工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)

多臺(tái)數(shù)控機(jī)床最小維修的可靠性評(píng)估

王智明，楊建國(guó)，王國(guó)強(qiáng)，等

工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)

多臺(tái)數(shù)控機(jī)床最小維修的可靠性評(píng)估

王智明，楊建國(guó)，王國(guó)強(qiáng)，等

目的：在數(shù)控（NC）機(jī)床的可靠性分析中，常見(jiàn)的統(tǒng)計(jì)分布模型假定故障間隔時(shí)間（TBF）獨(dú)立同分布，但NC機(jī)床是復(fù)雜的可修系統(tǒng)，其故障受諸多因素的影響，特別是當(dāng)TBF呈現(xiàn)出顯著的增加或減少趨勢(shì)時(shí)，其TBF并非獨(dú)立同分布，其中最常見(jiàn)的錯(cuò)誤是用統(tǒng)計(jì)分布模型擬合TBF。在某些情況下，修復(fù)工作只是更換某一故障的零部件，此時(shí)的修復(fù)對(duì)NC機(jī)床的可靠度影響較小。在這種最小維修的情況下，非齊次泊松過(guò)程（NHPP）模型可用來(lái)描述NC機(jī)床的故障過(guò)程。因此，為了解決NC機(jī)床最小維修的可靠性評(píng)估問(wèn)題提出了基于隨機(jī)點(diǎn)過(guò)程的多臺(tái)NC機(jī)床時(shí)間截尾的可靠性評(píng)估的可修系統(tǒng)方法，建立了故障時(shí)間的NHPP模型。方法：假設(shè)NC機(jī)床故障后立即給予維修，且修理時(shí)間較之于工作時(shí)間可忽略不計(jì)。因此，其故障過(guò)程可視為點(diǎn)過(guò)程，且瞬時(shí)修復(fù)使其可靠度恢復(fù)至和故障前有相同的可靠度。這種情況下的修復(fù)只是對(duì)故障的零部件進(jìn)行維修，其工作狀態(tài)對(duì)應(yīng)于“修復(fù)如舊”。因?yàn)榫S修涉及NC機(jī)床較小的零部件，且維修時(shí)間很短。因此，可以做出最小修復(fù)的假設(shè)，并用 NHPP模型描述 NC機(jī)床的故障過(guò)程。對(duì)于NHPP而言，除首次故障外，其故障是由過(guò)程強(qiáng)度函數(shù)來(lái)描述，而非統(tǒng)計(jì)分布故障率?；谀Ｐ蛥?shù)正態(tài)或?qū)?shù)正態(tài)分布漸近分布原理，模型參數(shù)估計(jì)值通常假設(shè)服從于正態(tài)或?qū)?shù)正態(tài)分布。因此，模型參數(shù)和可靠性指標(biāo)的點(diǎn)估計(jì)和置信區(qū)間估計(jì)，如累積平均無(wú)故障工作時(shí)間及截尾時(shí)間的故障強(qiáng)度，均可由Fisher信息矩陣法給出。結(jié)果：利用AIC信息準(zhǔn)則優(yōu)選最佳評(píng)估模型，計(jì)算結(jié)果表明，對(duì)于故障時(shí)間具有某種單調(diào)趨勢(shì)的NC機(jī)床最小維修可靠性評(píng)估，可修系統(tǒng)方法優(yōu)于統(tǒng)計(jì)分布方法。模型通過(guò)了趨勢(shì)檢驗(yàn)、更新過(guò)程檢驗(yàn)和擬合優(yōu)度檢驗(yàn)。結(jié)論：在NC機(jī)床的可靠性分析中，當(dāng)TBF不符合獨(dú)立同分布的要求時(shí)，使用統(tǒng)計(jì)分布模型分析數(shù)控機(jī)床的可靠性是不恰當(dāng)?shù)摹４藭r(shí)，可用對(duì)應(yīng)于最小維修的隨機(jī)過(guò)程模型，如NHPP模型分析其可靠性。事實(shí)上，具有典型統(tǒng)計(jì)分布的普通更新過(guò)程對(duì)應(yīng)于完全維修，該維修和最小維修是不完全維修的兩個(gè)特例。換言之，維修后的機(jī)床一般處于修復(fù)如新和修復(fù)如舊兩種狀態(tài)之間。因此，在NC機(jī)床的可靠性分析中，應(yīng)避免過(guò)多的依賴于典型統(tǒng)計(jì)分析方法，同時(shí)也應(yīng)注意最小維修的使用條件，防止在可靠性分析中從一個(gè)極端走入另一個(gè)極端。在選擇故障強(qiáng)度函數(shù)模型前，須分析故障趨勢(shì)和故障時(shí)間的獨(dú)立性。圖形法和量化分析法是時(shí)間趨勢(shì)檢驗(yàn)的兩種較常見(jiàn)的方法。然而，圖解法往往過(guò)于粗糙，無(wú)法給出定量分析。應(yīng)綜合應(yīng)用 Laplace檢驗(yàn)，L-R檢驗(yàn)和擬合優(yōu)度檢驗(yàn)等量化分析法，以確保評(píng)估模型的準(zhǔn)確性和可靠性。

來(lái)源出版物：哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2011, 43(7): 127-130

入選年份：2015

預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)插入式預(yù)留孔灌漿鋼筋錨固性能

姜洪斌，張海順，劉文清，等

摘要：為了解決結(jié)構(gòu)部品之間的鋼筋連接問(wèn)題，課題組研發(fā)了插入式預(yù)留孔鋼筋搭接連接方法。即采用搭接連接和約束原理，在插入式后灌漿鋼筋搭接連接區(qū)域范圍內(nèi)設(shè)置螺旋箍筋，用以有效降低搭接長(zhǎng)度和加強(qiáng)連接效果，便于預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作和吊裝安裝。具體實(shí)施方法是，首先混凝土構(gòu)件預(yù)制時(shí)，在搭接鋼筋傍邊預(yù)留插入被搭接連接鋼筋的孔洞，同時(shí)在搭接區(qū)域范圍內(nèi)設(shè)置螺旋箍筋；其次預(yù)留孔洞兩端設(shè)有直通構(gòu)件表面的灌漿孔和出氣孔，預(yù)留孔洞內(nèi)壁為螺旋狀等粗糙表面，當(dāng)預(yù)制混凝土構(gòu)件經(jīng)吊裝安裝，將被連接鋼筋插入孔洞內(nèi)至一定的搭接長(zhǎng)度，通過(guò)灌漿孔向孔洞內(nèi)注入水泥基灌漿料，凝結(jié)硬化后即可將兩根鋼筋連接成為一體。鋼筋在混凝土中的搭接連接性能取決于其在混凝土中的粘結(jié)錨固性能，因此本文主要進(jìn)行帶有螺旋箍筋約束情況下的鋼筋錨固性能試驗(yàn)研究。試驗(yàn)選取錨固長(zhǎng)度、鋼筋直徑、混凝土強(qiáng)度、螺旋箍筋配箍率4個(gè)主要參數(shù)，其中錨固長(zhǎng)度la以規(guī)范規(guī)定的計(jì)算長(zhǎng)度基礎(chǔ)上分別再減小 10%、20%；鋼筋級(jí)別為 HRB335，直徑分別為12、14、16 mm；混凝土強(qiáng)度分別采用C20、C30、C40；螺旋箍筋采用冷拔低碳鋼筋，配箍率按照避免試件劈裂破壞設(shè)計(jì)直徑和間距。每組 3個(gè)試件，共 81個(gè)試件。鋼筋錨固性能試驗(yàn)采用拉拔試驗(yàn)方式，每組1個(gè)加載到拉斷、2個(gè)加載到屈服，連續(xù)加荷直到試件鋼筋屈服或拉斷破壞為止，同時(shí)記錄鋼筋應(yīng)變和自由端滑移量。經(jīng)拉拔試驗(yàn)，所有 81個(gè)螺旋箍筋約束的鋼筋錨固試件最終破壞模式都為鋼筋在錨固范圍以外受拉屈服或被拉斷，自由端的滑移量為零，都沒(méi)有發(fā)生粘結(jié)滑移破壞或混凝土劈裂破壞，達(dá)到了鋼筋錨固性能要求。通過(guò)系統(tǒng)試驗(yàn)研究可知，螺旋箍筋加強(qiáng)了對(duì)混凝土的套箍作用，增強(qiáng)了鋼筋與混凝土的粘結(jié)錨固性能，初步試驗(yàn)表明錨固長(zhǎng)度減少20%均未發(fā)現(xiàn)錨固破壞，說(shuō)明這種方式的錨固長(zhǎng)度有繼續(xù)減小的可能，經(jīng)后續(xù)試驗(yàn)證明，螺旋箍筋約束情況下的錨固長(zhǎng)度可減小為0.5 la。插入式預(yù)留孔灌漿鋼筋錨固操作簡(jiǎn)單，只是通過(guò)預(yù)留孔洞、插入鋼筋和灌漿過(guò)程，省去了鋼筋焊接或連接套筒等復(fù)雜方式，并且鋼筋錨固連接性能可靠，適合于建筑工業(yè)化的預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)施工建造特點(diǎn)。通過(guò) 81個(gè)試件的鋼筋錨固試驗(yàn)，獲得了大量的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，對(duì)插入式預(yù)留孔灌漿鋼筋錨固性能有了初步了解，可為進(jìn)一步確定鋼筋搭接連接性能、有效減小搭接長(zhǎng)度和增強(qiáng)預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接可靠性提供理論依據(jù)和試驗(yàn)基礎(chǔ)。

來(lái)源出版物：哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2011, 43(4): 28-31

入選年份：2015

汽車嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法、體系架構(gòu)和流程

魏學(xué)哲，戴海峰，孫澤昌

摘要：目的：上市時(shí)間短、單體成本敏感、長(zhǎng)時(shí)間使用、應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜是汽車嵌入式系統(tǒng)區(qū)別于一般應(yīng)用的重要特征。由此也帶來(lái)了開(kāi)發(fā)方法、體系架構(gòu)和開(kāi)發(fā)流程的復(fù)雜性與特殊性。因此，對(duì)于汽車嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的組織者和工程師而言，對(duì)開(kāi)發(fā)方法、體系架構(gòu)和開(kāi)發(fā)流程的理解至關(guān)重要。本文分別從基于模型的開(kāi)發(fā)方法、基于AUTOSAR的體系架構(gòu)和基于V模式的開(kāi)發(fā)流程3個(gè)方面展開(kāi)討論，介紹了現(xiàn)代汽車嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的最新技術(shù)體系。方法：介紹了汽車嵌入式系統(tǒng)（AES）的內(nèi)涵，基于AES的技術(shù)發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及內(nèi)涵，預(yù)測(cè)了未來(lái)AES發(fā)展的特點(diǎn)，包括算法與實(shí)現(xiàn)相分離、系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型化、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、應(yīng)用與平臺(tái)相獨(dú)立、系統(tǒng)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化及驗(yàn)證和可靠性保障?；谄嚽度胧较到y(tǒng)的特點(diǎn)，概括了AES開(kāi)發(fā)的技術(shù)體系，主要包括開(kāi)發(fā)方法、系統(tǒng)架構(gòu)和開(kāi)發(fā)流程三個(gè)方面。開(kāi)發(fā)方法指開(kāi)發(fā)嵌入式系統(tǒng)所采用的抽象化的符號(hào)體系及操作方法，重點(diǎn)是語(yǔ)言的功能、可讀性、語(yǔ)義是否精簡(jiǎn)、語(yǔ)言的兼容性和移植性。系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的軟硬件解耦，從而使嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單、可靠，從結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了分而治之的思想。開(kāi)發(fā)流程主要考慮開(kāi)發(fā)步驟的順序?qū)﹂_(kāi)發(fā)過(guò)程的影響，從時(shí)序上保證了分而治之的可行性。結(jié)果：在系統(tǒng)級(jí)別的開(kāi)發(fā)中，強(qiáng)調(diào)和對(duì)象的結(jié)合，主要技術(shù)包括基于對(duì)象的建模、基于模型的控制軟件開(kāi)發(fā)、快速控制原型技術(shù)、硬件在環(huán)仿真技術(shù)等，基于模型的開(kāi)發(fā)方法成為AES開(kāi)發(fā)的主流，該方法的主要優(yōu)點(diǎn)包括精確簡(jiǎn)明的對(duì)象描述、文檔的管理分析和綜合簡(jiǎn)單、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期短、設(shè)計(jì)成本低及產(chǎn)品質(zhì)量高等。在系統(tǒng)功能的分布式實(shí)現(xiàn)方面，主要技術(shù)包括總線技術(shù)的發(fā)展、基于總線通信和網(wǎng)絡(luò)管理的嵌入式操作系統(tǒng)的引入（如OSEK/VDX規(guī)范等）、AUTOSAR體系的提出等，AUTOSAR則成為AES軟件標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)。該架構(gòu)主要包含5層，分別為應(yīng)用層、RTE層、服務(wù)層、ECU抽象層和微控制器抽象層，從而實(shí)現(xiàn)其核心思想“統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、分散實(shí)現(xiàn)、集中配置”。在支持團(tuán)隊(duì)協(xié)作開(kāi)發(fā)方面，主要技術(shù)包括于模型的應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)、代碼自動(dòng)生成、在線標(biāo)定與程序刷寫(xiě)、在線和離線診斷等，形成完整的V模式開(kāi)發(fā)流程。通過(guò) V模式開(kāi)發(fā)流程，能較好地支持基于模型的開(kāi)發(fā)、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化代碼、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與測(cè)試的同步等，從而提高開(kāi)發(fā)效率。結(jié)論：開(kāi)發(fā)一個(gè)高效、可靠的汽車嵌入式系統(tǒng)離不開(kāi)簡(jiǎn)明精確的開(kāi)發(fā)方法、完善細(xì)致的體系架構(gòu)和詳細(xì)合理的開(kāi)發(fā)流程，以上三者分別從對(duì)象的描述、對(duì)象的層次結(jié)構(gòu)和開(kāi)發(fā)的時(shí)間順序 3個(gè)不同的方面對(duì)嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方法做了定義和約束，從而保證了這個(gè)開(kāi)發(fā)體系的可靠性和完整性，并導(dǎo)致汽車嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)向著技術(shù)規(guī)范體系和標(biāo)準(zhǔn)的逐步確立、開(kāi)發(fā)流程的逐步統(tǒng)一、開(kāi)發(fā)理念工具化發(fā)展。

來(lái)源出版物：同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）, 2012, 40(7):1064-1070

入選年份：2015

奇異譜分析在GPS站坐標(biāo)監(jiān)測(cè)序列分析中的應(yīng)用

王解先，連麗珍，沈云中

摘要：目的：奇異譜分析（SSA）是一種從時(shí)間序列的動(dòng)力重構(gòu)出發(fā)并與經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)相聯(lián)系的統(tǒng)計(jì)技術(shù)，可以較好地從含噪聲的有限尺度時(shí)間序列中提取趨勢(shì)和周期等信息，目前已應(yīng)用于多種時(shí)間序列的分析中。本文利用奇異譜分析對(duì)測(cè)站坐標(biāo)時(shí)間序列進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，包括數(shù)據(jù)補(bǔ)缺、趨勢(shì)項(xiàng)和周期項(xiàng)的識(shí)別和提取。方法：奇異譜分析的具體操作過(guò)程是將一個(gè)時(shí)間序列按給定的嵌入維數(shù)（也稱窗口長(zhǎng)度）構(gòu)造一個(gè)滯后矩陣，對(duì)該滯后矩陣的滯后自協(xié)方差陣進(jìn)行特征分解，并基于特征值和特征向量重構(gòu)時(shí)間序列并識(shí)別趨勢(shì)和周期成分。首先，統(tǒng)計(jì)分析各測(cè)站坐標(biāo)序列缺失情況，依次對(duì)每個(gè)測(cè)站的坐標(biāo)序列進(jìn)行奇異譜迭代插補(bǔ)：將該站坐標(biāo)序列數(shù)據(jù)分為訓(xùn)練數(shù)據(jù)、交叉驗(yàn)證數(shù)據(jù)和缺失數(shù)據(jù)，分別以重構(gòu)成分個(gè)數(shù)和窗口長(zhǎng)度為內(nèi)、外兩個(gè)循環(huán)計(jì)算交叉驗(yàn)證數(shù)據(jù)處的實(shí)際值與插補(bǔ)值的均方根誤差，選定均方根誤差最小所對(duì)應(yīng)的窗口長(zhǎng)度和重構(gòu)成分個(gè)數(shù)為插補(bǔ)數(shù)據(jù)時(shí)所對(duì)應(yīng)的最佳窗口長(zhǎng)度和重構(gòu)成分個(gè)數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)缺失數(shù)據(jù)的填補(bǔ)。其次，基于補(bǔ)缺后的連續(xù)等時(shí)間間隔的測(cè)站坐標(biāo)序列，選定合適的窗口長(zhǎng)度，對(duì)坐標(biāo)序列進(jìn)行奇異譜分析，識(shí)別提取趨勢(shì)成分和周期成分，并采用貢獻(xiàn)率確定主成分個(gè)數(shù)，重構(gòu)觀測(cè)序列以降低噪聲。結(jié)果：利用奇異譜分析對(duì)中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò) GPS數(shù)據(jù)服務(wù)提供的測(cè)站坐標(biāo)（包括東、北、天三個(gè)方向的坐標(biāo)分量）時(shí)間序列（以北京站 BJFS為例）進(jìn)行補(bǔ)缺，各方向插補(bǔ)的均方誤差均為毫米級(jí)，對(duì)于測(cè)站不同程度缺失的坐標(biāo)序列，插補(bǔ)前后的整體上還是比較吻合的，即采用SSA迭代插補(bǔ)是可行的。根據(jù)重構(gòu)成分，可識(shí)別提取坐標(biāo)時(shí)間序列中的趨勢(shì)成分和周期成分：一方面對(duì)趨勢(shì)成分進(jìn)行線性擬合，結(jié)果發(fā)現(xiàn)北京站在天方向 U存在2.557 mm/a的上升趨勢(shì)，北方向N上有-11.688 mm/a的負(fù)向移動(dòng)趨勢(shì)，東方向E上則有29.585 mm/a的正向移動(dòng)趨勢(shì)；另一方面依據(jù)周期成分的提取結(jié)果可知，北方向N和天方向U上存在年周期和半年周期，且天方向U上還存在著1.5年和0.25年左右的周期（即天方向U的周期性最強(qiáng)），東方向 E上只存在年周期。從以選取貢獻(xiàn)率85%確定主成分個(gè)數(shù)進(jìn)行重構(gòu)北京站的各方向上坐標(biāo)分量序列結(jié)果可以看出，北京站在東方向、北方向和天方向上有較多的噪聲信息，但均存在顯著的變動(dòng)周期和明顯的趨勢(shì)。結(jié)論：SSA同樣適用在大地測(cè)量數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，它有助于消除噪聲并有效地提取各方向的趨勢(shì)成分和周期成分，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。具體而言：通過(guò)SSA迭代插補(bǔ)，可以較好地對(duì)坐標(biāo)序列進(jìn)行補(bǔ)缺，各向插補(bǔ)的均方誤差均為毫米級(jí)，整體上是可以滿足精度要求；SSA可以有效分離并提取出序列中的趨勢(shì)成分，進(jìn)而得到較純粹的趨勢(shì)結(jié)果，減少了周期對(duì)趨勢(shì)的影響；SSA可以較好地識(shí)別和提取序列中的周期成分；此外，SSA重構(gòu)降噪可以從原始序列中提取有用信息而丟棄一些干擾信息，起著平滑作用，與移動(dòng)平均等方法相比，這是另一種較好的嘗試。

來(lái)源出版物：同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）, 2013, 41(2):282-288

入選年份：2015

中國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析

王長(zhǎng)路，王偉功，張立勇，等

摘要：回顧了我國(guó)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷的早期示范、產(chǎn)業(yè)化探索、快速成長(zhǎng)、高速發(fā)展、調(diào)整洗牌以及穩(wěn)步增長(zhǎng)六個(gè)發(fā)展階段，指出了中國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)從無(wú)到有，從規(guī)模小到裝機(jī)容量世界第一，從快速發(fā)展到調(diào)整洗牌，從技術(shù)和設(shè)備引進(jìn)仿制到自主設(shè)計(jì)制造，走過(guò)了一條曲折發(fā)展之路。簡(jiǎn)述了國(guó)家發(fā)布的有關(guān)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的法律、法規(guī)、發(fā)展規(guī)劃以及財(cái)稅與電價(jià)政策，指出了這些法律、法規(guī)和政策既強(qiáng)力支撐了我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的繁榮與發(fā)展，又在不同時(shí)期起到了雙向調(diào)節(jié)的作用。用風(fēng)電裝機(jī)量與增長(zhǎng)率、發(fā)電量與增長(zhǎng)率等數(shù)據(jù)分析了我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，2013年我國(guó)風(fēng)電新增裝機(jī)容量和累計(jì)裝機(jī)容量?jī)身?xiàng)指標(biāo)均居世界首位；用 2013年大陸企業(yè)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率、進(jìn)入世界風(fēng)電設(shè)備 15強(qiáng)的國(guó)內(nèi) 8家企業(yè)裝機(jī)容量所占全球裝機(jī)份額等數(shù)據(jù)，說(shuō)明了國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)制造商已經(jīng)發(fā)展壯大起來(lái)，國(guó)產(chǎn)風(fēng)電設(shè)備不僅占據(jù)了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，而且已經(jīng)走出國(guó)門。指出了我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)五個(gè)亟待解決的問(wèn)題：一是國(guó)家缺乏頂層設(shè)計(jì)和路線指引，規(guī)劃不完善，區(qū)域格局規(guī)劃不明朗；二是由于我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)滯后于風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)、當(dāng)?shù)仫L(fēng)電負(fù)荷水平低、跨省跨區(qū)市場(chǎng)不成熟等原因，使得風(fēng)電消納問(wèn)題凸顯，棄風(fēng)限電非常嚴(yán)重；三是自主研發(fā)能力不足，缺乏人才和基礎(chǔ)研究，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性低，曾一度出現(xiàn)高裝機(jī)容量、低發(fā)電量的尷尬局面；四是兆瓦級(jí)增速齒輪箱軸承、變流器、控制系統(tǒng)等重要零部件依賴進(jìn)口；五是風(fēng)電設(shè)備存在質(zhì)?！袄Ь帧?，質(zhì)保金被押已經(jīng)嚴(yán)重影響到制造商資金運(yùn)營(yíng)，甚至使其處于無(wú)法生存的境地。以我國(guó)風(fēng)力機(jī)制造龍頭企業(yè)——華銳風(fēng)電和金風(fēng)科技為例，用兩家企業(yè) 2010—2013年的經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)數(shù)據(jù)，分析說(shuō)明了企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略不同，應(yīng)對(duì)調(diào)整洗牌的策略不同，調(diào)整期過(guò)后的結(jié)局就截然不同。金風(fēng)科技走持續(xù)發(fā)展的道路，比較容易就走出了困境；華銳風(fēng)電實(shí)施擴(kuò)張型戰(zhàn)略，盲目擴(kuò)張使其巨額虧損，受到了退市警示。我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)超速發(fā)展過(guò)程中凸顯的問(wèn)題值得深思和警醒：企業(yè)忽視技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)品可靠性等內(nèi)在核心競(jìng)爭(zhēng)力的培育，以低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)方式占領(lǐng)市場(chǎng)，盲目擴(kuò)張是萬(wàn)萬(wàn)要不得的。分析預(yù)測(cè)我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)未來(lái)仍將曲折前行：從環(huán)境治理、技術(shù)進(jìn)步、低風(fēng)速資源利用等方面來(lái)看，前行是必然的；從存在問(wèn)題的復(fù)雜性、長(zhǎng)期性以及產(chǎn)業(yè)政策有時(shí)的不連續(xù)性等方面考慮，前行之路一定是曲折的。預(yù)計(jì)直驅(qū)型機(jī)組市場(chǎng)份額將逐漸增大，中小型風(fēng)力機(jī)將迎來(lái)發(fā)展新契機(jī)，垂直軸風(fēng)力機(jī)前景廣闊。建議國(guó)家及行業(yè)做好頂層設(shè)計(jì)和規(guī)劃，加強(qiáng)風(fēng)電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和公共服務(wù)體系建設(shè)，研究推進(jìn)電能替代戰(zhàn)略，以促進(jìn)我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

來(lái)源出版物：重慶大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）, 2015, 38(1):148-154

入選年份：2015

不同預(yù)氧化劑對(duì)銅綠微囊藻細(xì)胞的滅活

殷娣娣，陸納新，袁君，等

摘要：目的：水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題日益嚴(yán)重，由此引發(fā)的藻類爆發(fā)，藻毒素及藻源有機(jī)質(zhì)（AOM）釋放等問(wèn)題對(duì)飲用水安全構(gòu)成了重大威脅。水廠混凝工藝前的預(yù)氧化工藝要求降低藻細(xì)胞活性、改善藻細(xì)胞混凝沉降性能，避免因藻細(xì)胞壁的破裂導(dǎo)致藻毒素等有毒有害有機(jī)質(zhì)釋放到水中。因此，本文在高錳酸鉀滅活藻細(xì)胞研究的基礎(chǔ)上，采用次氯酸鈉與臭氧對(duì)銅綠微囊藻進(jìn)行滅活實(shí)驗(yàn)，比較不同預(yù)氧化劑對(duì)藻細(xì)胞的處理效果及其機(jī)理。方法：實(shí)驗(yàn)在（20±2）℃的室溫中進(jìn)行，反應(yīng)初始 pH用二氧化碳調(diào)節(jié)至7.5±0.1。配制一定濃度的氧化劑與藻懸濁液在250 mL的玻璃搖瓶中進(jìn)行反應(yīng)，在預(yù)定的反應(yīng)時(shí)間點(diǎn)取樣，分別測(cè)定水中剩余的自由氯（臭氧）濃度和細(xì)胞光合活性。藻的光合活性參數(shù)采用葉綠素?zé)晒饷}沖儀 PHYTO-PAM（Walz公司）測(cè)定，藻密度采用UV-765型紫外/可見(jiàn)分光光度計(jì)（上海精密科學(xué)儀器有限公司）測(cè)定，水中余氯經(jīng)0.7 μm玻璃纖維膜過(guò)濾后采用袖珍式比色計(jì)TMII氯（HACH公司）和DPD自由氯試劑包測(cè)定，水中臭氧濃度采用靛藍(lán)比色法測(cè)定，預(yù)氧化后藻細(xì)胞的形態(tài)采用掃描電子顯微鏡（Philips公司）測(cè)定。結(jié)果：由次氯酸鈉對(duì)銅綠微囊藻細(xì)胞的滅活實(shí)驗(yàn)可知，游離氯在氧化過(guò)程中前100 s內(nèi)迅速衰減，之后逐漸趨緩。這是由于次氯酸鈉的氧化性較強(qiáng)，投入銅綠微囊藻液后迅速與 EOM反應(yīng)，同時(shí)氧化藻細(xì)胞。并且次氯酸鈉對(duì)藻細(xì)胞的滅活較好地符合二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。84.6～225.7 μmol·L-1初始游離氯濃度下藻細(xì)胞滅活速率常數(shù)kY均為（220±3）L·mol-1·s-1，表明初始游離氯濃度對(duì)kY影響不大。但低濃度下的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)擬合R2較低，這可能是由于低氧化劑投加量下，細(xì)胞壁對(duì)游離氯氧化的阻礙導(dǎo)致滅活過(guò)程中細(xì)胞活性的降低有一個(gè)先慢后快的過(guò)程。從臭氧對(duì)銅綠微囊藻細(xì)胞的滅活實(shí)驗(yàn)可得，臭氧在氧化過(guò)程中前40 s內(nèi)迅速衰減，之后逐漸趨緩。這是由于臭氧有著極強(qiáng)的氧化性，投入銅綠微囊藻液后迅速與EOM反應(yīng)，同時(shí)破壞藻細(xì)胞。另外，由于臭氧極不穩(wěn)定，一加入藻液即迅速降解，故在前40 s內(nèi)氧化劑消耗非常顯著。并且臭氧對(duì)藻細(xì)胞的滅活較好地符合了二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。33.5～60.6 μmol·L-1初始臭氧濃度下細(xì)胞滅活速率常數(shù)kY均為（2655±15）L·mol-1·s-1，表明初始臭氧濃度對(duì) kY影響不大。臭氧滅活藻細(xì)胞速率常數(shù)是次氯酸鈉的近 12倍，是高錳酸鉀的近137倍。臭氧能在短時(shí)間內(nèi)迅速殺滅藻細(xì)胞，但極不穩(wěn)定，對(duì)其投加量的控制較難，極易導(dǎo)致胞內(nèi)有機(jī)物（IOM）大量釋放。運(yùn)用掃描電鏡觀察不同氧化劑對(duì)藻細(xì)胞破壞的效果，得出在臭氧和次氯酸鈉作用下，藻細(xì)胞較易發(fā)生萎縮破裂甚至溶解；而藻細(xì)胞在高錳酸鉀暴露值較低時(shí)受氧化劑作用發(fā)生團(tuán)聚、形變，但仍保持其相對(duì)完整性，細(xì)胞并未發(fā)生明顯破裂，細(xì)胞在高錳酸鉀暴露值較高時(shí)發(fā)生明顯破裂甚至溶解，IOM 大量釋放，這說(shuō)明高錳酸鉀對(duì)IOM的釋放更可控。結(jié)論：氧化劑對(duì)銅綠微囊藻細(xì)胞的滅活速率為臭氧＞次氯酸鈉＞高錳酸鉀，但臭氧與次氯酸鈉在氧化過(guò)程中對(duì)胞內(nèi)有機(jī)物的釋放可控性較小，易引起藻細(xì)胞破裂及胞內(nèi)有機(jī)物的釋放；高錳酸鉀可通過(guò)對(duì)其氧化劑暴露值的控制，避免藻細(xì)胞壁的破裂導(dǎo)致藻源有機(jī)質(zhì)釋放到細(xì)胞外進(jìn)入后續(xù)水處理工藝中。

來(lái)源出版物：哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 47(2): 74-78

入選年份：2015

非均勻受壓下的箍筋約束混凝土本構(gòu)模型

馮德成，萬(wàn)增勇，李杰

摘要：目的：鋼筋混凝土構(gòu)件之中，箍筋的存在能給混凝土提供有效的側(cè)向約束，從而顯著提高混凝土的強(qiáng)度和延性。為了準(zhǔn)確描述箍筋約束混凝土的受力力學(xué)性能，有關(guān)箍筋約束混凝土本構(gòu)關(guān)系的研究引起了廣泛的關(guān)注?，F(xiàn)有的研究，大多遵循著試驗(yàn)研究-理論解釋的基本路線，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果提出相應(yīng)的箍筋約束混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系模型。然而，現(xiàn)有的模型都是基于鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件試驗(yàn)提出的，忽略了偏心受壓引起的截面應(yīng)變梯度分布的影響，因此，本文試圖分析偏心受壓狀態(tài)與軸心受壓狀態(tài)的箍筋約束機(jī)理，提出適用于偏心受壓的箍筋約束混凝土本構(gòu)模型。方法：首先分析了軸心受壓構(gòu)件與偏心受壓構(gòu)件的箍筋約束機(jī)理。箍筋約束是一種被動(dòng)約束，由于泊松效應(yīng)，混凝土受壓側(cè)向膨脹引起箍筋受拉，從而其產(chǎn)生約束作用。偏心受壓下，截面的應(yīng)變梯度分布引起了箍筋約束力的梯度分布，截面受壓側(cè)箍筋約束力強(qiáng)而受拉側(cè)箍筋約束力弱。并且當(dāng)截面其他條件相同時(shí)，其最大有效約束力即為軸心受壓下的有效約束力。為了反映偏心作用對(duì)箍筋約束效應(yīng)的影響，引入截面約束體積等效的概念，將截面不均勻約束狀態(tài)轉(zhuǎn)化為均勻約束狀態(tài)，即將偏心受壓截面所受的約束力體積轉(zhuǎn)化為軸心受壓截面所受的約束力體積，據(jù)此計(jì)算截面有效約束力。根據(jù)上述有效約束力，結(jié)合1988年 Mander提出的軸心受壓箍筋約束本構(gòu)模型，即可獲得偏心受壓的箍筋約束本構(gòu)模型。此外，為了考慮實(shí)際結(jié)構(gòu)中構(gòu)件往往受到軸力-彎矩-剪力的復(fù)合作用，不同截面的偏心率各不相同，且同一截面的偏心率也是不斷變化的，因此，將上述偏心受壓箍筋約束本構(gòu)模型與纖維梁柱單元相結(jié)合，每一步計(jì)算中，根據(jù)不同截面的實(shí)時(shí)偏心率，調(diào)用對(duì)應(yīng)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)在計(jì)算中考慮偏心率動(dòng)態(tài)變化對(duì)結(jié)構(gòu)行為的影響。結(jié)果：建立了可以考慮偏心率影響的箍筋約束混凝土本構(gòu)模型。在偏心作用下，箍筋對(duì)于混凝土的約束作用明顯減弱，并且隨著偏心率的增大，減弱的程度越來(lái)越小。這是由于隨著偏心率的加大，箍筋有效約束力在截面開(kāi)裂之前衰減很快，截面開(kāi)裂之后，有效約束力的衰減逐步變慢。對(duì)試驗(yàn)的模擬結(jié)果表明，軸心受壓的箍筋約束本構(gòu)模型的結(jié)果明顯高估了構(gòu)件的反應(yīng)，而本文模型與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，說(shuō)明對(duì)偏心構(gòu)件進(jìn)行分析時(shí)的確需要考慮截面應(yīng)變梯度對(duì)約束區(qū)混凝土性能的影響。結(jié)論：本文對(duì)比分析了不同受力狀態(tài)（軸心受壓、偏心受壓）對(duì)箍筋約束效應(yīng)的影響，針對(duì)偏心受壓加載下截面應(yīng)變梯度引起的有效約束力梯度分布，引入等效約束體積的概念，建立了應(yīng)變梯度修正系數(shù)計(jì)算公式，由此，建立了新的有效約束力的計(jì)算方法，給出了考慮偏心率影響的箍筋約束混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。將上述模型與纖維梁柱單元分析相結(jié)合，提出了可以考慮偏心率動(dòng)態(tài)變化的約束纖維梁柱單元。計(jì)算實(shí)例表明，本文改進(jìn)模型可以科學(xué)地反映偏心受壓下的鋼筋混凝土構(gòu)件的真實(shí)受力狀態(tài)，能夠獲得較好的計(jì)算結(jié)果。

來(lái)源出版物：同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）, 2015, 43(1):1-7

入選年份：2015

利用FEM修正法測(cè)量Ti6Al4V管件表面殘余應(yīng)力

孟龍暉，何寧，楊吟飛，等

摘要：目的：由于鈦合金諸多方面的優(yōu)點(diǎn)，其在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，其表面由于切削加工引起的殘余應(yīng)力的性質(zhì)和大小會(huì)嚴(yán)重影響工件的形狀、尺寸精度以及服役性能，因此對(duì)其表面殘余應(yīng)力的精確測(cè)量并進(jìn)行相應(yīng)的控制就顯得尤為重要。本文提出一種 FEM 修正方法，對(duì)X射線法直接測(cè)得的隨深度變化的表面殘余應(yīng)力值進(jìn)行相應(yīng)的修正補(bǔ)償，在精確測(cè)量鈦合金零件表面殘余應(yīng)力的同時(shí)，為鈦合金零件的加工質(zhì)量提供可靠的評(píng)估依據(jù)。方法：為避免邊緣效應(yīng)對(duì)測(cè)量精度產(chǎn)生影響，同時(shí)考慮實(shí)驗(yàn)過(guò)程的可操作性，運(yùn)用有限元分析確定合適的零件軸向長(zhǎng)度。選定合適的零件軸向長(zhǎng)度后，根據(jù)實(shí)際零件進(jìn)行建模，給模型的表層單元施加初始?xì)堄鄳?yīng)力，運(yùn)用 “生死單元”技術(shù)將模型表層單元逐層去除，以此模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)零件的表面材料進(jìn)行腐蝕剝層的過(guò)程。根據(jù)此過(guò)程中模型表層殘余應(yīng)力的變化計(jì)算相應(yīng)的應(yīng)力修正系數(shù)，基于此修正系數(shù)對(duì)X射線法直接測(cè)得的零件每次剝層后的表面殘余應(yīng)力值進(jìn)行相應(yīng)修正，最終較為精確地測(cè)得了零件表面因切削加工引起的隨深度變化的殘余應(yīng)力值。結(jié)果：實(shí)際零件的外徑為45 mm，F(xiàn)EM 的分析結(jié)果表明，當(dāng)零件的軸向長(zhǎng)度達(dá)到 50 mm時(shí)，零件的邊緣效應(yīng)已經(jīng)可以忽略，通過(guò)進(jìn)一步的拓展分析可知，對(duì)于不同外徑的零件，當(dāng)零件的軸向長(zhǎng)度與外徑比值滿足≥50/45＝1.11時(shí)，其邊緣效應(yīng)對(duì)于測(cè)量結(jié)果的影響均可以忽略不計(jì)。在計(jì)算 FEM 修正系數(shù)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，給同一模型施加不同的隨深度變化的初始?xì)堄鄳?yīng)力值，最終得到的修正系數(shù)值一致，即其修正系數(shù)值只依賴于模型形狀，而并不依賴于初始?xì)堄鄳?yīng)力值。最終通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)任何修正的X射線法測(cè)得的殘余應(yīng)力值與實(shí)際值相差較大，經(jīng)過(guò)M & E修正法修正后的應(yīng)力值與真實(shí)應(yīng)力值比較接近，但是誤差還是顯而易見(jiàn)的，運(yùn)用 FEM 修正法修正后的應(yīng)力值與真實(shí)應(yīng)力值差別非常小，兩者基本上是一致的，由此可以說(shuō)明FEM修正法與傳統(tǒng)的M & E修正法相比在精度上占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，且其計(jì)算過(guò)程遠(yuǎn)不及M & E修正法復(fù)雜。通過(guò)FEM修正法對(duì)X射線法測(cè)得的Ti6Al4V管件車削加工引起的表面殘余應(yīng)力值進(jìn)行修正，最終得到其軸向和切向的表面殘余應(yīng)力都呈壓應(yīng)力狀態(tài)，切向的殘余壓應(yīng)力在數(shù)值上高于軸向的殘余壓應(yīng)力值40%左右，隨著深度的增加，兩個(gè)方向的殘余應(yīng)力值迅速減小，在深度為60 μm處兩個(gè)方向的殘余應(yīng)力都已基本為 0。結(jié)論：殘余應(yīng)力的測(cè)量是工程領(lǐng)域中保證工件質(zhì)量和服役性能的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，本文提出了一種 FEM 修正法在測(cè)量管件表面殘余應(yīng)力中的應(yīng)用，通過(guò)該修正方法，可以對(duì)管狀零件表面殘余應(yīng)力進(jìn)行較為精確的測(cè)量，從而為正確評(píng)估零件的表面加工質(zhì)量以及預(yù)測(cè)零件的精度和服役性能提供可靠的參考，相關(guān)的測(cè)量結(jié)果還可以為采取相應(yīng)的熱處理或者采用相關(guān)的切削參數(shù)等控制殘余應(yīng)力的措施提供相應(yīng)的依據(jù)。

來(lái)源出版物：哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 47(5): 71-75

入選年份：2015

采用熱固雙向耦合模型的轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力計(jì)算方法研究

張超，徐自力，劉石，等

摘要：目的：轉(zhuǎn)子是汽輪機(jī)的核心部件，長(zhǎng)期工作在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速等惡劣環(huán)境中。在機(jī)組啟、停機(jī)過(guò)程中，轉(zhuǎn)子表面受到壓、拉熱應(yīng)力的作用。隨著機(jī)組向更大功率方向發(fā)展，進(jìn)氣溫度更高，轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力會(huì)更大。從經(jīng)濟(jì)性角度考慮，電廠希望縮短汽輪機(jī)組啟、停機(jī)時(shí)間，這樣轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力也會(huì)更大。啟、停機(jī)過(guò)程中產(chǎn)生的交變熱應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子低周疲勞損耗，甚至誘發(fā)裂紋的萌生和擴(kuò)展，嚴(yán)重威脅機(jī)組安全運(yùn)行。因此，準(zhǔn)確預(yù)估轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力對(duì)機(jī)組設(shè)計(jì)和安全運(yùn)行有重要意義。方法：汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子為典型的軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在模型的建立過(guò)程中可認(rèn)為轉(zhuǎn)子是一個(gè)均勻、各向同性的物體。目前，大多轉(zhuǎn)子采用了實(shí)心轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，換熱主要發(fā)生在轉(zhuǎn)子外表面上，屬于第三類熱邊界條件。以往的研究通常先計(jì)算轉(zhuǎn)子的瞬態(tài)溫度場(chǎng)，然后將溫度場(chǎng)作為熱載荷施加在轉(zhuǎn)子上，計(jì)算結(jié)構(gòu)變形和應(yīng)力場(chǎng)，傳統(tǒng)方法在理論上只考慮了溫度對(duì)變形的影響，而忽略了變形對(duì)熱傳導(dǎo)過(guò)程中溫度的影響。為此，本文建立了轉(zhuǎn)子瞬態(tài)溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)相互影響的熱固雙向耦合軸對(duì)稱計(jì)算模型，并計(jì)算了某超超臨界660 MW超高壓轉(zhuǎn)子的溫度分布和應(yīng)力分布，比較了兩種模型對(duì)轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力計(jì)算結(jié)果的影響。結(jié)果：從單、雙向兩種耦合模型的計(jì)算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)它們的共同之處在于都能反映熱應(yīng)力與熱沖擊之間的正相關(guān)關(guān)系。當(dāng)轉(zhuǎn)子初溫與主蒸汽溫度相差低于 220℃時(shí)，兩種模型計(jì)算得到的最大熱應(yīng)力結(jié)果較為接近，結(jié)果間相差了約2%；當(dāng)初始溫差從220℃逐漸增大到300℃時(shí)，兩種模型計(jì)算得到的熱應(yīng)力結(jié)果逐漸偏離，單、雙向耦合計(jì)算模型得到的最大熱應(yīng)力結(jié)果分別增大了約 67%和63%，由此可見(jiàn)，熱應(yīng)力受熱沖擊的影響較大。另外，采用熱固雙向耦合軸對(duì)稱計(jì)算模型得到的徑向位移結(jié)果與理論解相差很小，約為0.16%，由此可確認(rèn)所建計(jì)算模型的準(zhǔn)確性。結(jié)論：1）考慮到轉(zhuǎn)子啟動(dòng)過(guò)程中溫度與變形的相互影響，給出了轉(zhuǎn)子瞬態(tài)溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算分析的熱固雙向耦合軸對(duì)稱計(jì)算模型。2）啟動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)子的溫度和變形的耦合作用與蒸汽熱沖擊大小有關(guān)，隨著熱沖擊的增加，耦合程度會(huì)增大。熱沖擊較大時(shí)，采用單向耦合模型的計(jì)算結(jié)果是不準(zhǔn)確的。3）對(duì)某超超臨界660 MW超高壓轉(zhuǎn)子進(jìn)行熱應(yīng)力計(jì)算表明：在轉(zhuǎn)子表面溫度與主蒸汽溫差為280℃的情況下，熱固雙向耦合模型的計(jì)算結(jié)果較單向模型的結(jié)果低了約6.6%，因此從啟動(dòng)角度看，采用單向耦合模型計(jì)算出的熱應(yīng)力在工程上是偏于保守的。

來(lái)源出版物：西安交通大學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 48(4): 68-72

入選年份：2015

集成能源、物料、排放的能源系統(tǒng)建模與優(yōu)化

戴毅茹，王堅(jiān)

摘要：目的：能源模型已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)解決復(fù)雜能源問(wèn)題的有效手段。能源系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等其他社會(huì)子系統(tǒng)之間密切關(guān)聯(lián)，能源模型應(yīng)考慮產(chǎn)品和排放對(duì)能源利用的耦合作用。本文以“綜合樞紐（integrated hub）”為基本建模單元，提出考慮能源、物料、排放協(xié)同作用的集成化能源系統(tǒng)建模方法，將能源系統(tǒng)的分析延伸至綜合考慮能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境之間的相互作用。方法：提出“綜合樞紐”節(jié)點(diǎn)基本模型。綜合樞紐描述的是具有能源活動(dòng)、產(chǎn)品制造和廢棄物排放處理的基本單元，所包含的范圍可以小到一個(gè)企業(yè)或建筑物，大到一個(gè)區(qū)域或國(guó)家。綜合樞紐與各個(gè)能源載體子系統(tǒng)（如電網(wǎng)、天然氣網(wǎng)、熱交換網(wǎng)）相連，從能源載體子系統(tǒng)中獲得能源，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化與調(diào)配，生成本地制造用能，剩余能源可以反饋回各個(gè)能源載體子系統(tǒng)。此外，在綜合樞紐內(nèi)部，原材料經(jīng)過(guò)制造加工，轉(zhuǎn)換成半成品和最終產(chǎn)品；能源轉(zhuǎn)化和產(chǎn)品生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生廢棄物排放，某些排放物通過(guò)余熱回收或燃燒產(chǎn)生可回收熱能，同時(shí)有害排放物需要進(jìn)行環(huán)境處理與控制。綜合樞紐為能源、物料、排放之間的交互提供了接口，體現(xiàn)了多載體能源子系統(tǒng)之間，以及能源系統(tǒng)與生產(chǎn)系統(tǒng)、排放系統(tǒng)之間復(fù)雜的耦合關(guān)系。通過(guò)綜合樞紐節(jié)點(diǎn)內(nèi)部以及相互之間的能源流、物料流與排放流的輸入輸出關(guān)系，分別建立包括能源流、物料流與排放流平衡方程的綜合樞紐和集成化能源模型的數(shù)學(xué)描述。以最小化成本效益為目標(biāo)、以綜合樞紐節(jié)點(diǎn)和集成化能源模型的平衡方程為約束條件，建立集成化能源優(yōu)化模型并求解。結(jié)果：建立包含3個(gè)綜合樞紐節(jié)點(diǎn)的集成化能源模型進(jìn)行案例分析。電網(wǎng)和天然氣網(wǎng)由外部網(wǎng)絡(luò)向節(jié)點(diǎn)提供電能和天然氣，節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的剩余電能可以傳輸回電網(wǎng)；供熱網(wǎng)絡(luò)僅建立3個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部之間的熱能傳輸通道。節(jié)點(diǎn)中的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)包含變壓器、燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)忮仩t和熱交換網(wǎng)。各個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部產(chǎn)生的排放物需要脫硫、脫氮處理。分別從電能單位成本、天然氣單位成本進(jìn)行了靈敏度分析。分析結(jié)果表明，能源成本及收益、產(chǎn)品生產(chǎn)對(duì)能源的需求量、產(chǎn)品收益以及廢棄物排放成本對(duì)能源系統(tǒng)的優(yōu)化會(huì)產(chǎn)生直接影響。結(jié)論：相比單純考慮能源系統(tǒng)本身，本文提出的基于綜合樞紐的集成化能源系統(tǒng)建模方法，通過(guò)能源流、物料流、排放流之間的耦合關(guān)系綜合考慮了能源系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)、排放系統(tǒng)之間的影響作用。案例分析結(jié)果說(shuō)明，能源問(wèn)題的分析與優(yōu)化必須要綜合考慮能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。

來(lái)源出版物：同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）, 2015, 43(2):265-272

入選年份：2015

一種針對(duì)Android平臺(tái)惡意代碼的檢測(cè)方法及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

胡文君，趙雙，陶敬，等

摘要：目的：隨著Android操作系統(tǒng)的快速發(fā)展，Android惡意代碼泛濫。Android惡意代碼可以竊取用戶隱私數(shù)據(jù)，發(fā)送扣費(fèi)短信，遠(yuǎn)程控制用戶手機(jī)，進(jìn)而會(huì)給廣大Android用戶造成不同程度的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也會(huì)影響整個(gè)Android生態(tài)系統(tǒng)。因此，探索Android惡意代碼檢測(cè)方法，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)Android惡意代碼檢測(cè)系統(tǒng)具有重要意義。本文綜合靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了Android惡意代碼檢測(cè)系統(tǒng)。方法：靜態(tài)分析以特征匹配為基礎(chǔ)，可有效檢測(cè)已知惡意代碼家族的惡意樣本。動(dòng)態(tài)分析通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控樣本的運(yùn)行時(shí)行為，對(duì)行為數(shù)據(jù)進(jìn)行模式匹配，可檢測(cè)未知的惡意代碼。靜態(tài)分析首先需要提取特征向量信息。Android操作系統(tǒng)的權(quán)限管理機(jī)制使得惡意行為的實(shí)現(xiàn)需要申請(qǐng)?zhí)囟ǖ拿舾袡?quán)限，如發(fā)送扣費(fèi)短信，需要申請(qǐng)短信發(fā)送相關(guān)權(quán)限；同一個(gè)家族的惡意代碼在 API（Application Programming Interface）函數(shù)調(diào)用序列上具有一定的相似性；Android應(yīng)用程序的惡意行為一般通過(guò)組件實(shí)現(xiàn)，例如通過(guò)服務(wù)（Service）在后臺(tái)竊取用戶隱私；為了躲避分析，Android惡意代碼會(huì)將惡意負(fù)荷加密存儲(chǔ)于資源文件中。基于以上特點(diǎn)，本文提取了APK文件中使用的權(quán)限、API函數(shù)調(diào)用序列、組件、資源文件以及 APK文件結(jié)構(gòu)信息作為特征向量；最后采用NCD（Normalized Compression Distance）算法計(jì)算樣本與特征庫(kù)中各已知家族特征的相似性。Android惡意代碼為了實(shí)現(xiàn)有效傳播，一般會(huì)將自身注入到其他正常應(yīng)用程序中，即重打包。本文實(shí)現(xiàn)了基于簽名比對(duì)的重打包檢測(cè)技術(shù)，可判斷 Android應(yīng)用程序是否存在重打包。靜態(tài)分析較難應(yīng)對(duì)代碼混淆、反射、加密等情況，針對(duì)靜態(tài)分析技術(shù)的局限性，本文通過(guò)修改Android系統(tǒng)源碼，添加API監(jiān)控點(diǎn)，用于收集Android應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)的行為信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)分析。目標(biāo)監(jiān)控行為包括關(guān)鍵路徑文件讀寫(xiě)、網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)、短信發(fā)送、電話撥打等?；谛薷牡腁ndroid系統(tǒng)源碼編譯生成系統(tǒng)鏡像文件，用于啟動(dòng)Android惡意代碼動(dòng)態(tài)運(yùn)行環(huán)境-Android模擬器。待分析的Android應(yīng)用程序會(huì)被安裝運(yùn)行在模擬器中，為了觸發(fā)Android應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)的惡意行為，本文會(huì)強(qiáng)制啟動(dòng)Android應(yīng)用程序中的組件，并使用 Monkey工具與運(yùn)行中的Android應(yīng)用程序進(jìn)行交互。最后對(duì)收集到的動(dòng)態(tài)行為進(jìn)行分析并與惡意行為模式進(jìn)行匹配，檢測(cè)是否存在惡意行為。結(jié)果：使用214個(gè)Android惡意代碼樣本以及200個(gè)正常樣本對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，惡意樣本檢出數(shù)量為194，漏報(bào)率9.3%；在200個(gè)正常樣本中，系統(tǒng)將3個(gè)樣本誤判為惡意代碼，誤報(bào)率為1.5%。本文收集了來(lái)自某第三方Android市場(chǎng)共3514個(gè) Android應(yīng)用程序，使用本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，36個(gè)應(yīng)用程序經(jīng)過(guò)重打包，靜態(tài)分析技術(shù)成功檢測(cè)出 15個(gè)惡意樣本，動(dòng)態(tài)分析技術(shù)成功檢測(cè)出15個(gè)惡意樣本。結(jié)論：本文綜合靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析技術(shù)，全方位分析檢測(cè) Android應(yīng)用程序，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了 Android惡意代碼分析和檢測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)第三方市場(chǎng) Android程序的分析檢測(cè)以及對(duì)系統(tǒng)誤報(bào)和漏報(bào)的測(cè)試表明，本系統(tǒng)檢測(cè)效果良好。在動(dòng)態(tài)分析過(guò)程中，程序的部分行為需要相應(yīng)的觸發(fā)機(jī)制才能運(yùn)行，如點(diǎn)擊按鈕、輸入郵箱，因此如何觸發(fā)這些行為是下一步行為監(jiān)控技術(shù)的研究重點(diǎn)。

來(lái)源出版物：西安交通大學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 47(10): 37-43

入選年份：2015

編輯：張寧寧