单晶铋纳米带的制备与生长机制研究

采用溶剂热还原金属铋离子的方法,以硝酸铋为原料,乙二醇为溶剂和还原剂,聚乙烯吡咯唍酮(PVP)为稳定剂制备了单晶铋纳米带。采用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)对所得样品的结构和形貌进行表征。结果表明:金属铋纳米带结构完美、表面洁净、内部无缺陷无位错,是一种理想的单晶准一维纳米结构;纳米带宽度为50 nm～3 m,厚度约为几十nm,长度可以达到几十μm;铋纳米带属于菱面体结构,空间群为R3m(166),JCPDS卡片号为44-1246;纳米带沿着[110]或者[-114]方向生长。     

基于压缩传感的交通流量数据压缩方法

为准确获得用于数据压缩的变换矩阵,引入了基于压缩传感的交通流量数据压缩方法,在数据压缩端无需考虑变换矩阵的选择问题,直接通过高斯投影实现高效数据压缩。首先验证了交通流量数据在经过K-SVD方法训练过的字典上能够实现稀疏表达;然后在数据压缩端,通过具有限制性等距条件的随机矩阵将原始高维数据投影到低维空间上,实现数据的高效快速压缩;最后在数据传输后,通过凸优化算法在交通信息处理端完成数据解压缩。以美国某高速公路线圈传感器采集到的交通流量数据,对本文方法进行了验证。试验证明:该方法能够实现快速高效的压缩编码,当压缩比为4∶1时,解压缩相对误差仅为0.060 8。     

凸形钢箱拱肋截面荷载试验和有限元分析

以宁波市东外环甬江大桥凸形钢箱拱肋截面为对象,应用预应力钢绞线的自平衡加载方式进行了1∶4的拱肋节段缩尺模型荷载试验,采用板壳单元和实体单元建立了有限元模型,进行了非线性分析,研究了考虑初始缺陷和局部屈曲的凸形钢箱拱肋截面的受力特性、实际承载能力和局部失稳机理。研究结果表明:各测点实测应力与截面平均应力较接近,根据测点实测应力与截面平均应力之间的关系可将凸形截面分成4类测点;有限元所得应力与实测应力趋势相同,数值相近;凸形钢箱拱肋截面的强度折减系数为0.94～0.98;纵向加劲肋和横隔板结构能有效防止凸形截面加劲板件的局部屈曲;在极限荷载作用下节段出现了凹凸的波节,由于各加劲板出平面位移过大而导致无法继续承载。     

高速列车头部气动性能的模拟计算与试验

为了研究高速列车的头形对列车整车的气动性能有着重要的影响,对一节半车编组列车分别进行了空气动力学仿真分析和风洞试验.采用有限体积法对列车头部周围流场进行区域离散,进行气动性能仿真分析,得到高速列车头车的气动特性参数.在满足几何相似的基础上,对一节半编组的列车模型进行风洞试验,获取头部的气动参数,并从模拟仿真分析结果与风洞试验结果对比分析中验证,两种方法能够相互补充,相互印证,为高速列车头形的研究总结出有效的研究途径.     

拉索高强镀锌平行钢丝摩擦系数的进一步确定

准确识别斜拉索内平行钢丝间的摩擦系数值是确定拉索局部弯曲应力大小的必要的前提条件。为了进一步精确测定斜拉索高强镀锌平行钢丝摩擦系数值,利用自行设计的装置在所需加力范围内对钢丝施加正压力,所施加的正压力可以达到实桥中拉索工作时所受的正压力值的大小,在加力范围内,测定出一系列钢丝间的摩擦系数值。试验结果表明:随着正压压力的增大,斜拉索内高强镀锌平行钢丝的摩擦系数明显降低;但当压力增大到较大值时摩擦系数的降幅明显减缓。     

“对称T形交叉口”的信号配时

城市道路施工封闭产生的“对称T形交叉口”采用现有的信号配时方法,无法配置出总延误最小的信号周期.通过对该交叉口绕行交通流分析,在基于分周期分信号阶段的交通流量流向调查的基础上,用比例差值法统计出了弹性交通量,以弹性交通流与左转刚性交通流争抢路权现象的明显程度为依据,来判定T形交叉口的类型.最终通过对左转信号相位时长与信号周期的比值赋初值,经过二分法反复迭代搜寻出了基于Webster法的“对称T形交叉口”的最佳信号周期.      

山区Y形河口附近桥址区地形风特性数值模拟研究

为研究在山区Y形河口影响下桥址区的桥梁风载特性,以山区峡谷大跨度悬索桥桥址区真实地形为工程背景,应用CFD(computational fluid dynamics)的方法,建立了桥址区复杂地形区域风场数值模型.通过36个工况的分组对比分析,探讨了山区Y形河口对主梁的平均风速、风攻角、风剖面以及风速放大系数在不同来流方向下的影响规律,并分析了河口处河道的导流与山体的绕流作用.研究结果表明:不同于普通深切峡谷地形风特性,在Y形河口影响下,桥址区附近的平均风速最大增幅达24 m/s,平均风攻角主要表现为负攻角,出现了最高达1.13的风速放大系数,且河道的导流及山体的绕流作用会导致主梁风速分布不均匀.      

基于真实铁路振动环境的车载印制电路板可靠性分析

以我国西北地区铁路运输环境真实振动数据为基础,利用不同频率、幅值与相位的谐波叠加方法生成随机振动信号。采用理论分析方法,建立谐波相位影响随机振动的功率谱密度、峭度和偏离度的数学模型,进而根据该模型,编制Matlab程序对真实非高斯振动环境的时域信号进行数字模拟。利用ANSYS软件建立车载印制电路板（PCB ）的3D有限元模型,通过静力分析、模态分析验证有限元模型的正确性、合理性,同时根据结果对比,对有限元模型进行修正,保证获得较为准确的PCB有限元模型。最后,根据非高斯随机振动模拟结果和车载 PCB有限元模型,分析PCB的响应,根据材料的S‐N曲线、雨流计数法和Palmgren‐Miner准则,通过FE‐SAFE软件预测车载PCB在真实非高斯随机振动条件下的疲劳寿命。     

基于概率模型和数据驱动的动力总成悬置系统可靠性优化

针对电动汽车动力总成悬置系统（PMS）一部分参数为概率变量,一部分参数为离散数据的复杂不确定情形,开展了基于概率模型和数据驱动的电动汽车PMS可靠性优化设计研究。首先,基于任意多项式混沌（APC）展开和广义最大熵原理推导了一种求解该复杂不确定情形下PMS响应不确定性和可靠性的高效方法;然后,基于蒙特卡洛抽样,给出了该复杂不确定情形下求解PMS响应不确定性和可靠性的参考方法;接着,提出了一种基于APC展开法的灵敏度分析方法,进一步提出了一种考虑响应不确定性和可靠性的PMS优化设计方法;最后,通过应用算例验证方法的有效性,并对系统进行了灵敏度分析和可靠性优化。结果表明,所提出的方法可有效地处理电动汽车PMS一部分参数为概率变量、一部分参数为离散数据的复杂不确定情形,并能可靠地优化该情形下的系统固有特性,且方法具有较高的计算精度和计算效率。     

穿越破碎带隧道掌子面力学模型及最小安全厚度研究

隧道穿越断层破碎带的稳定性及安全防护问题是目前隧道建设的难点。针对隧道掌子面前方存在破碎带松散岩土体的典型工况,基于隧道围岩以及掌子面的力学特性,采用理论计算、数值模拟、工程实践相结合的手段,提出了掌子面稳定岩体的最小安全厚度计算方法,并对隧道掌子面前方破碎带的预加固及处治方案进行了探讨。首先,建立了破碎带-岩板力学模型,将掌子面的岩体等效为受荷载作用的岩板,对受破碎带压力的岩板最小安全厚度展开计算分析,得到了岩板厚度与岩层倾角、破碎带有效高度的关系表达式,并对帷幕注浆处理参数进行了优化;随后基于理论计算结果,与某隧道穿越破碎带施工中因未控制掌子面岩体厚度而导致隧道失稳的典型案例展开对比分析;最后结合Comsol Multiphysics软件开展数值仿真模拟,分析了不同岩层倾角、隧道埋深、注浆预处理参数等因素对掌子面岩板最小安全厚度的影响。结果表明：理论计算、工程实际与数值模拟结果具有较好的一致性;正常施工时掌子面最小安全岩板厚度随破碎带有效高度的增大而增大,随岩层倾角增大而减小,故应在达到安全厚度之前对破碎带进行预支护;在选用帷幕注浆方法对破碎带进行预处理时,最小安全岩板厚度随着岩层倾角的增大而减小,此时在注浆过程中需要保留较大的安全厚度,同时控制注浆压力。