首页期刊导航|中南大学学报（自然科学版）
期刊信息/Journal information
中南大学学报（自然科学版）
中南大学
中南大学学报（自然科学版）

中南大学

黄伯云

月刊

1672-7207

zngdxb@csu.edu.cn

0731-88879765

410083

湖南省长沙市中南大学校内

中南大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Central South University（Science and Technology)CSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中南大学主办的一本以有色金属和稀有金属为主的综合性学术刊物，主要刊登地质采矿、矿物工程、有色冶金、材料科学与工程、机械工程、自动控制工程、计算机科学、应用数理化等方面的学术论文和科研成果，可供有关高等院校师生，研究院研究人员、厂矿企业及地质队工程技术人员在教学、科研和生产工作中参考。
正式出版
收录年代

    考虑通信时滞的采样控制系统稳定性分析

    陈刚刘博林陈云邓琪...
    963-972页
    查看更多>>摘要：为了研究带有通信时滞的采样控制系统的稳定性问题，首先，考虑采样区间的采样特性，构造一种依赖于采样区间最值的闭环泛函，在这种泛函中，泛函相关的矩阵不需要满足正定定义，且矩阵随着采样区间最值的变化而变化;然后，利用采样控制系统的动态信息以及定积分的分部积分法，提出一些含自由矩阵的零等式;再次，结合广义自由矩阵积分不等式，推导出采样控制系统带有通信时滞和无通信时滞的2个稳定性判据;最后，通过数值和实际仿真验证采样区间最值的闭环泛函方法的可靠性。研究结果表明:基于采样区间最值的双边闭环泛函能够使采样控制系统稳定性判断更优且更有效。

    采样控制系统稳定性分析时滞Lyapunov-Krasovskii泛函闭环泛函

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    一种基于三轴正交接收线圈的磁感应透地通信方案

    王羿帆杨维戴蒙天
    973-981页
    查看更多>>摘要：为提高磁感应透地通信系统的灵活性和覆盖范围，提出了一种新型透地通信方案，该方案采用单轴空气线圈作为地面发射机天线，用3个相同参数的空气线圈作为接收机天线。首先，对通信信号进行空间分集接收，使通信系统的井下接收机能够以任意姿态地摆放于巷道之中，并能实现更广范围的信号覆盖;其次，为消除因接收线圈间近场耦合作用而产生的信号干扰，将接收机3个天线设置成共用1个圆心且两两相互正交的空间结构;最后，以远距离通信场景下收发线圈间的弱耦合情况为依据，建立一套与接收方案相对应的等效电路模型，并搭建仿真实验平台，分析提出的方案的通信性能。研究结果表明:三轴正交磁感应透地通信接收方案的信号接收强度可达到同等通信距离下理想信号强度的57。7%以上，接收功率可达到最优接收功率的33。33%以上。本文提出的方案解决了单轴线圈接收方案中的通信盲区问题，且有效提高了远距离磁感应透地通信系统的覆盖范围和对应急救援场景的适应性。

    透地通信磁感应远距离应急通信

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    云南腾冲高分异花岗岩锂、铷的工艺矿物学特征

    欧阳黎明李欢周剑琪谢一鸣...
    982-993页
    查看更多>>摘要：为了厘定云南腾冲地区白垩世高分异花岗岩锂、铷的赋存状态以及工艺矿物学特征，并为区域关键金属综合利用提供解决方案，选取水城矿区代表性花岗岩为研究对象，利用扫描电镜、能谱仪及矿石自动测定系统，开展单矿物化学成分、物相、元素赋存状态、矿物嵌布粒度等岩矿相学及工艺矿物学研究。研究结果表明:Li主要赋存在云母类矿物中，Rb主要赋存在长石以及云母类矿物中;云母主要为铁锂云母，其次为白云母，多为形态较规则的片状，与长石、石英相互之间的镶嵌关系较简单;长石以钾长石居多，其次为钠长石，均与云母的镶嵌关系较简单，预计经适度磨矿后云母与长石即可获得较充分的解离;经理论计算，云母精矿产率为5。76%～6。60%;Li2O和Rb2O的品位分别为0。62%～0。73%和0。53%～0。55%;Li2O和Rb2O的回收率分别为91。11%～91。30%和38。20%～39。56%。云母具有不均匀中细粒嵌布的特点，所以选择74 μm的磨矿细度较为适宜，此时样品中95%左右的云母可获得解离。云母与石英、长石相互之间的结合力相对较低，有利于磨矿过程中矿物的解离，因此，实际选矿过程中选择的磨矿细度可适度放粗。云南腾冲地区花岗岩中锂、铷等关键金属具有较好的综合回收利用价值，应引起充分重视。

    关键金属元素赋存状态综合利用高分异花岗岩锂铷矿石

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    断陷湖盆细粒区页岩组构特征与页岩油富集成藏规律:以黄骅坳陷古近系为例

    蒲秀刚付永强时战楠柴公权...
    994-1007页
    查看更多>>摘要：为明确断陷湖盆细粒区页岩微观组构特征及页岩油富集成藏规律，基于黄骅坳陷古近系孔二段、沙三段、沙一段3套页岩层系取心、测井、录井及试油等资料，综合利用矿物分析-场发射扫描电镜、氩离子抛光-场发射扫描电镜、聚焦离子束-场发射扫描电镜等技术手段，针对页岩样品开展多尺度、多维度精细表征，从微观、定量的角度系统分析了页岩矿物、有机质、孔隙及页岩油赋存特征，揭示了页岩油成藏富集规律并建立了富集模式。研究结果表明:在微观视域下，多类型矿物以"组分混合"和"组构叠置"构成复杂页岩类型;储集空间可划分为无机孔隙、有机孔隙和微裂缝3大类9小类，其中无机孔隙贡献率平均可达85%以上，孔径<50 nm的孔隙占据储集空间的主体;微观上有机质可划分为同沉积有机质、交生分异有机质和运移充填有机质3种类型;烃类主要赋存于长英质纹层、灰云质纹层或粉砂岩纹层中。基于矿物、有机质、储集空间、烃类4个要素的"四元耦合"页岩油富集成藏规律，建立了3类富集成藏模式。在该模式指导下，沧东凹陷孔二段实施多口水平井获高产，优质页岩油区块已经实现当今油价下的效益开发，歧口凹陷沙三段及沙一下亚段页岩油均获得重要突破，展示出黄骅坳陷古近系页岩油具有广阔的资源前景。

    页岩油孔店组二段沙河街组三段沙河街组一段黄骅坳陷组构特征富集成藏规律

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    不同建筑固废再生骨料取代率下粗粒土填料永久变形特性及安定行为研究

    肖源杰王政AMINU Umar Faruk王萌...
    1008-1022页
    查看更多>>摘要：为探究城市建筑拆除固废再生骨料部分或全部取代天然骨料用于粗粒土路基填料的可行性，开展不同再生骨料取代率、含水率、围压和剪应力比等组合下的室内大型静动三轴试验，定量研究土性参数和应力状态对试样抗剪强度和累积塑性应变特性的影响规律。基于半对数坐标下累积塑性应变发展的多阶段特征，分别考虑不同阶段塑性变形累积速率以及相邻两阶段的塑性变形累积速率的差异，提出适用于建筑固废再生骨料路基填料的新型安定行为判定准则。研究结果表明:再生骨料路基填料试样的累积塑性应变随含水率和剪应力比的增大而增大，当再生骨料路基填料试样在剪应力比为0。3和0。5时，抗累积变形性能与天然骨料路基填料试验所得的抗累积变形性能接近，综合考虑抗剪强度和累积塑性变形特性的再生骨料路基填料最优取代率为85%;新安定行为判定准则具有较高的准确性，可为相似路基填料的长期路用性能评定提供理论依据。

    道路工程建筑固废再生骨料永久变形安定行为

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    小半径曲线梁桥的无缝线路有限元模型简化研究

    唐启辉曾志平李秋义尹华拓...
    1023-1034页
    查看更多>>摘要：为更简便地建立小半径曲线梁桥的无缝线路有限元模型，降低计算成本并保证计算精度的可靠性，本文比较分析不同简化程度的模型。首先，依据已有桥上无缝线路模型的形式，通过不同程度简化桥梁上部结构，由简到繁确立了单刚臂模型、多刚臂模型、准梁格模型、平面壳模型、空间壳模型、实体模型共6种模型，并通过扣件横向和纵向阻力试验取得了模型的关键参数;其次，以曲线半径为200 m的(40+50+ 50+40)m连续梁桥为实例，计算了桥上无缝线路在伸缩、挠曲、制动和断轨等其他组合工况下的结果;最后，以实体模型的计算结果为基准，将前5种模型的计算结果与实体模型的进行对比，通过欧几里得距离量化分析了各模型的计算精度。研究结果表明:综合考虑模型复杂程度和计算精度，多刚臂模型和准梁格模型相比于空间壳模型性价比更高，梁格法在桥梁工程中被大量用于异形桥梁计算，且支座分布以及边界条件更符合实际情况。因此，推荐在进行小半径曲线梁桥的无缝线路计算时采用准梁格模型。

    小半径曲线梁桥无缝线路有限元模型纵向附加力欧几里得距离

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    考虑非饱和效应的跨海隧道衬砌混凝土氯离子非线性对流-扩散侵蚀模型及其求解方法

    石渊博雷明锋秦明光孙宁新...
    1035-1045页
    查看更多>>摘要：为准确预测跨海隧道衬砌内部氯离子含量，本文提出了一个考虑非饱和效应的跨海隧道衬砌混凝土氯离子非线性对流-扩散侵蚀模型。首先，分别引入Langmuir等温吸附结合模型、幂函数型非饱和扩散方程和VG-Mualem水分传输模型，依次考虑氯离子结合效应、混凝土内部非饱和扩散以及非饱和水分渗透作用对氯离子传输的影响，建立非饱和状态下的隧道衬砌混凝土氯离子侵蚀理论模型;其次，基于有限差分原理提出模型的数值求解方法，并验证求解方法的有效性;最后，通过试验分析模型的可靠性，开展参数讨论。研究结果表明:在非饱和状态下，水分渗透对混凝土内离子输运有双重促进作用，使得混凝土内部的饱和度、扩散系数和渗透系数均随时间增加而逐渐增大;在外水压作用早期，混凝土内部处于非饱和状态时，混凝土内部的毛细压力对离子传输效率的影响占主导作用，且呈现出显著的正相关性;饱和渗透系数越大，溶质流速越快，氯离子传输效率也更高。本文提出的基于有限差分原理的数值求解方法是有效的，建立的非饱和状态下隧道衬砌混凝土氯离子非线性对流-扩散侵蚀模型具有可靠性，可用于分析混凝土内部非饱和状态时的氯离子传输规律。

    跨海隧道非饱和混凝土氯盐侵蚀对流-扩散模型

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    基于断裂力学的横隔板弧形切口CFRP加固参数研究

    宋旭明罗祥威季苏瑶唐冕...
    1046-1055页
    查看更多>>摘要：横隔板弧形切口疲劳开裂为正交异性钢桥面板的主要疲劳病害之一。为研究该部位的疲劳性能，分析碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer，CFRP)参数对加固效果的影响，首先，建立钢梁节段模型，在弧形切口应力幅最大处引入初始裂纹，基于断裂力学理论得到疲劳荷载作用下横隔板弧形切口处的开裂模式及疲劳寿命;然后，建立CFRP板加固模型，改变各加固参数，对比不同初始裂纹条件下裂纹扩展过程中的应力强度因子变化规律，探究CFRP板长度、宽度、厚度、弹性模量以及胶层剪切模量等参数对加固效果的影响;最后，给出推荐加固参数组合。研究结果表明:横隔板弧形切口处疲劳裂纹为I型裂纹，疲劳寿命约为576。42万次;CFRP板加固能有效降低裂纹尖端应力强度因子幅值，但是CFRP板长度与宽度存在加固的临界尺寸，当尺寸大于这一临界值时，其对加固效果影响极小;CFRP板厚度、胶层剪切模量对加固效果的影响随参数增大而逐渐减弱;采用长×宽×厚为45。0 mm×30。0 mm×2。0 mm、弹性模量为460 GPa的CFRP板进行加固后，裂纹将不再扩展，疲劳寿命显著提高。

    正交异性钢桥面板弧形切口断裂力学疲劳性能CFRP加固参数分析

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    考虑温度作用的岩石统计损伤本构模型及验证

    魏超赵程赵春风松田浩...
    1056-1067页
    查看更多>>摘要：为了预测和评估深部高温岩体的稳定性，运用理论推导的方法研究温度作用下(后)岩石的本构关系。首先，基于已有的岩石统计损伤本构模型，考虑温度对岩石损伤变量的影响，引入了损伤变量修正系数、损伤起裂应力和起裂应变等参数;其次，假设微元体强度服从幂函数分布，并符合Hoek-Brown(H-B)强度准则，针对统计损伤本构模型无法反映峰前较强的微裂纹压密效应的弊端，引入了相应的模型修正系数;再次，建立了考虑温度作用的岩石统计损伤本构模型，并确定了模型参数的表达式;最后，对比不同温度作用下(后)的花岗岩在单轴和常规三轴压缩试验条件下所得的结果与文献中模型的计算结果，验证本文模型的准确性。研究结果表明:所提出的模型的计算结果与文献的试验结果在数值、分布规律和趋势上具有良好的一致性;对于全过程σ-ε曲线的各阶段，本文模型的计算效果较文献中本构模型计算效果更好，与试验曲线的贴合度更高，能够更好地反映高温作用下(后)岩石的损伤本构特征。该模型的参数具有常规性，适用于各类温-压组合作用工况下的岩石。

    岩石力学幂函数温度Hoek-Brown强度准则微裂纹压密效应本构模型

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    受损PPC斜拉桥主梁灌缝加固后疲劳性能试验研究

    袁晟颜东煌王文熙刘昀...
    1068-1081页
    查看更多>>摘要：为进一步研究受损部分预应力混凝土(PPC)斜拉桥主梁裂缝灌浆加固后的疲劳性能，对受较大疲劳及静力损伤的PPC斜拉桥节段缩尺模型主梁进行裂缝灌浆加固，并开展疲劳及疲劳后静载试验研究。研究结果表明:在疲劳荷载作用下，灌浆裂缝未重新开裂，在疲劳加载初期(约20万次)，结构体系刚度下降较快，后期下降较平缓;250万次疲劳加载后，主梁L/4、L/2和3L/4截面处的结构体系刚度分别降低12。83%、9。48%、13。62%，较原主梁第4轮疲劳加载下结构体系刚度下降幅度大，但疲劳结束时结构体系刚度仍然比原主梁第4轮疲劳加载初始结构体系刚度大;对裂缝进行灌浆处置能有效恢复PPC斜拉桥主梁的抗裂强度及结构体系刚度;随着荷载增大，灌浆裂缝逐步张开，但最大裂缝宽度对应位置发生转移，同时不断有新裂缝产生，且裂缝分布区域范围增大，环氧树脂胶的作用极大地延缓了裂缝宽度的增大，提高了主梁的抗裂性能;环氧树脂胶不仅能修复混凝土裂缝界面，同时能有效恢复钢筋与混凝土间的黏结滑移损伤;对受严重损伤的PPC斜拉桥主梁仅进行裂缝灌浆处置后，主梁仍然具有良好的抗疲劳性能，同时，其疲劳后的抗裂性能及刚度也得到较大恢复。

    桥梁工程混凝土斜拉桥部分预应力灌缝加固疲劳性能模型试验

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普