当期目录

    2023年, 第45卷, 第2期 刊出日期:2023-02-08
      
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    材料科学与工程
  • 李娜, 朱磊, 胡开文, 吴少鹏, 牛韵雅
    武汉理工大学学报. 2023, (2):  1. 
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    采用气体采样袋/气相色谱质谱法作为沥青VOCs样品采集和分析手段,探明SBS改性沥青VOCs排放量以及物质组成分布,通过引入VOCs抑制剂,量化抑制效果,开发沥青VOCs治理技术。实验结果表明,抑制剂的加入对沥青材料的化学结构和流变性能并未产生显著影响。随着抑制剂含量的增加,沥青VOCs呈现先下降后上升的趋势,当抑制剂的掺量为0.5%时,沥青VOCs的释放量从89.30 mg/m3下降至57.97 mg/m3,抑制效率最高达到35.08%,其主要影响脂肪烃类物质,对其他类别物质影响较小。
  • 牛学伟, 梁莹, 张凯, 杨武, 王树民, 易勇, 王丽丽
    武汉理工大学学报. 2023, (2):  7. 
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    采用分子动力学方法,构建了RDX/TNT基熔铸炸药、聚脲热塑性弹性体以及其混合体系,在不同质量比下计算了弹性体浓度对RDX及TNT基熔铸炸药的影响,并分别在不同温度下计算模拟研究了RDX及TNT基熔铸炸药和聚脲热塑性弹性体的结合能E(bind)、力学性能等。计算结果表示:在混合炸药中加入高聚物弹性体,弹性模量减小,说明材料刚性也随之减少,弹性增大,也大大地改善了材料的力学性能。随着弹性体浓度的增加,体系结合能发生由正到负的变化,而不同温度的结合能均保持在较高水平,表明其有很好的共混能力。
  • 谢红, 周志金, 江昂, 冯童, 刘诗娟, 张永园
    武汉理工大学学报. 2023, (2):  13. 
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    在实际工程中,大体积混凝土常因为内外温差太大,而导致混凝土表面出现裂缝。为了解决该问题,采用功能梯度混凝土设计思路,在混凝土芯部采用大掺量矿物掺合料粉煤灰+矿粉,并外掺新型内养护型水化热抑制剂,降低混凝土内胶凝材料的水化放热量,进而降低混凝土的内外温差;在外圈0.5~2 m范围内的混凝土中掺加聚丙烯纤维及膨胀剂,提高混凝土抗开裂性能。通过计算机模拟结果发现,该方法能够将混凝土的内外温差降为19.5 ℃;最小抗裂安全性由1.04提高到1.47,抗裂安全性得到明显的提高。并且现场实验结果也符合模拟结果,其内外温差分别为20.4 ℃和12.2 ℃,都满足≤25 ℃的控制标准。
  • 谭波, 唐琛皓, 陈平, 郑彪, 赵天赐,
    武汉理工大学学报. 2023, (2):  20. 
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    针对骨架密实型水泥稳定碎石制备问题,采用振动填充法和i法分别设计粗集料骨架级配和细集料填充级配,并通过分形维数来描述级配特征;通过无侧限抗压强度试验、劈裂强度试验、干缩试验研究不同级配的力学性质和干缩性能来对比选出最优级配方案,并探究分形维数与力学、干缩性能之间的关系。最后将优选级配的性能与工程实例级配的性能进行对比分析。结果表明,在设计级配中,骨架密实结构水泥稳定碎石的级配连续性最好,其分形维数处于骨架空隙结构和悬浮密实结构之间;水泥稳定碎石的抗压强度和劈裂强度随着分形维数的减少先增大后减小,干缩系数随着分形维数的减小而减小。
  • 交通科学与工程
  • 付传志, 张煜, 马杰
    武汉理工大学学报. 2023, (2):  27. 
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    随着内河航运的发展,三峡枢纽有限的运输能力已难以满足船舶快速过闸的迫切需求,船舶长时待闸已成为常态。将三峡枢纽通航调度规则与灰色关联分析法相结合,筛选出与船舶待闸时长相关的特征数据集,设计一种融合层次分析和粒子群的改进随机森林方法(AHPPSORF)。在该方法中,RF构建多棵决策树,AHP进行决策树筛选,PSO实现决策树投票优化,并利用特征数据集进行训练和测试,获得三峡枢纽船舶待闸时长的预测模型。结合梯度提升回归、极限梯度提升等理论方法,实施船舶待闸时长预测模型的性能对比实验,对预测模型进行合理性验证。最后,采用敏感性分析方法对预测模型的超参数进行稳定性验证,结果表明预测模型是可靠有效的,为三峡枢纽船舶通航调度的高效组织提供了智能预测服务。
  • 夏僮, 唐昕, 郑澜波
    武汉理工大学学报. 2023, (2):  35. 
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    日益增长的煤炭需求加大了港口的作业压力,港口计划员面对复杂的作业过程,难以比较出最优的煤炭生产计划方案。堆场作为衔接上游卸车和下游装船的中转枢纽,运用网络流对其装卸作业进行协同式管理,会更大限度地满足装船需求。提出煤炭从入港到出港的所有作业流程与经典的多商品流问题的结构转化,建立弧带比例约束和不相交路径选择约束的多商品流模型求解多环节的协同计划问题,为卸车、配煤、靠泊、装船等作业分配具体的作业任务,从而最大化地满足卸车和装船的需求,提高港口的整体作业效率。采集国内某港口的多规模多需求生产作业数据集,经过CPLEX快速求解计算并验证模型的有效性,缓解人工制定计划的作业压力,为配煤港口生产计划的制定提供新的解决方案。
  • 王傲威, 刘明俊, 张磊, 王超峰, 曹婉
    武汉理工大学学报. 2023, (2):  44. 
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    为确定船舶下行过弯控制航速,针对内河弯曲航道通航水流条件及船舶在通过弯曲航道时的操纵特点,提出船舶下行过弯航行控制策略,构建了基于允许正常偏航条件下的弯曲河段船舶下行控制航速的计算模型,并以5 000 t级散货船为对象,计算得出了在不同水流条件下的下行过弯控制航速,计算结果与目前有关内河引航机构对船舶的航速控制符合度高。研究成果对提高弯曲航道通过能力、保障船舶过弯安全均具有积极作用,也可为船舶自主航行的航速控制提供参考。
  • 土木工程
  • 周焕廷, 肖心雷, 陈祥
    武汉理工大学学报. 2023, (2):  50. 
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    采用有限元方法对高温下预应力波纹腹板组合梁有效翼缘宽度进行了分析,以典型跨度组合梁为例重点研究了火灾高温、宽跨比、荷载类型和拉索构形等参数对组合梁有效翼缘宽度的影响。结果表明,均布荷载作用下组合梁跨中截面有效翼缘宽度随温度升高呈现先减小后增大的趋势,随着宽跨比增大而减小;单点加载作用和两点作用下组合梁有效翼缘宽度随温度升高呈现先增大后减小的趋势,集中力作用处有效翼缘宽度较小;折线布索组合梁有效翼缘宽度偏小。最后提出了高温下组合梁有效翼缘宽度简化计算公式,可为工程设计提供参考。

  • 谭冬梅, 甘沁霖, 段嘉仪, 吴浩
    武汉理工大学学报. 2023, (2):  59. 
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    建立了单裂纹斜管模型与多裂纹干涉模型,基于弹塑性断裂力学,考虑风与低温的共同作用,分析单裂纹在不同低温条件下J积分的变化,以及通过裂纹相互干涉作用因子,研究附属裂纹对主裂纹前缘各点J积分的干涉影响。结果表明,外界温度越低,J积分越小,但当管道内外温差越大,J积分越大;在平行共线条件下,主裂纹靠近附属裂纹一侧的近表面点受附属裂纹尺寸的变化影响最明显;在平行共轴条件下,干涉效应在主裂纹的最深点与表面点影响最为显著;随裂纹间距增大,平行共线裂纹与平行偏置裂纹相互干涉效应很小,达到一定间距后可将多裂纹简化为单裂纹分析。
  • 张冠宇, 曹鸿猷, 杨宏印, 陈渝鹏
    武汉理工大学学报. 2023, (2):  66. 
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    为解决蒙特卡洛法在T梁桥不确定性量化中的计算效率低下的问题,提出了基于改进多保真度模型的不确定性量化方法,以悬臂梁和某T梁桥为例研究了该方法的计算效率及精度。将梁的弹性模量和密度作为不确定性变量,频率作为响应,采用拉丁抽样对高、低保真样本进行试验设计,分别采用实体模型和铁木辛柯梁模型计算高、低保真样本的频率。使用高、低保真样本和频率响应建立基于Hierarchical Kriging(HK)模型的梁振动的多保真模型,并采用PSO算法改进模型的超参数寻优过程。不确定性量化结果显示,HK模型的预测结果的均方根误差和相对最大绝对误差最大约0.03%,KL散度值接近为0,并且计算效率提高了1 000倍以上,证明了该方法在实际工程结构不确定性量化中的实用性和高效性。
  • 朱乐萌, 唐红, 姚海林, 刘杰, 张睿霞,
    武汉理工大学学报. 2023, (2):  75. 
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    基质势在非饱和土水分迁移的过程中起到了主导作用,水分迁移作用对非饱和土路基长期性能的演变具有重要影响,因此研究基质势作用下非饱和黏性路基土水分迁移具有重要的现实意义,基于此选取洪山区典型黏土,开展了非饱和黏性路基土在基质势梯度作用下的水分迁移试验,研究了不同初始含水率,不同含水率梯度,不同迁移时间下路基土水分迁移规律。结果表明,随时间增加土样含水率逐渐增大,基质势逐渐减小,基质势梯度降低水分迁移量减小;土样含水率梯度相同时,基质势梯度随初始含水率增加而减小,水分迁移量减小;初始含水率相同时,基质势梯度随含水率梯度增大而增大,水分迁移量随之增大;基于试验数据,建立了非饱和路基土水分迁移量和初始基质势梯度之间的关系式,二者间大体上呈线性关系。
  • 机电与信息工程
  • 洪清和, 耿晓彬, 徐波, 李顶根
    武汉理工大学学报. 2023, (2):  81. 
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    为了实现固态电解质电池界面上枝晶非线性生长仿真,探索影响枝晶生长稳定性的关键变量,在MOOSE(Multiphysics ObjectOriented Simulation Environment)仿真平台上模型构建了一种固态电解质电池,将电极与电解质相顺序参数分别设为1与0,使用相场模型对固态电解质电池界面上枝晶生长情况进行了仿真计算。模型考虑了不同过电位与界面各向异性下枝晶生长情况。指出了界面各向异性参数低,数值为0.035时,枝晶生长快但是其余晶核会被抑制。当固态电解质电池过电位较低,数值为-0.4 V时,产生的晶核少而大,所有枝晶的生长都被显著抑制。提出了在实际工况中,应控制固态电解质电池的过电位在一个较小的水平,在制造过程中应提高电解质与电极间的界面质量,从而延缓枝晶生长速度。
  • 机电工程与信息
  • 田明伦
    武汉理工大学学报. 2023, (2):  88. 
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    很多超标准模型理论都预言了长寿命粒子的存在,因此在对撞机上寻找长寿命粒子是发现和检验新物理的重要手段。模拟了未来正负电子对撞机上可能安装的远端探测器探寻了长寿命类轴子。考虑了类轴子伴随着一个光子产生,然后衰变为两个光子的信号过程,并利用相关程序模拟产生了质心系能量为91.2 GeV的对撞事例。研究结果表明,减小远端探测器与对撞点的距离、增大它的体积和将其安装在垂直于粒子束方向的位置,都有助于提高远端探测器对长寿命类轴子信号的探测能力。研究结果为将来探寻类轴子给予了启发,并为远端探测器的优化和建成提供了重要的参考。
  • 机电与信息工程
  • 毛诗淼, 石英, 齐庆周
    武汉理工大学学报. 2023, (2):  96. 
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    变电站防汛风险概率的准确预测对提高电网防汛能力、健全汛情预警系统有着重要意义。变电站防汛影响因素不仅有动态气象数据,还有变电站集水井容积、水泵排水量、防汛物资储备及地势、水文特征等静态数据,动静结合给防汛风险预测带来困难。作者提出一种多因素融合的变电站防汛风险概率预测方法。首先对变电站多维防汛数据进行预处理及特征优选;然后利用优选的自回归循环神经网络(Autoregressive recurrent neural network,DeepAR),构建防汛风险概率预测模型,并通过注意力机制加强模型对多维防汛动态气象数据时序特征的挖掘能力,同时采用动态L2正则化策略加强对多维防汛数据的适应性,提高模型泛化能力;最后在实际站点数据上的实验表明,相较于主流机器学习和深度学习预测算法,文中算法预测结果更准确,为变电站防汛风险预警奠定基础。
  • 祁型虹, 齐元胜, 杜锐, 熊其华
    武汉理工大学学报. 2023, (2):  105. 
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    面向印刷机械导向辊加工过程,对导向辊生产车间的协同制造资源配置问题进行研究。通过构建导向辊制造资源与制造任务的协同制造链模型,以导向辊加工工艺、车间加工能力和资源状态等为约束,以加工时间最小化和生产成本最低化为目标,将导向辊生产车间制造资源配置问题归结为多目标优化问题,并设计了一种混合Jaya算法进行求解;以某印刷机械导向辊生产车间实际情况为例进行仿真实验,与传统加工方案对比分析,验证了该模型的有效性、算法的优越性以及解决实际导向辊生产问题的适用性。
  • 王汉熙, 聂仲睿, 杨帅龙,
    武汉理工大学学报. 2023, (2):  115. 
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    针对高寒高原环境下人体御寒装备的轻量化和精准供暖,基于一款电子型自适应供暖装置,设计了一种能够按照人体御寒生理需求实现精准控温的微点测温补温系统,具备测温准、补热快、按照低高阈值自适应补热,供热足等优点;基于上述成果,研发了一款应用于高寒地域的极轻便化防寒被服,采用模块化布置,辅以手机或便携移动设备控制模块,能够实现精准温控,也降低能耗。

  • 张振亚, 袁海涵, 汤春球, 王汉熙,
    武汉理工大学学报. 2023, (2):  122. 
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    为探究中国“惯性/声源信息的数据融合技术”学术研究的整体态势,以中国知网数据库(CNKI)作为样本源,以“惯性导航”、“声学导航”、“信息融合”作为主要关键字,基于学术文献统计模型检索,获得中文文献样本212篇;剔除重复学术文献样本和非专业方向学术文献样本,得到中文文献有效样本153篇。基于文献检索规则模型对153篇有效文献进行分析,得到学术领域学术文献类型规模分布等9类统计、25项认识和5项结论,找到中文种子学术文献10篇;归纳出由3个研究方向、8个研究角度、10个研究问题、3项潜在应用方向等组成的学科领域研究方向框架。基于种子学术文献、重大科研项目资助学术文献、潜在应用方向学术文献等对,综述中国“惯性/声源信息的数据融合技术”学术研究成果,归纳学术研究的整体态势。从5个方面归纳出中国“惯性/声源信息的数据融合技术”学术研究整体态势及相关展望。