DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 相关引理 在本节中我们给出一些Euler函数 φ ( n ) 的基本性质。文中提到但未定义的一些概念和未引用的基本结论可以在教材 [ 14 ] 或手册 [ 15 ] 中找到。 引理2.1 [ 16 ] 对任意正整数m和n，若 m | n ，则 φ ( m ) | φ ( n ) 。 引理2.2 [ 16 ] 对任意正整数m和n，则 φ ( m n ) = g c d ( m ， n ) φ ( m ) φ ( n ) φ ( g c d ( m ， n ) ) 。特别当 gcd ( m ， n ) = 1 时， φ ( m n ) = φ ( m ) φ ( n ) 。其中 gcd ( m ， n ) 表示m和n的最大公约数。 引理2.3 [ 16 ] 当 n ≥ 2 时， φ ( n ) < n 。当 n ≥ 3 时， φ ( n ) 必为偶数。 引理2.4 [ 15 ] 对于任意的除了2和6的正整数n，则 φ ( n ) ≥ n 。 推论2.5 对于任意的正整数n，满足 n ≤ φ 2 ( n ) + 2 。 证明：由引理2.4可得对于任意的除了2和6的正整数n，则 φ ( n ) 2 ≥ n 。因为 φ ( 2 ) = 1 ， φ ( 6 ) = 2 ，所以 φ ( 2 ) 2 = 1 ， φ ( 6 ) 2 = 4 ，所以结论成立。■ 引理2.6 [ 15 ] 对于任意的正整数n，当 n > 42 时， φ ( n ) > n 2 / 3 。 在文献 [ 15 ] 第九页中的第2个公式 φ ( n ) > n 2 / 3 for n > 30 ，通过计算机的有限穷举后发现当 n = 42 时不满足这个不等式，所以不等式 φ ( n ) > n 2 / 3 满足的条件是 n > 42 。 推论2.7 对于任意的正整数n，则 n < φ 3 / 2 ( n ) + 8 。 证明：由引理2.6可得，对于任意的正整数n，当 n > 42 时， n < φ ( n ) 3 / 2 。我们用计算机穷举当 n ≤ 42 时， φ ( n ) 3 / 2 的所有值，并且得到对于任意的正整数n， n < φ 3 / 2 ( n ) + 8 都成立。■ 由推论2.5或推论2.7，我们易得： 定理2.8 对于给定的正整数d，方程 φ ( n ) = d 的解数有限。 根据引理2.3，对所有大于1的奇数d，方程 φ ( n ) = d 无解。而d为正偶数时，方程 φ ( n ) = d 也未必有解。根据推论2.7，我们通过用数学软件Mathematica穷举得知，在10，000 (含)以内使方程 φ ( n ) = d 有解的(/无解的)正偶数d有2373 (/2627)个。此处我们仅列举500 (含)以内使方程 φ ( n ) = d 无解的93个正偶数d：14，26，34，38，50，62，68，74，76，86，90，94，98，114，118，122，124，134，142，146，152，154，158，170，174，182，186，188，194，202，206，214，218，230，234，236，242，244，246，248，254，258，266，274，278，284，286，290，298，302，304，308，314，318，322，326，334，338，340，350，354，362，364，370，374，376，386，390，394，398，402，404，406，410，412，414，422，426，428，434，436，446，450，454，458，470，472，474，482，484，488，494，496。
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user: 摘要 航天器在太空中使用的俘能设备，基本上都是太阳能电池阵，虽然样式结构有所不同，但是基本都为板形结构。太空中的模态阻尼小，如果不采取措施对其振动进行抑制一旦受到某种激励力的作用，这些板形结构的小幅度振动要延续很长时间，这将会影响航天器正常工作。本课题主要研究的是太阳翼帆板的振动主动抑制。首先通过动力学建模确定了太阳翼帆板抑振系统的整体动力学方程，并利用hyperworks得到模型的振动各阶模态，再通过Labview编写反馈控制程序，设置PID调节参数，最后搭建实验模型，安装传感器/致动器，通过实际测试振动曲线和仿真进行对比，参考仿真控制参数，设置实际控制参数，对比仿真和实验的振动抑制效果。通过仿真和实验对比，可以看出，主动抑振系统能有效的抑制帆板的振动，特别是对帆板的微幅振动抑制效果明显。
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user: 1. 引言 太阳能帆板在完全展开状态下为典型的挠性结构，在外部干扰(如空间碎片、太阳风、热辐射、温度冲击)和内部干扰(卫星自身的姿态调整、变轨运动以及卫星自身内结构的活动等)的作用下极易产生微振动，由于太空环境为低阻尼的状态，振动难以得到快速衰减，长时间的持续振动不仅会造成敏感构件的破坏，而且还会影响到通信卫星主体的指向精度和姿态稳定对卫星姿态控制造成非常不利的影响。因此为了保证精度指标的有效性，对太阳能帆板微幅振动快速抑制势在必行。振动抑制目前有被动、半主动、主动振动抑制[ 1 ]。被动控制不需要从外部输入能量，而是利用隔振、消振设备等器件被动地吸收、消耗振动能量的控制方法，这种方法对于抑制高频振动有一定的效果。尽管该方法容易实现，并且结构简单。但如果涉及到增加结构阻尼，就要考虑增加系统的刚度，由于材料的限制，必然会增加系统重量。与此同时当柔性结构发生振动时，根据被动控制抑制振动的原理是依靠阻尼层产生的应变而将振动的能量转化为应变能以热量的形式进行耗散，系统为了增加散热效果，就必须增加一定的柔性悬臂梁振动主动控制的实验研究重量。故被动控制效率偏低，而最重要的是如果采取被动控制抑制结构的振动的 这种方式，一旦设计、制作完成后，将不能适应系统、环境等不断发展的要求从而使其性能发生改变。为了克服被动控制方法的缺点，所以人们又想到了主动控制[ 2 ]。主动控制是根据外界激励和结构响应估计所需的控制力，从外界获得输入能量使执行器施加反作用力来达到抑制结构振动的控制。这种方法适合于低频振动控制，而且能够根据外界环境变化实时调整控制信号，以达到消除或抑制结构振动目的。其特点是：控制器具有修改方便、抑制低频振动效果好，对未知干扰适应能力强，在结构上轻且小，结构阻尼比高，消耗振动能量迅速等显著优点。 国内外对板形结构的动力学建模和振动的控制已有不少的研究[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]，其中在动力学建模方面已有成熟的理论指导。在智能抑振设备的选择方面，有着各种各样的尝试，其中主要有控制力矩陀螺，压电智能材料等，在压电智能材料未得到应用之前，采用线圈作动的力矩陀螺作为主要的抑振方式被应用在帆板的振动抑制上。但是由于本身结构的限制，力矩陀螺的数量增加，载重质量也同样增加，给火箭发射带来负担。并且由于控制电压的变化特性，线圈的作动次数频繁，影响力矩陀螺的使用寿命。随着压电材料的发展，PZT (piezoelectric)压电陶瓷[ 6 ]也应用到了航空航天工业，PZT材料自身质脆，适合在实验室实验应用，但是面临发射升空时的大载荷，很难保证不会损坏，所以美国NASA设计研发了一种既具有压电材料具有的压电效应，又能承受载荷的材料(后授权SmartMaterial公司生产改进)，MFC (Macro Fiber Composite)压电复合纤维。 本课题立足于MFC的正逆压电效应，将MFC作为传感器和致动器。MFC作为传感器根据正压电效应，采集帆板振动信号，MFC作致动器需要使用驱动器提供高电压驱动，MFC粘接在帆板上，MFC通过逆压电效应产生的力，将直接作用在帆板上用于抵消由于外部干扰产生的力。这里为了抑制太阳能帆板的弯曲振动和扭转振动，采用方便调试的PID算法，编程软件采用Labview图形化编程软件。最后将实验结果和仿真分析对比，调整实验参数，以达到优化控制参数的目的。
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user: 2. 动力学建模 在搭建样机之前，需要对实验系统进行仿真分析，以验证实验的可行性。其中就需要搭建帆板的动力学模型。搭建动力学模型并通过hyperworks进行模态分析，提取帆板的振型，主要是前两阶的弯曲振动频率和前两阶扭转振动的频率。然后MFC作传感器时，根据正压电效应得到形变和开路电压的关系，MFC作致动器时，根据逆压电效应，求出MFC上的作动力和驱动电压的关系。最后，综合得到的薄板动力学方程，正/逆压电效应推导的方程，得到整个控制系统的，状态空间方程。 2.1. 薄板结构动力学建模 本课题，薄板建模采用的是经典的板结构理论(CPT)或者克希霍夫(Kirchhoff)理论。对薄板进行有限元建模，得到板单元的动力学方程为： m δ ¨ + k δ = F 1 (1) 其中 m 为板单元的质量矩阵， δ 为节点位移变量， k 为单元刚度矩阵， F 1 为单元的力矢量。在实际系统中含有阻尼效应，在系统的整体结构动力学方程中加入瑞丽阻尼项 C = α M + β K ，得到整体的结构动力学方程为： M δ ¨ + C δ ˙ + K δ = F (2) 式中， M 和 K 分别为板结构整体的质量矩阵和整体的刚度矩阵， C = a M + b K 为瑞丽阻尼矩阵， a 、 b 分别为瑞丽质量阻尼系数和瑞丽刚度阻尼系数， F 为外部的力矢量。 2.2. MFC作传感器方程 MFC根据正压电效应来俘获能量，并将其转换为电信号。帆板振动时，对于传感器MFC来说，受到交变的激励使其变形，则MFC将产生交变的电荷。MFC压电复合纤维满足电学短路、机械自由的条件，故采用第一类的压电方程研究其输出信号与各因素之间的关系，压电方程[ 7 ]为： D m = d m i σ i + ε m n T E n ( m ， n = 1 ， 2 ， 3 : i = 1 ， 2 ， 3 ， 4 ， 5 ， 6 ) (3) 其中， D m 为电位移量； d m i 为压电常数； σ i 为应力值； ε m n T 为介电应变常数的转置矩阵量； E n 为电场强度。 对于MFC压电复合纤维，因其厚度原因，电极无法从侧端引出，外加电场也不存在，并且MFC主要在长度方向上受力，故式(3)可简化为： D 3 = d 31 σ 1 (4) 则MFC产生的电荷量为： Q = d 31 σ 1 S = d 31 E ε S (5) 其中， E 为MFC的弹性模量； ε 为应变值； S 为MFC的表面积。 则MFC产生的电压为 V M F C = Q C M F C = d 31 E ε S C M F C (6) 式中， C M F C 为压电复合纤维的等效电容。 2.3. MFC作致动器方程 MFC作致动器式时，根据逆压电效应，MFC产生的作动力 F e 可表示为[ 8 ]： F e = − α V (7) 其中， V 为加载在MFC上的电压， α 为力因子。 α = λ C M F C (8) 其中， λ 为MFC开路电压与梁末端位移之比。 2.4. 整体模型的控制状态空间方程 联立式(2)，和(7)，可以得到含有MFC的结构振动微分方程： M δ ¨ + C δ ˙ + K δ + α V = F (9) 联立(6)可得： { δ ¨ = − M − 1 C δ ˙ − M − 1 K δ − M − 1 α V + M − 1 F V M F C = d 31 E ε S C M F C (10) 设状态变量 X = { x 1 ， x 2 } T = { δ ， δ ˙ } T ，则式(10)可表示为状态空间形式： { X ˙ = A X + B U + B f f Y ( t ) = C X (11) 式中， A = [ 0 I − M − 1 K − M − 1 C ] ， B = [ 0 − M − 1 α ] ， B f = [ 0 M − 1 ] ， C = [ d 31 E S C M F C 0 ] 。
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user: 3. 程序设计 为了方便调试和实时观测数据变化，本课题采用Labview图形化编程语言进行编程，该语言具有，识读方便，容易纠错，开发便捷等优点。在程序开发过程中，可以通过前面板实时观测数据变化，方便调试。根据实验要求，程序分为激励信号产生部分，振动波形反馈显示部分，振动主动抑制算法部分，测量数据存储部分。下面就各个部分分别阐述。 3.1. 激励信号产生部分 为了振动抑制前后效果对比，需要加控制和不加控制，有相同的激励信号，为此编程如图1： 图1. 激励信号发生程序 根据AMD驱动板的驱动电压参数[ 9 ]，输出电压区间在0~5 V之间，输出波形可选，正弦波，方波，三角波，输出频率0~5 kHz。激振信号持续时间为10 s。 3.2. 反馈信号读取部分s 要形成闭环控制，必须将信号通过信号采集设备，将信号读取回上位机，同时也能直观的在显示器上观察帆板振动的波形，如下图2所示： 图2. 波形读取程序 波形的采集采用差分输入的形式，可以有效的减少输入的共模干扰，同时为了精确的采集各个时间点的电压，采用1通道1采样的方式，进行数据采集。 3.3. 振动主动抑制算法部分 在实验时，为了调节方便和前期的测试稳定性，采用工业上常用的PID控制算法。连续型PID控制器的一般表达形式为： u ( t ) = K p e ( t ) + K i ∫ 0 t e ( τ ) d τ + K d d e ( t ) d t (12) 由于计算机控制是一种离散的采样控制，在计算机控制系统中也必然是数字形式的控制器，所以将连续的表达式，通过差分形式表达如下： u ( k ) = K p [ e ( k ) + T T i ∑ j = 0 k e ( j ) + T d T [ e ( k ) − e ( k − 1 ) ] ] (13) 将该公式写入通过Labview程序描述如图3所示： 图3. PID控制程序 3.4. 数据保存程序 为了在实验之后对实验的数据进行分析，需要在实验时保存实验数据，程序如图4所示： 图4. 数据保存程序 该程序能将实验过程的绝对时间，MFC读取的数据，PID控制处理并输出的数据等保存在提前设置好路径的Excel表格中，方便后期对数据进行处理。
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user: 4. 仿真与实验 本课题根据实际太阳翼帆板[ 10 ]尺寸，裁剪环氧树脂板作为实验对象，尺寸为660 mm * 480 mm (长 *宽)。如图5所示，图5(a)为在solidworks中创建的帆板模型，图5(b)为整体样机。 图5. 太阳翼帆板模型与实物对照。(a) 帆板模型；(b) 帆板抑振样机系统 MFC采用SmartMateral公司代理生产的M4312-P1型，其材料特性和环氧树脂板的材料特性[ 11 ]如下表1所示： Table 1 Material parameter table of M4312-P1 and experimental sailboar 材料 弹性模量(GPa) 密度(Kg/m^3) 泊松比 长度(mm) 宽度(mm) 厚度(mm) 环氧树脂板 3 1960 0.33 660 480 1.5 M4312-P1 30 7450 0.31 43 12 0.3 表1. M4312-P1和实验用帆板材料参数表 将帆板模型导入hyperworks中仿真分析，通过分析文献，了解到主要影响帆板振动状态的为前四阶振型，得到的前四阶如图6所示： 图6. 帆板模态分析的前四阶振型 分析得到的振型，如表2所示。 由表分析可知，帆板共振频率在2.3 Hz左右，调节Labview中激励发生器的输出频率，经过实验，当频率在2.1 Hz时产生的振幅效果最好，控制前面板如图7所示。 上电分别输出无控制加入(即自由衰减震荡)和有控制加入之后，通过数据保存程序，将振动过程的状态保存在excel中，进一步处理之后，比较两种有无控制的状态，如图8所示。激振10秒后，取消激振输入，可以明显看出，振动抑制效果[ 12 ]。 Table 2 Analysis of the first four modes of the sailboard by Hyperwork Subcase Mode Frequency Eigenvalue Stiffness Mass 1 1 2.360480E+00 2.199684E+02 2.199684E+02 1.000000E+00 1 2 7.698756E+00 2.339919E+03 2.339919E+03 1.000000E+00 1 3 1.508856E+01 8.987843E+03 8.987843E+03 1.000000E+00 1 4 2.632507E+01 2.735890E+04 2.735890E+04 1.000000E+00 表2. Hyperworks分析帆板的前四阶振型 图7. 帆板振动主动抑制前面板。(a) 激励输出显示前面板；(b) PID反馈控制及显示前面板 图8. 帆板自由振动和主动抑振对比
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user: 5. 总结 本课题首先通过三维制图软件建模，然后将模型导入hyperworks对帆板模型进行了模态分析，并导出四阶模态的振型图和模态具体参数。然后通过Labview编写所需的各个模块的程序，分别包括，数据反馈采集模块，激励发生模块，数据保存模块，PID算法转化模块。并且分别测试了各个模块的功能。最后，搭建实验样机，通过对前期分析的参数设置激振频率，并通过调节PID的各项参数[ 13 ]，达到良好的控制效果。通过样机实验，验证了太阳翼帆板主动抑振的可行性，特别是对帆板的小幅振动，有非常明显的抑制效果，并且由于MFC本身材料的特性，可以大大提高主动抑振系统在太空中的寿命。本课题旨在验证太阳翼帆板振动主动抑振方案的可行性，后期根据实际情况，需要验证多块帆板铰接的振动主动抑制，考虑到太空中的低功耗，还有运载时质量的限制，需要对控制器进行小型化，轻量化设计。
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user: 摘要 航天器在发射阶段和在轨运行阶段的力学环境存在有巨大差异，对于需要进行减振、隔振处理的单元模块，还需要设计解锁装置保证其发射工况时的结构安全。目前的研究大多是单独针对隔振装置或解锁装置进行的，但是两套装置是相互配合使用的，不应孤立研究。本文针对某巡天制冷模块，提出了一种包含层合阻尼隔振环和形状记忆合金解锁装置的隔振解锁装置设计方案，而后对其进行了仿真分析。分析结果表明，该装置的基频满足设计要求，隔振环的隔振效率达到95%以上。这些结果进一步表明，所涉及的隔振解锁装置能够满足设计要求，其刚度较大、减振效率高，同时也能为航天领域同类产品提供设计参考。
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user: 1. 引言 卫星、空间站等空间飞行器均包含有各种类型的振动源，因为空间飞行器上存在有较多的高精度传感器，所以在飞行器的设计之初要做好减振、隔振装置的设计。对于一些包含振动源的飞行器独立模块，在模块与卫星连接处安装隔振装置的方法被广泛应用[ 1 ]。但是，隔振装置的基频较低，刚度过小，无法承受发射工况的恶劣力学环境。此时，隔振装置需要配合解锁装置共同使用，在空间飞行器的发射阶段，解锁装置锁紧，承担绝大部分的振动输入，保护隔振器与独立模块的结构安全；在空间飞行器的在轨运行阶段，解锁装置解锁，隔振环连接独立模块与卫星本体，完成对独立模块的减振、隔振工作。 目前，应用于飞行器的隔振装置已有较多的应用。朱曾辉等使用理论与试验的方法对某舰载机柜的钢丝绳隔振器进行正弦振动试验研究[ 2 ]。刘世平等基于黏弹性材料在剪切力作用下产生较大阻尼损耗的原理，初步设计了一种星载相机隔振器[ 3 ]。关新等为空间相机设计了一种低频隔振系统[ 4 ]。Worldview-II 在CMG支架与服务舱主承力梁之间安装了全向隔振器[ 5 ]。Chandra X-ray观测器为每个飞轮安装Stewart隔振平台[ 6 ]。 对于解锁装置，使用较多的机构主要是火工分离装置，但是，火工分离装置在解锁过程中会产生较大冲击[ 7 ] [ 8 ]。目前，在解锁机构的研究上，一个主要的技术途径是应用形状记忆合金(SMA，Shape Memory Alloys)的记忆效应来实现空间释放功能[ 9 ]。SMA材料(如Ni-Ti合金)通过将电能、热能转化为机械能，以位移和力的形式输出，可以产生形状记忆效应和巨大的回复力，因此可以被用作机械驱动元件来研制新型空间压紧释放机构。北京航空航天大学对SMA丝的性能进行深入的研究[ 10 ]，并结合航天应用力学、热环境要求，发展了多种型号的SMA压紧释放机构，其中四个型号已经完成了在轨飞行验证和多次的航天任务，取得了较大的成果[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]。 本文针对巡天制冷模块的实际工况，研制了包含隔振环和解锁装置的隔振解锁装置。其中，在明确隔振原理的基础上，采用层合阻尼结构设计隔振环，同时以形状记忆合金材料作为制动机构设计了解锁装置。为保证所设计的隔振解锁装置的力学性能，本文对该装置进行仿真分析，确定其可以达到设计指标。
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user: 2. 隔振解锁装置设计 隔振解锁装置共分为两个部分，即隔振环和解锁装置。其中隔振环的作用为：在卫星的在轨运行阶段，隔振环安装于制冷模块与卫星之间，对卫星进行隔振，降低制冷模块中制冷机产生的振动影响卫星其他设备的运行。隔振环的设计指标为，在制冷机工频下达到95%的隔振效率，其中制冷机的工频为61 Hz。解锁装置主要针对卫星发射过程中恶劣力学环境，保护隔振环及制冷模块的结构安全，其设计指标为基频高于100 Hz。卫星进入轨道时，解锁装置接收控制信号后解锁，使隔振环进入工作状态。 2.1. 隔振环设计 2.1.1. 隔振理论及研究方法 对于运动减振，其数学模型如下： M u ¨ ( t ) + C u ˙ ( t ) + Ku ( t ) = 0 (1) 其中， u 表示设备的位移， M 表示设备的质量， C 表示减振器的阻尼， K 表示减振器的刚度。 其传递率(设备激励力幅值与底座反作用力幅值比)可用下列公式表示： T= 1 + ( 2 ξ λ ) 2 ( 1 − λ 2 ) 2 + ( 2 ξ λ ) 2 (2) 其中， λ = ω K / M ， ω n = K / M ， ξ = C 2 M ω n ， ω n 为系统的固有共振频率， ω 为外界激振力角频率， ξ 为 系统的阻尼比。 根据公式(2)可得减振效率为： η = 1 − T (3) 由于阻尼的量级很小，为简化计算，忽略其值，简化为 η = λ 2 − 2 λ 2 − 1 × 100 % (4) 若要达到95%及以上的减振效率，可以求解出 λ 的值： λ ≥ 4.58 。根据 λ = ω K / M = ω ω n = f f n ，系统 的工频 f 为61 Hz可得，fn ≤ 13.3 Hz，即只需设计体统的固有频率小于13.3 Hz，即可达到预期减振效果。 上述设计是考虑阻尼比为零的情况，但是真实的系统阻尼比不可能为零。根据设计经验，通过采取隔振器的方式来进行第一类隔振设计(隔力)，一般来说，设计完成后系统的阻尼比可达到0.01~0.03之间。考虑到实际系统比较复杂，并且留有一定的余量，可以对整个系统的阻尼比取值为0.05。此时，可以求得 λ ≤ 4.82 ，而系统的固有频率fn ≤ 12.7 Hz。 2.1.2. 隔振环设计方案 隔振环为层合阻尼结构，如图1所示。其压紧与自由状态下的高度尺寸相差2.4 mm。压缩的量较小，工作区域呈现良好的线性关系。 隔振环的内外层材料为钛合金，厚度均为0.3 mm；内部芯层材料是硅橡胶，厚度为5.0 mm。其中，硅橡胶隔振材料是成熟的应用，在众多型号中有上天经历。它的温度适用范围一般来说可到：−90℃~+90℃，可以长期使用。空间站的辐射剂量可达到：1.5 mGy/d (毫西弗每天)，该种橡胶材料能够满足抗辐照要求。此外，硅橡胶的材料力学参数可以根据设计需要来进行选择，例如：弹性模量、剪切模量和损耗因子等，可以通过专门的工艺来制造出满足任务需求的橡胶材料。 图1. 隔振环组成。(a) 自由状态；(b) 锁紧状态 2.2. 解锁装置设计 解锁装置组件的详细结构如下： 图2. 压紧状态下解锁装置结构示意图 在发射过程中使用压紧杆将载荷压紧在底座上，开始工作后，记忆合金解锁装置加电释放压紧杆，压紧杆在弹簧的推动下拔出压紧杆，而后减振环将组件推放到平衡位置，成如图3所示的状态。 此时制冷机组底板距离压紧组件的垂直最小距离能够适应微振动所需的减震空间，但是对于设备安装和地面测试精度提出了较高的要求。 图3. 解锁状态下解锁装置结构示意图 2.3. 隔振解锁装置系统方案 根据巡天制冷模块和卫星本体的空间位置，采用4套隔振解锁装置连接制冷模块与卫星，其结构如下图4所示： 图4. 隔振解锁装置系统方案
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user: 3. 隔振解锁装置的仿真分析 针对本次设计而言，其主要关心的是发射阶段解锁装置是否有足够的刚度、在轨运行阶段隔振环能否达到95%减振效率的设计指标。所以本次分析包括对隔振环和解锁装置的模态分析以及对隔振环的减振效果分析。 3.1. 模态分析 3.1.1. 解锁装置解锁下制冷模块模态分析 在对隔振环进行模态分析时，约束位置在4个隔振环基座上，分析结果如表1所示。 其前三阶模态振型如图5所示。 通过上述模态分析，可以得到整个系统的前六阶模态频率(由隔振环引起的整体振型)均小于12.7 Hz，并且一阶基频为5.81 Hz，满足隔振效率设计大于95%的频率比。 Table 1 Modal analysis results of the refrigeration module after installing the damping rin 模态阶数 1阶 2阶 3阶 4阶 5阶 6阶 模态频率 5.81 7.07 7.47 8.83 9.21 12.6 表1. 安装减振环后的制冷模块的模态分析结果 图5. 安装减振环后的制冷模块前三阶模态阵型。(a) 一阶模态；(b) 二阶模态；(c) 三阶模态 3.1.2. 解锁装置锁紧下制冷模块模态分析 在对隔振装置进行模态分析时，约束位置在4个隔振环基座和解锁装置基座上，分析结果如表2所示。 Table 2 Modal analysis results of the refrigeration module with the unlocking device locke 模态阶数 1阶 2阶 3阶 4阶 5阶 6阶 模态频率 105.9 121.1 155.6 167.1 171.0 192.2 表2. 解锁装置锁紧下制冷模块的模态分析结果 其前三阶模态振型如下图6所示： 图6. 解锁装置锁紧下的制冷模块前三阶模态阵型。(a) 一阶模态；(b) 二阶模态；(c) 三阶模态 通过模态振型发现，结构基频为105.9 Hz，满足在发射工况下结构基频大于100 Hz的要求。 3.2. 隔振环减振效果分析 以实际测得的制冷机力谱作为仿真分析输入条件，分别在制冷机形心节点处输入力激励模拟制冷机工作状态。 如图7所示为截取的制冷机X、Y、Z激励力幅值曲线。选择5~200 Hz的激励范围，评估减隔振环的减振效果。 选择4个隔振环的公共约束位置作为输出位置输出支反力，得到整个系统约束位置的三个方向XYZ以及总体的输出激振力的幅频曲线，如图8所示。 从图8可以发现：在制冷机工频下，系统的X向支反力为0.084 N，Y向支反力为0.166 N，Z向支反力为0.073 N，总合成力为0.199 N，其隔振效率分别为98.56%、98.21%、97.55%、98.25%，均满足于隔振效率大于95%的设计指标。 图7. 平动激励力幅值曲线 图8. 隔振环公共约束位置支反力输出曲线
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user: 4. 结论 1) 本文根据某卫星巡天制冷模块的减振要求，设计了一款隔振解锁装置。该装置包含隔振环和解锁装置两部分。在分析隔振环隔振理论的基础上，设计了层合阻尼结构的隔振环；使用形状记忆合金作为驱动结构设计了解锁装置。 2) 为保证所的隔振解锁装置能达到设计目标，对隔振环和解锁装置进行模态分析以及对隔振环进行减振效果分析。分析结果表明，所设计的隔振解锁装置在发射工况下具有足够的刚度，在在轨运行工况下有良好的减振效果。 3) 本文在对隔振解锁装置设计的过程中未进行优化设计，实际的力学性能可以满足设计要求，但有可能并非最优解。后续考虑进行二次优化设计，以保证该装置的力学性能达到更为完善的目标。
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user: 摘要 针对专用加密芯片进行DSP程序文件加密保护的成本高、需改变系统硬件架构、开发调试周期较长等现存问题，提出一种基于SM4密码算法的DSP程序文件加密保护方法。该方法是在DSP程序文件编译生成后，利用SM4密码算法对其进行加密处理，并将生成的密文程序文件存储于Flash中，只有在DSP上电运行时从Flash中读取该密文程序文件并结合匹配的密钥完成解密加载后才能正常运行。该方法以软件的方式实现了DSP程序文件的加密保护，可在不改变DSP硬件系统架构的情况下对DSP程序文件进行有效的加密保护，从而降低了硬件成本、提高了系统的安全性。
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user: 1. 引言 数字信号处理器(DSP)目前在航空、国防、机器视觉等领域都有广泛应用，然而随着破解技术的不断发展，DSP脆弱的安全体制与强大的攻击方法之间形成巨大反差。为了保护DSP产品的经济价值和知识产权，需要对程序文件进行加密存储。 一般情况下，DSP的用户程序往往以明文的方式存储于外部的存储器中，例如FLASH或EEPROM。非法用户可以通过读取存储器中数据，或通过监听系统总线获取源程序或敏感数据，并对其进行反编译或篡改。因此有必要对用户程序进行加密处理和完整性检测。 DSP程序文件加密保护目前可以采用DSP芯片加密、专用加密芯片、软件加扰混淆、FPGA加密等方法。目前已有部分DSP芯片(例如TI公司的28335芯片 [ 1 ] )具备加密功能，但是由于芯片是国外厂商，无法确定其是否留有后门，一般不采用此方法。专用加密芯片或者FPGA加密需要修改硬件架构，对于硬件成熟度较高的产品并不适用 [ 2 ]。软件加扰即向原有源程序中添加干扰代码，在增加阅读难度的同时也增大了DSP程序文件占用内存的大小，有可能会影响软件正常运行。基于上述情况，本文提出了一种以软件的方式实现了DSP程序文件的加密保护，可在不改变DSP硬件系统架构的情况下对DSP程序文件进行有效的加密保护。
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user: 2. DSP程序文件结构分析 在对DSP程序文件进行加密之前，需要对其文件结构进行分析，确保加密前后程序文件的运行结果能够完全一致。目前主流的DSP芯片主要有TI公司的TMS320系列和AD公司ADSP21xx系列，因此需对这两种芯片程序文件格式分别进行分析。TMS320系列DSP芯片采用CCS开发工具进行编译，生成的程序文件为OUT格式，需要对其进行转换为BIN格式烧录到Flash中；ADSP21xx系列芯片采用ADSP++开发工具进行编译，生成的程序文件为LDR格式。 2.1. OUT格式和BIN格式分析 使用CCS开发后的程序文件为OUT格式，文件包含文件头、扩展头、段落头、段落数据、重定位表、行号表、符号表、字符串表，文件结构如图1所示。文件头用于保存OUT文件的基本信息，如文件标识、各个表的位置等；根据文件头的基本信息，决定扩展头是否存在，扩展头用于描述文件头没有描述的信息；段落头用于描述段落信息，每个段落都有一个段落头描述，段落的数目在文件头中会指出；段落数据通常是OUT文件中最大的数据段，每个段落的真实数据就保存在这个位置；重定位表用于描述OUT文件中符号的重定位信息；行号表用于描述OUT文件行号信息；符号表用于描述文件中所用到的所有符号的信息；字符串表用于保存程序中所用到的字符串。 图1. OUT文件结构 与程序加密有关的主要有文件头、扩展头、段头和段数据，具体数据结构如图2所示：可以从文件头中获取到区块个数，扩展头大小；从扩展头获取到代码段和数据段偏移地址、段长度、程序入口点等信息。后续加密操作可以基于此结构对代码段和数据段进行选择性加解密。 图2. OUT文件数据结构 在研制过程中开发人员需将OUT格式文件转换为BIN格式进行烧录，一般的转换方法为先将OUT文件通过TI工具hex6x_33.exe依据开发人员编写的cmd文件，转换为hex文件和map文件，再通过hex2bin.exe生成BIN格式文件，流程如图3所示。 图3. BIN文件生成流程 转换后的BIN格式文件如图4所示：文件头为4字节_c_int00的地址，软件从该地址开始初始化并运行；接着为段n的长度、地址和段数据，最后为文件结尾。通过分析与测试验证可知，该文件是连续加载到内存中，因此可以对BIN文件全部数据进行加解密处理。 图4. BIN文件结构 2.2. LDR格式分析 针对AD公司的DSP芯片开发人员需要使用Visual DSP++工具进行开发，最终生成的程序文件为LDR格式文件。某工程项目的LDR文件示例如图5所示。该文件中数据由多行组成，每行的数据格式为：起始为1个“：”，1个字节的数据长度n，6字节内存映射地址，n字节数据，1字节校验，具体的LDR文件数据结构如图6所示。由于该格式文件的内存映射地址往往是不连续的，无法对其直接进行统一处理，因此，针对LDR格式文件，需首先从中分别过滤出地址部分呵数据部分，然后才能进行加解密处理。 图5. LDR文件示例 图6. LDR文件结构
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user: 3. SM4密码算法 1) 密码算法描述 加密算法主要有对称加密、非对称加密、Hash算法。对称加密算法在加解密过程中使用相同的密钥，应用简单快捷，可以加密大量数据。非对称加密算法采用公钥和私钥两种不同的密钥进行加解密，密钥成对出现，安全性高，但是算法强度复杂。Hash算法时一种单向算法，通过该算法可以对目标数据生成一段特定长度且唯一的Hash值，却不能通过Hash值重新获得目标数据，通常用于数字摘要，完整型校验等。在DSP程序文件加密过程中，主要采用对称加密算法进行数据加密，本文选用SM4对称加密算法进行数据加密。 SM4算法是由国家密码管理局公布的一种分组密码算法，在使用上表现出了安全高效的特点，与其他分组密码算法相比较有以下的优势 [ 3 ]。 · 首先是算法资源利用率高，表现为在密钥扩展算法与加密算法可共用； · 其次加密算法流程和解密算法流程一样，只是轮密钥顺序相反，因此无论是软件实现还是硬件实现都非常方便； · 算法中包含异或运算、数据的输入输出、线性置换等模块，这些模块都是按8位进行运算的，现有的处理器完全能处理。 2) 算法整体结构 SM4分组密码算法主要包括加密算法、解密算法以及密钥扩展算法三部分。算法分组长度为128bit，密钥长度为128bit。加密算法与密钥扩展算法均采用32轮非线性迭代结构，以32位为单位进行加密运算，每一次迭代运算均为一轮变换函数F。SM4算法解密过程与加密一致，只是使用加密轮密钥的逆序进行解密，整体结构如图7所示 [ 4 ]。 图7. SM4算法结构 整体的加密函数为： X i + 4 = F ( X i ，   X i + 1 ，   X i + 2 ，   X i + 3 ，   r k i ) = X i ⊕ T ( X i + 1 ⊕ X i + 2 ⊕ X i + 3 ⊕ r k i ) 其中X 0 、X 1 、X 2 、X 3 为128bit明文分组后的结果，轮密钥表示为rk i 。T为一个合成置换，由非线性变换 τ 和线性变换L复合而成，即 T ( ⋅ ) = L ( τ ( ⋅ ) ) 。 非线性变换 τ 由4个平行的S盒构成，S盒的数据均采用16进制。设输入为 A = ( a 0 ，   a 1 ，   a 2 ，   a 3 ) ∈ ( Z 2 8 ) 4 ，输出为 B = ( b 0 ，   b 1 ，   b 2 ，   b 3 ) ∈ ( Z 2 8 ) 4 ，则 B = ( b 0 ，   b 1 ，   b 2 ，   b 3 ) = τ ( A ) = ( S b o x ( a 0 ) ，   S b o x ( a 1 ) ，   S b o x ( a 2 ) ，   S b o x ( a 3 ) ) 。 线性变换L公式如下，其中B为非线性变换得到的字： C = L ( B ) = B ⊕ ( B ≪ 2 ) ⊕ ( B ≪ 10 ) ⊕ ( B ≪ 18 ) ⊕ ( B ≪ 24 ) 3) 密钥扩展 已知加密密钥 M K = ( M K 0 ，   M K 1 ，   M K 2 ，   M K 3 ) ，系统参数 F K = ( F K 0 ，   F K 1 ，   F K 2 ，   F K 3 ) ，采用16进制表示，具体为： F K 0 = ( A 2 B 1 B A C 6 ) ， F K 1 = ( 56 A A 3350 ) ， F K 2 = ( 677 D 9197 ) ， F K 3 = ( B 27022 D C ) ；固定参数 C K = ( C K 0 ，   C K 1 ，   ⋯ ，   C K 31 ) ∈ ( Z 2 8 ) 4 。rk i 为轮密钥，轮密钥由加密密钥生成。 首先 ( K 0 ，   K 1 ，   K 2 ，   K 3 ) = ( M K 0 ⊕ F K 0 ，   M K 1 ⊕ F K 1 ，   M K 2 ⊕ F K 2 ，   M K 3 ⊕ F K 3 ) ；然后对 i = 0 ，   1 ，   2 ，   ⋯ 31 : r k i = K i + 4 = K i ⊕ T ′ ( K i + 1 ⊕ K i + 2 ⊕ K i + 3 ⊕ C K i ) ，该变换与加密中的T变换基本相同，只是将其中的线性变换为 L ' ( B ) = B ⊕ ( B ≪ 13 ) ⊕ ( B ≪ 23 ) 。 4) 加/解密算法 定义反序变换R为： R ( A 0 ，   A 1 ，   A 2 ，   A 3 ) = ( A 3 ，   A 2 ，   A 1 ，   A 0 ) ， A i ∈ Z 2 32 ，   i = 0 ，   1 ，   2 ，   3 设明文输入为 ( X 0 ， X 1 ， X 2 ， X 3 ) ∈ ( Z 2 32 ) 4 ，密文输出为 ( Y 0 ， Y 1 ， Y 2 ， Y 3 ) ∈ ( Z 2 32 ) 4 ，轮密钥为 r k i ∈ Z 2 32 ，   i = 0 ，   1 ，   2 ，   ⋯ ，   31 。则本算法的加密变换为： X i + 4 = F ( X i ，   X i + 1 ，   X i + 2 ，   X i + 3 ，   r k i ) = X i ⊕ T ( X i + 1 ⊕ X i + 2 ⊕ X i + 3 ⊕ r k i ) ，   i = 0 ，   1 ，   ⋯ ，   31 ( Y 0 ，   Y 1 ，   Y 2 ，   Y 3 ) = R ( X 32 ，   X 33 ，   X 34 ，   X 35 ) = ( X 35 ，   X 34 ，   X 33 ，   X 32 ) 本算法的解密变换与加密变换结构相同，不同的仅是轮密钥的使用顺序。 加密时轮密钥的使用顺序为： ( r k 0 ，   r k 1 ，   ⋯ ，   r k 31 ) 。 解密时轮密钥的使用顺序为： ( r k 31 ，   r k 30 ，   ⋯ ，   r k 0 ) 。
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user: 4. 基于SM4密码算法的DSP程序文件加密处理方法 4.1. 程序文件加密处理 根据文件解析和SM4密码算法的实现结果，需要设计对程序数据的加密，一般程序加密过程在上位机软件中运行，加密过程如图8所示。 1) 首先打开上位机软件，将程序文件读入内存中，根据选择的文件格式，按照分析结果对其进行解析，提取出需要加密的数据，通常我们选择对代码段(.text)和数据段(.data)进行加密； 2) 然后进行密钥初始化：根据SM4密码算法密钥扩展过程，对系统参数，加密密钥，固定参数进行密钥扩展，生成轮密钥，其中加密密钥一般由用户输入或采用随机数生成器生成随机数； 3) 对(1)中提取出的待加密数据进行摘要生成，此部分采用摘要算法，例如MD5、SM3，具体算法原理参考文章 [ 5 ]； 4) 对(1)中提取出的待加密数据按照密码算法要求(128bit)进行分组； 5) 将分组后的数据输入到密码算法的加密函数中进行加密，生成密文数据后，写入到密文文件中；将(4)中的摘要数据也写入到密文文件中，最终得到加密后的程序文件。 图8. 加密流程 4.2. 自动解密设计和完整性验证 DSP通常依赖片外Flash启动系统，其主要工作原理是：DSP系统在上电复位时序结束后，DMA控制器从片外Flash的起始地址空间拷贝一定数目的代码到片内RAM，并从RAM空间零地址处开始存放。当数据块传输完成后，CPU脱离“阻塞”状态，开始从片内RAM的零地址处执行相应的指令 [ 6 ]。通过上述一次硬件代码加载(一级BootLoader)往往难以将用户应用搬迁到系统RAM，需要再编写二次拷贝代码，进而形成二次启动加载程序(二级BootLoader)。DMA控制器先将二次启动程序拷贝到片内RAM，执行二次启动加载程序，再将FLASH中的程序完全拷贝到高速的片内RAM中，再跳转到程序入口_c_int00地址，完成启动过程。 由于密文程序文件需要解密为DSP可识别的明文二进制码，才能够正确运行，因此解密过程一般设计在二级BootLoader程序中，具体过程如图9所示： 1) DSP系统上电； 2) 系统启动，自动运行一级BootLoader； 3) 将二级BootLoader搬移到RAM中运行； 4) 在二级BootLoader中将Flash中的密文程序数据搬移到RAM中； 5) 使用解密密钥、系统参数、固定参数进行SM4密钥扩展，完成密钥初始化； 6) 根据SM4分组要求，对RAM中的密文数据进行分组； 7) 将分组后数据输入到SM4解密函数，对密文进行解密； 8) 对解密完成后的明文数据采用加密选用的摘要算法生成摘要； 9) 与加密时生成的摘要数据比较，进行完整型检测 [ 7 ]。摘要一致则证明完整型验证通过，跳转到_c_int00中执行；否则证明程序被篡改或者解密错误，将直接退出。 图9. 解密流程
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user: 5. 总结 本文在分析研究DSP程序文件的结构和SM4密码算法的基础上，提出了一种基于SM4密码算法的DSP程序文件加密保护方法。该方法利用国密SM4对称加密算法，以软件的方式实现了DSP程序文件的加密保护，能够在不改变DSP硬件系统架构的情况下对程序文件进行加密处理和完整性验证，增加了非法反编译破解和篡改的难度，降低了系统的硬件成本，保障了DSP关键程序文件的安全性，具有广阔的应用前景。
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user: 摘要 围垦工程海堤工程施工中龙口、水闸围堰、临时施工道路等都是不可避免的存在，施工过程中清基很重要，清基不彻底会形成渗流通道，在一定条件下，会对海堤造成重大安全隐患。本文针对工程施工过程中存在的问题，提出合理经济的处理方案，确保海堤工程运行安全。
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user: 1. 工程概况 鄞州区大嵩滩涂围塘工程位于鄞州区瞻岐镇，北仑洋沙山万亩围垦工程南侧，鄞州滨海创业中心东侧，大嵩江入海口东北侧，牛鼻山水道西侧的大目洋海域，流域面积27.78 km 2 。流域内山林经济及海涂养殖业较为发达，本工程区上游紧接鄞州区滨海创业中心。工程位于洋沙山万亩围海工程南侧~红卫塘东侧滩涂上，堤轴线基本沿着−2.0 m高程线进行布置，围垦面积约9.201 km 2 (1.38万亩)，由一条8.062 km长的横堤、2座出口配套水闸、7.936 km护塘河和2.606 km排涝河、6座桥梁等组成，整片滩涂处于极缓慢的淤涨状态 [ 1 ]。 鄞州区大嵩滩涂围塘工程，于2008年7月开工，2010年12月水闸工程完工，2012年8月海堤工程完工，2013年11月竣工后海塘更名为黄牛礁海塘。
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user: 2. 问题的发现 工程完工后，海塘移交大嵩海塘管理所运行管理，由于围区内滨海创业中心的建设，护塘河水位一直按低水位运行控制，工程经过3年多运行，在运行过程中发现堤闸连接空箱位置海堤不同程度出现沉降，局部海塘护塘河在高潮位时发现渗漏现象，2017年2月初，海塘管理所在日常巡检中发现海堤内侧小石坝有数个漏水点，出逸点在护塘河的水面以上，漏水量较大(见图1)；局部内镇压平台土方塌陷，形成深坑，最大的深坑直径超过10 m，深度超过3 m (见图2)。发现问题后海塘管理所立即向区水利局进行了情况汇报。2017年2月17日，区水利局委托宁波市鄞州区水利水电勘测设计院测量队对整条海堤进行了排查经测量，经调查共发现3 + 200~3 + 500、4 + 600~4 + 650、5 + 443~ 5 + 600、6 + 348~6 + 558共四段海堤内侧存在漏水现象，发现土方塌陷坑洞4处。据测算，一个高潮位下来，内护塘河水位可上涨10 cm以上，漏水量达4万m 3 /小时，漏水量惊人。
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user: 3. 原因初步分析 根据发现的问题，查看原设计图纸和设计、业主管理人员回忆，发现渗漏发生地段主要集中在三个地方，龙口、围堰和主副堤临时联接施工通道。从整个海堤的施工过程及目前发生的状况来分析，根据原设计断面(见图3)及渗漏情况分析，初步判断渗漏通道位于闭气土方与原始海涂面交界处，局部可能有石渣夹层，存在防渗薄弱点，在长期的潮汐作用下防渗体击穿形成通道。 具体原因主要有以下几点： 1) 围垦工程龙口一般需度2~3年汛期，龙口冲刷与保护往往会使龙口段抛石到处滚动，闭气土方填筑前一般需进行清基处理，将冲刷进来覆盖在闭气土方填筑区内石方清理干净，确保海堤闭气达到防渗 图1. 现状漏水点 图2. 现状塌陷坑洞点 图3. 海堤内塘侧原设计断面 目的，如北仑洋沙山万亩围垦工程，龙口清基不彻底，工程完工前海堤发生渗漏，经灌浆处理，渗漏现象消失；水闸围堰拆除时闭气土方段石方未清除干净，同样在北仑洋沙山三山大闸围堰拆除时石方清理不干净，堤闸连接段出现局部渗漏，后经开挖回填处理，渗漏现象消失；为加快施工进度，三标在主、副坝之间增设施工临时连接道路，方便施工车辆进出，后期闭气土方施工中进行挖除，回填闭气土方，本次渗漏恰好在此处也存在。因此，从渗漏地段来看，本次渗漏主要原因为清基不彻底造成。 2) 长期低水位运行，多年高潮平均潮位1.83 m，多年低潮平均潮位−1.44 m，平均潮位0.68 m，原设计河道正常水位为1.1 m。滨海园区开发过程中由于场地排水固结要求，要求护塘河水位控制在0~0.5 m运行，致使海塘处于长期稳定渗流状态下运行，局部薄弱堤段(闭气土含石率较高)在长期的潮汐作用下闭气土体击穿形成通道。 3) 镇压层闭气土方沉降。考虑到海堤闭气土方经过3年多的沉降，总体沉降在40~60 cm，基本符合设计预期，局部沉降达80 cm左右，闭气土方的沉降，也会导致渗径缩短，形成渗流。
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user: 4. 地质钻孔验证 2017年4月对5 + 443~ 5 + 600段中布置了7个钻孔进行原因排摸，根据勘探孔所揭露的地层岩性，将场地内勘探深度范围内分为如下地层： I1层素填土，灰色，主要由粘性土及少量砾石、碎石等组成，砾石、碎石含量20%~30%，砾石粒径5~20 mm，碎石粒径20~40 mm，均为棱角状，填筑较松散，成分不均匀，层厚1.10~1.70 m。 I2层素填土，灰色，主要由淤泥质粉质粘土及淤泥质粘土组成，无明显层理，流塑–软塑状态，高压缩性，干强度较高，局部偶见砾石，层厚4.10~6.10 m。 I3层碎块石，主要由碎石、块石等组成，碎石粒径20~100 m，块石直径200 mm以上，均呈棱角状，本次勘察除ZK1孔外均有揭见，层厚1.80~3.30 m，ZK7孔层厚达4.80 m。 II层(淤泥质)粉质粘土：灰色–灰褐色，软塑–流塑状态，薄层状，中等–高压缩性，切面较粗糙，干强度中等，韧性中等，土质较均匀，本次勘察进入深度1.80~5.40 m。 各钻孔层位详细情况见表1： Table 1 List of layers of each hol 孔号 层位 ZK1 ZK2 ZK3 ZK4 ZK5 ZK6 ZK7 I 1 层素填土 0~1.1 m 0~1.7 m 0~1.5 m 0~1.3 m 0~1.1 m 0~1.2 m 0~1.2 m I 2 层素填土 1.1~7.2 m 1.7~5.8 m 1.5~6.2 m 1.3~5.8 m 1.1~5.7 m 1.2~6.0 m 1.2~6.8 m I 3 层碎块石 — 5.8~9.1 m 6.2~8.2 m 5.8~7.6 m 5.7~8.8 m 6.0~8.2 m 6.8~11.6 m II层(淤泥质)粉质粘土 7.2~12.6 m 9.1~11.9 m 8.2~10.6 m 7.6~10.6 m 8.8~10.6 m 8.2~10.5 m 11.6~13.6 m 表1. 各孔层位一览表 [ 2 ] 根据勘察情况，海堤内侧镇压层上抛石顶板埋深为−3.36~−4.49 m (85国家高程，下同)，抛石厚层为1.80~4.80 m，位于5 + 574断面的ZK7孔位置顶板埋深最深为−4.49 m，底板埋深为−9.29 m，厚度最大达4.80 m，处理时需注意抛石层埋深及厚度变化较大带来的影响，处理深度应穿透抛石层后进入下覆地层一定深度。勘察期间发现位于ZK7孔附近5 + 530~5 + 590海堤内侧小石坝有明显渗漏通道，渗漏量较大。 钻孔资料反映：闭气土方区底部存在抛石/石渣透水层，透水层底标高−2.5~−3.5，层厚约3 m，结合注浆试验，推算此透水层的空隙率为25%~38%。
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user: 5. 对策措施 在摸清渗漏原因的基础上，如何解决海塘渗漏问题的方案很多，一般有局部开挖回填，闭气土体帷幕灌浆，套井回填等。防渗的主导思想就是截断坝体的渗漏通道，处理宽度要较已发现的漏水段两侧各超出一定宽度。由于本工程渗漏海塘长度较长，不适合采用大规模开挖回填施工，仅提出了套井回填、砂砾石帷幕灌浆和高聚物导管注浆3种防渗修复方案，见表2。 Table 2 Comparison of anti-seepage treatment schemes for seawal 名称 优点 缺点 方案一 (套井回填黄泥) 1) 防渗效果相对较好，耐久性一般； 2) 套井施工时对坝体结构安全影响较小； 3) 施工技术成熟，施工机具简单，施工方便，工效高。 1) 黄泥用量大，填筑质量受料场影响大； 2) 需人员下井检查，安全风险较大； 3) 施工期需控制在低水位，且受潮汐影响大，质量难以保证，施工工期相对较长； 4) 投资相对较高(约7000元/延米)。 方案二 (砂砾石帷幕灌浆) 1) 施工工艺简单，技术成熟，施工安全便捷； 2) 灌入量可控，投资相对较小。 1) 施工时间长，耐久性较差； 2) 灌浆效果直观。 方案三 (高聚物导管注浆) 1) 防渗效果好，耐久性好； 2) 材料力学性能稳定，柔韧性好与土体的结合性好； 3) 施工工期短，且不受水位、天气影响； 4) 施工面小，扰动小。 1) 高聚物材料为专业新材料，专利性强； 2) 施工机械设备为专业机具，本地施工企业暂无该技术能力； 3) 质量检测技术含量较高，专业性过强； 4) 投资大(约16100元/延米)。 表2. 海堤防渗处理方案比较表 [ 3 ] 土坝采用套井和充填灌浆技术的较为普遍，处理效果套井相对优于充填灌浆，但海堤与土坝不一样，海堤受到潮位周期性作用，水位变化大且不受人为控制，套井回填无法做到无水施工，对套井回填质量大受影响。从其他海堤渗流处理实际看，采用充填灌浆较为合适。 针对充填灌浆方案，我们采用两种方案现场进行对比试验，高聚物导管注浆通过实验孔注浆，由于高聚物流动性能好，注浆量惊人，单孔造价在超过10，000元，远高于砂砾石帷幕灌浆的造价，且单排柔性防渗墙对长时间高低水位变换的适应性还有待考验。因此采用砂砾石帷幕灌浆作为黄牛礁海塘防渗处理的应急抢险措施。 具体做法为灌浆孔深度平均取6.5 m，透水层厚约2.5 m (∇−1.50~∇−4.00)，钻孔深度共6.5 m，上部4.0 m按土堤钻孔计算，下部2.5 m按抛石层钻孔计算，孔距2 m，排距1 m，平均单位耗灰量1000 kg/m。灌浆采用材料为强度等级42.5普通硅酸盐水泥与中细砂，对透水率较小的孔采用纯水泥浆施灌；对透水率较大的孔采用水泥细砂混合浆施灌，若水泥砂浆灌注难以结束时，采用掺水玻璃的办法灌注直至不进浆结束。灌浆过程中根据钻孔和吃浆情况适当微调灌浆压力及浆液配比。现已施工完成，效果显著，完工至今未再发现海堤渗流现象。
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user: 6. 结语 通过对黄牛礁海堤渗漏情况分析，我们可以得出以下结论： 1) 围垦工程海堤工程施工中龙口、水闸围堰、临时施工道路等都不可避免的存在，施工过程中清基很重要，清基不彻底会形成渗流通道，在一定条件下，会对海堤造成重大安全隐患，如北仑洋砂山海堤、黄牛礁海堤。建设单位应加强对清基部分验收管理，不能马虎。 2) 护塘河水位控制应高于平均潮位，确保海堤不会形成稳定渗流。 3) 加强海塘巡查及时发现问题。 4) 渗流范围小可采用开挖回填解决，范围较大可采用普通水泥砂浆灌浆处理。
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user: 摘要 大学生综合素质评价在高等学校教育工作中具有举足轻重的作用，当前的素质教育应根据教育的具体目标，确定相应科学的评价。建立切实有效的大学生综合素质评价方法是非常值得研究的课题。本文提出了一种基于层次分析(AHP)进行大学生综合素质精准评价的方法，根据不同专业构建评价指标、计算权重、生成结果。以西藏大学计算机类专业学生综合素质评价为例，详实地描述了该方法的设计与实现。
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user: 1. 引言 高等教育是一个国家发展水平及发展潜力的重要标志。目前，中国大学生数量持续呈现增长态势，然而各高校对于本校学生综合素质评价标准却参差不齐。对大学生综合素质进行评价，是培养高素质综合型人才的重要环节，也是高校教育面临的一大难题。不少高校只注重于培养学生学业方面的成绩，却忽视了学生综合能力发展，且对学生综合素质评价存在主观、片面、模糊等问题，更缺乏以专业类别划分的、具针对性的有效评价方法，导致不能适应现代人才培养需要。 综合素质评价可归属于运筹学中的多指标决策问题，目前所采用的方法有层次分析法(AHP)、模糊综合评价、灰色关联分析、物元模型、耦合协调度模型等 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]。其中层次分析法由于思路简单、能对决策推理进行量化等优点得到了广泛使用。各高校对不同专业学生的培养方式和能力要求各不相同，因此对学生综合素质评价应该具有专业针对性。虽然此前许多学者采用过层次分析法(AHP)，针对大学生综合能力评价进行了相关研究 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]，但他们并没有根据学生专业特点进行精准的评价。本文旨在利用层次分析法针对不同专业学生，构建相应评价指标，对大学生综合素质精准评价进行有益的探索。
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user: 2. 层次分析法(AHP) 层次分析法(Analytic Hierarchy Process， AHP)是美国运筹学家、匹茨堡大学教授萨蒂于20世纪70年代初，在为美国国防部研究“根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配”课题时，应用网络系统理论和多目标综合评价思维，提出的一种层次权重决策分析方法 [ 7 ]。AHP法是一种定性的、定量的决策部署方法，最终能转换成行之有效的解决方案。它将相关因素进行逐层分析，为分析事物、决策方案提供了可行的定量依据。当面临综合系统分析时，各个因素之间是相互联系、而又互相制约的，由此共同组成了一个复杂的系统。层次分析法为研究这类复杂的系统提供了一种新颖的、简洁的、实用的决策方法 [ 8 ]。 层次分析法广泛应用于决策的方案分析中，首先我们应该将准则层中具有多层次的评价准则进行分层比较，然后将每一层的所有因素(属性)进行两两因素成对比较，再将所判定的值构建各层次因素间的判断矩阵，最后由编程软件MATLAB确定综合评价中各指标的权重系数。AHP法的应用为解决难以进行定量描述的决策问题提供了便利。