北京交通大学学报

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赵勇

. 2010, 34(4): 1-5.

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基于前人既有研究成果和日本龟浦隧道围岩变形试验,结合郑西客运专线大断面黄土隧道围岩大变形的工程实践,阐述隧道施工影响下围岩变形动态规律,提出围岩变形控制的技术要点和技术措施,并提出相应的围岩变形控制建议.研究结果表明:隧道开挖后的围岩变形可分为掌子面前方的先行变形、掌子面变形及掌子面后方变形3种形式,且这3种变形是同时发生的.控制开挖工作面失稳、拱顶失稳、拱脚下沉和围岩大变形等是隧道围岩变形控制的要点.开挖过程控制和辅助工法控制是隧道围岩变形控制的重点,其中初期支护及时闭合和合理辅助工法的选取是关键.

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地铁车站大断面风道施工对地面建筑物的影响及控制

赵衍发;张顶立;李鹏飞;房倩;高亮

. 2010, 34(4): 6-1.

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在城市隧道穿越工程施工前,应制定详细的建筑物安全性控制程序,其中包括建筑物安全现状评估、隧道施工对建筑物影响预测及施工过程控制、工后评估及结构状态恢复等.北京地铁5号线天坛东门站西北风道大断面风道施工需要在松散不良地质条件下穿越天坛公园"青山居"仿古建筑及旅游服务部等建筑,施工难度大,施工风险极高.根据建筑物安全性控制的要求,对地铁隧道施工的影响进行了数值模拟预测及对比分析,阐述地层变形模式和相应的控制措施.另外,为严格控制地面沉降及建筑物安全,在对该工程特点和控制方案系统分析的基础上,提出采用树根桩隔断

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隧道涌水量的预测方法及影响因素研究

李鹏飞;张顶立;周烨

. 2010, 34(4): 11-15.

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隧道涌水量关系到作用于衬砌结构的水压力和周边生态环境的安全,是隧道防排水设计的重要参考指标.在总结隧道涌水量预测的3种主要方法:理论解析法、经验公式法和数值分析法的基础上,讨论了围岩渗透系数、洞室尺寸、地下水位高度、衬砌渗透性、注浆圈渗透性及厚度、隧道含水层厚度,以及洞室形状等因素对隧道涌水量的影响,比较分析了各种隧道涌水量预测方法的差异,并重点指出了各种理论解析方法的局限性和适用条件.研究结果表明,隧道涌水量随围岩渗透系数的增大线性增大,随地下水位高度的升高存在一个先减小后增大的过程;注浆圈参数存在一个

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浅埋暗挖地铁车站的安全风险控制技术

房倩;张顶立;侯永兵;李兵;孙锋

. 2010, 34(4): 16-21.

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为了控制暗挖施工带来的环境风险,提出了以控制地层变形为核心,以保证既有结构安全为目的的风险管理体系.该体系包括:既有结构现状评估、施工影响预测、控制方案制定、监测反馈及工后评估与恢复,在目前国内最大的暗挖地铁换乘车站--北京地铁黄庄站得到了应用,从技术上保证了环境安全.根据监测数据,10号线双层段最终地表沉降全部控制在80 mm以内,其中控制在64 mm以内的测点占总测点数的93.6;;管线测点沉降值全部小于30 mm,最大差异沉降为1.123‰.表明风险控制中制定的控制标准是合理的,施工中采取的措施是有

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隧道衬砌结构裂损机理及定量评估

宋瑞刚;张顶立;伍冬;李鹏飞

. 2010, 34(4): 22-26.

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隧道衬砌裂损影响衬砌结构的整体稳定性,并易引起渗漏水病害、基床病害和复合型病害等隧道病害,降低衬砌结构的耐久性和安全性.基于衬砌裂损的力学机理分析,将隧道衬砌混凝土裂缝发展过程分为6个阶段,给出每个阶段的状态描述,并针对引起衬砌裂损的隧道衬砌厚度不足及衬砌背后空洞两个影响因素进行深入研究,分别利用隧道衬砌的拉、剪应力集中系数进行计算,明确不同围岩条件下隧道衬砌厚度不足或衬砌背后空洞等因素与衬砌内部应力集中程度之间的内在联系,为进一步建立依据隧道衬砌检测结果进行隧道衬砌状态评估的评估体系提供了量化基础.

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拟建隧道下穿热力顶管的现状评估

施烨辉;何平;卞晓琳

. 2010, 34(4): 27-30.

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新建城市隧道通常要下穿某些正在使用中的管线,为降低隧道施工对管线使用的影响,结合隧道下穿热力顶管实际工程,提出一种现状评估思路:对拟建隧道下穿的既有管线检测,获取目前属性参数,利用结构力学理论和有限元方法计算分析其目前抗变形能力,并综合几何尺寸计算结果,得出管线沉降变形和差异变形控制指标,为隧道设计施工提供科学依据.

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三维地震波层析成像技术在隧道超前地质预报中的应用

朱超;许兆义;王晓烜

. 2010, 34(4): 31-35.

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超前地质预报是隧道施工中不可或缺的必要步骤,是降低施工过程地质灾害发生、减少灾害损失的重要手段.三维地震波层析成像技术是利用地震波反射原理,采用地震层析成像及全息岩土成像技术的新型超前地质预报技术,在国内应用较少.文中介绍了三维地震波层析成像技术的工作原理及方法,并结合工程地质类比法,对新建大瑞铁路尖山岭隧道进行了超前地质预报.研究结果表明,三维地震波层析成像技术对隧道超前地质预报效果良好,准确率达到90;.

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深埋正交隧道零间距施工技术研究

李少刚;刘保国

. 2010, 34(4): 36-40.

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以北京地下空间规划书中提出的"四纵二横"规划为研究对象,提出了一种近距离正交隧道施工方法:上下层隧道交叉重叠处零间距施工技术方法,并给出了这种工法的详细施作过程.采用数值模拟软件Midas-GTS,建立了该工法和普通近距离正交隧道施工方法的数值模型.通过综合对比分析,该工法在控制地表沉降及支护结构变形方面效果明显,对土体的损伤小,适宜北京及类似地质条件的城市推广使用.

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明挖法下穿铁路大跨斜交箱涵稳定性分析

杜朝伟;倪鲁肃;谭忠盛

. 2010, 34(4): 41-44.

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下穿既有铁路线箱涵施工可采用明挖法,采用临时架空结构来保证既有铁路线的运营.临时架空结构的稳定性和安全性是明挖法施工的关键.通过现场监测及对结构的位移、应力和应变等进行分析,建立有限元模型,模拟临时架空结构在列车荷载作用下的反应,评价结构的稳定性和安全性,为实际工程提供设计和施工依据.

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Scott-Hinsley回路法在公路隧道平导半横向式通风计算中的应用

张素磊;张顶立;董晓明;王红刚

. 2010, 34(4): 45-49.

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将Scott-Hinsley回路法应用到平导半横向通风方式的解算中,以图论为基础,以风流运动的基本定律为依据,利用Gauss-Seidel迭代逐次求解回路修正风量,直到获得接近方程组真实解的渐进风量.针对公路隧道通风系统的特点在回路中考虑了交通风压的作用,并编制了相应的可视化解算程序.工程计算结果表明,Scott-Hinsley回路法能很好地解决平导半横向式通风计算问题,并可迅速、准确地实现横通道的风量和风阻的反复动态调节计算.

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基于抗震概念设计的密肋复合墙新型抗震结构体系

姚谦峰;庞乃勇;夏雷;郭猛

. 2010, 34(4): 50-55.

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以512汶川大地震震害调查为基础,从抗震概念设计的角度出发,对建筑结构的典型震害进行了分析,指出设置多道防线、合理刚度布置、增强整体性能、重视非结构构件等对于保证结构抗震安全的重要意义,并结合课题组多年的研究成果,提出了一种具备多道抗震防线的刚度可调型密肋复合墙新型抗震结构体系,探讨了其对于改善结构抗震性能所起的积极作用.

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往复荷载下预制预应力混凝土梁柱接合部受力性能数值模拟

刘海涛;姚谦峰;柳炳康;汪训流

. 2010, 34(4): 56-59.

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预制预应力混凝土梁柱接合部(PPC-BCC)作为结构构件间柔性连接的主要形式,在建筑、桥梁等结构中具有广阔的应用前景.文中探讨了基于三维杆系结构纤维模型程序实现复杂受力状态下PPC-BCC数值模拟的方法和途径,建立了符合PPC-BCC主要结构特性和受力特点的有限元建模方式.计算结果与试验结果对比表明:由于采用了完善的材料滞回模型和合理的有限元建模方式,本文方法及程序可以较准确用于复杂受力状态下PPC-BCC受力性能的数值模拟.

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蜂窝梁弯扭屈曲分析及整体稳定性的计算方法

李鹏飞;姚谦峰;郭猛

. 2010, 34(4): 60-64.

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蜂窝梁是在工字钢或H型钢腹板上按一定的线形进行切割后变换位置重新焊接组合形成的新型钢梁,具有节省材料、便于铺设管道、平面内刚度增大、承载能力高等优点.由于蜂窝梁腹板开孔,与相同截面的实腹梁相比抗侧刚度被削弱,整体稳定性降低.文中以实腹梁临界弯矩计算公式为基础,考虑蜂窝梁的抗侧刚度、翘曲刚度和扭转刚度,给出蜂窝梁弯扭屈曲临界弯矩计算公式,采用ANSYS对纯弯状态下的蜂窝梁进行了弯扭屈曲分析,以蜂窝梁的孔高比和距高比为变量,给出了不同情况下蜂窝梁弯扭屈曲临界弯矩值,并与当量实腹梁临界弯矩公式计算结果进行对比,

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地震作用下框架-复合墙结构弹塑性内力计算

郭猛;姚谦峰

. 2010, 34(4): 65-70.

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框架-复合墙结构是以框架和密肋复合剪力墙共同承担水平地震作用的新型组合式双重抗侧力体系,合理计算弹塑性阶段框架与复合墙的内力是决定大震下结构体系安全性能的关键问题之一.根据6榀典型密肋复合墙试验数据,建立了复合墙体指数式刚度退化模型,量化了墙体在各变形阶段的刚度退化系数.在对比复合墙与框架、混凝土墙、砌体墙刚度退化规律的基础上,分析了复合墙刚度退化对结构受力性能的影响,提出了弹塑性阶段框架-复合墙结构地震内力的实用计算方法,并通过具体算例讨论了结构内力的变化情况.研究结果表明:弹塑性阶段,框架与密肋复合墙

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门式刚架柱滞回性能研究

乔磊;杨庆山;杨娜

. 2010, 34(4): 71-76.

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根据门式刚架楔形H型钢柱失稳时局部和整体相关屈曲的特点,提出能考虑其相关屈曲特征和滞回性能的数值模拟方法.通过8根大宽厚比楔形钢柱的试验结果与数值模拟和理论数值解的比较表明,数值模拟方法是一种研究大宽厚比楔形构件滞回性能的有效方法.选取一组工程常用构件进行往复荷载作用下的数值模拟分析,比较腹板宽厚比的影响,认为此类构件具有一定的延性和耗能性能,证明<门式刚架轻型房屋钢结构技术规程>中的相关规定偏于不安全.

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钢筋混凝土桥梁实用碳化模型

刘明辉;王元丰

. 2010, 34(4): 77-83.

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一般大气环境下,混凝土碳化是钢筋锈蚀的前提条件,也是衡量混凝土材料耐久性能的一个重要指标,然而,由于实测碳化深度存在较大的离散性,为准确预测带来很大困难.本文基于混凝土成熟度理论和混凝土强度发展模型,结合在役钢筋混凝土桥梁的历史检测数据,对目前混凝土碳化预测模型进行评估,选取合理的模型类型和参数,建立了钢筋混凝土桥梁实用碳化模型.通过与实际桥梁典型部位的碳化数据对比,表明模型计算结果符合实际桥梁碳化检测结果.

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哈大高速铁路钢箱叠合拱桥拱脚局部应力分析

夏超逸;雷俊卿

. 2010, 34(4): 84-87.

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对我国高速铁路上的第一座大跨钢箱叠合拱桥哈大高速铁路138 m新开河桥进行了拱脚结构局部应力分析.根据圣维南原理,运用ANSYS有限元计算软件,利用壳单元和梁单元建立了精细的系梁-拱肋-吊杆-横梁的空间计算模型,根据结构的实际情况模拟边界及荷载,对桥梁结构在恒载及客运专线活载作用下拱脚位置的应力分布情况进行了分析.计算结果表明:新开河桥拱脚的支座顶板部位和钢箱系梁变截面位置的应力较大,虽然未出现超过材料屈服应力的现象,但是为了保证桥梁使用的安全,在设计和施工中应加以重视.

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地铁列车引起的振动对西安钟楼的影响

马蒙;刘维宁;丁德云

. 2010, 34(4): 88-92.

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以西安地铁2号线、6号线通过钟楼工程为背景,针对铺设浮置板轨道和采取隔离桩两种减振措施,分6种工况分析了地铁2号线及6号线运营对钟楼结构的振动影响,预测了减振隔振措施的效果,并分别对不同工况进行三维动力有限元数值模拟.结果表明:不采取减振措施时,地铁振动会对钟楼造成影响;采用浮置板轨道对地表振动有明显改善;采用隔离桩对减少地表振动效果并不明显.

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北京城区强风湍流度的统计分析

田玉基;刘浩

. 2010, 34(4): 93-97.

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对北京气象塔2005-2007年强风湍流数据进行了统计分析,得到湍流度的变化规律.对顺风向、横风向及竖向的湍流度进行了拟合,并与日本风荷载规范的顺风向湍流度剖面做了对比分析.结果表明:在47 m高度处,湍流度随平均风速呈现先减后增的变化规律,并且顺风向、横风向、竖向的变化规律保持一致;实测湍流度之间的线性相关性非常明显,与Solari和Piccardo经验公式存在一定的差别;顺风向湍流度的实测值与日本规范相比在低空段差距较大,在高空段几乎接近.

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基于热化学轴对称烧蚀的仿真

黄海明;端木正;范振波;徐晓亮

. 2010, 34(4): 98-10.

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基于烧蚀理论与计算机语言设计了固体火箭喷管烧蚀软件的主程序及系统框架.火箭喷管烧蚀是在高温高压冲刷氧化气流作用下发生的,利用极端环境下的热化学烧蚀模型,通过Fortran编程对喷管内热流场及烧蚀进行数值计算,并结合Matlab与VC+ +自身的特点,采用混合编程技术实现火箭烧蚀软件的前后处理.由算例可知,该软件能够对喷管烧蚀进行仿真,并能够脱离编译环境在Windows平台上使用,使初始参数输入界面化,数值解图形化.

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高架桥梯形轨枕轨道不平顺测量

邓玉姝;夏禾;Guido De Roeck

. 2010, 34(4): 102-106.

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北京地铁5号线天通苑站至天通苑北站之间铺设了一段长为171 m的梯形轨枕轨道试验段.为了得出符合城市轨道交通实际情况的轨道不平顺谱,对梯形轨枕轨道试验段进行了轨道不平顺测量,并对轨道不平顺功率谱进行了拟合,得出了拟合曲线的特征参数.通过对测量结果进行幅值分析和功率谱分析可知,北京地铁5号线梯形轨枕轨道试验段的轨道平顺状态较好.

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基于改进灰色-马尔可夫链的轨道不平顺发展预测方法

曲建军;高亮;辛涛;郑晓莉

. 2010, 34(4): 107-111.

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轨道不平顺的发展受轨道、荷载、自然等因素的影响,它们的综合作用使轨道不平顺的发展过程呈现出趋势性和随机性特征.将灰色GM(1,1)预测理论与马尔可夫链预测理论相结合,提出一种适应轨道系统的改进灰色-马尔可夫链组合预测模型.新模型较好地处理了轨道系统内部各种不确定因素的影响,并能够充分挖掘历史数据给予的信息.应用新模型对轨道质量指数TQI进行实例计算,表明其具有很好的预测精度.

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暗销在藏式古建筑木结构连接中的作用

李鹏;杨娜

. 2010, 34(4): 112-116.

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与传统汉式古建筑木结构相比,藏式古建筑木结构具有连接简单、传力直接、构造简洁等特点,其木结构梁柱节点连接很少采用复杂榫卯和斗拱,主要通过构件的垂直叠压实现节点连接功能,并辅以暗销来定位.文中采用非线性有限元方法,通过建立局部构件精细化模型,研究了暗销在节点连接中的力学作用,得到了描述暗销力学性质的弹簧模型.研究结果表明:暗销使滑移初始刚度略有提高,对构件相对滑移承载极限提高明显.

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基于多因素分析的抗震结构阻尼耗能研究

邬鑫;江辉

. 2010, 34(4): 117-122.

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阻尼耗散能量是基于能量性能抗震设计方法的重要指标,需要深入研究不同的地震动和结构特征参数下阻尼耗能的分配特征.以3种场地下的214条近断层地震记录为输入,以简化为理想弹塑性(EPP)、双线性(BL)和刚度退化(SD)滞回模型的单自由度体系的抗震结构在大量近场地震作用下的阻尼耗能分析为基础,从地震动特征和结构特性参数两种角度分别定量讨论了多种因素对结构阻尼耗能比值谱的影响规律.分析表明,场地土类型和断层距对阻尼耗能比的影响并不明显,持时和地震动峰值加速度在不同的周期和延性条件下对阻尼耗能分布比例有一定程度的

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地铁工程联络通道与废水泵房合并施工对隧道变形的影响

蔡炜;岳广学

. 2010, 34(4): 123-126.

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在已经建成后的地铁主隧道修建联络通道及废水泵房,如何保证后期施工时围岩土体的稳定,把变形控制在规定范围是一个关键的问题.由于目前对废水泵房的设计相对保守,废水泵房的有效容积设计过大,通常需在联络通道开挖完成后,几乎在整个仰拱范围内往下开挖3～5 m,受空间及施工工艺所限,难以采取有效措施确保开挖安全,施工风险很大.文中以深圳地铁一号线续建工程(罗宝线)土建6标段盾构区间联络通道和废水泵房修建工程为研究对象,根据实际施工中遇到的问题并依照监测数据,分析联络通道和废水泵房合并施工对隧道变形的影响.研究结果表明

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汽车-路面-路基系统动态响应及参数分析

李韶华;杨绍普;李皓玉

. 2010, 34(4): 127-131.

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为了研究汽车与公路路面的相互作用机理,采用二自由度四分之一汽车悬架模型模拟汽车系统,用无限长Bernoulli-Euler梁模拟公路路面,用Kelvin黏弹性地基模拟公路路基,同时对汽车和路面建模,构成二维汽车-路面-路基系统.通过线性振动理论、积分变换和广义杜哈梅积分得到了汽车和路面的动力响应解析解及路面响应在时间域和空间域的分布规律.另外,分析了车速、地基反应模量、地基阻尼系数、悬架刚度、悬架阻尼、轮胎刚度和轮胎阻尼7个参数对路面动力响应的影响.结果表明,地基反应模型的影响最大,而车速的影响与地基阻尼

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缺口对车轴钢疲劳性能的影响

张俊清;周素霞;谢基龙

. 2010, 34(4): 132-135.

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采用钼丝进行线切割,制作了车轴钢表面缺口试样,运用有限元方法,计算了不同缺口的理论应力集中系数,通过旋转弯曲试验得到光滑试样和缺口试样的疲劳寿命(S-N)曲线,研究了不同缺口应力集中系数下车轴钢的参数变化规律.结果表明,缺口对材料疲劳寿命的影响,不仅仅表现在其S-N曲线相对于光滑试样S-N曲线整体下降,而且不同缺口S-N曲线左段的直线部分斜率也是不同的.

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一种少自由度并联机器人雅克比分析的新方法

曲海波;方跃法;郭盛

. 2010, 34(4): 136-140.

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提出一种对称少自由度并联机器人雅克比方阵的建立方法.利用螺旋理论分析单个支链的结构,找出动平台对驱动关节的映射系数,根据不同的输入选取,对映射系数进行组合,去除映射系数矩阵中非独立运动参数对应的列,得到满秩的映射系数矩阵.对映射系数矩阵求逆,得到对称少自由度并联机器人的雅克比方阵,说明了运动输入与运动输出之间的对应关系,并得到实例验证.

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电控CNG发动机增压匹配的仿真计算

安存春;陈淑玲;张欣

. 2010, 34(4): 141-144.

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利用GT-POWER软件对电控CNG(Compressed Natural Gas)发动机建立了仿真计算模型,对某电控CNG发动机与某型增压器的匹配进行了仿真计算.结果表明,该发动机能够与增压器进行较好的匹配,但由于增压器采用了放气阀压力调节装置,致使某些工况下发动机的效率降低.

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2010年, 第34卷, 第4期　刊出日期：2010-08-15

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