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2023年超材料热点回眸

科技导报 2024年第1期42卷 63-71页

作者：周济于相龙清华大学材料学院北京100084

盘点了2023年超材料学科在应用拓展、新材料研发、制造技术突破、可持续发展以及国际合作方面取得的突破性进展。在光学超材料领域,光学耗损控制、制备方法以及新功能拓展加快了光学超材料的发展;在热功能超材料领域,具有非互易热辐射... 详细信息

盘点了2023年超材料学科在应用拓展、新材料研发、制造技术突破、可持续发展以及国际合作方面取得的突破性进展。在光学超材料领域,光学耗损控制、制备方法以及新功能拓展加快了光学超材料的发展;在热功能超材料领域,具有非互易热辐射特性的热学超材料研究有了新进展;力学超材料领域,从普适性的功能性表征到新结构、新机制、新功能、新方法的探索都有新突破;作为超材料家族的新成员,基于新物理概念的量子及时变超材料也有所进展,除此之外,超材料于常规材料的融合在基于二维材料的超表面和可重构超材料表面逐渐成为研究的热点。未来,超材料应在产业化应用落地、打破技术研究壁垒、抓住人工智能技术提供的新机遇以及挖掘新物理系统构建方面潜力和与常规材料融合发展等方面发力。

关键词：超材料超表面材料设计

CFRP-不锈钢夹层管混凝土柱轴压试验及承载力计算方法

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华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 1-14页

作者：陈宗平覃伟恒梁宇涵周济广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 南宁学院土木与建筑工程学院广西南宁530200 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004

为了提升薄壁不锈钢结构的承载性能和耐久性,在不锈钢管内外壁粘贴碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber-Reinforced Polymer,CFRP)复合约束海水海砂混凝土,制得一种CFRP-不锈钢夹层管海水海砂混凝土结构。以CFRP粘贴层数和方式为变化参数,... 详细信息

为了提升薄壁不锈钢结构的承载性能和耐久性,在不锈钢管内外壁粘贴碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber-Reinforced Polymer,CFRP)复合约束海水海砂混凝土,制得一种CFRP-不锈钢夹层管海水海砂混凝土结构。以CFRP粘贴层数和方式为变化参数,对18个短柱试件进行了单调轴心受压试验,观察了试件的受力破坏过程及形态,获取了荷载-位移曲线和材料应变分布数据,分析了试件轴压力学性能的变化规律。结果表明:内外贴CFRP能有效地提高结构的承载能力和变形能力;无CFRP和内贴CFRP试件的破坏形态均为剪切破坏,但破坏形态会随着外贴CFRP层数的增加向腰鼓破坏转变;在相同粘贴方式下,试件的承载能力、变形能力和耗能能力随着CFRP层数的增加呈非线性提高;在相同粘贴层数下,内贴CFRP的力学性能提升效果优于外贴CFRP,粘贴1层和2层CFRP时,内贴试件的极限承载力相较于外贴试件能再提高5.6%和6.7%,同时内贴1层CFRP的试件的耗能能力与外贴2层CFRP的相当;应变分析显示,在试件破坏前,CFRP与不锈钢协同工作良好。文中最后基于极限平衡法,考虑不锈钢的应变硬化效应,提出了CFRP-不锈钢夹层管混凝土柱极限轴压承载力的计算公式,并收集了73个样本的数据进行验证,发现计算值与试验值较为吻合。

关键词：碳纤维增强复合材料不锈钢海水海砂混凝土单调轴压能量耗散承载力计算

不锈钢管螺旋筋海洋混凝土短柱轴压性能试验研究

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建筑结构学报 2024年第2期45卷 148-161页

作者：陈宗平刘丁瑗梁宇涵周济广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 南宁学院土木与建筑工程学院广西南宁530200 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004

为研究不锈钢管螺旋筋海洋混凝土短柱的轴压性能,以螺旋筋直径与间距、纵筋直径与数量、螺旋筋与纵筋的截面配筋率之比为变化参数,设计了17组共51个轴压短柱进行静力加载试验,观察了短柱的受力破坏过程及形态,获取了轴向荷载-位移曲线... 详细信息

为研究不锈钢管螺旋筋海洋混凝土短柱的轴压性能,以螺旋筋直径与间距、纵筋直径与数量、螺旋筋与纵筋的截面配筋率之比为变化参数,设计了17组共51个轴压短柱进行静力加载试验,观察了短柱的受力破坏过程及形态,获取了轴向荷载-位移曲线及各钢材应变曲线,基于试验数据,分析各变化参数对该类短柱的承载力、轴压延性、耗能能力、损伤发展的影响规律。结果表明:短柱破坏形态均表现为不锈钢管局部屈曲压皱和混凝土斜向剪切破坏;配置螺旋筋和纵筋可以使短柱的承载力增大14.95%,延性系数增大73.25%,耗能系数增大19.69%,并抑制短柱的损伤发展;相同换算截面配筋率下,随螺旋筋间距增大(直径增大),短柱承载力、延性、耗能均呈递减趋势;随纵筋直径增大(数量减少),短柱承载力表现为先减小后增大、延性先增大后减小、耗能递减;螺旋筋与纵筋截面配筋率最优比值为0.875。最后提出了该类短柱的轴压承载力计算式,其计算值与试验值吻合良好。

关键词：海洋混凝土短柱不锈钢管螺旋筋轴压性能承载力计算

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横向振动立管上升流中球形单颗粒运动特征

力学学报 2024年第3期56卷 597-612页

作者：魏明珠段金龙王旭周济福中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049

深海采矿过程中,输送矿石颗粒的立管在复杂海洋环境作用下会产生运动响应,这会对管道中矿石颗粒的运动行为产生重要影响,从而影响矿石提升效率,甚至可能危及整个采矿系统的安全.结合颗粒运动方程和软球碰撞模型,对横向振动立管中的球形... 详细信息

深海采矿过程中,输送矿石颗粒的立管在复杂海洋环境作用下会产生运动响应,这会对管道中矿石颗粒的运动行为产生重要影响,从而影响矿石提升效率,甚至可能危及整个采矿系统的安全.结合颗粒运动方程和软球碰撞模型,对横向振动立管中的球形单颗粒运动特征进行研究,主要分析了立管振动参数、颗粒与流体密度比以及颗粒与立管直径比对立管中单颗粒运动的影响.研究表明,随振动频率和幅度、颗粒与流体密度比以及颗粒与立管直径比的增加,颗粒垂向平均速度减小.颗粒与管壁之间无碰撞发生时,颗粒与立管之间横向相对速度幅值、颗粒运动与立管之间横向速度的相位差以及颗粒垂向速度波动幅值,与立管振动的频率和振幅、颗粒与流体密度比以及颗粒与立管直径比呈正相关.然而,当颗粒与立管之间有碰撞发生时,颗粒与立管间的横向速度的相位差减小,而颗粒垂向速度波动幅值显著增大.另外,随着密度比和直径比的增大,颗粒与管壁之间更容易发生碰撞,而碰撞会减弱密度比和直径比对颗粒横向速度和垂向速度的影响.

关键词：深海采矿振动立管上升流颗粒运动颗粒-管壁碰撞

基于深度学习的乳腺癌术后脂质体多柔比星与表柔比星个性化治疗推荐研究

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复旦学报(医学版) 2024年

作者：宋徐春周济春吕旭东浙江大学生物医学工程与仪器科学学院浙江大学医学院附属邵逸夫医院肿瘤外科

目的分析比较机器学习（machine learning,ML）与因果领域个体化干预效果（individualized treatment effect,ITE）评估深度学习两类方法在真实临床数据集上的个性化推荐性能差异，构建乳腺癌术后聚乙二醇脂质体多柔比星（pegylated lip... 详细信息

目的分析比较机器学习（machine learning,ML）与因果领域个体化干预效果（individualized treatment effect,ITE）评估深度学习两类方法在真实临床数据集上的个性化推荐性能差异，构建乳腺癌术后聚乙二醇脂质体多柔比星（pegylated liposomal doxorubicin,PLD）与表柔比星（epirubicin,EPI）的个体化药物治疗推荐模型，通过评估乳腺癌患者不同药物的治疗效果，为临床医师选择阿霉素治疗方案提供参考，促进乳腺癌个性化治疗。方法回顾性收集浙江大学医学院附属邵逸夫医院收治的904名乳腺癌患者临床资料，其中387例PLD治疗，517例EPI治疗，通过倾向性评分匹配法比较两组患者5年无病生存期（disease free survival,DFS）结局；应用CFR＿WASS等6种ITE模型预测患者在两种药物治疗下5年DFS概率，使用随机森林等6种机器学习模型作为基准进行性能分析比较；根据受试者工作特征曲线下的面积（area under the receiver operating characteristic curve,AUROC）评估预测性能，通过计算实际使用治疗与模型推荐治疗一致组和对照组的5年DFS率差异评估治疗推荐有效性。结果匹配153对病例中，PLD组和EPI组5年DFS结局比较差异无统计学意义，16对病例PLD组临床结局优于EPI组，12对病例EPI组临床结局优于PLD组，验证两种药物存在个体治疗收益差异。CFR＿WASS模型获得了最优预测性能（AUROC为0.7368）；多数ML组与对照组的5年DFS率无明显差异，ITE组5年DFS率均低于对照组，差异有统计学意义（P<0.01），其中CFR＿WASS组5年DFS率较对照组低2.13%。结论 ITE评估深度学习模型比ML模型更能准确估计两种药物的个体化治疗效果，给出有效的个体化治疗推荐，具有一定临床应用价值。

关键词：乳腺癌表柔比星(EPI) 脂质体多柔比星个性化治疗深度学习

铝合金管螺旋筋海水海砂混凝土短柱轴压性能及承载力计算

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建筑结构学报 2024年第2期45卷 136-147页

作者：陈宗平宋春梅莫琳琳周济广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 南宁学院土木与建筑工程学院广西南宁530200 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004

为研究铝合金管螺旋筋海水海砂混凝土组合短柱的轴压性能,以螺旋筋与纵筋截面配筋率之比(0.55、1.02、2.20、4.01)、螺旋筋直径(6、8、10 mm)与间距(40~210 mm)、纵筋数量(2、4、6、8)与直径(6、8、10、14 mm)为变化参数,对16根该类组... 详细信息

为研究铝合金管螺旋筋海水海砂混凝土组合短柱的轴压性能,以螺旋筋与纵筋截面配筋率之比(0.55、1.02、2.20、4.01)、螺旋筋直径(6、8、10 mm)与间距(40~210 mm)、纵筋数量(2、4、6、8)与直径(6、8、10、14 mm)为变化参数,对16根该类组合短柱和1根铝合金管海水海砂混凝土短柱进行轴心受压试验,观察其受力破坏过程及形态,获取荷载-位移曲线和性能特征点,分析各变化参数对组合短柱承载力、轴压延性和耗能能力的影响。结果表明:构件的破坏过程相似且均为剪切破坏,但组合短柱的轴压承载能力和变形能力更优;在相同钢筋含量下,组合短柱的承载力、轴压延性和耗能能力随螺旋筋与纵筋截面配筋率之比增大呈先增大后减小的趋势;螺旋筋与纵筋截面配筋率之比为2.2时构件的轴压性能最优,其中,螺旋筋“细且密”或纵筋“少且粗”的构件拥有更高的承载力、轴压延性和耗能能力,建议通过调整螺旋筋直径与间距获取理想的轴压性能。针对铝合金管螺旋筋海水海砂混凝土组合短柱推导了轴压承载力计算式,其平均计算误差仅为1%。

关键词：铝合金管螺旋筋海水海砂混凝土静力试验轴压性能承载力计算

珊瑚海砂海水混凝土中CFRP-钢复合筋搭接性能

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2645-2661页

作者：周济陈宗平徐炜圣覃伟恒刘丁瑗广西大学土木建筑工程学院南宁530004 南宁学院土木与建筑工程学院南宁530200 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004

为研究珊瑚海砂海水混凝土(CSSC)中碳纤维增强复合材料(CFRP)-钢复合筋(简称“复合筋”)搭接连接受力性能,合理确定CSSC中复合筋的搭接长度,以复合筋直径、搭接长度、保护层厚度、混凝土强度、搭接净距、配箍率、混凝土及筋材种类为试... 详细信息

为研究珊瑚海砂海水混凝土(CSSC)中碳纤维增强复合材料(CFRP)-钢复合筋(简称“复合筋”)搭接连接受力性能,合理确定CSSC中复合筋的搭接长度,以复合筋直径、搭接长度、保护层厚度、混凝土强度、搭接净距、配箍率、混凝土及筋材种类为试验参数,对27组共81个搭接连接试件进行了对拉试验,获得了各试验参数对CSSC中复合筋搭接连接性能的影响规律。结果表明:当搭接长度小于17倍复合筋直径(d_(c))时,试件发生拔出-劈裂破坏,反之则发生拉断破坏。发生拔出-劈裂破坏时,复合筋表面出现严重的剪切损伤;当搭接长度小于14dc时,试件的搭接强度约为7.2 MPa,当搭接长度大于14d_(c)时,试件的搭接强度随搭接长度的增大逐渐减小;保护层厚度大于4d_(c)或CSSC轴心抗压强度大于30 MPa后,试件搭接强度的变化基本上可以忽略;增大配箍率,搭接强度逐渐增大,且劈裂裂缝的宽度显著减小;与钢筋试件相比,复合筋试件搭接强度的降幅超过25%。基于试验结果,建立了CSSC中复合筋搭接强度及搭接长度计算公式,计算结果与试验结果相符,并参考《混凝土结构设计规范》简化了搭接长度的计算公式。

关键词：珊瑚海砂海水混凝土 CFRP-钢复合筋搭接强度临界搭接长度简化公式

从岩浆动力成因构造研究矿床——以福建福安赤路钼矿为例

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地质力学学报 2024年第1期30卷 168-180页

作者：周济元陈世忠肖凡中国地质调查局南京地质调查中心江苏南京210016

引言:自德国地质学家H Cloos于1921年发表《深成火成现象的机理》一书,至今已有100多年。国内外地质学家对岩浆岩体构造进行了大量研究,发表了许多论著(Anderson,1936;武汉地质学院等,1979;徐开礼等,1989;朱志澄等,1990),特别是20世纪7... 详细信息

引言:自德国地质学家H Cloos于1921年发表《深成火成现象的机理》一书,至今已有100多年。国内外地质学家对岩浆岩体构造进行了大量研究,发表了许多论著(Anderson,1936;武汉地质学院等,1979;徐开礼等,1989;朱志澄等,1990),特别是20世纪70年代以来,从岩石学到岩石学与构造地质学的结合研究,加强了野外调查和岩石、构造填图,提出了岩浆岩体构造的一些形成机制和构造型式,用模拟实验和数值模拟进行验证,取得长足进步(肖庆辉等,1988),也有一定参考意义。但鉴于这些研究均在地表进行,缺乏四维时空资料的检验,用现有构造地质理论难以解释岩浆岩体内部及其围岩中的构造形迹、构造型式和其形成机制以及有关矿床揭示的构造形迹及其组合形式−构造型式。为此,需要采用岩浆动力的理论观点和技术方法,对一些钨、锡、钼等多金属矿床的岩层、岩体、构造、矿体及其成岩成矿过程等作进一步研究。

关键词：构造型式构造形迹构造地质学构造填图多金属矿床成岩成矿过程动力成因四维时空

内置碳钢不锈钢管海洋混凝土柱轴压试验及承载力计算

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材料导报 2024年第12期38卷 211-219页

作者：陈宗平李健成周济广西大学土木建筑工程学院南宁530004 南宁学院土木与建筑工程学院南宁530200 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004

为研究不锈钢管海洋混凝土柱及内配碳钢后的轴压力学性能,以型钢类型、螺旋筋间距、纵筋直径为变化参数,完成了10个试件的轴心受压静力加载试验。观察了试件的受力破坏全过程及形态,获取了轴向荷载-位移曲线及各钢材应变曲线,基于试验... 详细信息

为研究不锈钢管海洋混凝土柱及内配碳钢后的轴压力学性能,以型钢类型、螺旋筋间距、纵筋直径为变化参数,完成了10个试件的轴心受压静力加载试验。观察了试件的受力破坏全过程及形态,获取了轴向荷载-位移曲线及各钢材应变曲线,基于试验实测数据,就各变化参数对试件的轴压承载力、延性、耗能能力和损伤发展的影响规律进行了分析。结果表明:不同试件的破坏形态相似,均表现为不锈钢管局部屈曲压皱,混凝土斜向剪切破坏;内置碳钢可以提高试件的极限承载力、轴压延性和耗能能力,抑制试件的损伤发展;在增加相同用钢量的条件下,增加圆钢管含钢量对试件轴压性能提升幅度最大;基于“复合约束叠加法”推导计算公式所得承载力计算值与试验值吻合良好。

关键词：不锈钢管海洋混凝土内置碳钢轴压试验承载力计算