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风与地震联合作用下的风电塔架动力响应研究

风与地震联合作用下的风电塔架动力响应研究

作者：张建勋北京建筑大学

学位级别：硕士

伴随着我国科技的发展和进步,对能源的需求也日益增高,传统不可再生能源的开发利用常伴随环境污染等缺陷,推进新能源和可再生能源的开发利用已是大势所趋。各类可再生能源中,风能因具有分布广泛、无污染、资源丰富和可再生的特点而受到... 详细信息

伴随着我国科技的发展和进步,对能源的需求也日益增高,传统不可再生能源的开发利用常伴随环境污染等缺陷,推进新能源和可再生能源的开发利用已是大势所趋。各类可再生能源中,风能因具有分布广泛、无污染、资源丰富和可再生的特点而受到广泛关注。现阶段对风能利用的主要形式为通过风力发电机组进行风力发电,一方面风力发电的效率和稳定性很大程度上受到复杂多变的风况影响;另一方面随着风电行业的快速发展,风机安装场地逐渐与地震活跃带有所重合,使得在风力发电机组工作年限内有可能会受到地震的侵扰,因此对于风力发电机组地震作用影响下动态响应的研究至关重要。本文以NREL 5MW风机为研究对象,首先基于ANSYS Workbench平台搭建了具有固定基础的风力发电机组模型,通过流固耦合模拟仿真的方法展开了不同特性地震动下地震动强度和风荷载强度变化对风力发电机组结构动态响应的分析。进一步地基于Winkler地基梁模型选用了合适的单桩基础,并以API规范中推荐的p-y曲线法建立了考虑SSI效应的模型。考虑到在流固耦合分析中,若考虑地震动与脉动风荷载之间的荷载耦合效应的计算成本太高,本文利用传递矩阵法通过理论推导方法对风力发电机组塔架的动态响应展开进一步分析。利用上述方法对结果进行总结分析后得到以下结论:(1)在风力发电机组模态分析中,SSI效应会导致塔架的自振特性发生改变,一阶固有频率下降约8%,二阶固有频率下降约15%,在自振特性变化较大时忽略SSI效应会导致动态响应结果失真。(2)塔顶位移响应平均值主要受风荷载影响。当来流风平均风速从5m/s提升至11.4m/s时,位移可从0.04m提升至0.5m左右;受SSI效应影响结构刚度降低,塔顶位移在不同工况中有0.05m至0.15m的提升,各工况中相对增幅最大可超过20%。(3)结构的加速度峰值响应主要受地震荷载影响。稳态风工况中,加速度放大系数基本在1.0上下,引入脉动风后加速度放大系数整体比稳态风工况大0.2左右。SSI效应一定程度上会降低塔顶加速度响应,下降的幅度与地震动强度相关。(4)基底弯矩响应平均值主要受到风荷载影响,地震动强度和特性的变化不会对于基地弯矩响应平均值带来太大的影响。在风速较低时,地震动变化给基底弯矩峰值带来的影响最高可达60MNm。受SSI效应影响,基底弯矩响应峰值降幅可达20MNm,平均值降幅基本在10MN左右,响应峰值和平均值的相对降幅在10%至20%的区间内。(5)稳态风工况下基底剪力响应的变化规律与基地弯矩响应变化规律类似。常规模型中受脉动风影响,风荷载的提升会导致基底剪力响应有小幅度的下降,大多数工况中降幅不超过10%,在考虑SSI效应的模型中则是小幅上升,变化幅度与常规模型中相仿。SSI效应会降低结构的基地剪力响应,最大可达0.5MN,但在强脉动风而地震荷载较小的工况中响应峰值会有小幅提升,提升幅值在0.15MN上下,考虑三个级别的风荷载和地震强度工况峰值的话,影响程度不足10%。(6)从本文研究可知,在对风力发电机组塔架进行设计时应充分考虑地震动与风荷载之间的耦合效应和SSI效应对结构的影响。不同工况中风荷载和SSI效应对结构各类动态响应的规律并不明确,在开展设计工作时,对不同的工况应分别计算,设计荷载更全面更复杂的工况并不能揭示简单工况下的响应规律。

关键词：风力发电机组流固耦合单桩基础 SSI效应传递矩阵法

基于改性明胶GelMA的光交联抗菌材料的制备及性能研究

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基于改性明胶GelMA的光交联抗菌材料的制备及性能研究

作者：张建勋江南大学

学位级别：硕士

皮肤作为人体最大的器官,是保护人体免受细菌和病原体侵害必不可少的重要屏障。皮肤一旦破损,往往伴随着细菌感染,进而导致伤口溃烂,严重时可能会导致全身不适,因此抗菌医用材料的研发极具重要性。作为临床医疗材料的一种,明胶具有无毒... 详细信息

皮肤作为人体最大的器官,是保护人体免受细菌和病原体侵害必不可少的重要屏障。皮肤一旦破损,往往伴随着细菌感染,进而导致伤口溃烂,严重时可能会导致全身不适,因此抗菌医用材料的研发极具重要性。作为临床医疗材料的一种,明胶具有无毒、可降解的优异特性,是目前医疗材料研究中的热点。通过明胶制备的抗菌材料不仅在临床医疗上受欢迎,在目前的科学研究中也是热点,然而明胶本身并不具备抗菌性能,因此需要其他成分对明胶进行改性。本论文选用明胶为基材,通过接枝甲基丙烯酸酐(MA)赋予其光交联特性,进而与多种功能性成分结合,制备得到明胶/季铵盐抗菌水凝胶,明胶/壳聚糖季铵盐抗菌水凝胶和具有快速灭菌功效的明胶/壳聚糖/卤胺抗菌材料,弥补了明胶材料不具有抗菌功能的缺陷,并探索了改性后材料的应用特性。本论文的具体研究内容如下:首先,以MA为功能性单体对明胶接枝改性,制备甲基丙烯酸化明胶(Gel MA),通过红外光谱和核磁共振氢谱分析其化学结构。此外,将光引发剂苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂(LAP)、聚乙二醇二丙烯酸酯与Gel MA共混,置于405 nm光照下,该复合物可在1 min内形成水凝胶(DMC)。血液相容性测试结果显示,所有水凝胶的溶血率均在2%以下,不会对血细胞造成破坏,具有可靠的血液安全性。细胞相容性测试结果显示,L929小鼠成纤细胞存活率均可达92%以上。作为DMC含量最高的样品,DMC水凝胶可在24 h内使83.23%的大肠杆菌失活。该水凝胶在1 min内可有效减少小鼠尾部出血。大鼠肝脏止血实验结果显示,该水凝胶可有效地对不规则、不可变形伤口进行止血。溶胀性能和孔隙率测试结果表明,所有水凝胶均具有很好的吸液效果和合适的孔隙率,可为伤口提供清洁的环境和一定的气体交换环境。为了进一步提高季铵盐类抗菌剂的抗菌活性,本章节选用壳聚糖季铵盐羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(QCS)为抗菌成分。在光引发剂LAP存在下,基于Gel MA光交联性能,将大分子QCS负载到水凝胶内部,制备明胶/壳聚糖季铵盐抗菌水凝胶(Gel MA/QCS)。溶血测试结果显示所有水凝胶均不会对血细胞产生溶血现象,具有很好的生物安全性。此外,经Gel MA/QCS水凝胶浸提液培养的L929小鼠成纤细胞存活率高于70%,证明了其安全性能。与Gel MA水凝胶相比,QCS的加入,明显提高了水凝胶对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌活性。Gel MA/QCS水凝胶与两种菌液接触8 h后,对两种菌液的杀菌率分别为93.25%和45.08%。随着QCS浓度的增加,Gel MA/QCS水凝胶在相同时间内对两种菌液的杀菌率分别达到99.5%和53.34%。此外,探究了QCS浓度对水凝胶孔隙率和溶胀性能的影响。QCS加入明显提高了复合材料的抗菌性能,但难以达到快速杀菌效果。因此,本章选用具有广谱抗菌和快速杀菌功效的抗菌剂卤胺化合物作为功能性成分。首先,通过甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)对壳聚糖(CS)接枝改性,制备并得到了甲基丙烯酸缩水甘油酯-壳聚糖(CS-GMA)赋予壳聚糖光交联的特性,并通过2959光引发剂将其与Gel MA交联,制备得到Gel MA/CS-GMA水凝胶。继而将该水凝胶冷冻干燥,并通过物理吸附卤胺抗菌剂1-氯-2,2,5,5-四甲基-4-咪唑啉哃(MC),制备具有高效抗菌作用的Gel MA/CS-GMA/MC。血液相容性测试结果显示,Gel MA/CS-GMA/MC对血细胞不会产生溶血现象。生物相容性测试结果显示,Gel MA/CS-GMA/MC对L929成纤细胞的存活率无显著影响,证明了该材料的安全性。该抗菌材料在10 min内对金黄色葡萄球菌的杀菌率为84.99%,对大肠杆菌的杀菌率达到了94.62%,具有优异的快速杀菌性能;在与两种菌液接触60 min后,对两种菌液的灭活均达到了99.99%。此外,对Gel MA/CS-GMA/MC的氯含量、溶胀性能、孔隙率和凝血性能进行了综合性评估。

关键词：明胶抗菌壳聚糖卤胺化合物生物相容性

激光选区熔化成形GH3536高温合金缺陷及质量控制

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激光与光电子学进展 2024年第5期61卷 341-348页

作者：华文娟张建勋西安增材制造国家研究院有限公司陕西西安710065

为了研究激光选区熔化GH3536高温合金成形工艺对成形件内部缺陷类型、尺寸、数量的影响,采用激光选区熔化设备进行样件制备,对其进行抛光态观察和致密度、缺陷数量测试,并分析了合金的缺陷类型、尺寸分布及数量。研究表明:随着工艺参数... 详细信息

为了研究激光选区熔化GH3536高温合金成形工艺对成形件内部缺陷类型、尺寸、数量的影响,采用激光选区熔化设备进行样件制备,对其进行抛光态观察和致密度、缺陷数量测试,并分析了合金的缺陷类型、尺寸分布及数量。研究表明:随着工艺参数的改变,能量密度逐渐增加,成形件致密度逐渐增加,并趋于稳定。在79.17~92.59 J/mm^(3)的能量密度范围内,样件内部均匀致密,无缺陷;随着能量密度逐渐增大或者降低,样件内部主要为气孔型缺陷,气孔尺寸<0.1 mm。能量密度≤48.87 J/mm^(3)时,样件内部缺陷主要为未熔合及微裂纹。

关键词：激光选区熔化 GH3536高温合金工艺参数缺陷

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填充梯度泡沫锥形吸能盒轴向压缩行为与设计

应用力学学报 2023年

作者：吴熙蔚张建勋西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室中北大学机电工程学院

为了满足结构轻量化和吸能需求，设计和研究优异的吸能盒结构，采用Abaqus有限元软件对填充梯度泡沫铝锥形吸能盒准静态轴向压缩行为进行了仿真模拟和轻量化设计。通过与文献实验对比，验证了有限元计算模型的有效性。接着研究了正方形... 详细信息

为了满足结构轻量化和吸能需求，设计和研究优异的吸能盒结构，采用Abaqus有限元软件对填充梯度泡沫铝锥形吸能盒准静态轴向压缩行为进行了仿真模拟和轻量化设计。通过与文献实验对比，验证了有限元计算模型的有效性。接着研究了正方形截面吸能盒锥形底角、诱导槽数目、诱导槽的高度和深度以及梯度材料参数等因素对填充梯度泡沫铝锥形吸能盒结构轴向压缩下吸能特性的影响。之后以同等质量结构较低峰值载荷及优异能量吸收为优化目标，对填充梯度泡沫铝锥形吸能盒结构进行了优化设计。结果表明：这些因素对提高吸能盒吸能特性有较好的效果。优化后的填充梯度泡沫铝锥形吸能盒结构最大峰值力降低了20%、比吸能提高了3.6%，并且其碰撞力-位移曲线更加平缓，更有利于吸能盒能量吸收。

关键词：锥形吸能盒结构梯度泡沫铝准静态压缩有限元仿真轻量化设计

文物保护区划划定技术探索——以《河北省明长城保护规划》保护范围及建设控制地带区划标绘方法为例

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长城学研究

长城学研究 2022年 87-96页

作者：张建勋河北省文物与古建筑保护研究院国家文物局重点科研基地(清华大学)河北工作站

在编制《河北省明长城保护规划》过程中，以长城资源调查数据库为基础，通过与测绘部门协作获取最新的地理信息数据，应用现代测绘技术，在对原公布的保护区划进行研究的基础上，依据现有长城资源调查和认定工作成果，针对河北省明长城... 详细信息

在编制《河北省明长城保护规划》过程中，以长城资源调查数据库为基础，通过与测绘部门协作获取最新的地理信息数据，应用现代测绘技术，在对原公布的保护区划进行研究的基础上，依据现有长城资源调查和认定工作成果，针对河北省明长城的文物本体分布状况、价值和特色及遗存可能分布区等特点，适应新时代城镇化和社会经济发展需求，对已划定和公布的长城保护区划进行调整，以保护明长城遗产环境的真实性、完整性及延续性。

关键词：长城保护区划地理信息数据标绘方法

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铁路运输企业数字化转型路径探索

中国科技期刊数据库工业A 2023年第12期 0173-0176页

作者：张建勋宁夏西部创业实业股份有限公司宁夏银川750011

本文深入研究了铁路运输企业数字化转型的路径,旨在解决当前面临的挑战。文章介绍了数字化经济时代的到来以及铁路运输行业所面临的机遇。文章聚焦于四个关键领域的数字化升级:智能物流与供应链管理、运营优化与智能调度、客户体验与服... 详细信息

本文深入研究了铁路运输企业数字化转型的路径,旨在解决当前面临的挑战。文章介绍了数字化经济时代的到来以及铁路运输行业所面临的机遇。文章聚焦于四个关键领域的数字化升级:智能物流与供应链管理、运营优化与智能调度、客户体验与服务创新,以及设备维护与安全管理。本文还详细探讨了实施数字化转型的关键步骤,包括制定战略、数据驱动决策、技术基础建设等。本文可为铁路运输企业数字化转型路径探索研究提供有益参考。

关键词：铁路运输运输企业数字化企业转型

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论长城对铸牢中华民族共同体意识的促进作用

西北民族大学学报(哲学社会科学版) 2023年第5期 23-30页

作者：张建勋黄达远陕西师范大学中国西部边疆研究院陕西西安710062 西安外国语大学俄语学院陕西西安710062

以我国万里长城为界线的南北广大地域所构成的长城带,是历史上中原农耕民族与北方游牧民族的过渡地带。经济、文化的交流是长城带民族关系的核心。在铸牢中华民族共同体意识作为新时代党的民族工作的主线的大背景下,深入挖掘长城带所蕴... 详细信息

以我国万里长城为界线的南北广大地域所构成的长城带,是历史上中原农耕民族与北方游牧民族的过渡地带。经济、文化的交流是长城带民族关系的核心。在铸牢中华民族共同体意识作为新时代党的民族工作的主线的大背景下,深入挖掘长城带所蕴含的各民族交往交流交融的历史内涵,具有重要的理论研究价值和重大的现实意义。

关键词：长城铸牢中华民族共同体意识交往交流交融历史内涵

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新旧动能转换中基层政府职能优化研究 ——以山东省B县为例

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新旧动能转换中基层政府职能优化研究 ...

作者：张建勋新疆大学

学位级别：硕士

随着时代的发展社会的进步,国家对于政府职能的发挥越来越重视,并提出了要发挥市场在资源配置中的核心作用,使市场活力得到激发。十九大后,中国社会主义经济建设进入新时代,国家大力推行“放管服”改革,简政放权,转变政府职能,革新监督... 详细信息

随着时代的发展社会的进步,国家对于政府职能的发挥越来越重视,并提出了要发挥市场在资源配置中的核心作用,使市场活力得到激发。十九大后,中国社会主义经济建设进入新时代,国家大力推行“放管服”改革,简政放权,转变政府职能,革新监督管理方式。现在,中国的经济发展已经进入“三新”阶段:新发展阶段、新发展理念、新发展模式。新旧动能转换是在新发展阶段中,推动“创新、协调、绿色、开放、共享”的新发展理念实现以及畅通国内国际双循环新格局的内生需求。中国经济正从追求快速发展时期进入追求优质发展时期,只有通过新旧动能转换,才能实现发展方式转变、经济结构优化、增长动力转换,从而破解当今中国的发展难题。以化工、板材加工业为经济支柱的B县,优化产业转型升级,完成新旧动能有效转换势在必行。然而,新旧动能能否实现接续转换、重大工程能否顺利推进,这其中,地方政府发挥着重要作用。基于此形式,本研究立足于新旧动能转换的现实背景,结合市场失灵理论和新公共服务理论,以山东省B县为例,以理论与实践相结合对基层政府职能优化问题进行系统的研究,最终提出新旧动能重大工程实施与基层政府职能优化的有效建议,为完善基层治理体系、提升政府治理能力现代化提供重要支持。本文系统梳理和分析了B县政府在新旧动能转换过程中规划引导有偏差、财政政策保障不到位、公共服务供给水平不高、市场监管有盲区等问题及背后的原因。并以山东昌乐县、莒南县两个地方为典型案例,从中归纳分析新旧动能转换过程中政府职能的有效经验。最后,本文就如何优化我国基层政府管理职能、如何及时纠正新旧动能转换过程中基层政府工作职能履行过程中存在规划引导有偏差、财政政策保障不到位、公共服务供给水平不高、市场监管有盲区等问题提出政策建议。并得出结论,地方政府应通科学规划引领、加强财政金融协调配合、优化服务供给、完善政府监管体制等多种渠道优化政府职能,使新旧动能转换工程得以顺利推行。

关键词：地方政府职能新旧动能转换产业转型升级

喜峰口西潘家口段长城保护维修项目积极探索和创新实践

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长城学研究

长城学研究 2023年 212-214页

作者：张建勋河北省文物局国家文物局重点科研基地(清华大学)河北工作站

从2016年开始，中国文物保护基金会、腾讯公益慈善基金会利用腾讯公益平台公募资金筹集了1 100多万元用于喜峰口西潘家口段长城的保护维修，由河北省文物与古建筑保护研究院承担设计和施工任务。施工过程中，研究院克服施工条件差、技... 详细信息

从2016年开始，中国文物保护基金会、腾讯公益慈善基金会利用腾讯公益平台公募资金筹集了1 100多万元用于喜峰口西潘家口段长城的保护维修，由河北省文物与古建筑保护研究院承担设计和施工任务。施工过程中，研究院克服施工条件差、技术难度高等困难，在资金筹措、工程管理、新技术应用、公众参与、资料整理等方面进行积极探索和创新，取得了明显成效。

关键词：潘家口长城维修创新