南昌大学学报（工科版）
 
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南昌大学学报(工科版)
 
2022年 44卷 1期
刊出日期：2022-03-28
论文
   
论文
1 李火坤邬鹏贞黄伟刘晗玥
基于CEEMDAN-改进小波阈值的水工结构振动信号联合降噪方法
针对水工结构在泄流激励作用下动力响应信号被噪声淹没的实际问题，提出一种基于自适应噪声的完整集成经验模态分解(CEEMDAN)和改进小波阈值函数联合降噪的方法。对水工结构振动信号先进行CEEMDAN分解，将信号分解成一系列固有模态(IMF)分量，运用自相关函数和互相关系数剔除无效IMF分量，实现振动信号的初次降噪；再利用改进小波阈值函数对含有主要振动信息的IMF分量进行降噪处理，实现含噪信号的二次降噪；最后，将包含主要结构振动信息的IMF分量和残量进行信号重构，得到降噪后的振动信号。通过数值仿真分析，发现CEEMDAN-改进小波阈值联合降噪后信号(10%噪声水平)的信噪比从20.21提升到23.54,均方根误差从0.19降低到0.09,验证了联合降噪具有更高的信噪比和更低的均方根误差，更为接近纯净信号。结合国内某水电站导墙实测数据，运用该方法进行降噪分析，结果表明该方法具有较好的降噪性能和应用前景，可为水工结构流激振动安全诊断提供有效依据。
2022 Vol. 44 (1): 1- [摘要] ( 54 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 95 )
9 彭浩 朱光源 张邵祥 蒋水华 蔡木良 黄劲松
漫顶溃坝尾砂流演进模拟及避险转移方案分析
为分析尾矿库漫顶溃坝尾砂流对下游人民生命财产的影响，基于RNG k-ε湍流模型和泥沙冲刷模型构建了尾矿库漫顶溃坝水动力学数值模型，并通过室内水槽溃坝试验验证了该模型的有效性。同时以江西省永平铜矿燕仓尾矿库5号副坝为例，模拟了漫顶溃坝引起的下泄尾砂流演进过程，并从流速、泥沙淤积厚度、淹没深度、淹没范围等方面分析了下泄尾砂流对下游居民、村庄、公路和农田等可能造成的影响。在此基础上，制定了下游受灾居民的疏散、撤离和避险转移方案。结果表明：下游新岩前村基本没有受到溃坝尾砂流影响，而塘棣源村受到了溃坝尾砂流冲击或淤埋等严重影响。研究成果可为类似工程规模的尾矿库应急抢险、灾害风险防治和避险转移方案制定提供理论参考。
2022 Vol. 44 (1): 9- [摘要] ( 43 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 67 )
17 杨贵海陈卫江凌应国华
基于底轴结构最优化的底轴驱动翻板闸门设计方法
底轴驱动翻板闸门为新型闸门，针对现行钢闸门设计规范中无专用设计条款，可参考的设计资料较少情况，分工况对底轴受力进行分析，确定了闭门挡水为闸门设计工况。在此基础上分析了底轴等主要构件设计时应注意的技术问题及相应工程措施，提出一种基于底轴结构最优化的底轴驱动翻板闸门设计方法，并以工程实例进行设计说明。针对该门型检修难的问题，提出了插装式检修闸门、设置泄洪冲沙闸和免检修设计3种解决方案，并结合运行工况对闸门防腐设计做了简单分析。论文研究成果对工程设计具有一定指导意义。
2022 Vol. 44 (1): 17- [摘要] ( 100 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 92 )
24 黄凯 谭郑镭 张超 吴必辉 黄伟鹏
材料滞回特性对RC框架抗地震倒塌能力的影响
为研究材料滞回特性对混凝土框架抗震性能的影响，以某教学楼为研究对象，通过在增量动力分析(IDA)中改变混凝土和钢筋材料的滞回参数，分析其对结构抗地震倒塌性能的影响。结果表明：混凝土强度等级对结构抗地震倒塌能力的影响最为显著；减小混凝土强度退化速率和增加钢筋应变硬化率可小幅提高结构的抗地震倒塌能力；混凝土和钢筋耗能性能对结构抗地震倒塌能力影响较小。研究成果可为新型混凝土材料在结构抗震设计中的应用提供一定的参考。
2022 Vol. 44 (1): 24- [摘要] ( 26 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 109 )
31 崔志玉
烧结煤矸石页岩多孔保温砌块热工性能数值模拟
为提高保温砌块的热工性能，数值模拟研究了烧结煤矸石页岩多孔保温砌块的基材、孔洞率及孔洞填充对传热系数的影响，并基于此设计了一款宽厚多孔保温砌块。研究结果表明：采用低导热系数的基材和提高孔洞率是提高烧结煤矸石页岩多孔保温砌块保温性能的有效途径。同时发现，孔内空气存在较强对流换热，在矩形孔洞长边方向更为明显，故采用聚苯板填充或减少孔洞尺寸有利于提高保温砌块的保温性能；宽厚多孔保温砌块240 mm（L）×360 mm（W）×180 mm（H）传热系数为1.34 W·m-2·K-1,达到夏热冬暖地区外墙自保温要求(≤1.5 W·m-2·K-1))。本文的研究也为研发夏热冬冷地区外墙自保温砌块(≤1.0 W·m-2·K-1)指明了方向。
2022 Vol. 44 (1): 31- [摘要] ( 22 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 98 )
36 胡峰强 冯传腾 陈凰琴
折线先张法拉板式弯起器的受力特点及影响参数
为了研究折线先张法施工中拉板式弯起器的受力特点以及弯起器导向孔与钢绞线接触范围变化对弯起器的受力影响，通过分析折线张拉时钢绞线在弯起器处的受力状况，根据合力等效原则推导了弯起器导向孔受不同接触范围外荷载时外荷载与均布荷载换算公式，并采用大型通用有限元软件对接触范围进行参数化分析与研究。结果表明：拉板式弯起器工作时的最大拉应力出现在导向板底部与拉板槽口的交接处，当钢绞线与导向孔接触范围为30°时该最大拉应力为290 MPa,且导向孔内壁附近局部出现较大拉应力；随着钢绞线与弯起器导向孔接触范围的不断变化，弯起器导向板上应力分布情况大致相同，仅在导向孔内壁局部区域会有较明显差异。
2022 Vol. 44 (1): 36- [摘要] ( 17 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 99 )
42 方泓杰 屈川翔 韩浩 吴应雄
不同施工阶段上覆工程对浅埋地铁结构安全的影响
软弱土层的承载力和稳定性较差，外部环境对浅埋于此类地基中的地铁隧道结构影响较大。为避免临近工程的施工对地铁隧道的结构安全及正常使用造成不利影响，需要分析地铁结构的变形并对其进行控制。以实际工程为例，探究软弱地基上临近工程施工全周期对地铁隧道变形的影响，对隧道在工程全周期的各个施工阶段下的变形进行数值模拟，采用自动化监测系统在施工全周期内对区间地铁沿线进行实时监测，并评估现场支护形式及施工组织措施对于地铁变形控制的作用及各阶段下变形的发展规律。结果表明：现场所采用的搅拌桩加旋挖桩的支护形式及沿中轴线方向分批次跳仓开挖基坑的施工控制措施能够有效地控制软弱地基浅埋隧道的侧向变形和沉降；隧道两侧对称施工，能够降低隧道20%～30%的侧向位移；隧道变形的发展主要集中在地下室开挖及侧墙回填两个阶段。
2022 Vol. 44 (1): 42- [摘要] ( 56 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 94 )
50 钱小浩 杨垂玮 刘浩 黄模佳
塔脚板底板接触应力非线性分布及弯曲应力表达式
基于我国输电铁塔基础结构中四地脚螺栓塔脚板的相关设计规范，以及对四地脚螺栓塔脚板的有限元数值模拟，分析四地脚螺栓塔脚板与混凝土基础考虑非线性接触时，不同厚宽比下的应力场变化。利用非线性接触理论推导，得出塔脚板底板最大弯矩表达式；再结合有限元仿真结果，得出不同厚宽比下的应力计算表达式以及底板最小厚度表达式。根据相关设计规范设计其他规格实体塔脚板模型，开展有限元仿真塔脚板仿真校核。校核结果表明：所设计的塔脚板应力场分布情况与理论计算结果吻合较好，验证了四地脚螺栓塔脚板与基础接触的应力表达式具有适用性，能够通用于不同尺寸规格的塔脚板。
2022 Vol. 44 (1): 50- [摘要] ( 36 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 96 )
59 田宇 徐晨 王柳鹏 杜少烨 詹健
基于正交实验和矩阵分析法的固定化菌藻共生系统优化
固定化菌藻共生系统能有效缓解藻类流失现象，但不同光照条件对固定化菌藻共生系统的污染物去除能力的综合影响仍需进一步研究。以黄绿发光填料固定化菌藻共生系统（IABSS-YLF）作为研究对象，选取照度、发光材料配比、光照时间3个因素，每个因素设定3个水平，设计L9（33）正交实验研究IABSS-YLF在不同光照条件下对污水中COD、TN和TP的去除效率。通过矩阵分析法对各因素对于IABSS-YLF的污染物去除效果影响进行独立极差分析，构建权矩阵探究IABSS-YLF稳定发挥高效污染物去除能力的最佳光照条件。结果表明：在照度4 000 lx,发光材料配比0.375,光照时间9 h的最佳光照条件下，IABSS-YLF的COD、TN和TP去除率分别为89.8%,78.7%,82.1%。
2022 Vol. 44 (1): 59- [摘要] ( 36 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 100 )
65 刘小真 杨子依
吹脱-粉煤灰吸附联合处理高氨氮废水
为了更好地处理稀土高氨氮废水，可综合应用吹脱-粉煤灰吸附技术。通过调节吹脱时的pH、时间、鼓气量，对氨氮进行预处理。再以不同的改性方法对粉煤灰进行改性，对氨氮进行深度处理，结果表明：在pH为11,吹脱时间为48 h,鼓气量为2.5 L·min-1时，氨氮预处理效果为最佳；吸附效果排序为：粉煤灰碱改性粉煤灰>碳酸钠改性粉煤灰>酸改性粉煤灰>沸石粉联合粉煤灰处理>粉煤灰（粒径小于0.147 mm）>粉煤灰沸石粉灼烧>粉煤灰，采用2 mol·L-1氢氧化钠改性后的粉煤灰，在吸附5 h时吸附达到最佳，此时吸附量为1.31 mg·g-1。
2022 Vol. 44 (1): 65- [摘要] ( 19 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 97 )
73 熊晨曦 袁海涛 马国红
基于视觉传感的超声-MIG焊熔滴行为分析
针对镀锌钢在焊接时对焊接参数难以精确控制，导致焊接接头质量较差，从而对镀锌钢超声-MIG焊接过程中的熔滴过渡机制进行深度研究。实验基于视觉传感器在不同的焊接电参数下，对比了超声-MIG与MIG焊接过程，通过图像处理技术提取熔滴的特征参数。结果表明：在焊接小功率参数下，熔滴过渡方式主要是短路过渡，超声此时会阻碍熔滴过渡，熔滴轮廓面积减少，距离熔池高度增加。当焊接功率增大时，在超声辅助作用下熔滴过渡方式主要是大滴过渡和射流过渡，熔滴的几何尺寸均减少，距离熔池高度减少，向熔池过渡频率增加。最后提出一种焊接过程中的熔滴计数算法，实验验证在1 000帧熔滴图像时间内，熔滴过渡周期最高可达37次，保证焊接过程中质量的稳定性，加速了焊接智能化发展。
2022 Vol. 44 (1): 73- [摘要] ( 60 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 91 )
78 钱宁伟李峥彬肖奉英沈逸舟黄模佳
大倾斜度弹簧刚度表达式的推导及有限元验证
目前的弹簧刚度解析表达式主要适应于工程上的密圈弹簧，但由于该解析表达式没有考虑弹簧钢丝的倾斜度对弹簧刚度的影响，对于大倾斜度弹簧用该解析表达式求解弹簧刚度与有限元仿真结果相比误差较大。根据能量法给出含倾斜度效应的弹簧刚度表达式，该结果不仅适应于求解大螺旋角弹簧刚度，也能退化到密圈弹簧弹簧刚度的求解，并且所得结果与有限元仿真结果相符，误差不超过0.21%,从而为大倾斜度圆柱弹簧刚度设计提供理论依据。
2022 Vol. 44 (1): 78- [摘要] ( 46 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 98 )
84 衷卫声 罗力维 张强
基于锚节点的无线传感网离群值检测算法
在无线传感网离群值检测算法中，如何自适应调整离群值检测算法的参数是一项重大挑战。由于节点之间存在相关性，不能孤立地去考虑单个传感器节点，因此根据其周围节点情况来动态设置节点参数很有必要。在文中提出一种基于锚节点的无线传感网离群值检测算法，该算法预先为锚节点设置最佳参数，同时计算锚节点与普通节点之间的相关性，利用大小根堆、滑动窗口与标准差来动态地调整每个普通节点的参数，并将其转换为锚节点。最终每个节点都能自适应地将参数调整为最佳。仿真实验表明：在自适应调整方式下，检测算法的真阳性率在84.3%以上，假阳性率在20%以下，并且能够将数据正确地分离出来。
2022 Vol. 44 (1): 84- [摘要] ( 48 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 94 )
91 高翔马少斌张成文
一种基于深度Q学习的移动自组网稳定路由
节点的移动降低了认知无线电-移动自组网(CR-MANETs)路由的稳定性。为此，针对CR-MANETs网络，提出基于深度Q学习的稳定路由(DQLR)。设计DQLR路由的目的在于最小化端到端队列时延和提高链路稳定性。DQLR路由先通过队列可用空间和链路的连通时间计算链路成本。然后，建立深度Q学习模型，并选择具有最低Q值作为下一跳转发节点，进而构建稳定路由。最后，利用SimPy仿真框架建立仿真平台，分析了DQLR路由的性能。仿真结果表明，相比于基于链路稳定的MANETs路由(LSR),提出的DQLR路由降低了队列时延和路由时延，并提高了数据包传递率。
2022 Vol. 44 (1): 91- [摘要] ( 52 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 101 )
97 胡卫强周浩汪祥
基于范数加权的二维主成分分析提取图像特征
为了能准确地进行图像特征提取，提出一种新的基于Nuclear范数与Frobenius范数加权的二维主成分分析(记为NF-2DPCA)方法。并利用来自于Yalefaces、AR数据库以及ORL人脸数据库中的数据，进行了图像面部识别和重建等相关实验，结果表明所提出的方法能够有效地提取图像特征，并且面部识别准确率最高能达到94.25%,进一步显示所提方法具有一定优越性。
2022 Vol. 44 (1): 97- [摘要] ( 52 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 76 )
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