江苏大学学报（自然科学版）

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基于切换系统的HEV能量控制系统优化设计

胡春花, 何仁, 李楠

2011, 32(5): 497-501. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2011.05.001

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为了解决多能源混合动力汽车(HEV)中能量控制系统在建模时不能完全描述连续动态事件和离散动态事件等问题,基于切换控制系统理论,建立能量控制系统数学模型,根据车辆运行工况,提出了6种工作模式,应用切换系统理论中8元组定义模式描述能量控制系统,采用逻辑判断方法,建立切换规则、系统跳变关系和各工作模式之间转换的映射集.仿真结果与ADVISOR软件中混合动力汽车的基本控制策略得到的结果相比,SOC值始终工作在最优工作区域65％～75％,碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化合物(NOx)和微粒(PM)的排放量各自减小了171％,215％,73％和27％.结果表明将切换系统理论应用到HEV的能量控制系统中切实可行.

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用于品质动力学仿真的悬架非线性承载模型

卢萍萍, 逄淑一, 齐海政, 管欣, 詹军, 张绍龙

2011, 32(5): 502-505. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2011.05.002

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针对传统的悬架非线性承载特性模型的卸载边界不一致及加载和卸载切换时承载特性的过渡曲线不一致影响悬架非线性承载特性的精确模拟等问题,在Fancher模型基础上,提出了基于悬架变形转折点的卸载边界修正算法及过渡曲线修正算法.通过卸载边界修正算法,实现了对悬架系统非线性承载特性中卸载边界不一致现象的描述,通过过渡曲线修正算法,实现了对悬架系统非线性承载特性中加载、卸载过渡曲线不一致现象的描述,建立了可用于汽车品质动力学仿真的精细悬架非线性承载特性模型.通过与悬架系统K＆C垂向轮跳试验结果对比表明:该承载特性模型能够较有效地模拟卸载边界及过渡曲线,进一步提高了悬架非线性承载特性模型的精度.

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后喷对轻型柴油机燃烧过程及排放性能的影响

尹必峰, 何建光, 徐毅, 贾和坤, 刘胜吉

2011, 32(5): 506-510. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2011.05.003

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以某轻型柴油机为样机,研究了常用转速1 600 r·min-1、小负荷率工况下,后喷对柴油机NOx和soot排放特性、燃烧过程及油耗的影响规律.结果表明:后喷会使缸内温度在主燃烧末期再次提升;随着后喷油量增加,主燃烧段缸内压力、最高燃烧温度、平均燃烧温度及主燃烧放热率峰值逐渐降低;随着喷间隔角增加,主燃烧段缸内压力及烧放热率峰值略微上升,但缸内平均温度降低.在小负荷率工况,后喷可以同时有效降低NOx和soot排放,随着后喷油量增加,NOx和soot排放逐渐减少;随着后喷间隔角的增加NOx排放不断减少,soot排放呈现先减小后增加趋势;后喷会增加柴油机的燃油消耗,且随着后喷油量和后喷间隔角的增加,燃油消耗不断上升.

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基于模糊评价的安全感知与车速相关性分析

张晖, 严新平, 高岩, 吴超仲, 李平凡

2011, 32(5): 511-515. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2011.05.004

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为研究道路安全水平的主观认知对运行车速的影响,进行了实车试验,通过50份问卷调查确定了对安全影响权重较高的道路评价指标,随机选取719位驾驶人对试验路段的平曲线、竖曲线以及行车视距进行了主观评价,统计并建立了被试人员对行驶路段安全性的模糊综合评价模型,同时采集了驾驶人在各评价路段的运行车速值.研究结果表明:基于模糊综合评价方法所建立的驾驶人主观安全感知模型的道路安全水平评价结果与行车车速之间有较强的相关性,当驾驶人认为路段安全性较差时,会选择较低的车速值进行驾驶,以保证行车安全,反之则会提高运行车速;能够很好地模拟驾驶人根据自身的主观安全感知对行车车速进行选择的决策过程.

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基于流场数值模拟的多级泵转子动力学分析

孔繁余, 王婷, 张洪利

2011, 32(5): 516-521. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2011.05.005

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根据多级泵零件二维图,应用Pro／E软件对转子系统主要部件进行实体建模,采用FLUENT软件对多级泵内部流场进行数值模拟,分析了轴向力及径向力随不同工况的变化情况,基于ANSYS软件对转子系统施加静力载荷,进行静力学、谐响应和瞬态动力学等分析.结果表明:转子系统在第1阶临界转速下的安全区运行,转子系统的振幅与转速变化呈非线性关系;在突加激励力的开始阶段各节点出现较大的振幅,随后振幅逐渐减小并趋于稳定;左侧轴承的振动幅值比右侧轴承的振动幅值大了1个数量级;首级叶轮的振动幅值比次级叶轮的振动幅值稍大;在位移振动曲线中,出现了明显的“拍振”现象,节点振动趋于稳定后,振幅很小,系统的稳定性较好.

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逆压梯度边界层壁面局部微振动诱导大涡结构

曹卫东, 张晓娣, 高一

2011, 32(5): 522-527. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2011.05.006

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以边界层流动的Falkner-Skan解为基本流场,利用直接数值模拟方法求解三维不可压缩N-S方程,研究了单个周期壁面局部微振动诱导有压梯度边界层内大涡结构的演化过程.结果表明:无论是零压梯度或者逆压梯度边界层中,大涡结构初始扰动速度分布面积与幅值是相似的,但随着时间的推移,不同逆压梯度边界层中的大涡结构扰动速度幅值、高低速条纹结构、壁面切应力、流向涡、雷诺应力分布存在明显差异.边界层壁面局部微振动可诱导形成边界层大涡结构,逆压梯度越大,大涡结构强度越大,大涡结构的面积也越大,且近壁平均速度饱满,形成强烈的流向涡量,内外流层的动量与能量发生了激烈交换,层流边界层中大涡结构的动力学特性与湍流边界层中拟序结构存在一些共性.

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离心泵叶轮内盐析晶体颗粒分布特性试验

杨敏官, 吴承福, 高波, 康灿, 冯浪

2011, 32(5): 528-532. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2011.05.007

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采用粒子图像测速仪对离心泵叶轮内部盐析晶体颗粒分布进行了测量和分析.试验结果表明：叶轮流道中间轴截面上,在叶轮进口处多为小粒径颗粒,分布较均匀,且叶轮内晶体颗粒数密度分布在轴向上存在差异,呈现前盖板处轴截面上最小,后盖板处轴截面上最大的分布特点;沿径向,逐渐有大粒径颗粒,且大颗粒主要位于压力面及附近,至出口处大颗粒分布趋于均匀;当试验流量从0-8Q增加到1-2Q时,随着流量的加大,大颗粒向压力面聚集趋势越明显,颗粒平均粒径梯度愈大;当固相体积分数从0-75C增加到1-25C时,随固相体积分数的增高,同一区域晶体颗粒浓度变大,且大粒径颗粒数目显著增多;在试验介质温度从35 ℃提高到43 ℃时,因介质溶解度随温度升高而增大,则晶体颗粒粒径及数目随试验介质温度的升高而明显减小.

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单液滴碰撞不同尺寸等温壁面过程

刘红, 解茂昭, 贾明, 刘宏升, 王淑春

2011, 32(5): 533-539. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2011.05.008

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应用基于VOF的界面跟踪方法分析了单液滴碰撞不同尺寸等温固体壁面时铺展、回缩或延伸至壁外形成液膜、液膜破碎等过程的动力学行为.通过与文献中液滴在壁面上铺展直径随时间变化的试验对比,证实了模型的可靠性.通过改变We数、Re数及壁面宽度,考查了初始液滴碰撞动能、表面能及固体壁面尺度对液滴碰壁现象的影响,计算结果表明：当壁面宽度较小,液滴初始动能较大时,油膜铺展至壁面之外,形成空间液膜,并进而发生飞溅破碎；液滴初始动能越大,则破碎的液滴数量越多,尺寸越小;空间液膜的运动方向与初始动能及壁面尺度有关,初始动能越大,壁面尺度越小,则空间液膜向表面后方运动的轴向速度分量越大,分布越广.

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圣女果的气体射流冲击干燥动力学

王丽红, 高振江, 肖红伟, 林海, 姚雪东

2011, 32(5): 540-544. https://doi.org/doi: 10.3969/j.issn.1671-7775.2011.05.009

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为缩短圣女果的干制时间、提高干制品质,将气体射流冲击干燥技术运用于圣女果的干燥.研究了在不同干燥温度(50,60,70和80 ℃)和风速(10,12,14和16 m·s-1)条件下圣女果的干燥速率、水分有效扩散系数、干燥活化能以及最佳干燥工艺.试验结果表明:提高干燥温度和风速均可缩短干燥时间,其中干燥温度的影响比风速更为明显;干燥过程中圣女果的水分有效扩散系数为(0549～2754)×10-9 m2·s-1;圣女果干燥活化能为5109 kJ·mol-1;圣女果的最佳干燥工艺条件是:风温为70 ℃、风速为14 m·s-1.

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FT-IR光谱法测定籼米淀粉回生

吴跃, 陈正行, 林亲录, 吴伟, 肖华西

2011, 32(5): 545-561. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2011.05.010

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研究了傅立叶变换红外(FT-IR)光谱法快速检测籼米淀粉回生,发现FT-IR光谱中一些特征振动模式的相对强度(与761-76 cm-1处峰高的比值)会随淀粉回生程度的增加而降低.振动模式包括:3 415 cm-1附近的O—H伸缩振动、2 927.46 cm-1处的CH2伸缩振动、1 155.17 cm-1处C—O和C—C伸缩振动、1 081.89 cm-1处的C—O—H弯曲振动、1 043.32,1 020.18和998.96 cm-1处未确定的振动模式、60941和57855 cm-1处的吡喃环骨架振动模式.将以上这些特征振动模式的相对强度倒数与DSC回生焓值进行相关性分析可知:1 081.89,1 043.32,1 020.18,609.1和578.55 cm-1处吸收峰的相关系数均能达到0-9以上,因此可将这5种FT-IR振动模式的相对强度变化作为定量指示淀粉回生程度的多重指标.

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基于自适应Backstepping方法的无人飞艇纵向受限控制

冯星, 邹杰, 陈谋, 尹卫平

2011, 32(5): 552-556. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2011.05.011

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针对无人飞艇受扰纵向运动难以控制的特点,提出了一种基于自适应Backstepping方法的鲁棒受限控制方法.首先对于飞艇模型中的外部时变干扰,采用参数自适应方法进行有效的处理.然后在无人飞艇飞行控制器设计时,明确考虑到非对称输入饱和限制的影响.引入一个辅助分析系统,对无人飞艇输入限制的影响进行有效分析.同时将辅助分析系统和Backstepping方法相结合,最终为无人飞艇纵向运动设计了自适应受限飞行控制.结果表明:在所设计的自适应受限飞行控制作用下,能有效地处理受扰无人飞艇的时变外部干扰和输入饱和限制,能快速达到理想高度且跟踪到俯仰角参考指令,是一种有效的无人飞艇受限飞行控制方法.

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基于周期性和延迟代价的页面调度算法

侯昉, 赵跃龙, 王禹

2011, 32(5): 557-561. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2011.05.012

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针对缓存页面调度算法难以进一步大幅度提高命中率以改善系统性能的现状,提出了一种新算法.对页面访问的时间、位置和数量进行了统计,对页面读取延迟的时间范围进行了计算分析,设计了增加代价位的缓存数据结构,从而提出了基于周期性和延迟代价的页面调度算法,并对算法进行了调度模拟和实施验证.结果表明:当时间尺度为跨指令周期时,页面访问表现出周期重复发生的性质;利用此性质,将页面读取延迟作为页面换出决策的依据之一,尽可能推迟换出延迟代价的页面,当对这些页面发生周期性访问时,可以避免重复发生较大的读入延迟;该算法降低了存储系统的队列长度和等待时间,提升了系统性能.

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一种超协调的软件演化需求元模型

谢仲文, 李彤, 代飞, 秦江龙, 郁湧

2011, 32(5): 562-568. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2011.05.013

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为了建模包含非协调信息的软件演化需求,提出一个超协调的元模型,其主要部件包括:特征、演化需求和演化意图.首先,分析了演化需求的5个重要特征;其次,在形式定义特征的基础上,研究了特征之间的协调、层次和交叠关系;再次,在分析特征属性间的依赖和互斥关系基础上,形式定义演化需求和演化意图,使得演化需求能包含非协调信息而演化意图必须完整和一致;最后,把演化需求规范化为演化需求第一范式(1ERNF)到第四范式(4ERNF),演化需求规范化的过程提供了一种将演化需求转化为演化意图的方法.结果表明:提出的元模型可以有效支持演化需求的5个重要特征,为提高软件演化实施的质量和效率奠定基础.

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一种人工智能核磁渗透率预测方法

周宇, 魏国齐, 郭和坤

2011, 32(5): 569-572. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2011.05.014

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针对目前常用预测方法难以较好地模拟核磁共振测量结果和渗透率之间复杂关系的问题,提出了一种应用人工智能算法预测核磁渗透率的新方法.在新方法中,采用了神经网络建立核磁测量结果和渗透率之间的关系;用遗传算法为神经网络选择最佳参数和初始值;用基于信息增益的数据挖掘技术对渗透率的相关参数进行优选.对来自松辽盆地的岩石样品进行试验,以验证这一模型的有效性.结果表明:新模型弥补了神经网络容易产生局部极小和根据主观经验设定网络参数这2个重要缺陷;与传统方法相比,将渗透率的平均相对误差从207.3％降低到了68.6％.

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标准模型下基于身份的多接收者签密方案

祁正华, 杨庚, 任勋益, 王卉

2011, 32(5): 573-577. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2011.05.015

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为了克服随机预言机模型下可证安全的加密方案在实际应用中并不安全的情况,提出了一种标准模型下基于身份的多接收者签密方案．方案利用椭圆曲线上的双线性对,将标准模型下基于身份的加密算法和多接收者签名算法相结合,建立基于身份的多接收者签密方案构架和安全概念,形成了具有安全、高效性的多接收者签密方案．先分析了方案的正确性,然后基于判定双线性DiffieHellman假定分析了密文的不可区分性以及基于计算性DiffieHellman假定分析了签名的不可伪造性．结果表明,提出的方案不借助于随机预言机假设,具有较强的安全性,能够有效地提高多接收者网络应用环境的安全性;并且方案减少了双线性对计算耗时,具有高效性．

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基于FPGA的磁悬浮轴承电控系统设计

金超武, 徐龙祥

2011, 32(5): 578-582. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2011.05.016

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针对模拟或基于DSP的磁悬浮轴承控制器和功率放大器,具有集成度和可靠性低及体积庞大的局限性,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的磁悬浮轴承电控系统．首先应用MATLAB对各部分进行了建模,然后针对各部分参数对其性能的影响进行了仿真研究,最后对基于FPGA的数字功率放大器的纹波与动态特性进行了试验,并将它们应用到磁悬浮球系统中实现了悬浮球的稳定悬浮．结果表明:该数字控制器使磁悬浮球悬浮时的振动量控制在15 μm;设计的数字功率放大器在母线电压为150 V,开关频率为25 kHz,负载线圈电感为40 mH,静态电流为2 A时,功率放大器的电流纹波为300 mA,截止频率在350 Hz左右．

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基于ANSYS的高频直缝焊管主要控制参数模拟

何世权, 刘飞, 樊丁, 徐德怀, 田禾

2011, 32(5): 583-586. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2011.05.017

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基于高频直缝焊管的焊接温度是影响高频直缝焊管焊缝质量的首要因素,为提高高频直缝焊管的质量,重点研究了在高频感应加热中,高频焊接的主要控制参数焊接速度、焊接电流和焊管厚度对高频直缝焊管焊缝温度场的影响.依据高频焊接过程中的热源方程,利用ANSYS有限元热分析模块,建立适当的线热源模型,编写APDL程序.通过对3个主要控制参数的调节,得到在不同参数条件下的高频焊管焊缝温度场的分布云图,发现沿着高频焊管运动方向焊缝处温度是均匀递减的.在其中一组参数一定的状态下,对金洲集团Φ219 mm高频焊接机组的焊缝温度场进行测温,结果发现模拟温度场与实际温度场基本一致.

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限氧系统中厌氧氨氧化菌的富集与脱氮效能

吕永涛, 王磊, 王旭东, 姜毅, 王志盈

2011, 32(5): 587-590. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2011.05.018

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通过接种普通活性污泥,以氨氮为进水基质,在连续曝气SBR系统中进行了厌氧氨氧化菌的富集与单级自养脱氮效能试验.控制系统DO质量浓度为08～10 mg·L-1、温度为30～31 ℃,经过1 a左右的短程硝化稳定运行期后氮素去除率达到9％;DO质量浓度降至03～05 mg·L-1,并将单周期的曝气时间由330 min延长至450 min后,出水亚硝酸盐氮质量浓度由200 mg·L-1持续降到5 mg·L-1以下,获得了自养脱氮效果.TN最高去除率和去除速率分别达到798％和015 kg·kg-1·d-1.系统中污泥形态结构由絮体向颗粒态转变;镜检发现污泥内部分布有深色球状物.经FISH鉴定,污泥内部富集了厌氧氨氧化菌.结果表明:连续曝气短程硝化悬浮系统中可直接富集厌氧氨氧化菌,获得单级自养脱氮效果.

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几何特性对空间相贯节点承载力影响

杨维国, 王耀峰, 段有恒, 邹青

2011, 32(5): 591-596. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2011.05.019

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以XKK型空间相贯节点为例,应用有限元分析法对多组不同几何特性的XKK型节点进行比较,研究了影响空间节点承载力的主要参数、参数与承载力的关系以及几何特性对空间相贯节点承载力的影响,并对典型XKK型节点进行了弹塑性全过程屈曲分析,揭示了空间相贯节点塑性区的开展过程、应变分布规律及节点破坏模式.结果表明:提高支管与主管管径比、腹管与主管管径比可有效提高节点承载力;空间节点各管相贯角度对节点承载力影响较小;各管件径厚比宜控制在15～20之间;主管受压时其应力比不宜超过06;空间相贯节点具有较好的塑性变形能力,其破坏模式与节点几何特性密切相关.

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高强再生混凝土常规三轴受压本构曲线试验

杨海峰, 孟少平, 邓志恒

2011, 32(5): 597-601. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2011.05.020

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为了研究高强再生混凝土单轴及常规三轴应力状态下的受压应力应变全曲线特征,通过RMT-201完成43个Φ50 mm×100 mm圆柱体试验,分析了不同围压、不同再生粗骨料取代率对高强再生混凝土强度、峰值应变以及全曲线的影响,提出了高强再生混凝土应力应变曲线本构方程.试验结果表明:高强再生混凝土试件破坏形态与普通混凝土类似,但再生骨料与普通骨料最后破坏形态差异较大;随着侧压力增大,再生混凝土峰值应力、峰值应变呈线性增长;单轴及常规三轴应力状态下,高强再生混凝土受压应力应变全曲线形状与普通高强混凝土相似,但峰值应变具有较大增长.随着侧压力的增长,高强再生混凝土上升段变陡,下降段变得越来越平缓.

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纤维增强异形柱节点受剪承载力分析

王铁成, 赵海龙

2011, 32(5): 602-606. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2011.05.021

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通过统计52个异形柱节点的拟静力试验结果,对现行《混凝土异形柱结构技术规程》的节点受剪承载力计算公式进行分析.结果表明:该规程节点受剪承载力公式用于异形柱结构设计,能够保证异形柱节点设计的安全且有较大安全储备,但公式的剪压比限值偏低.通过采用纤维增强的12个异形柱节点试验,提出了纤维增强异形柱节点受剪承载力公式,公式形式简单,可与现行《规程》计算公式衔接.计算结果表明:纤维增强异形柱节点受剪承载力公式的试验值与计算值比值均大于1,公式用于异形柱节点设计是偏安全的.纤维增强可提高异形柱节点的受剪承载力,减少节点核心区箍筋用量,解决节点区钢筋拥挤和节点薄弱的问题.

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癌基因密码子间的距离和Y-内积表示及其应用

朱平, 闫艳艳, 孔娟娟

2011, 32(5): 607-611. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2011.05.022

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为了深入研究正常基因变为癌基因时,氨基酸亲疏水性的变化趋势,在已经建立的代数结构的基础上给出了全新的距离及Y-内积的定义,通过计算得出GF(7)上36个本原多项式及其根,并得出了对应的生物意义的表示,利用所建立的理论数学模型分析了在胃癌,食道癌, 肺癌以及B细胞淋巴癌中的p53错义突变过程中氨基酸亲疏水性的变化.结果表明:当正常的基因变为癌基因且密码子的第2位碱基发生变化时,密码子间的距离不小于1;特别是当第2位碱基由A变为G, C时,其Y-内积的值为负值;由T变为 G, C, A时, Y-内积的值则大于4.

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具有部分备用服务员的M／M／c休假排队

朱翼隽, 凌婷婷

2011, 32(5): 612-616. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2011.05.023

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顾客到达是泊松过程,模型具有c个服务员A和d个备用服务员B, 1≤d<c. A服务员在岗工作时B服务员备用,上岗服务员若因某种原因休假,备用服务员立即替换上岗,B服务员不休假,A，B服务员的服务时间均服从负指数分布.用拟生灭过程和矩阵几何解的方法得到了稳态队长的分布,在此基础上证明了在服务台全忙条件下的队长和等待时间的条件随机分解,给出了附加队长的母函数和附加延迟的拉普拉斯变换,通过数值例子分析了参数对平均附加队长和平均附加延迟的影响.

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