天津大学学报(自然科学版) /zrb/oa &nbsp;<a id="ctl00_cphContect_DG4this_ctl02_hylink" href="http://journals.tju.edu.cn/zrb/oa/DArticle.aspx?type=view&amp;id=2018Z1000" target="_blank" hasbox="2"><span style="FONT-FAMILY: Arial" hasbox="2">封面和目录</span></a> /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201811000 2018年11月20 00:00 2018年11 0 0 639519 螺旋线插补速度规划及其插补参数求解方法 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201811001 提出了一种基于曲率特性与7段式S型加减速的阿基米德螺线插补算法.该插补算法的速度规划综合考虑了螺旋线变半径特性与曲率特性对运行速度的持续限制, 以求得到合理的速度规划结果.针对一般插补参数求解方法存在较高速度波动率的问题, 设计了一种基于改进牛顿迭代的预估-校正法.该方法以1阶泰勒展开法求解迭代初值, 然后利用改进牛顿迭代计算限定的次数得到精确值, 最后通过仿真对比与实验说明其优势与应用价值, 该方法可有效降低速度波动率, 且满足数控系统实时性要求. 2018年11月20 00:00 2018年11 1107 1116 2115384 王太勇, 尤中桐, 辛全琦 基于负载选择的非线性刚度驱动器性能评价 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201811002 恒定刚度的串联弹性驱动器(SEA)的控制性能受刚度的限制, 存在着系统安全性与带宽之间的矛盾.可变刚度驱动器(VSA)在一定程度上解决了高安全性与高控制带宽之间的矛盾, 但其采用的刚度调节电机增加了结构的复杂性.基于“小负载, 低刚度; 大负载, 高刚度”的人机交互策略的负载选择的非线性刚度驱动器(LDNSA)是一种新的具有良好应用前景的驱动方案.通过Simulink仿真和试验探讨了LDNSA在不同的刚度区间(不同的负载条件)的力矩控制性能, 并与不同刚度的SEA的控制性能进行了比较分析.结果表明:与SEA相比, 虽然LDNSA的力矩响应平稳性比低刚度的和高刚度SEA差, 但LDNSA在负载较小时具有高安全性的同时依然能保证高的控制带宽, 而负载较大时, LDNSA的控制带宽更高且力矩响应平稳性能增强. 2018年11月20 00:00 2018年11 1117 1123 1527114 宋智斌<sup>1</sup>, 赵亚茹<sup>1</sup>, 高冬<sup>1</sup>, 戴建生<sup>1,2</sup> 自由活塞柴油直线发电机均质充量压燃工况分析 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201811003 在分析活塞运动规律基础上, 针对自由活塞柴油直线发电机HCCI燃烧过程, 建立了耦合柴油详细化学反应机理的CFD模型, 搭建了对置二冲程自由活塞柴油直线发电机实验样机系统, 并通过实验测试结果验证了该CFD模型的有效性.仿真分析了初始温度、初始压力、当量比和压缩比等工况变化对HCCI燃烧的影响.仿真结果表明:自由活塞柴油直线发电机HCCI燃烧具有典型的两阶段特征, 先进行低温反应放热阶段, 后进行高温反应放热阶段; 随初始温度、初始压力、当量比和压缩比的增大, 燃烧相位提前, 燃烧放热率峰值、缸内最高温度和最大压力随之增大. 2018年11月20 00:00 2018年11 1124 1129 1488230 陈光辉<sup>1</sup>, 刘春辉<sup>2</sup>, 陈宏威<sup>2</sup> 基于气-砂两相流振动信号特征分析的砂粒检测 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201811004 气-固两相流中固相信息的实时检测广泛应用于工业中的各个方面, 特别是天然气开采过程中面临的出砂监测问题.为了丰富现有固相颗粒监测方法和技术, 本文通过分析气-砂两相流流动撞击管壁激励的振动信号特征, 开展气井出砂实时监测室内研究.本文利用加速度传感器感受砂粒撞击管壁的一次信号, 随后通过信号调理、采集并转化为所需出砂信息.通过设计室内实验, 对不同流速下的气流信号、不同携砂流速下的气-砂两相流信号、不同出砂率下的气-砂两相流信号进行时-频特征分析, 结果表明14.0~18.0 kHz频段内气流信号幅值波动稳定且幅值较小, 该频段为气井出砂监测的特征频段.进一步增加砂流量率, 发现特征频段内的振动能量随含砂率的增加而增加, 进一步验证了该出砂特征频段的有效性, 并建立了气体流速与振动能量关系数学模型.本研究方法为后续较复杂的水-砂两相流、气-砂多相流流体中的固相检测研究奠定了良好的基础. 2018年11月20 00:00 2018年11 1130 1138 2613943 王锴<sup>1</sup>, 张家林<sup>2</sup>, 刘刚<sup>1</sup>, 李祎宸<sup>1</sup>, 王刚<sup>1</sup>, 冯凯<sup>1</sup> 复杂长竖井引水隧洞施工通风两相流模拟研究 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201811005 复杂长竖井引水隧洞纵横交错的洞室布置和上下平洞间的大高差导致其通风散烟困难, 然而施工通风效果的好坏直接影响工程施工进度和施工安全.现有引水隧洞施工通风两相流数值模拟研究多是针对单一隧洞或同平面的交叉隧洞, 并且其网格独立性分析局限于通过单一经验公式验证.本研究首先提出综合考虑气固两相相互作用力和上下平洞大高差导致的压差作用影响的复杂长竖井引水隧洞施工通风三维非稳态欧拉两相流数学模型, 并且通过与现场实验数据对比, 验证了数学模型的可靠性; 其次, 采用偏斜度指标、速度变化百分比以及经验公式对网格独立性进行分析, 得出合理的网格划分方案; 最后, 结合实际工程, 模拟得出复杂长竖井引水隧洞施工通风过程中的风流结构分布和污染物(粉尘、CO)迁移变化规律, 并基于模拟结果得出合理的通风散烟时间. 2018年11月20 00:00 2018年11 1139 1146 2403961 刘震, 王晓玲, 刘长欣, 禹旺, 洪坤 基于重要性感知稀疏自编码器的多视频摘要 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201811006 如何有效地管理和查询海量视频数据是大数据时代亟待解决的问题.基于查询的多视频摘要技术可提供全面且简洁的查询内容的相关信息, 是解决此问题的重要途径之一.然而, 多视频内容具有多样性, 且包含较多的噪音和冗余, 从这些复杂信息中找出最具代表性的信息极具挑战性.针对这一挑战, 提出一种基于稀疏自编码器, 并将网络查询图像内容作为正则项的多视频摘要模型.该模型不仅满足代表性和简洁性的要求, 还具有依赖查询进行重要性感知的能力.大量的实验验证了本文模型的有效性与先进性. 2018年11月20 00:00 2018年11 1147 1153 3200237 冀中, 熊凯琳, 马亚茹, 何宇清 适用于均衡器系统的高速低失调限幅放大器 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201811007 基于0.13 μm CMOS 工艺, 设计了一款适用于均衡器系统的高速低失调电压的限幅放大器.电路设计中采用有源负载电感效应技术来提高系统的带宽; 同时, 为了优化由器件间失配导致的失调电压, 提出了一种改进的失调电压消除技术.通过在负反馈环路中使用18 pF的电容来构建低频滤波器, 该技术可以实现22.8 kHz的高通截止频率.蒙特卡罗仿真结果表明, 该放大器输出端的直流失调电压均值为78.48 μV, 标准差为3.73 mV. 工作在1.8 V电源电压下, 限幅放大器的带宽为6.0 GHz, 增益为24.2 dB, 功耗为23.6 mW, 版图面积为0.030 6 mm<sup>2</sup>(170 μm×180 μm). 2018年11月20 00:00 2018年11 1154 1159 1066721 吴红兵, 刘红侠 高负载下外贴式CFRP片材加固钢筋混凝土梁的耐火性能分析 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201811008 使用ABAQUS软件建立数值模型分析高温下CFRP加固梁的性能.考虑了CFRP-混凝土接触面的黏结-滑移效应, 并将数值分析结果与试验结果对比, 验证了模型的有效性.利用验证后的模型进行了大量数值分析, 考虑了端部约束、荷载比、防火层厚度、黏结长度、受火条件等对试件耐火性能的影响.结果表明, 设置端部约束可以有效提高试件的耐火极限, 其中边缘约束和全长约束分别可以提高试件的耐火极限约40% 和80% ; 试件的耐火极限随荷载比的增大而减小, 随防火层厚度的增大而增大.以此为基础, 提出了CFRP加固梁的耐火极限的回归预测模型, 可以为工程设计提供参考. 2018年11月20 00:00 2018年11 1160 1170 2533420 徐杰<sup>1,2</sup>, 尹仲昊<sup>1</sup>, 韩庆华<sup>1,2</sup>, 熊春宝<sup>1</sup> 地震作用下海底场地地震动效应研究 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201811009 通过ABAQUS运用一维时域显式积分方法, 采用6条地震波, 对某海域两个油田场地进行地震反应分析, 得到在不同强度地震动时海底场地的反应, 并且对两个海底场地按照现行规范进行场地类别划分.结果表明, 海底波的反应谱特征明显区别于陆地波; 随着基岩输入地震动强度的增大, 其反应谱峰值逐渐增大, 且地震动强度主要影响反应谱的高频段, 对低频段的影响有限; 而海底场地对地表峰值加速度的放大作用逐渐减小, 呈非线性变化.现有的针对陆上地震抗震设计参数的选取对海域场地适用性较差, 有必要针对海底场地展开相应的研究. 2018年11月20 00:00 2018年11 1171 1180 1519284 李飒, 刘鑫, 余建星, 段高松, 樊志远 钢-混凝土组合楼板对钢框架结构抗震性能的影响 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201811010 为了研究钢-混凝土组合楼板对钢框架结构抗震性能的影响, 建立考虑楼板空间作用的梁-分层壳混合有限元模型和空框架模型.通过对两模型分别进行静力推覆分析和动力增量分析, 揭示组合楼板对钢框架结构地震作用下弹塑性工作性能的影响规律.结果表明, 组合楼板对梁产生增强作用, 在地震作用下使结构抗侧刚度和抗侧承载力增大、结构周期和位移反应减小, 但是考虑楼板组合作用的框架延性、滞回性能和耗能能力会降低, 甚至可能改变结构预期的“强柱弱梁”的破坏模式, 使结构偏于不安全. 2018年11月20 00:00 2018年11 1181 1187 1559533 李永梅<sup>1,2</sup>, 王浩<sup>1</sup>, 李玉占<sup>3</sup>, 王成<sup>4</sup> 非正交轴系激光全站仪坐标测量技术 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201811011 针对大尺寸空间坐标测量应用, 提出了一种基于非正交轴系架构的新型坐标测量系统解决方案.该测量系统由两个一维旋转台和一个激光测距仪组成, 功能上与传统全站仪相同, 但结构上却无传统三轴系的正交要求.相对传统全站仪而言, 新的非正交轴系激光全站仪明显降低了在仪器设计、材料选择、制造加工以及装配维护等方面的要求.进一步, 研究了非正交轴系全站仪架构组成, 推导了其数学模型, 并进行了误差分析.最后, 基于卓立汉光RAK100型转台和Leica DISTO D110激光测距模块构建了非正交轴系激光全站仪, 并与激光跟踪仪进行了对比测量实验验证.实验结果表明, 在12 m测量距离内, 该新型测量系统可以实现毫米级的测量精度, 满足了诸如桥梁、隧道、建筑等大尺寸空间、对象的测量应用需求. 2018年11月20 00:00 2018年11 1188 1194 936753 吴斌<sup>1</sup>, 张雨<sup>1</sup>, 王占胜<sup>1</sup>, 彭从从<sup>1</sup>, 何荣芳<sup>2</sup> 开裂条件下塑料光纤的力光转换特性 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201811012 针对结构出现张开型裂缝条件下塑料光纤的光学感知特性, 采用光时域反射技术, 分别进行了轴向和非轴向拉伸作用下塑料光纤的力光转换特性试验.结果表明:塑料光纤在受非轴向小角度拉伸时对裂缝感知能力相对更强, 当塑料光纤与裂缝呈45°斜交时, 光损耗值和菲涅尔反射值的灵敏度分别达到0.87 dB/mm和0.68 dB/mm, 且夹角较小时对裂缝的感知灵敏度较高, 以塑料光纤内光损耗水平作为裂缝监测指标可监测到的裂缝最大开度为6 mm.可将塑料光纤光损耗量作为结构开裂的监测指标、菲涅尔反射峰作为裂缝发生位置的定位指标, 对混凝土工程的裂缝进行监测. 2018年11月20 00:00 2018年11 1195 1200 1335004 包腾飞<sup>1,2,3</sup>, 李涧鸣<sup>1,2,3</sup>, 赵津磊<sup>4</sup> Common-Refinement方法在三维流固耦合数值计算中误差分析与并行效率 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201811013 本文成功实现了基于非匹配网格的三维Common-Refinement方法, 可将其应用于离散后流体与弹性体的非重叠子区域之间的接触面, 用于数值求解三维非定常流固耦合问题.首先, 为了满足两者之间液体和弹性耦合界面间牵引力的平衡条件, 本文系统研究了Common-Refinement方法的空间插值的准确性和可靠性.本文根据一系列的不同拓扑结构的网格划分方案, 通过改流体和结构网格之间的网格匹配系数系统地评估Common-Refinement方法的准确性和精度, 证明了Common-Refinement方法沿界面的流体和固体网格的数据传输具有稳定的二阶精度.进而将Common-Refinement方法应用于非定常流固耦合算例, 研究了非定常计算中的误差累积以及Common-Refinement方法的并行效率.最后本文将本方法应用于三维标准的圆柱体-弹性板问题, 并与文献中标准解进行了对比.求解结果证明了Common-Refinemen<i>t</i>方法在三维非定常流固耦合数值计算中能够保持全场二阶精度. 2018年11月20 00:00 2018年11 1201 1209 2393940 李裕龙<sup>1</sup>, 储南洋<sup>1</sup>, 胡湛<sup>1</sup>, 姚鹏<sup>1</sup>, 邓锐<sup>2</sup> 回转副测量安装位姿不确定性影响分析与评价 /zrb/oa/darticle.aspx?type=view&id=201811014 将测量仪轴线矢量描述为直纹面的直母线, 直母线随回转轴一起误差运动, 其轨迹形成直纹面, 通过建立的直纹面几何模型分析测量仪安装位姿不确定性对测量结果影响, 并提出一种消除仪器安装位姿不确定性影响的评价新方法.定义了球面像误差和腰线误差去描述直纹面的误差运动范围, 并通过优化得到全局不变量.采用全局不变量对主轴误差运动进行评价具有唯一性, 可以剔除安装位姿不确定对测量结果的影响.通过Lion公司的双标准球测量仪实际测量得到主轴误差运动参数, 通过3次安装实验优化结果对比, 验证该方法的有效性. 2018年11月20 00:00 2018年11 1210 1216 1763767 向明<sup>1,2</sup>, 王智<sup>1</sup>, 王德伦<sup>1</sup>, 吴南星<sup>2</sup>