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期刊信息/Journal information
科学技术与工程
科学技术与工程

明廷华

旬刊

1671-1815

ste@periodicals.net.cn

010-62103284

100081

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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    地下水抽取对溶洞稳定性影响的流-固全耦合分析

    梁文鹏钱静王明龙
    2026-2035页
    查看更多>>摘要：岩溶区抽取地下水导致水位被迫下降将诱发溶洞坍塌及地面沉降等灾害,其实质是流场和力场相互作用的结果.为精确评判溶洞稳定性和沉降风险性,需构建流-固耦模型模拟地下水抽取过程中的流场和力场的时空分布.基于连续介质力学推导给出流-固全耦合控制方程,结合渗透率关系、应力-应变关系等本构方程给出闭合数学描述,通过经典算例验证模型有效性后分析全耦与传统解耦计算的差异.以深圳市场地工程地质条件为背景,根据勘察参数,计算分析不同抽水速率、洞径、洞形等多个关键因素下孔压、应力和塑性区的时空分布,阐述多物理场作用下岩溶塌陷及地面沉降的力学破坏机制,并基于灰色理论对各影响因素敏感性大小进行分析.结果表明:在重点分析土体渗流时,耦合作用不可忽视;与勘察结果一致,水力压降造成的应力集中是形成地面沉降和溶洞坍塌的主要因素;地面沉降对抽水速率、洞径和洞形更为敏感,溶洞稳定性对抽水速率和洞径更为敏感.研究成果可为岩溶塌陷防治提供参考.

    抽取地下水数值模拟溶洞稳定性地面沉降

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    基于Midas GTS/NX的新疆沙漠输水明渠风积土岸坡稳定性分析

    朱佳宁王建新冯成明
    2036-2044页
    查看更多>>摘要：为了准确评估各类工况对新疆沙漠输水明渠风积土岸坡稳定性的影响.通过开展室内土工试验及对该渠道岸坡地质工况进行了调查,采取Midas GTS/NX软件中的强度折减法对输水明渠在未加固和加固两种工况下的竣工期、降雨期、输水期和水位骤降4个时期的二维岸坡进行稳定性计算,通过对比岸坡在未加固与加固两个工况下4个时期的整体位移量、等效塑性应变区和安全系数,对岸坡整体稳定及加固效果给出了分析及评价.结果表明:渠道未加固与加固两个工况下4个时期下风积土岸坡均处于稳定状态,安全系数均大于1.30;渠道位于输水期时,坡体前缘水压增加,有效提高渠道岸坡的安全系数,但水位骤降对风积土岸坡稳定性影响最大,降雨次之;未加固时,4个时期的岸坡等效塑性应变区呈圆弧状且已贯通;经加固后,岸坡等效塑性应变区大体沿衬砌呈直线分布,滑移带位移变形得到较好控制,极大程度降低了滑坡灾害发生的可能性.研究结果在一定程度上可以为新疆沙漠风积土输水渠道工程建设提供参考.

    MidasGTS/NX风积土岸坡稳定性位移等效塑性应变

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    位移外推法和扩展有限元法计算应力强度因子的比较

    张亚洲钟红王立强
    2045-2051页
    查看更多>>摘要：作为评定裂缝是否扩展的重要参量,应力强度因子的计算精度影响材料性能的评估.通过含预制裂缝的三点弯曲梁、矩形板中心裂缝、矩形板中心斜裂缝和矩形板中心界面裂缝模型4个数值算例,采用位移外推法和扩展有限元法分别计算了裂缝尖端应力强度因子.将计算结果与解析解或其他数值方法参考解进行对比验证了上述两种方法的计算精度.此外,探讨了网格密度对应力强度因子求解精度的影响以及剔除裂尖附近的结果对位移外推法求解应力强度因子的影响.发现位移外推法可以通过对裂尖进行网格局部加密和去除裂尖奇异点来提高精度;扩展有限元法对网格密度要求相对较小,综合计算时间考虑,可以适当增加网格密度.结果可为求解应力强度因子和针对试验-数值耦合法计算断裂韧度提供参考.

    应力强度因子位移外推法扩展有限元法单材料均质模型双材料界面模型

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    大型地下空间综合交通枢纽中巨型斜柱长期沉降的监测及预测分析

    王森禹丽峰艾鹏鹏关渭南...
    2052-2059页
    查看更多>>摘要：结构及其重要构件的长期沉降是影响地下空间综合交通枢纽施工安全的关键因素之一,对其开展监测与预测具有重要的工程意义.以深圳市黄木岗大型地下空间综合交通枢纽为研究背景,采用自动化监测系统,首先监测了 12轴巨型斜柱施工后的119期长期沉降,分析其长期沉降规律,并评判其预警状态.监测结果表明,斜柱施工后,长期的沉降规律为先在安全状态内小幅波动,再增大至黄色预警状态,最后在安全状态与预警状态之间小幅波动.然后,利用109期监测数据分别构建斜柱沉降的反向传播(back propagation,BP)神经网络模型和遗传算法-BP(genetic algorithm-BP,GA-BP)神经网络模型,并预测之后10期的斜柱累计沉降量以对比验证两种模型效果.结果表明,相比BP神经网络模型,GA-BP神经网络模型的预测值与实测值更吻合.

    巨型斜柱长期沉降分析预警状态沉降预测分析

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    连续梁桥车辆动态称重系数解析与试验验证

    李成钟继卫王亚飞余岭...
    2060-2066页
    查看更多>>摘要：基于桥梁响应的车辆动态称重方法具有成本低、易维护和耐久性好等优点,但其称重精度依赖于称重系数的准确性.以典型三等跨预应力混凝土连续小箱梁桥为应用背景,首先推导了车辆重量与桥梁响应指标之间的相关数学表达式,给出了车辆称重系数的定义和理论解析解,同时指出针对实际宽幅桥梁,根据车辆横向位置修正对应的称重系数;其次,利用两车道随机车流对该桥有限元模型进行加载并提取桥梁响应,得到车重与响应之间的相关曲线和相关系数;最后,在实桥上设计安装了桥梁动态称重系统和路面动态称重系统用于监测通行车辆信息,通过匹配算法得到大数据统计下的车辆称重系数.研究结果表明,所提出的车辆称重系数解析解与仿真结果误差为1.8％,实测称重系数与理论解析解、数值仿真结果绝对误差为1.73％.研究结果对诸如简支梁、不等跨连续梁等其他类型桥梁提供了研究思路,以得到桥梁不同位置处的车辆称重系数,同时建议在实际工程应用中分别对理论、仿真和实测的称重系数相互校核,提高标定的准确性.

    连续梁桥桥梁动态称重称重系数路面动态称重随机车流

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    强噪背景下基于改进匹配追踪算法的桥梁缆索缺陷识别

    易小年朱尧于林阳子赵超...
    2067-2073页
    查看更多>>摘要：为降低噪声对磁致伸缩导波信号的干扰,实现强噪背景下的桥梁缆索缺陷识别,提出了 一种基于改进匹配追踪算法的桥梁缆索缺陷识别方法.首先,采用构建非对称Gabor函数作为原子字典,将相邻残差比作为迭代终止条件,对强噪背景下的导波信号进行匹配追踪.然后,通过缺陷回波包络峰值时刻,对桥梁缆索缺陷进行了定位.最后,对采用不同降噪方法时的桥梁缆索缺陷定位误差进行了比较.结果表明:未添加噪声时,采用缺陷回波包络峰值时刻定位桥梁拉索缺陷,最大误差仅为0.28％.当缺陷回波的信噪比高于-5 dB时,采用本文方法进行降噪,均方差EMSE几乎为0,信噪比ESNR增加到7.56 dB以上.采用本文方法对含噪导波信号进行降噪,其降噪精度和缺陷定位精度均优于小波阈值降噪、小波-EMD降噪和传统匹配追踪降噪.当导波信号信噪比为-5 dB及以下时,本文方法的优越性更为显著.即使导波信号信噪比达到-10 dB,采用本文方法进行降噪处理,拉索缺陷定位误差仍能达到1.5％以内.可见所提出的方法可以有效降低强噪声对实测导波的干扰,提高桥梁缆索缺陷识别精度.

    桥梁缆索缺陷识别强噪改进匹配追踪算法磁致伸缩导波

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    联合时序SBAS-InSAR与GACOS的青岛胶州湾大桥形变监测与分析

    张世昊陶秋香刘国林高腾飞...
    2074-2082页
    查看更多>>摘要：为解决SBAS-InSAR技术在获取水汽饱和度较高的海滨城市地表形变信息受大气影响严重的问题,选用23景Senti-nel-1A SAR影像数据,联合时序SBAS-InSAR技术与GACOS大气校正模型,监测得到2021年1月—2022年6月青岛胶州湾大桥的地表形变信息;利用线性模型和线性-温度模型分析了其形变特征及其温度影响.结果表明,桥梁整体的形变速率在可控范围之内,其地表形变过程是非线性的,与平均温度变化有较高的相关关系,线性-温度模型拟合的地表形变过程与联合时序SBAS-InSAR技术与GACOS大气校正模型监测的地表形变过程具有较高一致性,表现出了季节性变化规律.

    地表形变SBAS-InSARGACOS大气校正数据分析

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    多车环境下智能货车的紧急转向决策及轨迹规划

    田国富张森
    2083-2089页
    查看更多>>摘要：决策与规划是实现自动驾驶的关键技术,针对自动驾驶货车在紧急转向避障时需要考虑换道时目标车道的安全性和规划出最优避障轨迹的问题,采用将换道时左右车道上的车辆与自车的相对距离和换道的最小安全距离的差值分别建立模糊关系的方法,通过比较模糊规则推理设计的安全值,选择更安全的车道进行转向避障,为了迅速规划出最优避障轨迹,采用三阶贝塞尔曲线,通过设计4个控制点坐标形成避障曲线,为了防止转向时横向加速度过大导致货车发生侧翻和速度过快与前车发生碰撞,设计车辆的稳定性边界和碰撞边界对控制点进行约束,使用MATLAB中的函数求解出不同车速下的最优换道轨迹,最后使用仿真软件进行仿真验证,结果表明设计出的避障决策和轨迹规划可以安全、有效地避开障碍.

    自动驾驶转向避障模糊规则轨迹规划换道决策

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    同步器齿形参数对换挡冲击的影响

    陈潘明丁华赵敬彦
    2090-2098页
    查看更多>>摘要：针对同步器换挡过程中出现的二次冲击问题,分析冲击产生的机理,利用AMESim软件建立同步器换挡仿真模型.分析齿宽、锁止角、切向间隙、背角4个齿形参数对同步器换挡冲击的影响,提出换挡时间、二次冲击力峰值、冲击度3个换挡冲击评价指标.引入正交试验和方差分析筛选出对换挡冲击影响显著的齿形参数.通过全因子试验得出评价指标的响应面近似模型,确定齿形参数最优水平方案.结果表明:齿宽和锁止角增大时,换挡冲击明显减小,切向间隙和背角对换挡冲击几乎没有影响.当齿宽为4.2 mm,锁止角为36°时,换挡冲击最小.

    同步器换挡冲击换挡时间二次冲击力峰值冲击度

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    物料动态安息角对矿用自卸车厢斗结构影响规律

    杨国彪王朝华王志霞赵炎龙...
    2099-2104页
    查看更多>>摘要：针对矿用自卸车行驶过程中的厢斗内物料稳定性问题,研究厢斗内物料动态安息角对厢斗结构设计的影响.首先,基于离散元方法,分析煤颗粒在自然状态下的安息角;进一步,建立厢斗简化模型,研究不同安装角度下矿车正常行驶及爬坡过程中物料的动态安息角,并分析物料滑动规律;结果表明:在水平路面行驶工况下物料动态安息角随厢斗安装角度增加而减小,而爬坡过程中由于厢斗内物料的滑动导致动态安息角随安装角度的增加先缓慢减小再变大再快速减小;当安装角度为10°时可有效避免厢斗内物料的滑动;最后,以确保厢斗稳定性装载及不撒料为目标,提出厢斗侧板后端的角度设计公式,为厢斗结构设计提供理论依据.

    矿用自卸车厢斗安息角安装角度结构设计

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