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期刊信息/Journal information
中山大学学报（自然科学版）（中英文）
中山大学
中山大学学报（自然科学版）（中英文）

中山大学

王建华

双月刊

0529-6579

xuebaozr@mail.sysu.edu.cn

020-84112585

510275

广东省广州市新港西路135号

中山大学学报（自然科学版）（中英文）/Journal Acta Scientiarum Naturalium Universitatis SunyatseniCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本学报是国家教育部主管、中山大学主办的自然科学综合性学术刊物，国内外公开发行。主要反映中山大学理科各院系、各研究单位的最新科研成果，促进国内外学术交流。主要发表自然科学基础理论研究、应用基础研究以及高新技术方面的学术论文。
正式出版
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    锂离子电池充放电过程电极裂纹扩展分析

    张本龙李嘉颖许泽刘玉岚...
    93-100页
    查看更多>>摘要：采用基于有限变形理论和扩散诱导应力假设的本构方程,建立了三维直角坐标下张量形式的锂离子扩散—应力耦合模型.利用有限元法,结合断裂理论中的K准则,判定裂纹的开裂.将该模型应用到柱形电极和球形电极上,在其中添加三维裂纹,研究应力强度因子与裂纹尺寸的关系;并结合材料的断裂韧性,得到了裂纹开裂的临界尺寸amin.研究发现:电极中长度超过临界尺寸的裂纹将扩展,柱形电极中沿轴向发展的裂纹将持续扩展直至贯穿,沿径向发展的裂纹将逐渐稳定不会贯穿;球形电极中的裂纹也将逐渐稳定,贯穿与否取决于电极尺寸.且该三维模型不仅仅限于轴对称情况,还适用于包含任意缺陷形式的颗粒电极,具有普遍意义.研究成果可对颗粒电极内部缺陷筛查提出优化建议.

    锂离子电池扩散诱导应力裂纹扩展K准则

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    基于U?Net的格子玻尔兹曼方法

    聂滋森陈辛阳杨耿超蒋子超...
    101-109页
    查看更多>>摘要：格子玻尔兹曼方法(LBM)是一类广泛应用的介观尺度下的流体数值模拟方法.其缺陷在于,它对于计算资源的要求较高,一般情况下难以实现即时模拟.文章构造了一种新的基于U−Net的卷积神经网络(CNN,convolutional neural network)以对LBM进行加速,以一次卷积神经网络模型的运算代替原本需要进行多次的时间步迭代.对一系列层流绕柱流动的数值模拟进行试验,发现:该方法能够在保证计算精度较高的同时,相较于串行的LBM程序有约250倍加速,验证了该方法的有效性.

    数据驱动模型LBM卷积神经网络神经网络结构代理模型

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    时间有限元的算法稳定性与周期延长率分析

    周宇汪利刘祚秋
    110-115页
    查看更多>>摘要：时间有限元法因其严格的先验误差界、计算误差不随时间扩散等特性而被应用于结构动力求解.文章分析了时间有限元法的算法稳定性和周期延长率.算法稳定性由时间有限元的传递矩阵的谱半径控制,当谱半径小于1时,时间有限元具有长时间的稳定性.而周期延长率作为计算周期与理论周期的相对误差,其值越大,意味着长时间响应的不可预测性越高.分析结果表明,对于有阻尼系统(阻尼比大于0.05％),当时间步长小于周期时,算法的谱半径小于1;而对于无阻尼系统(阻尼比小于0.05％),当时间步长小于0.3倍周期时,算法呈现条件稳定.另一方面,算法的周期延长率几乎为0,意味着时间有限元的计算结果不会发生周期漂移.最后,将时间有限元应用于梁的动力分析,验证了算法在精度上的优势.

    时间有限元稳定性分析周期延长率

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    基于模态修正策略和稀疏正则化的损伤识别

    谭颖轩陈衍茂汪利吕中荣...
    116-122页
    查看更多>>摘要：结构损伤识别问题中,剪切层结构简化带来的模型误差会对识别结果带来不可预料的影响.为了尽可能地减少模型误差的影响,提出了模态改变修正策略.并结合损伤位置的稀疏性,引入稀疏正则化以解决损伤识别反问题的不适定性.此外,为了使稀疏正则化引起的额外计算成本尽可能小,提出了一种解耦的损伤识别目标函数,并用交替优化方法进行求解.文章通过识别结构健康监测标准模型成功验证了所提方法的正确性,并且展示出模态改变修正策略的显著优点:仅需要得知剪切层结构的层数即可利用测量的模态数据进行损伤识别,适用于难以获取实际质量与刚度的真实剪切层建筑的损伤识别.

    损伤识别剪切层结构模态改变量稀疏正则化交替优化法

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    椭圆余弦波对外圆弧透空薄壁双圆筒柱的绕射

    黄坤辉黄华詹杰民才瀚涛...
    123-131页
    查看更多>>摘要：依据椭圆余弦波一阶绕射理论,推导了浅水波对不同圆心角双层外圆弧透空薄壁内接圆柱绕射的波场解析解.通过对该结构的最大波浪力与最大波面实算,揭示了椭圆余弦波绕射的作用规律.结果表明:外层圆弧透空薄壁将大幅度减弱浅水波对内接圆柱的作用.波浪与海况条件、双外层薄壁和内圆柱的各类几何条件以及结构的透空系数等因素对椭圆余弦波作用均存在一定的影响.在一定浅水条件下,采用浅水波理论计算的最大波浪作用大于Airy微幅波理论对应结果;结构的实际最大波浪力将随着浅水波特征参数的增大而增大.

    椭圆余弦波特征函数展开法绕射波面波浪力

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    基于车辆身份检测数据的城市道路使用特征

    邹兵余志何兆成黄敏...
    132-139页
    查看更多>>摘要：基于车辆身份检测数据与基尼系数理论,提出了一套车辆个体的道路出行信息获取与城市道路使用特征分析框架.首先,进行全网车辆个体出行信息的重构,进而集计为道路的出行需求;其次,构建道路使用基尼系数评价模型,根据洛伦兹曲线特征提出平均分界点的定义;最后,以安徽省宣城市车辆身份检测数据为例,进行城市道路使用时空特征分析和道路使用模式的分类.结果表明:提出的方法可以很好地量化评价不同道路承担的功能和角色.

    智能交通道路使用模式基尼系数城市道路车牌身份检测数据交通管理

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    基于单颗粒气溶胶质谱仪的气溶胶化学组分的半定量研究

    张遥成春雷王在华袁明浩...
    140-152页
    查看更多>>摘要：单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS,single particle aerosol mass spectrometer)可以实时、连续和高时间分辨率的提供单个气溶胶颗粒的粒径和化学组分信息,具有良好的定性能力.但,SPAMS对气溶胶化学组分的定量分析能力尚待评估.采用SPAMS结合滤膜采样的分析方法,于2017-12-01至2018-02-28日在郑州市高新区、航空港区和中原区展开观测,通过对比单颗粒中的元素碳(EC)、有机碳(OC)、硫酸盐、硝酸盐和铵盐的峰面积、数浓度与滤膜采集的质量浓度,以回归分析系数(R)评估了SPAMS对5种组分的定量能力.结果表明:EC单颗粒的数浓度和峰面积与其质量浓度的相关性始终很低(R<0.3),说明尚无法通过相关性分析建立EC单颗粒与质量浓度的定量关系;OC单颗粒与质量浓度的相关性从低度到中度相关分布(0.3<R<0.5),因此可通过优化OC单颗粒的特征离子选取标准,实现OC的半定量化分析;硫酸盐、硝酸盐和铵盐单颗粒与质量浓度都有中度以上的相关性(R>0.5),可以通过相关性建立硫酸盐、硝酸盐和铵盐的半定量系数.三个站点各组分相关性对比结果表明:中原区各组分数浓度与质量浓度的相关性高于高新区和航空港区,且中原区测径颗粒数浓度与PM2.5质量浓度的相关性也显著高于其他两个采样点,因此测径颗粒数浓度与PM2.5质量浓度的相关性可能是评估SPAMS定量化结果好坏的前提条件.

    SPAMS定量研究元素碳有机碳无机离子

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    基于人车相互作用时间的人地碰撞损伤防护新视角

    邹铁方刘期刘朱紫刘阳阳...
    153-161页
    查看更多>>摘要：采用PC-Crash再现145例人车碰撞事故视频案例,通过调整车辆制动以延长案例中的人车相互作用时间,采集行人抛距、人体各部位损伤及人车相互作用时间等参数并分析所得数据.结果显示:人车相互作用时间与人地碰撞损伤显著负相关;延长人车相互作用时间能显著降低地面所致头部、臀部损伤及车速≥40 km/h的胸部损伤,且不会明显增加地面所致四肢及车辆所致头、胸部和臀部的损伤.研究结果表明可从人车相互作用时间角度出发探索人地碰撞损伤防护的新方法.

    人地碰撞相互作用时间PC-Crash事故再现

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    小抹香鲸回声定位信号高指向性发声机理

    徐诚湘夏飞许延峰胡青...
    162-170页
    查看更多>>摘要：齿鲸回声定位信号具有高频高指向性特性,使其能够精确感知水中目标,是现代声纳模仿的对象.本文通过分析小抹香鲸Kogia breviceps头部的几何结构与组织特性,采用双曲正割折射率材料模拟声速连续变化的额隆,并利用双曲正割折射率材料的最外侧声线轨迹对额隆的轮廓进行建模.在频域与时域两种模式下,应用有限元方法对仿真模型的远场指向性展开了分析,结果表明,点源经过具有双曲正割梯度折射率的额隆后在开口处形成了平面波,即额隆起到了准直的作用.通过对远场声压值分区域相关性分析表明,额隆的准直作用是形成较窄主瓣的主要原因,气囊和头骨则主要起到抑制旁瓣的作用.

    小抹香鲸Kogiabreviceps高指向性梯度折射率准直作用

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    翼型气动弹性系统的三种状态方程的等价性

    黄熙文陈衍茂李文龙刘广...
    171-180页
    查看更多>>摘要：作用于翼型气动弹性系统上的非定常Theodorsen空气动力中含有卷积积分,此积分算子的存在使得直接模拟气动弹性系统的响应是一项困难的工作.目前,已有三种不同的方式可以处理方程中的积分算子,使得化简后的方程仅含微分算子,但三种模型之间的等价关系仍然研究较少.文章将从数学上证明这三种化简后的模型是等价的,且分别采用龙格-库塔法和精细积分法对其进行验证.数值结果表明,三种模型无论是瞬态还是稳态响应,都是完全相同的.

    翼型气动弹性系统状态空间模型等效性

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