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复杂移动轮胎力作用下沥青路面黏弹性力学行为模拟研究

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振动与冲击 2017年第15期36卷 181-186页

作者：王扬王丽娟路永婕司春棣石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043 河北省交通安全与控制重点实验室石家庄050043

对复杂移动轮胎力作用下的沥青路面黏弹性有限元建模进行了分析与探讨,在此基础上对路面的黏弹性力学行为进行了仿真,并分析了轮组形式和轴组形式对路面响应的影响。研究表明,在移动轮胎力作用下的路面有限元模型中,沥青混合料的蠕变法... 详细信息

对复杂移动轮胎力作用下的沥青路面黏弹性有限元建模进行了分析与探讨,在此基础上对路面的黏弹性力学行为进行了仿真,并分析了轮组形式和轴组形式对路面响应的影响。研究表明,在移动轮胎力作用下的路面有限元模型中,沥青混合料的蠕变法则宜采用应变硬化率关系式;在轮胎力反复作用下,路面内部的应力分布趋于均匀,中面层承受较大的Tresca应力;在轮胎工作状态相同的条件下,单轮组对路面永久变形的贡献与双轮组同等重要,双轴组对路面的破坏效应比单轴组更加显著。

关键词：沥青路面黏弹性力学行为复杂移动轮胎力有限元分析

遗传算法与神经网络在土石坝安全监测资料分析中的应用研究

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遗传算法与神经网络在土石坝安全监测资料分析中的应用研究

作者：司春棣河北农业大学

学位级别：硕士

就我国水库大坝工程监测及自动化管理的现状而言，土石坝工程是一个薄弱环节，不少大坝在带病运行，工程隐患较多，因此及时准确地对土石坝安全监测资料进行分析并建立监测模型，以识别土石坝的运行状况，监控其安全，是十分必要的。而... 详细信息

就我国水库大坝工程监测及自动化管理的现状而言，土石坝工程是一个薄弱环节，不少大坝在带病运行，工程隐患较多，因此及时准确地对土石坝安全监测资料进行分析并建立监测模型，以识别土石坝的运行状况，监控其安全，是十分必要的。而遗传算法、神经网络等人工智能技术的成熟及迅猛发展为上石坝安全监测资料分析提供了新的理论和技术上的支持，依赖于遗传算法基于“优胜劣汰”机制的全局概率搜索特性及神经网络强大的非线性映射能力，本文做了以下主要工作：首先，应用分层遗传算法对土石坝变形监测中的漏测沉降进行优化计算，并将漏测沉降作为沉降曲线回归模型中的回归因子，克服了常规方法对实际沉降过程描述差而造成漏测沉降计算误差较大的缺点，研究结果表明计算出的漏测沉降更接近于事实。另外，在土石坝测压管滞后时间难以确定问题上，根据库水位与测压管水位扣除滞后时间后基本满足线性关系原理，提出了基于遗传算法思想的滞后时间优化计算方法，其中库水位与测压管水位过程线的拟合由径向基函数神经网络来实现。不仅实现了电算化，而且实例表明该方法是合理有效、简单可行的。针对以往监测模型预测精度难以保证的的问题，本文在分析比较了几种土石坝安全监测预报模型的基础上，提出了一种新的安全监测预报模型——遗传回归模型，该模型通过遗传染色体对建模因子进行优选，并在适应度函数中综合考虑模型拟合精度与预测精度平衡。通过实例对模型进行验证，证明该模型是高效可行的，在保证一定拟合精度的基础上，实现了模型预测精度的提高。最后，总结了本文的研究工作，对今后的研究进行了展望。

关键词：土石坝漏测沉降分层遗传算法测压管滞后时间 GA-RBF 安全监测预报遗传回归模型

移动分布荷载下层状粘弹性体系的动力响应分析

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工程力学 2015年第1期32卷 120-127页

作者：李皓玉杨绍普刘进司春棣石家庄铁道大学工程力学系石家庄050043

以粘弹性Burgers模型模拟沥青面层,建立了路面结构层状粘弹性体系模型。利用积分变换和传递矩阵法,并结合广义Duhamel积分,推导出了移动分布荷载作用下层状粘弹性体系动力响应的解析解。利用样条插值函数开发了计算奇异、振荡函数多重... 详细信息

以粘弹性Burgers模型模拟沥青面层,建立了路面结构层状粘弹性体系模型。利用积分变换和传递矩阵法,并结合广义Duhamel积分,推导出了移动分布荷载作用下层状粘弹性体系动力响应的解析解。利用样条插值函数开发了计算奇异、振荡函数多重无穷积分的计算程序,完成了动力响应从波数-频率域到时间-空间域的转化,与已有文献数据和有限元结果进行了比较,显示出了较好的一致性。结合算例分析了移动分布荷载作用下层状粘弹性体系的振动特性。结果表明,粘弹性解大于弹性解,Burgers模型能反映沥青路面变形的滞后现象,层状粘弹性体系的垂向位移随行车速度和Burgers模型材料参数的增加而减小。

关键词：路面层状粘弹性体系动力响应积分变换 Green函数

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沥青标号和用量对再生沥青混合料性能的影响

材料导报 2021年第6期35卷 6086-6092页

作者：朱月风司春棣乔亚宁李彦伟石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北省交通安全与控制重点实验室石家庄铁道大学交通运输学院中国矿业大学力学与土木工程学院河北省交通规划设计院交通运输行业公路建设与养护技术材料及装备研发中心

为研究新沥青标号和用量对回收沥青路面材料（RAP）再生沥青混合料性能的影响,分别选取70;和90;道路石油沥青,以最佳新沥青掺量（OAC）为基准,分别制备OAC、OAC+0.5%和OAC-0.5%,RAP掺量分别为0%、20%和40%的再生沥青混合料。通过沥青混... 详细信息

为研究新沥青标号和用量对回收沥青路面材料（RAP）再生沥青混合料性能的影响,分别选取70;和90;道路石油沥青,以最佳新沥青掺量（OAC）为基准,分别制备OAC、OAC+0.5%和OAC-0.5%,RAP掺量分别为0%、20%和40%的再生沥青混合料。通过沥青混合料动态模量试验、疲劳试验、低温圆盘拉伸试验和冻融循环试验分析了不同沥青混合料的性能;接着,为更好地区分不同再生沥青混合料的抗裂性能,萃取得到不同再生沥青混合料中的沥青,对沥青进行高温DSR频率扫描试验,应用G-R常数分析不同沥青的抗裂性能。结果表明:当新加沥青较软、掺量较高,而RAP掺量较低时,再生沥青混合料的抗疲劳开裂能力及抗低温抗裂能力更强;反之,当新沥青较硬,RAP掺量较高时,再生沥青混合料的硬度较高,有较好的抗车辙能力。当新加沥青为70;沥青,掺量为OAC-0.5%、40%RAP时,再生沥青混合料低温性能不满足要求。水稳定性分析表明,一次冻融循环用于评价再生沥青混合料的水稳定性具有一定局限性;两次冻融循环试验表明,再生沥青混合料的水稳定性比新沥青混合料差。沥青G-R常数分析表明,低标号沥青的RAP掺量较高时,萃取的沥青更接近开裂标线,更易发生开裂行为。

关键词：沥青标号 RAP 最佳沥青用量抗裂性能 G-R常数

水-荷耦合作用下沥青桥面铺装层裂缝扩展分析

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吉林大学学报（工学版） 2024年第7期54卷 1988-1996页

作者：崔亚宁司春棣凡涛涛王飞石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 河北省交通安全与控制重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学交通运输学院石家庄050043

沥青混合料桥面铺装层裂缝在水-荷载作用下会进一步引发松散、坑槽等病害,为揭示荷载作用下孔隙水压力对既有裂缝扩展的影响,本文建立了沥青混凝土连续箱梁桥面铺装层有限元模型,并通过现场动载试验,以桥梁动挠度及模态为指标验证有限... 详细信息

沥青混合料桥面铺装层裂缝在水-荷载作用下会进一步引发松散、坑槽等病害,为揭示荷载作用下孔隙水压力对既有裂缝扩展的影响,本文建立了沥青混凝土连续箱梁桥面铺装层有限元模型,并通过现场动载试验,以桥梁动挠度及模态为指标验证有限元模型正确性。在桥面铺装层上面层底部预设纵向裂缝,通过分析裂缝尖端应力强度因子K_(I)和K_(II)的变化规律研究水-荷耦合作用下桥面铺装层既有裂缝扩展对桥面的影响。研究发现,应力强度因子K_(I)的变化反映出动水压力作用会促进铺装层张拉型裂缝扩张,水的存在导致K_(I)值增大约50%,动水压力越大扩展速度越快,动水压力对剪切型裂缝的扩展影响较小,应力强度因子K_(II)变化不大,但由于水的存在使得应力强度因子响应时间变长,因此,水会对桥面铺装层产生持续影响。

关键词：道路工程桥面铺装层裂缝扩展水-荷载耦合应力强度因子

层间粘结失效后桥面沥青铺装层细观力学行为分析

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吉林大学学报(工学版) 2023年第6期53卷 1719-1728页

作者：司春棣崔亚宁许忠印凡涛涛石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄铁道大学交通运输学院河北雄安京德高速公路有限公司

首先，通过室内单轴压缩试验、劈裂试验和斜剪试验及其数值仿真标定了沥青上面层、下面层及防水粘结层细观参数；然后，通过施加滚荷载和设置层间粘结失效区域，对各结构层材料的应力、位移、速度等力学行为进行监测。结果表明，沥青面... 详细信息

首先，通过室内单轴压缩试验、劈裂试验和斜剪试验及其数值仿真标定了沥青上面层、下面层及防水粘结层细观参数；然后，通过施加滚荷载和设置层间粘结失效区域，对各结构层材料的应力、位移、速度等力学行为进行监测。结果表明，沥青面层间的粘结失效会显著影响上面层与下面层顶部颗粒的应力和运动状态，且下面层颗粒横向应力响应明显变大；沥青面层与桥面板间的粘结失效导致下面层底部颗粒横向应力增大，层间出现横向移动趋势。通过监测层间粘结失效后不同结构层材料的力学状态变化可以预测桥面铺装层病害的发展，为桥面沥青铺装层预防性养护提供参考。

关键词：道路工程桥面铺装离散元法细观力学层间粘结失效

来源：博看期刊

自修复型微胶囊在沥青路面中的受力分析及破裂机制

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材料导报 2022年第10期36卷 44-49页

作者：朱月风赵向臻司春棣闫涛李彦伟石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北省交通安全与控制重点实验室石家庄铁道大学交通运输学院河北省交通规划设计院交通运输行业公路建设与养护技术材料及装备研发中心河北交投干线公路开发有限公司

采用多尺度分析及复合材料断裂力学方法，研究了微胶囊材料在沥青路面中的力学性能需求以及微胶囊在微裂缝作用下的破裂机制。首先，应用离散元法从宏观、细观和微观三个尺度逐层确定模型和参数，构建含微胶囊的沥青路面多尺度模型，分... 详细信息

采用多尺度分析及复合材料断裂力学方法，研究了微胶囊材料在沥青路面中的力学性能需求以及微胶囊在微裂缝作用下的破裂机制。首先，应用离散元法从宏观、细观和微观三个尺度逐层确定模型和参数，构建含微胶囊的沥青路面多尺度模型，分析车辆重载作用下微胶囊的受力行为。其次，以改进扩展有限元法研究含微胶囊的沥青胶浆复合材料的裂纹扩展，考察微胶囊材料参数、相对位置等因素对裂纹扩展路径的影响，确定微胶囊能够及时破裂并发挥自修复作用的性能要求。研究表明：在1.43 MPa轮胎接地压力下，沥青混凝土中面层沥青砂浆内部的接触压力和接触拉力分别为0.347 N、0.093 N;通过微观尺度的分析可得，微胶囊所受接触压力的均值为25 mN,接触拉力的均值为7.7 mN。复合材料断裂力学分析表明，当微胶囊的弹性模量小于沥青胶浆基体的弹性模量时，微胶囊的存在对裂尖断裂参数起强化作用，微裂纹朝着微胶囊扩展，使得微胶囊及时破裂并发挥自修复功能。在微胶囊材料选择和制备时，可应用先进技术(如纳米压痕技术或原子力显微镜等)对微胶囊的力学性能参数进行测量，以使其满足沥青路面中的使用要求。

关键词：沥青路面微胶囊多尺度离散元断裂力学

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基于声阵列技术的汽车噪声源识别试验研究

振动与冲击 2009年第6期28卷 171-174,190页

作者：司春棣陈恩利杨绍普王翠艳石家庄铁道学院交通环境与安全工程研究所河北省重点实验室石家庄050043

声阵列技术通过多个传声器获取声场信息,使用波束形成原理对声场信号进行处理,能对宽带声源进行有效识别。利用基于波束形成的声阵列噪声源分析技术,研究了汽车辐射噪声的频率特性和能量分布特性,通过与光学图像的自动重叠,获得了汽车... 详细信息

声阵列技术通过多个传声器获取声场信息,使用波束形成原理对声场信号进行处理,能对宽带声源进行有效识别。利用基于波束形成的声阵列噪声源分析技术,研究了汽车辐射噪声的频率特性和能量分布特性,通过与光学图像的自动重叠,获得了汽车整车最大噪声源的频率、空间位置及产生来源。试验结果表明,声阵列技术能够快速有效地进行噪声源诊断和声源空间定位,为汽车的噪声控制提供了科学依据。

关键词：波束形成声阵列汽车噪声源识别

基于支持向量机的土石坝安全监测预报模型研究

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水利水电技术 2007年第9期38卷 75-77页

作者：司春棣练继建郑杨天津大学建筑工程学院天津300072

简要介绍了支持向量机的基本原理,在对建模因子进行分析的基础上,提出了基于支持向量回归(SVR)算法的土石坝安全监测预报模型。实例分析表明,该模型与传统的多元线性回归模型和逐步回归模型相比,具有预测精度高、泛化能力强等优点,对土... 详细信息

简要介绍了支持向量机的基本原理,在对建模因子进行分析的基础上,提出了基于支持向量回归(SVR)算法的土石坝安全监测预报模型。实例分析表明,该模型与传统的多元线性回归模型和逐步回归模型相比,具有预测精度高、泛化能力强等优点,对土石坝安全监控具有实用价值。

关键词：土石坝安全监测支持向量机支持向量回归