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当期目录

    2019年 第58卷 第5期    刊出日期:2019-09-25
    论文
    海底表层水合物绞吸单齿破碎仿真分析
    王广申;王国荣;钟林;张亦弛;邱顺佐
    2019, 58(5):  1-7.  doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.05.001
    摘要 ( 98 )   PDF (1856KB) ( 276 )  
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    固态流化机械采掘的原位绞吸式开采是目前较为适用的海底表层水合物开采技术之一。基于离散元法建立了单齿切削水合物的拟三维数值仿真模型,对单齿切削水合物的破碎过程进行了研究。研究结果表明:1)水合物破碎仍然遵循岩石的破坏机理,纯态水合物呈塑性破坏、海洋水合物沉积呈脆性破碎;2)切削厚度越深,崩落的海洋水合物沉积物体积呈越大的趋势;3)切削厚度小于8 mm时,切削力随切削厚度成线性增大。运用三维离散元法研究绞吸头单齿破碎水合物具有可行性,其研究结果可为绞吸式机械采掘及绞吸头的设计、开采参数的制定提供依据。

    基于VMD和马氏距离SVM的滚动轴承故障诊断
    乔美英; 刘宇翔;兰建义
    2019, 58(5):  8-16.  doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.05.002
    摘要 ( 52 )   PDF (1943KB) ( 139 )  
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    针对滚动轴承早期故障识别较困难的问题,提出一种基于变分模态分解(VMD)和马氏距离支持向量机(SVM)的诊断方法。首先,采用小波阀值法对原始振动信号进行去噪处理,获得有效的振动信号。其次,根据VMD分解后每个模态的中心频率大小不同,确定最终分解层数。同时,从分解后的变分模态分量中提取能量特征。最后,为了对样本间进行距离度量,将马氏距离引入SVM的高斯核函数计算中,建立了一个基于马氏距离的高斯函数核,用于支持向量机分类器。利用改进的SVM对轴承的运行状态进行识别,实验结果表明所提方法在识别轴承正常状态、内圈、外圈以及滚珠体故障时,具有较高的准确率。

    基于时空切分和词向量相似性的轨迹伴随模式挖掘
    李欣
    2019, 58(5):  17-25.  doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.05.003
    摘要 ( 92 )   PDF (2052KB) ( 136 )  
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    设计了一种基于时空Hausdorff距离切分、词向量相似性的轨迹大数据挖掘方法,以准确高效地分析数据中的伴随规律,真实反映人群和车辆的流动行为。基于时序特征的一对三Hausdorff距离算法可以排除反向轨迹、挖掘伴随关系;利用时间滑动窗口切分得到的轨迹段集合可为相似性度量建立数据基础。而基于词向量的轨迹相似性度量方法,建立了轨迹和词句的类比关系,体现了轨迹的空间、时间和方向异质性,能较为准确地度量伴随轨迹在结构上的相似程度,为发现同类目标或检测频繁路径等提供参考依据。

    由反对称化操作探究Levi-Civita与Kronecker符号的性质
    彭俊金;雷良建
    2019, 58(5):  26-32.  doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.05.004
    摘要 ( 78 )   PDF (888KB) ( 108 )  
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    从度规张量的行列式出发,应用通过反对称化Kronecker符号与逆变Levi-Civita张量的乘积所得到的恒等式,证明了Levi-Civita符号(张量)的一个重要性质,即:两个Levi-Civita符号(张量)的部分或全部指标缩并后可由(推广的)Kronecker delta符号表示。并在此基础上,导出了两个重要推论,且借助行列式与矩阵的性质给出二者的又一证明。与此同时,给出了推广的Kronecker delta符号的若干重要性质。

    基于逐步优化算法的随机波浪荷载反演
    叶静娴;吕中荣;汪利
    2019, 58(5):  33-38.  doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.05.005
    摘要 ( 57 )   PDF (1216KB) ( 110 )  
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    根据实测结构响应反演得到所受波浪的荷载时程,可为海洋结构的设计和健康监测提供可靠的荷载信息。因此,提出了一种基于逐步优化算法的随机波浪荷载反演方法。该方法在用Newmark-β法离散求解结构响应的基础上,针对每两个相邻时间点建立目标函数,以加速度时程为输入,逐步识别一系列时间点上的波浪荷载。由于每一个时间点上的荷载是根据上一个时间点的荷载和响应信息递归推导而来,每一步的荷载求解问题规模较小,导致整体荷载的反演效率较高。以一个二层海洋结构为算例,验证出:该方法能有效识别随机波浪荷载,且抗噪能力较强。

    路内停车价格与泊位数量的组合优化
    关颂衡;李军
    2019, 58(5):  39-43.  doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.05.006
    摘要 ( 99 )   PDF (835KB) ( 212 )  
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    提出了 “停车服务水平”指标来描述路内停车场能够提供停车服务的概率,建立了考虑泊位利用率的停车服务水平最大化的整数优化模型,从停车价格和停车泊位数两个方面来优化调整路内停车的收费方案。以广州市一个路内停车场为例,验证了指标参数和模型的有效性和合理性。同时,研究表明:不合理的停车价格与泊位数组合会导致经营者与车主的利益均受损。

    相空间中可控力学系统的Noether对称性与守恒量
    季晓慧;朱建青
    2019, 58(5):  44-48.  doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.05.007
    摘要 ( 61 )   PDF (856KB) ( 130 )  
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    研究时间尺度上相空间中可控力学系统的Noether对称性与守恒量。建立了时间尺度上可控力学系统的Hamiton方程,给出该系统的Noether广义准对称性的定义和判据,并得到广义准对称性相应的Noether守恒量,并举例说明了其结果的应用。

    地铁建设运营期的地质风险可拓评估模型研究
    陈庆;高燕;朱煜珣;袁泉
    2019, 58(5):  49-58.  doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.05.008
    摘要 ( 80 )   PDF (2518KB) ( 111 )  
    相关文章 | 计量指标

    地质环境载体的不确定性和模糊性制约着地下工程的设计与建设,因而对施工地段的地质风险进行评估是十分必要的。目前地铁风险评估方法中仍存在着地质风险因素考虑不足、评价指标权重的确定主观性较大等问题。本文选取了土的力学性质、岩体性质、管涌条件、地下水、岩溶、区域稳定性等6个一级地质风险评价指标,每个一级地质风险评价指标由若干个二级评价指标表征,并综合整理目前对单一地质风险评价指标的评价中较为成熟的评估方法,应用于一级评价指标风险等级的确定,建立了较为全面和合理的地质风险评价指标体系;针对各评价指标的多样性和由单指标给出的评估结果的不相容性,通过可拓学理论中的简单关联函数与关联度,客观定量地确定各指标的权重,将定量计算与定性分析相结合,减少了传统评估方法中权重赋值的主观性;进而建立了基于可拓评估方法的地质风险评估模型。并以广州某地铁车站路段为例,应用该模型对其进行地质风险评价与模型验证。结果表明:模型中地质风险等级划分合理,能够客观地反映当地地质风险情况;该地铁段未处理前地质环境风险等级属于“中等风险”,风险等级变量特征值为1.94,属于“中度风险”偏向“低风险”的级别,模型的评估结果与现场勘察结果相符,评估效果良好。

    南秦岭勉略构造带三岔子硅质岩地球化学特征及其地质意义
    陈铄;周永章;张彦龙;周维丽
    2019, 58(5):  59-72.  doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.05.009
    摘要 ( 226 )   PDF (4516KB) ( 75 )  
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    勉略带内广泛发育古生代硅质岩,其对南秦岭造山带古生代沉积环境和构造背景具有重要的指示意义。重点分析了勉略带三岔子地区泥盆系硅质岩地球化学特征,结果显示,三岔子硅质岩SiO2含量较高,为94.04%~98.08%,平均9692%,质地较纯,Al2O3和TiO2含量明显偏低;微量元素中Ba、U含量较高、Zr含量较低,U/Th值和Ba/Sr值较高;稀土元素显示样品的ΣREE值显著偏低,为761〖HT5,3〗~51.04 μg/g,平均22.51 μg/g,经PAAS标准化后的稀土配分曲线表现出富集HREE的左倾特征,Eu正异常和Ce负异常,以及Al/(A1+Fe+Mn)值、Fe/Ti值和(Fe+Mn)/Ti值等指标均指示硅质岩具有典型的热水沉积成因。硅质岩Al/(Al+Fe)值、Al2O3/(Al2O3+Fe2O3+MnO)值、Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)值、δCe值以及(La/Ce)N值等地球化学特征指示其主要形成于大陆边缘环境。(La/Lu)N值、(La/Yb)N值及δEu值等指标反映硅质岩形成受到深大断裂相关的岩浆活动的影响。三岔子硅质岩Th/U值、U/Th值、δU值等特征指示其形成于缺氧的沉积环境。综合上述研究,该硅质岩发育地区在古生代处于伸展裂陷的构造背景之下,形成了裂陷或断陷盆地以及区域性同生断裂为主的一系列伸展构造。裂谷内岩浆活动在硅质岩的形成过程中为热水活动提供了热源,区域性同生断裂为热水流体的上升提供了通道;对流热水对周边物质的的淋滤和溶解导致了SiO2的富集;三者的共同作用最终导致一系列不同时代的热水沉积硅质岩在勉略带中形成。

    海口湾海域潮流季节性特征分析
    陈宜展;曹永港;肖志建;刘长建;李锐祥;董超
    2019, 58(5):  73-79.  doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.05.010
    摘要 ( 68 )   PDF (2091KB) ( 107 )  
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    根据2016年春、夏、秋、冬季海口湾海域实测海流全潮实测资料,分析了海口湾潮流的季节性变化特征。结果表明:① 该海域春、夏、秋季潮流特征为不正规全日潮流,冬季潮流特征为不正规半日潮流;② 靠近岬角位置的海域,由于涡旋作用更容易表现出半日潮流特征;③ 该海域潮流主要以主太阴半日分潮M2、太阴太阳赤纬全日分潮K1和主太阴全日分潮O1分潮流为主,并且3个分潮大小接近;④ 该海域冬季从东向西水体输运最强烈;⑤ 春、夏、冬季该海域有产生中底层补偿流,秋季没有出现明显的补偿流。

    雷达和卫星资料同化在一次华南暴雨预报中的应用
    张少婷;王东海;于星;陈权亮;丁伟钰
    2019, 58(5):  80-93.  doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.05.011
    摘要 ( 90 )   PDF (4833KB) ( 112 )  
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    利用WRF模式和GSI同化系统,搭建了一套可以业务运行的预报系统,实现了对多普勒天气雷达反射率和径向风、葵花(Himawari-8)气象卫星等资料的同化功能。基于本系统,针对同化非常规资料可能带来的资料应用和预报效果问题,设计了多组同化方案,对2017年7月17~18日发生在华南的一次强降水过程进行模拟分析和同化效果评估。结果表明:分别同化常规资料、雷达径向风、雷达反射率反射率、卫星资料均对预报效果有所改进,特别是同化卫星资料,可以改善系统对云水物质的分析能力,进而提高海上天气过程的降水预报。基于分类试验同化的结果,对整体同化常规资料、雷达径向风、雷达反射率和卫星资料等对温度、风向风速、相对湿度和降水等模拟技巧进行评估后发现,整体同化对强降水的发生时间和强度预报有改进,但并非在所有方面都优于单独同化某一类资料的结果。

    类胰岛素生长因子(IGFs)在斜带石斑鱼胚胎及卵巢的表达
    杨慧荣;王庆; 李水生;赵会宏; 何思美; 薛华艺; 吴沅沅; 杨炎;张勇
    2019, 58(5):  94-103.  doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.05.012
    摘要 ( 77 )   PDF (1330KB) ( 94 )  
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    生殖和生长是生物体最基本的特征,两者既密切相关又相互区别,IGFs是生长轴和生殖轴相交联的关键因子。自IGFs在鱼类卵巢的表达被发现后,它们在卵巢的功能开始备受关注,大量的研究表明它们参与了鱼类的性腺发育和成熟进程。氨基酸序列同源性比对表明:IGF-3具有IGF家族成员典型的结构特征,相对IGF-1和IGF-2基因的高保守性,IGF-3基因保守性差。本研究用半定量和荧光定量PCR技术检测了IGF-1、IGF-2和IGF-3 mRNA在斜带石斑鱼胚胎发育及人工诱导性逆转过程中的表达模式。对胚胎发育的半定量结果显示:IGF-1在斜带石斑鱼胚胎发育过程中仅有微弱表达,IGF-2自桑椹期开始表达,在桑椹期后期呈现持续高水平的表达态势,预示IGF-2对胚胎发育有着重要作用;IGF-3自未受精卵开始,随着胚胎发育表达水平不断提高,但表达量不如IGF-2丰富,暗示了IGF-3可能在胚胎发育进程中扮演某种角色。利用甲基睾丸酮MT埋植鱼体腹腔,诱导性逆转,荧光定量PCR结果显示:IGF-1和IGF-3在斜带石斑鱼性逆转过程中的表达量都显著性降低,而IGF-2却没有显著变化,表明不同IGFs因子在雌性和雄性的生理功能存在性别差异。
     
    气候变暖与土地利用变化对东北黑土耕作区步甲群落的影响
    马艳龙;付雪;叶乐夫;王佳佳;赵月影;王雪;朱可心;李林蓉;顾万荣;赵奎军
    2019, 58(5):  104-113.  doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.05.013
    摘要 ( 52 )   PDF (1061KB) ( 97 )  
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    步甲作为地表重要的捕食性天敌类群,研究其群落结构对环境扰动和气候变暖的响应特点,对于预测害虫发生趋势意义重大。本研究取样点选在中国东北三江平原的寒地黑土区纬度相差1°左右的3个市的林地和玉米地,利用陷阱法取样,并对步甲和直翅目等昆虫类群进行鉴定和计数,计算多样性指数,研究了纬度和土地类型对不同指标的影响,分析了步甲与其他相关节肢动物类群的丰度关系。共采集步甲1 527头,鉴定为36种。① 其中淡鞘婪步甲、蠋步甲、直角通缘步甲为该地区的优势种类。② 对步甲的种类数和总数进行相关性分析表明:步甲的种类数和个体数量显著正相关。③ 不同的纬度、土地利用类型下,步甲的群落个体数量有显著差异:3个纬度地区的步甲个体数为长春<哈尔滨<绥化,林地和玉米田的步甲个体数相比杨树林<玉米田。而不同的纬度、土地利用类型下步甲的种类数差异不显著。④ 蠋步甲与直角通缘步甲和相似松步甲活动密度显著正相关,且3种体型较大的步甲都与直翅目昆虫或特定种类的直翅目昆虫数量呈显著正相关。⑤ 选择数量最多的7种步甲进行方差分析,可以看出,淡鞘婪步甲在纬度较高的绥化农田的数量要显著多于林地;蠋步甲在哈尔滨农田的数量显著多于林地,也多于长春农田;相似松步甲在绥化农田数量显著多于长春农田。纬度较高地区步甲总数均多于纬度较低地区,纬度最低的长春农田步甲总体的数量要显著少于绥化农田与哈尔滨农田,绥化的农田和林地步甲的总数差异显著;长春农田步甲种类数显著少于其他两个纬度样点的农田,农田和林地种类数也无显著差异;哈尔滨农田步甲多样性指数要显著高于长春,哈尔滨农田步甲多样性指数均高于林地。不同纬度与土地利用类型之间没有明显的交互作用。总体而言,在作物生长季节,低纬度地区步甲的活动密度要低于高纬度地区,农田步甲的活动密度要多于林地步甲的数量。由此推测: 随着气候变暖,步甲数量有减少的趋势,而土地利用类型由林地转变为农田,步甲数量有增多的趋势。另外,推测蠋步甲与直角通缘步甲及相似松步甲在取食范围上有重合之处。

    一个新型的药物递送系统——红细胞膜仿生纳米粒
    黄际薇;姜彩云;罗宇燕;郭喆霏;张永明
    2019, 58(5):  114-118.  doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.05.014
    摘要 ( 297 )   PDF (1585KB) ( 139 )  
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    结合纳米粒优良的载药特性和细胞膜作为外壳来包载合成的纳米粒内核,使其伪装成内源性物质,减少网状内皮系统的摄取和免疫识别,构建一个新型的药物递送系统——红细胞膜仿生纳米粒递药体系。采用反溶剂法制得纳米粒(nanoparticles, NP),采用离心法提取红细胞膜(red blood cell membranes,RBCM),红细胞膜与纳米粒不同比例共挤压不同次数来制备红细胞膜仿生纳米粒(red blood cell membranes biomimetic nanoparticles,RBCMNP)。通过透射电镜、马尔文粒度仪来表征NP和RBCMNP,利用生物素化纳米粒(biotinylated nanoparticle,BTNP),与链霉亲和素(streptavidin,ST)孵育会发生聚集反应来研究红细胞膜的覆盖程度。NP和RBCMNP粒径均一,优化处方红细胞膜能够完全包裹住纳米粒,重现性良好。

    水环境下羟自由基致布洛芬分子损伤的机理
    姜春旭;王佐成;高峰;佟华;杨晓翠;丛建民
    2019, 58(5):  119-127.  doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.05.015
    摘要 ( 64 )   PDF (2165KB) ( 73 )  
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    采用基于密度泛函理论的B3LYP方法和从头算的MP2方法,结合自洽反应场理论的SMD模型方法,研究了水汽环境下羟自由基致2种构象的布洛芬分子损伤及水溶剂化效应。研究发现:羟自由基致布洛芬损伤有羟自由基(水分子簇)抽α氢和羟自由基加成到苯环两种机理。势能面计算表明:对于布洛芬分子构象1,水分子辅助羟自由基抽α氢的反应通道具有优势,抽氢反应能垒是34.68 kJ/mol;对于布洛芬分子构象2,羟自由基抽α氢的反应通道具有优势,抽氢反应能垒是34.81 kJ/mol ;羟自由基加成到苯环的能垒大约是26.00 kJ/mol ;损伤的布洛芬分子难以修复。水溶剂化效应对羟自由基(水分子簇)抽α氢和羟自由基加成到苯环致布洛芬损伤反应的影响很小。

    NA样本密度小波估计的相合性
    许俊莲
    2019, 58(5):  128-136.  doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.05.016
    摘要 ( 39 )   PDF (911KB) ( 83 )  
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    研究负相协样本X1,X2,…,Xn的密度函数估计问题。利用小波方法,构造了该样本密度函数的线性小波估计器。在不假定密度函数具有任何光滑性的条件下,证明小波估计器的Lp(1≤p≤∞)平均相合性。结果表明,小波密度估计器能够有效估计负相协样本的密度函数,从而扩充了小波方法的应用范围。

    与群作用于集合的等价类计数有关的组合恒等式
    唐善刚
    2019, 58(5):  137-144.  doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.05.017
    摘要 ( 64 )   PDF (881KB) ( 89 )  
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    应用Burnside-Polya计数方法与容斥原理等组合分析方法研究一类与群作用于集合的等价类的计数有关的组合恒等式,具体得到恒等群、循环群与二面体群作用下的一类映射的等价类的计数有关的组合恒等式,拓展了已有文献的研究结果。

    量子等离子体模型孤子波解
    冯依虎 ;汪维刚;莫嘉琪
    2019, 58(5):  145-152.  doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.05.018
    摘要 ( 66 )   PDF (1223KB) ( 166 )  
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    探讨了一类量子等离子体系统,研究了该系统的非线性动力学扰动模型。利用双曲函数待定系数、扰动理论和方法,求得了对应模型的孤子波解并论述了对应物理量的特征。

    次线性g-期望的性质及其应用
    纪荣林;周津名
    2019, 58(5):  153-158.  doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.2019.05.019
    摘要 ( 84 )   PDF (851KB) ( 88 )  
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    在倒向随机微分方程生成元满足基本假设的前提下,证明了g-期望的次可加性与生成元函数之间的对应关系,获得了g-期望的正齐次性与生成元函数之间的对应关系, 从而在g-期望的框架下说明了Detlefsen-Scandolo (2005)与Jiang (2008)中关于动态一致性风险度量的两种定义方式是完全一致的。进一步地,获得了一类时间相容的动态一致性风险度量与g-期望的次线性性之间的对应关系。