摘要：随着隧道工程技术的发展,稳健性设计已成为确保工程安全与效率的关键。鉴于传统的确定性计算无法充分考虑地层和水力参数空间变异性对盾构隧道开挖面稳定性影响的问题,采用随机场理论,充分考虑地层参数的空间变异性及其自相关性的影响。基于极限上限分析定理,采用三维空间离散技术,构建不确定性条件下盾构隧道开挖面三维螺旋破坏机构模型。在此基础上,通过结合三维离散破坏机构的速度场和功率平衡方程,建立不确定性条件下盾构隧道开挖面支护力的计算方法,并与相关研究进行了对比验证。之后,开展了地层和水力参数不确定性对隧道开挖面失效概率的影响分析。在此基础上,提出适用于工程的盾构隧道开挖面支护力稳健性设计方法,并开发快速计算程序。最后,结合工程案例,应用所提出的设计方法进行分析设计,并与工程实践进行对比。研究结果表明:不确定性条件下盾构隧道开挖面支护力计算方法在确定性与不确定性分析中均可靠;孔隙水压力系数变异性的影响较摩擦角和黏聚力的变异系数更大;变异系数和自相关距离的增大使随机计算的支护力分布更离散。提出的盾构隧道开挖面支护力稳健性设计方法和工程实测结果吻合较好,可为相关工程施工与设计提供指导。

摘要：以单晶高温合金CMSX-4和DD5为研究对象,设计并制备了一种含5级平台的单晶试板铸件,选取晶体取向基本相同的铸件研究其在经1300℃/2 h和1310℃/4 h两种固溶热处理后的再结晶行为。结果表明:CMSX-4比DD5具有更强的再结晶倾向。经1300℃固溶热处理后,CMSX-4单晶试板在第2~5级平台下端转角处均出现了再结晶现象,且随着固溶热处理温度的升高,再结晶的面积越大。而DD5单晶试板经1300℃固溶热处理后并未出现再结晶现象,当固溶温度升至1310℃时,仅在第4级外侧平台发现了较小面积的再结晶。铸态和固溶热处理态的CMSX-4合金显微缩孔和共晶组织含量均大于DD5合金。更高含量的共晶组织和显微缩孔为CMSX-4铸件提供了更多的再结晶形核位置和数量,而高于γ′相溶解温度的固溶热处理减弱了粗大γ′相对再结晶长大的钉扎阻碍作用,高熔点的碳化物以及残余共晶成为阻碍再结晶长大的重要影响因素。此外,高含量的Co元素降低了CMSX-4合金的层错能,使其表现出更高的再结晶倾向。

摘要：流程工业中的慢时变现象普遍存在,持续变化的工况会导致生产调度的最优操作条件偏移,原有的决策方案不再适用。提出了一种基于事件-时间触发的动态调度方法。首先,分析了慢时变参数对长周期调度决策的影响,提出以操作变量的变化表征设备性能衰减的策略,并构建了动态触发函数,在动态调度的触发条件中融合了事件和时间触发的特点,设计了时变约束条件。其次,在调度过程中嵌入生产系统的动态信息,建立了过程过渡模型作为输入输出动力学的简化表达,从而降低了计算的复杂度。最后,采用闭环滚动的动态调度框架,依据实时的运行状态更新调度模型。在示例研究中,以工业换热网络为例验证了所提方法的有效性,该方法能提供及时的动态调度,表现出较好的经济性能,为考虑工况随时间缓慢迁移条件下的生产调度问题提供了新的解决方案。

摘要：与固定支架相比,跟踪式光伏结构刚度更小、倾角更大,对风荷载更敏感,但其风荷载取值依据和参考较少,为此,对国内外固定支架光伏结构风荷载计算可参考的相关规范中风荷载主要参数进行比较;通过刚性模型测压风洞试验,得到跟踪式光伏结构在典型倾角和风向角下的表面风压分布,并将实验得到的风荷载与参考不同规范计算得到的风荷载进行比较。研究结果表明:不同规范对光伏结构风荷载规定差异较大,依据各规范得到的光伏结构风荷载与试验结果均有差异;参考美国规范ASCE 7-10中的case B荷载类型和欧洲规范prEN 1991-1-4进行设计,风荷载取值偏于保守,若采用美国规范ASCE 7-10中的case A荷载类型与日本规范JIS C 8955:2011进行风荷载设计,则需要校核中心轴力矩作用;对于跟踪式光伏结构,参考中国规范GB 50797—2012和GB 50009—2012进行风荷载设计时,必须考虑风的动力效应;若更安全地对跟踪式光伏结构风荷载进行设计,则需要进行更多研究以得到跟踪式光伏结构风荷载设计准则。研究结果可为跟踪式光伏结构抗风设计的风荷载取值以及风荷载设计准则的制定提供依据和参考。

摘要：采用四因素三水平正交设计,研究制备聚苯胺(PANI)/二氧化锰复合电极的最佳工艺,采用扫描电镜和X射线衍射对电极进行表征,采用电化学方法对制备的电极的电化学性能进行研究,并与镁合金组成海水电池进行电池性能测试。结果表明最佳电极制备工艺条件为:m(PANI)∶m(C2H4)=9∶1,稳定剂为电子级电解二氧化锰,成型压力为15 MPa,所得聚苯胺电极的比能量可以达到205.6 Wh/kg。制备的聚苯胺电极微观为颗粒状,有一定的结晶度,二氧化锰与聚苯胺复合得很好,利于电极导电、降低极化和增大反应速度,电池的各项性能远高于氯化银电极。

摘要：采用电化学的方法,以氧化石墨纸为支撑一步法制备导电聚苯胺(PANI)/二氧化锰(MnO2)/氧化石墨烯(GO)复合材料;采用四因素三水平正交设计,研究制备复合电极的最佳工艺;采用扫描电镜、X射线衍射、红外光谱和电化学测试对复合电极进行表征和电化学性能进行研究。结果表明,石墨纸经100 min氧化,在硫酸锰浓度0.3 mol/L、磺基水杨酸(SSA)浓度为30 g/L的硫酸-苯胺溶液里以聚合电流密度为18 mA/cm^2制备出最佳的PANI/MnO2/GO复合电极,以0.2 A/g恒流放电,其比能量可达336 Wh/kg。复合电极的微观形貌为三维网状结构,具有大的比表面积和孔体积;二氧化锰、聚苯胺和石墨纸形成复合良好的三维网状结构,不仅有利于降低极化,还能使电解液与电极充分接触,提高活性物质的利用率,其电化学性能远远优于PANI压制电极和氯化银电极。

摘要：呼吸道传染性疾病的频发引起了公众对公共交通工具内部环境卫生安全的极大关注。地铁客室由于密闭性较高且乘员密度较大,携带病原体的飞沫在客室内气流的作用下可能迅速扩散与传播,因而客室乘员存在感染的风险。合理设计客室内气流组织,降低呼吸道传染疾病交叉感染风险是亟待解决的关键问题。基于欧拉-拉格朗日方法,使用具有完整风道和高度还原的地铁客室模型,构建通过试验验证的地铁客室内飞沫传播仿真方法。探索典型地铁列车客室复杂流场中呼吸道飞沫的传播规律,研究了在不同位置乘客咳嗽释放的飞沫扩散规律与时空分布特性。研究结果表明,列车客室气流组织对小粒径飞沫的运动起主导作用,不同位置释放的飞沫在传播范围与扩散速度方面呈现较大差异。在客室端部释放的飞沫,主要在释放源附近循环运动,88.56%的飞沫长时间悬浮和循环,使该区域乘客有较长的暴露时间和较大的感染风险;客室中部释放的飞沫扩散范围较广,16s纵向输运距离可达7m;客室顶部空调机组集中回风口附近形成较强的向上气流,使该区域94.1%的咳嗽飞沫在4.5s被吸入回风口,有通过空调机组混合腔弥散至客室的可能。本研究结果为优化地铁列车送风系统结构、设计客室气流组织,从而降低客室内呼吸道传染病交叉感染风险提供重要参考。

摘要：波纹板结构是高速列车中较为常见的型材结构,因其具有轻质、高强度和高稳定性等一系列优点,所以广泛应用于车体结构轻量化设计。首先,基于一阶剪切变形理论和中厚壳(圆弧壳)理论,采用微分求积有限元法(DQFEM)建立一般边界条件下五自由度波纹板结构的通用动力学分析模型;紧接着对五自由度波纹板结构动力学模型进行收敛性验证,确定最佳微分节点数和惩罚因子的取值;然后,采用有限软件(ABAQUS)验证了建立模型的准确性;最后根据已建立模型,研究波纹板结构参数对其振动特性的影响。结果表明,波纹板结构厚度和固支边界条件会增加其固有频率,提高波纹板结构的稳定性,使得共振频率向高频移动;增加波纹板结构长度、参与耦合圆弧壳半径和参与耦合圆弧壳弧度会降低其固有频率,使得共振频率向低频移动。

摘要：为了研究400 km·h^(-1)条件下高速铁路隧道内竖井参数对隧道口微气压波的缓解效果,采用重整化群k-ε湍流模型和滑移网格方法开展微气压波数值模拟计算,通过对数值计算结果与动模型试验结果进行对比,验证该数值计算方法能有效捕捉微气压波;在此基础上,运用该数值计算方法研究竖井位置、高度和横截面面积3个参数对隧道微气压波的影响规律。结果表明:对于有竖井的隧道,列车不仅在进入隧道入口时会产生1个初始压缩波,在经过竖井时也会产生1个压缩波,这2个压缩波传播到隧道出口都会辐射出脉冲状的微气压波,即微气压波的第一波峰和第二波峰;第一波峰幅值对竖井位置的变化不敏感,且在竖井高度和横截面面积保持一定的情况下第二波峰幅值均小于第一波峰幅值;当竖井高度增加时,第一波峰幅值增大,第二波峰幅值减小,其中竖井高度为20 m时微气压波幅值最小且缓解率可达35.93%;当竖井横截面面积增大时,第一波峰幅值减小,第二波峰幅值增大,其中竖井横截面面积为64 m^(2)时微气压波幅值缓解率可达48.80%。研究结果对400 km·h^(-1)高速铁路隧道内竖井参数设计有着实际性的参考价值。

摘要：冻胀分级指标是寒区基础工程设计和冻胀防治的关键指标,目前既有方法多认为冻胀分级是材料的一种基本属性,常使用经验或半经验的分级指标表示土体冻胀能力,但缺乏理论支撑。而冻胀试验复杂、耗时长,不利于指标测试。为提出合理简单的冻胀分级指标,首先从冻胀机制角度出发,建立非饱和土冻胀解析模型,并对模型进行了验证。基于该模型提出了以冻胀量和时间平方根之比作为确定冻胀分级的新指标R(mm/h^(0.5)),并以大量冻胀试验结果为依据,提出当R1.18时,对应强冻胀等级。此外利用统计概率分析了冻胀过程中各指标数值的概率密度分布,发现新指标R在冻胀过程的集中程度和稳定性是最高的。新指标R具有理论基础,同时耦合了土性参数和冻结环境因素,突破了既有冻胀分级指标的局限性,完善了现有冻胀分级体系,为寒区工程设计和冻胀防治提供理论依据。