级配碎石试样累积变形达到稳定所需的循环次数影响不明显，围压越大，级配碎石试样最终的累积变形越大。2）相同围压条件下，循环应力比越大，级配碎石试样累积变形达到稳定所需的循环次数越多，级配碎石试样最终的累积变形越大。3）围压越大，级配碎石试样最终累积变形越大。循环应力比越大，级配碎石试样最终累积变形越大；当循环应力比达到0.4时，已不符合稳定型累积变形规律。通过试验获得了循环荷载作用次数、围压及循环应力比对级配碎石累积变形规律的影响。基于试验结果，提出了铁路路基级配碎石填料稳定型累积变形预测模型，揭示了级配碎石稳定型累积变形规律，可为准确预测和控制铁路路基工后沉降提供依据。  
        关键词：级配碎石;大型动三轴试验;循环荷载;累积变形   
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      • 李梦瑶,苟杨,侯正猛
        2018, 50(5): 138-144. DOI: 10.15961/j.jsuese.201800318
        摘要：由于试验时间的限制，短期室内试验测得的稳态蠕变速率往往为现场实测的5～50倍，故如何通过持续时间较短的蠕变试验结果推求出盐岩长期稳态蠕变率是盐岩蠕变特性研究中的一大难点。基于盐岩蠕变特性的现有理论研究，提出利用新的本构模型解决上述难题。结合典型盐岩蠕变本构模型Lubby2和IfG-G&S的优点，提出能够描述盐岩从一期自动进入二期蠕变全过程，且能够进一步发展为考虑蠕变损伤和失稳的Lubby2_Ⅰ-Ⅱ模型。基于江苏金坛盐岩的试验数据，求得3个蠕变本构模型的参数，并用以计算盐样的稳态蠕变率和金坛储气库的变形量。结果表明：Lubby2_Ⅰ-Ⅱ模型不仅能够较好地描述盐样的实测蠕变曲线，且与金坛储气库二期稳态蠕变率的反演现场值接近。这一结果很好地验证了Lubby2_Ⅰ-Ⅱ模型基于短期室内试验推导现场条件下的盐岩长期稳态蠕变率的可靠性。  
        关键词：盐岩蠕变;本构模型;稳态蠕变率;Lubby2;IfG-G&S;Lubby2_Ⅰ-Ⅱ模型   
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        发布时间：2024-01-10

        可信计算与信息安全

      • 徐明,黄宇锋,付绍静,罗玉川
        2018, 50(5): 145-151. DOI: 10.15961/j.jsuese.201700634
        摘要：随着云存储的日益普及，确保数据的安全性与可用性也越来越重要，然而数据损坏的情况不可避免，因此如何能够快速探测出损坏数据，是一个亟待解决的问题。已有基于LT编码的云存储方案与基于认证跳跃表的云存储方案对数据用户来说具有较高的通信开销与计算开销，负担较重。作者基于LT编码设计了两级分布式二叉树的云存储方案。该方案通过对探测数据建立两级分布式二叉树结构，利用BLS签名的聚合性质对数据块进行计算并生成聚合标签，验证聚合标签是否正确以定位出损坏数据所处的位置，提升了探测损坏数据块的效率；同时，基于LT码的编码性质，对更新数据块进行异或运算，实现了数据的动态更新并且能对云服务器是否进行数据更新进行验证，从而解决快速准确探测损坏数据与数据动态更新的问题，且该方案具有较好的整体性能。实验结果表明：所设计的方案是基于LT编码的两级分布式二叉树的方案，在损坏数据探测方面，与基于LT编码的逐一探测损坏数据方案相比，存储开销相当，但是计算开销与通信开销大大减少；在数据动态更新方面，与基于RS编码的动态更新方案相比，存储开销与通信开销相当，但是计算开销大大减少。  
        关键词：云存储;LT码;BLS签名;动态更新   
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        发布时间：2024-01-10
      • 韩海清,张焕国,赵波,王后珍
        2018, 50(5): 152-159. DOI: 10.15961/j.jsuese.201700627
        摘要：针对量子计算攻击对传统密码体制的安全威胁，设计出一类抗量子攻击的McEliece公钥密码体制，因为量子计算没有攻击McEliece公钥密码体制的多项式时间算法。给出了3类量子BCH码的生成算法，第1类是一般性量子BCH码生成算法，第2类是特殊的对称量子BCH码生成算法，第3类是特殊的非对称量子BCH码生成算法。以本文生成的非对称量子BCH码为基础，设计出量子McEliece公钥密码体制和量子Niederreiter公钥密码体制，详细给出这两种公钥体制的加密和解密过程。给出的密码体制既保留了抗量子计算优点，又能在量子态下加密和解密，其基本域为任意有限域。分析了这两种体制的计算复杂性理论、数据结构及算法模式，得到了时间复杂性和空间复杂性达到指数级，得到了抵抗Shor算法和Grover算法攻击的结果。最后，利用量子BCH码的结构特征，设计了一种经典Niederreiter体制数字签名，具有抗量子攻击能力。  
        关键词：CSS构造;量子BCH码;基于纠错码公钥密码体制;抗量子攻击;数字签名   
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        发布时间：2024-01-10
      • 徐慧,付迎春,刘翔,方策,苏军
        2018, 50(5): 160-166. DOI: 10.15961/j.jsuese.201700642
        摘要：针对当前网络入侵检测技术由于特征冗余引起的检测效率低和准确率低等问题，将一种融合杜鹃搜索的灰狼优化算法应用于网络入侵检测的特征选择中，旨在减少特征冗余，进而提高网络入侵检测的性能。首先，在每次迭代过程中采用杜鹃搜索算法中的莱维飞行机制对适应度值最好的3只灰狼的位置进行扰动，避免在搜索最优解的过程中陷入局部最优。然后，采用灰狼优化算法的更新机制来更新灰狼的位置信息，使狼群朝着猎物的方向聚集。最后，根据预先设定的概率值对狼群的位置进行随机更新，迫使狼群在不断逼近猎物的过程中，能随机地跳出局部最优，从而提高灰狼优化算法在网络入侵检测特征选择中的全局搜索能力。使用网络入侵检测NSL-KDD测试集进行验证实验，并与灰狼优化算法、杜鹃优化算法以及传统的信息增益算法从特征选择的角度进行对比，结果表明，将融合杜鹃搜索的灰狼优化算法应用于网络入侵检测的特征选择时，分类准确率及特征子集的选择都取得较好的效果。融合杜鹃搜索的灰狼优化算法在全局搜索能力方面有较为显著的提升，将其应用于特征选择中，可以有效地提高网络入侵检测的性能。  
        关键词：网络入侵检测;特征选择;灰狼优化算法;杜鹃搜索算法   
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        发布时间：2024-01-10

        无线传感器网络

      • 吴晓军,孙维彤,刘昊文,张浩,路纲,张玉梅
        2018, 50(5): 167-175. DOI: 10.15961/j.jsuese.201700732
        摘要：大多数现有研究忽略了室内定位系统的最佳锚节点布局问题，传统多边测量定位算法误差分析中，存在误差面积不规则、计算困难等问题，作者提出了一种实现最小定位误差的锚节点布局方法。使用几何分析和实验分析相组合的方法研究定位误差和锚节点布局之间的关系，通过几何面积关系精确计算了双锚节点定位误差，提出了一种新的误差上限估计方法，这一误差上限反映了锚节点的位置和锚节点处的误差，可以用于比较任意两个锚节点布局之间的最大误差，描述误差的立体分布。引入耗散均匀搜索粒子群算法（dissipative uniform search particle swarm optimization，DUPSO)，提出了一种新的多锚节点空间布局优化算法，找到了一种可以最大限度减少最大定位误差的最优布局。为了验证本文方法适用于各种规则、不规则环境以及不同数量锚节点最优布局的求解，仿真实现了不同数目锚节点和不同环境下锚节点的最优布局，并对不同的锚节点布局方法进行了比较。实验结果表明，使用锚节点的最佳布局，室内定位系统可以获得更高的定位精度。本文的布局优化算法是通用的，在实践中具有可行性和有效性。  
        关键词：锚节点布局;布局优化;多边测量定位;误差上限估计   
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        发布时间：2024-01-10
      • 李卓,徐哲,陈昕,李淑琴
        2018, 50(5): 176-182. DOI: 10.15961/j.jsuese.201700736
        摘要：机会群智感知网络中，不同节点间的相遇间隔各异，任务由不同节点执行时的时间成本有较大差异性。为最小化任务平均完成时间，设计并实现了一种基于预测的多任务在线分配算法（online multi-task assignment based on prediction，OTAP）。基于真实移动轨迹数据集，分析了节点间相遇间隔分布，设计了节点相遇规律发现子算法；利用对节点间的相遇间隔的预测，每次给执行节点分配在与任务分发者下次相遇间隔内能完成的最大任务量。针对4个不同的真实移动轨迹数据集，利用ONE模拟器，对OTAP算法性能进行了验证与分析。结果显示，相比于已有的NTA算法，OTAP在4个不同数据集中平均任务完成时间分别缩短了50.49%、45.34%、32.71%、32.23%，任务完成率在其中两个移动轨迹数据集中也有所提高。  
        关键词：机会群智感知;多任务分配;在线算法   
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        发布时间：2024-01-10
      • 郭瑛,王进新,韩清荷
        2018, 50(5): 183-188, 215. DOI: 10.15961/j.jsuese.201700729
        摘要：为了确保水下传感器网络节点不会随水流离开监测区域，通常用缆绳把节点与固定在水底的锚相连，使水下节点具有受限浮动性，然而考虑这一重要特性的研究成果非常有限。针对水下节点受限浮动考虑不足的问题，提出了受限浮动水下传感器网络定位算法（restricted floating localization，RFL）。首先，根据水下节点在重力、浮力、水流冲力、缆绳拉力作用下的活动规律，建立受限浮动节点模型；然后，采用一个移动信标辅助定位，该移动信标在部署区域内沿直线移动，每过一段时间变换一次方向并广播位置信息，利用移动信标的位置信息结合水下节点的受限移动规律，通过理论分析推导锚的位置，并通过多次计算取中值以降低锚位置的求解误差；接下来，利用锚和移动信标的位置信息，计算出水下节点的位置。仿真分析了RFL算法中锚位置误差、锚对节点定位的影响以及节点位置误差，并将RFL算法与现有的TL算法、MFLA算法和LSLS算法进行比较。仿真结果表明，RFL算法的平均定位误差分别是TL算法的49.6%，MFLA算法的44.8%，LSLS算法的32.1%，其最大误差与最小误差都小于TL算法、MFLA算法和LSLS算法。RFL算法定位精度高于现有算法，而且具有较好的稳定性，简单可行，具备较高的实用价值。  
        关键词：水下传感器网络;受限浮动;定位;锚;移动信标   
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        发布时间：2024-01-10

        信息工程

      • 徐怡,唐一民,王冉
        2018, 50(5): 189-195. DOI: 10.15961/j.jsuese.201700764
        摘要：协同过滤算法是应用最广泛和最成功的推荐算法之一。针对传统协同过滤算法在预测评分时仅考虑正相关最近邻居，没有考虑负相关最近邻居对评分预测的影响而导致的预测结果准确性及多样性较低的问题，提出一种基于正相关和负相关最近邻居的协同过滤算法。该算法首先计算用户之间的相似度，再通过用户评分与其平均评分等信息计算出用户之间的变异系数，利用变异系数修正相似度的值，从而缓解因为用户共同项目数不足而导致的相似度计算结果可信度较低的问题。然后分别对与目标用户相似度为正及与目标用户相似度为负的用户进行排序，并利用动态加权参数$\alpha $及训练得到的阈值$\beta $分别选取正相关最近邻居和负相关最近邻居，基于选取的正相关最近邻居和负相关最近邻居分别进行预测评分。最后，将基于正相关最近邻居和负相关最近邻居的预测评分进行加权，作为最终的预测评分。在MovieLens数据集上利用3种评价标准进行对比实验，结果表明本文算法有效地提高了推荐的准确性和多样性。  
        关键词：协同过滤;正相关邻居;负相关邻居   
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      • 方勇,龙啸,黄诚,刘亮
        2018, 50(5): 196-201. DOI: 10.15961/j.jsuese.201700773
        摘要：针对传统的钓鱼站点攻击检测模型时延高、效率低、特征提取复杂的问题，提出一种使用长短期记忆网络（long short term memory，LSTM）和随机森林的混合算法模型。该模型主要包括网址上下文特征提取和混合特征分类两部分。首先，根据循环神经网络特点建立128步长的深度网络结构。实验数据参考开源社区提供的钓鱼网站网址和正常网址情报。利用自然语言处理技术对网址数据进行编码得到具有局部特征的网址序列。通过构建的LSTM网络对网址序列进行字符上下文特征提取，结合传统检测方法中的非字符序列特征，共同构成实验特征集。随后，利用随机森林获取每一个特征的最佳分裂点，构建混合特征分类模型。该模型以网址数据为检测源，一方面降低了随机森林的字符序列特征维度，另一方面结合传统钓鱼网址检测中的非序列特征，弥补了LSTM算法检测特征单一的问题。为验证该模型的有效性，设计了本文模型与随机森林算法、LSTM算法的对比实验，并进一步对不同LSTM训练规模的时间成本进行分析。从实验中发现，基于LSTM与随机森林的混合模型大幅度提高了钓鱼网站的识别准确率，模型准确率达到98.52%，比相同训练规模的LSTM准确率高3%，比实验中的单一随机森林准确率高7%。同时，相比于LSTM算法同等幅度的准确率提升，该混合算法具有更小的时间代价。实验结果表明，作者提出的混合模型克服了传统识别模型在特征提取、识别效率上的问题，适合于海量钓鱼网站攻击的快速识别。  
        关键词：长短期记忆;递归神经网络;随机森林;钓鱼攻击检测   
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      • 李昌利,周晓晓,张振,樊棠怀
        2018, 50(5): 202-208. DOI: 10.15961/j.jsuese.201700459
        摘要：针对现有Retinex算法处理后的图像达不到色彩与细节同时增强的效果，且细节增强的同时易产生光晕，出现噪声放大、色彩失真等情况，提出了一种Retinex模型下基于融合策略的雾霾图像增强算法。该算法首先在HSV空间实现色彩增强，根据亮度分量，获取无色彩失真的反射分量，再通过修正照度分量，得到改进的Retinex模型；然后在RGB空间，采用快速双边滤波器来保留图像细节，在获得反射分量的基础上，引入原图部分和色彩恢复因子，实现细节增强；最后，在RGB色彩空间对处理后的图像加权融合，得到增强后的去雾图像。通过本文算法和现有算法对雾天图像进行去雾处理，得到不同的去雾结果。本文算法得到的去雾图像增加了细节信息，没有出现明显的颜色失真和光晕现象，处理后图像的信息熵提高。本文算法具有更短的运算时间，具有良好的可操作性。根据实验结果以及评价标准，本文算法能够在减少色彩失真的基础上，达到细节增强的良好效果。  
        关键词：雾霾图像;Retinex模型;色彩失真;图像增强   
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        发布时间：2024-01-10

        电气工程

      • 张军利,张元敏,李玉忍
        2018, 50(5): 209-215. DOI: 10.15961/j.jsuese.201700617
        摘要：为了解决双馈风电机组（doubly-fed induction generator wind power generation system，DFIG-WPGS）在连接点电网电压发生跌落故障时的转子过电流、改善DFIG-WPGS的故障穿越（fault-ride-through，FRT）性能等问题，提出了应用于DFIG-WPGS的可变阻尼器（based on variable damper，BVD）的控制方法。该控制方法采用基于虚拟撬棒电阻电感的负反馈控制，在DFIG转子侧引入的虚拟撬棒电阻与故障时电网电压跌落程度相关，且虚拟撬棒电阻的取值控制在合理的取值范围之内；BVD控制方法通过在DFIG转子电流控制环引入阻尼器，限制故障状态下DFIG的转子过电流，且对故障过程中的转子电流进行有效控制。连接点电网电压发生深度跌落故障时DFIG-WPGS的FRT仿真结果显示：在连接点电网电压深度跌落故障发生时刻，BVD控制方法的交流励磁电源直流侧电压的泵升幅度比矢量控制方法的更小，BVD控制方法的DFIG转子过电流幅值更小，而且故障期间转子电流的幅值比矢量控制方法的更大，更利于DFIG的功率控制；实验结果进一步验证了BVD控制方法的有效性。在改善DFIG-WPGS的FRT性能过程中，基于可变阻尼器的控制方法不仅可以有效抑制交流励磁电源的直流侧过电压、抑制DFIG转子过电流，而且可以有效控制故障过程中DFIG的输出功率，该方法在风电场具有一定的工程实践使用价值。  
        关键词：双馈风电机组;发电;风力;电场;故障穿越;可变阻尼器   
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        发布时间：2024-01-10

        化学工程与材料工程

      • 李碧雄,廖桥,吴瑾炎
        2018, 50(5): 216-223. DOI: 10.15961/j.jsuese.201700740
        摘要：为了有效利用农业剩余物研制出具有良好综合性能的新型墙体材料，研究了秸秆纤维混凝土配合比，并对比新型秸秆纤维混凝土实心砖（new straw fiber solid concrete brick，NSFCB）与普通混凝土实心砖（general solid concrete brick，GCB）的力学性能和物理性能。进行了秸秆纤维混凝土抗压强度试验，以及实心砖大面抗压、抗折、保温隔热和干缩试验。对砖的受压应力与应变关系、早期干缩率随时间变化规律进行函数拟合分析。结果表明：氯化钙、高岭土对增强秸秆纤维混凝土强度效果明显；由于秸秆纤维的掺入，与GCB相比，NSFCB的大面抗压强度和抗折强度分别降低28.5%和6.8%，但折压比提高了30.5%，并且延性也较好；采用改进的有理分式很好地拟合了实心砖受压应力–应变试验曲线，决定系数值接近1，具有良好的相关性；NSFCB保温隔热性能突出，同GCB相比，其导热系数值下降了18.9%；7 d后NSFCB的干缩率变化较小，干缩性能良好；采用双曲线函数式拟合NSFCB干缩率–时间试验曲线，总体分布无显著差异，拟合度较高。  
        关键词：混凝土实心砖;秸秆纤维;力学性能;物理性能   
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        发布时间：2024-01-10
      • 付磊,王清远,罗云蓉,段恒,姚激,谢文玲
        2018, 50(5): 224-230. DOI: 10.15961/j.jsuese.201700591
        摘要：采用横向应变控制方法，研究了扭转预应变对压力容器用钢Q345R超低周疲劳性能的影响。获得了预扭转前后材料的循环应力–应变关系、疲劳寿命等实验数据，据此，利用双参数威布尔分布数概率函数对疲劳寿命数据进行处理，结果表明其疲劳寿命以及置信度在双对数坐标系中的线性关系良好。通过Hollomon公式和Manson-Coffin公式拟合疲劳实验数据，建立了疲劳寿命预测公式。计算并拟合了材料塑性应变能和循环周次的关系，并对比研究了预扭转前后材料的循环韧度。试样疲劳断口观察表明预扭转的材料比未预扭转的材料断口形貌中有较多的孔洞、空穴和二次裂纹。  
        关键词：Q345R钢;扭转预应变;超低周疲劳;疲劳韧性;微观破坏机理   
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        发布时间：2024-01-10
      • 侯运炳,刘畅,丁鹏初,韩帅,韩冬,张兴,曹曙雄,孙翔,金珠鹏
        2018, 50(5): 231-238. DOI: 10.15961/j.jsuese.201700941
        摘要：为了解决尾砂地面排放的重金属污染和堆排体稳定性的问题，提出采用掺水泥的方法排放尾砂。分析了尾砂排放中污染物来源和重金属迁移原理：尾砂中重金属污染主要通过堆排场浸滤液和排放初期泌出水释放，其迁移动力主要有对流、分子扩散、机械弥散三方面作用。采用电镜扫描研究了尾砂固结过程中微观结构演化规律，发现水泥水化会使固结体结构致密、渗透系数降低。开展了浸滤实验研究固结体在水环境中结构稳定性，研究结果表明，尾砂固结体中水泥掺量较小时遇水会发生崩解；随着水泥掺量增加，固结体抗崩解性能增强；水泥掺量大于3%不易崩解，固结体稳定性提高。单轴抗压强度试验表明，水泥掺量大于4%时固结体强度随水泥掺量急剧增长，说明水泥掺量4%是固结改性的临界掺量，大于此值尾砂排放体发生了改性。通过电感耦合等离子发射光谱仪（ICP–AES）测定了固结体浸滤液中重金属含量并与《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)进行了对照。实验表明，添加水泥不会影响泌出水中重金属含量，但会显著降低浸滤液中重金属含量，且随着水泥掺量增加浸滤液中重金属含量减小。当掺量大于3%时，浸滤液中重金属含量急剧减小，达到能够符合国家相关排放的标准。综上可知，重金属的迁移与固结体微观结构、渗透性和抗崩解性能有很大关系，渗透性越好、抗崩解性能越差，浸滤液与水接触程度越大，重金属浸出越多。  
        关键词：尾砂排放;重金属;微观结构;浸滤液;水泥掺量   
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        发布时间：2024-01-10

        机械工程

      • 龙伟,严佳兵,李炎炎,刘华国,黄吉民
        2018, 50(5): 239-243. DOI: 10.15961/j.jsuese.201700867
        摘要：裂纹的扩展行为研究是压力容器剩余寿命预测的关键与基础，针对压力容器含埋藏裂纹的安全程度评价问题，在埋藏裂纹的安全衰减路径仿真基础上，提出了一种预测埋藏裂纹剩余寿命的计算方法。首先通过对Paris疲劳裂纹扩展公式进行迭代运算，建立裂纹长度和深度的几何关联变化模型，利用该关联模型在R6评价图上仿真模拟埋藏裂纹缺陷的安全衰减路径轨迹，其路径轨迹表征的裂纹变化过程可分为埋藏裂纹阶段和表面裂纹阶段。采用数字积分方法求解不同阶段的安全衰减路径的剩余轨迹线段，并以此为度量建立埋藏裂纹安全裕度的计算模型，该计算模型能够给出裂纹缺陷在任何尺寸时对应的动态安全裕度，并以此来反应压力容器的安全程度。通过建立压力容器裂纹缺陷的受力模型，利用有限元方法分别计算出裂纹特殊点的应力强度因子，并运用权函数法，求出裂纹缺陷应力强度因子幅K的函数表达式；采用对Paris公式进行积分的方法求出疲劳循环次数N的函数表达式，根据裂纹长度和深度的几何关联变化模型，采用分布积分的方法计算出埋藏裂纹的疲劳循环次数，从而能够有效的对压力容器含埋藏裂纹的剩余寿命进行预测。  
        关键词：压力容器;埋藏裂纹;剩余寿命;安全裕度;权函数   
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        发布时间：2024-01-10
      • 陈保家,沈保明,肖文荣,田红亮,陈法法,赵春华,张发军
        2018, 50(5): 244-252. DOI: 10.15961/j.jsuese.201701067
        摘要：针对单台或小样本数控机床刀具可靠性评估时，传统的基于大样本统计的可靠性评估方法因缺乏时间、动态、个性化的精确性描述而难以发挥作用。为了提高单台或小样本条件下的机床刀具运行可靠性评估精度和可信性，作者提出了一种基于奇异值分解（SVD）和支持向量空间的运行可靠性评估方法。首先通过实验对机床切削加工过程中的刀架振动信号进行获取，采用小波包分解、能量分布和时频域统计量分析，提取出与刀具磨损量密切相关的显著特征指标。为了降低计算复杂程度和减小冗余成分，进一步利用SVD对所提取的刀具正常磨损条件的振动信号时频域高维特征数据集进行降维处理。然后将降维数据作为测试样本代入支持向量空间模型构造支持向量空间超球体，以该超球体所定义的圆心和半径为计算依据，将待检样本相对于超球体的相对距离作为描述刀具的性能退化指标，并引入降半型隶属度函数，将相对距离指标映射到[0，1]区间，将其定义为刀具的运行可靠性。分别以两把磨损状态为失效与正常的刀具作为评估案例，通过对其降维前后数据进行支持向量超球体空间构造以及可靠性评估，结果表明维数据约简可有效减小数据分散性过大所导致的超球体形状变形问题。最后以多把刀具统一失效阈值下的通用数据对刀具1进行可靠性评估，结果表明在训练数据条件足够大的情况下，刀具的相对距离和运行可靠度趋势性更加明显，波动性减少，特别是在磨损后期，这种变化有利于刀具服役性能的精准评估。所提出的运行可靠性评估方法摆脱了传统可靠性评估对大样本统计数据的依赖，为丰富和发展小样本数据的可靠性评估提供了新的理论支持和技术手段。  
        关键词：刀具;奇异值分解;支持向量空间;运行可靠性   
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        发布时间：2024-01-10
      • 毛文元,宋鹏云,邓强国,许恒杰,孙雪剑
        2018, 50(5): 253-262. DOI: 10.15961/j.jsuese.201700973
        摘要：干气密封环螺旋槽的加工质量对干气密封性能有非常显著的影响。为了获得较高的螺旋槽加工质量，并能对螺旋槽加工工艺提供有效指导，利用LM-20型光纤激光标刻机对干气密封常用的碳化硅（SiC）陶瓷材料和碳化钨（WC）硬质合金材料进行了螺旋槽激光加工工艺研究。分别考察了激光功率、扫描速度、填充间距、重复频率、标刻次数等工艺参数对螺旋槽深度${h_{\rm{g}}}$和底表面粗糙度$R_{\rm a}$的影响；并选用激光功率、扫描速度、重复频率、标刻次数作为4个因素，分别取3个水平对WC的正交试验结果进行了分析。试验结果表明：加工工艺参数对螺旋槽深度${h_{\rm{g}}}$和底表面粗糙度$R_{\rm a}$均有一定的影响，合理的工艺参数有助于提升螺旋槽的加工质量；SiC和WC材质密封环合理的工艺参数范围分别为：激光功率为8～10 W和12～14 W，扫描速度为600～1 000 mm/s和500～800 mm/s，填充间距均为0.01～0.014 mm，重复频率为50～60 kHz和20～30 kHz，标刻次数为4～6次和2～4次。正交试验结果显示：重复频率对槽深${h_{\rm{g}}}$的影响最为显著，其次为标刻次数、扫描速度和激光功率。扫描速度对底表面粗糙度$R_{\rm a}$的影响最为显著，其余因素对底表面粗糙度$R_{\rm a}$的影响较小。标刻次数与激光功率、激光功率与扫描速度、扫描速度与频率的交互作用均较弱，对槽底表面加工精度的影响不大。  
        关键词：干气密封;螺旋槽;激光加工;加工工艺   
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        发布时间：2024-01-10
      • 李剑锋,赵朋波,张雷雨,陶春静,季润,刘钧辉
        2018, 50(5): 263-270. DOI: 10.15961/j.jsuese.201701101
        摘要：针对上肢运动功能障碍患者，康复外骨骼机构在肩、肘关节康复训练中的应用越来越多，由于盂肱关节的浮动属性及难以避免的穿戴误差，人机对应关节的轴线难以始终保持对齐，致使人–机连接界面处产生较大的附加力/矩，严重影响训练效果及穿戴舒适度。为消除产生的附加力/矩，提出一种4R3P2R型自适应上肢康复外骨骼机构，并对其进行位置逆解及重力平衡优化。该型上肢康复外骨骼在肩、肘关节处采用PPRRRP和PRRR构型，支链PPRRRP与肩关节构成3-DOF恰约束人机闭链。同理，支链PRRR与肘关节构成平面2-DOF的恰约束人机闭链。在该外骨骼构型的基础上，建立人机闭链运动学模型，求其位置逆解，推导出任意位姿下外骨骼重力势能与上肢各关节转角间的函数关系。通过构型分析，可知外骨骼机构的第二主动关节主要完成肩关节前屈/后伸的康复训练，该关节受重力矩影响最为显著，因此，需对该主动关节进行重力平衡。在给定的上肢运动空间内，在外骨骼中添加零初长弹簧单元，以总势能波动最小为目标，建立重力平衡模型，对弹簧参数进行优化分析。进一步，对重力平衡模型进行数值仿真，结果表明零初长弹簧单元对外骨骼机构具有较好的平衡效果。  
        关键词：上肢康复;外骨骼;构型综合;人机相容性;重力平衡   
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        发布时间：2024-01-10
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