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    考虑5G基站低碳赋能的主动配电网优化运行
    曾博, 穆宏伟, 董厚琦, 曾鸣
    上海交通大学学报    2022, 56 (3): 279-292.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.367
    摘要3408)   HTML7)    PDF (3102KB)(142)   

    5G基站的大量接入为未来电力系统的低碳化发展提供了新的可能.通过激励5G基站参与需求响应,并将其纳入现有主动配电网(ADN)运行框架,能够在降低5G基站自身用电成本的同时,促进可再生能源(RES)消纳和高效利用.提出了一种考虑5G基站低碳赋能的ADN多目标区间优化运行方法.在深入分析5G基站与配电网互动模式的基础上,构建了5G基站运行灵活性描述模型,并采用系统动力学方法分析了5G基站对配电侧碳减排的作用.以系统运行成本和碳排放量最小化作为目标,考虑配电网和通信网两方面的约束限制,建立了含5G基站的ADN多目标运行优化模型.该模型通过对ADN中RES及5G基站设备联合调度,并采用区间方法考虑RES出力和通信负载的不确定性,可实现系统经济与低碳效益的综合最优.结合基于区间分析的等效转化和非支配排序遗传算法对问题进行求解,算例分析结果证明了所提方法的有效性.

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    中国阿尔茨海默病报告2021
    任汝静, 殷鹏, 王志会, 齐金蕾, 汤然, 王金涛, 黄强, 李建平, 谢心怡, 胡勇博, 崔诗爽, 余小萍, 朱圆, 刘馨雅, 朱怡康, 林绍慧, 王怡然, 黄延焱, 胡以松, 王学锋, 王鸿利, 褚敬申, 王颖, 李春波, 周脉耕, 王刚, 代表中国阿尔茨海默病报告编写组
    诊断学理论与实践    2021, 20 (04): 317-337.   DOI: 10.16150/j.1671-2870.2021.04.001
    摘要3368)      PDF (3337KB)(3690)   
    随着我国社会经济的发展和人口老龄化进程的加速,与成功老龄化对应的老年性疾病对国民的影响日益突出,其中阿尔茨海默病(Aizheimer's disease,AD)及相关认知障碍尤为突出和显著。目前,中国AD发病率、患病率及死亡率仍持续增高,AD死亡占城乡居民总死亡原因的第5位,给居民和社会带来的经济负担日渐加重。为响应“健康中国行动”,促进由疾病治疗向健康维护转变,由上海交通大学医学院附属瑞金医院和中国疾病预防控制中心慢性非传染性疾病预防控制中心、复旦大学公共卫生学院、上海交通大学医学院附属精神卫生中心等单位专家联合编撰了本报告。本报告动态跟踪报道我国的AD流行趋势,综合评价我国的AD疾病经济负担,全面揭示我国的AD诊疗现状以及现有的相关公共卫生资源,旨在为AD的防治提供技术指导和支持,为政府制定相关卫生政策提供专业支持依据,为开展国际交流合作提供信息平台。
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    粤港澳大湾区电力系统低碳转型
    张鹏飞, 徐静怡, 郭巍, 吴蔚, 钟晨, 魏文栋
    上海交通大学学报    2022, 56 (3): 293-302.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.436
    摘要3327)   HTML5)    PDF (2818KB)(157)   

    我国“碳达峰、碳中和”目标的实现在很大程度上依赖于电力系统的低碳转型,而现有研究很少从区域尺度研究电力系统低碳转型.综合使用政府间气候变化专门委员会温室气体清单编制方法、网络模型分析法量化了粤港澳大湾区电力生产和消费引致的碳排放,并使用对数平均迪氏指数分析法分析了社会经济因素对大湾区电力碳排放的影响.结果表明:香港、澳门电力低碳转型进展缓慢,广东省低碳电力份额持续提高;快速扩大的经济规模和电力需求是大湾区排放增长的最主要驱动因素;外部低碳电力的输入以及部门用电效率的提升抵消了部分排放增长.

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    双馈风电场并网抑制频率振荡控制策略
    刘新宇, 逯芯妍, 曾龙, 郝正航, 赵起放, 李现伟, 郝同盟
    上海交通大学学报    2022, 56 (3): 303-311.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.437
    摘要3314)   HTML6)    PDF (1481KB)(126)   

    针对大型风电场跨区输送电能时引起的低频振荡问题,提出了一种阻尼系统低频振荡的单神经元自适应比例积分微分(PID)附加阻尼控制策略.通过对双馈风电机组的动态频率响应特性进行分析,构建了一种在单神经元自适应PID控制算法中引入二次型性能指标的风电场阻尼系统振荡控制器.通过对励磁变频器进行自适应调节,促使风电场快速发出有功功率,产生最大正阻尼,抑制系统低频振荡.利用MATLAB搭建含风电场的四机两区域电力系统仿真模型,通过对比验证了所提方法能够在系统发生低频振荡时有效抑制同步发电机功角的摇摆,改善系统惯性响应,降低电网发生低频振荡的风险.

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    基于双充电状态的锂离子电池健康状态估计
    卢地华, 陈自强
    上海交通大学学报    2022, 56 (3): 342-352.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.027
    摘要3294)   HTML8)    PDF (8000KB)(58)   

    针对锂离子电池实际应用中存在不完全充放电而导致的充电起始点及截止点不确定问题,提出一种基于双充电状态因子的电池健康状态估计方法.搭建电池老化实验台架,采用8块镍钴锰锂离子电池进行老化实验;区别于传统单状态因子估计,选取不同老化阶段下恒压充电状态前端等时间差的电流平均值,以及恒流充电状态末端等幅值电压的充电时间构造健康因子;分析不同老化阶段实验电池的荷电状态-开路电压对应关系,通过理论推导及实验结果证明健康因子的正确性;建立具备强泛化能力的改进支持向量回归模型,并通过粒子群算法优化模型超参数.实验结果表明:所提双充电状态健康因子与电池老化衰减密切相关,所建立的改进支持向量回归模型可实时估计不同老化状态下的电池健康状态,具备容量局部回弹变化的表征能力,可作为一种有效的嵌入式电池管理系统健康状态估计方法.

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    海洋平台风载荷试验不确定度分析
    代燚, 陈作钢, 王飞
    上海交通大学学报    2022, 56 (3): 361-367.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.066
    摘要3226)   HTML8)    PDF (2064KB)(80)   

    海洋平台上层建筑一般形状复杂,风洞试验是获得风载荷最为可靠的方法.现阶段海洋平台风载荷不确定度分析流程及要点鲜有探讨,各因素影响程度尚不明确.率先针对某型海洋平台风载荷试验,基于国际拖曳水池会议(ITTC)推荐规程确立了不确定度分析流程,并进行风洞试验结果不确定度分析.根据试验流程梳理误差源,计算各相对不确定度分量大小.按其值对误差源进行等级评定,提出降低试验不确定度的方法.研究结果表明:风剖面、模型精度、气压测量以及天平测量状态对风载荷测量有较大影响,占总合成不确定度比例达到了96.13%.采用适当简化模型、合理校测风剖面、提高气压测量精度以及稳定测量状态等手段能有效降低试验不确定度.

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    冰柱冲击问题的数值仿真分析
    王超, 杨波, 张媛, 郭春雨, 叶礼裕
    上海交通大学学报    2022, 56 (3): 368-378.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.278
    摘要3210)   HTML6)    PDF (4968KB)(245)   

    为研究近场动力学(PD)方法在冰力学行为领域的应用特性及在冰破坏数值预报过程中的参数敏感性,采用常规状态型近场动力方法系统地计算分析了冰柱冲击破坏过程,并进行了参数敏感分析.结果表明:该方法模拟冰冲击过程与试验对比结果基本一致,在选定的时间步长和粒子间距下本文的计算结果收敛.海冰冲击速度、泊松比、弹性模量对海冰冲击过程影响明显,而海冰尺寸和断裂韧度对冲击过程影响较小.文章创新之处在于将状态型PD方法应用于海冰冲击问题中,弥补了键型PD方法限制海冰泊松比的缺点.

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    不同增压方式对火箭燃料贮箱冷氦增压效果的影响
    邹震峰, 任枫, 李晓慈, 段海洋, 杜海浪, 黄永华
    上海交通大学学报    2022, 56 (3): 386-394.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.265
    摘要3165)   HTML10)    PDF (13239KB)(39)   

    针对液氧/煤油火箭燃料贮箱采用的冷氦增压方案,搭建试验系统并进行地面模拟试验.探究不同增压方式,包括增压位置、扩散器形式和增压气体流量对增压排液过程的控压稳定性、贮箱气枕区温度分布、氦气消耗率、气液混合以及液体结冰状态的影响.结果表明:与气枕区增压相比,气体在液体区增压时换热充分,同等条件下气体消耗率降低33.1%,但控压稳定性较差;扩散器形式对气体消耗率和贮箱气枕区温度分布影响不大;小流量增压更加节约氦气,与40 L/s排液相比,10 L/s排液可以节约20%氦气;各工况中均未发现液体介质局部过冷结冰现象,且无气泡随液体进入排液管路.试验结果验证了煤油贮箱采用冷氦增压方案的可行性,并为箭上冷氦增压系统的结构设计和工况调节提供参考.

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    考虑恢复过程中换相能力的后续换相失败抑制策略
    丛新棚, 郑晓冬, 曹亚倩, 邰能灵, 缪源诚, 李珂
    上海交通大学学报    2022, 56 (3): 333-341.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.004
    摘要3142)   HTML4)    PDF (1969KB)(92)   

    为抑制高压直流后续换相失败,研究系统恢复时电气量与控制量的动态响应,提出引起后续换相失败的主要原因是恢复过程中,故障后换流母线电压处于跌落状态,逆变侧实际触发角存在超调现象,直流电流持续上升,三者共同作用导致系统换相能力不足,无法完成换相过程中阀臂电感能量的转移.为此,提出一种考虑系统恢复过程换相能力的后续换相失败抑制策略,通过限制触发角超调时的直流电流,增大系统换相能力,抑制后续换相失败,以实现直流系统的有效恢复,并在仿真软件PSCAD/EMTDC中利用高压直流标准模型CIGRE Benchmark对所提理论进行了测试与验证.

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    共轴双旋翼动力学建模与验证
    胡金硕, 黄健哲
    上海交通大学学报    2022, 56 (3): 395-402.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.044
    摘要3115)   HTML13)    PDF (2567KB)(456)   

    建立共轴双旋翼动力学模型可用于共轴多旋翼飞行器的控制器设计、飞行模拟等研究,需要同时兼顾模型的计算实时性和精度.首先,基于伴随理论推导包含旋翼尾迹的全流场诱导速度计算模型.然后,在单旋翼有限状态入流模型基础上进行扩展,建立考虑尾迹倾斜的共轴双旋翼有限状态动力学模型.最后,推导共轴双旋翼悬停状态上下旋翼推力计算公式,并进行试验验证.研究结果表明:所建立的动力学模型计算复杂度在可接受的范围内,推力计算值与测试值在一定转速范围内基本吻合,并可很好地反映出共轴双旋翼推力损失趋势.

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    大规模新能源汽车接入背景下的电氢能源与交通系统耦合研究综述
    李佳琪, 徐潇源, 严正
    上海交通大学学报    2022, 56 (3): 253-266.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.464
    摘要3086)   HTML81)    PDF (2106KB)(368)   

    新能源的大规模开发利用是实现“双碳”目标的重要手段.可再生能源发电耦合制氢技术在提高可再生能源消纳率的同时,加速了新能源汽车的普及.未来,电氢能源系统与交通系统的耦合将会更加密切.以大规模新能源汽车接入为背景,首先综述了电氢能源系统的发展现状,并对耦合系统制氢、出力波动平抑以及参与电力系统优化运行3种工作模式进行了介绍.在此基础上,从不同能源角度出发,分别对电力-交通耦合系统中的联合规划与优化运行研究现状以及氢能-交通耦合系统中的加氢站优化与氢能运输相关问题进行了总结分析.最后,结合当前研究中存在的瓶颈,从动态模型构建、不确定性因素影响等方面对未来可行研究方向进行了展望.

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    “双碳”背景下微网分布式电能交易绩效评价指标与方法
    王文彬, 郑蜀江, 范瑞祥, 陈文, 周世阳
    上海交通大学学报    2022, 56 (3): 312-324.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.391
    摘要2900)   HTML7)    PDF (2446KB)(104)   

    随着分布式发电研究与应用的迅速发展,分布式交易市场作为一种新型的电力交易模式,能够有效提升可再生能源消纳率,是推动实现“碳达峰、碳中和”目标的重要手段.将市场评价机制引入用户的竞拍交易机制中,将促使用户考虑市场评价机制对其交易策略的影响,推动分布式交易市场的良性发展.针对微网用户间的分布式电能交易市场展开研究,首先,以市场参与主体及交易支撑软硬件为研究对象,分别从电能供应能力、用户满意度、平台安全性等方面建立多维度绩效评价指标体系.然后,对分布式电能交易市场评价方法研究现状进行总结与梳理,并从指标体系建立、指标计算方法及综合评价方法三方面分析了分布式电能交易绩效评价的关键技术.最后,结合当前发展现状,对未来分布式电能交易绩效评价的研究方向进行了展望.

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    基于数据驱动的核电设备状态评估研究综述
    许勇, 蔡云泽, 宋林
    上海交通大学学报    2022, 56 (3): 267-278.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.502
    摘要2837)   HTML19)    PDF (1383KB)(345)   

    核电设备全生命周期的状态评估对提高核电厂安全性、经济性影响重大.以往国内核电厂对系统、设备、构筑物的运维评估手段多依赖于设备自身报警机制、简单阈值判断或者现场工程师经验.随着在线监测系统在核电厂的应用实施和海量设备运行数据的积累,利用数据驱动技术进行设备健康状态评估已经成为行业关注重点.对此,介绍核电在线监测系统现状,分析主要核电设备存在的常见故障,并将核电设备的状态评估归纳为异常检测、寿命预测和故障诊断共3大问题,分别综述其研究和应用现状,重点阐述深度学习技术在该领域的应用潜力.在此基础上,进一步分析核电厂设备状态评估面临的挑战和可能的解决方案.

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    柔性控制器MMC子模块最优冗余数量双重协同优化方法
    马洲俊, 王勇, 王杰, 陈少宇
    上海交通大学学报    2022, 56 (3): 325-332.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.444
    摘要2764)   HTML7)    PDF (922KB)(105)   

    柔性直流系统中模块化多电平换流器(MMC)的子模块故障影响系统正常运行,可靠性和经济性的相互制约是MMC冗余数量配置优化的关键问题之一.对此,建立含冗余子模块MMC可靠性和经济性数学模型的多目标优化函数,提出一种柔性控制器子模块冗余数量双重协同优化方法.该方法结合权重系数和NSGAII多目标优化算法的优势,在冗余数量取相同选择偏好下,计算得到两者优化结果的交集.以南京某柔性台区直流工程为例,在MATLAB中搭建模型,仿真结果表明所提方法在满足柔性直流系统可靠性的同时,能够显著提高经济性,为实际柔性直流工程中MMC冗余子模块数量配置提供思路.

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    基于FloMaster-Simulink联合仿真的大流量海水冷却系统控制方案优化
    王宁, 付云鹏, 李艇, 李铁, 依平
    上海交通大学学报    2022, 56 (3): 379-385.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.023
    摘要2743)   HTML10)    PDF (1498KB)(165)   

    大型船用设备长时间工作会出现过热现象,需要建立冷却系统,保证设备在安全温度范围内工作.为满足某大型船用设备冷却要求,基于FloMaster仿真平台,构建海水冷却系统仿真模型,开展动态工况的仿真研究.根据换热器前后冷却液(乙二醇溶液)的温度,改变泵的转速或阀门开度,实现海水流量的自动控制.提出3种有效控制方案,利用FloMaster-Simulink联合仿真方法,计算得到变工况下系统的响应特性和运行特点.结果表明:开环和闭环共同作用,同时控制泵的转速时,冷却系统控制效果最优,能耗较小,为实际冷却系统工程问题提供了参考.

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    基于L-M算法和声波融合的TDOA雷电定位改进方法
    骆瑶莹, 卞宏志, 刘全桢, 刘保全, 傅正财, 张建勋, 刘亚坤
    上海交通大学学报    2022, 56 (3): 353-360.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.301
    摘要2490)   HTML10)    PDF (3403KB)(84)   

    在时差信息冗余情况下求解非线性方程时,采用到达时差定位法(TDOA)的雷电定位系统会出现求解发散问题,而我国油罐系统等雷电敏感系统多经历了雷声和电磁探测的雷电定位技术发展过程.对此,提出一种有效融合雷电声波信号和放电电磁信号的TDOA雷电定位改进方法.根据已有站点信息将目标区域划分为16个子区域,在子区域内利用L-M迭代算法实现监测目标区域的雷电定位,提升TDOA雷电定位系统的定位精度和抗误差扰动能力.结果表明:传统法的雷电定位误差均值为203.2 m;所提方法经过声波信息融合和L-M算法改进后,雷电定位误差均值减小为108.4 m,监测目标区域边缘雷电定位精度提高了51.2%.研究对改进已有雷电定位系统和有效利用声波信息具有实际意义.

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    基于胶层填充的薄板包边成形数值模拟及实验研究
    唐耿林, 李建军, 李元辉, 张珑耀, 朱文峰
    上海交通大学学报    2022, 56 (4): 523-531.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.429
    录用日期: 2021-06-08

    摘要1353)   HTML4)    PDF (11461KB)(265)   

    基于包边模型几何尺寸定义胶层填充率,通过有限元-光滑粒子流体动力学(FEM-SPH)法建立含胶包边工艺数值模拟模型,并与含胶包边实验进行对比验证,实现了折边胶直径、离边距、包边厚度对填充率影响的定量研究.研究结果表明:实验所得胶层流动、最终填充状态与数值模拟结果的一致性较好,实验所得胶层填充率与数值模拟结果吻合度较高,以此验证了数值模拟模型的可行性和准确性.进一步分析表明:折边胶直径、离边距、包边厚度对填充率的影响依次减小,并拟合得到填充率关于折边胶直径、离边距、包边厚度等工艺参数的关系式,为车身薄板含胶包边工艺的优化设计提供依据.

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    潜艇阻力及流场数值仿真策略优化分析
    李鹏, 王超, 孙华伟, 郭春雨
    上海交通大学学报    2022, 56 (4): 506-515.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.327
    摘要1336)   HTML6)    PDF (13748KB)(231)   

    为探寻不同湍流模型对直航潜艇阻力和流场仿真计算的影响,基于STAR-CCM+平台,以标准潜艇模型Sub-off为几何研究对象,采用有限体积法结合10种湍流模型对Sub-off的水动力及流场特征开展数值仿真研究.首先,以LES-Smagorinsky湍流模型开展网格及时间步长收敛性计算.其次,选定合适的网格方案和时间步长,结合10种湍流模型开展特定工况下的仿真计算.最后,利用甄选好的湍流模型分析Sub-off的流场特征.结果表明:10种湍流模型在潜艇的水动力性能及流场特征的预报方面存在较大差异, LES-Smagorinsky湍流模型不仅能较好地预报潜艇的水动力性能及流场平均量,还能准确预报流场的二次量.

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    基于人工神经网络的自航浮标测波方法可行性
    秦艺超, 黄礼敏, 王骁, 马学文, 段文洋, 郝伟
    上海交通大学学报    2022, 56 (4): 498-505.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.094
    摘要1326)   HTML5)    PDF (7435KB)(49)   

    海洋波浪会对船舶营运和安全产生不利影响,实时准确的随船海浪监测对绿色智能船舶及航行安全至关重要.利用船舶运动反演遭遇海浪信息是一种重要的随船海浪监测手段,具有成本低、时空分辨率高等诸多优点,受到广泛关注.针对现有船舶运动反演海浪模型存在的不足,提出了一种基于人工神经网络(Artificial Neural Network, ANN)的反演模型.以船舶摇荡运动时历作为输入,以波浪时历作为输出,利用人工神经网络进行船舶运动特征提取,输入线性函数进行波面时历反演.为验证反演模型的可行性和精度,开展了船模水池试验.结果表明,提出的基于人工神经网络的测波方法能够很好地实现规则波和不规则波浪时历反演,规则波反演统计误差大多小于10%,不规则波反演误差在10%左右.提出的方法为船舶运动反演海浪时域信息提供了一种有效可行的手段.

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    结构拟静力分量对中低速磁浮车-桥系统地震响应的影响
    黄凤华, 程斌, 滕念管
    上海交通大学学报    2022, 56 (4): 486-497.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.381
    摘要1299)   HTML7)    PDF (2108KB)(23)   

    与传统桥梁抗震分析关注系统的相对运动不同,车-桥系统的抗震分析关注车辆系统的绝对运动,需考虑结构拟静力分量的影响.为探讨结构拟静力分量对中低速磁浮车-桥系统地震响应特性的影响,以某典型中低速磁浮线路为研究对象,考虑基于比例积分微分 (Proportional Integral Derivative, PID) 主动悬浮控制的磁浮车-桥耦合关系,采用相对运动法和直接求解法,分别在相对坐标系和绝对坐标系下建立中低速磁浮车-桥系统地震响应分析模型.在此基础上,重点探讨了结构拟静力分量对磁浮间隙、车辆系统以及桥梁结构动力响应的影响规律.结果表明:结构拟静力分量对车辆系统的动力响应影响较大,忽略结构拟静力分量会严重低估车辆的加速度响应,差异值最大可达447%;结构拟静力分量对桥梁结构位移响应的影响有限;建议采用考虑结构拟静力分量的绝对位移法处理磁浮车-桥系统中的地震输入.

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    铝合金薄板含胶滚压成形工艺建模及实验
    李元辉, 李建军, 王顺超, 张珑耀, 朱文峰
    上海交通大学学报    2022, 56 (4): 532-542.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.198
    摘要1267)   HTML4)    PDF (17229KB)(20)   

    在门盖件滚压成形中,非金属折边胶层以及轻质金属与折边胶的交互作用影响门盖的制造精度和性能,为汽车车身薄板含胶滚压成形及其质量控制研究带来显著困难.为此,建立基于有限元-光滑粒子流体动力学法(FEM-SPH)的铝合金薄板含胶滚压成形数值分析模型.利用SPH模拟折边胶挤压流动过程,结合FEM建立含胶薄板的滚压仿真模型.搭建含胶铝合金薄板的两道次滚压成形实验平台,以滚边损耗量和表面波浪系数为滚压成形质量指标,分析验证数值模型的有效性.基于正交试验法研究首末道次之间的质量变化,以及影响质量的关键工艺参数.结果表明:与首道次相比,末道次的滚边损耗量降低、表面波浪系数变小;影响表面波浪系数的工艺参数由大到小依次为翻边高度、圆角半径、TCP-RTP值、滚轮直径;影响滚边损耗量的工艺参数由大到小依次为TCP-RTP值、圆角半径、翻边高度、滚轮直径.构建的滚压成形质量与工艺参数之间的拟合关系能够支持含胶铝合金薄板的滚压成形质量预测.

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    饱和孔隙-裂隙黏土双层地基的一维固结分析
    胡亚元, 王啊强
    上海交通大学学报    2022, 56 (4): 443-453.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.019
    摘要1266)   HTML6)    PDF (2021KB)(15)   

    为研究双孔结构饱和黏土双层地基的一维固结特性,在一维完全侧限条件下根据混合物理论建立了饱和孔隙-裂隙介质的固结控制方程.采用Fortran语言编制了饱和孔隙-裂隙黏土一维固结的有限元程序,利用单层地基研究成果验证本文模型和程序的正确性.运用有限元程序分析压缩模量、渗透系数及土层厚度等因素对饱和孔隙-裂隙黏土双层地基固结特性的影响.结果表明:增大上层较软土的压缩模量和渗透系数能更显著地加快地基的固结速率;裂隙和孔隙中的超孔压具有不同的消散规律,地基底部孔隙超孔压的消散滞后于裂隙超孔压,滞后效应随上层土渗透系数而增大.对于饱和孔隙-裂隙黏土双层地基,改良上层较软孔隙-裂隙黏土性质可较好地改善整个地基的固结特性.

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    成层广义Gibson地基中桩的水平动力响应
    邱杰凯, 丁肇伟, 宋春雨, 陈龙珠
    上海交通大学学报    2022, 56 (4): 431-442.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.382
    摘要1256)   HTML3)    PDF (1931KB)(37)   

    为直接求解桩周土切变模量随深度线性变化情形下的单桩水平动力响应问题,基于成层广义Gibson地基,引入Adomian分解法,提出了一种求解非均质地基中桩水平动力响应的方法.相较于初参数法和传递矩阵法,该方法无需对非均质地基进行离散化处理.与数值方法相比,具有计算成本低、精度高和收敛速度快等优点.通过将本文方法和分层方法、均质地基解析方法、数值方法的计算结果进行对比,验证了本文方法的正确性和合理性.分析了桩底边界条件、地基土参数及桩身长细比对桩水平动力响应的影响.结果表明:在非均质地基中,桩土刚度比是影响桩水平动力响应的重要因素,随着地基土切变模量的增大,桩身水平位移幅值减小且分布趋于平缓.此外,相比于其他参数,土层泊松比和阻尼比对桩的水平动力响应影响较小.

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    高性能平纹织物纱线抽出力学行为及其移动机制
    陈建稳, 吴善祥, 张若男, 陈务军, 范进, 王明洋
    上海交通大学学报    2022, 56 (4): 464-473.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.419
    摘要1237)   HTML3)    PDF (8452KB)(21)   

    为探究平纹织物纱线移动响应机制,以典型平纹机织织物为对象,进行多加载工况下纱线移动行为的数值模拟,系统考察摩擦因数、模型尺寸及预应力对纱线移动响应的影响规律,进而深入探讨了抽出纱线断裂长度、抽断强度、纱线间摩擦性能及基布所受预应力间的耦合关系.结果表明:该平纹机织织物峰值抽出载荷与摩擦因数、模型尺寸及预应力呈正相关,预应力由200 MPa增至700 MPa,峰值抽出载荷提升34.49%.纱线屈曲明显时,其抽出荷载提升明显.该机织织物纱线抽断强度随预应力及摩擦因数的增加逐渐增大,摩擦因数从0.1增至0.2时,纱线抽断强度增幅达16.48%.该机织织物纱线的抽断长度与实际所处应力环境相关,应力均匀化是纱线抽断长度增加的重要因素.

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    基于Kerr地基模型的基坑开挖引起下卧既有隧道受力变形
    冯国辉, 徐兴, 侯世磊, 范润东, 杨开放, 管凌霄, 徐长节
    上海交通大学学报    2022, 56 (4): 474-485.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.067
    摘要1197)   HTML5)    PDF (2027KB)(38)   

    基坑开挖导致的土体卸载作用会引起邻近下卧既有隧道隆起变形,甚至会干扰隧道的正常运营.提出了一种基坑开挖引起下卧隧道纵向变形的简化计算方法,将隧道简化成无限长Euler-Bernoulli梁搁置在三参数的Kerr地基模型,提出了剪切层弯矩的计算假设,利用有限差分法并结合隧道两端的边界条件得到隧道纵向变形差分解.结果表明:与既有文献中有限元数据和实测数据对比,证明了Kerr地基模型的准确性;与将隧道简化成Euler-Bernoulli梁搁置在Pasternak地基模型相比,Kerr地基模型更具有优越性.地基模量、隧道埋深的增大会引起隧道纵向位移及内力的减小;隧道刚度的增大会引起隧道纵向位移的减小但会引起隧道内力的增大.

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    虚拟装配手势库设计及人机工效评估优化
    郭加伟, 许志杰, 何其昌
    上海交通大学学报    2022, 56 (2): 127-133.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.095
    摘要1124)   HTML24)    PDF (7083KB)(94)   

    针对虚拟装配环境下,虚拟人上肢仿真设置效率低、人机工效评估不精确的问题,对手部装配动作进行分析,定义手部关节结构、手臂及手部尺寸,建立参数化的装配手势模型并形成手势库.采用模糊算法改进快速上肢评估(RULA)方法,利用梯形函数对关节角度处于临界值时的评估分值进行优化,通过规则库得出最终评估结果.采用劳损指数(SI)评估手部、手腕等肌肉骨骼作业风险,并与模糊RULA评估加权计算综合得分,对虚拟手装配过程进行连续的人机工效评估,捕捉装配作业期间的风险姿势.最后,基于3D Experience平台对上述方法进行集成,并通过手机通讯元件的装配作业进行应用验证.

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    双钢板混凝土单元平面内屈服准则
    黄城均, 朱天怡, 宋晓冰
    上海交通大学学报    2022, 56 (4): 422-430.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.347
    摘要1011)   HTML8)    PDF (2007KB)(187)   

    针对承受平面内薄膜内力的双钢板混凝土(Steel-Concrete-Steel, SCS)单元,基于固体力学的3个基本方程(平衡条件、变形协调条件以及本构方程),提出了满足钢板Tresca屈服准则的SCS单元平面(主)应力空间的屈服准则.提出了一种结合试验数据确定SCS单元屈服荷载的计算方法,并将该方法应用于SCS单元双向拉压试验,分析9个不同配钢率和不同拉压比的SCS单元试件,将SCS单元的屈服准则与试验结果进行对比.此外,采用Ozaki的7个剪切单元试件进行进一步验证.结果表明,SCS单元的屈服准则与试验结果具有较好的一致性.

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    海上风电经柔性直流并网技术标准对比分析
    余浩, 张哲萌, 彭穗, 张志强, 任万鑫, 黎灿兵
    上海交通大学学报    2022, 56 (4): 403-412.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.465
    摘要1000)   HTML49)    PDF (1110KB)(163)   

    对国内外海上风电经柔性直流并网标准的现状进行介绍,选取具有代表性的海上风电经柔性直流并网标准,从功率控制、故障穿越、电能质量、稳定性等几个方面进行对比,分析海上风电经柔性直流并网标准的发展趋势.对中国海上风电经柔性直流并网标准的制修订提供合理建议,以促进海上风电行业的发展.

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    自适应插值飞蛾扑火优化的多特征粒子滤波车辆跟踪算法
    黄鹤, 吴琨, 李昕芮, 王珺, 王会峰, 茹锋
    上海交通大学学报    2022, 56 (2): 143-155.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.037
    摘要962)   HTML13)    PDF (33546KB)(57)   

    针对现有飞蛾扑火优化算法精度低、全局搜索能力差的问题,提出一种自适应插值飞蛾扑火优化算法,并将其嵌入多特征粒子滤波中优化,构建自适应插值飞蛾扑火优化的多特征粒子滤波车辆跟踪算法.首先,在飞蛾的位置更新机制中加入自适应权值,改善所提算法的全局搜索能力.其次,采用改进的插值飞蛾扑火优化算法对采样过程进行优化,结合多特征自适应融合优化粒子滤波车辆跟踪算法,根据最新观测信息不断调整粒子分布,使低权值层粒子向权值较高的区域移动,增强粒子质量,避免样本退化.实验结果表明,本文算法能够有效降低状态预测所需的样本粒子数,提高算法的跟踪性能,在车辆目标发生遮挡、光照、姿态及尺度变化等干扰下仍然能够准确、稳定地跟踪目标车辆.

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    利用生成对抗网络实现水下图像增强
    李钰, 杨道勇, 刘玲亚, 王易因
    上海交通大学学报    2022, 56 (2): 134-142.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.075
    摘要898)   HTML23)    PDF (22386KB)(82)   

    提出一种基于生成对抗模型的水下图像修正与增强算法.该算法将多尺度内核应用于改进的残差模块中,以此构建生成器,实现多感受野特征信息的提取与融合;判别器设计考虑了全局信息与局部细节的关系,建立了全局-区域双判别结构,能够保证整体风格与边缘纹理的一致性;最后,根据人类视觉感官系统设计了无监督损失函数,此部分无需参考图像进行约束,同时其与对抗损失和内容损失一起进行联合优化,能够得到更优的色彩和结构表现.在多个数据集上进行实验分析表明,此算法能较好地修正色偏、对比度,保护细节信息不丢失,在主客观指标上都优于典型对比算法.

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    地铁变频荷载循环作用下饱和软黏土累积塑性变形
    李泽垚, 周洁, 田万君, 裴万胜
    上海交通大学学报    2022, 56 (4): 454-463.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.036
    摘要842)   HTML6)    PDF (1469KB)(35)   

    地铁在地铁站附近的加减速运动会对地基土产生一定的影响.土体经过倾斜削样后使用动三轴进行不排水动力测试以研究地铁进出站作用下进出站距离、加速度、动应力幅值及固结围压对饱和软黏土累积塑性变形的影响.结果表明:进出站变频荷载循环作用下软黏土累积塑性应变曲线可大致划分为爆发增长-较快增长-逐渐稳定3个阶段.距地铁站越近、动应力幅值越大、固结围压越小,土体进入逐渐稳定阶段所需的进出站次数越少,土体竖向变形越大,剪切变形越小.进出站加速度值越大,土体竖向变形越小、剪切变形越大.对于实际工程而言,地铁运营初期,进站区间土体的沉降变形、出站区间土体水平位移、较大加速度工况下的水平位移、较小加速度工况下的沉降、高动应力幅值的工况及低固结应力的土体区域是工程地质灾害防治的重点.

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    人工肛门括约肌系统便意感知重建
    朱东, 姜萍萍, 颜国正, 王志武, 韩玎, 赵凯, 华芳芳, 姚盛健, 丁紫凡, 周泽润
    上海交通大学学报    2020, 54 (8): 771-777.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.222
    摘要829)   HTML1137)    PDF (10730KB)(182)   

    针对现有人造肛门括约肌系统在便意感知功能上数据获取方式和分析方法的缺陷,设计了一个便意感知重建系统.该系统主要包括传感器模块、数据采集存储模块的设计以及数据分析算法.通过多传感器与数据采集存储模块的配合重建患者直肠表面压力的分布变化情况,并提出基于主元分析(PCA)法和支持向量机(SVM)的便意预测模型(PCA-SVM).结果表明:上臂轴向和径向以及中臂径向位置的压力信号与便意产生有显著联系,选择基于高斯核函数的SVM算法,取惩罚因子C=0.0595 和核函数宽度σ=0.9536 对有效压力指标向量进行便意分类预测,与前馈神经网络模型相比,具有较高的预测准确度,满足人造肛门括约肌系统便意感知功能的要求.

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    逆全球化对地球生态系统和人类经济发展的影响?
    耿涌
    上海交通大学学报    2021, 55 (Sup.1): 82-83.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.012
    摘要781)      PDF (376KB)(123)   
    逆全球化带来严重的经济和环境压力,影响了全球化治理和各国之间的有效合作.开展科学而公正的评价研究,系统量化逆全球化对于全球生态系统安全和经济发展的影响,可以识别关键影响因素,制定切实可行的应对措施.
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    基于变分贝叶斯理论的不确定厚尾噪声滤波方法
    董祥祥, 吕润妍, 蔡云泽
    上海交通大学学报    2020, 54 (9): 881-889.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.99.014
    摘要734)   HTML996)    PDF (1125KB)(165)   

    为了解决非线性滤波中量测噪声呈厚尾分布且统计特性不确定的问题,提出一种基于Pearson Type VII 分布的自适应滤波算法.针对传统鲁棒卡尔曼滤波器因尺度矩阵和自由度参数固定不变而无法自适应调整的问题,以容积卡尔曼滤波器为基础,选择Pearson Type VII 分布对厚尾噪声进行建模,将传统鲁棒滤波固定自由度参数的估计转化为Pearson Type VII 分布中可自适应调整的双自由度参数的估计,并通过 inverse Wishart和Gamma分布描述尺度矩阵、双自由度参数和辅助参数的先验分布,利用遗忘因子对各参数进行时间更新;基于变分贝叶斯理论,对系统状态、尺度矩阵、双自由度参数和辅助参数形成的联合后验概率密度函数进行变分迭代,实现对系统状态和未知厚尾噪声的联合估计.仿真结果表明,在不确定厚尾噪声条件下,本文算法的滤波精度高于传统鲁棒容积卡尔曼滤波.

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    基于证据推理规则CS-SVR模型的锂离子电池SOH估算
    徐宏东, 高海波, 徐晓滨, 林治国, 盛晨兴
    上海交通大学学报    2022, 56 (4): 413-421.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.345
    摘要721)   HTML16)    PDF (1150KB)(46)   

    锂离子电池健康状态(SOH)的准确性影响电池的安全性和使用寿命.针对锂离子电池SOH估算问题,提出一种基于证据推理(ER)规则的布谷鸟搜索支持向量回归(CS-SVR)的SOH估算模型,并利用NASA Ames研究中心的锂离子电池数据集进行SOH估算试验.该方法以电池放电循环的平均放电电压和平均放电温度为模型输入,利用ER规则进行推理,得到输入数据的融合信度矩阵.将该矩阵输入CS算法优化的SVR模型得到电池SOH估算结果.结果表明,与5种估算效果较好的现有模型相比,基于ER规则的CS-SVR模型具有更良好的估算性能.

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    六自由度波浪补偿平台的神经网络自适应反馈线性化控制
    丁明, 孟帅, 王书恒, 夏玺
    上海交通大学学报    2022, 56 (2): 165-172.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.424
    摘要714)   HTML6)    PDF (1175KB)(90)   

    六自由度波浪补偿平台所采用的大长径比非对称液压系统在深海区需完成大跨度、高速度的波浪补偿任务,这为控制系统的控制精度和抗干扰能力带来严峻的挑战.引入径向基神经网络(RBFNN)辨识,提出一种自适应反馈线性化控制策略.首先,建立六自由度波浪补偿平台非对称液压系统的非线性模型.然后,基于RBFNN辨识利用反馈线性化设计自适应控制器.最后,利用MATLAB/Simulink开展五级海浪(90°遭遇角恶劣工况)作用下和外力干扰下的仿真分析.结果表明:相比于经典比例系数-积分系数-微分系数(PID)和滑模控制,新型控制器控制精度和抗干扰能力明显提高,更适合用于复杂海况下六自由度波浪补偿平台的控制,且具有很好的跟踪效果和较强的稳健性,可为深海区六自由度波浪补偿平台控制系统设计提供参考.

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    基于OpenFOAM几何流体体积方法的波浪数值模拟
    田康, 张尧, 李金龙, 张新曙, 尤云祥
    上海交通大学学报    2021, 55 (1): 1-10.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.99.015
    摘要712)   HTML8)    PDF (2416KB)(310)   

    波浪数值模拟一直是船舶海洋工程领域非常重要的研究课题.该研究基于开源计算流体力学分析平台OpenFOAM对Stokes五阶波进行模拟.由于几何流体体积(VOF)方法中的几何重构处理能够实现对自由液面更精准的捕捉,所以该研究采用了OpenFOAM内置几何VOF方法——isoAdvector方法,进行自由液面捕捉,通过二次开发引入松弛区方法进行消波处理.对几何VOF方法下网格密度及库朗数进行了收敛性分析,发现可用较大库朗数获得较好的波浪模拟结果;在不同波陡和波频情况下,对几何VOF方法和代数VOF方法模拟波浪的波高及相位进行分析,并与Stokes五阶波理论值进行了对比,研究表明几何VOF方法能更好地对波高进行模拟.最后探讨了松弛区方法中消波区长度及权重分布对消波效果的影响,结果显示大于2倍波长的消波区长度配合指数权重分布可达到最佳消波效果.

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    Aβ级联假说或tau蛋白假说,哪个更正确?
    马步勇
    上海交通大学学报    2021, 55 (Sup.1): 58-59.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.S1.044
    摘要668)      PDF (416KB)(221)   
    介绍了淀粉样变性、朊蛋白和阿尔茨海默病的Aβ和tau蛋白.指出Aβ级联假说或tau蛋白假说反映的是一个硬币的两面,揭示的是淀粉样变性共性中阿尔茨海默病的特性,其寡聚体结构的解析具有重要的学术和应用意义.
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    基于改进候鸟迁徙优化的多目标批量流混合流水车间调度
    汤洪涛, 王丹南, 邵益平, 赵文彬, 江伟光, 陈青丰
    上海交通大学学报    2022, 56 (2): 201-213.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.435
    摘要665)   HTML8)    PDF (1462KB)(119)   

    针对2+1+1型混合流水车间,研究了多目标不相等批量流混合流水车间调度问题,提出一种基于变邻域搜索的自适应候鸟迁徙优化(AMBO)算法,实现了最小化完工时间与最小平均在制品数量的多目标优化.相比原始候鸟迁徙算法,AMBO算法引入变邻域搜索策略,实现每个算子的权重随迭代次数自适应调整,并提出了时间窗算子,以提升交换算子搜索性能和收敛速度.对随机生成不同规模的订单进行算例研究,结果表明AMBO算法比候鸟迁徙优化算法、遗传算法具有更高的求解质量和收敛性能,从而验证了AMBO算法的有效性.

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    基于特征金字塔卷积循环神经网络的故障诊断方法
    刘秀丽, 徐小力
    上海交通大学学报    2022, 56 (2): 182-190.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.001
    摘要654)   HTML10)    PDF (7606KB)(62)   

    变工况、变载荷设备部件不同故障的特征在信号中所占比例和位置不固定,且包括大量不同场景下的原始振动信号的多尺度复杂性.对此,提出一种基于特征金字塔网络(FPN)的卷积循环神经网络(CRNN)滚动轴承故障诊断方法.利用卷积神经网络(CNN)框架,并联CNN的卷积层和循环神经网络(RNN)中的长短时记忆(LSTM)层,形成新的CRNN,以充分利用CNN对空间域信息和RNN对时域信息的学习能力;在每一层中权值共享,减少网络参数;利用FPN构建全新特征图,输入一维信号和堆叠后形成的二维信号,对传感器采集的信号进行特征提取,实现故障诊断.利用行星齿轮箱进行故障试验,并进行5折交叉验证,该方法的诊断准确率平均值为99.20%,比基本神经网络模型至少高3.62%,表明该方法诊断精度高、鲁棒性强;利用凯斯西储大学轴承数据集进行验证,证明该方法具有良好的泛用性;利用t-SNE方法对模型的特征学习效果进行可视化分析,结果表明不同故障类别特征具有良好的聚类效果.

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