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基于数字孪生的盾构机换刀机器人监控系统

计算机集成制造系统 2024年第3期30卷 811-824页

作者：殷光淼朱国力谢哲王一新华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074 中铁工程装备集团有限公司河南郑州450016

为解决当前盾构换刀机器人缺乏有效监控方式的问题,设计了基于数字孪生的盾构机换刀机器人监控系统。系统通过Unity3D仿真平台构建孪生模型,利用机器人运动学模型在实时数据驱动下映射物理实体的运动状态,实现换刀机器人可视化监控,并... 详细信息

为解决当前盾构换刀机器人缺乏有效监控方式的问题,设计了基于数字孪生的盾构机换刀机器人监控系统。系统通过Unity3D仿真平台构建孪生模型,利用机器人运动学模型在实时数据驱动下映射物理实体的运动状态,实现换刀机器人可视化监控,并利用虚拟现实技术提高系统沉浸性和可交互性。同时,针对有限元仿真软件获取力学数据的方式耗时较长、难以满足监控系统实时性要求的问题,构建了基于BP神经网络的换刀机器人力学数据监测模型,可快速获取末端执行器的应力和形变数据以保证系统安全性。最后,开发了盾构机换刀机器人数字孪生监控系统原型样机,验证了所提监控系统的有效性和可行性。

关键词：数字孪生盾构换刀机器人 BP神经网络机器人监控系统

两阶段受力可调控的屈曲约束支撑牺牲连接组件试验研究

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工程力学 2024年

作者：蔡亮杨金栋林楷奇卓卫东陆新征可持续与创新桥梁福建省高校工程研究中心福州大学土木工程学院清华大学土木工程安全与耐久教育部重点试验室福建省交通规划设计院有限公司

传统屈曲约束支撑(BRB)已被广泛应用在结构中以提升其抗震性能，然而，BRB的应用往往伴随着对构件强度和刚度的增加，从而在大震情况下限制了其耗能效果。为此，提出了一种具有两阶段受力可调控的新型牺牲-耗能型BRB(Capacity-Adjustabl... 详细信息

传统屈曲约束支撑(BRB)已被广泛应用在结构中以提升其抗震性能，然而，BRB的应用往往伴随着对构件强度和刚度的增加，从而在大震情况下限制了其耗能效果。为此，提出了一种具有两阶段受力可调控的新型牺牲-耗能型BRB(Capacity-Adjustable BRB， CABRB)。首先，介绍了CABRB的概念和力学性能；在此基础上，以CABRB的关键牺牲连接组件为研究对象，开展了三种不同牺牲连接组件的拟静力试验，建立了相应的精细化数值模型以讨论影响组件受力性能的关键参数；最后，通过数值模拟验证牺牲连接组件应用于CABRB的受力性能。结果表明，端部圆弧形挖孔形状的牺牲连接组件具备较好的受力可调控特性，厚度t、高度h1和曲率半径R是影响其受力特性的关键参数；CABRB具有良好的设计自由度和受力可调控特性，有望满足多水准下地震响应性态控制和耗能需求。

关键词：屈曲约束支撑受力可调控拟静力试验数值模拟受力性能

面向智能运维的地铁轮对经济优化镟修数据管理平台开发研究

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工程机械文摘 2024年第1期 59-66页

作者：顾明经志鹏殷征上海申通地铁集团有限公司技术中心上海市201204 同济大学

针对地铁车辆轮对踏面磨耗、镟修规程和寿命管理中存在的问题,从智能运维和全生命周期管理需求出发,以地铁轮对磨耗数据为基础,提出基于多学科设计优化(MDO)理论和数据挖掘的车轮智能经济优化镟修数据库及管理平台设计方法。管理平台重... 详细信息

针对地铁车辆轮对踏面磨耗、镟修规程和寿命管理中存在的问题,从智能运维和全生命周期管理需求出发,以地铁轮对磨耗数据为基础,提出基于多学科设计优化(MDO)理论和数据挖掘的车轮智能经济优化镟修数据库及管理平台设计方法。管理平台重点打通从轮对踏面轨旁数据采集、踏面磨耗特征分析、基于镟修量最小的MDO优化镟修和整车经济镟修策略等关键环节,为轮对全生命周期智能化管理提供基础。以实际线路的现有轮对磨耗测量数据,开展轮对经济优化镟修数据库和平台工程应用实例分析,应用结果表明达到预期的设计目标。

关键词：地铁轮对智能运维数据库经优化镟修

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中国国土空间布局优化研究

地理学报 2024年第3期79卷 672-687页

作者：董寅金贵邓祥征福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007 福建师范大学地理科学学院福州350007 中国地质大学(武汉)经济管理学院武汉430074 中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京101408

国土空间发展格局事关经济发展、社会福祉与生态安全,而资源效率成为空间冲突加剧、资源约束趋紧背景下科学优化国土空间布局的基础支撑。本文基于全国市域国土资源效率值设计国土空间开发保护情景方案并评价不同偏好下的国土空间发展潜... 详细信息

国土空间发展格局事关经济发展、社会福祉与生态安全,而资源效率成为空间冲突加剧、资源约束趋紧背景下科学优化国土空间布局的基础支撑。本文基于全国市域国土资源效率值设计国土空间开发保护情景方案并评价不同偏好下的国土空间发展潜力,进而定量刻画“点—轴—面”一体化的国土空间布局蓝图。结果表明:(1)中国国土资源效率稳步上升但整体水平偏低,区域间发展不均衡。(2)研究期内中国国土空间发展潜力持续提升,开发导向下潜力水平相较更高,且不同情景下潜力高值区围绕城市群地区向外轴向扩散。(3)中心点与发展轴线的分布格局经历了由“三足鼎立”向菱形结构演化的过程,其中沿海通道、京哈—京广通道及沿江通道的主体地位突出。(4)战略点向关键轴线有序集聚,优势区在胡焕庸线两侧呈明显分化。组合国土空间结构要素分别形成开发优先、维持现状与保护优先3类情景下“五横三纵,八核三区”“四横三纵,六核三区”与“三横四纵,五核三区”的国土空间布局蓝图。本文研究结果可为实现高质量国土空间发展格局与美丽国土愿景提供技术依据和理论支撑。

关键词：国土空间资源效率开发保护发展潜力布局蓝图中国

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支持复杂规范条文解译的基元函数提取与分析

工程力学 2024年

作者：逯静洲曹心瑜郑哲陆新征林佳瑞清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点试验室烟台大学土木工程学院

规则条文解译(Rule interpretation)是智能审图(Automated rule checking， ARC)面临的关键挑战之一，目前依赖领域专家完成规则解译，耗时耗力。其根本原因是规范条文包含大量复杂逻辑与领域隐含知识，计算机缺乏相应的基本常识与逻辑... 详细信息

规则条文解译(Rule interpretation)是智能审图(Automated rule checking， ARC)面临的关键挑战之一，目前依赖领域专家完成规则解译，耗时耗力。其根本原因是规范条文包含大量复杂逻辑与领域隐含知识，计算机缺乏相应的基本常识与逻辑规则，因此难以有效理解和解译复杂设计规范条文。因此，本研究以《建筑设计防火规范》关键内容为例，通过系统整理、分析与拆解有关规范条文，首次提出了基元函数概念，以表征不同规范条文规则推理与逻辑计算过程共用的基础算法单元；并面向复杂规范条文解析，建立了有关基元函数的识别与提取方法，识别、定义了存在性检查、数量检查、几何检查、距离检查、面积检查、空间位置检查、窗墙比检查、属性检查共8类66个基元函数，构建了首个针对我国建筑结构设计审查的基元函数库。同时，研究从审查对象以及基元函数复杂度、使用频次、共现特征与复杂条文表示能力等方面进行了详细分析，结果表明：基元函数使用频率呈长尾分布；属性类函数与其他各类函数都有较高的共现次数；所建立的基元函数具有强大的复杂逻辑表示能力，可大幅提升复杂条文解译范围与推理能力。

关键词：建筑规范基元函数文本分析规则解译自动合规性审图智能设计智能建造

6.4级漾濞地震某RC框架及其非结构部件震害分析

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工程力学 2024年第1期41卷 138-148页

作者：陈子峰林旭川陆新征陈辉杨凝周中一中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080 清华大学土木工程系北京100084

2021年云南漾濞6.4级地震造成了较大范围的建筑破坏,在漾濞县城记录到的地震加速峰值(PGA)高达720.2 gal。在强震作用下,大量土木结构的民居发生了破坏,而约束砌体和钢筋混凝土(RC)结构的震害则相对较轻。现场震害调查发现,部分框架结... 详细信息

2021年云南漾濞6.4级地震造成了较大范围的建筑破坏,在漾濞县城记录到的地震加速峰值(PGA)高达720.2 gal。在强震作用下,大量土木结构的民居发生了破坏,而约束砌体和钢筋混凝土(RC)结构的震害则相对较轻。现场震害调查发现,部分框架结构的震害明显重于同一区域的其他同类型结构,呈现明显、多样的非结构部件破坏特征。因此,该文对某震害较重的框架进行详细调查,分类分析结构及其非结构部件地震破坏细节;依据图纸及现场考察信息建立精细有限元分析模型,对此次地震的地震动破坏力特征以及该框架结构及其非结构部件的地震破坏机理进行了量化分析。分析结果表明:带填充墙框架仿真模型的分析结果与实际震害现象更接近;框架结构局部大空间、框架底部的约束形式和填充墙的布置形式的综合作用导致结构产生局部过大变形与各类非结构部件的严重破坏。在考虑填充墙对框架结构的作用效应后,结构的不规则性大幅增加,导致结构薄弱层的最大层间位移角相较纯框架模型增加127%,并且明显加剧非结构部件的震害。该文对该建筑震害现象的详细调查与仿真分析,可为结构抗震设计与应急救援决策提供参考。

关键词：地震钢筋混凝土框架非结构部件数值仿真现场调查震害机理

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基于协同过滤的建筑群非线性地震响应高效预测方法

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工程力学 2024年

作者：陈隽陈楠许泽坤项梦洁程庆乐陆新征同济大学土木工程学院土木工程防灾全国重点实验室上海市建筑科学研究院有限公司上海市工程结构安全重点实验室北京建筑大学土木与交通工程学院清华大学土木工程系

伴随全球城市化进程的加速，城市建筑群震害评估的重要性愈加凸显。当建筑数量超过一定量级，传统的震害统计和震害模拟方法很难实现计算效率和计算精细度的平衡。机器学习技术持续进步为解决上述矛盾提供了新思路。其中，协同过滤（CF... 详细信息

伴随全球城市化进程的加速，城市建筑群震害评估的重要性愈加凸显。当建筑数量超过一定量级，传统的震害统计和震害模拟方法很难实现计算效率和计算精细度的平衡。机器学习技术持续进步为解决上述矛盾提供了新思路。其中，协同过滤（CF）作为一种最成熟的推荐系统算法，已成功应用于海量数据处理。通过类比转化，本文提出了一种基于CF的建筑群非线性地震响应预测框架，可实现批量地震动作用下大规模建筑群非线性响应的高效计算。结合某实际城市区域中10000栋建筑在3052条地震动作用下的分析任务，详述了CF预测模型的建立过程。结果表明，用极少量建筑的计算结果作为样本训练的模型，即能够完成群体响应的预测，并达到平均绝对百分误差5%以内的预测精度，预测耗时较传统动力时程分析方法相比下降了数千小时。

关键词：结构工程协同过滤地震响应预测非线性分析区域地震风险评估

氢能源燃料电池金属极板液压快速智能成形装备

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锻造与冲压 2024年第2期 31-33页

作者：米新征刘辉天津市天锻压力机有限公司

本文对氢燃料电池金属极板液压快速成形装备的设计思路进行了详细介绍,该类新型节能快速成形装备是针对金属极板成形工艺而开发,不但具备远超常规液压机的工作节拍,同时仍然具备长时间保压的功能。新型的液压驱动系统是将传统液压控制... 详细信息

本文对氢燃料电池金属极板液压快速成形装备的设计思路进行了详细介绍,该类新型节能快速成形装备是针对金属极板成形工艺而开发,不但具备远超常规液压机的工作节拍,同时仍然具备长时间保压的功能。新型的液压驱动系统是将传统液压控制系统的转换环节时间尽可能的节省掉,缩短系统介质液压油的反复压缩建压、卸压释放的时间,从而提高新型设备的工作频次,将设备滑块的重力势能与液压油压缩相平衡,使得设备具有绿色节能、提高效率的优点。

关键词：燃料电池液压驱动系统液压控制系统绿色节能新型设备工作节拍重力势能氢能源

庚酰化乙二醇壳聚糖温敏性水凝胶的制备及其药物缓释

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2674-2682页

作者：韩晓杰李征征天津科技大学化工与材料学院天津300457 沂水县第四中学临沂276405 复旦大学聚合物分子工程国家重点实验室上海200433

为了制备一种物理交联的温敏性水凝胶,本文选择水溶性乙二醇壳聚糖(GC)作为基体,通过庚酸酐与GC分子链上的氨基进行酰化反应实现改性,合成了具有不同庚酰度(DS)的庚酰化乙二醇壳聚糖(HAGC)。庚酸酐与GC分子链上氨基的进料摩尔比在0.2~0... 详细信息

为了制备一种物理交联的温敏性水凝胶,本文选择水溶性乙二醇壳聚糖(GC)作为基体,通过庚酸酐与GC分子链上的氨基进行酰化反应实现改性,合成了具有不同庚酰度(DS)的庚酰化乙二醇壳聚糖(HAGC)。庚酸酐与GC分子链上氨基的进料摩尔比在0.2~0.25之间,DS介于26.4%~31.5%。通过在GC骨架上引入疏水性庚酰基团,提高GC在有机溶剂中的溶解度和体外生物降解性,而且还引入了温敏性溶胶-凝胶转变性质。HAGC通过分子间相互作用(氢键和亲疏水相互作用)发生物理交联,响应环境温度变化而发生溶胶-凝胶相变,通过改变HAGC的DS和溶液浓度,可有效调节HAGC水凝胶的溶胶-凝胶转变温度处于25~37℃之间。HAGC水凝胶具有三维多孔结构,随着DS增加,HAGC水凝胶的交联密度增大、溶胀比降低、药物释放速率减慢。HAGC水凝胶对吉西他滨具有缓释作用,药物释放时间可达5天,药物释放率达到70%~91%。HAGC水凝胶以其优良的温敏性能,在药物注射载体领域具有重要的应用价值。

关键词：乙二醇壳聚糖庚酰化温敏性水凝胶溶胶-凝胶转变药物缓释