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期刊信息/Journal information
广西大学学报（自然科学版）
广西大学学报（自然科学版）

戴牧民

双月刊

1001-7445

gxuzrb@gxu.edu.cn

0771-3235713

530004

广西南宁市大学路100号广西大学西校园学报编辑部

广西大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Guangxi University（Natural Science Edition）CSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是广西大学主办的自然科学综合性学术期刊。主要报道校内外有关数学、物理学、化学、化工、机械工程、土木工程、电气工程、食品工程等领域的基础研究和应用研究的成果，包括原始研究论文、综述等。
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    基于离散元的冲击荷载下加筋道砟细观研究

    陈成朱思凡张磊罗政...
    1-11页
    查看更多>>摘要：为了从细观上探究冲击荷载下加筋材料加固作用机制,通过离散元方法建立道砟颗粒模型,采用平行黏结模型建立土工格栅、土工格室柔性模型;通过对比室内道砟冲击试验和数值模拟结果,从宏观、细观上研究道砟竖向累积沉降和侧向变形,并对道砟应力链分布、颗粒接触和位移等进行细观分析.结果表明:在冲击高度为250 mm时,相较于未加筋道砟,土工格栅加筋道砟的竖向沉降和侧向变形分别减少24.4％和12.7％,土工格室加筋道砟分别减少33.5％和24.0％;由于道砟加固区存在垫层效应,土工格栅和土工格室加筋道砟的颗粒接触数分别增加9.3％和42.6％,平均接触力分别减少5.6％和16.7％;对比道砟颗粒平均位移,土工格栅和土工格室加筋工况相较于未加筋工况分别减少13.3％和21.1％,土工格室加固效果比土工格栅更为显著.

    道砟土工格室土工格栅冲击荷载离散元方法

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    VH-M复合加载模式下三桩基础的失效包络面研究

    赵子豪张皓杜威张正飞...
    12-23页
    查看更多>>摘要：为了研究海上风机三桩基础在竖向荷载V、水平荷载H和弯矩荷载M复合加载模式下的极限承载特性,建立了 350组三桩基础有限元极限分析模型,系统分析了三桩基础在单向加载、H-M双向加载和V-H-M三向复合加载条件下的失效包络面形态,探讨了深径比、距径比等因素对三桩基础失效包络面的影响规律.研究表明:①随着竖向荷载的增加,三桩基础在H-M平面上的失效包络线将持续收缩并整体向H和M坐标轴的负方向发生偏移,该影响在V=0.95V0+时偏移现象尤其明显;②当竖向荷载V/V0+≤0.50时,三桩基础主要受水平荷载的影响发生倾覆破坏,而当竖向荷载V/V0+≥0.75时,基础则会发生竖直方向上的压入破坏;③三桩基础失效包络面尺寸随深径比与距径比的增大而增大;④所提出的经验公式可较为准确地预测三桩基础复合承载力大小.

    三桩基础复合加载模式失效包络面

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    GFRP布无损加固输电铁塔角钢受力性能研究

    王彦海李书炀邓德慧尹恒伟...
    24-36页
    查看更多>>摘要：针对现役输电铁塔在覆冰、风荷载、边坡变形等作用下可能存在承载力不足的问题,研究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)布无损加固铁塔角钢的受力性能.首先,利用文献中的物理试验对加固钢材数值试验方法进行验证;其次,以铁塔角钢为研究对象,基于验证的数值试验方法建立72组有限元分析模型,探讨长细比、GFRP布粘贴层数、粘贴长度等因素对角钢极限承载力的影响;最后,推导并改进GFRP布-角钢复合构件理论承载力计算方法.结果表明:不同长细比对构件极限承载力影响较大,当角钢长细比大于70时,加固后的承载力提升不明显;增加GFRP布粘贴层数,角钢承载力大幅提升,粘贴8层GFRP布的承载力提升率最高达41.03％;柱中GFRP布粘贴长度为75％与粘贴长度为100％的角钢极限承载力相比提升不大,仅为0.27％～2.10％;对推导的GFRP布-角钢复合构件理论承载力计算方法引入修正系数后,数值试验与理论计算值相对误差缩小至-2.70％～1.77％,有效提升理论解计算精度.在对现役铁塔加固时,只需对角钢全长的75％粘贴6～8层GFRP布进行加固,且对于长细比λ≤70的角钢加固效果更好.

    输电铁塔复合材料钢结构无损加固极限承载力修正系数

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    基于压力拱发展规律的隧道初次支护时机研究

    王立华刘源孙捷城李洁...
    37-48页
    查看更多>>摘要：本文依托济莱高铁宅科隧道工程,利用现场监测和FLAC3D数值模拟的方法,基于隧道应力传递路径的改变探究压力拱形成机制和分布范围,得出隧道纵截面压力拱形态特征图,引入位移完成率衡量围岩的开挖扰动程度,建立位移完成率和应力释放率的对应关系,得到最优初次支护时机.研究结果表明:在隧道开挖过程中,上部围岩中应力逐渐偏转,围岩荷载逐渐向四周传递,最终达到新的应力平衡状态,即在隧道四周产生形成封闭环状应力现象的压力拱;隧道仰拱靠近拱脚部位围岩产生应力集中,在1.8D(D为隧道截面宽度)范围内的围岩均参与成拱效应,承担隧道拱部上方的围岩荷载;对塑性区体积率进行计算与分析,认定70％～80％应力释放率较为缓慢,应作为最佳初期支护时间点;在开挖时隧道初期支护滞后于掌子面的距离宜控制在 4.3～7.6 m.

    山区隧道压力拱动态发展应力释放支护时机

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    基于动态神经网络NARX时间序列的双排桩基坑变形预测

    侯福昌曾家俊江杰李结全...
    49-59页
    查看更多>>摘要：针对目前基于含基本假设或经验公式的传统土力学计算方法,不能有效地反映具有多因素交叉性以及时空性的基坑变形规律,而监测数据时间序列能够真实地表现基坑土体变形的演变,以南宁市亭洪路72号河南水厂住宅小区危旧房改造项目双排桩基坑工程为依托,考虑开挖深度和土体暴露时间这2个因素对监测时间序列的影响,提出一种带有外部输入的非线性自回归(NARX)动态神经网络时间序列模型,多方位预测关键断面重要测点的竖向位移和水平位移.结果表明:预测值和实际监测数据的变化趋势具有较好的一致性,且竖向位移预测值与实际监测值的预测残差小于1.0 mm,水平位移预测残差小于0.3 mm.该模型预测效果良好,同时验证了此模型应用于双排桩基坑变形动态分析的可行性.

    动态神经网络时间序列预测模型双排桩基坑变形

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    混合监测方法在桥梁静载试验中的应用

    李煦阳张玮赵长军孙利民...
    60-68页
    查看更多>>摘要：为了缓解桥梁健康监测系统成本与测点数量之间的矛盾,获得更加全面的监测信息,探索了一种将实测数据与数值模型相结合的混合监测方法.首先通过适当假设将经典的结构平衡方程进行简化,再从有限元模型中提取结构柔度矩阵,并由实测数据反算出等效荷载,最后将其带回原方程计算所需的结构响应.研究结果表明:该方法实现了从部分响应数据到全局响应数据的扩展,且计算效率较高,可避免反复的有限元分析.混合监测技术对结构响应的计算有较高的精度,计算得到的响应与实际响应误差均在10％以内.

    混合监测静载试验健康监测柔度矩阵等效荷载

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    D形柱对摆动水翼水动力性能影响分析

    舒蒋鹏石小涛陈小龙周柳青...
    69-77页
    查看更多>>摘要：为了研究D形柱对摆动水翼的水动力性能影响机制,基于计算流体力学(CFD)方法,利用Fluent的动网格技术,计算均匀流场和D形柱尾流场中摆动水翼的水动力性能.通过改变摆动水翼的摆动频率和升沉振幅,计算摆动水翼在均匀流场下以及D形柱尾流场中的推进性能,并结合流场的压力分布云图和涡结构进行分析.结果表明:摆动频率和升沉振幅的增加均可以提升摆动水翼的平均推力;D形柱尾流场中摆动水翼的平均推力始终大于均匀流场中摆动水翼的平均推力;D形柱脱落的涡与摆动水翼前缘涡发生挤压作用,使摆动水翼的尾涡区域增大,脱落的涡耗散得更快,涡对之间诱导作用更强,产生更大的推力.

    摆动水翼水动力性能动网格D形柱涡结构

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    自主行驶调平系统建模及自适应反步滑模控制

    向洋蒙艳玫韦锦
    78-87页
    查看更多>>摘要：为了解决车载式绿篱修剪机在自主行驶作业时车身无法根据地形起伏自适应平衡,提高作业安全性和绿篱修剪的尺寸精度,设计了一种自主行驶车身电液调平系统,该系统采用倾角传感器实时监测车身倾斜角度,根据车身调平机构动力学理论建立了调平系统的数学模型.针对电液调平系统参数的不确定性、非线性特性和外界环境的干扰等问题,通过结合滑模控制和自适应反步法设计了自适应反步滑模控制器,根据反步法的思想,将系统分解为多个子系统,并为每个子系统选择适当的Lyapunov函数.通过逐层递推的方法,最终可以得到控制系统的控制律和不确定参数的自适应律,并且证明了系统跟踪误差的收敛性.针对滑模控制带来的抖振问题,使用饱和函数代替传统符号函数,使得系统抖振得以削弱.仿真研究结果表明,在车身倾斜20°的情况下,实际输出角度能准确、快速地跟踪参考角度,响应时间短,对参数变化具有较强自适应性和鲁棒性,能实现车身快速、准确调平.与比例积分微分控制器相比,调平时间缩短了 1/5,系统调平误差小于1°,调平过程更加稳定.

    电液调平系统自适应反步控制滑模控制

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    一种多运动模式的软体爬行机器人

    张林贝子苏韩飞梁小流农卫航...
    88-96页
    查看更多>>摘要：为了提高软体机器人对复杂地形的适应能力,提出了一种具有多运动模式的软体爬行机器人.首先,分别利用聚乙烯材质与聚丙烯材质的波纹管设计了软体爬行机器人的转向伸缩执行器与弯曲执行器,并通过浇注成型与3D打印技术制造了软体爬行机器人样机;其次,分析软体爬行机器人的平面直行、平面转向和平面-杆过渡等运动模式,研究了软体爬行机器人的运动步态规律;再次,基于常曲率假设,分析压强与执行器弹性变形的关系,建立了执行器的运动学模型;最后,通过运动学试验,验证了执行器运动学模型的正确性,检验了软体爬行机器人在多模式下的运动能力.

    软体机器人运动性模型多运动模式地形适应性

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    分数阶移相全桥变换器的建模与优化控制

    陈新帅刘玉芝杨鹏李倩...
    97-111页
    查看更多>>摘要：基于电路中的分抗元件具有非整数阶特性,利用分数阶微积分理论和状态空间平均法,对分数阶移相全桥变换器进行建模与优化控制分析.建立了移相全桥变换器的分数阶状态平均方程,研究电感和电容的分数阶特性对移相全桥变换器频域特性的影响.结合遗传算法的优点,得到满足误差绝对值积分的最优分数阶比例积分(PIλ)控制器参数与最优整数阶比例积分(PI)控制器参数,并搭建了分数阶移相全桥变换器的电路仿真模型与不同控制器的仿真模型,进行了不同控制器、不同工况和负载变化下电路仿真结果的比较.结果表明:相较于整数阶PI控制器,分数阶PIλ控制器能够提供更优的控制性能,使分数阶移相全桥变换器具有更快的响应速度、更好的稳态性能和更强的鲁棒性.

    分数阶移相全桥变换器遗传算法最优控制分数阶比例积分控制

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