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特高海拔寒区隧道施工期衬砌结构温度场及变形开裂行为研究

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土木工程学报 2024年

作者：卢汉青包卫星郭强潘振华车博文李慧宙长安大学公路学院新疆交通建设管理局

为研究特高海拔寒区隧道在施工未贯通期间且未保温处理条件下的衬砌结构温度变形行为，以新藏公路升级改造项目中穿越西昆仑山脉某在建寒区隧道工程为依托，采用原位监测和数值分析等手段分析了衬砌内部纵向温度和应变变化规律及衬砌结... 详细信息

为研究特高海拔寒区隧道在施工未贯通期间且未保温处理条件下的衬砌结构温度变形行为，以新藏公路升级改造项目中穿越西昆仑山脉某在建寒区隧道工程为依托，采用原位监测和数值分析等手段分析了衬砌内部纵向温度和应变变化规律及衬砌结构的变形开裂特征。研究表明：隧道施工未贯通期间，在围岩稳定后，二次衬砌结构应变与温度变化具有关联性极高的负相关关系，衬砌结构降温使得应变显著增长，而衬砌结构升温对应变的下降幅度影响相对较小；靠近洞口的衬砌结构日温差及年温差较大，衬砌结构变形量大，衬砌表面裂缝较多；0℃以下的持续降温对衬砌结构变形量的增长尤为显著，在距洞口200m范围内应为该隧道施工期冻害设防的重点。研究成果为寒区隧道衬砌温度场及变形研究提供了宝贵的实测数据，为寒区隧道施工期确定保温防冻距离提供参考依据。

关键词：寒区隧道原位测试数值模拟温度场衬砌裂缝冻害设防

基于无人机图像与深度学习的高原地区隧道洞门墙病害检测方法

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土木与环境工程学报(中英文) 2024年

作者：车博文包卫星郭强潘振华卢汉青尹严新疆交通建设管理局长安大学公路学院

针对修建在高原恶劣环境下的隧道洞门墙病害频发及传统人工病害检测方法效率低下、危险性高等问题，提出基于无人机图像与深度学习的高原区隧道洞门墙病害检测方法。首先使用无人机航拍采集新疆某高原地区隧道洞门墙病害图像，建立多病... 详细信息

针对修建在高原恶劣环境下的隧道洞门墙病害频发及传统人工病害检测方法效率低下、危险性高等问题，提出基于无人机图像与深度学习的高原区隧道洞门墙病害检测方法。首先使用无人机航拍采集新疆某高原地区隧道洞门墙病害图像，建立多病害语义分割数据集；随后以语义分割模型DeeplabV3+为基础，提出以MobileNetV2作为主干特征提取网络的改进模型TPDeeplabV3+，以减少模型参数；采用FocalLoss作为损失函数，以解决病害图像中的类别不平衡问题；添加CA注意力机制，以提升模型分割性能；最后提出病害量化方法。结果表明，TPDeeplabV3+在测试集上可以达到88.37%和94.93%的mIoU和mPA，模型体量压缩了88.83%；提出的病害量化方法对于病害覆盖率的绝对误差不超过0.3%，相对误差维持在7.31%以下。相比传统方法，该方法安全、准确地实现了高原恶劣环境下的隧道洞门墙智能化检测。

关键词：隧道洞门墙病害深度学习语义分割无人机高原地区

基于巴西劈裂与扫描电镜的板岩冻融损伤试验研究

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公路 2024年第10期69卷 324-329页

作者：郭强卢汉青车博文潘振华长安大学公路学院西安市710064 新疆维吾尔自治区交通建设管理局乌鲁木齐市830049

为研究冻融循环作用对板岩抗拉强度及微观结构的影响,以饱和炭质板岩为研究对象,对其进行不同周期的冻融循环试验,然后采用巴西劈裂试验与扫描电镜试验,分析板岩试样冻融力学性能变化与微观结构特征变化。研究结果表明:在冻融循环作用下... 详细信息

为研究冻融循环作用对板岩抗拉强度及微观结构的影响,以饱和炭质板岩为研究对象,对其进行不同周期的冻融循环试验,然后采用巴西劈裂试验与扫描电镜试验,分析板岩试样冻融力学性能变化与微观结构特征变化。研究结果表明:在冻融循环作用下,板岩固体质量逐渐减小,饱和质量先缓慢增加后迅速递减,抗拉强度逐渐降低,板岩受荷破裂面由脆性破坏向塑性破坏转变;随着冻融循环的进行,板岩基质间胶结作用降低,孔隙结构连通、扩展,孔隙结构复杂程度增大,破裂面分形维数逐渐增大,板岩冻融损伤变量逐渐增大,冻融循环50次后,板岩试样冻融损伤程度约为39%。

关键词：炭质板岩冻融损伤巴西劈裂扫描电镜力学性能孔隙结构

特高海拔寒区隧道温度场演化规律——以黑恰隧道工程为例

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隧道建设（中英文） 2024年第9期44卷 1799-1810页

作者：潘振华包卫星卢汉青车博文尹严长安大学公路学院陕西西安710064

为研究特高海拔寒区隧道温度场的时空分布特征及其变化规律,以青藏高原西北部喀喇昆仑高山区的黑恰隧道为依托工程,首先,在现场建立包括气象要素在内的寒区隧道远程自动监测系统,对特高海拔寒区隧道温度场演化规律进行分析研究;其次,提... 详细信息

为研究特高海拔寒区隧道温度场的时空分布特征及其变化规律,以青藏高原西北部喀喇昆仑高山区的黑恰隧道为依托工程,首先,在现场建立包括气象要素在内的寒区隧道远程自动监测系统,对特高海拔寒区隧道温度场演化规律进行分析研究;其次,提出考虑湍流对流传热和热传导作用下的隧道三维数值模型,利用现场监测数据验证该模型的准确性;最后,讨论铺设保温层前后隧道温度场的变化特性。研究结果表明:1)在距进口0~270 m隧道受到冻融作用影响,洞内气温与衬砌温度呈线性正相关关系;2)隧道洞内气温对隧道径向温度场的影响主要体现在衬砌和浅层围岩;3)在最冷月平均气温方面,不同类型寒区隧道温度大小关系为特高海拔高纬度>高海拔;4)铺设保温隔热层后,保温层对衬砌与围岩起到良好的保温作用。

关键词：特高海拔寒区隧道温度场数值模型现场监测

基于改进HRNetV2的高寒区隧道衬砌冻害检测方法

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科学技术与工程 2024年第25期24卷 10956-10963页

作者：郭强车博文包卫星潘振华卢汉青长安大学公路学院西安710064 新疆交通建设管理局乌鲁木齐830002

针对修建在高寒区的隧道衬砌存在的所处环境恶劣、冻害频发、衬砌图像干扰因素多、冻害目标尺度不一致及传统人工目视检测方法效率低下且成本昂贵等问题,提出了基于HRNetV2的高寒区隧道衬砌冻害检测方法。首先以HRNetV2为基础模型,提出... 详细信息

针对修建在高寒区的隧道衬砌存在的所处环境恶劣、冻害频发、衬砌图像干扰因素多、冻害目标尺度不一致及传统人工目视检测方法效率低下且成本昂贵等问题,提出了基于HRNetV2的高寒区隧道衬砌冻害检测方法。首先以HRNetV2为基础模型,提出改进模型,在主干特征提取网络结合迁移学习的知识,在结构中引入注意力机制以加强模型对于冻害特征的学习能力,并使用Focalloss作为损失函数以解决类别不平衡问题。为验证改进后模型的性能,使用高清摄像头采集高寒区隧道衬砌冻害图像,经过裁剪及数据增强等手段,建立一个包含2800张图像的冻害数据集。实验结果表明,改进后的模型在冻害数据集上的平均交并比(mean intersection over union,mIoU)可达到89.05%,相比原始模型提升了5.41%,在面对复杂形态冻害时展现出较好的鲁棒性,可直接应用于高分辨率原图;且在综合性能上优于DeeplabV3+、U-Net、PSPNet三种模型。所提方法可准确、安全地实现衬砌冻害智能检测,可为高寒区隧道智能化运维提供一定技术支持。

关键词：公路隧道衬砌冻害检测理论分析语义分割注意力机制

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齿轮传动系统动力学分析及减振方法研究

齿轮传动系统动力学分析及减振方法研究

作者：车博文郑州大学

学位级别：硕士

齿轮机构是重要的旋转机械装置之一,在航空航天、高铁、石油化工、发电等领域有着广泛的应用。齿轮传动系统工作环境恶劣,动态激励复杂,振动噪音较大,易受损伤,在大多数情况下是公认的易损件。当今,对齿轮传动装置的可靠性要求越来越高... 详细信息

齿轮机构是重要的旋转机械装置之一,在航空航天、高铁、石油化工、发电等领域有着广泛的应用。齿轮传动系统工作环境恶劣,动态激励复杂,振动噪音较大,易受损伤,在大多数情况下是公认的易损件。当今,对齿轮传动装置的可靠性要求越来越高,需要进一步了解齿轮传动系统中所涉及的非线性动力学现象以及相关减振方法的应用。因此,通过建立包含各种实际因素的齿轮传动系统动力学模型来研究系统的动力学特性,并探索系统的减振方法,以保障设备的安全稳定运行。基于上述问题,本文以渐开线圆柱直齿轮为研究对象,以系统的理论计算模型为基础,对系统的动态特性和减振方法进行数值模拟研究,主要工作内容如下:(1)综合考虑齿轮内、外动态激励因素后建立了6自由度齿轮传动系统非线性动力学模型,并基于非线性振动理论,以支承刚度、支承阻尼和外部载荷为控制参数绘制不同激励频率下的系统分岔图,观察了系统的动力学响应。同时,从齿轮传动系统的相平面图、庞加莱图、时域响应图和频谱图中确定了系统的动态特性。分析发现,支承刚度对系统的动态特性影响复杂,支承阻尼和外部载荷对系统有一定影响,支承阻尼和外部载荷较大时,会提高系统稳定性。(2)齿轮啮合过程中会有摩擦散热以及工作环境的改变,致使齿轮和箱体所处的温度场变化,从而发生热变形,影响传动特性。因此,根据机械热变形相关知识分析了齿轮啮合过程中温度的影响,并建立了考虑温度效应的6自由度动力学模型,研究了温升以及激励频率对系统动态特性的影响。分析发现,温度会对系统的动态特性产生影响;激励频率的变化会使系统的运动状态呈现出单周期、多周期以及分岔和混沌等多种响应形式。(3)研究挤压油膜阻尼器(SFD)对齿轮传动系统振动特性的影响,建立了齿轮-轴-挤压油膜阻尼器系统的10自由度动力学模型,并对比了未安装阻尼器和安装阻尼器后系统的振动响应,发现安装阻尼器后系统在一定转速范围内的振动响应能够得到有效的抑制,同时研究了阻尼器参数对其减振性能的影响,为匹配其合理的设计参数提供了指导。

关键词：齿轮传动系统非线性动力学温度效应挤压油膜阻尼器减振

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复杂技术交易网络的结构—功能关系研究

复杂技术交易网络的结构—功能关系研究

作者：车博文北京邮电大学

学位级别：硕士

技术交易是指通过人类活动将科学技术传播的过程,随着其趋于规模化,形成交错纵横的技术交易网络。然而多数以复杂网络视角的研究只单纯停留在结构和功能两个相对独立的层面,即网络的结构特征和网络的功能应用等,缺乏二者关联关系的深入... 详细信息

技术交易是指通过人类活动将科学技术传播的过程,随着其趋于规模化,形成交错纵横的技术交易网络。然而多数以复杂网络视角的研究只单纯停留在结构和功能两个相对独立的层面,即网络的结构特征和网络的功能应用等,缺乏二者关联关系的深入研究。本文以2003～2013年技术交易数据作为研究对象,将技术交易的时间序列映射到复杂网络,结合时序SARIMA分析方法和逐步回归模型对技术交易量进行预测,为技术交易市场活动提供指导建议,有利于技术交易市场管理和宏观调控。研究中主要包含两点创新之处:提出一种结合复杂网络的新预测方法,并开展技术交易网络的结构与功能关系层面的研究。具体工作内容如下:(1)框架理论研究。研究复杂网络结构与功能基础理论;时序分析和回归方法的模型确定及预测方法。(2)复杂技术交易网络构建。将图论与网络知识相结合,通过使用图论中构建网络的方法,将技术交易活动中主体映射为网络节点,交易关系映射为网络的边,构建技术交易网络模型并进行可视化分析,发掘技术交易在不同时间阶段的趋势特征。(3)网络拓扑特征时序模型构建及预测。结合时间序列,分别拟合各网络拓扑结构指标的SARIMA模型,详细阐述建模步骤及用于预测分析的特点,并实现技术交易网络结构的预测。(4)技术交易回归模型构建及预测。利用逐步回归分析方法,经过变量多次方变换、交互项分析,构建交易量和拓扑指标的回归模型,其中点介数、边介数和节点数对交易量有显著影响。最后与单纯技术交易量时序预测模型对比,结果证明结合复杂网络预测方法具有较高的预测精度。本文通过实证分析,提出了一种结合复杂网络的时序回归预测模型,并证实了技术交易网络的结构与功能间紧密的关联性。

关键词：技术交易复杂网络拓扑特征时间序列逐步回归

基于温度效应的多自由度齿轮系统的非线性动力学分析

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现代制造工程 2020年第5期 1-8页

作者：周洋车博文解志杰李大磊郑州大学机械与动力工程学院郑州450001 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001

齿轮在工作时,由于功率损耗和环境温度等原因,引起齿轮轮体及箱体的温度发生变化,影响齿轮传动性能。以直齿圆柱齿轮传动系统为研究对象,考虑齿面摩擦、齿侧间隙和时变啮合刚度等非线性因素,引入温度变化的影响,建立六自由度的齿轮系统... 详细信息

齿轮在工作时,由于功率损耗和环境温度等原因,引起齿轮轮体及箱体的温度发生变化,影响齿轮传动性能。以直齿圆柱齿轮传动系统为研究对象,考虑齿面摩擦、齿侧间隙和时变啮合刚度等非线性因素,引入温度变化的影响,建立六自由度的齿轮系统非线性动力学模型,并采用4~5阶龙格-库塔算法对模型进行求解,结合分岔图、相图和Poincare映射图,分析温度变化和激励频率对齿轮系统动力学的影响。结果表明,温度变化对系统的影响与激励频率取值有关;系统随着激励频率的变化会表现出不同的动态特性响应,包括单周期响应、多周期响应以及分岔和混沌响应。相关结论为进一步改善齿轮系统的设计和安装提供了参考。

关键词：非线性动力学温度齿侧间隙分岔图相图 Poincare映射图

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斜杠青年肖宇龙

中国研究生 2019年第3期 10-13页

作者：车博文石桂蓉上海大学

肖宇龙,上海大学机电工程与自动化学院2016级硕士研究生,中共党员,上海大学无人艇工程研究院成员;以第一、第二作者身份在IEEEICRAE等EI收录的国际学术会议上发表论文两篇;以第一作者身份发表发明型专利五项,以第二作者身份发表发明型... 详细信息

肖宇龙,上海大学机电工程与自动化学院2016级硕士研究生,中共党员,上海大学无人艇工程研究院成员;以第一、第二作者身份在IEEEICRAE等EI收录的国际学术会议上发表论文两篇;以第一作者身份发表发明型专利五项,以第二作者身份发表发明型专利一项;获得2017～2018学年研究生国家奖学金,连续两年获得上海大学研究生学业奖学金一等奖;荣获第十五届中国研究生数学建模竞赛一等奖;第十四届上海大学研究生十佳歌手。

关键词：肖宇龙上海大学数学建模歌手大赛研究生解题思路发明型无人艇第二作者