兰州理工大学学报

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毕广利, 徐作成, 顾家睿, 姜静, 蒋春宏, 李元东

2020 (6): 1-8.

摘要 ( 211 )

PDF(7349KB) ( 173 )

研究了Zn和Y合金化对Mg-7Sn合金显微组织、时效硬化行为和力学性能的影响.铸态Mg-7Sn合金主要由α-Mg和共晶(α-Mg+Mg₂Sn)相组成.Zn添加细化了Mg₂Sn相的尺寸,促进了Mg₂Sn相大量、均匀的弥散分布,同时诱导了Mg₂Sn相的非基面析出,增强了合金时效硬化效果.合金时效峰值硬度从64.6 HV增大到69.7 HV,峰值时效时间从166 h缩小至142 h.Zn和Y元素共同添加形成了针状MgSnY相,有效缩短了合金的时效峰值时间(由166 h缩短至120 h),但合金的峰值硬度略有降低,Mg-7Sn-1Zn合金具有最佳的力学性能,其高力学性能主要归结为细小、高体积分数Mg₂Sn相的析出强化.

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爆炸喷涂自敏发光复合涂层组织及性能

李文生, 赵文杰, 曹驰, 何玲, 胡春霞, 杨效田

2020 (6): 9-15.

摘要 ( 140 )

PDF(4636KB) ( 312 )

采用ADM-4D型气体爆炸喷涂设备,在45^#钢基体上制备高铝青铜/SrAl₂O₄∶Eu²⁺,Dy³⁺磷光粒子耐磨自敏发光复合涂层.分析复合涂层微观形貌及发光强度,并测试了涂层摩擦磨损性能.结果表明:当喷涂的氧燃比值由1.3增大至2.3时,复合涂层中SrAl₂O₄磷光粒子沉积率增加了近78.6%,涂层更加致密,硬度和结合强度分别提高了24%和75%.当氧燃比值为1.3时,复合涂层中沉积的有效发光粒子比率最高,达到9.7%,涂层宏观发光强度也最高,紫外灯激发后的涂层宏观指示效果最好;当氧燃比值为2.3时,复合涂层与304不锈钢对磨时摩擦系数升高近35%,而磨损率降低约47%.

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SiO₂包覆对爆炸喷涂自敏涂层发光和摩擦性能的影响

何玲, 赵凡, 李文生, 孙为民, 董其铮

2020 (6): 16-21.

摘要 ( 158 )

PDF(7149KB) ( 97 )

采用溶胶-凝胶法在铝酸锶荧光粉表面包覆SiO₂层,以45号钢为基体,采用爆炸喷涂技术制备不同SiO₂包覆质量分数下的SrAl₂O₄∶Eu²⁺, Dy³⁺/Cu-14Al-X自敏复合涂层.对比研究了不同包覆质量分数下铝酸锶粉末与自敏涂层的发射光谱和余辉衰减曲线,复合涂层的摩擦系数与磨损量以及SiO₂包覆质量分数对自敏涂层的发光性能和摩擦学行为的影响.结果表明:SiO₂包覆使得铝酸锶在爆炸喷涂制备过程中得到了保护,提高了涂层的发光性能.随着SiO₂包覆质量分数的增加,复合涂层结构致密度、硬度和耐磨性提高.20%包覆质量分数下铝酸锶粉末硬度为564.5HV,比未包覆铝酸锶粉末的涂层提高了38%.由于破碎后的SiO₂包覆层具有自润滑效果,包覆后复合涂层的摩擦系数相对稳定,15%SiO₂包覆质量分数下复合涂层摩擦系数为0.182,具有最优的摩擦性能.

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基于影响函数法的复杂辊系有载辊缝模型优化

李俊琛, 黄旭涛, 马国才, 王军伟, 潘吉祥, 阮强

2020 (6): 22-27.

摘要 ( 166 )

PDF(3203KB) ( 288 )

精确的板形控制理论对提高板带轧制质量有重要意义,而辊缝的高效预测是板形控制理论的重要内容.针对复杂辊系的辊缝在线计算问题,给出一种高效的计算方法.该方法以在简单辊系中成熟应用的影响函数法为基础,结合有限元法中建立刚度矩阵思想,并通过矩阵迭代方式求解矩阵来预测辊缝.通过对辊间接触压力向量Ψ的前置处理,实现了高效的初值预设,新型预测模型的求解速度与精度进一步提高.将该预测方法与有限元法对比分析,发现该方法计算时间大大少于有限元法,但精度与有限元法相近,最大误差仅为1.6%,满足在线计算时的要求.

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压缩/直径比对纯铜对接冷压焊焊接接头的影响

黄勇, 严晓娟, 冉小龙

2020 (6): 28-32.

摘要 ( 189 )

PDF(3491KB) ( 354 )

冷压焊由于其不存在熔化区、焊接热影响区,在功能材料连接时具有突出优势.以压缩/直径比为单一变量对纯铜棒进行对接冷压焊工艺试验,并结合接头变形过程应变数值模拟计算与组织分析探讨获得较好的焊接接头强度的条件.结果表明:随着纯铜棒压缩/直径比增大,焊接接头各个区域的有效塑性应变值增加,连接界面处最大有效塑性应变量由2.6增加至2.9.随着应变量的增加,再结晶晶粒所占的比例增加,接头抗拉强度呈现阶梯型增大规律.

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DP-TIG高速焊接工艺研究

刘自刚, 陈飞, 唐海鸿, 陈亮

2020 (6): 33-37.

摘要 ( 200 )

PDF(4638KB) ( 294 )

深熔钨极气体保护焊(deep penetration TIG welding,DP-TIG焊)具有焊接熔深大的优点,在厚板焊接领域具有极大优势.为了拓展DP-TIG焊在薄板高速焊领域的应用,分别针对低碳钢和不锈钢板材,调整焊接电流、焊接速度、钨极锥角、气体成分等工艺参数,进行了薄板高速焊接工艺研究.结果表明:相对常规TIG焊,对于2 mm厚的低碳钢板焊接速度提高了75%,对于3 mm厚的不锈钢板,焊接速度提高了2倍多,并且随着钨极角度的减小,焊接速度可以进一步提高,如果保护气体中引入一定量的H₂可以进一步提高不锈钢DP-TIG焊的最大焊接速度.

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MW级复合材料风电叶片的振动特性与应力分布

安宗文, 高兴峰, 马强, 寇海霞

2020 (6): 38-42.

摘要 ( 233 )

PDF(2546KB) ( 421 )

针对目前风电叶片有限元模型存在铺层不合理的问题,以某1.5 MW风电叶片为研究对象,利用Solidworks软件生成叶片三维模型;再将其导入大型有限元软件Abaqus中,按照叶片铺层理论进行分区域铺层,生成叶片有限元模型,使其更接近叶片的真实铺层状况;在有限元数值计算中,分析了叶片的振动特性以及在50 m/s的极限风速下的应力分布特征.结果表明,叶片模型在模态、强度、刚度三个方面均满足设计要求,叶片的危险截面位于距叶尖约13处,应力主要分布于叶片展向的13~23处,且主要承载结构为主梁和腹板.

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蜗壳出口位置对低比转速离心泵性能的影响

赵伟国, 李尚升, 潘绪伟, 王恒

2020 (6): 43-51.

摘要 ( 242 )

PDF(5899KB) ( 335 )

为了研究蜗壳出口位置对低比转速离心泵性能的影响,在保证蜗壳基圆、前八断面面积及形状、蜗壳出口直径和中心高相同的前提下,改变蜗壳出口位置,分别设计出A、B、C三种型号蜗壳.以清水为介质,基于雷诺平均法、RNG k-ε湍流模型,对比转速为46的离心泵进行数值计算.结果表明:三种不同出口位置情形时离心泵的外特性变化趋势基本一致,但最高效率值有所不同,在各个工况点,C型的效率均高于A、B型,且三者的高效区均向大工况偏移;三种型号蜗壳的离心泵,在各自相应工况下,叶轮进口处的静压分布、湍动能分布和流线分布大致相同,而叶轮出口及蜗壳流道中三者的变化较大,表明改变蜗壳出口位置对叶轮进口处内流场的影响较小,主要影响叶轮出口及蜗壳流道中内流场的变化.

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基于UML的超声三维可视化无损检测系统

剡昌锋, 张罗丹, 李彦军, 王文斌

2020 (6): 52-59.

摘要 ( 222 )

PDF(2437KB) ( 352 )

为了满足工业无损检测中人们利用超声点云数据进行三维重建的需求,提出一种UML与组件技术相结合的用于超声三维可视化无损检测系统的建模方法.分析系统需求,并利用UML和组件技术相结合的建模方法,构建出超声三维可视化无损检测系统模型,包括系统的架构、需求、用例、静态类、活动、时序和组件部署模型,开发出超声三维可视化无损检测软件系统原型,并经过实例验证了建模方法的有效性.系统开发实践证明:基于UML和组件技术的超声三维可视化系统结构设计合理,复用性、维护性和可拓展性强,为研究超声点云的三维重建算法和将其用于工业无损检测的目标提供了实验依据和实验平台.

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浮杯式轴向柱塞泵中压紧弹簧的设计及数值仿真分析

杨国来, 高文涛, 董季澄, 陈晨, 武彩娥

2020 (6): 60-65.

摘要 ( 209 )

PDF(2581KB) ( 381 )

浮杯式轴向柱塞泵中浮杯浮在滚筒板上的独特结构导致浮杯有发生倾覆的可能.结合浮杯泵的结构特点分析了浮杯在滚筒板上的运动轨迹,以及运动过程中在离心力作用下发生倾覆而导致卡死的情况.压紧弹簧可防止浮杯从滚筒板上倾斜,并且不影响浮杯的正常运动.主要介绍了压紧弹簧的设计,包括最佳弹簧半径以及柱塞孔在压紧弹簧上的位置和大小.最后运用有限元法对压紧弹簧作了仿真分析,结果表明需对压紧弹簧螺钉孔周围结构进行优化改进.

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保水剂对砂壤土水分二维入渗的影响

赵文举, 曹强忠, 曹涛鸿, 虎军宏

2020 (6): 66-71.

摘要 ( 155 )

PDF(2694KB) ( 240 )

为揭示保水剂用量对有覆砂与无覆砂条件下土壤水分二维入渗的影响和规律,以裸土试验组为对照,通过模拟单点源入渗试验,研究在覆砂与无覆砂条件下保水剂用量(0、0.1%、0.2%、0.5%)对土壤水分入渗过程的影响.结果表明:两种不同条件下的土壤水分入渗规律基本一致.在入渗初期,随着保水剂用量的增大,入渗速率越小,累积入渗量越大,湿润锋在水平与垂直方向上的推移以及湿润体横纵比的差异均不显著;入渗中期的入渗速率和累积入渗量规律与入渗初期一致,但湿润锋在水平方向上的推移增大,而垂直方向上的推移减小,湿润体的横纵比增大;入渗后期,入渗速率基本趋于稳定,累积入渗量继续增大.Kostiakov入渗模型可以反映保水剂对砂壤土水分二维入渗的规律性.

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金属Ni和NiO纳米颗粒复合结构的制备与储锂性能

张庆堂, 白永保, 马延会, 唐喜秀

2020 (6): 72-76.

摘要 ( 221 )

PDF(2670KB) ( 236 )

以C4H₆O₄Ni·4H₂O和Ni(NO₃)₂·6H₂O为原料,分别在空气气氛下低温热解制备了金属Ni和NiO纳米颗粒复合结构(Ni@NiO)和NiO.利用XRD,SEM,循环伏安法和恒电流充放电法表征了两种样品的微观结构与电化学性能.结果表明,两种材料都含有晶体NiO.Ni@NiO是由粒径20~110 nm的球形颗粒堆积而成,而NiO是由不规则微米颗粒构成.Ni@NiO储锂性能更好,当电压为0~3 V、电流为0.1 A/g时,Ni@NiO的首次充电比容量高达827.7 mAh/g,首次库伦效率为77.1%.

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玉米芯基生物炭的制备及其吸附性能

韦会鸽, 李岱原, 马俊辉, 周登凤, 崔大鹏

2020 (6): 77-84.

摘要 ( 590 )

PDF(2593KB) ( 504 )

采用农业废弃物玉米芯作为原材料,通过生物碳化(HTC)的方法在不同温度下制备低成本、高性能吸附剂用生物炭.该生物炭具有介孔结构,表面含有丰富的含氧官能团,如—OH,C==O,C—O等,其种类及密度受水热温度的影响.以亚甲基蓝(MB)作为模型吸附剂,进一步研究了生物炭的吸附性能.吸附动力学研究表明符合拟二级动力学模型吸附行为,且225 ℃水热条件下得到的生物炭具有最大吸附量(41.37 mg/g)和最高吸附速率.等温吸附平衡数据与Langmuir等温模型吻合较好,表明生物炭对MB的吸附是单层吸附;生物炭表面含氧官能团与MB分子相互作用有助于吸附过程.

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DoS攻击下CPS双重安全控制与通讯的协同设计

李炜, 魏凯锋, 李亚洁, 史娅红

2020 (6): 85-97.

摘要 ( 216 )

PDF(2132KB) ( 250 )

针对一类具有执行器故障与DoS攻击的CPS,基于边缘计算理念,并结合事件触发通讯机制,研究了CPS双重安全控制与通讯的协同设计问题.首先,基于边缘计算的资源分配,提出DETCS下的CPS双重安全控制架构,并把有限能量的DoS攻击转化为一种特殊的时延,在DETCS下建立了具有故障与攻击的闭环CPS模型;其次,借助时滞系统理论,通过构造适当的Lyapunov-Krasovskii泛函,利用仿射Bessel-Legendre等不等式,分别给出了DoS攻击下状态与故障估计鲁棒观测器、执行器故障和DoS攻击双重安全控制与通讯协同设计的方法;最后,通过对四容水箱系统的仿真验证了文中理论结果的有效性与可行性.

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基于B+树索引的动态社会网络差分隐私保护

刘振鹏, 王烁, 贺玉鹏, 李小菲

2020 (6): 98-103.

摘要 ( 142 )

PDF(787KB) ( 218 )

针对当前社会网络的动态更新速度越来越快,而社会网络中差分隐私保护方法迭代速度慢的问题,提出一种基于B+树索引的动态社会网络差分隐私保护方法.使用B+树索引社会网络图的边,根据差分隐私并行性组合的特点,对B+树的索引数据划分,为数据分配不同的ε并添加拉普拉斯噪声,实现数据隐私后的整体高效用性和局部强保护性;在迭代时利用B+树的高效索引对欲更新的信息快速定位,实现动态社会网络差分隐私保护的快速迭代.实验表明,B+树索引有效提高了动态社会网络差分隐私保护的迭代速度,同时差分隐私的并行性提高了数据的效用性.

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由粗到精和特征筛选的精确回归预测方法及其在二语习得中的应用

林玉萍, 龙红, 宋盼盼, 李小棉

2020 (6): 104-111.

摘要 ( 157 )

PDF(1094KB) ( 265 )

针对数据分布不均匀且因素多而容易造成预测不精确的问题,提出一种结合由粗到精与特征筛选的精确回归预测方法.首先,由于数据分布不均匀且预测区间大,直接预测难以精确地拟合,提出一种由粗到精的预测方法,并使用决策树进行粗分类,预测目标所在的子区间,然后在子区间内实现精确的回归预测.其次,如果数据量少且特征因素多会引起过拟合,而且部分冗余特征会影响模型的预测精度,因此,提出一种基于特征筛选的回归预测方法以提高预测精度.在大学生的英语成绩与其人格因素数据集上进行相关实验,结果证明了由粗到精和特征筛选方法与传统回归模型相比精度更高且稳定性更好.通过提出的人格因素与英语成绩回归预测模型,可以制定合理的培养方案弥补学生人格因素中的短板,提升学生的自身竞争能力,从而更好地推动中国的英语教育.

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含分布式储能的主动配电网鲁棒优化经济调度方法

陆玉姣, 游青山, 林林馨妍, 黎博

2020 (6): 112-118.

摘要 ( 167 )

PDF(1268KB) ( 420 )

为克服风电输出的不确定性,基于鲁棒优化中的worst-best理论,提出一种主动配电网的鲁棒优化经济调度模型.该模型采用拉丁超立方采样方法生成风电场景集表征风电预测的不确定性.在建模过程中,引入分布式储能的等效运维成本,同时以微型燃气轮机、分布式储能和主动配电网购电/售电调度成本最低为目标函数,采用基于随机变异的粒子群优化算法对模型进行求解,可得到极端场景下运行成本最小的调度方案.仿真结果验证了该模型及求解算法的有效性,得到的调度方案能在风电预测误差范围内满足系统所有约束条件,并给出经济性最优的调度方案.与确定性经济调度方案进行对比可知,本文所提出的调度方案具有更强的鲁棒性.

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关林子隧道下穿既有道路爆破振动影响

邓祥辉, 夏道洪, 王睿, 张永杰

2020 (6): 119-124.

摘要 ( 143 )

PDF(2028KB) ( 268 )

在下穿既有道路的新建隧道爆破施工中,爆破振动极易引起上部路面结构的损伤和破坏.以宝汉高速新建下穿316国道的关林子隧道为例,采用有限元法模拟路面关键点峰值振速、路面应力以及路面位移,并结合现场爆破振动与振速监测结果,对比分析爆破振动对既有道路的影响.主要研究结论如下:10个关键点爆破峰值振速均发生在掏槽眼爆破时,既有道路的应力以及路面位移均较小,不足以引起既有道路的破坏;根据数值模拟和现场测试结果,下穿段地表质点振速的合速度峰值不超过0.035 m/s时可保证既有道路安全.

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埋地管道静载试验水平边界约束影响的数值分析

孙文君, 宋杨, 肖成志, 孙文杰, 刘倩

2020 (6): 125-130.

摘要 ( 147 )

PDF(4903KB) ( 315 )

基于模型试验结果,通过有限元数值模拟软件研究静载作用下模型尺寸对埋地管道力学性能与形变性能的影响.数值分析结果表明:模型箱水平边界在距管壁20D以内变化时,随着模型尺寸逐渐增大,土体极限承载力不断增加,并且相同荷载水平下加载板沉降与管道径向变形比也随之变大,而管周土压力、管周径向和环向应力均随之减小,边界对管道的约束作用逐渐减弱;模型尺寸不同时,管道径向变形比在加载过程中的变化规律差异明显;地表静载作用下,管道以环向受压为主,并且由于管顶产生土拱效应,管周土压力中管侧处最大,管顶处次之,管底处最小;当模型箱外壁水平向扩展超出20D时,管道上方土体承载力、管道受力和形变规律基本一致.表明为减少或消除水平边界效应,模型箱外壁水平向扩展边界选20D为宜.

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装配式钢管混凝土内支撑在盾构竖井深基坑工程中的应用

郭雪源, 张明聚, 武立伟, 韩流涛

2020 (6): 131-136.

摘要 ( 230 )

PDF(1213KB) ( 220 )

针对盾构竖井内开挖深基坑时出土作业面小、基坑深度大等特点,提出一种装配式钢管混凝土(PCFT)内支撑结构.该PCFT内支撑结构由双肢矩形钢管轻集料混凝土构件和锚固件通过高强螺栓装配而成.以北京地铁17号线某盾构竖井深基坑工程为背景,开展PCFT内支撑基坑支护设计及应用.对支撑轴力、围护桩变形、桩顶位移和地表沉降进行了信息化监测,并在工程实践中总结和优化PCFT内支撑设计及施工技术.实施效果和监测结果表明:PCFT内支撑架设施工技术简便易行,在有效控制基坑稳定和周边环境安全的基础上,极大地提高了盾构竖井深基坑工程施工安全性和便利性.

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电气石负离子粉改性沥青性能及其改性机理

朱曲平

2020 (6): 137-142.

摘要 ( 142 )

PDF(1178KB) ( 222 )

为探究电气石负离子粉改性沥青的路用性能,采用高速剪切法制备不同电气石负离子粉掺量的改性沥青,并通过常规物理性能试验、多应力蠕变恢复试验(MSCR)、低温弯曲梁流变试验(BBR)及布洛克菲尔德黏度试验对电气石负离子粉改性沥青的高温性能、低温性能及黏温特性进行深入分析.借助XRD射线衍射仪、光学显微镜、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)及差示扫描量热仪(DSC)分别对改性沥青的微观形貌、化学组成及热物性进行表征与分析,从微观角度对电气石负离子粉的改性机理进行分析.结果表明:凭借其优良的热电性及压电性电气石负离子粉能够显著改善沥青的高低温性能及黏温特性,但掺量过高时,改性沥青的低温抗裂性能的改善效果有所下降;电气石负离子粉能够均匀分散于沥青基体中,且形成一种能够有效改善沥青技术性能的类似于海绵状网络的三维结构;相较于基质沥青,改性沥青的玻璃化转变温度T_g与吸热量ΔH均得到了改善,改性沥青呈现出更优的热稳定性;电气石负离子粉与基质沥青之间化学兼容性良好,电气石负离子粉对基质沥青以物理改性为主.

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基于三维位移插值的边坡滑移面搜索模型

李忠, 汪红星, 张曦

2020 (6): 143-147.

摘要 ( 154 )

PDF(3562KB) ( 249 )

最危险滑移面位置的确定是研究边坡稳定性的一项关键工作,而边坡失稳过程中岩土体位移特性变化是边坡稳定状态最直观的表现.本次研究采用有限元方法对边坡的位移场进行数值模拟,通过编程软件对导入的数值模拟结果进行编程开发,并利用空间位移插值算法,实现对边坡上最危险滑移面的精确、高效搜索.最后通过一个经典的三维边坡算例分析验证该方法和程序的合理性.该方法无需对滑移面形状与位置进行假设,计算结果可靠,并且易于编程.

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基于正交设计的陶瓷再生混凝土配合比试验

乔宏霞, 彭宽, 陈克凡, 李江川, 洪芬

2020 (6): 148-152.

摘要 ( 156 )

PDF(660KB) ( 427 )

为提高废旧陶瓷的再生利用率,将陶瓷颗粒与陶瓷粉作为再生混凝土骨料与掺合料进行再生利用.运用正交设计的试验方法,以陶瓷粉、陶瓷颗粒、再生细骨料、粉煤灰、硅灰为5因素,每个因素设置4个水平,共设计16组配合比方案,进行抗压、导热等试验,得到陶瓷再生混凝土的强度、导热系数等物理力学参数,并寻找出最优配合比.试验结果表明最佳配合比为:陶瓷粉的质量分数为10%,陶瓷颗粒的质量分数为20%,再生细骨料的质量分数为40%,粉煤灰的质量分数为15%,硅灰的质量分数为5%.

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投射余分解Gorenstein平坦复形

吴德军, 赵自红

2020 (6): 153-158.

摘要 ( 162 )

PDF(761KB) ( 320 )

引入了投射余分解Gorenstein平坦复形的概念. 证明了对任意结合环R,G是投射余分解Gorenstein平坦复形当且仅当每个层次的R-模G^m是投射余分解Gorenstein平坦模, 其中∀m∈Z. 同时研究了投射余分解Gorenstein平坦复形的基本性质, 并探讨了复形G的投射余分解Gorenstein平坦维数与每个层次的R-模G^m的投射余分解Gorenstein平坦维数的关系.

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高维半正交波包框架的刻画

陈欢, 陈清江

2020 (6): 159-167.

摘要 ( 120 )

PDF(765KB) ( 245 )

研究了空间L²(Rⁿ)上半正交波包框架的存在性,刻画了空间L²(Rⁿ)上的半正交波包框架的特征,得到了多个小波函数组成的波包系构成波包巴塞尔框架的充分必要条件,以及波包框架成为半正交框架的等价条件.

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应力-强度干涉理论在对接焊缝中的应用

韦尧兵, 张如鹏, 刘俭辉, 王有良

2020 (6): 168-172.

摘要 ( 183 )

PDF(1495KB) ( 250 )

针对钢桥承载能力是否满足实际需求的问题,提出了一种将应力-强度干涉理论应用于钢桥对接焊缝数值分析的方法.对钢桥整体结构进行静力学分析,得到了钢桥主梁不同位置的应力状态;通过应力-强度干涉理论分析静载条件下对接焊缝的可靠性;以Q345钢对接焊缝为例,验证了提出方法的可行性,分析了含有残余应力的对接焊缝的可靠性.分析结果表明,在钢桥焊缝没有消除残余应力时,焊缝可靠性显著降低.

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