土与强风化岩双元边坡圆弧-平面破坏模式与支护设计方法

为了探究土与强风化岩边坡中强风化岩不破坏的临界坡率及稳定性判断方法,基于济南地层,得出适用于数值模拟的土层参数,并利用强度折减法求出边坡的临界坡率,为施工提供参考。针对强风化岩不破坏的边坡,运用改进的瑞典条分法求出边坡安全系数解析解,并利用滑移线场法求出滑移线,为安全系数解析解的应用提供依据。结果表明,岩层厚度超过边坡高度1/2或坡率大于1:0.5时,强风化岩一定破坏;解析解得出的安全系数偏小,有利于工程安全;针对土与强风化岩边坡,文中结果可确定边坡破坏区域,设计支护方案。

一种基于线性零磁场的动脉血管扫描成像方法仿真

基于磁电耦合效应的血流检测及血管成像是实现心血管疾病早期诊疗的有效方法之一。该文基于磁场与血流耦合电效应,设计一种用于动脉血管扫描成像的组合线圈结构,产生带有零磁场线(FFL)区域的线性梯度磁场;在此结构的基础上,通过控制激励电流驱动FFL实现成像区域双向扫描;结合卷积神经网络(CNN)实现磁电耦合信号与血管信息的非线性映射,进而提出一种基于线性零磁场的动脉血管扫描成像新方法。采用多物理场仿真软件COMSOL对基于线性零磁场的血管扫描成像方法进行建模,求解磁电耦合信号,验证了所提出方法的合理性和有效性。结果表明,线性梯度磁场模式下的磁电耦合信号含有血管位置、半径等信息;CNN重建血管位置误差平均值为1.5694 mm,重建血管半径的方均误差(MSE)和相关系数(CC)平均值分别为0.0548和0.9870。研究结果可用于血管成像装置设计及后续相关临床应用提供研究支撑。

基于人工磁场的防疫机器人路径规划

针对传统人工势场法在防疫机器人路径规划过程中容易陷入局部极小值和目标不可达的问题,提出一种基于人工磁场的路径规划算法。首先,对障碍物周围建立人工磁场,引入洛伦兹力,洛伦兹力与引力保持垂直,避免机器人陷入局部极小值点;其次,在洛伦兹力函数中引入机器人与目标点的距离影响因子,解决目标不可达问题;再次,通过建立目标点与障碍物之间的虚拟直线优化洛伦兹力的方向,避免迂回路径,减少路径规划的步数。最后,在MATLAB环境下对传统人工势场法和人工磁场法进行了仿真实验,实验结果表明,人工磁场法可以克服局部极小值和目标不可达问题,规划的路径对障碍物进行了避障,避免了徘徊振荡的情况出现,提高了路径规划的质量。

稠油井内衬保温油管热损失分析及开采参数优化

针对塔河油田稠油开采过程中原油热量损失大、资源浪费的问题,开展内衬保温油管开采技术研究。基于井筒稳态热传递与地层非稳态热传递理论,建立了稠油井井筒热传递数学模型,评价了不同内衬材料油管的保温性能,揭示了含水率、日产液量及内衬保温油管下深对井筒温度的影响规律。研究表明:内衬聚酮防腐层与气凝胶保温层的保温油管保温性能最佳,日产液量和保温油管下深对井口温度影响较大,含水率对井口温度的影响较小;日产液量大于72 t/d且保温油管下深大于3 500 m时,可满足稠油开采的温度要求。该研究明确了内衬保温油管保温的可行性,可为油田保温油管内衬的选材、稠油开采工艺参数的制订提供技术依据。

城市实景模型结构化线面特征重构方法

为了改善城市实景模型边缘模糊,提出了一种曲率引导的结构化线面特征重构方法。根据曲率特征将网格分割为平面、可展凹、可展凸以及不可展曲面4类,在平面分割结果内提取平面,在可展凹和可展凸分割结果内提取直线,对过度弯曲的不可展区域进行保留,最终形成包含几何特征的复合网格模型。结果表明,结合曲率信息预先设置几何特征的潜在范围,使得结构化线面特征更可靠,同时保证城市实景中复杂的树结构不被错误地提取为平面。

基于Agrawal模型的双绞线受扰机理与场线配置

电磁环境日益复杂,电磁兼容性问题涌现,各类干扰对传输线信号传输造成的影响不容忽视。基于经典场线耦合Agrawal模型,结合时域有限差分法(FDTD)对双绞线(TWP)各场线参数的电磁耦合效应进行定量计算,为减少受扰的场线配置提出指导性意见。总结了各参数对双绞线电磁耦合效应的具体影响:线长会影响端接负载处的选频特性;节距影响较小,较小的节距会减小耦合;距地高度会显著影响电磁耦合,且高度越高耦合越强;决定入射方式的入射角、方位角和极化角对电磁耦合效应均有不同程度的影响,通过电场切向分量切片图可知,对某一角的分析需要考虑到其余两角的影响。双绞线传输线的电磁耦合效应与场线参数密切相关,各参数均有不同程度的影响,借助本文模型的计算与对结果的分析,可获得有效的低受扰双绞线传输线配置。

任意分布ST方法及其在随机场线耦合中的应用

随机测试(ST)方法是一种不确定性量化方法,已有的ST方法还不能处理具有任意分布随机变量的情况。通过Gram-Schmidt正交化算法为任意分布随机变量构建混沌多项式基底,对ST方法进行拓展,使其可用于任意分布随机变量的情况。将拓展后的ST方法用于传输线场线耦合分析中。在场线耦合的计算中,由于辐射场的不确定性,入射波极化角、方位角与仰角存在不确定性,因此传输线的响应也呈现出不确定性,导致随机场线耦合问题。针对输入参数服从任意分布的情况,应用ST方法对传输线场线耦合响应进行不确定性量化。对模型的输出响应进行多项式混沌展开,通过求解展开系数得到模型响应的统计信息。结合单随机变量和多随机变量场线耦合算例,得到传输线电压响应的统计信息。最后对比蒙特卡罗模拟方法,验证了ST方法的正确性和高效性。

浅埋暗挖隧道开挖对既有隧道衬砌结构的影响

浅埋暗挖隧道开挖会引起周边既有构建筑物变形,严重时会导致其变形过大而破坏。以某地下轨道交通工程为依托,利用仿真软件以及实地勘探,对既有隧道衬砌结构受力变形情况、实际施工过程中地表的下降情况、暗挖隧道位移和既有隧道衬砌结构位移情况进行研究。研究结果表明:1)采用隧道错距开挖的方式会造成隧道的沉降量变大;2)在隧道开挖后,既有隧道衬砌结构受新隧道影响,其左侧部分竖向位移整体大于右侧部分,竖向最大位移处在隧道初始位置,竖向最小位移处在隧道末端;3)对于浅埋暗挖上跨施工,当开挖距离大于新建隧道中轴线35m时,开挖新隧道对上跨既有隧道衬砌结构横向位移影响较小;4)当开挖深度到达一定距离后,拱底、左拱腰和右拱腰的应力基本保持不变;5拱底的应力不随开挖距离的深入而发生变化。

渗漏入口大小及形状对拟流场法渗漏探测的影响研究

为深入研究渗漏入口大小及形状对拟流场法渗漏探测的影响规律,通过构建堤坝渗漏数值模型,模拟了拟流场法在实际工程中的探测情况。研究了水库拟流场的基本分布特征,揭示了不同大小及形状的渗漏入口附近的电流密度分布规律,并提出了不同大小及形状的渗漏入口在平行于坝轴线和平行于坝面垂直于坝轴线两个方向上拟流场影响范围及电流密度峰值的经验公式。结果表明:线状渗漏入口的电流密度比相同面积圆形渗漏入口的电流密度小,且线状渗漏入口短边影响范围比相同长度的圆形渗漏入口大,长边影响范围比相同长度的圆形渗漏入口小。研究揭示了渗漏入口大小及形状对测线上电流密度分布的影响规律,可为实际工程探测中利用测线上的电流密度分布情况判断渗漏入口大小与形状提供依据。

基于时域BLT方程的带绝缘线缆束场-线耦合模型

为研究外场辐照下复杂线缆系统(多导体、非线性负载、带绝缘层)终端电压/电流时域响应特性规律,提出了复杂线缆束在入射场激励下的终端响应建模方法。研究在时域内重塑多导体BLT方程,在兼顾计算效率、易于向线缆网络扩展的基础上,解决了线缆束端接非线性负载的终端时域响应求解问题;并通过引入介质层系数,修正了BLT方程源矢量项,解决了常规BLT方程忽视绝缘层对入射场畸变效应而导致的误差问题。最后,将计算结果同时域有限差分法和有限积分法计算结果进行对比,验证了模型在处理复杂线缆场线耦合问题上的准确性。

创业团队领导底线心态对主动行为的影响研究

为探究应对创业团队领导底线心态负面影响的机制,研究基于工作要求-资源模型,探讨了角色压力在领头创业者底线心态与员工主动行为关系之间的中介作用和创业团队认同的调节作用。通过两阶段的实地调研获得59个创业团队262份有效数据,采用结构方程模型、回归分析进行假设检验和模型验证。结果表明:团队成员创业团队认同水平越高,领头创业者底线心态通过角色模糊正向影响团队成员主动性行为的间接效应越大,通过角色冲突和角色过载消极影响团队成员主动性行为的间接效应越不显著。

长期运行引水隧洞开裂衬砌受力影响规律与承载特性

衬砌裂缝是引水隧洞中常见的病害之一,衬砌开裂会对隧洞衬砌承载力和安全性造成不同程度的影响。以长期服役的东江水源工程引水隧洞衬砌为研究对象,通过现场检测确定了全洞段裂缝的产状、分布规律和开裂特征。利用ANSYS软件中的软弱薄层单元,建立了开裂衬砌的三维数值模型,得出贯穿型纵向裂缝的位置变化对衬砌结构安全性的影响,系统分析了衬砌的承载特性。结果表明,衬砌开裂条件下,衬砌结构局部开裂区的安全系数降低最为显著,尤其是拱肩位置的裂缝对结构的危害程度远大于边墙、拱顶裂缝;另外,裂缝的产生会对其他未开裂部位的受力特性及稳定性产生影响。数值模拟结果良好地体现了裂损衬砌对隧洞结构的影响规律,与现场检测结果一致,为长期服役下隧洞结构病害防治提供了参考。

飞机机载线槽结构对电磁防护性能的影响研究

针对雷击环境下,飞机机载平台内的线束易受到连接设备及外部辐射源的复杂电磁干扰问题,考虑线槽不同结构对线槽防护性能的影响,基于三同轴法,结合Van Helvoort形状系数,推导出线槽转移阻抗从低频到高频状态下的理论表达式。进而建立含不同高宽比线槽防护仿真模型,研究不同形状、尺寸的线槽防护性能。最后建立复合材料机身内线槽的雷击电磁防护仿真模型,分析机身不同位置、不同形状线槽的防护作用,进一步验证了不同结构线槽防护性能的差异性。结果表明:高宽比每增加1/2,线槽屏蔽效能约增加5 dB,且有效保护区域逐渐扩大;随着与机身蒙皮间距增大,机身内部线缆感应电流线性减小;线槽密封性与防护性能成正比。

北京地铁10号线西土城站换乘改造施工技术

[目的]以北京地铁10号线西土城站换乘改造施工为例,对未预留换乘条件的既有地铁车站换乘改造施工方案展开研究。[方法]为满足与北京地铁昌南线换乘的要求,对既有1号线西土城站进行换乘改造。在既有地铁10号线西土城站站厅层侧墙开洞与换乘通道接驳;清空站厅层,全部改为付费区,闸机、安检移至各出入口地面厅或地下厅;在站厅层与站台层之间的楼板开洞增设自动扶梯、电梯等。此外,对站内施工区域的混凝土结构进行沉降变形监测,以控制侧墙破除、楼板开洞等站内改造施工作业对既有车站自身结构的影响,保证了北京地铁10号线西土城站换乘改造施工的安全和混凝土结构稳定。[结果及结论]建议在以后的地铁车站规划时,应具有一定的前瞻性,从城市轨道交通发展的大层面进行车站的结构设计,以充分预留出换乘空间。

矿热炉电/磁/热多物理场耦合热应力场分析

为了探究交流电矿热炉在稳定工作时炉体热应力分布情况,建立了一种大型矿热炉电/磁/热多物理场耦合多相流传热传质和热应力计算模型,采用Fluent软件用户自定义函数(UDFs),实现炉内电热转化现象(电弧热和电阻热)、矿料熔化传热、电/磁/热多物理场耦合仿真分析,探究交流矿热炉在多物理场耦合工况下矿料/熔渣/合金液/炉衬多相间的传热传质机理,并结合热-结构耦合法,开展大型矿热炉工作状态下炉衬热应力仿真计算,精确预测炉衬变形位置和变形量。结果表明:随着电极插入深度的增加,炉膛内的压力与炉体形变量都会降低。

高压直流输电对地电场观测影响特征分析

随着我国“西电东送、南北互供、全国联网”基本战略的实施,多条高压直流输电线路投入运行,对地电场观测造成的干扰愈显突出。为此,总结了全国地电场台站受高压直流输电干扰特征和规律,从统计意义上概括典型干扰形态,包括方波、尖峰和方波+尖峰3种,其中以方波为主,占比约65.5%。通过理论推导,结合干扰实例,探讨了不同干扰形态产生的原因及影响机理,认为在近接地极区域表现为方波形态,在线路中心区域表现为尖峰形态,在二者重合区表现为方波和尖峰的组合形态。对比同一线路不同干扰事件,分析了干扰特征和台站与高压线路的相对位置、与接地极距离、影响区域地下结构等因素的关系,为识别和判定此类干扰提供了依据。

快速地下线振动源强特性实测分析

【目的】既有振动源强预测公式只适用于普速地铁,无法适用于最高时速160km快速地下线振动源强特性。【方法】对某沿海城市市域快线进行多个断面的振动特性进行了现场实测,通过数据分析研究了车速、隧道埋深、曲线等因素对振动源强的影响。【结果】直(曲)线区段车速90~160km/h,振动源强71~80dB,随着车速的增大振动源强也增大,速度每增加20km/h振动源强增加3.72dB;振动源强随着隧道埋深的增加而减小,隧道埋深每增加10m,振动源强会减小4.9dB;相同情况下,曲线区段(曲线半径1850m)的振动源强大于直线区段的振动源强,值为约7dB。列车投入运营1a后,由于轮轨状态的恶化,振动源强出现增大,且不同列车之间的差异较大,选取某一断面七个月份的监测数据分析得到,运营期稳定后振动源强较为稳定。【结论】快速地下线的振动源强受众多因素影响:与列车速度呈线性正相关、隧道埋深呈线性负相关、曲线处的振动源强大于直线处的、轮轨恶化也会使振动源强增大。

高铁高架桥箱梁雷击电磁瞬态建模及特性分析

高速铁路高架桥箱梁是雷击接触网时雷电流的主要泄流通道。由于箱梁是由成百上千根钢筋绑扎而成的复杂鼠笼结构,准确建立其雷击宽频计算模型的难度较大,因此文章基于传输线矩阵法(transmission-line matrix,TLM)建立不同纵向钢筋数量的箱梁模型,分析其雷击电磁瞬态简化建模的可行性。研究发现:箱梁泄流时,雷电流主要分布在外层纵向钢筋,符合趋肤效应规律;箱梁横截面曲率较大处纵向钢筋为雷击瞬态计算中的关键钢筋,保留该部分纵向钢筋,适当减少曲率较小处的纵向钢筋,可以简化箱梁雷击电磁瞬态模型。箱梁泄流时瞬态电流会在其周围产生瞬态电磁场,威胁轨旁信号设备和线缆端接设备的正常运行,为进一步研究简化纵向钢筋对箱梁周围瞬态电磁环境的影响,基于上述简化建模方法,计算不同纵向钢筋数量桥面电磁场分布及衰减特性,发现箱梁对幅值为100 kA的雷电流泄流时,雷电流注入点30 m范围内的磁场强度超出国家标准规定的电子设备磁场抗扰度,该范围内的桥面电子设备受到严重威胁。

基于二阶混联灵敏度矩阵的ECT图像重建

电容层析成像技术求解图像重建问题属于非线性问题。在灵敏度矩阵的推导过程中,通常只保留灵敏度系数的线性部分,但是被忽略的非线性部分同样包含重要的成像信息。为了提高图像重建精度,基于二阶灵敏度系数的数学定义,结合模糊C-均值聚类算法和电场中心线理论,建立了二阶混联灵敏度矩阵,并将矩阵引入到Landweber算法中,提出了二阶Landweber算法;最后,进行仿真和静态实验,并与传统的Tikhonov算法和一阶Landweber算法进行对比,结果表明,二阶混联灵敏度矩阵可以提高图像重建精度。

750kV单回并行输电线路电磁辐射环境研究

采用《环境影响评价技术导则输变电》(HJ 24—2020)附录C、D推荐的计算模式对750 kV单回并行输电线路电磁辐射环境进行计算与预测。结果表明,经过耕地、园地、牧草地、畜禽饲养地、道路等场所,当导线对地最小高度为15.5 m时,单回并行线路下的工频电场强度最大值超过10 kV/m;需将导线对地最小高度提至16.5 m,才能满足4 kV/m控制限值要求。750 kV单回并行输电线路产生的工频磁场强度小于公众曝露控制限值(100μT),一般情况下不会成为线路建设的环境制约因素;但其产生的工频电场是电磁环境影响的主要因素,电场强度控制限值(4 kV/m)是线路建设的环境制约因素,同时也是输变电电磁环境重点控制因素。现场实测结果与理论预测结果符合性较好,表明采用的预测模式具有较好的应用性,研究结果可为750 kV单回并行输电线路的建设和环境监管提供支持。