检索结果-南通市图书馆

大型复合材料风电叶片吊装过程受力与失效分析

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复合材料科学与工程 2024年

作者：鲁晓锋刘宇轩翟佳琪张东坡孟鑫淼冯鹏清华大学土木工程系中材科技风电叶片股份有限公司北京林业大学土木工程系

为获得风电叶片蒙皮在柔性吊装工况中的力学响应，避免夹芯蒙皮因吊装应力集中受损，开展足尺风电叶片单点柔性吊装测试，研究吊装过程中的位移变化和应变分布规律，获得吊装失效模式。基于试验结果对比分析节点约束加载和柔性吊带加载... 详细信息

为获得风电叶片蒙皮在柔性吊装工况中的力学响应，避免夹芯蒙皮因吊装应力集中受损，开展足尺风电叶片单点柔性吊装测试，研究吊装过程中的位移变化和应变分布规律，获得吊装失效模式。基于试验结果对比分析节点约束加载和柔性吊带加载两种有限元模型的准确性，进一步开展参数分析，研究影响柔性吊装的关键因素。结果表明，单点柔性吊装失效区域为吊点附近，与实际吊装工况失效模式一致；节点约束加载和柔性吊带加载均能较为准确地预测整体位移分布，但节点约束加载时蒙皮应变分布与试验差异较大，而柔性吊带加载的结果更为准确；参数分析结果表明，接触应力随接触面积的增加而显著减小，增加吊带宽度、弹性模量和界面粗糙度，能够有效降低接触界面应力集中程度，而吊点高度对于吊装应变和接触应力影响不显著。

关键词：柔性吊带风电叶片夹芯结构吊装试验有限元模拟

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风电叶片新型拉挤夹芯梁帽弯曲性能试验

复合材料学报 2022年第11期39卷 5264-5274页

作者：赵东晖杨家琦孟鑫淼张东坡张展诚北京林业大学土木工程系北京100083 中国建筑科学研究院有限公司北京100013 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

采用玻璃纤维增强树脂复合材料(GFRP)拉挤条板制造风电叶片夹芯梁帽可以克服传统纤维布铺设工艺中存在的褶皱、气泡等制造缺陷,提升材料模量和强度,减少纤维缝编工序和节约材料成本,是未来风电叶片梁帽发展的趋势之一。以GFRP双轴布为... 详细信息

采用玻璃纤维增强树脂复合材料(GFRP)拉挤条板制造风电叶片夹芯梁帽可以克服传统纤维布铺设工艺中存在的褶皱、气泡等制造缺陷,提升材料模量和强度,减少纤维缝编工序和节约材料成本,是未来风电叶片梁帽发展的趋势之一。以GFRP双轴布为面层、GFRP拉挤条板和方格布为夹芯层的叶片主梁梁帽局部梁段作为研究对象。为研究面层厚度及剪跨比对新型拉挤夹芯梁帽承载能力和破坏模式的影响,开展四点弯曲试验。结果表明:随着面层厚度的增加,拉挤夹芯梁帽的破坏模式从无面层试件的拉挤条板拉裂破坏,发展为单层面层试件的面层拉裂或拉断破坏及多面层试件的下面层剥离破坏。合理设计面层和夹芯的比例,能够控制夹芯结构的破坏模式;拉挤夹芯梁帽的初始刚度随着面层厚度增加及剪跨比减小而增加;面层厚度的增加可以大幅提升结构的承载能力,延缓胶缝的开裂,减小破坏时的承载力损失,并在一定程度上改善结构的脆性行为。

关键词：玻璃纤维增强复合材料风电叶片拉挤夹芯梁帽弯曲试验破坏模式

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竹榫旋转焊接工艺参数及机理探究

北京林业大学学报 2022年第2期44卷 141-150页

作者：杨鸿达王宁孟鑫淼朱旭东高颖北京林业大学材料科学与技术学院北京100083 北京林业大学水土保持学院北京100083 扬州工业职业技术学院建筑工程学院江苏扬州225100

【目的】木榫旋转焊接是木结构、家具中的一种新型绿色连接技术,国内外对于竹榫旋转焊接研究较少,其最佳焊接工艺参数未知,竹榫、木榫旋转焊接之间的差异也有待研究。【方法】使用毛竹榫旋转焊接云杉基材,通过测试焊接形成的连接节点的... 详细信息

【目的】木榫旋转焊接是木结构、家具中的一种新型绿色连接技术,国内外对于竹榫旋转焊接研究较少,其最佳焊接工艺参数未知,竹榫、木榫旋转焊接之间的差异也有待研究。【方法】使用毛竹榫旋转焊接云杉基材,通过测试焊接形成的连接节点的抗拉拔性能,探究竹榫旋转焊接较优的工艺参数。选取基材预钻孔与竹榫直径比值(孔径比)、竹榫转速、竹榫含水率、竹榫进给速度为参数,进行正交试验,并基于正交试验的结果设计孔径比、竹榫转速、竹榫进给速度的单因素试验。对比山毛榉木榫,对焊接层进行温度监测、扫描电镜观察和红外光谱分析,探究竹榫旋转焊接的机理。【结果】综合正交和单因素试验得到竹榫旋转焊接较优工艺参数:竹榫含水率12%、孔径比7/10、进给速度600 mm/min、转速1270 r/min,该方案平均抗拉拔力为4588 N。单因素试验中各因素影响顺序为孔径比>进给速度>转速。竹榫旋转焊接节点的抗拉拔力较木榫旋转焊接提高了49.3%。温度监测结果表明竹榫焊接层温度峰值大于木榫焊接层。扫描电镜结果表明:焊接层中的竹纤维相较木纤维更长更完整,焊接层中的竹纤维会发生相互缠绕,而在木榫焊接层中未发现这一现象。红外光谱结果表明:竹榫在旋转焊接过程中半纤维素发生明显热降解,木质素相对含量有所提升,纤维素含量几乎不变。【结论】单因素试验相比正交试验进一步优化了焊接工艺参数,并得出了竹榫最佳焊接工艺参数;竹榫旋转焊接机理同木榫旋转焊接相似,但竹榫在旋转焊接时能产生更高的温度,且焊接层有独特的纤维互相缠绕,竹榫在焊接过程中半纤维素降解较少;使用竹榫替换木榫进行旋转焊接可以极大提高连接节点的抗拉强度。

关键词：竹榫旋转焊接抗拉拔力孔径比转速进给速度焊接机理

北京市北沙河上游典型小流域水环境治理措施的生态效益分析

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环境科学学报 2022年第2期42卷 32-41页

作者：高娜杨雨欣郝蕊芳孟鑫淼北京林业大学水土保持学院北京100083

北京市属于资源型重度缺水地区,水资源紧缺严重制约其可持续发展,加之水质恶化,造成了全市水资源和水环境形势严峻的局面.为此,北京市布设相应措施对小流域水环境问题进行治理,分析治理措施的生态效益能够为小流域水环境治理措施的合理... 详细信息

北京市属于资源型重度缺水地区,水资源紧缺严重制约其可持续发展,加之水质恶化,造成了全市水资源和水环境形势严峻的局面.为此,北京市布设相应措施对小流域水环境问题进行治理,分析治理措施的生态效益能够为小流域水环境治理措施的合理布设提供科学依据.以北京市昌平区北沙河上游8条小流域为研究区,基于InVEST(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs)模型定量估算了研究区在实施治理措施前后的地表径流、洪峰量、泥沙输移和水质污染(磷输出和氮输出)4类生态指标的变化,分析了治理措施的实施对研究区水生态的改善程度.结果表明:①研究区范围内年地表径流由275955.52 m^(3)∙km^(-2)降低到274965.69 m^(3)∙km^(-2),共减少了0.0026%;②全年洪峰量减少了0.068%,生态系统的洪水调节能力得到改善;③泥沙输移总量由1691157.24 t∙km^(-2)降低至1567156.48 t∙km^(-2),减少了7.3%,各小流域防止泥沙淤积的能力得到提升;④磷输出减少了7.6%,氮输出减少了4.4%,生态系统的水质净化服务显著提高.

关键词：生态系统服务地表径流泥沙输移水质净化洪峰北沙河

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弧面竹青抗拉性能试验

林业工程学报 2022年第3期7卷 60-66页

作者：梅诗意赵东晖孟鑫淼齐晗笑高颖北京林业大学材料科学与技术学院北京100083 北京林业大学土木系北京100083 隆德大学建筑与建筑环境学院瑞典隆德22363

为探究原竹弧面竹青的截面识别方式及其抗拉性能的影响因素,在竹根、竹中与竹梢3种高度取材,削去原竹表面蜡质层后,制作弧面竹青试件。基于Ostu算法对弧面竹青试件进行截面识别,计算截面面积、截面维管束面积占比等关键参数;开展抗拉性... 详细信息

为探究原竹弧面竹青的截面识别方式及其抗拉性能的影响因素,在竹根、竹中与竹梢3种高度取材,削去原竹表面蜡质层后,制作弧面竹青试件。基于Ostu算法对弧面竹青试件进行截面识别,计算截面面积、截面维管束面积占比等关键参数;开展抗拉性能测定,分析弧面竹青抗拉性能与维管束面积占比、取材高度、试件厚度及含水率之间的关系,分析竹青维管束和基质等细观构造的抗拉性能。结果表明:原竹弧面竹青试件的维管束面积占比与试件取材高度呈正相关,与试件厚度呈负相关,不同试件的离散性很高,弧面竹青自身条件和加工工艺都会对截面识别产生较大影响;试件的顺纹抗拉强度和弹性模量试验值,与试件取材高度呈正相关,与试件厚度呈负相关,经含水率修正后,12%含水率下竹青的抗拉强度增大,弹性模量减小。提出了不同含水率下基于截面维管束面积占比的竹青顺纹抗拉弹性模量计算公式,可用于弧面竹青弹性模量的预测;利用竹青细观构造与宏观力学性能的关系式,计算得维管束和基质的顺纹抗拉弹性模量分别为48.16和7.57 GPa。

关键词：原竹弧面竹青 Ostu算法维管束识别抗拉性能

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木榫旋转焊接节点剪切试验研究与理论分析

林业工程学报 2022年第1期7卷 38-44页

作者：贾贺然高颖孟鑫淼杨鸿达张也徐飞扬北京林业大学材料科学与技术学院北京100083 北京林业大学土木工程系北京100083

为研究无胶层合木梁中旋转焊接木榫的抗剪性能,选用山毛榉木榫旋转焊接SPF(spruce-pine-fir)层板,制备20个单榫焊接节点试件开展双剪试验,获得其破坏模式及荷载-位移曲线。试件的破坏模式为木榫受剪出现类双铰破坏,同时开孔附近基材受... 详细信息

为研究无胶层合木梁中旋转焊接木榫的抗剪性能,选用山毛榉木榫旋转焊接SPF(spruce-pine-fir)层板,制备20个单榫焊接节点试件开展双剪试验,获得其破坏模式及荷载-位移曲线。试件的破坏模式为木榫受剪出现类双铰破坏,同时开孔附近基材受木榫挤压破坏。试件的平均峰值位移为4.460 mm,平均峰值荷载为6.127 kN。分别采用中国GB 50005—2017《木结构设计标准》、美国NDSWC-2018木结构设计规范、欧洲Eurocode 5-1995木结构设计规范中金属销类连接件抗剪承载力公式进行计算。结果表明,因木榫与金属销的弹塑性行为差别较大,且木榫旋转焊接节点绳索效应不明显,上述规范计算误差均大于30%。基于破坏模式分析,本研究提出适用于旋转焊接木榫的抗剪承载力计算公式,计算误差为13.76%。进一步采用ABAQUS开展有限元分析,利用Cohesive Behavior模拟旋转焊接界面层。有限元结果与试验结果吻合较好,能够较为准确地预测剪切试验中旋转焊接木榫的类双铰破坏模式,承载力预测误差为13.17%。上述试验研究与理论分析为木榫旋转焊接技术在无胶层合木梁中的应用提供设计参考和理论依据。

关键词：木榫旋转焊接双剪试验理论计算有限元分析

基于全生命周期评价法的雄安新区某木混结构建筑碳排放及其减碳效果研究

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木材科学与技术 2022年第5期36卷 63-70页

作者：李瑜梅诗意孟鑫淼秦亦可张鹏高颖北京林业大学材料科学与技术学院北京100083 北京林业大学水土保持学院北京100083 林创咨询(上海)有限公司北京分公司北京100020 北京城建集团有限责任公司土木工程总承包部北京100088

为分析河北雄安新区白洋淀码头的3栋木混结构建筑较等效钢混结构建筑的减碳效果,根据等效替换因子,确定等效钢混结构建筑建材用量,并依照GB/T 51366—2019《建筑碳排放计算标准》,基于全生命周期评价法,对3栋木混结构建筑及等效钢混结... 详细信息

为分析河北雄安新区白洋淀码头的3栋木混结构建筑较等效钢混结构建筑的减碳效果,根据等效替换因子,确定等效钢混结构建筑建材用量,并依照GB/T 51366—2019《建筑碳排放计算标准》,基于全生命周期评价法,对3栋木混结构建筑及等效钢混结构建筑进行碳排放计算。结果表明,木混结构建筑的减碳效果主要体现在建材生产及运输阶段,建造及拆除阶段碳排放差异较小。与等效钢混结构建筑相比,木混结构建筑在建材生产阶段的碳排放下降约10%,考虑木材碳固存量则下降约19%。木混结构建筑地上部分建材生产阶段的碳排放下降18%~25%,考虑木材碳固存量则下降40%~46%。

关键词：木结构建筑等效钢混结构碳排放碳固存全生命周期评价

寒冷地区多层轻型木结构墙体热湿性能试验研究

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北京林业大学学报 2022年第6期44卷 135-145页

作者：梅诗意李瑜李士帅朱怡宁何金春孟鑫淼高颖北京林业大学材料科学与技术学院北京100083 加拿大木业协会上海代表处上海201206 新疆农业大学水利与土木工程学院乌鲁木齐830052 北京林业大学水土保持学院北京100083

【目的】外墙是轻型木结构建筑的主要围护结构,其热湿性能对建筑耐久性、安全性、舒适性和能源消耗等均有较大影响。为探究室外环境、墙体朝向、楼层高度等因素对寒冷地区多层轻型木结构墙体热湿性能的影响,本研究对天津市某多层混合结... 详细信息

【目的】外墙是轻型木结构建筑的主要围护结构,其热湿性能对建筑耐久性、安全性、舒适性和能源消耗等均有较大影响。为探究室外环境、墙体朝向、楼层高度等因素对寒冷地区多层轻型木结构墙体热湿性能的影响,本研究对天津市某多层混合结构建筑中轻型木结构墙体的热湿性能进行了试验研究。【方法】2020年1月1日-2020年12月31日,对试验墙体内部环境温湿度、木骨柱含水率等热湿参数进行持续一年的监测,分析室外温湿度、墙体朝向和楼层高度等因素对墙体热湿性能的影响,评估墙体内部的冷凝风险和霉菌生长风险。【结果】墙体空腔内温湿度变化与室外温湿度变化趋势基本一致,木骨柱含水率变化与环境温湿度作用下的平衡含水率变化趋势基本一致,但墙体空腔内温湿度及木骨柱含水率的波幅小于室外环境。短期强降水引起墙体空腔内相对湿度和木骨柱含水率的增长,但增长过程具有一定滞后性。不同朝向墙体的太阳辐射强度不同,使其墙体空腔内温度分布规律为南向>西向>东向>北向,相对湿度分布规律则为北向>东向>西向>南向,木骨柱含水率分布规律为西向>北向>东向>南向,除西向外含水率与相对湿度分布规律基本一致。各楼层的温湿度分布规律明显,1层墙体内温度较低,相对湿度和木骨柱含水率整体偏高,且波幅较大;5-8月,墙体空腔内温度分布规律为4层> 3层> 2层,墙体空腔内相对湿度和木骨柱含水率分布规律为2层> 3层> 4层。【结论】墙体空腔内部温湿度和木骨柱含水率受室外环境条件的直接影响,但在室外环境大幅波动变化条件下,墙体内部处于相对稳定的热湿环境。寒冷气候区内,该多层轻型木结构墙体构造能有效阻隔室外水蒸气进入墙体内部,2020年气候条件下墙体空腔内部不存在冷凝和霉菌生长风险。

关键词：轻型木结构墙体热湿性能耐久性冷凝霉菌生长风险

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木互承结构的发展与研究现状

林业工程学报 2023年第2期8卷 30-39页

作者：高颖禤示青孟鑫淼周金将徐飞扬耿明豪北京林业大学材料科学与技术学院北京100083 北京林业大学土木工程系北京100083 苏州昆仑绿建木结构科技股份有限公司苏州215105

木结构具有绿色环保、低碳节能等优势,其发展与应用有助于推动我国“双碳”目标的实现。作为木结构形式之一,木互承结构是由相互支承的木构件通过循环互承围合形成的空间格构体系,在古代桥梁建造上多有应用。近年来,木互承结构在空间结... 详细信息

木结构具有绿色环保、低碳节能等优势,其发展与应用有助于推动我国“双碳”目标的实现。作为木结构形式之一,木互承结构是由相互支承的木构件通过循环互承围合形成的空间格构体系,在古代桥梁建造上多有应用。近年来,木互承结构在空间结构领域的研究及应用逐渐增多。笔者梳理了木互承结构在形态学和力学性能等方面的国内外研究进展,讨论其发展现状与亟须解决的关键性技术问题。形态学研究表明,木互承结构找形理论众多,可根据图论、力平衡状态、迭代算法和空间解析几何法分为4类,但仍需进一步设计出简便易操作的通用型软件。木互承结构的力学性能研究目前主要集中于节点性能和整体受力性能方面,但在高性能节点和结构稳定性方面仍需进一步探索和研究。对木互承结构的工程应用进行了梳理和总结,可为其未来的研究与应用提供参考。相信伴随着木材科学与现代木结构技术的发展,构件规则、节点统一、造型丰富的木互承结构将越来越广泛应用于木结构工程建设项目中。

关键词：木互承结构找形方法力学性能工程案例现代木结构