大连理工大学学报杂志

大连理工大学学报杂志2019年第3期

• 盾构隧道管片衬砌力学行为区间不确定性分析

  冉春江,杨海天,陶越

  以琼州海峡盾构隧道为研究背景，基于梁-弹簧有限元模型，考虑初始设计阶段中相关参数的不确定性，将侧向土压力系数、地层抗力系数、接头等效抗弯刚度考虑为区间不确定性变量，建立了管片衬砌结构区间不确定性问题的数值求解模型，推导了影响度计算公式，可估计轴力、弯矩、安全系数的上下界．通过数值分析，探讨了各区间变量不确定性对管片衬砌结构力学行为的影响．数值结果表明：所取参数的不确定性对轴力影响较小，但对变形和弯矩影响较为明显；两种荷载模式对应的管片安全系数区间相差较大，在设计中应妥善考虑．研究结果有望为管片衬砌鲁棒优化设计提供参考．

• 己烷溶剂回收流程精馏塔系热集成

  李婷,李贻青,王冬萍,杨敏博,冯霄

  己烷溶剂回收流程共包含6个精馏塔，用以分离粗溶剂中的己烷和丁二烯并进行精制，整个流程蒸汽消耗量大．为此对其采用精馏塔系热集成，用某一个精馏塔温度较高的塔顶物流来加热另一个精馏塔温度较低的塔底物流，可以实现能量的节约．采用热集成矩阵法，通过直接热集成和调压热集成，对己烷溶剂回收流程提出了7个热集成方案．通过比较分析，确定了3个热集成方案，可节约21.19%的冷却公用工程和19.31%的加热公用工程．

• 二级再生循环水网络优化

  丁皓楠,冯霄

  再生循环水网络是水系统集成技术的重要组成部分，能最大程度地减少新鲜水消耗和废水排放．多级再生循环水网络能够在保证新鲜水消耗量不变的同时降低再生成本．针对具有二级再生循环的单杂质水网络，建立了相关的数学模型，通过求解数学模型依次确定水网络的最小新鲜水流率、最小一级再生水流率、最小二级再生水流率和最优再生浓度．通过数学规划法快速而准确地确定了二级再生循环水网络的关键参量并构建了水网络结构．提出的方法和思路能够延伸至具有多级再生循环的水网络．

• 考虑环境参数不确定性的闭式冷却塔随机模拟研究

  刘桦,朱其萍,谢晓翠,何畅,张冰剑,潘明,陈清林

  利用随机模拟的方法探讨了地理位置和季节性环境参数的变化对闭式冷却塔热效率的潜在影响.首先,通过试验设计对不确定性随机变量进行量化和表征以确定合理的采样方案.以北京和广州为例,统计了当地各季有代表性的环境温度和相对湿度数据,结合核密度估计和皮尔逊积矩相关系数法来计算原始数据的累积概率分布函数以及相关系数矩阵,再利用哈默斯利序列采样将随机变量离散化以确定样本方案.接下来,将生成的样本方案传递到闭式冷却塔的过程模型中,使用COMSOL软件实现对其热质传递过程的三维严格模拟,并得到采样空间内的热效率概率分布模型.随机模拟结果显示,使用现有确定性设计方法有较大概率导致闭式冷却塔处于设计不足的状态,不同城市间环境参数不确定性的差异会对闭式冷却塔热效率概率分布有较大影响,这表明需要对闭式冷却塔进行详细的柔性设计.

• 炼油厂原油选购多目标优化

  王佩,史彬,鄢烈祥

  为保证原油加工装置的平稳生产和取得好的经济效益，大多数炼油厂会通过控制混合性质同时选购几种原油进行混炼．原油选购优化现已成为提高炼油厂经济效益的重要手段．以炼油厂原油选购利润最大以及混合原油与目标原油的性质相对偏差最小作为目标，建立了一个多目标原油选购优化混合整数非线性规划模型．在多目标列队竞争算法(MOLCA)的基础上，改进了目标值的排序方式，并加入变异算子，提出了一种改进的多目标列队竞争算法(IMOLCA)．利用IMOLCA优化求解该模型，可以得到两优化目标最优解集的Pareto前沿．通过实例分析，验证了模型和算法的有效性．计算得到的方案可为炼油厂原油选购提供参考．

• 冷黏成球密实时间对碳酸化钢渣球形骨料性能影响

  常钧,于春阳

  以冷黏成球法制备的碳酸化钢渣球形骨料为研究对象，分析了密实时间对钢渣球形骨料性质及碳酸化反应程度的影响．测试了不同密实时间下球形骨料碳酸化前后的表观密度、吸水率及孔隙率的变化规律，通过XRD、TG-DTG、MIP等手段分析不同密实时间下球形骨料物相变化、碳酸化程度、孔结构的变化，结果表明：采用冷黏成球工艺制备钢渣球形骨料时，密实时间对钢渣球形骨料的表观密度影响很小，但球形骨料的吸水率随密实时间的增加下降明显．当密实时间从5min增加到30min时，碳酸化前后球形骨料的吸水率分别下降了29.5%和26.0%．钢渣球形骨料的强度主要来源于碳酸化反应，且球形骨料的碳酸化反应程度和强度随密实时间的增加而下降．碳酸化前吸水率为14.86%的球形骨料碳酸化后强度最高，为6.1MPa，达到同等粒径天然碎石强度的41%．碳酸化的过程是由外向内进行的，球壳的碳酸化反应程度高于球心，且碳酸化前球壳越致密，球心的碳酸化反应程度越低．

• 不同操作周期下考虑结垢问题的换热网络优化

  朱文琦,王彧斐,冯霄

  换热网络优化一直是过程系统集成中的研究热点，而换热器结垢是换热过程中不容忽视的问题．基于结垢阈值模型，换热器中的结垢问题可通过流速优化、分流比优化以及清垢周期优化这3种手段进行改善．在某原油常减压预热网络的案例基础上，考虑换热器的结垢及压降问题，在不同的操作周期下分别采用这3种手段，实现对固定结构换热网络的优化．结果表明，3种手段均可不同程度地降低年度总费用，且节能效益随不同的操作周期有所改变．

• 基于汉语语音素材的响度算法误差研究

  李德民,祝培生,路晓东,陶畹琪,周凯宇,任锡洁

  对两类在国际上得到广泛接受的响度模型即Moore和Zwicker时变响度模型及ITU(国际电信联盟)标准推荐响度模型进行了对比研究．通过耳机回放的主观听音实验评估了这两类响度模型在计算汉语语音素材总响度时的有效性．模型的评价采用了4种不同的统计量，对模型的绝对精度和相对精度进行了度量．研究发现，ITU-RBS.1770-4推荐响度模型相对简单，更易于对语音素材的总响度进行度量；在计算汉语语音素材的总响度时，ITU标准推荐响度模型比Moore和Zwicker时变响度模型的精度高，提高了0.5~2dB．

• 垂直振动成型冷再生混合料疲劳特性研究

  蒋应军,林宏伟,韩占闯,陈浙江,胡永林

  为深入研究乳化沥青冷再生混合料的疲劳特性，采用更符合混合料现场压实工况的垂直振动法成型圆柱体试件．研究了RAP掺量、成型方法及浸水环境对冷再生混合料疲劳特性的影响，应用Weibull分布建立冷再生混合料疲劳方程，并借助扫描电镜揭示了冷再生的疲劳抗裂机理．结果表明：新集料掺量对冷再生混合料疲劳性能有显著影响，疲劳性能随新集料掺量的增加呈抛物线变化趋势，当新集料掺量为20%时抗疲劳性能最优；垂直振动法设计冷再生混合料在应力作用下的抗疲劳性能及对应力变化敏感性优于马歇尔法；与未浸水试件相比，不同应力水平下浸水试件的疲劳寿命均缩短，对应力变化更加敏感；水泥-乳化沥青胶浆相互渗透胶结，并将集料紧密黏结，形成较致密的网状结构，有效改善胶浆与集料的界面协调变形，延缓裂缝发展．

• 偏热环境暴露对分体空调控制行为影响

  陆佳敏,李念平,何颖东,韩阳丽

  在有无风扇的情况下，通过改变暴露温度与暴露时长，研究了较高空气温度的偏热环境下不同热暴露经历对中国长沙某办公房间内人员分体空调控制行为的影响．结果表明，经历28℃和30℃的热暴露后，受试者无风扇使用时最终选择的室内温度分别为25.3~26.3℃与25.7~26.7℃，而使用风扇后最终选择的室内温度分别为26.7~27.4℃与?26.9~27.3℃，相比无风扇时上升了0.5~1.7℃与0.6~1.3℃．受试者的变温需求(初始与最终)在无风扇使用时与暴露时长呈二次非线性关系，在有风扇使用时呈线性关系．各工况中，人员变温需求与室内温度呈三次非线性关系，与人员的总体热感觉存在线性相关性．暴露温度、暴露时长和有无风扇3个因素对控制行为的单独作用显著(p<0.05)，其中暴露温度的影响最大，暴露时长的影响最小．

• 基于轮胎滚动下落法的PA路面噪声性能影响因素研究

  张怡文,韩森,刘亚敏

  为了更好地模拟轮胎-路面交通噪声产生机理，提出了轮胎滚动下落的室内试验方法．基于此方法，研究了不同影响因素(空隙率、路面厚度、公称最大粒径、TPS改性剂用量)对PA(大空隙沥青)路面噪声性能的影响．研究表明：PA路面的噪声主体集中分布在400~5000Hz，噪声尖峰分布在630~800Hz，与实际交通噪声频谱图分布情况一致．随着空隙率、TPS改性剂用量以及路面厚度增大，A计权声压级明显降低，PA路面噪声性能显著改善；由公称最大粒径的改变引起的声压水平变化不甚明显．此外，灰关联度计算结果显示，不同因素对噪声性能影响程度大小依次为路面厚度>TPS改性剂用量>公称最大粒径>空隙率．

• 预应力度对节段拼装桥墩抗震性能影响研究

  包龙生,宋吉宏,于玲

  为了研究预应力度对节段拼装桥墩抗震性能的影响，采用ABAQUS有限元软件对不同预应力度的桥墩进行仿真模拟分析，并通过拟静力试验验证模拟准确性．由模拟与试验结果得到：预应力连接的节段拼装桥墩滞回曲线呈旗帜型；节段间榫卯剪力键提供抗剪承载力，减小了桥墩节段间应力及位移，避免了节段间的相对滑移；ABAQUS有限元软件对桥墩的数值模拟与试验相比误差不超过15%；随着预应力度的增大，节段拼装桥墩屈服位移和极限位移有一定的增加，累积耗能能力显著增强，但对桥墩延性及残余位移影响不大．

• 新型建筑智能化平台节点拓扑匹配算法研究

  杨亚龙,洪德健,张睿,刘为

  针对新型建筑智能化平台中空间拓扑与节点拓扑一致性问题，提出了一种拓扑匹配算法．在拓扑匹配过程中，通过提取AutoCAD建筑平面图的B-rep信息，将其表示为以空间单元为节点的属性邻接图．建筑平面图空间拓扑被表示为大图，平台中智能节点交互形成的拓扑被表示为小图，一致性问题被转化为大图中查询同构小图问题．该算法与传统的子图同构算法相比，首先利用顶点度优化匹配顺序，其次增加顶点的邻域信息作为剪枝条件，对候选集匹配项进行筛选，最后采用非递归-回溯思想对数据节点进行验证，并在真实的数据集上验证了算法的适用性与高效性．

• 基于势场蚁群算法的机器人全局路径规划

  陈余庆,李桐训,于双和,沈智鹏

  研究了智能移动机器人的全局路径规划算法改进问题．结合蚁群算法的全局性与人工势场的确定性优势，提出一种势场蚁群算法．即在基本蚁群算法迭代初期，通过人工势场法影响蚂蚁的信息素量，从而提升寻找最优路径的效率．基于栅格模型，设计了算法的执行步骤．此外，分析了不同的信息素启发因子和信息素挥发系数对算法路径长度、迭代次数和收敛速度的影响．最后仿真验证了该算法优于基本蚁群算法，也得出了信息素启发因子参数选择的合理范围．

• 基于改进小波降噪的MEMS间接粗对准方法研究

  陈光武,程鉴皓,李少远,李文元,张琳婧

  当前MEMS惯性传感器陀螺仪精度较低导致输出信噪比较小，使得MEMS捷联惯导系统初始对准时误差较大，初始偏移明显，影响后续的解算精度，定位信息不准确．为此提出了一种利用改进阈值函数的小波对原始数据降噪处理后再采用磁强计辅助的MEMS间接粗对准的方法，通过引入调节系数使阈值函数同时具备软阈值和硬阈值两种特性，使得改进后的小波函数在远离阈值处有明显的边缘特性，而在靠近阈值的地方具有较好的连续性，避免信号重构时产生突变，有效减少了使用单一软阈值或硬阈值的局限性．为了避免陀螺仪精度对初始对准结果的影响而采用磁强计辅助对准，利用小波阈值降噪来对加速度计与磁强计的原始数据进行降噪处理后再进行姿态解算，提高了初始对准精度．