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弯扭复合作用下预应力波形钢腹板砼梁疲劳性能试验研究

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弯扭复合作用下预应力波形钢腹板砼梁疲劳性能试验研究

作者：向思杰重庆交通大学

学位级别：硕士

波形钢腹板组合梁是一种轻量化、经济实用的新型钢-混组合结构,在桥梁工程中得到了广泛应用,但波形钢腹板梁桥在长期服役过程中易出现车辆偏心荷载作用导致的弯扭疲劳问题。本文依托三峡库区奉建高速公路安全智能建造交通运输部科技示... 详细信息

波形钢腹板组合梁是一种轻量化、经济实用的新型钢-混组合结构,在桥梁工程中得到了广泛应用,但波形钢腹板梁桥在长期服役过程中易出现车辆偏心荷载作用导致的弯扭疲劳问题。本文依托三峡库区奉建高速公路安全智能建造交通运输部科技示范工程,针对预应力波形钢腹板组合梁开展了弯扭复合作用下的疲劳性能试验研究,揭示了组合梁结构弯扭疲劳损伤机理,进一步研究了预应力波形钢腹板组合梁在弯扭复合作用下的疲劳寿命。本文主要工作和取得的结论如下:(1)通过预应力波形钢腹板组合梁在弯扭复合作用下的静力加载试验,研究了弯扭复合作用下波形钢腹板组合梁的静力性能,揭示了钢腹板、混凝土、预应力束的受力、变形规律与破坏模式,得到了弯扭组合作用下波形钢腹板开裂弯矩/扭矩、极限承载力。研究发现静力弯矩作用下波形钢腹板组合梁的破坏模式表现为:底板混凝土斜向50°开裂、钢腹板扭转变形直至破坏。混凝土开裂弯矩/扭矩为4.04k N·m/2.01 k N·m,当弯矩/扭矩达到17.765 k N·m/6.47 k N·m时,模型梁达到极限承载力状态。(2)通过预应力波形钢腹板组合梁在弯扭复合作用下的疲劳加载试验,研究了弯扭复合作用下波形钢腹板组合梁的疲劳性能,揭示了钢腹板、混凝土、预应力束的受力、变形规律与疲劳破坏模式,以及梁中心截面沿高度应变分布规律。研究发现波形钢腹板组合梁在常幅疲劳荷载谱作用下的底板混凝土裂缝发展分为成核、稳定扩展、贯穿、断裂四个阶段,在底板混凝土产生贯穿裂缝时波形钢腹板在跨中折叠角位置由于应力集中导致开裂、破坏。进一步提出了在钢腹板与翼缘板交接处增设加劲肋提高结构疲劳寿命的构造优化措施。(3)通过ABAQUS有限元仿真,分析了弯扭复合作用下波形钢腹板组合梁的静力、疲劳性能,分析了不同荷载谱作用下波形钢腹板组合梁的最不利荷载点。研究发现有限元模型中开裂荷载和极限荷载与试验值偏差较小,破坏模式与试验结果相同。研究发现在波形钢腹板与下翼缘交接处、梁1/4处与上翼缘交接处出现了安全系数小于1的最不利荷载点。(4)通过Fe-safe疲劳分析,揭示了钢腹板厚度、预应力束张拉力、混凝土抗压强度、钢筋抗拉强度对疲劳寿命和安全系数的影响规律,研究发现混凝土强度越大,结构疲劳寿命越长;波形钢腹板厚度在5mm以上时,疲劳寿命的贡献较大;普通钢筋屈服强度达到400MPa时,疲劳寿命增长较快;预应力束张拉力达到700MPa时,疲劳寿命最高且安全系数大于1。在上述结构参数敏感性分析基础上,提出了波形钢腹板组合梁的结构优化设计方案,为波形钢腹板组合梁桥设计提供了依据。

关键词：波形钢腹板组合梁弯扭复合作用模型实验疲劳损伤机理疲劳寿命

基于C型分数阶累加算子的水上交通事故预测研究

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基于C型分数阶累加算子的水上交通事故预测研究

作者：向思杰大连海事大学

学位级别：硕士

水路运输对保证全球产业链与供应链安全具有重要意义,全球化贸易的发展对水路交通运输的需求不断增加,促进了水路运输业的蓬勃发展,但也为水上交通安全带来了新的问题和挑战。水上交通事故致因复杂,事故一旦发生极易造成巨大经济损失并... 详细信息

水路运输对保证全球产业链与供应链安全具有重要意义,全球化贸易的发展对水路交通运输的需求不断增加,促进了水路运输业的蓬勃发展,但也为水上交通安全带来了新的问题和挑战。水上交通事故致因复杂,事故一旦发生极易造成巨大经济损失并可能伴随人员伤亡。因此,有必要对水上交通事故致因进行梳理,并建立合理的预测模型,以探究事故发展模式,从而为降低水上交通事故发生风险、营造良好的水域安全环境提供决策支持。首先,本文通过调研相关文献、报告、标准等辨识水上交通事故致因,并依据船员、管理、船舶、货物、自然环境、航道环境六个方面对事故致因进行分类,并为后文预测模型的建立选取研究指标。其次,针对水上交通系统风险影响因素众多、关系错综复杂的特点,将模糊解释结构模型与网络层次分析法相结合,对风险因素及其关系进行梳理。通过构建层次递进结构图直观分析影响因素之间的关系,并根据梳理后的关系进行重要度排序,辨识出水上交通事故的重要影响因素。针对水上交通事故与影响因素之间的关系,考虑水上交通系统作为典型灰色系统,具有小样本和贫信息的特点,借助一致性分数阶累加算子(C型分数阶累加算子)与粒子群算法改进传统灰色模型的结构缺陷,构建C型分数阶灰色模型,实现水上交通事故发展趋势的预测。最后,通过实例对模型的性能及预测结果进行评价,运用构建好的C型分数阶水上交通事故预测模型对天津水域事故进行预测,以2009年至2018年的数据作为训练数据,并用2019年和2020年的数据进行模型验证。结果表明:引入C型分数阶累加算子和补充解释变量序列对模型进行改进,可有效降低模型的拟合误差、提高拟合精度、增强抗干扰能力。进而验证本模型在水上交通事故分析预测领域的适用性及合理性,为水上交通安全的分析提供了新的思路方法。

关键词：水上交通事故分数阶累加算子灰色模型影响因素分析

高航速下带自由面滑行艇粘性流场数值计算方法研究

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船舶力学 2024年第7期28卷 1028-1039页

作者：向国欧勇鹏陈君杰吴浩海军工程大学舰船与海洋学院武汉430033 武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430033

针对滑行艇高航速下姿态变化显著、数值计算时艇底易于出现气-水异常现象的问题,基于雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方法及动网格技术,采用人工干预结合六自由度(6-DOF)运动模型解决自由面与网格的匹配问题,采用高分辨率交界面捕捉技术结... 详细信息

针对滑行艇高航速下姿态变化显著、数值计算时艇底易于出现气-水异常现象的问题,基于雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方法及动网格技术,采用人工干预结合六自由度(6-DOF)运动模型解决自由面与网格的匹配问题,采用高分辨率交界面捕捉技术结合流体体积模型(HRIC-VOF)的方法计算气-液相分布,通过探索HRIC-VOF的角度因子、锐化因子、库朗数上界值、库朗数下界值、时间步长等对艇底气-液相分布及总阻力的影响规律,获得可有效计算高速下滑行艇阻力及自由面兴波的数值计算方法。通过与试验结果进行对比,在模型速度V_(m)=2~13 m/s(F_(V)=0.96~5.78)时的阻力计算误差小于4.5%。

关键词：高速滑行艇粘性CFD 气-水异常 HRIC-VOF方法

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一次电镀装饰铬故障的排除

电镀与精饰 2010年第2期32卷 24-26页

作者：郭崇武向思杰肇庆市华良金属精饰制品有限公司广东肇庆526105

对一次由镀镍除锌剂引起的电镀装饰铬故障进行了分析,并提出了处理方法。在镀铜、镍和装饰铬的过程中,镀镍槽中过量的除锌剂及其分解产物会引起镀铬层发雾。向镀镍液中加30%的双氧水0.3 mL/L,并加0.5 g/L活性炭吸附,可以消除它们的不良... 详细信息

对一次由镀镍除锌剂引起的电镀装饰铬故障进行了分析,并提出了处理方法。在镀铜、镍和装饰铬的过程中,镀镍槽中过量的除锌剂及其分解产物会引起镀铬层发雾。向镀镍液中加30%的双氧水0.3 mL/L,并加0.5 g/L活性炭吸附,可以消除它们的不良影响。后用电解法去除镀镍溶液中的锌杂质。用该方法处理后,排除了故障。

关键词：装饰铬镀镍除锌剂电解法

基于傅里叶级数的光栅波长信号重构及振动位移精准测量

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光子学报 2024年第8期53卷 14-28页

作者：张翠罗睿张寅杰贾思凯甘维兵武汉理工大学光纤传感技术与网络国家工程研究中心武汉430070 武汉理工大学信息工程学院武汉430070

为实现光纤光栅传感器在多频率振动位移中的精确测量,研究了一种基于傅里叶级数的光栅波长转换。该方法将光栅波长偏移量按照振动频率分解,依据波长变化量与加速度的关系式得到振动频率分量产生的振动加速度,通过对振动加速度进行二次... 详细信息

为实现光纤光栅传感器在多频率振动位移中的精确测量,研究了一种基于傅里叶级数的光栅波长转换。该方法将光栅波长偏移量按照振动频率分解,依据波长变化量与加速度的关系式得到振动频率分量产生的振动加速度,通过对振动加速度进行二次积分得到振动位移,对振动位移求和,实现整体振动位移的精确测量。实验结果表明,在检测单频率振动位移时,该方法的最大误差率为3.74%,基于振动主频的光栅波长转化方法的最大误差率为-4.60%。在检测双频率振动位移时,该方法的最大误差率为-8.45%,基于振动主频的光栅波长转化方法的最大误差率为-74.25%。因此,该基于傅里叶级数的光栅波长转化方法能够准确分解并重构光栅波长信号,在测量多频率振动位移时精度更高,稳定性更强。

关键词：光纤布拉格光栅振动位移测量波长信号重构傅里叶级数机械振动

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基于可见/近红外光谱和函数型线性回归模型的成熟期苹果可溶性固形物含量预测

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1905-1912页

作者：黄华刘亚马毅航向思函何佳宁王诗婷郭俊先新疆农业大学数理学院新疆乌鲁木齐830052 新疆农业科学院综合试验场新疆乌鲁木齐830013 新疆农业大学机电工程学院新疆乌鲁木齐830052

可溶性固形物含量(SSC)是反映苹果品质和成熟度的重要指标,能够用于苹果品质分析和成熟度预测。以新疆阿克苏冰糖心红富士苹果为研究对象,从果实膨大定形期至完熟期,以3d等间隔周期采摘样本,采集其380~1110nm的可见/近红外光谱,测定其S... 详细信息

可溶性固形物含量(SSC)是反映苹果品质和成熟度的重要指标,能够用于苹果品质分析和成熟度预测。以新疆阿克苏冰糖心红富士苹果为研究对象,从果实膨大定形期至完熟期,以3d等间隔周期采摘样本,采集其380~1110nm的可见/近红外光谱,测定其SSC,共552个样品。然后,利用基函数平滑方法将采集的可见/近红外光谱离散数据转化为光谱曲线,即函数型数据,并以可见/近红外光谱曲线、一阶导曲线、二阶导曲线为函数型解释变量,SSC为标量响应变量,分别建立函数型线性回归模型。为了验证和分析模型的性能,根据原始光谱离散数据,经过移动平滑、一阶导和二阶导预处理后,分别建立偏最小二乘回归(PLSR)、核支持向量机(KSVM)、随机森林(RF)、梯度提升树(GBM)和深度神经网络(DeepNN)。结果表明,在建立的18个模型中,针对训练集,PLSR-dNIR模型、KSVM-dNIR模型、RF-dNIR模型、GBM-dNIR模型和Deep NN-d2NIR模型都优于FunLR-NIR模型、FunLR-dNIR模型、FunLR-d2NIR模型,且Deep NN-dNIR模型最优(r_(c)=0.9996,R_(c)^(2)=0.9986,RMSEC=0.0740,RPDC=27.4366);针对测试集,FunLR-NIR模型、FunLR-dNIR模型、FunLR-d2NIR模型均优于其他所有模型,且FunLR-NIR模型最优(r_(v)=0.9534,R_(v)^(2)=0.9077,RMSEV=0.5856,RPDV=3.3017)。综合训练集和测试集的结果来看,核支持向量机模型、随机森林模型、梯度提升树模型和深度神经网络模型容易过拟合,而函数型线性回归模型具有更好的普适性。此外,从三个函数型线性回归模型(FunLR-NIR模型、FunLR-dNIR模型、FunLR-d2NIR模型)的预测效果看,模型均具有良好的鲁棒性和较高的预测精度。试验结果表明,结合可见/近红外光谱技术与函数型数据分析构建的函数型线性回归模型,可成功、有效地实现成熟期苹果的可溶性固形物含量预测。

关键词：苹果可溶性固形物含量可见/近红外光谱函数型数据分析函数型线性回归模型

局部进气裂解油气向心涡轮气动设计与轴向力分析

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航空动力学报 2024年第3期39卷 127-138页

作者：王永杰徐国强于喜奎董苯思北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 中国航空工业集团有限公司沈阳飞机设计研究所沈阳110035

从涡轮结构形式的角度探究了油气涡轮轴向力平衡问题。建立了半开式、开式与闭式3种局部进气裂解油气向心涡轮,通过数值仿真对比分析了设计工况下3种油气涡轮的气动性能与轴向力,并归纳总结了非设计工况下总轴向力随压比的变化规律。仿... 详细信息

从涡轮结构形式的角度探究了油气涡轮轴向力平衡问题。建立了半开式、开式与闭式3种局部进气裂解油气向心涡轮,通过数值仿真对比分析了设计工况下3种油气涡轮的气动性能与轴向力,并归纳总结了非设计工况下总轴向力随压比的变化规律。仿真结果表明:半开式、开式与闭式油气涡轮的总体气动性能相近但轴向力表现有明显的差别。当涡轮压比发生变化时,开式油气涡轮轴向力稳定性最好,半开式油气涡轮轴向力稳定性最差,闭式油气涡轮轴向力始终是3种油气涡轮中最小的。由结果分析可知,当涡轮压比低于3时,应避免选用半开式油气涡轮,而涡轮压比变化较大时,则宜采用开式油气涡轮,此外,在采用闭式油气涡轮时需要轴承预留足够的轴向载荷裕度。

关键词：局部进气油气涡轮向心涡轮轴向力涡轮发电

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局部进气裂解油气向心涡轮气动性能分析

推进技术 2024年第4期45卷 82-90页

作者：王永杰徐国强于喜奎董苯思北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 沈阳飞机设计研究所辽宁沈阳110035

为解决低进气量条件下油气涡轮功率与效率提升困难的问题,本文结合裂解油气物性特点,针对性地提出了局部进气裂解油气向心涡轮设计方案。通过数值仿真详细分析了向心式油气涡轮在设计工况下的内部流动特征,并总结了非设计工况下轮周效... 详细信息

为解决低进气量条件下油气涡轮功率与效率提升困难的问题,本文结合裂解油气物性特点,针对性地提出了局部进气裂解油气向心涡轮设计方案。通过数值仿真详细分析了向心式油气涡轮在设计工况下的内部流动特征,并总结了非设计工况下轮周效率随压比、转速以及正癸烷裂解度的变化规律与影响机制。仿真结果表明,本文所设计油气涡轮在0.5 kg/s进气量条件下可实现38.8 kW功率输出,轮周效率为68%,能够满足油气涡轮气动设计需求。根据结果分析可知,随着压比的增大,轮周效率呈现出先增大后减小的趋势:低压比条件下轮周效率增大主要与转子入口攻角损失有关;高压比条件下轮周效率降低则主要是由于激波损失及其引发的附面层分离损失不断增大导致的。研究表明,轮周效率随转速、裂解度发生变化时与转子入口攻角有直接关系,其中,油气工质裂解度每提高20%,涡轮轮周效率可提高13%左右。

关键词：局部进气油气涡轮向心涡轮涡轮发电数值模拟

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极浅水域船舶航行阻力及下沉量数值计算方法

海军工程大学学报 2024年第1期36卷 105-112页

作者：叶青陈君杰向国海军工程大学舰船与海洋学院武汉430033

针对舰船在极浅水域中的航行阻力及航行安全预报问题,提出了静力平衡方程与叠模定常流计算相结合的数值计算方法。经分析比较可知,该方法只需进行一次姿态调整,姿态收敛偏差即可小于5%。水动力计算结果与水池模型试验结果对比表明:当深... 详细信息

针对舰船在极浅水域中的航行阻力及航行安全预报问题,提出了静力平衡方程与叠模定常流计算相结合的数值计算方法。经分析比较可知,该方法只需进行一次姿态调整,姿态收敛偏差即可小于5%。水动力计算结果与水池模型试验结果对比表明:当深度/吃水比(h/T_(m))为1.18时,阻力预报相对偏差为3%左右、下沉量绝对偏差小于2 mm,触底航速预报相对偏差小于5%。该方法可有效避免计算过程中姿态波动导致解算失败的问题,具有良好的计算稳定性和收敛性,且计算精度较高,可为浅水航行船舶航行性能数值计算提供借鉴和参考。

关键词：限制航道极浅水域下沉量静力平衡方程