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基于车载效应校验系数的大跨径斜拉桥在线安全评定方法研究

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基于车载效应校验系数的大跨径斜拉桥在线安全评定方法研究

作者：杜顺利重庆交通大学

学位级别：硕士

大跨径斜拉桥以其优异的跨越能力和优美的外形,以逐渐成为现代化交通网络体系中重要的组成部分。随着桥梁运营时间的增长,面对如今日益增长的交通量以及恶劣的运营环境,大跨径斜拉桥不可避免会产生损伤,造成承载能力的下降,为保证桥梁... 详细信息

大跨径斜拉桥以其优异的跨越能力和优美的外形,以逐渐成为现代化交通网络体系中重要的组成部分。随着桥梁运营时间的增长,面对如今日益增长的交通量以及恶劣的运营环境,大跨径斜拉桥不可避免会产生损伤,造成承载能力的下降,为保证桥梁运营期间的安全性和适用性,对桥梁的安全评定提出了更高要求,亟需一种快速、准确掌握桥梁安全状态的方法。现有的桥梁健康监测系统多是偏重于状态数据的积累,并采用预设阈值的方法进行安全预警,其时效性和准确性较差,而校验系数通过比较实测值和理论计算值,可以反映出桥梁在受到实际荷载时的性能是否与设计预期相符。为此,本文借鉴基于桥梁荷载试验的桥梁承载能力评定方法,将校验系数应用于大跨径斜拉桥的安全评定中,构建基于车载效应校验系数的大跨径斜拉桥在线安全评定新方法。本文的主要研究工作如下:(1)利用大跨径斜拉桥有限元模型,分析不同建模方式对于车辆荷载空间效应的影响,提出有效的建模方法,从而保障理论车载效应计算的精度,并构建快速、准确的理论车载效应计算方法,为车载效应校验系数的计算提供数据支撑。(2)基于桥梁健康监测数据,提出了从结构响应监测数据中提取实际车载效应的方法。首先,针对各类结构响应数据中的噪声,分别确定了去噪声效果最优的小波基函数类型,并对温度与结构响应进行相关性分析,利用小波分析的方法将低频温度效应进行剔除。最后,将经过去噪和去温度效应处理的结构响应信号进行VMD分解,提出以结构基频为阈值,将小于结构基频的VMD模态分量进行重构,从而获取实际车载效应的方法,并通过有限元模拟验证其可行性。(3)针对大跨径双塔双索面混凝土斜拉桥,运用统计分析的方法并结合相关规范,得出适用于各构件响应的校验系数合理取值范围,并根据荷载效应的评价标准,将校验系数合理取值范围细分为4个等级,最后建立了以车载效应校验系数为依据的,大跨径斜拉桥安全评定模糊层次分析方法。(4)通过工程实例,验证了基于车载效应校验系数的大跨径斜拉桥安全评定方法,在实际工程中的有效性。

关键词：大跨径斜拉桥车载效应校验系数安全评定

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颌骨修复重建的分子调控机制研究进展

四川大学学报（医学版） 2024年第1期55卷 224-229页

作者：杜信眉谢静邹玲口腔疾病研究国家重点实验室国家口腔疾病临床医学研究中心四川大学华西口腔医院牙体牙髓科成都610041

临床上常见因外伤、肿瘤及炎症等导致的颌骨损伤。由于颌骨独特的生物力学特性和生理功能,如何精确有效地修复重建颌骨并恢复其功能和美观是口腔颌面外科领域的一项重要挑战。颌骨损伤后的自然修复过程,包括血肿形成、炎症反应、骨化以... 详细信息

临床上常见因外伤、肿瘤及炎症等导致的颌骨损伤。由于颌骨独特的生物力学特性和生理功能,如何精确有效地修复重建颌骨并恢复其功能和美观是口腔颌面外科领域的一项重要挑战。颌骨损伤后的自然修复过程,包括血肿形成、炎症反应、骨化以及骨重塑等阶段。骨形态发生蛋白(bone morphogenetic proteins,BMPs)、转化生长因子-β(transforming growth factor beta,TGF-β)、血管内皮生长因子(vascular endothelial-derived growth factor,VEGF)等生长因子在促进颌骨骨再生中发挥着重要的作用。细胞因子如白细胞介素和肿瘤坏死因子在调节炎症反应和骨修复中具有双重作用。近年来,分子生物学研究在颌骨修复重建领域中已经取得了显著进展。组织工程技术在颌骨修复中有着重要的应用,包括干细胞疗法、生物活性支架和生长因子递送系统。但这些治疗手段所涉及的复杂的颌骨修复重建分子调控机制尚不清晰,有待进一步研究。未来的研究方向将集中在精确控制这些分子过程,以及开发更高效的组合治疗策略,以促进颌骨的有效和功能性重建。本综述旨在探讨颌骨修复重建的分子调控机制及其治疗策略的最新进展,为颌骨修复重建的机制提供分子层面的理解。

关键词：骨重建骨形态发生蛋白转化生长因子-β 血管内皮生长因子组织工程综述

纺织复合材料渐进损伤多尺度分析及超低温声发射监测

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纺织复合材料渐进损伤多尺度分析及超低温声发射监测

作者：杜席岩河北大学

学位级别：硕士

纺织复合材料具有轻质高强、高比刚度、耐高温等优异的力学性能,被广泛应用于国防与工业领域的装备结构中。然而,在复杂极端服役环境下,纺织复合材料及结构的失效模式多样,其失效行为也表现出多尺度多重损伤模式耦合失效的特点,其损伤... 详细信息

纺织复合材料具有轻质高强、高比刚度、耐高温等优异的力学性能,被广泛应用于国防与工业领域的装备结构中。然而,在复杂极端服役环境下,纺织复合材料及结构的失效模式多样,其失效行为也表现出多尺度多重损伤模式耦合失效的特点,其损伤破坏机理亟待进一步研究。纺织复合材料内部结构的高度分均匀性为其多尺度渐进损伤的数值研究和实验表征带来很大困难。本文通过多尺度有限元分析方法及超低温声发射技术对纺织复合材料的渐进损伤演化及超低温损伤模式识别进行了研究,主要内容如下:(1)建立了多种纺织复合材料不同尺度下的几何模型,并开发了相应的python建模脚本程序。微观尺度上,建立了纺织复合材料纤维束微观结构的代表性体积单元(Representative Volume Element-RVE)模型;细观尺度上,基于真实图像观测分别建立了平纹编织、三维编织以及三维机织复合材料的细观RVE模型,实现了细观特征参数可调的参数化建模。此外,通过在商用有限元软件ABAQUS中编写Python脚本程序,实现了多种纺织复合材料RVE一般性周期性边界条件的施加,提高了处理效率。(2)发展了一种预测含孔隙三维机织复合材料非线性力学行为的宏-细观层级多尺度分析方法。首先,建立了三维机织复合材料细观组分本构关系及宏观等效本构模型,通过用户定义材料本构子程序UMAT在ABAQUS软件中进行了数值实现。其次,基于含孔隙的RVE模型,研究了其在单轴拉伸载荷下的渐进损伤过程及热传导、热膨胀等性能。最后,通过层级多尺度有限元分析方法研究了开孔复合材料板在单轴拉伸和压缩载荷下的宏细观渐进损伤行为。结果表明,基体孔隙缺陷的存在会诱导材料在孔隙附近萌生裂纹并产生局部损伤特征,而不是理想RVE模型中均匀的基体损伤和裂纹带。(3)搭建了超低温环境下复合材料损伤的声发射监测平台,有效地将光纤环声发射传感器和光纤信号解调系统与声发射仪进行系统集成。在超低温环境(最低温度20 K)下实现了平纹编织复合材料拉伸损伤的在位声发射监测,突破了超低温下传统声发射技术的应用限制。(4)基于超低温声发射监测技术和层级多尺度有限元分析方法,研究了超低温环境下(20 K～153 K)平纹编织复合材料的渐进损伤失效机制。基于低温力学实验数据,建立了温度相关的树脂基体本构模型,并通过用户材料子程序UMAT进行数值实现,能够准确表征环氧树脂在超低温下的力学性能。基于从微观尺度到细观尺度全厚度RVE的层级多尺度有限元分析框架,预测了超低温下平纹编织复合材料拉伸渐进损伤行为,并将多尺度计算结果与声发射信号聚类分析结果以及损伤形貌的扫描电镜(SEM)图像进行了对照研究。结果表明,超低温下平纹编织复合材料在拉伸载荷下的主要失效机制是纤维断裂和基体开裂,温度影响环氧基体的性能,进而影响纱线和复合材料的性能。

关键词：纺织复合材料失效机理有限元方法低温环境声发射

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长春XD公司发展战略研究

长春XD公司发展战略研究

作者：杜司南吉林大学

学位级别：硕士

基于范德华异构回音壁腔的片上电控分子指纹检测的研究

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基于范德华异构回音壁腔的片上电控分子指纹检测的研究

作者：杜大志电子科技大学

学位级别：硕士

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基于EKF的公安监所融合定位系统研究

基于EKF的公安监所融合定位系统研究

作者：杜霄中国人民公安大学

学位级别：硕士

Fe-Mn-Cr-N奥氏体不锈钢在高应变率下的动态变形行为及微观组织演变

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Fe-Mn-Cr-N奥氏体不锈钢在高应变率下的动态变形行为及微观组织演...

作者：杜时丹太原科技大学

学位级别：硕士

奥氏体不锈钢因其具有较高的强韧性,良好的耐蚀性及无磁性,被广泛应用于各行各业。Fe-Mn-Cr-N钢是一种无镍奥氏体不锈钢,通过N元素的添加增强奥氏体稳定性,作为电站和航空航天工业领域的结构材料,将在高温、高压和交变载荷等极端的工况... 详细信息

奥氏体不锈钢因其具有较高的强韧性,良好的耐蚀性及无磁性,被广泛应用于各行各业。Fe-Mn-Cr-N钢是一种无镍奥氏体不锈钢,通过N元素的添加增强奥氏体稳定性,作为电站和航空航天工业领域的结构材料,将在高温、高压和交变载荷等极端的工况条件下使用。目前对于Fe-Mn-Cr-N奥氏体不锈钢在不同条件下的变形行为研究并不充分,大多集中在静态变形行为上,而对高应变速率塑性变形行为的研究报道较少,因此,研究高应变率加载条件下的力学行为具有重要意义。本文利用金相显微镜（OM）、电子衍射背散射（EBSD）技术、维氏硬度计等表征方法,研究了Fe-Mn-Cr-N高氮奥氏体钢在宽温域和宽应变速率条件下的变形行为和微观组织演变规律,研究结果将为该材料的工业生产和应用提供理论基础。首先,利用万能试验机和SHPB系统对Fe-Mn-Cr-N奥氏体不锈钢在室温进行了宽泛应变率下的压缩力学性能的测试,铸态和锻态试样的力学性能变化趋势大体一致,锻态Fe-Mn-Cr-N奥氏体不锈钢的强度和塑性均高于铸态。Fe-Mn-Cr-N奥氏体不锈钢的屈服强度随着应变速率的增大不断提高,而高应变速率（动态加载）下的屈服强度明显提高,这是由于氮元素的间隙固溶体强化作用。Fe-Mn-Cr-N奥氏体不锈钢的层错能较低,塑性变形时容易产生平面位错结构和变形孪晶。在发生冷变形时,变形机制为滑移和孪生共同作用。其次,利用Gleeble-3800热模拟机和SHPB系统研究了铸态Fe-Mn-Cr-N钢在准静态和动态加载条件下的动态热变形行为和组织演变规律。应力-应变曲线表明,材料的屈服应力和流变应力均显著地依赖于应变速率,应变速率敏感性从低应变速率(0.001～0.1s-1)时的0.050增加到高应变速率(4500～5500 s-1)时的1.507。Fe-Mn-Cr-N钢在高应变速率下发生高应变速率硬化,其原因是位错的扩展和孪晶的产生。在低应变速率(0.001～0.1s-1)下,组织演化以位错滑移和动态回复为主。当应变速率提高到2500～3500 s-1时,位错滑移和机械孪晶共同协调塑性变形。当应变速率为4500～5500 s-1时,由于绝热温升（ΔT）的影响,形变带中形成了以孪晶为基础的动态再结晶（DRX）,且随着应变速率的增加,动态再结晶分数增加。在2500～3500 s-1应变速率范围内,高硬度主要是由于应变速率硬化,而在4500～5500 s-1应变速率范围内,硬度的降低主要是由于变形后的再结晶软化。考虑绝热温升的修正Johnson-Cook（J-C）模型与实验结果吻合较好,可用于预测Fe-Mn-Cr-N钢在高应变速率加载下的塑性变形行为。最后,进一步对预加载后的试样进行950℃保温30 min的退火热处理,分析退火热处理对不同预加载Fe-Mn-Cr-N钢变形微观组织的影响。变形和退火在提高金属材料的强度和塑性方面发挥着重要的作用,细晶是强化金属材料的有效方法。结果表明:在准静态和动态下的强度均增强,预变形以滑移为主,含有大量位错,表现为位错强化机制;退火处理后发生完全静态再结晶,其引起的晶粒细化对材料塑性的提高起到积极作用。经塑性变形的金属中,会积累大量位错,加热到一定温度或保温足够时间后,无畸变的等轴晶粒取代变形后的畸变晶粒。

关键词： Fe-Mn-Cr-N奥氏体不锈钢 SHPB系统动态变形行为力学性能微观组织