期刊,科学技术与工程 2024年卷24期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

科学技术与工程

主　　编：明廷华

出版周期：旬刊

国际刊号：1671-1815

电子邮箱：ste@periodicals.net.cn

电　　话：010-62103284

邮政编码：100081

地　　址：北京市海淀区学院南路86号

科学技术与工程/Journal Science Technology and Engineering北大核心CSTPCD

查看更多>>本刊向社会介绍科技界、工程界进展情况和为科学家、工程技术专家开展学术交流服务的一份学术性、知识性和动态性杂志。主要内容包括科学技术发展前景和重大建设工程进展情况，科学技术与工程方面的新成果、新知识、科技界和工程界的热点问题等。适合科技工作者、工程技术专家、领导同志、管理干部和图书资料馆（室）订阅。

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弯道湿滑路面抗滑性能仿真与安全行车速度计算

彭佳徐纪东汪星钧何建国...

10491-10499页

查看更多>>摘要：弯道交通事故高发,车辆超速行驶、潮湿路面抗滑性能不足及离心力作用所造成的车辆侧向滑移是其主要事故类型.明确潮湿弯道车辆最大安全行驶速度对于保证弯道安全驾驶至关重要,由于轮胎-水流-路面之间的相互作用机理复杂,涉及变量较多(包括弯道几何参数、路面表面特征、轮胎运动特性、水膜厚度等),目前还没有从抗滑模拟角度获取降雨工况下弯道最大安全行驶速度的工程实践.基于固体力学和流体力学,建立轮胎-水流-路面耦合的侧偏抗滑模型,并依据抗滑测试值对模型预测准确性进行验证.以侧偏抗滑模型为基础,结合侧滑机理分析,得到所验证沥青路面在不同弯道半径、超高和水膜厚度下的最大安全行驶速度,并与美国国家公路与运输协会(American Association of State Highway and Transportation,AASHTO)设计速度进行对比.结果表明:现有设计速度规范对雨天环境因素考虑不足,当降雨强度较大时,车辆以AASHTO设计速度行驶会发生侧向滑移.该结果验证了所建立侧偏抗滑模型求解最大安全车速的方法对识别具有高滑移风险的雨天环境状况和低抗滑性能路面的有效性,并可为弯道路面摩擦管理和混合料设计提供新手段.

关键词：

路面抗滑性能安全行车速度弯道有限元模型侧向滑移

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降雨入渗对寒旱环境根-土复合体斜坡稳定性的影响

罗元仓张小荣高英

10500-10507页

查看更多>>摘要：为研究降雨入渗对寒旱环境根-土复合体斜坡稳定性的影响,基于室内根-土复合体直剪试验,将根系简化为主根与一级不同倾角侧根组成的二维对称模型,来模拟根-土复合体直剪试验,获得不同倾角侧根的拉力与试样的抗剪强度指标,且基于无限斜坡与降雨I-D模型,对不同倾角侧根穿过潜在滑移面斜坡进行稳定性分析.结果表明:随侧根倾角的增加,前侧根的拉力增加,主根和后侧根拉力变化不明显,大于37.5°时,前侧根拉力逐渐降低;不同垂直压力下,根系构型对土体抗剪强度的贡献依次为前侧根、主根、后侧根;随斜坡潜在滑移面深度的增加,素土及根-土复合体斜坡安全系数急剧下降,且相比素土,根-土复合体斜坡安全系数最大增长约27.01％.研究成果可为寒旱环境的植被生态护坡和水土保持研究提供一定数据参考.

关键词：

根-土复合体数值模拟抗剪强度降雨斜坡稳定性

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基于FWD弯沉盆参数的沥青路面层间接触状态识别方法及耐久性评估

陈光伟马永磊张定一张磊...

10508-10519页

查看更多>>摘要：层间黏结接触状态是决定沥青路面多层复合结构整体性的关键因素之一,层间状态的改变会显著的影响各结构层的力学响应.应用落锤式弯沉仪(falling weight deflectormeter,FWD)无损检测技术研究基于弯沉盆参数的沥青路面层间接触状态识别方法.依托京沪高速公路改扩建工程,建立路面结构三维动力有限元模型,分析不同基-面层间接触状态下各类FWD弯沉盆参数与基层、面层应力的相关性排序,构建综合反映基-面层受力特性的FWD弯沉盆指标DD1/DD2(DD1=D0-D20,DD2=D20-D60,其中D0、D20和D60分别代表距离荷载中心处0、20、60 cm的弯沉值),回归分析表明:其与基-面层层间摩擦系数具有良好的乘幂关系;进而结合现场芯样的疲劳方程和有限元模拟分析结果,推导出在满足沥青面层使用期寿命的前提下层间摩擦系数的最低要求,在此基础上对既有路面耐久性进行评估,结果与实际吻合.本文方法为后续基于FWD推算层间摩擦系数、评估路面疲劳耐久性提供了新的途径和理论依据.

关键词：

道路工程层间接触状态有限元模型弯沉盆参数疲劳方程

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隧道原位扩建施工力学与围岩松动圈演变规律:以广西贺州—巴马高速公路廷心隧道原位扩建工程为例

黄成年吴逸飞许煜林林志...

10520-10527页

查看更多>>摘要：交通量的激增导致的早期建成的高速公路隧道已不能满足通行需求,通过高速公路原位改扩建形式来解决这个问题.但是目前在隧道原位扩建时的围岩松动圈演变规律、应力重分布规律还不明确,常常会导致大变形甚至塌方等安全事故、工程质量等诸多问题.针对隧道原位扩建施工力学与围岩松动圈演变规律,采用离散元软件GDEM建立新建两车道、三车道及四车道的模型和"两扩三"及"两扩四"的隧道模型,并模拟结果与现场应力监测分析定性对比验证,开展公路隧道原位扩建施工力学行为与围岩松动圈展开研究.结果表明:围岩应力大小顺序为拱顶＜拱腰＜拱脚,开挖宽度增加或者围岩等级的降低会导致围岩应力增大;在相同开挖宽度下,新建隧道的围岩应力小于原位扩建隧道;隧道围岩的松动圈随着围岩等级的降低而逐渐扩大,其形态由"点"形扩大为"耳"形,再扩大为"蝶"形;当围岩等级相同,新建隧道围岩松动圈范围小于扩建隧道的围岩松动圈范围.扩建隧道施工会使围岩从原来多次应力重分布的基础上再进行多次应力重分布,而这种应力的复杂演变将导致了新建隧道和扩建隧道的应力、应变场将完全不同,同时扩建隧道导致原本已经处于稳定状态的围岩松动圈再次向外扩张.

关键词：

隧道原位扩建围岩松动圈围岩荷载

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非对称截面浅埋偏压地形小净距隧道扁平率合理取值:以新疆乌尉高速上新光隧道工程为例

冯世展梁斌黄光友李文杰...

10528-10537页

查看更多>>摘要：为研究浅埋偏压小净距隧道扁平率的合理取值范围,依托新疆上新光隧道工程,基于围岩变形理论,运用数值模拟的方法分析不同扁平率条件下隧道围岩稳定性,讨论小净距隧道扁平率的取值,结合现场监测数据对扁平率范围的合理性进行验证,最终得出小净距隧道扁平率的合理范围.结果表明:小净距隧道的扁平率对围岩塑性区分布、地表沉降、中夹岩水平位移、拱顶沉降和支护形变量均有影响;以0.432扁平率为基础值,随着隧道扁平率的不断增加,整个隧道围岩稳定性不断降低,0.432～0.654为隧道最佳扁平率范围;隧道模型计算结果与现场实测数据之间平均误差在5％～14％,以此来验证数值模拟的可靠性,证明了该计算方法的可信度;选取优化后隧道截面进行施工,与现场监测数据进行对比,进而验证优化后扁平率取值的正确性.

关键词：

非对称截面浅埋偏压地形小净距隧道围岩形变理论扁平率

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真实驾驶过程驾驶人分心特性个体差异

王畅牛津马万良张岩...

10538-10544页

查看更多>>摘要：为了探究驾驶人执行次任务时视觉分心特性的个体差异,搭建实车试验平台,采集30名被试在执行次任务时的视觉分心数据.选取视觉分心总时长、视觉分心次数、平均视觉分心时长与最长视觉分心时长共4项指标对采集数据开展特性分析,并采用谱聚类算法将驾驶人分心风格聚类为谨慎型、正常型与激进型.结果表明:次任务复杂度增大使视觉分心总时长、视觉分心次数、最长视觉分心时长显著增加;车速的增加使视觉分心总时长、平均视觉分心时长、最长视觉分心时长显著减小,且对视觉分心总时长与平均视觉分心时长的影响会随次任务复杂度增加而更为显著;3种分心风格驾驶人视觉分心特性存在显著差异,在执行次任务时,谨慎型与激进型驾驶人分别倾向于多次短时与少次长时的操作模式.

关键词：

视觉分心分心风格谱聚类汽车安全

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典型服役热环境下舵面结构动力学特性试验技术

何石田敏白春玉

10545-10551页

查看更多>>摘要：高超声速飞行器高速飞行过程会遭受严重的气动力叠加热载荷的复杂载荷联合作用,尤其是舵面结构,其在复杂载荷下的结构动力学特性是影响装备服役安全及可靠飞行的关键因素,通过试验进行验证和评估是一种有效的研究手段.舵面结构典型服役工况下表面温度高,迎风面与背风面气动热温差往往达到数百摄氏度,需要在试验中进行精确模拟.以C/SiC舵面结构为研究对象,设计并搭建了瞬态热环境下结构动力学特性试验系统,构建了一种加载温度高、迎风面与背风面温差大的典型服役热载荷环境,开展了舵面结构在该环境下的动力学特性试验研究,获取了结构的动力学特性变化规律.研究成果为典型服役热环境对现代高超声速飞行器舵面结构的动力学特性影响研究提供了重要验证手段.

关键词：

高超声速飞行器典型服役热环境舵面结构动力学特性

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单排冲击孔的冲击/气膜复合冷却结构火焰筒壁温分布

朱诚于小兵陈思赵婷杰...

10552-10560页

查看更多>>摘要：针对单排冲击孔的冲击/气膜复合冷却结构火焰筒建立一维壁温计算程序,对火焰筒一维壁温进行计算分析,通过示温漆测温法和热电偶测温法获得了高温高压下该火焰筒壁温分布规律和最高壁温值,并将试验结果与计算结果进行对比分析.结果表明:计算结果与试验结果吻合较好,该计算模型可有效评估冲击/气膜复合冷却结构火焰筒壁温分布趋势;将冲击孔布置在气膜段末端可有效降低该处壁温,从而控制最高壁温值;单位面积冷却气量对冷却效率有重要影响;火焰筒壁温分布较均匀,最高壁温低于材料长期许用工作温度.

关键词：

航空发动机火焰筒冲击/气膜冷却壁温示温漆测温热电偶测温

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生物滞留带中轮胎磨损颗粒的理化特性

何秋宏董荣罗玲利梁琳...

10561-10568页

查看更多>>摘要：近年来,由于市场机动车保有量迅速提升,轮胎磨损颗粒(tire wear particles,TWP)逐渐进入人们的视野.然而,中国针对TWP的研究才刚起步,典型海绵设施生物滞留带能否有效截留TWP尚不清楚.以重庆市渝北区悦来生态城为研究区域,采集生物滞留带土壤样本,提取TWP并采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、能量分散X光谱仪(energy dispersive spectrometer,EDS)、红外光谱、热失重、土壤重金属测定仪和粒度仪对生物滞留带中TWP的理化特性进行分析.结果表明:TWP为不规则块状、球状及长条状.Si是TWP中含量较高的元素,Zn含量整体相对较低.表层土壤相较中层和底层土壤提取出的TWP混合物质量比较高且热失重变化较大.在100、250～400、400～550℃存在明显质量变化.TWP混合物尺寸分布在13.11-116.1 μm,平均粒径为68.62 μm.

关键词：

生物滞留带轮胎磨损颗粒理化特性海绵设施

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航空应急救援站脆弱性分析

廖勇赵一阳吴红洪张丹...

10569-10575页

查看更多>>摘要：为提高区域应急响应速度,增强区域内医疗、消防和紧急物资运输等能力,提出一种基于复杂网络理论的航空应急救援站脆弱性分析方法.首先,构建航空应急救援场站脆弱性评价指标体系,将具体分析指标划分为三类:通过资料搜集直接获得的定量计算指标、使用模糊综合评价法进行评价获得的定性评价指标以及借助Pajek工具进行计算得到的网络特性指标;其次,使用集成决策实验室法(decision making trial and evaluation laboratory,DEMATEL)对各评价指标的权重进行估计;最后,使用灰度关联分析法综合评价各节点的脆弱性指数.对某地区现有运输机场布局案例进行分析,结果表明:所提方法在充分考虑待选机场的自身应急救援建设条件的基础上,兼顾救援网络中各机场间的互补性和协同作用,为未来的航空应急救援站选址研究提供了一种高效可靠的评价分析方法.

关键词：

航空应急救援复杂网络脆弱性分析灰度关联分析法集成决策实验室法(DEMATEL)

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