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典型箱梁竖向涡激气动力行波效应与抑振机理

振动工程学报 2024年

作者：胡传新戴钢赵林王相龙葛耀君武汉科技大学城市建设学院武汉科技大学城市更新湖北省工程研究中心同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室同济大学桥梁结构抗风技术交通运输行业重点实验室

为研究增设检修轨道导流板、人行道栏杆抑流板等气动措施抑振机理，开展了大尺度节段模型测振测压风洞试验。基于表面压力时空分布特征及其统计特性提出了气动行波假设，结合谱本征正交分解（Spectral Proper Orthogonal Decomposition,... 详细信息

为研究增设检修轨道导流板、人行道栏杆抑流板等气动措施抑振机理，开展了大尺度节段模型测振测压风洞试验。基于表面压力时空分布特征及其统计特性提出了气动行波假设，结合谱本征正交分解（Spectral Proper Orthogonal Decomposition,SPOD）方法进行验证，并提出气动力时空能量图谱，进一步量化与解构了复杂的时空压力场，揭示了流线型箱梁涡振机理及气动措施抑振机理。研究表明：原始断面在试验风速内存在3阶竖向涡振锁定区间，其中第3阶锁定区振幅最大。增设检修轨道导流板后，断面最大振幅减小53.1%，增设人行道栏杆扶手抑流板后涡振消失。断面表面复杂压力场可表达为多个不同激励源诱发的气动力时空分布模式的线性叠加。原始断面表面压力场由断面振动基频处1阶SPOD模态对应压力时空分布主导，同时上表面模态压力时空分布占主导地位。上表面主导模态压力沿下游呈现行波式演变，贡献值呈波浪式分布，统称为“气动行波”效应。上表面气动行波作用强度远大于下表面。气动行波传播可由分布气动力与涡激力相位差单调递减表征。原始断面上表面气动行波波长与贡献值空间分布波长基本一致，约等于前后缘防撞栏杆之间距离。增设导流板后，上表面主导气动行波传播模式基本不变，作用强度减小，从而涡振幅值减小。增设抑流板使得上表面能量分布呈宽带分布特征，锁频现象消失，故而不发生涡振。研究提炼了涡振时断面表面复杂压力场中的关键和主导气动力时空演变模式——气动行波，为桥梁主梁断面涡振机理分析和涡激力数理模型构建提供了思路。

关键词：桥梁工程气动措施气动行波效应涡振抑振机理涡激振动流线型闭口箱梁

γ辐照-腐蚀后硼硅酸盐玻璃的形貌及元素行为

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辐射研究与辐射工艺学报 2024年第2期42卷 42-50页

作者：牛书通王相龙凌永生单卿史潮贾文宝张建东中核四〇四有限公司嘉峪关735100 南京航空航天大学材料科学与技术学院南京211106

硼硅酸盐玻璃是现有综合性能最好的深地处置高放废物固化材料,其辐照稳定性是影响放射性核素向生物圈泄漏的重要因素。对此,在室温下分别以8 kGy和800 kGy的γ射线辐照三组分硼硅酸盐玻璃(NBS),并对辐照后的样品在不同时间下的浸出行为... 详细信息

硼硅酸盐玻璃是现有综合性能最好的深地处置高放废物固化材料,其辐照稳定性是影响放射性核素向生物圈泄漏的重要因素。对此,在室温下分别以8 kGy和800 kGy的γ射线辐照三组分硼硅酸盐玻璃(NBS),并对辐照后的样品在不同时间下的浸出行为展开研究。采用光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对实验样品的表面形貌进行分析,利用能量色散X射线谱仪(EDS)分析元素分布,并用电感耦合-等离子体光发射光谱仪(ICP-OES)对溶液元素进行表征。结果表明:γ射线在8~800 kGy的吸收剂量范围内会对硼硅酸盐玻璃的浸出行为产生影响。此外,随着腐蚀时间的延长,玻璃腐蚀效应逐渐覆盖了辐照效应。与8 kGy辐照相比,NBS玻璃样品在800 kGy辐照下的元素行为变化更为明显。在高剂量辐照后,腐蚀对表面形貌的影响更为显著,而腐蚀7 d后NBS玻璃的元素浸出率更高。

关键词： γ 辐照硼硅酸盐玻璃表面形貌元素浸出

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薄层状岩体隧道冒顶机制及支护方案优化研究

现代隧道技术 2024年第1期61卷 252-259页

作者：魏传文王相龙杨旭旭赵玉棣邵行满新杰张长安周洋洋张作顺山东高速基础设施建设有限公司济南250101 山东科技大学土木工程与建筑学院青岛266590 山东省交通规划设计院集团有限公司济南250101

以山东省临淄—临沂高速公路曹家顶隧道为工程背景,采用三维离散元数值计算软件3DEC建立分析模型,探究薄层状岩体条件下隧道冒顶机理。通过拱顶岩体离层监测及塑性区分析,指出原有锚杆支护体系无法有效控制冒落高度是造成拱顶冒落的根... 详细信息

以山东省临淄—临沂高速公路曹家顶隧道为工程背景,采用三维离散元数值计算软件3DEC建立分析模型,探究薄层状岩体条件下隧道冒顶机理。通过拱顶岩体离层监测及塑性区分析,指出原有锚杆支护体系无法有效控制冒落高度是造成拱顶冒落的根本原因。据此,提出锚索支护方案并进行支护参数优化分析,包括不同锚索长度、顶板锚索根数及边墙锚杆数量比3个参数。通过对数值计算结果进行分析,确定顶板范围内施作5根锚索,长度为5.5 m,边墙锚杆数量比0.5的锚索支护优化方案。选取具有冒顶风险的隧道区间开展锚索支护试验,监测数据显示,试验断面锚索平均轴力值比常规断面同位置处锚杆平均轴力值在拱肩下、拱肩上、拱顶位置分别提高65.1%、31%和8.5%,说明锚索支护体系相比锚杆支护体系可有效控制拱顶冒落。

关键词：薄层状岩体冒顶灾害 3DEC数值模拟锚索支护现场监测

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岩石非对称凸起结构面抗剪特性试验研究

山东科技大学学报(自然科学版) 2024年

作者：郑菲魏传文王相龙杨旭旭赵玉棣邵行满新杰张长安周洋洋薛洪运山东科技大学土木工程与建筑学院山东高速基础设施建设有限公司山东省交通规划设计院集团有限公司

基于楔齿形结构面形貌特征,制作3种不同形貌的结构面,研究了楔齿结构特征参数最大潜在接触面积比A0在不同法向应力作用下对结构面剪切特性的影响规律。试验结果表明,结构面法向应力较小、A0较大情况下的破坏模式主要是爬坡磨损,其剪切应... 详细信息

基于楔齿形结构面形貌特征,制作3种不同形貌的结构面,研究了楔齿结构特征参数最大潜在接触面积比A0在不同法向应力作用下对结构面剪切特性的影响规律。试验结果表明,结构面法向应力较小、A0较大情况下的破坏模式主要是爬坡磨损,其剪切应力-位移曲线呈现滑移型;随着法向应力增大、A0减小,破坏模式逐渐转变为爬坡切齿和完全剪断破坏,其剪切应力-位移曲线呈现峰值剪断Ⅰ型和峰值剪断Ⅱ型。法向应力增大限制持续剪胀效应,而A0的减小改变了迎坡面的受力,使凸起在发生剪断时的有效承载面积增大,从而影响结构面抗剪强度。基于试验研究结果提出了新的结构面抗剪强度模型,为岩石非对称凸起结构面抗剪强度计算提供了参考依据。

关键词：岩石非对称凸起最大潜在接触面积比结构面破坏模式抗剪特性

壳聚糖递送系统在肿瘤光热治疗中的应用和进展

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中国现代应用药学 2023年第12期40卷 1728-1737页

作者：王相龙邱利焱浙江大学高分子科学与工程学系杭州310058

肿瘤持续侵袭着人类健康,光热治疗作为一种肿瘤治疗的新方法受到越来越多的关注和研究。壳聚糖是一种天然来源丰富的阳离子多糖,具有良好的生物相容性、可降解性、结构衍生化特性。壳聚糖及其衍生物的骨架上含有大量的氨基和羟基,可通... 详细信息

肿瘤持续侵袭着人类健康,光热治疗作为一种肿瘤治疗的新方法受到越来越多的关注和研究。壳聚糖是一种天然来源丰富的阳离子多糖,具有良好的生物相容性、可降解性、结构衍生化特性。壳聚糖及其衍生物的骨架上含有大量的氨基和羟基,可通过物理或者化学方法形成壳聚糖纳米粒、水凝胶以及涂层等多种形式的载体,装载或结合光热转换剂,在近红外激光辐射下形成局部高温抑制肿瘤细胞。本综述系统介绍了壳聚糖递送系统在肿瘤光热治疗方面的研究进展。

关键词：壳聚糖肿瘤光热治疗纳米粒水凝胶材料涂层

火箭发动机复合材料燃料贮箱结构设计及缠绕成型工艺研究

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火箭发动机复合材料燃料贮箱结构设计及缠绕成型工艺研究

作者：王相龙合肥工业大学

学位级别：硕士

航天技术标志着人类文明的先进成果,是一个国家科技水平的综合体现,推进剂贮箱作为卫星、火箭等航天运载器推进系统的重要组成部分,其新材料的应用始终是研究的最前沿。应用碳纤维复合材料可以使贮箱结构重量减轻20%～40%,降低运输成本... 详细信息

航天技术标志着人类文明的先进成果,是一个国家科技水平的综合体现,推进剂贮箱作为卫星、火箭等航天运载器推进系统的重要组成部分,其新材料的应用始终是研究的最前沿。应用碳纤维复合材料可以使贮箱结构重量减轻20%～40%,降低运输成本,经济效益极佳,复合材料贮箱取代传统的全金属贮箱是未来贮箱制造技术的发展趋势。本文以某一型号液体火箭发动机纤维缠绕全复合材料燃料贮箱等比例缩小后的模型为研究对象,进行了如下研究:(1)分析了各种缠绕线型的优缺点,针对缠绕角、测地线、非测地线以及中心转角等概念深入探讨,选择螺旋缠绕与环向缠绕交替缠绕成型复合材料贮箱,其中螺旋缠绕按照非测地线缠绕更加合适;采用四阶变步长Runge-Kutta法可以同时求得缠绕角和中心转角两个方程的精确的数值解;研究了可均匀布满芯模表面的缠绕线型,设计出了贮箱的缠绕线型,其切点数为10,赤道处缠绕角为30°;基于等轮廓约束方法,采用逐步搜索法可求得落纱角;计算出了丝嘴运动轨迹,可用于缠绕,在纱宽为9 mm,缠绕角30°的条件下,纤维缠绕101个循环可均匀布满贮箱表面;采用三次样条法计算出封头段的厚度,在距离极孔一个带宽处厚度最大。(2)比较了三种包含基体失效形式的复合材料失效准则的优缺点,选择Puck失效准则最为合适;介绍了正交各向异性单层板的应力-应变关系,通过单向板力学性能试验测得本文所用复合材料的五个强度、拉伸模量、剪切模量及泊松比;通过分析贮箱各单层应力,结合多岛遗传算法,优化出铺层方案为[±30°,90°,±30°,90°,±30°],经过有限元强度分析,预测其最终失效载荷为2.8 MPa,失效位置在接头附近。(3)研究制作了水溶性砂芯模作为贮箱的芯模,以便于后期脱模;根据缠绕成型工艺的设计方案和铺层结构的设计方案,缠绕成型了复合材料贮箱样件;经过气密性试验和水压爆破试验,其失效载荷为3.0 MPa,与预测结果相差6.7%。本文创新之处主要是提出了一种复合材料贮箱铺层结构设计方法以及无内衬复合材料贮箱成型工艺。本文力求建立一个包含缠绕成型工艺设计、设计参数获取、铺层结构设计、有限元强度校核分析、芯模成型工艺以及缠绕成型工艺在内的复合材料贮箱的设计和研制流程,试验结果验证了设计与研制流程的合理性。本文的研究成果可为火箭发动机全复合材料贮箱的研制提供重要的参考意义。

关键词：火箭发动机燃料贮箱复合材料纤维缠绕非测地线失效分析

微米CT扫描尺度下构造煤微裂隙结构特征及其对渗透性的控制

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煤炭学报 2023年第3期48卷 1325-1334页

作者：王相龙潘结南王凯李建新程南南李猛河南理工大学资源环境学院河南焦作454000 中原经济区煤层(页岩)气河南省协同创新中心河南焦作454000

煤中裂隙是煤层气运移的主要通道,是影响和控制煤储层渗透性的直接因素。我国构造煤普遍发育,不同类型构造煤中裂隙特征差异显著,对煤储层渗透性的影响也不一样。因此,对构造煤中裂隙与渗透性的研究十分必要。选取河南平煤十三矿和山西... 详细信息

煤中裂隙是煤层气运移的主要通道,是影响和控制煤储层渗透性的直接因素。我国构造煤普遍发育,不同类型构造煤中裂隙特征差异显著,对煤储层渗透性的影响也不一样。因此,对构造煤中裂隙与渗透性的研究十分必要。选取河南平煤十三矿和山西晋城胡底矿中、高煤阶的2种变形程度构造煤,首先利用环氧树脂制作了柱状构造变形煤样品,解决了构造变形煤制样难的问题;其次通过扫描电镜、微米CT扫描结合数字图像处理技术展现了2种构造煤中开度大于15μm裂隙的发育特征、分布规律、形态与结构的差异性;最后基于泊肃叶定律、三轴渗透实验结合CT扫描裂隙结构参数建立了渗透率预测模型,并探讨了裂隙结构对渗透性的控制机理。研究结果表明,在开度>15μm尺度下弱构造变形煤(偏向原生结构煤)多发育形态简单的大裂隙,裂隙连通性与连接强度均较差,而强构造变形煤中微裂隙形态复杂,裂隙的连通性与连接强度均较好,强构造变形煤的裂隙率大于弱构造变形煤。2种构造煤渗透率随有效应力增大均呈负指数下降趋势。煤储层渗透率受多因素综合控制,包括裂隙开度、数量、体积、连通性与连接强度,其中裂隙开度的影响最为显著。在此基础上,综合考虑到这些控制渗透率的因素以及裂隙分形维数与粗糙度建立了管状裂隙渗透率预测模型,并验证了该模型在此尺度下预测渗透率的准确性和适用性。

关键词：构造煤裂隙渗透性微米CT 煤层气

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水分对富矿粉烧结制粒的影响机制

钢铁研究学报 2023年第5期35卷 532-540页

作者：郄亚娜王相龙蒋孟欣王建芳王延江刘然华北理工大学冶金与能源学院教育部现代冶金技术重点实验室河北唐山063009 德龙钢铁有限责任公司河北邢台054400

富矿粉铁有品位高、杂质少的优点,但粒度较大,制粒效果较差。水分是影响烧结制粒的关键因素,研究了水分对富矿粉烧结制粒过程及料层透气性的影响,并提出了制粒小球破损机制的表征方法。通过对比分析制粒小球的湿强度、干强度和抗脱粉性... 详细信息

富矿粉铁有品位高、杂质少的优点,但粒度较大,制粒效果较差。水分是影响烧结制粒的关键因素,研究了水分对富矿粉烧结制粒过程及料层透气性的影响,并提出了制粒小球破损机制的表征方法。通过对比分析制粒小球的湿强度、干强度和抗脱粉性能,获得了不同混合料水分条件下制粒小球长大模式及破损机制。研究结果表明:随混合料水分含量的增加,混合料制粒效果明显得到改善,颗粒长大指数GI增加,制粒小球粒度增大,粒度大于3 mm占比均明显增多,粒度小于1 mm占比降低,料层透气性也得到改善。不同粒级制粒小球内水的存在状态不同,粒度在3~8 mm制粒小球中液桥主要呈毛细管状分布,颗粒之间粘结力较大,制粒小球呈滚雪球模式长大,粘附层联结紧密,而粒度大于8 mm制粒小球主要以随机或非随机粘合模式长大,水在颗粒间的液桥多以液滴状存在,颗粒间粘结力较弱,易发生破损,因此在水分含量较高时制粒小球干强度KI降低。并通过对比分析运输和干燥过程制粒小球抗脱粉性能B1和B2,获得当混合料水分质量分数超过7.5%时,制粒小球破损主要受烧结料层的热气流冲击作用。综合考虑制粒效果和料层的透气性,富矿粉烧结混合料水分质量分数应在7.50%~8.05%之间。

关键词：富矿粉制粒效果制粒小球强度透气性液桥

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临临高速公路工程安全技术及管理要点分析

交通节能与环保 2023年第S1期19卷 20-22页

作者：王相龙黑白阳山东高速基础设施建设有限公司山东济南250000 山东省路桥集团有限公司山东济南250000

“平安工程”在临临高速公路建设中扮演着关键的角色,其重要作用体现在全面的风险评估、实施监管和控制、安全培训教育以及事故后处理等多个方面。本文结合工程建设管理措施,分析了工程安全技术的控制要点,并且就平安工程的经验进行总结... 详细信息

“平安工程”在临临高速公路建设中扮演着关键的角色,其重要作用体现在全面的风险评估、实施监管和控制、安全培训教育以及事故后处理等多个方面。本文结合工程建设管理措施,分析了工程安全技术的控制要点,并且就平安工程的经验进行总结,在“平安工程”的指导下,临临高速公路建设得以高效顺利地进行,并确保了施工人员和周边居民的生命财产安全。

关键词：平安工程工程安全技术建设管理安全教育