武汉理工大学学报

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基于前馈和多输入模糊LQR的路径跟踪控制研究??

邹天越, , 喻厚宇, , 何博, , 胡永康, , 尹思源, 

武汉理工大学学报 . 2024, 46 (1): 121.

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针对智能车路径跟踪控制问题，提出了一种基于前馈和多输入模糊LQR路径跟踪控制器。首先，建立了车辆二自由度动力学模型，构建了二自由度路径跟踪误差模型，设计了LQR控制器和前馈控制器。然后，针对传统LQR控制器对多变行驶工况适应性较差的问题，设计了一种以智能车行驶速度、道路曲率和路径跟踪的横向误差作为输入的模糊控制规则，对LQR控制器的权重进行调节。最后，使用AGV线控底盘进行实验，对该控制器进行了验证。结果表明，对于连续变道工况和双移线工况，设计的控制器能够较好地对目标路径进行跟踪。

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聚脲改性环氧树脂砂浆修补力学性能及配比优化方法

唐凯, 贾超, 魏思琦, 沈才华, 邱志康

武汉理工大学学报 . 2024, 46 (1): 90.

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引入高韧性聚脲改性环氧树脂砂浆，采用正交单因素分析法分析了聚脲掺量和环灰比对改性环氧树脂砂浆抗折强度、抗压强度、粘结强度的影响规律，揭示了聚脲掺量和环灰比对改性环氧树脂砂浆粘结强度的高斯分布型敏感性影响特征。研究表明：少量聚脲的引入延长了环氧砂浆的凝结时间，降低了收缩率，可有效提高修补材料的抗折强度、粘结强度和韧性；聚脲掺量在10%时，相比于普通环氧树脂砂浆其韧性和粘结强度最高增加了40%和39.3%。基于环灰比和聚脲掺量对砂浆粘结强度影响规律的拟合函数，提出了以粘结强度为约束条件，以经济性为优化目标的聚脲改性环氧树脂砂浆配比优化方法，研究成果为新型少量聚脲改性环氧树脂砂浆的推广使用提供了理论依据。

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基于HECRAS二维建模的渗漏屏障有效性分析与洪水预测#br#

张倬豪

武汉理工大学学报 . 2024, 46 (1): 97.

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渗漏屏障作为一种自然洪水管理（NFM）策略，以其减缓洪水和生态优势受到重视。通过应用HECRAS二维水动力学模型，对英格兰什罗普郡科弗代尔流域科尔夫河的支流威尔德溪进行了全面分析，特别关注了该区域安装的105个由当地树种构成的自然渗漏屏障的效果。研究目的在于评估这些渗漏屏障在洪水减缓和生态环境改善方面的作用结果，并验证HECRAS二维模型对河道水文数据的预测能力对洪水风险减少和生态系统恢复有积极影响。研究结果证实渗漏屏障在自然洪水管理中具有重要作用，对洪水风险减少和生态系统恢复有积极影响。HECRAS模型在洪水预测和水资源管理中的应用价值，为未来洪水管理提供了有益参考。

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基于SOBISSI的结构工作模态识别研究

王雄江, 许耀辉, 冯仲仁, 李书进

武汉理工大学学报 . 2024, 46 (1): 67.

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为提高结构模态参数的识别效率，解决随机子空间法(Stochastic Subspace Identification，SSI)中如虚假模态、模态混叠、定阶困难等问题，提出一种基于二阶盲识别算法（Secondary Order Blind Identification，SOBI）结合随机子空间法的模态参数识别方法。通过SOBI对多通道的振动信号进行盲源分离，得到单频或近似单频的模态响应时程，确定系统的阶次，然后通过快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，FFT)得到各阶模态响应的频谱图。设计一个具有特定通带特性的带通滤波器，使通带以外的其他频率成分抑制，从而提取出单一模态特征。最后，将只包含结构某一阶的模态信息输入到SSI中进行模态参数识别。结果表明，SOBISSI 算法可有效剔除虚假模态和混叠模态，解决系统定阶问题，提高识别效率，且模态参数识别结果和SSI及有限元计算结果基本一致。

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碱式硫酸镁水泥基固化剂固化淤泥质土强度特性试验与微观机理的研究#br#

吴金睿, 徐迅, 肖绍彬, 曹宽宽, 李晓阁

武汉理工大学学报 . 2024, 46 (1): 8.

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为提高固化淤泥的质量，选用轻质、快凝、低碱、耐磨的碱式硫酸镁水泥作为主固化剂，通过力学试验与微观试验，探明了固化剂的效果与机理。结果表明：使用碱式硫酸镁水泥基复合固化剂后，可使固化土的28 d无侧限抗压强度达到1 400 kPa，固硫灰与碱式硫酸镁水泥发生化学反应，生成物可以有效提高固化土的水稳性及固化土微观结构的稳定性，碱式硫酸镁水泥基固化淤泥的效果优于硫氧镁水泥。

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一种新型磁涡流节能供热装置研制??

郭炅, 马少翔, 高一博, 何泽华, 吕欣

武汉理工大学学报 . 2024, 46 (1): 144.

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风能储量大、分布区域广，是一种开发利用潜力巨大的可再生清洁能源。作者提出将风能直接就地转化成热能为建筑物供暖，聚焦提高风力磁涡流致热和换热效率研究。采用海尔贝克阵列磁极排列建立单边磁场，增大定子涡流，较表贴式磁极结构的致热功率提升28.27%；采用昆虫翅脉结构仿生流道设计发热体，增大换热面积，较传统螺旋形流道换热效率提高18.7%。在致热和换热设计性能仿真基础上，采用SolidWorks完成风力磁涡流制热装置的机械设计，并制作了一台5 kW原理样机，开展整机台架致热效果试验，结果表明平均致热效率可达55.82%。提出的新型磁涡流节能供热装置，可实现海岛、农村和边疆等电网难以达到地区建筑物绿色供暖，有着广阔的应用前景。

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基于弯矩控制的地下室结构上浮破坏机理分析与加固处理研究#br#

李智勇 , , 高泉平, 吴志峰, 黄渤, 

武汉理工大学学报 . 2024, 46 (1): 75.

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依托于南方某住宅区地下室上浮事故，建立了地下室上浮破坏区域的有限元模型，模拟地下室结构在水浮力、车辆荷载及施工荷载等作用下的受力及裂缝情况。利用截面分层法可以确定柱从弹性变形到塑性变形的开裂弯矩和屈服弯矩，并与柱截面的最大弯矩进行比较来判断柱截面是否出现裂缝。柱截面弯矩值的变化情况对应于不同的破坏程度，从而得到地下室结构的上浮破坏机理。针对该地下室结构上浮破坏提出了“先泄压，后加固”的总体加固处理方案，在指定位置布设泄压孔、加固柱梁板墙、给底板顶板增厚处理等，并以模型计算验证了该方案的可行性。

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长江干线航道通过大型船舶尺度研究

张磊, 陈爽, 刘明俊, 洪旸, 夏鹏辉, 罗家文

武汉理工大学学报 . 2024, 46 (1): 112.

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基于不同典型航道的航道尺度与通航条件对通航船舶尺度的影响，从航道宽度、水深和净空高度3个层面，结合时变的风、流条件，构建了多通航环境因素影响下的大型船舶通过典型航道的允许尺度数学模型，运用Visual Studio 2022开发了航道通过大型船舶尺度的计算软件并进行实例计算，可实现长江干线长河段航道通过大型船舶的能力实时预判。文中研究成果对航道主管机关现场监管、航运企业运营调度、引航机构精准服务均有重要的参考作用，有利于避免船舶堵塞航道的事故发生。

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抗浮锚杆锚固界面渐进性破坏失效细观力学模型

张志刚, 李娟, 乔建刚, 李景文

武汉理工大学学报 . 2024, 46 (1): 82.

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为了从微观上获得抗浮锚杆锚固界面渐进性破坏失效机理，提高抗浮锚杆的承载能力，基于微凸体侧接触理论，分析了锚固界面的细观力学机理，揭示了微凸体在弹性阶段、弹塑性阶段和塑性阶段，其法向分力、切向分力分别与变形之间的变化规律，从细观层面上建立了抗浮锚杆的抗拔承载力力学模型。结果表明：在弹性、弹塑性阶段，无量纲法向分力和切向分力随Z方向上的无量纲变形量呈非线性变化，而在塑性阶段近似呈线性变化；在相同的无量纲变形量下，无量纲法向分力和切向分力与接触角度有关系。利用微凸体接触力学，进行仿真模拟分析，为研究抗浮锚杆锚固界面渐进性破坏失效提供了一种思路。

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超分子活性剂对混凝土抗侵蚀性及抗冻性影响

方周, 余剑英

武汉理工大学学报 . 2024, 46 (1): 27.

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采用超分子活性剂提高混凝土的抗侵蚀性和抗冻性，研究了超分子活性剂对混凝土氯离子迁移系数以及冻融循环后抗压强度耐蚀系数和相对动弹性模量的影响，并通过扫描电镜观察了不同龄期水化产物的形貌。结果表明，掺入2%超分子活性剂的C40混凝土，28 d氯离子迁移系数下降了78.0%，KS150次混凝土抗压强度耐蚀系数提升了32.1%，F150次混凝土相对动弹性模量提升了85.7%。

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组织变化对HDR双相不锈钢点蚀性能的影响

林育锋, 李竹影, 刘信, 王晓强, 张振海

武汉理工大学学报 . 2024, 46 (1): 34.

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通过1 100~1 400 ℃固溶处理制备了具有不同基体组成相比例的HDR双相不锈钢试样，利用电化学测试技术，结合电子扫描电镜(SEM)和能谱仪 (EDS)，分析点蚀形貌和组织成分变化。结果显示:HDR双相不锈钢经过1 100~1 400 ℃热处理后，改变了主要合金元素(Cr，Mo，Mn，Ni，N)在铁素体α相和奥氏体γ相中的分配以及两相在整个组织中占比，铁素体α相占比由原来的50.3%增加到93.2%；1 100 ℃点蚀坑最小，耐点蚀能力最好；点蚀电位先减小后增大再减小波动变化，1 250 ℃处为波动点，此时弱相从铁素体组织转变为奥氏体组织；两相的微区电化学活性及两相间的电位梯度(ΔE)越大，点蚀越严重；与原始试样比，经热处理后的HDR耐点蚀能力相对较差。

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基于Al片叠层的复合圆形蜂窝铝的压缩性能研究

孙逸飞, 黄庚强, 马向南, 沈强, 王传彬, , 徐志刚, 

武汉理工大学学报 . 2024, 46 (1): 1.

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通过在规则排列的圆形蜂窝铝的不同层之间插入Al片形成叠层圆形蜂窝结构，并采用真空烧结的方式制备出3种具有高冶金结合程度的蜂窝铝样品(HC1、HC2、HC3)。在此基础上对3种HC结构进行面内方向的准静态压缩实验，同时采用ABAQUS有限元方法对HC结构的面内变形行为进行分析。结果表明：Al片的添加对蜂窝起到了明显的横向约束作用并且抑制了鼓形膨胀，避免了形成X型局部剪切带。在力学性能方面，HC2和HC3的比吸能高于HC1，分别达到7.041 J/g和7.048 J/g；而HC1具有较长的应力平台长度，达到0.675。此外，有限元分析结果与实验结果高度吻合，变形行为相同，证实了有限元模型的准确性。

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基于耐热增容导线的输电线路抗风能力对比研究

宋浩, 陈志华, 宋欣欣

武汉理工大学学报 . 2024, 46 (1): 55.

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开展了基于耐热增容导线的输电线路抗风能力对比研究，采用索单元建立了耐热增容导线的力学模型，进一步地采用非线性有限元方法构建了安装有用耐热增容导线的输电塔线体系有限元模型。以南部沿海某实际输电线路为工程背景，对比研究了采用耐热增容导线的输电塔线体系的抗风性能并与常规线路进行了对比。结果表明：采用耐热导线可以显著减小输电线路的风致响应。

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面向连续倒塌的RC框架结构柱拆除优先级研究

王贞, 叶泽宇, 徐必胜, 吴斌

武汉理工大学学报 . 2024, 46 (1): 48.

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以外荷载做功为倒塌程度评价指标，分别采用线性静力分析、非线性静力分析研究了钢筋混凝土框架结构柱拆除优先级。采用拆除构件法对不同层、跨数的RC框架结构开展线性静力分析，总结拆柱优先级及规律，再通过非线性静力方法分析结构抗倒塌能力并验证拆柱优先级。结果表明：线性分析得到的拆柱优先级与非线性分析的优先级具有良好一致性；8层4跨结构拆单柱的最优方案为底层中柱，拆双柱的最优方案为底层边跨两柱。

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基于时间扫描的聚烯烃树脂改性沥青疲劳演化规律研究#br#

尹应梅, 张奕康, , 戴俊明, 孙晓龙

武汉理工大学学报 . 2024, 46 (1): 105.

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为评价聚烯烃树脂改性沥青的疲劳特性，采用动态剪切流变仪对70#基质沥青、不同掺量聚烯烃树脂改性沥青、温拌改性沥青及SBS改性沥青进行动态时间扫描试验，通过复数剪切模量G*、相位角和累计耗散能比对应的疲劳曲线分析沥青的疲劳损伤过程；最后对聚烯烃树脂改性沥青的改性机理进行分析。试验结果表明：不同指标疲劳曲线变化规律明显，能较好地表征试验沥青的疲劳损伤过程，G*与荷载作用次数曲线可清晰地反映荷载适应、损伤累积和加速破坏3个阶段，疲劳演化曲线便于表征其疲劳特性；改性沥青的疲劳性能随着新型聚烯烃树脂改性剂掺量的增加先增强后减弱，3%掺量改性沥青的疲劳特性较优,SBS改性沥青疲劳特性最优。研究结果将为聚烯烃树脂改性沥青应用和改性沥青疲劳性能评价提供参考。

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基于模糊PID控制的燃料电池稳压技术研究

李智辉, 杨〓曦, 肖〓刚, , 金熠恒, 肖〓朋

武汉理工大学学报 . 2024, 46 (1): 138.

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质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一个复杂的非线性系统。针对其输出电压不稳定且电压调节范围较小，作者设计了基于模糊PID控制的DCDC变换器进行稳压。根据DCDC变换器输出电压偏差E和偏差变化率Ec，利用设计的模糊规则，调整PID控制器的参数，改善控制效果。在MATLAB软件中建立了基于模糊PID控制的燃料电池DCDC变换器稳压模型，进行仿真研究。建立燃料电池稳压实验系统，进行实验验证。仿真和实验结果表明，设计的基于模糊PID控制的DCDC变换器，具有良好的稳压能力和较强的鲁棒性。

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基于MSD模型的人行天桥舒适度研究

熊红霞, 梁武, 刘可文

武汉理工大学学报 . 2024, 46 (1): 60.

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针对人行天桥舒适度评价标准合理性不明确的问题，基于MSD (massspringdumper）简化分析模型，建立多人随机作用下的人桥耦合动力方程，通过有限多次数值计算结果进行概率统计分析，发现采用均方根加速度作为评价标准更加合理。对一座新建人行天桥，采用均方根加速度评价标准，应用改进的烦恼率模型进行舒适度评估。结果表明：天桥舒适度主要取决于行人振感限值，并与桥上的人流量有关。研究成果可为人行天桥的舒适度设计提供参考。

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腐殖酸和富里酸对碱式硫酸镁水泥性能的影响

舒莉, 孙永涛, 肖绍彬, 徐迅, 刘倩, 周廷柱, 袁藩

武汉理工大学学报 . 2024, 46 (1): 15.

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讨论了腐殖酸和富里酸在不同掺量下对碱式硫酸镁水泥的影响。研究结果表明，随着腐殖酸和富里酸掺量的增加，水泥基体的流动性逐渐增强，初凝和终凝时间相对延长。此外，腐殖酸和富里酸在较低掺量下对水泥的强度影响较小。具体而言，当腐殖酸掺量在0.3%和0.5%之间时，抗压抗折强度逐渐增加；然而，当掺量达到0.7%、0.9%和1.1%时，强度则呈逐渐降低的趋势。相比之下，富里酸在0.3%掺量以下时，抗压抗折强度呈上升趋势，但掺量在0.5%及以上时，强度逐渐减小。通过对微观结构的观察，发现在0.5%的腐殖酸和富里酸掺量下，水泥基体密实，孔隙较小，颗粒间排列相对有序；而在1.1%的腐殖酸掺量下，氧化镁颗粒减少，裂缝增多，颗粒之间相对较松散。总体而言，两种酸对碱式硫酸镁水泥的影响主要体现在对5·1·7相的抑制，导致碳酸镁含量上升，从而引起水泥基体的劣化。

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双掺钢纤维和聚乙烯纤维的水泥基复合材料的抗折性能#br#

高锦鹏, 谢群, 姜超, 朱学军, 于晓伟, 赵鹏

武汉理工大学学报 . 2024, 46 (1): 21.

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采用钢纤维和聚乙烯纤维(PE)双掺的方式制备了一种高韧性水泥基复合材料(UHTCC)，在PE纤维固定掺量取1%时，通过三点抗折试验，研究了不同钢纤维长度(6 mm、10 mm、13 mm)和不同掺量(0、0.3%、0.6%、0.9%)对UHTCC抗折性能的影响，同时对UHTCC的强度增强机理进行了分析。结果表明：相较于单掺PE纤维的试件，钢纤维的掺入能够显著提高试件的抗折强度。UHTCC试件的破坏形态为延性破坏，且随着钢纤维长度和掺量的增加，裂缝数量和分布范围逐渐增大；相较于短纤维，长钢纤维对UHTCC的增强效应更优；UHTCC的抗折性能随钢纤维掺量的增加而提高，6 mm钢纤维试件在掺量为0.9%时抗折性能最优；10 mm钢纤维试件的抗折性能在掺量为0.6%时达到峰值；13 mm钢纤维试件抗折强度随掺量增加而提高，但挠度变形减小。

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酸性水溶液中铀的离子浮选分离

胡鹏飞, 李成哲, 林观清, 郭兆佳, 莫祖丽

武汉理工大学学报 . 2024, 46 (1): 43.

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开展了离子浮选法分离酸性水溶液中铀的试验研究。结果表明，采用十六烷基三甲基溴化铵作为捕收剂及起泡剂，随着溶液pH值从3升高到7，铀的去除率先增加后减少，且Na2CO3的添加对铀的去除率有显著的提高。在pH值大于5时，铀酰离子和碳酸根离子开始转变为UO2(CO3)2-2及UO2(CO3)4-3，而这些络合阴离子可与溶液中的CTA+相互作用。使用阳离子活性剂作为捕收剂，可防止难形成络合阴离子的其它金属离子混入，有利于提高溶液中铀分离的选择性。

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低速ABS控制器硬件在环实验平台研究

何维, 杨波, 项鸿博, 裴晓飞

武汉理工大学学报 . 2024, 46 (1): 129.

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结合低速ABS控制器和硬件在环平台进行ABS硬件在环实验研究。首先在Matlab /Simulink/Stateflow软件中设计了低速ABS的控制算法，包括信号调理、控制逻辑和指令输出3个模块。其次，基于NIPXI搭建了某越野汽车的硬件在环实验台架，包括上、下位机的构建，真实的方向盘/踏板驾驶员输入，CarSim RT的车路模型调用以及实时信号交互。通过汽车倒坡制动的硬件在环实验表明，所设计的硬件在环实验平台能有效地模拟出实际制动时ABS的控制过程，同时ABS算法也能保证大坡道制动时越野汽车具有良好的方向稳定性。

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