武汉理工大学学报

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仿生功能生物界面材料

陈文锐，卿光焱，孙涛垒

. 2014, (1): 1-11.

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控制材料表面的化学和物理性质，进而对包括细胞及生物分子在内的生物个体在表面的行为进行操控是生物材料研究的一个重要任务。自然界中的生物系统表现出许多独特的性质，1)自然界中生物材料的优越性与表面的多尺寸微纳米结构有关； 2)生物系统通常采用多重弱相互作用，如氢键作用、亲疏水效应等来解决生物分子相互作用的问题；3)自然界中的生物分子通常是手性分子并且偏好表现为某一特定的对称构型。总结了以这些特征而设计的带有独特功能的新型生物界面材料，重点阐述了纳米界面材料、智能生物界面材料和手性生物界面材料等。

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掺合料对过硫磷石膏矿渣水泥早期性能的影响

黄有强，水中和，丁沙，陆建鑫

. 2014, (1): 12-16.

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研究了矿物掺合料偏高岭土、硅灰、硫铝酸盐水泥和外加剂水玻璃对过硫磷石膏矿渣水泥凝结速率、早期强度等早期性能的影响规律，并通过XRD、SEM等对过硫磷石膏矿渣水泥的水化及结构发展进行了研究。结果表明，在过硫磷石膏矿渣水泥中掺加水玻璃和偏高岭土，能显著提高该水泥的凝结速率和早期强度，3 d、7 d、28 d抗压强度分别达到17 MPa、32 MPa、46 MPa。

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两种表征粉煤灰水泥复合浆体整体水化程度方法对比研究

王志亮，丁庆军，黄修林

. 2014, (1): 17-23.

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采用了化学结合水法（Chemical Combined Water Content Method,CC）和水化热法（Hydration Heat Method,HH）共同研究了不同粉煤灰掺量、不同养护温度和不同水胶比下粉煤灰水泥复合浆体（Fly AshCement,FA-C）的整体水化程度。通过水化产物解耦分析得到了粉煤灰水泥复合浆体理论完全水化时的化学结合水含量；通过提高养护温度加速复合浆体水化反应，结合Knudsen方程线性拟合得到了更为理想的粉煤灰水泥复合浆体完全水化放热量（Qmax）。粉煤灰水泥复合浆体整体水化程度随粉煤灰掺量的提高、养护温度的升高和水胶比的增大而增大。

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石膏掺量对高贝利特-硫铝酸盐水泥性能的影响

贾会霞，吕淑珍，胡景亮，高燕，段新勇

. 2014, (1): 24-28.

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利用循环流化床（CFBC）固硫灰代替部分铝矾土、石膏等原料制备高贝利特硫铝酸盐水泥，并采用XRD、SEM等方法研究了石膏掺量对该水泥凝结时间、抗压强度、水化产物和微观结构的影响。结果表明，利用固硫灰等原料制备的水泥熟料的矿物组成主要有C2S、C4A3S、铁相等；掺入石膏会缩短水泥的凝结时间，最佳石膏掺量为9%；水泥3 d、28 d净浆强度可以达到39.00 MPa和82.59 MPa；掺入适量石膏能促进C4A3S和C2S水化，掺量不足会使AFt向AFm转化，掺量过大反而会阻碍C4A3S的水化，进而影响水泥强度；不同石膏掺量下的水泥水化产物主要为AFt、AFm、C-S-H凝胶和铝胶等。

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高钛重矿渣砂对混凝土自收缩与徐变影响及其机理研究

丁庆军，刘小清，管理，牟廷敏，王剑川

. 2014, (1): 29-33.

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系统研究了高钛重矿渣砂对C30~C65混凝土自收缩、徐变变形行为的影响。结果表明，相同龄期，高钛重矿渣砂混凝土自收缩、徐变系数均小于相同强度等级的普通河砂混凝土。探讨了高钛重矿渣砂对混凝土自收缩和徐变的影响机理：高钛重矿渣砂特殊多孔结构的“蓄水释水”功能，提高了混凝土内部相对湿度，减小了混凝土自收缩；胶凝材料水化产物在高钛重矿渣砂孔结构中的“销钉效应”及粉尘产生的“微集料效应”，提高了集料与基体结合力，大大提升了集料抑制混凝土徐变变形的作用，降低了混凝土徐变变形。

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复合结构透水砖配合比参数研究

贺图升，赵旭光，赵三银，黎载波，林云龙

. 2014, (1): 34-38.

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对比研究了复合前/后透水砖的外观及其主要性能的变化，在此基础上，固定表层配合比，研究了底层配合比设计参数（水灰比、集灰比、集料粒径以及级配等）对复合结构透水砖的有效孔隙率、透水系数与抗压强度等性能的影响。确定了复合结构透水砖的最佳水灰比为0.24~0.26，集灰比为3，粒径为2.36~4.75 mm的集料在粒径为2.36~4.75 mm和4.75~9.5 mm的石灰石混合料中的最佳质量百分比范围为60%~100%。根据以上参数所配制的复合结构透水砖7 d抗压强度大于30 MPa，透水系数满足JC/T 945—2005《透水砖》标准；当钢渣粉与矿渣粉复合掺合料等体积取代50%的水泥时，钢渣粉与矿渣粉存在一个最佳体积比25%∶25%，在此比例下透水砖7 d和28 d抗压强度最高，分别为29.9 MPa和35.8 MPa，透水系数达2.83 mm/s。

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可交联单体改性聚苯醚的性能研究

梅启林，张建，梁奇凡，孙亚林

. 2014, (1): 39-43.

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采用邻苯二甲酸二烯丙酯（DAOP）这种热固性树脂作为聚苯醚(PPO)的活性增塑改性剂，来改善PPO的加工性能，并且通过高温引发剂2，3二甲基2，3二苯基丁烷（DMDPB）引发DAOP固化，从而减少增塑效应导致的PPO综合性能的降低。动态力学分析（DMA）研究表明,DAOP与PPO有着良好的相容性；通过旋转流变仪和转矩流变仪测试流变性能，发现加入DAOP能大幅度降低PPO/DAOP体系的熔体粘度和加工温度；热失重分析（DTG）表明,DAOP经过固化后的共混体系基本保持了纯PPO良好的耐热性能；力学性能测试表明，随着DAOP含量的增加力学性能会逐步下降，但20%含量的DAOP共混体系的拉伸强度和弯曲强度分别只下降了16%和8%。

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金铜尾矿制备微晶铸石的研究

何峰，郑敏栋，张文涛

. 2014, (1): 44-47.

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以金铜尾矿和石英砂为原料，不添加外加晶核剂，采用熔融法制备辉石型微晶铸石。利用示差扫描量热分析、X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜分析(SEM)，抗折强度、显微硬度、线膨胀系数等测试手段，对所制备的铸石进行结构与性能的研究，从而得到最佳配方以及工艺参数。结果表明，金铜尾矿的利用率可高达85%，且所制得的微晶铸石性能优良。

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一种纳米石墨镀铜均匀性定量表征方法

谭淼淼,胡萍,黄樟灿,刘海明

. 2014, (1): 48-52.

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建立了纳米级石墨化学镀铜的均匀性表征方法，为提高石墨镀铜颗粒的导电性和润滑性提供数据参考。采用化学镀铜的方法对石墨颗粒进行镀铜处理，并用XRD和TEM对纳米级石墨镀铜的结构和形貌进行了表征；通过对石墨化学纳米镀层TEM图像的分析，给出了一种适合于纳米级石墨镀铜TEM的二值化方法，结合数学形态学，定位出铜颗粒。提出了一种结合颗粒面积比和颗粒数量分布的均匀性表征方法。对不同纳米级石墨镀铜TEM图像进行了铜颗粒定位和均匀性分析。结果表明，铜颗粒定位准确，均匀性表征方法有效。同时，验证了对于纳米级石墨镀铜材料，石墨的颗粒越小，石墨镀铜中铜颗粒的分布越均匀。

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H₃BO₃对γ-LiAlO₂:Tb³⁺荧光粉的发光性能的影响

左明扬，杨定明

. 2014, (1): 53-57.

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利用柠檬酸溶胶凝胶法合成了绿色发光材料γ-LiAlO₂：Tb³⁺。用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及荧光光谱(PL)等测试手段，研究了助熔剂H₃BO₃对γ-LiAlO₂：Tb³⁺的物相、形貌和发光性能的影响。结果表明，样品仍为四方晶系，在238 nm的紫外激发，跃迁发射峰位于489 nm，542 nm，548 nm，584 nm和620 nm，分别对应于Tb³⁺的⁵D₄→⁷F₆，⁵D₄→⁷F₅，⁵D₄→⁷F₄和⁵D₄→⁷F₃的能级跃迁。硼酸的加入，有利于样品荧光和形貌的改善，其最佳掺杂摩尔浓度为1.5%。

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聚乳酸/β-磷酸三钙/透明质酸/壳聚糖神经支架的制备工艺研究

徐海星，刘慧，许沛虎，汤秋涵，黄志军，张喻

. 2014, (1): 58-61.

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利用静电层层自组装技术，制备聚乳酸/β-磷酸三钙/透明质酸/壳聚糖(PDLLA/β-TCP/HA/CS) 神经支架。探讨组装层数、时间、温度、pH值和组装溶液浓度比等因素对PDLLA/βTCP/HA/CS神经支架制备的影响，确定最佳制备工艺。用傅里叶变换衰减全反射红外光谱和扫描电镜对所制备的神经支架材料进行表征。结果表明，PDLLA/β-TCP/HA/CS神经支架已成功制备，且其最佳制备条件为：每层组装30 min，温度为30 ℃，组装溶液pH值为3.8，HA/CS的浓度比为3∶1；扫描电镜图显示其具有适于神经再生的多孔结构，有望成为一种理想的组织工程神经支架。

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温拌橡胶SMA高温稳定性能影响因素试验

范平，程培峰

. 2014, (1): 62-67.

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为了分析不同因素与混合料高温稳定性能的关联程度及讨论单因素的变化是如何影响混合料高温稳定性能的，采用车辙试验，将孤立变量法和灰关联分析法相结合，研究级配、沥青用量、空隙率、胶粉掺量及击实温度5个因素对温拌橡胶沥青SMA高温稳定性能的影响规律。结果表明，温拌橡胶沥青SMA击实温度是影响高温稳定性能的最显著因素，胶粉掺量、空隙率也有较大的影响，各因素关联度按照显著性排序依次为击实温度→胶粉掺量→空隙率→2.36 mm通过率→沥青用量。

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沥青组分对粘附性能影响的灰关联分析

傅珍,延西利,蔡婷,马峰

. 2014, (1): 68-73.

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为研究沥青组分对粘附性的影响，基于沥青四组分及沥青与粗集料的粘附性试验数据，利用灰关联方法分析了沥青质、芳香分、饱和分、胶质、胶质与沥青质含量之和、胶质与沥青质含量之比等因素对沥青与花岗岩及玄武岩两种典型集料粘附性能的作用关系，得出各因素的灰关联度排序结果。结果表明，灰关联方法用于分析各沥青组分因素对沥青与粗集料粘附性能的影响能获得较好的结果。胶质含量对沥青与石灰岩和玄武岩的粘附率与粘附性等级具有较高的影响程度；胶质含量愈多，对沥青与集料的粘附性影响程度愈高。胶质与沥青质之比对粘附性指标具有较低的影响程度。为提高沥青与集料的粘附性能，对于不同酸碱性质的集料，选择沥青时应注意不同组分的比例关系。

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沥青路面结构转换基层合理模量范围研究

李安，郑南翔，甘新立

. 2014, (1): 74-78.

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在路面标高不变的情况下，对旧路进行结构转换并实现其性能恢复。初步拟定面层结构参数，根据旧路标高和铣刨深度，确定冷再生基层结构厚度。根据AI沥青面层疲劳预估模型和重庆交通大学提出的冷再生半柔性基层疲劳寿命预估模型，提出了不同交通等级下的设计指标控制标准，并在有限元计算的基础上，得出了冷再生半柔性基层材料模量的参考范围。

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双钢轮振动压路机振动系统负载特性

张晓波，赵丽萍，沈建军，冯忠绪

. 2014, (1): 79-82.

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从理论上分析了双钢轮振动压路机在平稳振动状态下所受的外负载，主要包括钢轮的激振力、减振器的减振力以及随振材料的随动力，并利用14 t双钢轮振动压路机进行了平稳压实作业试验研究。结果发现，平稳振动状态下，低幅高频时随动负载占振动系统总负载的40%～50%，而高幅低频时随动负载占振动系统总负载的70% 左右。因此，在振动系统设计时，需要对激振力取2.5左右的安全系数以考虑平稳振动中随动力及减振力的影响。

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抓斗平挖控制模型及智能算法

严怀余，肖汉斌，杨万利，欧阳辉，路世青

. 2014, (1): 83-87.

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针对传统的抓斗挖泥船存在着挖掘精度不高，效率低等不足，提出一种抓斗平挖控制模型及其智能算法来提高挖掘精度。设计三环控制系统，并对位置环采用模糊PID控制器及智能控制算法。通过MATLAB仿真，抓斗平挖控制系统具有较好的响应特性及抗干扰能力，对于改善抓斗挖泥船的挖掘质量具有较好的实用性。

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LNG船舶泄漏及事故后果预测研究

何守慧，朱汉华，范世东，赵素平，吴洁

. 2014, (1): 88-93.

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根据LNG的物理属性及泄漏的高危险性，绘制了典型LNG接收终端流程，建立了LNG泄漏速率的模型。以一艘具有5个储罐的双层船壳的薄膜型LNG船舶为例，探讨了内层泄漏口等效直径为0.1 m、外层泄漏口等效直径为2 m时的泄漏状况。将LNG船舶的泄漏行为分为海平面以上、海平面以下两种情况进行了详细的分析，总结了两种情况下的泄漏规律。根据泄漏口与水面的距离不同，以具体数值为例，对两种情况下的泄漏进行了详细的阐述，探讨了船体内部蒸汽密度的改变，分析计算了水的成冰范围以及储罐内的压强，并对事故的后果进行了预测。

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基于波叠加法的结构声辐射形状优化研究

夏雪宝，向阳，吴绍维

. 2014, (1): 94-98.

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基于有限元法和波叠加法，结合遗传算法实现了结构声辐射形状优化设计。用有限元法计算结构振动响应，波叠加法计算结构声辐射功率，以一组结构模态振型叠加重构结构表面形状解决了结构形状难以参数化的问题，并以每阶模态振型权系数为设计变量，声辐射功率为设计目标，采用遗传算法优化配置每阶模态振型权系数获得最优结构形状，以达到声辐射功率最小的目的。数值算例表明，该方法可以较好地降低结构声辐射功率。

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城市污泥热水解-厌氧消化-Fenton处理工艺中重金属稳定性研究

章蕾，李孟，曹磊，李赟，赵川

. 2014, (1): 99-101.

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为了研究热水解厌氧消化Fenton脱水处理工艺对污泥中重金属稳定性的影响，通过BCR分步提取法对国新天汇襄阳污泥处理厂的生污泥、厌氧消化污泥、Fenton调质脱水污泥这3种不同处理阶段的污泥分别进行了重金属形态分析。结果表明，不同处理阶段污泥中只有砷元素以不稳定的酸溶态和可还原态为主。生污泥、厌氧消化污泥、Fenton脱水污泥重金属的稳定态比例总体呈依次升高趋势。因此，热水解厌氧消化Fenton脱水处理工艺有利于增强污泥中重金属的稳定性，实现污泥的无害化处理。

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荷载与温度耦合作用下隧道截面形状对衬砌结构力学性能的影响

黄今，陈拴发，关博文，於德美

. 2014, (1): 102-107.

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为研究隧道不同截面形状对衬砌结构力学性能的影响，采用荷载结构法建立隧道衬砌温度场计算模型，并根据双正弦函数叠加气温变化模型，分析了圆形、矩形、直墙圆拱形和椭圆形等衬砌截面的温度场分布特征；以隧道衬砌混凝土损伤塑性模型及顺序耦合应力法为基础，分析了隧道衬砌在围岩荷载与变温耦合作用下不同隧道截面形状的衬砌受力特征及位移变化规律。结果表明，隧道空气温度变化对衬砌结构应力影响较大，衬砌应力随温度变化呈正弦变化趋势，但对衬砌位移影响较小；在相同的计算参数、初始条件及边界条件下，不同的隧道衬砌截面形状对衬砌受力、位移、产生时间与位置均有较大影响；从受力状态及结构安全性看，圆形和椭圆形截面是较好的衬砌截面形式。

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服役混凝土桥梁实时疲劳状态评估

陈悦，周建庭，张洪，沈培文

. 2014, (1): 108-111.

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因动载反复作用，钢筋混凝土桥梁疲劳状况越来越引起人们的高度重视，为了评估服役中钢筋混凝土桥梁的疲劳状态，提出了基于受压区混凝土破坏准则的服役桥梁实时疲劳状态评估方法。首先，根据反复循环加载疲劳破坏时的最大总应变与单调加载软化段中最大应力对应的应变相当这一规律，明确了受压区混凝土疲劳破坏准则；其次，在制定阈值的基础上，借助MATLAB编程，实现了实时监测数据的统计和实时监测数据概率密度函数的获取；最后，基于提出的方法，对高黎贡山大桥进行了疲劳状态评估，针对966180测点，给出了产生某一应变的疲劳失效概率。

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大跨度桥梁风致竖向抖振控制研究

徐家云,陈吉，郑会华,崔飞

. 2014, (1): 112-115.

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以鄂东长江大桥（主跨为926 m的斜拉桥）为工程背景，建立该桥梁无控、有间断型TMD和连续型TMD的ANSYS模型，对比分析控制器对桥梁风致竖向抖振的减振效果。间断型TMD是在桥梁结构合适的位置布置一段或几段TMD；连续型TMD是在主跨或全桥上连续布置TMD，两者的控制效果均优于单个TMD。ANSYS计算结果表明,间断型TMD和连续型TMD对桥梁风致竖向抖振的减振效果明显。最后，根据相似比制作桥梁模型，进行无控和安装了连续型TMD的桥梁模型风洞试验，结果表明,连续型TMD对桥梁的风致竖向抖振能起到很好的控制效果。

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预应力活性粉末混凝土简支梁受力性能试验研究

曹霞，彭金成，金凌志

. 2014, (1): 116-122.

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通过8根梁的试验研究预应力活性粉末混凝土简支梁的正截面受弯机理。开展试块的抗压、抗折强度及弹性模量等力学性能分析，进行梁的正截面承载力计算值(试验值)与理论值的对比研究。结果表明,无粘结预应力活性粉末混凝土梁的受弯过程主要分为弹性、裂缝扩展、纤维增强和破坏4个阶段，RPC在弹性阶段发挥了一定的抗拉作用，钢纤维的阻裂增强作用延缓了裂缝的开展；提出了活性粉末混凝土梁正截面承载力的计算简图。

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梁式结构刚度分布推算方法及其应用研究

王凌波，蒋培文，马印平，赵煜

. 2014, (1): 123-128.

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服役年限较长的公路桥梁往往会出现混凝土开裂、钢筋锈蚀、预应力缺损等病害而导致梁体刚度衰减，针对梁体的实际刚度分布状况识别问题，根据材料力学及数值分析相关理论，以梁式结构为例结合位移互等定理推导梁体各区段的实际刚度分布公式。建立三轴车辆与单位荷载在移动过桥时的跨中挠度曲线之间的转换关系，进而凭借三轴车辆低速行驶过桥时采集的跨中挠度时程曲线即可推导梁体实际刚度分布状况，分析全桥病害分布及损伤程度。根据该算法编制配套计算软件，通过桥梁刚度分布识别的算例验证了文中方法的可行性。结果表明，由于损伤原因及程度各不相同，梁体实际刚度分布沿纵向变化较大，不宜采用全梁整体刚度作为桥梁损伤评判标准；文中算法得到的全梁实际刚度分布与实际受损情况吻合良好，该方法可快速、真实、可靠地反映在役桥梁整体损伤状况、锁定损伤范围并估算损伤程度。

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模糊综合评判法在矿山岩体质量分级中的应用

刘志祥,冯凡,王剑波,华海洋,王瑞星

. 2014, (1): 129-134.

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根据工程岩体质量分级的相关理论，采用模糊数学方法，建立综合评判模型，研究矿山工程岩体所属级别。选取岩体抗压强度、岩石质量指标RQD、节理间距、节理条件、地下水条件、节理裂隙走向影响这6个关键因素作为评判指标，定量因素和定性因素分别采用数值特征分析方法和模糊统计方法来确定其隶属函数，并采用因素比较矩阵分析法来确定6个因素的权重，建立模糊综合评判模型判定围岩等级。对某金矿围岩质量进行评价，研究结果与现场工程实际吻合，说明该评价方法处理围岩分级这种带有主观性和模糊性的问题是合理、科学的。

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空爆作用下复合材料加固圆拱动力响应数值模拟

谢威，蒋美蓉，周建南，金丰年，薛鑫

. 2014, (1): 135-139.

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采用分离式钢筋混凝土模型建模，利用LSDYNA有限元计算软件，对空爆条件下复合材料加固圆拱的动力响应进行了数值分析。结果表明，内贴复合材料加固后，结构的抗爆性能得到增强；加固层数对拱结构抗爆性能影响不显著；CFRP的整体加固效果优于GFRP。

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基于混合元胞自动机的结构拓扑优化研究

陈建桥，周珍珍

. 2014, (1): 140-144.

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混合元胞自动机(HCA)算法是一种将元胞自动机原理与有限元分析结合起来的方法。基于HCA思想，研究了应力约束或变形约束下的结构拓扑优化。引入罚函数方法，通过实时调整应变能密度目标值，实现了与CA局部规则的有机结合。通过算例并比较讨论其他方法，证实了文中方法对解决约束条件下的结构拓扑优化设计问题十分有效。

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