检索结果-南通市图书馆

基于断裂力学的横隔板弧形切口CFRP加固参数研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

中南大学学报（自然科学版） 2024年第3期55卷 1046-1055页

作者：宋旭明罗祥威季苏瑶唐冕中南大学土木工程学院湖南长沙410075 南京地铁资源开发有限责任公司江苏南京210005

横隔板弧形切口疲劳开裂为正交异性钢桥面板的主要疲劳病害之一。为研究该部位的疲劳性能,分析碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)参数对加固效果的影响,首先,建立钢梁节段模型,在弧形切口应力幅最大处引入初始... 详细信息

横隔板弧形切口疲劳开裂为正交异性钢桥面板的主要疲劳病害之一。为研究该部位的疲劳性能,分析碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)参数对加固效果的影响,首先,建立钢梁节段模型,在弧形切口应力幅最大处引入初始裂纹,基于断裂力学理论得到疲劳荷载作用下横隔板弧形切口处的开裂模式及疲劳寿命;然后,建立CFRP板加固模型,改变各加固参数,对比不同初始裂纹条件下裂纹扩展过程中的应力强度因子变化规律,探究CFRP板长度、宽度、厚度、弹性模量以及胶层剪切模量等参数对加固效果的影响;最后,给出推荐加固参数组合。研究结果表明:横隔板弧形切口处疲劳裂纹为I型裂纹,疲劳寿命约为576.42万次;CFRP板加固能有效降低裂纹尖端应力强度因子幅值,但是CFRP板长度与宽度存在加固的临界尺寸,当尺寸大于这一临界值时,其对加固效果影响极小;CFRP板厚度、胶层剪切模量对加固效果的影响随参数增大而逐渐减弱;采用长×宽×厚为45.0 mm×30.0 mm×2.0 mm、弹性模量为460 GPa的CFRP板进行加固后,裂纹将不再扩展,疲劳寿命显著提高。

关键词：正交异性钢桥面板弧形切口断裂力学疲劳性能 CFRP加固参数分析

维普期刊数据库博看期刊

新建下穿道路致高铁桥墩位移的时变响应面研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

铁道科学与工程学报 2024年

作者：唐冕卿岑宋旭明刘卧湖南省交通规划勘察设计院有限公司中南大学土木工程学院

为解决新建下穿道路引起邻近既有高铁桥墩位移变化难以精准预测的问题，建立土体-桥梁-轨道的一体化空间时变有限元模型。采用修正Morris方法分析高铁桥墩位移对土体参数和道路设计参数的敏感性，提出时变响应面函数的简化拟合方法。基... 详细信息

为解决新建下穿道路引起邻近既有高铁桥墩位移变化难以精准预测的问题，建立土体-桥梁-轨道的一体化空间时变有限元模型。采用修正Morris方法分析高铁桥墩位移对土体参数和道路设计参数的敏感性，提出时变响应面函数的简化拟合方法。基于Box-Behnken Design(BBD)进行试验设计，分两阶段拟合了4种桥墩位移与敏感参数的时变响应面函数；根据时变响应面构建结构功能函数，采用蒙特卡罗法对参数进行107次随机抽样，计算高铁桥墩竖向位移的可靠概率。研究结果表明：新建道路下穿软土地区32m跨度的高铁简支梁桥时，主要持力土层的回弹曲线斜率、泊松比和新建道路的路基高度、宽度等参数为影响高铁桥墩竖向位移的敏感参数。本文提出的中墩竖向位移的时变响应面函数简化效率高达80%左右，时变响应面函数对土层固结不同时刻的墩顶位移预测值与有限元计算值极为接近，相对误差在2%以下，响应面函数预测精度良好。地基土层固结过程中，最不利的中墩竖向位移小于规范限值的可靠概率高达99.9%；地基土层固结稳定时，最不利的中墩竖向位移为1～1.8mm的概率较大。本文考虑了土层力学参数的时变性和离散性，通过时变响应面函数计算地基土层固结过程中既有高铁桥墩位移及其可靠概率，为今后类似新建工程致既有桥墩位移的简化计算提供参考。

关键词：下穿道路高铁桥梁响应面时变软土可靠度

人-结构相互作用对人行桥振动响应的影响分析

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

铁道科学与工程学报 2024年

作者：唐冕张金龙宋旭明周雨洁中南大学土木工程学院中铁第四勘察设计院集团有限公司

在人行桥中合理地考虑人-结构相互（human-structure-interaction,HSI）作用、真实预测出人群引起的振动响应，建立基于国人身体特性并考虑交通流的行人荷载模拟方式及合理的单自由度弹簧-质量-阻尼人体模型（spring-massdamping,SMD）... 详细信息

在人行桥中合理地考虑人-结构相互（human-structure-interaction,HSI）作用、真实预测出人群引起的振动响应，建立基于国人身体特性并考虑交通流的行人荷载模拟方式及合理的单自由度弹簧-质量-阻尼人体模型（spring-massdamping,SMD），利用随机概率分布的傅里叶级数，采用具有时空变化的移动步行荷载与人体动力学模式相结合的方式模拟人-结构相互作用。通过有限元软件建立SILVA实验中的人-桥一体化的三维空间有限元模型并对比分析验证行人模拟方式的合理性，进一步探究人群动力效应模拟和行人整体效应对人行桥动力特性及响应的影响。研究表明：单人因素作用下，当人行桥处于非共振时，移动力（MF）模型和弹簧-质量-阻尼器（SMD）模型的差异率仅为0.8%，人行桥处于临近共振时两模型的差异率达到15%,MF模型和SMD模型模拟结果差异显著，有必要考虑人体模型的影响；人群荷载作用下，高阶谐波的响应显著增加，最小增幅约为83.2%，相位角按照[0,2π]均匀分布取值更接近实际荷载状态，人体效应模拟比纯荷载模拟更接近SILVA实验的实测结果，考虑HSI效应可以较好体现行人在振动表面行走的净效应；行人纵向分布和路径的方向性对横向振动的影响显著，对竖向振动的影响可忽略；结构振动响应与人群同步率之间存在强烈的正相关性；研究成果可为考虑人-桥相互作用的耦合动力分析提供一定的参考。

关键词：人行桥振动人体动力学随机人群耦合作用

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

结构拓扑优化的Q学习-元胞方法研究

铁道科学与工程学报 2024年

作者：宋旭明史哲宇包世鹏唐冕广州地铁设计研究院股份有限公司中南大学土木工程学院

传统的拓扑优化算法均基于灵敏度分析的方式求解，如渐进结构优化法（ESO）和变密度法（SIMP）等，灵敏度分析依赖于严谨的数学模型，结果可信度高，但面对不同的结构和约束条件都需要反复重新推导单元灵敏度，对使用人员的数学能力有... 详细信息

传统的拓扑优化算法均基于灵敏度分析的方式求解，如渐进结构优化法（ESO）和变密度法（SIMP）等，灵敏度分析依赖于严谨的数学模型，结果可信度高，但面对不同的结构和约束条件都需要反复重新推导单元灵敏度，对使用人员的数学能力有较高要求，而且也导致了收敛速度慢、迭代步数多的问题。针对现有优化方法中存在的缺陷，结合强化学习Q学习理论和元胞自动机原理，提出了一种新的拓扑优化方法：Q学习-元胞法（QCA），尝试为工程构件的优化设计提供一种新思路。这种方法以有限元单元作为元胞，将所有元胞的智能行为集成为一个Q-learning智能体。训练过程中，各个元胞首先完成对自身环境的感知，然后调用智能体进行决策并通过环境交互得到反馈，智能体也借此得到大量数据来学习更新，整个过程不涉及数学模型推导，通过智能体和元胞的不断探索即可完成优化。在此基础上，本文探讨了元胞的选择及其邻域和状态的描述方式，针对元胞的动作空间及收益函数进行了比选，进而编制了相关拓扑优化软件。优化算例表明，QCA方法优化后的拓扑构型与传统优化方法的构型基本一致，迭代步数较SIMP法降低了64%，且柔顺度更低。Q学习-元胞法在结构拓扑优化中具备良好的可行性，计算效率高且具有迁移优化能力，在结构拓扑优化领域极具潜力。

关键词：拓扑优化强化学习 Q学习元胞自动机优化计算

基于两种大环的超分子组装体构筑及其生物效应研究

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于两种大环的超分子组装体构筑及其生物效应研究

作者：唐冕南开大学

学位级别：硕士

近年来,利用超分子化学方法构筑生物功能材料已成为生命医药领域的研究热点。环糊精作为超分子化学研究范畴内的第二代大环主体分子,由于其具有成本低廉、易于修饰、水溶性和生物相容性优良,并且可在体内降解等优点,因此常被用于构筑超... 详细信息

近年来,利用超分子化学方法构筑生物功能材料已成为生命医药领域的研究热点。环糊精作为超分子化学研究范畴内的第二代大环主体分子,由于其具有成本低廉、易于修饰、水溶性和生物相容性优良,并且可在体内降解等优点,因此常被用于构筑超分子纳米载药体系,并用来模拟和调节生物大分子的生物性质和行为等。更重要的是,环糊精具有疏水性空腔,可以通过特异性识别作用结合特定结构和尺寸的客体分子从而增加其水溶性;还可以通过构筑纳米粒子负载小分子,这两个特点进一步拓展了疏水性药物分子的应用前景。另外,构筑具有刺激响应特性的智能材料,特别是能够响应体内的内源性刺激的材料,一直是生命医药领域研究的重要内容。本文旨在研究新型甲基化环糊精和二硫键桥联柱芳烃衍生物的分子键合行为,并用于构筑生物功能性超分子组装体,在细胞乃至动物水平上探究该类组装体的生物效应,相信这些工作对于促进超分子化学在生物医药材料方面的发展具有重要意义。具体研究内容如下:(1)介绍了近年来超分子化学的发展概况,重点对环糊精及其衍生物在生物医药领域中的研究进展进行了阐述。(2)探究了水相中全甲基化β-环糊精修饰的透明质酸和卟啉前药之间的主客体键合行为,并进一步利用自组装策略构筑了具有肿瘤部位靶向性的超分子纳米粒子。相比于单独卟啉,组装体将单线态氧产率提高近60倍,并可以在近红外光照刺激下释放原药,同时实现了化学和光动力疗法对肿瘤生长的抑制。(3)探究了水相中抗有丝分裂肽修饰的全甲基化β-环糊精和细胞穿膜肽修饰的卟啉衍生物之间的超分子组装行为。环糊精的疏水性空腔为该体系提供了对卟啉强键合作用的位点,使得组装体形成纳米粒子。靶向微管蛋白的抗有丝分裂肽为该体系提供了靶向性,从而有效地诱导微管蛋白聚集,进而影响细胞内微管的正常生理活动。此外,我们利用卟啉作为光敏剂,使得该纳米粒子在近红外光照下可以实现光动力联合治疗效果。(4)探究了由二硫键桥联柱[4]芳烃构筑的两亲超分子组装体,该组装体可以响应癌细胞内的微酸性环境和过量表达的谷胱甘肽来进行药物释放和荧光成像。该纳米组装体表现出较高的载药效率和缓释行为,同时伴随着荧光发射强度的显著变化,从而能够对药物在癌细胞中释放过程进行原位监测。

关键词：环糊精卟啉光动力刺激响应肿瘤治疗

基于向量化的BESO方法灵敏度过滤快速算法

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

铁道科学与工程学报 2023年第5期20卷 1810-1820页

作者：包世鹏宋旭明唐冕中南大学土木工程学院湖南长沙410075

在使用双向渐进式拓扑优化算法(BESO)时,优化结果中常会出现棋盘格和网格依赖的现象。单元灵敏度过滤器是解决此类问题的有效方法,但随着结构规模扩大单元数量增多,计算单元权重因子耗时将十分可观,其原因是计算单元的权重因子数据需进... 详细信息

在使用双向渐进式拓扑优化算法(BESO)时,优化结果中常会出现棋盘格和网格依赖的现象。单元灵敏度过滤器是解决此类问题的有效方法,但随着结构规模扩大单元数量增多,计算单元权重因子耗时将十分可观,其原因是计算单元的权重因子数据需进行多次循环嵌套,逐一计算单元中心距,串行算法使得计算效率低下。通过结合深度学习训练模型中将数据集进行向量化预处理的思想,对灵敏度过滤计算所需数据进行向量化预处理,并推导了基于向量化的单元灵敏度过滤算法,将逐一的标量运算改进为可并行的矩阵运算。对向量化算法中可能出现的储存空间占用过大的问题,使用稀疏矩阵对储存空间进行优化,提出进一步改进的Sparse算法。通过ABAQUS二次开发实现了改进后的BESO拓扑优化流程,分别使用二维和三维悬臂梁算例进行计算时长验证,结果表明向量化的灵敏度过滤算法的加速比相对于双循环算法最高可达6,Sparse算法的加速比可达8,改进后的算法极大提升了单元权重因子和灵敏度过滤的计算速度。在计算权重因子时,Sparse算法的耗时略高于向量化算法,但在优化总耗时方面,Sparse算法优于向量化算法;当结构规模大单元数过多时,向量化算法可能限于硬件的内存容量无法计算,而Sparse算法则能够正常计算。

关键词：向量化拓扑优化灵敏度过滤稀疏矩阵加速比

堆载作用下高铁桥梁轨道形位变化的可靠度研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

中南大学学报（自然科学版） 2022年第5期53卷 1700-1710页

作者：宋旭明王天良唐冕许珈豪中南大学土木工程学院湖南长沙410075

依托合福(合肥—福州)高铁附近某堆土造景工程,建立土体-桥梁-轨道一体化有限元模型,分析高铁轨道形位变化的单因素敏感性,采用Box-Behnken试验设计和二次回归正交设计拟合轨道形位不平顺的响应面模型。使用Bootstrap法对样本扩大得到... 详细信息

依托合福(合肥—福州)高铁附近某堆土造景工程,建立土体-桥梁-轨道一体化有限元模型,分析高铁轨道形位变化的单因素敏感性,采用Box-Behnken试验设计和二次回归正交设计拟合轨道形位不平顺的响应面模型。使用Bootstrap法对样本扩大得到土层信息的分布特征,将响应面模型作为结构功能函数,采用蒙特卡罗法进行107次抽样,得到轨道形位变化计算结果的可靠概率。研究结果表明:轨道形位变化对堆载等级和堆载距离敏感度最大,在设定的参数范围内,响应面的预测结果与有限元计算结果的最大偏差为7.53%,响应面模型可以较好地代替有限元计算。该方法可方便地用于获得不同轨道形位限值下计算结果的概率分位,为类似工程轨道形位变化的快速估算提供一条新途径。

关键词：高铁桥梁轨道形位堆载响应面可靠度

新建并行工程对高铁轨道位移影响的概率分位研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

铁道科学与工程学报 2023年第1期20卷 12-22页

作者：梁喜燕宋旭明李梦然唐冕中南大学土木工程学院湖南长沙410075

目前,既有高速铁路用地范围内新建并行工程越来越普遍。在计算新建并行桥梁对既有高铁轨道位移的影响过程中,针对土层力学参数离散性大造成的计算结果可靠性难以评估的问题,建立土体-桥梁-轨道有限元模型,采用参数敏感性分析方法计算轨... 详细信息

目前,既有高速铁路用地范围内新建并行工程越来越普遍。在计算新建并行桥梁对既有高铁轨道位移的影响过程中,针对土层力学参数离散性大造成的计算结果可靠性难以评估的问题,建立土体-桥梁-轨道有限元模型,采用参数敏感性分析方法计算轨道位移变化对土层力学参数摄动的敏感性,提取敏感系数较大的参数,利用响应面法获得轨道变形与敏感的土层力学参量的多项式关系。根据土层参数的概率分布进行响应面函数计算,并评估计算结果的可靠度。研究结果表明:依托工程所处地区,轨道位移对含砾质黏土和粉质黏土的力学参数敏感性系数较大,其中内摩擦角对轨道位移的影响最为显著。对响应面函数进行评估,高铁轨道位移响应面预测值与有限元模型计算值的误差在1%之内,响应面函数可以代替有限元模型进行既有高铁轨道位移计算;以95%的置信水平计算土层参数变异时依托工程的桥墩位移,得到墩顶横向位移值为1.119 mm,竖向位移值为-0.725 mm,工程的可靠性较高。通过响应面拟合有限元计算结果,可以极大地提高计算效率,获得考虑土层参数离散性时既有高铁轨道位移计算结果的概率分位值,能为今后类似工程预测轨道位移提供一种可靠度分析方法。

关键词：并行桥梁轨道位移敏感性分析响应面函数概率分位

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

多室箱梁桥横隔梁的拉压杆模型及其自动实现

东南大学学报:自然科学版 2023年第5期53卷 886-895页

作者：宋旭明孙凯潘鹏宇唐冕郑梦洋中南大学土木工程学院长沙410075 中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

为解决现有规范中单箱多室箱梁支点横隔梁缺乏系统的拉压杆模型建立方法的问题,首先利用拓扑优化功能得到横隔梁拉压杆模型的初步构形,然后根据应力迹线图对模型中的杆件进行补充修正,得到合理的拉压杆模型.研究了支座间距、支座宽度、... 详细信息

为解决现有规范中单箱多室箱梁支点横隔梁缺乏系统的拉压杆模型建立方法的问题,首先利用拓扑优化功能得到横隔梁拉压杆模型的初步构形,然后根据应力迹线图对模型中的杆件进行补充修正,得到合理的拉压杆模型.研究了支座间距、支座宽度、横隔梁宽高比等参数对拉压杆模型的影响,根据支座间距和横隔梁宽高比将单箱三室支点横隔梁的拉压杆模型分为3类,并采用遗传算法实现该3类拉压杆模型的自动构建.结果表明,自动构建方法生成的拉压杆模型与有限元应力积分的计算结果比值在0.95~1.35之间,可以满足支点横隔梁的设计要求.所提出的方法可以实现自动构建多室箱梁横隔梁的拉压杆模型,对支点横隔梁的受力分析及设计计算具有一定的实用价值.

关键词：横隔梁拉压杆模型拓扑优化应力迹线遗传算法自动实现