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中南大学学报（英文版）
中南大学学报（英文版）

黄伯云

月刊

2095-2899

zngdxb@mail.csu.edu.cn

0731-88879765

410083

湖南省长沙市中南大学内

中南大学学报（英文版）/Journal Journal of Central South UniversityCSCDCSTPCD北大核心EISCI
查看更多>>《Journal Central South University of Technology》（即《中南大学学报（英文版）》ISSN 1005-9784,CN43-1231/TD）是国家教育部主管、中南大学主办的以材料、选矿、冶金、化学化工、机电、信息、地质、采矿、土木等专业学科为主的科技期,1994年创刊,双月刊。自2007年第1期起与世界著名德国科技出版集团施普林格(Springer-Verlag)联合出版。本刊已被《科学引文索引》（SCI-E）；《EI Compendex》(即EI核心版)；《化学文摘》；《金属文摘》；《铝工业文摘》等知名检索刊物收录：
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收录年代

    基于铜污染太湖底泥的真空电渗脱水去污电极材料特性试验研究

    李少宇沈扬戚文成陈锴嘉...
    827-840页
    查看更多>>摘要：真空电渗法能够实现重金属污染底泥脱水去污一体化处理，本文通过自制真空电渗一体化室内模型试验系统，从排水量、沉降、电流、有效电势、污染物去除率、能耗等方面，对EKG、石墨、铝、铁、铜等五种材料作为电极在真空电渗方法处理铜污染太湖底泥过程中的表现进行分析。结果表明:选用铜作为电极材料具有最好的脱水效果但对铜污染去除效果较差，而选用EKG作为电极则具有最好的铜污染去除效果，且脱水效果仅次于铜，说明EKG材料在脱水去污一体化处理中的优越性。当选用金属作为电极材料时，阳极的电极腐蚀较为严重，很大程度上影响处理过程中真空电渗各项参数和处理效果。介入真空压力后，改变了传统电动修复过程中有效电势持续衰减的趋势，使有效电势在处理中后期出现回升，且回升程度受电极材料变形协调能力的影响。

    真空预压电渗污染底泥电极材料铜污染

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    孔隙度对具有不均匀横截面的功能分级多孔梁的自由振动和屈曲行为的影响

    Zeinab BAGHERIAlireza FIOUZMahmood SERAJI
    841-857页
    查看更多>>摘要：本文旨在研究孔隙度对具有不均匀横截面的功能分级多孔梁的自由振动和屈曲行为的影响。一般认为材料的性能沿厚度方向变化，而梁的横截面沿其长度方向分布不均匀。三种不同的孔隙度分布包括对称分布、非对称分布和均匀分布。利用经典的梁理论和Hamilton原理推导出了问题的控制方程，并用微分求积法推导出公式。通过已知方法和分析解法对所得结果进行了验证。通过网格独立性研究，确定了最优离散化设置。利用详细的参数化分析研究了不同力学参数，包括孔隙率系数、长径比和变化截面对基频和临界屈曲载荷的影响。结果表明，材料孔隙率的增加会导致梁的屈曲能力显著降低。然而，梁的自由振动行为完全取决于其孔隙度模式。此外，孔隙呈对称分布的梁其屈曲能力和基频性能最好。

    孔隙度功能分级多孔梁自由振动屈曲不均匀截面微分求积法

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    含呼吸裂纹的旋转扭型变截面叶片的动态接触特性

    汪伟伟马辉赵晨光吴志渊...
    858-877页
    查看更多>>摘要：航空发动机叶片经常发生裂纹故障失效，从而引发一系列事故。以往的研究主要集中在裂纹引起的非线性振动上，而裂纹呼吸过程中裂纹表面的接触状态往往被忽略。然而，考虑裂纹表面的接触行为是非常重要的，因为它会导致裂纹叶片的非线性振动。为了进一步研究裂纹诱发非线性振动的机理，本文提出了一种基于自编非协调六面体单元(SNCHE)的旋转叶片动态接触呼吸裂纹模型，并使用弹簧单元模拟呼吸效应。通过接触有限元模型验证了模型的有效性。此外，还研究了裂纹参数(裂纹深度和裂纹位置)及载荷参数(气动振幅和气动频率)对裂纹叶片动态接触特性的影响。在此基础上，提出了一个呼吸裂纹量化指标(BCQI)来表征呼吸裂纹的非线性水平。结果表明，在裂纹呼吸过程中，裂纹面从叶片侧面向裂纹尖端中心方向闭合。并且BCQI随裂纹深度、气动幅值和转速的增加而增大，随裂纹位置越靠近叶尖而减小。

    呼吸裂纹动态接触特性旋转叶片非线性动力学非协调六面体单元

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    基于微震多参数的大规模岩体垮塌前兆特征研究

    柳建新杨顺李磊潘新朋...
    878-889页
    查看更多>>摘要：微震监测技术能进行工程岩体失稳垮塌前兆特征的辨识和分析，对于地质灾害预警防控具有重要意义。本文基于已有室内岩石受压损伤破坏声发射实验规律，通过开展现场微震多参数定量分析，探究了柿竹园矿山6·21大爆破诱发山体滑移垮塌的前兆特征。大爆破诱发微震事件的b值和空间分形维数表现出下降趋势，b值急剧下降和分形维数降到最低可作为工程岩体失稳垮塌的前兆特征。此外，能量指数和累计视体积的变化可以分别表征应力和应变的变化。能量指数快速下降和累计视体积持续增加的组合特征反映了岩体的失稳状态。经过多个失稳破坏阶段后岩体发生最终的失稳垮塌。该案例表明微震监测能为工程岩体失稳垮塌的预警和防控提供重要信息，也为涉及爆破作业的诸多地质工程活动的安全监测提供了参考。

    微震监测岩体垮塌前兆特征预警

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    深部多形式应用交岔点围岩失稳机理及能量演化研究

    武毅艺何满潮李辉高玉兵...
    890-911页
    查看更多>>摘要：随着采矿进入深部地层，具有长服务年限的各类巷道交岔点围岩发生强烈破坏，需要明晰深部环境下交岔点围岩失效机理，以针对性地指导修复和补强作业。通过对多地矿井交岔点维护情况的调研，全面总结了连接型、交岔型、分岔型和旋岔型(环三角柱)四类16种交岔点类型，提出了三类交岔点的典型应用形式:单一大型交岔点、嵌套式两交岔点组和环三角岩柱式交岔点群。将现场交岔点的破坏情况分为围岩局部破坏、三角岩柱破坏和整体性破坏的三种级别，从灾害的诱因和来源上，提出了外部环境因素、自身结构属性和人为设计隐患的三类13种致灾因素，并详述了各种致灾因素的致灾路径。建立了三类典型应用形式下交岔点的精细化模型，对数值软件进行二次开发，引入了畸变能密度指标进行围岩的能量分析。研究表明，交岔点围岩的畸变能峰值在三角区岩柱内，增高系数在2。5左右。最大断面处围岩畸变能同样发生积聚，增高系数在1。5左右。因此，提出了交岔点的修复需以强化三角岩柱和大断面处围岩为重点，并对深井交岔点的修复提出了以三角岩柱和大断面段补强为主的针对性方案。本研究为深部交岔点的破坏因素分析、数值模拟指标引入和修复支护提供了参考。

    巷道交岔点围岩失稳应用形式精细化模型畸变能密度

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    梯度应力条件下隧道轴向应力对围岩力学响应及破裂特性的影响

    赵宏刚张东明蒋长宝李铭辉...
    912-929页
    查看更多>>摘要：深埋地下工程的开挖导致隧洞径向方向围岩内部存在梯度应力。基于此，本文研究了梯度应力条件下围岩在不同轴向应力作用下的力学响应和断裂特征，并且在试验过程中，采用声发射(AE)系统采集了岩石破裂声发射信号。结果表明:梯度应力作用下，轴向应力对砂岩力学响应的影响与经典真三轴压缩试验结果相似。当轴向应力小于临界强度时，随着轴向应力的增大，砂岩特征应力逐渐增大，显著提高了砂岩承载能力。但是当轴向应力超过临界强度时，高轴向应力的加载过程会导致砂岩产生局部破坏，引起砂岩特征应力的降低，此时，砂岩内部仅有部分裂纹合并贯通，形成斜向宏观裂隙，但并未贯穿整个砂岩试样。声发射特征信号分析结果表明，随着轴向应力的增大，砂岩在破坏过程中产生的剪切裂纹比例逐渐减小，拉伸裂纹在整个新生裂纹中占据主导地位，并控制着砂岩的破坏。这反映了在梯度应力条件下，随着轴向应力的增大，围岩内部因微观拉伸裂纹合并而形成宏观剪切裂纹的活动会受到明显的抑制作用。

    梯度应力轴向应力声发射特征应力拉伸裂纹

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    改善不同地应力下隧道轮廓爆破成型效果

    周子龙王培宇程瑞山陈翠刚...
    930-949页
    查看更多>>摘要：含预切空腔的轮廓爆破技术被认为是改善高地应力下隧道轮廓成型的有效方法。然而，对这种爆破技术在不同地应力下性能的研究较少。本文通过校验后的公路隧道数值模型，调查了含预切空腔(PC)的两种典型轮廓爆破技术(即光面爆破(SB)和预裂爆破(PB))在不同地应力条件下的性能。结果表明，在耦合装药和50 MP地应力下，PCSB比PCPB能获得更好的隧道轮廓成型效果。此外，研究了两种轮廓爆破技术在不同的不耦合系数和地应力条件下的性能，发现随着地应力从30 MPa增加至50 MPa，PCSB和PCPB作用下隧道轮廓成型效果均逐渐改善。此外，在不同地应力条件下调整周边孔的不耦合系数能使PCPB形成有效的隧道轮廓。然而，对于PCSB，在不同地应力条件下，需调整所有炮孔的不耦合系数才能形成符合要求的隧道轮廓。最后通过多元非线性回归获得经验公式，本研究可以为不同地应力下使用PCSB和PCPB开挖隧道提供设计参考。

    地应力光面爆破预裂爆破隧道轮廓成型不耦合系数

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    黄土地层圆形地铁隧道地震易损性评价

    孙纬宇林峻岑马勤国严松宏...
    950-964页
    查看更多>>摘要：黄土隧道抗震多采用确定性分析方法。考虑地震动的随机性，采用拟静力法对黄土地层中的浅埋地铁隧道在横向地震作用下的地震易损性进行分析，施加一维分析计算的位移得到隧道的地震响应，然后通过Python程序输出最大损伤指标。采用相关性、有效性、实用性和效益性等判定准则遴选出最优地震动强度参数。根据易损性函数，建立了基于地表峰值加速度(PGA)和地表峰值速度(PGV)的易损性曲线以评估隧道的抗震性能。结果表明:不同PGA条件下隧道衬砌的易损部位沿共轭45°方向发生偏转;PGA和PGV是预测隧道在不同损伤状态下损伤概率的合适强度参数;隧道拱顶空洞会增大隧道的地震易损性;处于较软工程场地的隧道更容易遭受地震破坏。

    黄土隧道地震易损性评价抗震性能损伤指标拟静力分析

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    基于贝叶斯自优化Bi-LSTM组合网络的高速铁路轨道-桥梁系统震后响应预测方法

    彭康蒋丽忠周旺保余建...
    965-975页
    查看更多>>摘要：中国高速铁路(HSR)规划建设逐渐向地震易发地区延伸，亟需一种及时、准确的灾后地震响应快速预测方法，以实现高速铁路系统运输生命线安全的快速评估。本文提出了一种基于贝叶斯自优化双向长短期记忆(Bi-LSTM)网络的快速预测方法，以经过实验验证的高速铁路轨道-桥梁系统有限元模型地震动响应计算数据为样本，将预测地震响应和有限元计算结果进行比较，验证所提方法的精度和鲁棒性，表明该方法在预测高速铁路桥梁结构的非线性地震反应方面是有效的，且高速铁路轨道-桥梁系统的不同预测位置对预测精度的影响不明显;此外，为了降低神经网络训练数据量需求，提出了一种基于离散小波分解的分层聚类算法，结果表明，基于小波分解的分层聚类方法在保证预测精度的同时，有效地减少了训练地震集的输入数量。

    高速铁路轨道-桥梁系统贝叶斯优化Bi-LSTM神经网络离散小波分解聚类分析

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    高速铁路多跨桥梁低频结构噪声特性研究

    何远鹏周青圣小珍
    976-988页
    查看更多>>摘要：随着高速铁路在城市地区的日益普及和运营速度的不断加快，桥梁噪声问题已经成为一个重要问题，因为桥梁区段的噪声占高速铁路噪声的80%以上。随着列车速度的不断加快，噪声预测模型中包含的桥梁跨径数成为影响准确预测桥梁噪声的主要因素。为了解决这一问题，本文以高速列车常用的32 m简支箱梁为例，采用傅里叶级数法和三维边界元法进行建模，研究桥梁跨数对高速铁路桥梁噪声的影响。结果表明，桥梁跨数对桥梁噪声的影响很大程度上取决于观测点相对于桥梁的位置和桥梁噪声的分布。具体来说，当超过54 m和部分近场区域时，至少需要5跨桥梁才能获得更精确的桥梁总噪声。该研究有助于桥梁噪声的控制，并可为在桥梁沿线不同位置实施不同长度的降噪措施提供参考。

    高速铁路桥梁结构噪声桥梁跨数傅里叶级数法三维边界元法

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