上海交通大学学报

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上海第⑧层黏土沉积环境及超固结特性

刘丽斌, 兰立信, 李明广, 叶冠林

2020,54 (3): 221-226.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.03.001

摘要 ( 1182 )

PDF(806KB) ( 530 )

随着地下空间设施的日益拥挤，地下结构的建设深度不断增大，对深层土体的研究显得越发重要.通过研究末次冰期以来中国东海海平面和大气温度的变化，分析上海深层土(⑥～⑨层)的沉积环境，发现⑥～⑨层土沉积环境依次为：湖泊、河流-滨海、湖泊和河流-滨海、河流.通过运用Becker能量法分析高压固结试验结果得出⑧层土超固结比在3.0左右；通过全自动控制静力三轴仪三轴固结不排水试验发现土样破坏时的孔压力系数为负值，且呈现出强超固结土的性状.分别从应力和非应力的角度分析⑧层土产生超固结的原因：应力原因包括地下水位下降、土体孔隙水消散，导致土体中的有效应力有所增加；非应力原因包括长时间的次固结作用和土体的胶结作用.

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冲击致损的夹层玻璃板开裂后的静载强度

刘炘炜, 杨健, 王星尔, 刘强

2020,54 (3): 227-238.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.03.002

摘要 ( 1056 )

PDF(15467KB) ( 274 )

选用混合浮法和钢化玻璃的双层和三层夹层玻璃，并采用单种SentryGlas@Plus (SGP)或混合SGP/聚乙烯醇缩丁醛(PVB)胶层，对5组15块冲击致损后的夹层玻璃板进行静载试验.通过分析试件的荷载-挠度关系，研究玻璃裂纹模态、胶层性能对夹层玻璃开裂后强度的影响.试验结果显示：底层玻璃的裂纹模态对夹层玻璃构件的承载方式起着决定性作用；相比于钢化玻璃，浮法玻璃能形成“更有利的碎片形状”，因而能形成更好的传力路径并显著影响夹层玻璃的开裂后强度；对于双层夹层玻璃，底层为浮法玻璃的开裂后强度比底层为钢化玻璃的开裂后强度高46.5%；对于三层夹层玻璃，采用混合SGP和PVB胶层时开裂后强度仅为采用双层SGP的37%；从破坏模式而言，前者破坏后出现中心贯穿，呈现不利的脆性破坏特征，而SGP/PVB混合夹层玻璃则增加了样本的延性，充分发挥了胶层的性能.

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阴极区添加腐植酸缓冲液对电渗排水效果影响的试验研究

周建, 甘淇匀, 钱未, 曹云

2020,54 (3): 239-246.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.03.003

摘要 ( 962 )

PDF(1213KB) ( 336 )

根据重金属污染土壤电动修复技术，在土壤阴极区添加腐植酸，通过调节pH值改善电渗排水效果，并从多个角度对最终排水效果进行了比较.提出ζ电势计算公式与排水速率的关系，并从ζ电势、碱金属离子和富里酸络合物3个角度对试验结果进行解释.结果表明：阴极区添加腐植酸会阻碍电渗排水过程，不能改善排水效果；高腐植酸含量的软土不宜进行大规模电渗排水固结.

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考虑设备可靠性与能耗的平行机调度

许显杨，陈璐

2020,54 (3): 247-255.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.03.004

摘要 ( 957 )

PDF(1118KB) ( 395 )

在考虑能耗的平行机调度问题中同时考虑设备可靠性对能耗成本的影响，以最小化延迟成本和能耗成本加权和为调度目标，建立数学规划模型.设计了蚁群算法对问题进行求解，引入一种新的启发因子定义蚁群搜索过程，并通过局部搜索算法提升蚁群搜索的质量.算例实验结果表明该调度方法有效且具有较高的效率，可以降低能耗及生产总成本，具有实用价值.通过敏感性分析研究了设备可靠性离散程度、交付期松紧对于调度决策的影响，可为车间实际生产决策提供支持.

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船舶动力系统全生命周期绿色设计的评价方法

王瑞昌,陈志华,明新国

2020,54 (3): 256-264.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.03.005

摘要 ( 914 )

PDF(1040KB) ( 358 )

为缓解船舶对环境的污染，实现船舶动力系统的绿色设计，通过研究船舶动力系统全生命周期绿色设计流程，确定了船舶动力系统绿色设计系统边界，构建了船舶动力系统的全生命周期绿色度评价指标体系.在考虑评价指标之间相互作用关系的基础上，综合利用Delphi法和网络分析法，建立评价指标超矩阵并对之求极限，确定了船舶动力系统绿色度评价体系中各指标的综合权重.参照某现役船舶动力系统，对所提出方法进行验证，并针对不同绿色设计方案进行解释说明，为船舶动力系统的绿色设计评价提供了新的方法.

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不同叶顶间隙下压气机旋转不稳定性特性

赖生智，吴亚东，田杰，欧阳华

2020,54 (3): 265-276.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.03.006

摘要 ( 1092 )

PDF(11604KB) ( 366 )

采用全通道数值计算方法对一台单级低速轴流压气机旋转不稳定性(RI)特性进行分析，研究了4种叶顶间隙条件下RI的频率特性、模态特性和流场特性的变化及原因.采用相干分析方法得到相邻叶片通道内同角度位置压力信号相干函数和互功率谱，显示产生RI流动的通道涡结构在周向的传播特性.空间模态分解和旋转源机理分析得到RI的周向模态特性，影响RI通道涡结构的脉动和旋转特性及其在绝对和相对坐标系下的关系.结果表明：随着叶顶间隙的减小，叶顶流动强度减弱，RI现象强度逐渐减弱，主模态阶数增大.

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考虑裁切效应飞艇囊体模型充气数值模拟与试验

李意，陈务军，高成军，王雪明，何巍

2020,54 (3): 277-284.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.03.007

摘要 ( 953 )

PDF(8877KB) ( 296 )

为了研究飞艇囊体结构的力学性能，建立了考虑裁切效应的囊体缩比模型.首先进行了织物膜材的双轴拉伸试验，根据试验结果拟合出材料力学参数的应力响应面并编写了材料模型子程序.利用Abaqus模拟了囊体裁切过程，建立了飞艇囊体初始构型的有限元模型，并对囊体充气过程进行了数值模拟.最后设计并制作了飞艇缩比模型并进行充气试验，测量了不同内压下膜面的变形特征.结果发现：考虑裁切效应得到的囊体初始构型和理想回转体模型存在明显的差异；裁切模型膜面变形最大值误差在12%以内，并且随着内压的增大，模型分析误差逐渐减小；裁切效应在飞艇精细化建模分析中具有不可忽略的作用.

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浸没及非浸没刚性短植被群对异重流运动特性的影响

熊杰，袁野平，林颖典

2020,54 (3): 285-294.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.03.008

摘要 ( 877 )

PDF(7663KB) ( 240 )

利用一系列开闸式异重流水槽实验，研究不同刚性植被密度和高度的短植被群对异重流运动的影响.通过高速摄像机拍摄异重流的运动过程，利用粒子图像测速技术得到局部流场结构.结果表明：异重流在流经短植被群时，存在半椭圆形和三角形两类轮廓；运动过程分为坍塌阶段和自相似阶段，并且植被可以显著促进异重流从坍塌阶段向自相似阶段的转换，但对坍塌阶段的头部速度影响不显著.当无量纲植被高度(植被高度与水深比值)为0.21，植被密度为18.0%时，异重流会同时沿着植被上方及植被间运动，植被上方的异重流密度较植被内大，因此会产生瑞利-泰勒不稳定性.此外，异重流在植被区域流动的掺混系数随头部位置而递减，且较无植被情况小.在流入浸没式植被后，异重流会以植被顶部为新的“底部边界”，形成负涡度带，但植被顶端的异重流仍与环境水体发生掺混形成正涡度带.植被会减缓异重流运动速度，进而降低正涡度带的强度，并且植被密度与正涡度的抑制程度成正相关.

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基于零空间行为法的自主水下机器人避障策略

庞师坤，梁晓锋，李英辉，易宏

2020,54 (3): 295-304.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.03.009

摘要 ( 1435 )

PDF(1569KB) ( 711 )

针对自主水下机器人(AUV)在复杂海底环境驶向目标点的过程中可能遇到动静态障碍物的问题，设计了基于零空间行为(NSB)法的避障策略.首先将AUV驶向目标点的整体任务分解成不同的子任务，并把避障子任务设为最高优先级任务；对于多任务控制目标，将由低优先级任务向量向高优先级任务向量的零空间进行投影得到的综合任务向量作为最终输出函数；在完成高优先级任务的同时，部分或全部完成低优先级任务，以避免各任务目标的相互冲突.随后根据不同子任务的优先级设计相应的任务函数，研究了针对静态和动态障碍物的避障策略；推导并建立了AUV运动的综合输出函数，以确保其在驶向目标点的过程中对不同类型障碍物进行有效规避.模拟计算结果证明该方法是有效的和可行的，在复杂障碍物环境中能够达到预期的避障效果.

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基于人工势场和虚拟领航者的智能车辆编队控制

王树凤，张钧鑫，张俊友

2020,54 (3): 305-311.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.03.010

摘要 ( 1480 )

PDF(1118KB) ( 634 )

为提高交通效率和道路安全，对公路环境中的智能车辆编队控制问题进行了研究.采用人工势场和虚拟领航者相结合的方法进行车辆控制，考虑公路环境约束和编队纵横向安全距离，以理想公路编队为目标，提出虚拟领航者椭圆势场作用域，建立编队单元模型，并通过Lyapunov函数证明了模型的稳定性.为提高编队单元模型的应用灵活性，消除多车编队车辆位置误差问题，将分解-迭代思想引入到多车辆编队控制中，依据道路条件设立编队单元的纵横向迭代.以六车辆编队为例进行仿真验证，结果表明：所建立的车辆编队模型可以稳定有效地控制车辆，实现理想公路编队行为.

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液罐车精确动力学建模及其侧倾稳定性

任园园，李显生，郑雪莲，王杰

2020,54 (3): 312-321.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.03.011

摘要 ( 950 )

PDF(1457KB) ( 503 )

建立了常见罐体内液体侧向晃动的等效椭圆规钟摆模型，推导了罐体非惯性参照系下的钟摆动力学方程，并通过整车受力分析构建了液罐车精确动力学模型.基于此，在TruckSim中搭建了液罐车模型，研究其动力学响应特性.研究发现：与普通载货汽车相比，液罐车在侧向稳定性上有轻微的过多转向特性，其转弯半径下降约3%～7%；在侧倾稳定性上，罐车横向载荷转移率显著提高，充液比小于0.7时其临界稳定车速下降30%以上.参与冲击的液体质量占整车总质量的比值是影响罐车侧倾稳定性的关键因素，该值主要由充液比和罐体形状决定.罐车应尽量避免充液比0.4～0.7的情况，此时车辆的侧倾稳定性最差；当绝大多数情况下货物充液比不低于0.8时，车辆应装配长短轴之比较大的椭圆柱罐体，其他情况下应装配圆柱罐体.液体黏度主要对车辆的瞬态响应产生影响.液体黏度的提高能显著降低车辆稳态响应时间和超调量，且罐体长短轴之比越大，效果越显著.

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面向火箭总装过程的工期延误预警方法

张洁，赵新明，张朋，盛夏，晁晓娜，田凤祥

2020,54 (3): 322-330.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.03.012

摘要 ( 1093 )

PDF(1507KB) ( 520 )

为了预防运载火箭总装过程中因动态事件引发的工期延误问题，保证火箭总装任务的按期交付，提出一种工期延误预警方法.该方法包括3个关键步骤：警情监测、警兆识别与警度预报.通过分析火箭总装工期的各种扰动因素及其作用机理，设计定量模型衡量各扰动因素的预警指标，实现火箭总装任务的进度监测.通过充分考虑各警度等级样本数量的不平衡性，应用不平衡分类算法实现警兆识别.通过综合考虑预警样本拖期程度与预警时间节点调整的难易度，设计相应的警度等级以实现警度预报.将该预警方法应用于上海某航天总装厂的实际总装过程数据，以验证该方法的有效性与优越性.

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