山东大学学报 (工学版)

基于免疫模糊聚类RBF网络的交通信息融合算法

杨立才,叶杨,聂红涛,刘慧慧,林洁

2008, 38(5): 1-5 . doi:

摘要 ( 923 )

PDF (388KB) ( 1662 )

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在径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络应用于交通信息融合的研究中,采用模糊C均值(fuzzy C-means,FCM)聚类算法确定径向基网络隐层中心点,一般随机初始化聚类中心,训练过程容易陷入局部极小.结合人工免疫系统的克隆选择原理,提出了一种新的产生初始聚类中心的方法,与FCM聚类算法有机集成,共同训练径向基函数网络的结构参数.该方法避免了网络训练陷入局部最优的问题,收敛速度有所提高,得到了较好的融合效果.实例仿真验证了算法的有效性和实用性.

公路快速货运复合轴辐式网络规划分析

张健,吴耀华,刘沛,王艳艳

2008, 38(5): 6-9 . doi:

摘要 ( 850 )

PDF (268KB) ( 1360 )

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与纯轴辐式运输网络相比,带有直达线路的复合式轴辐式网络可以有效减少货物转运的次数,从而缩短服务时间,减低运营成本.本文以某区域性快运公司为例,将直达线路引入其原有的轴辐式网络,并建立了数学模型,通过选择不同装载容量的车辆并采用遗传算法求解该模型,设计出具有直达线路的混合轴辐式网络.仿真试验结果证明,采用改进后的混合轴辐式网络,该公司的运营成本可降低2.76％.

橡胶沥青制备工艺及其性能的研究

杨永顺,曹卫东,李英勇,张崇高

2008, 38(5): 10-13 . doi:

摘要 ( 833 )

PDF (575KB) ( 2688 )

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首先通过室内试验研究了不同粒径、不同掺量的废轮胎橡胶粉对基质沥青的改性效果,而后研究了橡胶沥青的性能随反应温度、时间的变化规律.结果表明:采用粒度为80目、量15％(质量分数)的橡胶粉制备橡胶沥青,其性能最优.橡胶沥青的性能与反应温度、时间之间具有很强的依赖性.当反应温度高于200℃,反应时间超过60min的条件下,随着反应温度的升高和时间的延长,橡胶沥青的粘度显著下降.在高温条件下,当反应时间超过4h后,橡胶沥青的性能开始老化.基于试验研究结果,对橡胶沥青的生产及应用提出了几点建议.

隧道中墙承载模型与稳定性判据研究及其应用

王汉鹏,郑学芬,李术才,范丽

2008, 38(5): 14-18 . doi:

摘要 ( 834 )

PDF (646KB) ( 1362 )

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如何确定连拱隧道和小净距隧道中墙的合理宽度是隧道设计中的难题.建立了中墙承载应力与隧道跨度、中墙宽度和隧道埋深之间的关系,应用数值方法计算了不同中墙宽度、不同隧道埋深情况下中墙内的垂直应力,采用回归的方法确定了中墙承载的修正系数K与隧道跨度和中墙宽度的关系,从而建立了连拱和小净距隧道中墙的承载模型.将单轴抗压强度作为连拱隧道混凝土中墙的极限强度,根据极限平衡理论建立了小净距隧道原岩中墙加锚支护的极限强度,最后分别给出了连拱隧道和小净距隧道中墙的稳定性判据.举例说明了中墙稳定性判据在设计中的应用,并采用弹塑性损伤有限元计算结果验证了判据的可用性.

轮载作用下饱水沥青路面的动力响应

崔新壮,金青

2008, 38(5): 19-24 . doi:

摘要 ( 966 )

PDF (1439KB) ( 1785 )

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为了对沥青路面内的动水压力进行研究,基于Biot固结方程,将沥青混和料看作多孔介质,并考虑了它和水体的惯性力及两者之间的耦合作用,对饱水沥青路面进行了快速Lagrange有限差分分析.结果表明,水压的产生和消散在轮载作用过程中同时存在,导致面层内正负水压力及渗透力随时间交替出现,这证实了水损坏过程中的水力反复泵吸作用.动孔隙水压力随车速的增大而增大,而且由于水压力的存在路面弯沉和面层内的有效应力减小了,但水对沥青膜的乳化和置换作用加强了.动水压力的最大值出现在面层底部,所以建议在面层底部设一排水层,将排水状态由单面排水变为双面排水,将有效抑止水损坏的发生.

隧道信息化施工地质灾害预警预报技术研究

薛翊国,李术才,张庆松,李树忱,苏茂鑫,刘钦

2008, 38(5): 25-30 . doi:

摘要 ( 1074 )

PDF (895KB) ( 1327 )

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在岩溶强发育地区隧道信息化施工过程中,存在涌水涌泥、塌方等地质灾害的高风险,给施工安全带来了重大灾难和无法估计的经济损失.本文在高风险岩溶隧道地质灾害综合预警预报方法研究的基础上,结合隧道超前地质预报“三结合”原则,利用综合超前地质预报技术对隧道开挖前的地质灾害进行综合预报,利用监控量测技术对隧道开挖后的围岩因大变形而导致的地质灾害事故进行预警,以高风险特长岩溶隧道为例,将超前预报和监控量测相结合对高风险岩溶隧道地质灾害,如大型塌方、涌水涌泥等地质灾害进行了成功的预报预警,避免了人员伤亡和重大经济损失.所采用的灾害预报技术手段和所提出的预警机制及方法及对类似工程具有一定的借鉴与指导意义.

基于可拓学的砂土液化等级评价研究

黄增彦,王广月,李倩,赵明

2008, 38(5): 31-35 . doi:

摘要 ( 863 )

PDF (261KB) ( 1711 )

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砂土液化等级的判别方法多种多样,考虑的因素有多有少.但不同判别方法中考虑的因素,由于评分标准的不同不可以任意相互选用,导致了传统砂土液化等级判别方法的局限性.可拓评判则从可拓集合理论出发,建立多指标性能参数的等级评定模型,通过定量的数值表示评价结果,这样可以使评价指标最优化地接近实际的土质情况,评价结果自然比传统评价方法更加准确.结合改进的层次分析法(The Analytic Hierach Process),应用可拓理论对砂土的液化等级进行评价,较好地解决了工程中的实际问题.

自然通风湿式冷却塔传热传质的三维数值分析

赵元宾,孙奉仲,王凯,高明

2008, 38(5): 36-41 . doi:

摘要 ( 804 )

PDF (1301KB) ( 2374 )

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基于CFD软件Fluent和传热传质理论,建立了自然通风逆流湿式冷却塔空气三维运动控制方程、液相冷却水运动控制方程以及气水两相间传热传质的理论模型.采用标准k-ε湍流模型进行应力封闭,对塔内传热传质过程进行了三维数值计算.计算分析了塔内外空气的速度场、温度场和含湿量场,给出了塔内冷却水温度分布场,指出塔内雨区外侧部分区域空气和冷却水温度均低于环境干球温度,并指出进风口上沿存在纵向漩涡影响气水两相间的局部传热传质强度.计算了塔内各区冷却水蒸发量,给出塔内不同高度处淋水密度的径向分布曲线和塔内传热传质区的气水比分布场,指出传热传质主要发生在填料区.

非规则截面散热板内嵌热管的传热能力分析

曲燕,程林,栾涛

2008, 38(5): 42-45 . doi:

摘要 ( 847 )

PDF (900KB) ( 2111 )

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对一种空间实验装置中电子箱热控制系统的关键热控元件——散热板内嵌热管的传热能力进行了热分析计算.采用热容热阻网络法,建立了非规则截面槽道热管的传热模型,在传热网络分析的基础上,以热管No.21和热管No.22为例,选取空间实验装置在最热工况下稳定运行和最冷工况下从启动到稳定运行两种实验边界条件,计算了热管的传热能力,并与西班牙IberEspacio热管公司提供的传热极限数据进行了比较.结果表明,全部内嵌热管都能在传热极限范围内可靠运行,其中最热工况和最冷工况下热管的最大传热能力分别为工作温度41.7℃时的74.9W·m和-9.3℃时的69.6W·m.

摆动式搅拌槽内宏观流场的数值模拟

杨锋苓,周慎杰,张翠勋

2008, 38(5): 46-49 . doi:

摘要 ( 683 )

PDF (1250KB) ( 1646 )

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搅拌设备效率的高低在很大程度上取决于其内部流场的结构,因而对流场的研究就十分重要.采用FLUENT软件对自行设计的摆动式搅拌槽内的流场进行数值模拟,模拟时运用动网格技术来指定搅拌器的运动规律,采用标准k-ε模型对速度场进行了求解.结果表明:槽内的流场为充分发展的湍流,摆动式搅拌为径向流搅拌,桨叶上方的流动以切向剪切为主,下方以径向流为主.

质子交换膜燃料电池动态特性仿真

王振,康兴娜,韩吉田,于泽庭,查利权

2008, 38(5): 50-56 . doi:

摘要 ( 830 )

PDF (868KB) ( 1295 )

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在质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells, PEMFC)经验模型的基础上,建立了一种PEMFC动态特性建模和仿真的方法,应用MATLAB的SIMULINK仿真工具建立了PEMFC的动态仿真模型,仿真研究了电池堆的运行参数等对电池输出性能的影响.该方法可以应用于燃料电池的动态特性仿真分析、优化设计和燃料电池系统的自动控制.

面向绿色设计的产品AHP生命周期环境影响评价模型

李方义,李剑峰,段广洪,李建志

2008, 38(5): 57-61 . doi:

摘要 ( 855 )

PDF (1524KB) ( 1792 )

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产品全生命周期分析和评价（life cycle assessment, LCA）是实施绿色设计和绿色制造的关键技术，而LCA技术的核心是产品全生命周期环境影响评价模型的建立.依照ISO14000框架，提出了利用面向绿色设计的层次分析法（analytic hierarchy process, AHP）方法对产品生命周期环境影响进行分析和评估，并建立了五层AHP评价模型.其次，详细论述了该评价模型的基本特性和应用过程.最后，通过具体实例的评估和分析介绍了该方法的应用.

基于扰动大气模型的空基拦截器轨迹规划

王萍,潘伟

2008, 38(5): 62-66 . doi:

摘要 ( 857 )

PDF (596KB) ( 1439 )

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针对运行于地球低轨的威胁目标,提出了一种可用于空基拦截器的精确轨迹规划方法. 考虑了大气密度与风场的系统性扰动,建立了有限推力拦截器最优控制问题动力学模型,并用直接配置法与序列二次规划法(sequential quadratic programming, SQP)进行了数值求解,得到了更加精确的拦截轨迹. 最后用算例证明了方法的有效性.

可合流的自动分拣系统订单排序优化

张贻弓,吴耀华

2008, 38(5): 67-71 . doi:

摘要 ( 989 )

PDF (629KB) ( 2184 )

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现代自动分拣系统广泛采用先分区拣选后订单合流的分拣策略,其中存在着订单排序优化问题. 对此,首先提出一种可压缩式订单合流方法,即提前各分区内订单货物的开始拣选时间,并在订单合流过程中将提前的拣选时间转化为对货物间距的压缩,从而既减少了订单总拣选时间,又避免了合单过程中货物的冲突.由于订单的拣选次序影响各订单的提前拣选时间,进而影响订单总拣选时间,故建立订单排序优化问题的数学模型并归结为旅行商问题(traveling salesman problem， TSP)问题,即各订单类似于待访问的城市,受订单排序影响的各订单拣选时间类似于各城市之间的距离,目标为求得合理的订单排序,从而使得总拣选时间最小. 最后应用最大最小蚁群算法(max-min ant system, MMAS)求解该模型.仿真结果显示,订单排序优化后自动分拣系统的拣选效率有了较大幅度的提高.

基于蚁群神经网络算法的机器人逆解

梅红,王勇,赵荣齐

2008, 38(5): 72-76 . doi:

摘要 ( 888 )

PDF (495KB) ( 1720 )

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提出了一种机器人逆运动学问题建模的新方法.利用神经网络逼近机器人逆运动学的输入与输出、利用改进的蚁群算法学习神经网络.针对蚁群算法主要用于离散优化的特点,对基本的蚁群算法进行了改进,采用了全局搜索、局部搜索和确定性搜索,为连续问题的优化提供了一条新的思路.利用改进的蚁群算法学习神经网络,为神经网络提供了一种新的学习算法，使得该方法兼具了蚁群算法与神经网络的优点.应用实例表明了该方法的有效性,提高了机器人逆运动学求解的速度和精度.

山东省河流环境容量及最大允许排污量研究

慕金波,甄文栋,王忠训,张洪秀,程磊,杜金辉

2008, 38(5): 77-81 . doi:

摘要 ( 999 )

PDF (301KB) ( 2106 )

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规范了水环境容量的定义和分类,建立了符合山东省水文、水资源特征和水环境状况的河流水环境容量模型,构建了适合北方地区的河流水环境容量计算程序和方法;摸清了水功能区-入河排污口-点源排放口的一一对应关系,提出了将水域环境容量转换为陆域点源最大允许排污量的估算方法.以山东省内239条河流547个水功能区为研究对象,计算了在满足水功能区划条件下的水环境容量及最大允许排污量,从而为全省制定水污染物容量总量控制方案提供了科学依据.

济南泉域“三水”转化与泉水恢复关系研究

孟庆斌,邢立亭,滕朝霞

2008, 38(5): 82-87 . doi:

摘要 ( 999 )

PDF (1281KB) ( 1929 )

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分析了济南泉水动态特征,对济南泉域岩溶水系统“三水”转化的模式进行了划分,认为来自间接补给区河道径流补给减小、直接补给区河道断流入渗能力降低和城市化建设是地下水补给区入渗功能退化和泉水断流的根本原因. 提出利用雨洪水直接补给区补源、控制城区扩展、优化开采布局等泉水保护措施.

颗粒膨润土的制备技术及对染料脱色性能的研究

原爱娟,岳钦艳,李倩,高宝玉,李静

2008, 38(5): 88-93 . doi:

摘要 ( 875 )

PDF (679KB) ( 1627 )

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以淀粉为胶粘剂、煤粉为致孔剂，对粉末状膨润土进行颗粒化研究.实验中考察了温度、时间、胶粘剂和致孔剂的用量等影响因素，利用正交实验确定了多孔膨润土颗粒的最佳制备条件.然后用阳离子聚合物EPI-DMA对其进行孔隙内的有机负载，从而得到阳离子聚合物/膨润土颗粒.实验结果表明，颗粒化的最佳条件为：质量比为40∶10∶1的膨润土粉末、煤粉和淀粉制备的颗粒于600℃下煅烧6h.在此基础上研究了阳离子聚合物EPI-DMA对多孔膨润土颗粒进行有机负载的优化条件为：改性剂浓度50g·L^-1，水浴40℃条件下反应4h.在此条件下制得的阳离子聚合物/膨润土颗粒对活性翠蓝K-GL的脱色效果可达96.78%.

山东省水生态环境承载力探讨

王俊英,杜金辉,吕培茹,张媛,慕金波

2008, 38(5): 94-98 . doi:

摘要 ( 898 )

PDF (277KB) ( 1966 )

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水生态环境承载力可以作为衡量区域经济社会与水生态环境协调程度的判据.以生态环境需水量和水环境容量作为水生态环境承载力研究的基础，构建了山东省水生态环境承载力评价指标体系，进行了单项指标评价；建立了水生态环境承载力综合评价方法，并对山东省2000～2005年水生态环境承载力进行了综合评价.研究成果为有关决策部门指导水环境管理、水资源保护和推进生态省建设提供了科学依据.

粉末溅射金属氧化物气敏薄膜和元件Ⅰ. 粉末溅射金属氧化物气敏薄膜

田芳,郭晓丽,张颖欣,王倩,裘南畹

2008, 38(5): 99-101 . doi:

摘要 ( 991 )

PDF (239KB) ( 1992 )

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利用反溅,发展了粉末溅射工艺；指出了粉末溅射对研制稳定的薄膜气敏元件的重要性；给出了粉末掺杂比与薄膜掺杂比关系的实验结果;给出了SnO₂(100~x)／CeO₂(x)最佳灵敏度的掺杂x％的范围;给出了灵敏度随膜厚变化的特征,以及一些薄膜的最佳膜厚lx的数值;给出了响应时间随膜厚变化的规律.

模拟体液法制备仿生纳米级羟基磷灰石

张爱娟

2008, 38(5): 102-106 . doi:

摘要 ( 1087 )

PDF (875KB) ( 3528 )

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以模拟体液为溶剂,磷酸钠和硝酸钙为溶质反应合成了纳米羟基磷灰石(HAP)粉体.利用X射线衍射、红外吸收光谱、扫描电子显微镜、X光电子能谱、原子吸收分光光度计对合成的HAP粉体的物相组成、化学组成、微观形貌、及体外生物活性进行了研究.用化学方法分析了羟基磷灰石晶体的Ca／P摩尔比.结果表明:合成的HAP晶体呈针状,长约60～70nm,宽约10～20nm,具有弱结晶结构,含有Na⁺、CO₂^-3基团,更接近于自然骨磷灰石的结构特点.HAP具有一定诱导钙、磷沉积的能力.

黄粉虫中甲壳素和壳聚糖的提取工艺研究

窦珍伟,刘宝,孟宪武,于丽丽,公绪春

2008, 38(5): 107-112 . doi:

摘要 ( 1106 )

PDF (449KB) ( 2113 )

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以微波干燥的黄粉虫为原料, 研究了索氏抽提法提取油脂、碱法脱除蛋白质、酸浸法去除灰分、次氯酸钠脱色和浓碱法脱乙酰基制备甲壳素和壳聚糖的工艺. 系统分析了不同工艺条件对甲壳素的残留蛋白质含量、灰分含量,壳聚糖的脱乙酰度、粘度的影响,得出制备甲壳素和壳聚糖的最佳工艺条件,以期为工业生产提供依据.

烧结Al₂O₃陶瓷在海水中的耐腐蚀性能研究

刘学文,石元昌,柏其亚

2008, 38(5): 113-116 . doi:

摘要 ( 890 )

PDF (621KB) ( 1642 )

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通过对SEM、孔径分布、孔隙率、弯曲强度等多项性能的测试,研究了由两性氧化物氧化铝烧结而成的陶瓷材料在海水中腐蚀的可能性. 研究结果表明,烧结氧化铝陶瓷在海水中浸泡一年后未发生腐蚀反应.

氧含量测定方法及在人造金刚石用触媒质量控制中的应用

田彬,许斌,李和胜

2008, 38(5): 117-120 . doi:

摘要 ( 832 )

PDF (299KB) ( 1573 )

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目前人工合成金刚石主要采用有触媒合金参与的高温高压静压法,触媒合金中的氧对金刚石的形核长大以及晶体质量影响很大,尤其是采用易氧化的铁基合金作触媒更为明显.阐明合金中氧对金刚石形核生长以及质量影响机理研究,已经成为国内外金刚石工作者关注的重点.本文综述了几种常用的测定氧含量的方法,在阐述机理的基础上对其进行了分类比较,同时对铁基触媒中氧含量的红外定量检测以及氧含量在触媒制备过程中的变化规律进行了探讨.

基于EMD的激光超声信号去噪方法

孙伟峰,彭玉华,许建华

2008, 38(5): 121-126 . doi:

摘要 ( 1046 )

PDF (1561KB) ( 1895 )

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基于连续均方误差的准则,提出了一种基于经验模态分解(EMD)的激光超声信号去噪方法.该方法将经验模态分解得到的固有模态函数(IMF)分为信号分量起主导作用，模态与噪声分量起主导作用模态,利用反映信号主要结构的模态对信号进行部分重建实现去噪.将该方法应用于测试信号与实际激光超声信号的去噪,实验结果表明该方法能够有效地去除噪声,并且不受主观参数的影响,具有自适应的特点.

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