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2019年 第25卷 第6期    刊出日期：2019-12-30

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研究论文

轨道交通 LTE-M 通信系统可靠性分析

解钧捷, 郑国莘

2019, 25(6):  859-869.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1984

摘要 ( 1254 )   HTML ( 240)   PDF (4279KB) ( 680 )  

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结合我国大规模轨道交通建设中基于城市轨道交通的长期演进 (long term evolution-metro, LTE-M) 无线通信系统应用于基于通信的列车控制 (communication based train control, CBTC) 时系统整体构架的问题, 从可靠性理论入手, 针对 CBTC 采用 1.8 GHz 的 LTE-M 专网传输的通信系统, 建立了不同系统构架下的可靠性模型并推导了相关公式. 借鉴磁浮列车 38 GHz 专频专网 CBTC 系统的高可靠性的系统构架, 在现有的 LTE-M 布置方案基础上提出了一种双网冗余及双交叉连接的系统构架, 使列车通信系统具有更高的可靠性, 为现有 LTE-M 的大量部署提供了可靠性更高的系统构架建议.

叶片疲劳寿命神经网络近似计算模型数值实验

王雷, 陆金桂, 李乐为

2019, 25(6):  870-878.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2016

摘要 ( 870 )   HTML ( 39)   PDF (1060KB) ( 210 )  

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借助结构近似分析, 建立叶片疲劳寿命神经网络近似计算模型, 近似计算风力机叶片疲劳寿命性能. 进一步通过风力机叶片疲劳寿命神经网络近似计算模型的数值实验, 得到学习样本数、神经网络隐含层节点数、学习精度对风力机叶片疲劳寿命近似计算结果的影响关系, 以提高风力机叶片疲劳寿命值近似计算的准确率. 基于神经网络的风力机叶片疲劳寿命近似计算方法, 为风力机叶片疲劳寿命性能计算提供新的计算手段.

一种改进的动力学约束人工势场法

韩知玖, 吴文江, 李孝伟, 张丹, 李春欣

2019, 25(6):  879-887.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2179

摘要 ( 1239 )   HTML ( 46)   PDF (6183KB) ( 340 )  

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传统的人工势场 (artificial potential field, APF) 路径规划算法存在局部极小值. 通过引入虚拟力, 提出了一种改进的人工势场算法, 该算法可在考虑控制对象动力运动约束条件下, 实现快速跳出局部极值的效果. 以固定翼无人机为例, 基于其动力学特性分析, 在改进人工势场法中增加了最小转弯角度的限制, 并通过仿真实现了可兼顾路径的距离短、平滑和安全性的最优规划.

VR 影像镜头组接的轴线规则

张婷婷, 张焱, 田丰

2019, 25(6):  888-897.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2160

摘要 ( 877 )   HTML ( 1366)   PDF (11636KB) ( 161 )  

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探索普通电影蒙太奇设计元素在虚拟现实 (virtual reality, VR) 电影中应用的可行性, 设计 VR 影像视点越轴评价实验. 通过对眼动追踪、空间标记的客观数据以及视觉连续性感知、空间感知、 沉浸感和舒适度的主观数据的分析, 研究 VR 影像越轴镜头组接对观众的影响, 归纳可行的轴线规则. 实验结果证明, VR 影像没有受到传统影片的轴线规则的限制. 在观看不同角度和不同速度的组合的 VR 影像时, 客观的空间标记偏差、视觉追踪程度和主观的评分都在可接受的范围内. 这表明在 VR 影像中越过传统的轴线拍摄是完全可行的, 研究情况均未对用户造成不适感, VR 影像存在特有的一套规则.

男男性行为人群中 HIV/AIDS 行为干预的动力学模型

梁小娇, 阮玉华, 娄洁

2019, 25(6):  898-907.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2013

摘要 ( 975 )   HTML ( 37)   PDF (3698KB) ( 216 )  

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通过动力学模型探讨了男男性行为者(men who have sex with men, MSM)中 HIV 的防治策略, 研究发现: 与实现联合国艾滋病规划署提出了"2030 年终结艾滋病"的 "3 个 90%" 防治目标相比, 若能做到一级预防, 即增加对艾滋病易感者进行行为干预, 如增加对易感者人群的宣传教育、提高有效的安全套的使用率等措施, 才能更快地降低艾滋病感染率; 在对抗 MSM 人群中的 HIV 传播过程中, 对易感者的干预效果大于对感染者的干预效果.

p-子群的局部性质与有限群的 p-幂零性

韩玲玲, 郭秀云

2019, 25(6):  908-917.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2031

摘要 ( 729 )   HTML ( 22)   PDF (544KB) ( 79 )  

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设 $G$ 是有限群, $P$ 是 $G$ 的 Sylow $p$-子群. 通过群 $G$ 的特殊的 $p$-子群 $\it\Omega(P\cap O^{p}(G))$ 在 $G$\\中的某种交换性给出了 $G$ 为 $p$-幂零群的充分条件.

自旋轨道耦合二维费米气体的热力学性质

梁成功, 张云波

2019, 25(6):  914-923.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2150

摘要 ( 747 )   HTML ( 31)   PDF (6874KB) ( 70 )  

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应用平均场理论研究自旋轨道耦合和塞曼场共同作用下二维费米气体的热力学性质. 通过求解能隙方程和粒子数方程, 讨论了自旋轨道耦合和塞曼场对系统的等温压缩系数、压强、超流序参和热力学熵的影响, 发现了不同于三维系统的新性质. 研究表明: 在自旋轨道耦合和塞曼场共同作用下, 玻色-爱因斯坦凝聚(Bose-Einstein condensate, BEC)极限区域的等温压缩系数和压强基本不随相互作用变化, 这与三维系统中等温压缩系数和压强在 BEC 极限区域随相互作用强度线性改变明显不同; 在 BCS(Bardeen, Cooper and Schrieffer) 极限下, 等温压缩系数和压强敏感地依赖于体系的自旋轨道耦合强度和塞曼场强度. 在合适的参数区域, 等温压缩系数、压强、超流序参数和热力学熵随自旋轨道耦合和 塞曼场强度非单调的变化行为; 在有限温度下, 热力学熵随自旋轨道耦合和塞曼场的改变在正常相和超流相表现出完全相反的变化规律.

西玛津的电子束辐照降解

毛雯, 吴明红, 彭诚, 程航, 徐刚

2019, 25(6):  924-932.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1945

摘要 ( 938 )   HTML ( 28)   PDF (1790KB) ( 88 )  

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西玛津是一种被广泛使用的三嗪类除草剂, 对人体存在毒性作用. 西玛津在地表水中被检测出, 因此有必要去除水体中的西玛津. 由于传统方法难以将西玛津的三嗪环打开, 因而无法矿化. 采用电子束辐照技术降解西玛津, 结果显示 1 mg/L 西玛津溶液在 4 kGy 剂量辐照后的降解率高达 99.0%, 表明电子束可以有效降解西玛津, 并且降解符合一级动力学. 酸性条件(pH=5)和 2 mmol/L H$_{2}$O$_{2}$ 均极大促进西玛津的降解, 自由基淬灭剂对西玛津降解的影响和降解过程中产生的离子浓度的变化, 表明羟基和水合电子在西玛津降解过程中发挥重要作用. 结合液相色谱质谱检测到的产物, 提出可能的降解路径.

抗抑郁药阿米替林的电子束辐照降解行为

邓飞, 李旭, 袁得宝, 赵涛, 毛雯, 吴明红, 徐刚

2019, 25(6):  933-942.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1955

摘要 ( 894 )   HTML ( 25)   PDF (2148KB) ( 46 )  

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药物污染物已成为环境中的新兴污染物, 抗抑郁药物污染物是其中重要的组成部分. 这类污染物对于环境有潜在的威胁, 且现有的污水处理技术难以有效降解. 研究将电子束辐照技术应用于抗抑郁药阿米替林(amitriptyline, AMI)的降解, 模拟了 AMI 在真实水环境中的降解, 各种影响条件包括初始浓度、辐照剂量、pH、H$_{2}$O$_{2}$量、气氛条件、离子对降解的影响, 并根据产物分析推断了可能的降解路径. 结果表明, 上述因素对 AMI 的辐照降解有重要影响, 目标物的降解遵循假一级动力学方程, 在辐照剂量为 5 kGy 时, 目标污染物得到完全降解. 电子束辐照技术是处理 AMI 污染物的良好方式.

Ag/AgCl/PDA-rGO 无酶葡萄糖传感器的构建

王瑞, 胡亦杨, 蒋晓濛, 赵攀登, 程伶俐, 焦正

2019, 25(6):  943-949.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1947

摘要 ( 858 )   HTML ( 33)   PDF (7551KB) ( 141 )  

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利用多巴胺的自聚性能及还原性, 采用一步法制备聚多巴胺/银复合物修饰的还原石墨烯复合纳米材料. 采用的工作电极是玻碳电极, 将制备的复合纳米材料滴涂在其表面, 构建了无酶葡萄糖电化学传感器 (Ag/AgCl/PDA-rGO). 材料的结构和组成借助X射线衍射、拉曼光谱等仪器进行了表征和分析, 表明本方法成功地将聚多巴胺和银复合物均匀地负载于还原石墨烯的表面, 同时通过调节反应时间, 改变和控制 Ag/AgCl/PDA-rGO 材料中聚多巴胺和银复合物的负载量. 此外, 使用交流阻抗技术和循环伏安法分析和研究了 Ag/AgCl/PDA-rGO 修饰电极的电化学性能. 试验结果表明, Ag/AgCl/PDA-rGO 构建的无酶葡萄糖传感器在葡萄糖浓度为 5$\sim $9 mmol/L 时, 线性关系良好.

金属有机骨架材料 ZnCo$_{\textbf{2}}$O$_{\textbf{4}}$/ZnO 中空纳米盒的制备及其电化学性能

郜子明, 董敬余, 陈大勇, 黄守双, 胡张军, 陈志文

2019, 25(6):  950-956.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1946

摘要 ( 929 )   HTML ( 36)   PDF (9988KB) ( 72 )  

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石墨是锂离子电池商用的负极材料, 但其较低的比容量 (372.0 mA$\cdot$h/g) 难以满足不断增长的高容量需求. 因此, 设计和制备高性能负极材料是提升锂离子电池能量密度及性能的关键因素之一. 首先以金属有机框架 ZIF-8 为模板构建出 ZIF-8@ZIF-67 核壳复合结构, 后经简单煅烧处理制备中空 ZnCo$_{2}$O$_{4}$/ZnO 复合纳米材料, 并通过 XRD, SEM, TEM 以及恒流充放电等对其结构、形貌及电化学性能进行研究. 结果表明: 中空 ZnCo$_{2}$O$_{4}$/ZnO 复合纳米材料作为锂离子电池负极材料时表现出良好的电化学性能, 初次放电容量达到 1 536.8 mA$\cdot$h/g; 以 100 mA/g 电流密度充放电 100 次后, 比容量稳定在 780 mAh/g, 显示出优良的电化学储能特性.

黏性土土水特征曲线基本参数的确定

孙德安, 张舟, 高游, 陈波

2019, 25(6):  957-964.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1977

摘要 ( 1218 )   HTML ( 1373)   PDF (6055KB) ( 104 )  

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利用压力板法和饱和盐溶液蒸汽平衡法测试了广吸力范围内上海原状黏土的土水特性, 由吸力与饱和度关系曲线确定土样的进气值约为 580 kPa, 残余吸力值约为 13.8 MPa. 提出一种利用吸力与含水率关系, 并考虑脱湿过程中的变形后确定进气值和残余点的方法. 将此方法应用于上海原状黏土, 可确定其进气值约为 600 kPa, 残余吸力值约为 13 MPa, 与用吸力与饱和度关系曲线确定的值基本吻合. 对黏土土样在非饱和化过程中体积变化较大或者体变难以量测的情况, 可以利用该方法准确地确定进气值和残余点. 该方法简单实用, 避开了因试样体积量测不准确而影响其进气值和残余点的准确确定的问题.

基于裂纹等效扭转弹簧模型的裂纹梁振动分析

戴缘, 王天宇, 杨骁

2019, 25(6):  965-977.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1978

摘要 ( 838 )   HTML ( 28)   PDF (10981KB) ( 77 )  

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基于开裂纹的等效扭转弹簧模型, 研究了裂纹梁动力特性和动力响应的计算方法. 在给出裂纹梁等效抗弯刚度的基础上, 建立了一种新的裂纹梁动力控制方程通解的求解方法, 给出了具有任意条裂纹 Euler-Bernoulli 梁振动模态的统一显示表达式. 数值分析了简支、悬臂和两端固支裂纹梁的自振频率和振动模态, 并研究了简支裂纹梁在集中简谐载荷作用下的动力响应, 考察了裂纹条数和深度等对裂纹梁动力特性和动力响应的影响. 结果表明: 随着裂纹深度和条数的增加, 裂纹梁的自振频率减小, 且当裂纹较深时, 裂纹深度对自振频率的影响更为显著; 裂纹梁的模态曲线在裂纹处呈现尖点, 其尖点处斜率的改变随裂纹深度的增加而增加, 且当裂纹处的弯矩为 0 时, 裂纹对梁的模态和频率没有影响; 由于裂纹梁的模态仍满足正交性, 因此可采用模态叠加法分析裂纹梁的动力响应.

不同模量铁木辛柯梁的自由振动特性分析

杨洋, 姚文娟

2019, 25(6):  978-989.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1976

摘要 ( 1794 )   HTML ( 51)   PDF (5020KB) ( 364 )  

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研究了拉压不同弹性模量梁的自由振动问题. 利用不同模量材料纯剪切应力状态单元体, 推导了拉压不同模量材料的剪切弹性模量表达式. 基于弹性力学、结构力学及不同模量理论, 建立了不同模量铁木辛柯梁及欧拉—伯努利梁的振动微分方程, 推导计算了不同模量简支下的铁木辛柯梁的自由振动频率. 当考虑材料不同拉压弹性模量时, 中性轴在振动过程中发生跳变, 使主振型函数成为分段函数. 结果表明, 不同拉压弹性模量对梁的固有频率有较大影响, 拉压模量的不同可使结构固有振动频率减小, 这对结构振动是个值得关注的安全问题.

基于强度折减理论的加筋土边坡稳定性分析

顾婕, 张孟喜

2019, 25(6):  990-1002.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2033

摘要 ( 925 )   HTML ( 33)   PDF (12055KB) ( 67 )  

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结合有限元软件 ABAQUS 和强度折减理论, 通过对均质路堤边坡进行数值模拟, 分别对土质边坡以及加筋土边坡进行敏感性分析, 研究了边坡的几何参数、 土体强度和刚度、筋材埋置深度和间距以及长度对边坡稳定性的影响. 结果表明: 土体黏聚力对边坡安全系数影响最为显著, 其次是土体的内摩擦角、边坡比、筋材的长度和间距; 筋材铺设在潜在滑移面, 即素土边坡塑性破坏区域, 能够很好地限制坡体的滑移, 有效提高边坡的稳定性.

基于正交试验的围护结构变形影响因素

刘旭, 徐金明, 刘绍峰

2019, 25(6):  1003-1012.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1950

摘要 ( 759 )   HTML ( 34)   PDF (3655KB) ( 41 )  

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深基坑开挖可能引起围护结构与周围土体的变形, 而这些变形对各种影响因素具有不同的敏感程度. 以上海长江西路越江隧道新建工程为例, 根据实际土层分布建立了里程 NK0+534.100 处基坑体系横截面的几何模型, 使用有限元分析软件 ABAQUS 进行了基坑开挖过程的数值模拟, 分析了基坑施工过程中地下连续墙水平位移随深度的变化特征, 对比研究了现场监测数据与数值模拟结果. 选取地下连续墙厚度、窄基坑开挖深度、窄基坑开挖宽度 3 个影响因素, 并对每个因素取 3 个水平, 使用正交试验和正交表 L$_{9}$(3$^{4})$ 实现了 9 种不同情况的数值模拟试验, 并基于这些因素对地下连续墙水平位移的影响进行极差分析和方差分析. 结果表明: 数值模拟结果与现场监测数据吻合程度较好; 对地下连续墙水平位移影响程度由大到小的因素依次为地下连续墙厚度、 窄基坑开挖深度、窄基坑开挖宽度; 地下连续墙厚度-地下连续墙的水平位移呈负相关, 窄基坑开挖宽度、深度-地下连续墙水平位移呈正相关. 研究成果对基坑施工过程中围护结构的变形分析具有一定的参考价值.

基于空间多点输入的 LSSVM 非高斯风压预测

楼志挺, 李春祥

2019, 25(6):  1013-1022.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2043

摘要 ( 731 )   HTML ( 27)   PDF (14799KB) ( 40 )  

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为提升最小二乘支持向量机对建筑表面风压的预测精度与泛化能力, 提出了增加输入点数的方法. 通过增加输入点数, 增加提供给最小二乘支持向量机的信息量, 优化最小二乘支持向量机预测模型性能; 对不同时长的实测风压分别进行内插预测与外插预测. 结果表明: 采用内插预测和外插预测时增加输入点数均可提高风压预测性能, 但是内插预测性能的提升效果优于外插预测; 当增加训练集长度时, 增加输入点数对预测性能的提升效果不明显.

基于需求学习的可替代服装产品动态库存与定价联合决策模型

高峻峻, 袁君霞

2019, 25(6):  1023-1033.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1958

摘要 ( 872 )   HTML ( 36)   PDF (4948KB) ( 84 )  

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以当前中国服装业的供应链管理实践为背景, 针对由服装零售商和服装制造商组成的服装供应链, 研究了短生命周期产品供应链中需求学习与需求替代性对动态库存管理与动态定价的影响. 假定服装产品分两批上市, 两批次产品为同一大类下具有替代性的产品, 按照产品分批上市的时间节点, 将销售季节划分为两个阶段, 在考虑产品间缺货替代率的基础上构建需求学习模型, 即零售商在销售季节初发出初始订单, 在销售季节第一阶段结束时对订单按照实现需求进行更新. 然后以需求学习模型为输入, 建立基于需求学习的流行服装供应链的动态库存与定价联合决策模型, 零售商通过该模型找到各个时间段针对不同产品的最佳订货量和库存控制策略, 制造商通过该模型确定各个产品在各个时间段的最佳批发价格. 最后, 给出算例的计算结果和仿真分析结果以说明模型的有效性和应用效果.

公众企业信息披露的 Nash 均衡

马嘉萌, 郭苏稼, 李远勤

2019, 25(6):  1034-1040.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2117

摘要 ( 928 )   HTML ( 29)   PDF (665KB) ( 77 )  

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旨在探讨信息披露如何约束上市公司, 为解释以前文献的争议提供思路. 通过建立不同类型企业在融资过程中的博弈模型, 考虑专业投资者的比例, 对该模型中纯战略 Nash 均衡和混合战略 Nash 均衡展开分析, 以揭示信息披露如何在保障资本市场正常运作中不可或缺. 研究表明, 懂得依据公司质量进行投资的专业投资者比例越小, 强制信息披露带来的社会总收益增加越大; 特别地, 当专业投资者小于一定比例时, 强制信息披露是维持市场稳定的必要机制, 能有效避免市场的失灵. 强制信息披露带来的社会总收益增加在以下情况中更大: 投资回报率差异显著, 投资规模较大, 融资成本较高, 市场对于不披露信息惩罚较大.