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基于变形机动分析的薄壁箱梁畸变效应研究

铁道学报 2024年第6期46卷 173-180页

作者：刘泽翔张元海兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

提出一种通过角点位移分析箱梁畸变效应的理论解析法。基于变形机动分析,以分解的角点位移描述和分析箱梁畸变行为;根据应变假设和闭合箱室满足的翘曲位移连续性条件推导畸变翘曲位移及应力分布模式;根据势能驻值原理,建立以角点位移为... 详细信息

提出一种通过角点位移分析箱梁畸变效应的理论解析法。基于变形机动分析,以分解的角点位移描述和分析箱梁畸变行为;根据应变假设和闭合箱室满足的翘曲位移连续性条件推导畸变翘曲位移及应力分布模式;根据势能驻值原理,建立以角点位移为未知量的畸变控制微分方程。通过数值算例,验证解析理论和计算方法的正确性。结果表明:按翘曲模式分析的截面翘曲位移沿板宽按直线分布,翘曲正应力的分布与在板元弯曲假设下的应力分布规律相同;考虑泊松比影响后的横向弯矩相比于忽略泊松比时增大未超过0.6%;角点沿垂直顶(底)板方向的畸变位移大于其沿垂直腹板方向的位移分量;腹板与顶板交点处的翘曲正应力和横向弯矩小于腹板与底板交点处的相应值;腹板倾角变化对翘曲正应力和横向弯矩有显著影响,合理减小腹板倾角可一定程度减小翘曲正应力和横向弯矩。

关键词：薄壁箱梁畸变效应变形机动分析角点位移势能驻值原理

基于RF建立的双层桥墩矢量式损伤极限状态能力模型

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第3期54卷 658-667页

作者：郭威佐王克海东南大学交通学院南京211189 交通运输部公路科学研究院北京100088

为了确定双层桥墩的抗震能力,基于随机森林(RF)算法构建了双层桥墩的矢量式损伤极限状态能力模型.将地震动激励角视作为一个符合均匀分布的随机变量,通过大量推倒(Pushover)分析构建双层桥墩的能力样本数据库,以训练其能力值预测模型,... 详细信息

为了确定双层桥墩的抗震能力,基于随机森林(RF)算法构建了双层桥墩的矢量式损伤极限状态能力模型.将地震动激励角视作为一个符合均匀分布的随机变量,通过大量推倒(Pushover)分析构建双层桥墩的能力样本数据库,以训练其能力值预测模型,并利用SHAP进行特征重要性分析.结果表明:双层桥墩的能力阈值不服从对数正态分布,且分布参数明显不同于以往研究的建议值;矢量式损伤极限状态能力模型能有效识别双层桥墩能力的分层现象,决定系数R^(2)>0.95,具有良好的预测性;地震动激励角显著影响双层桥墩的抗震能力.相比于上层墩柱,双层桥墩严重损伤极限状态的目标值更容易受到下层墩柱特征参数的影响,可适当关注下层墩柱属性以增强双层桥墩整体的抗震性能.

关键词：桥梁工程双层桥墩地震动激励角随机森林(RF) 可解释性

冻融条件下纤维混凝土的力学性能及损伤模型研究

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功能材料 2024年第2期55卷 2193-2200页

作者：仲海民中铁建大桥工程局集团第三工程有限公司沈阳110043

以聚丙烯纤维(PP)为增韧材料,通过硝酸和超声协同处理对纤维表面进行了氧化处理,制备出了纤维混凝土,在氯化钠盐渍溶液中进行了快速冻融试验,研究了纤维表面处理时间对混凝土力学性能和抗冻性能的影响,建立了混凝土冻融损伤模型。结果表... 详细信息

以聚丙烯纤维(PP)为增韧材料,通过硝酸和超声协同处理对纤维表面进行了氧化处理,制备出了纤维混凝土,在氯化钠盐渍溶液中进行了快速冻融试验,研究了纤维表面处理时间对混凝土力学性能和抗冻性能的影响,建立了混凝土冻融损伤模型。结果表明,硝酸和超声协同处理后在纤维表面引入了更多的含氧基团,提高了纤维表面的化学活性,纤维表面出现了较多的凸起,表面粗糙度增加,纤维和混凝土基质的粘结性增强,混凝土的强度和韧性提高。纤维表面处理3 h的混凝土的抗压强度和抗折强度达到最大值,分别为40.9和5.16 MPa。以纤维混凝土的相对动弹性模量、质量损失率分别与冻融次数进行了拟合并建立了冻融损伤模型,结果发现混凝土质量损失率与冻融次数的模型更为敏感,纤维表面处理3 h的混凝土的使用寿命最长为17.83年,所有模型的拟合优度均超过0.95,损伤模型能够较准确地反映出观测数据的变化,可用于预测混凝土在冻融循环下的寿命。

关键词：聚丙烯纤维混凝土盐冻循环力学性能损伤模型

考虑约束扭转二次剪力流影响的箱梁畸变效应分析

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第4期54卷 937-943页

作者：王晨光张元海兰州交通大学土木工程学院兰州730070

为了揭示箱梁约束扭转和畸变之间的耦联关系,研究约束扭转对箱梁畸变效应的影响,根据约束扭转二次剪力流形成的畸变荷载,建立了考虑约束扭转的箱梁畸变控制微分方程.基于乌曼斯基第二理论,提出约束扭转剪力流是基于约束扭转引起的畸变... 详细信息

为了揭示箱梁约束扭转和畸变之间的耦联关系,研究约束扭转对箱梁畸变效应的影响,根据约束扭转二次剪力流形成的畸变荷载,建立了考虑约束扭转的箱梁畸变控制微分方程.基于乌曼斯基第二理论,提出约束扭转剪力流是基于约束扭转引起的畸变效应修正后的总扭矩布雷特剪力流,并通过Ansys有限元模型和能量法计算结果对理论公式进行了验证.数值算例结果表明:2种不同约束扭转剪力流分解方法计算所得结果完全一致;不同计算点处的约束扭转剪应力与Ansys有限元法计算结果吻合良好;扭转畸变翘曲总正应力、畸变翘曲正应力均与按能量法计算所得结果吻合良好,误差不超过10%.计入约束扭转二次剪应力的影响能够更准确地计算箱梁畸变效应.

关键词：箱梁约束扭转畸变效应耦联分析

基于YOLO v5的农田杂草识别轻量化方法研究

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农业机械学报 2024年第1期55卷 212-222,293页

作者：冀汶莉刘洲邢海花西安科技大学通信与信息工程学院西安710600 海南师范大学信息科学技术学院海口571158

针对已有杂草识别模型对复杂农田环境下多种目标杂草的识别率低、模型内存占用量大、参数多、识别速度慢等问题,提出了基于YOLO v5的轻量化杂草识别方法。利用带色彩恢复的多尺度视网膜(Multi-scale retinex with color restoration, MS... 详细信息

针对已有杂草识别模型对复杂农田环境下多种目标杂草的识别率低、模型内存占用量大、参数多、识别速度慢等问题,提出了基于YOLO v5的轻量化杂草识别方法。利用带色彩恢复的多尺度视网膜(Multi-scale retinex with color restoration, MSRCR)增强算法对部分图像数据进行预处理,提高边缘细节模糊的图像清晰度,降低图像中的阴影干扰。使用轻量级网络PP-LCNet重置了识别模型中的特征提取网络,减少模型参数量。采用Ghost卷积模块轻量化特征融合网络,进一步降低计算量。为了弥补轻量化造成的模型性能损耗,在特征融合网络末端添加基于标准化的注意力模块(Normalization-based attention module, NAM),增强模型对杂草和玉米幼苗的特征提取能力。此外,通过优化主干网络注意力机制的激活函数来提高模型的非线性拟合能力。在自建数据集上进行实验,实验结果显示,与当前主流目标检测算法YOLO v5s以及成熟的轻量化目标检测算法MobileNet v3-YOLO v5s、ShuffleNet v2-YOLO v5s比较,轻量化后杂草识别模型内存占用量为6.23 MB,分别缩小54.5%、12%和18%;平均精度均值(Mean average precision, mAP)为97.8%,分别提高1.3、5.1、4.4个百分点。单幅图像检测时间为118.1 ms,达到了轻量化要求。在保持较高模型识别精度的同时大幅降低了模型复杂度,可为采用资源有限的移动端设备进行农田杂草识别提供技术支持。

关键词：杂草识别目标检测 YOLO v5s 轻量化特征提取网络 Ghost卷积模块注意力机制

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钢筋混凝土框架结构屈服机制研究进展

建筑结构学报 2024年第6期45卷 1-15页

作者：杨锐罗开海黄世敏中国建筑科学研究院北京100013

针对历年多次大地震中钢筋混凝土框架结构大多未能实现“强柱弱梁”的问题,结合20世纪80年代以来我国抗震规范历次修订的背景资料,对国内外钢筋混凝土框架结构屈服机制的研究成果以及规范相关规定的沿革情况进行综述。首先,对我国GBJ 11... 详细信息

针对历年多次大地震中钢筋混凝土框架结构大多未能实现“强柱弱梁”的问题,结合20世纪80年代以来我国抗震规范历次修订的背景资料,对国内外钢筋混凝土框架结构屈服机制的研究成果以及规范相关规定的沿革情况进行综述。首先,对我国GBJ 11—1989《建筑抗震设计规范》中有关框架结构梁柱节点的研究背景及有关规定进行了介绍;其次,对21世纪以来国内外部分强震中框架结构的震害现象及特征进行概述,梳理分析了震后若干反思性研究成果,并对比分析了国内外规范的相关规定;再次,结合国内外有关RC框架结构屈服机制的最新研究动态,从微观层面的材料本构方程和宏观层面的构件物理方程进行分析,指出采用基于强度准则的能力设计方法在理论上存在明显缺陷,应基于变形(应变)破坏准则进行RC框架结构整体屈服机制的研究。鉴于目前框架结构屈服机制抗震设计方法存在的问题,提出可采用构件变形能力需求比作为指标,充分考虑构件刚度配置、结构破坏演化进程中构件刚度退化对内力重分布的影响规律等因素,从节点、构件、结构层面综合开展理论与试验研究,全面构建基于变形准则的能力设计方法。

关键词：钢筋混凝土框架结构屈服机制变形准则变形能力需求比能力设计方法

非对称破坏模式下临坡地基的Meyerhof承载力新解

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岩土工程学报 2024年第5期46卷 1077-1084页

作者：晏青赵均海张常光长安大学建筑工程学院陕西西安710061 山东理工大学建筑工程学院山东淄博255000

利用统一强度理论的平面应变强度方程,综合考虑中间主应力、基础至坡肩的水平距离、边坡高度和基底粗糙情况等因素,提出临坡地基坡面非对称破坏模式和坡底非对称破坏模式,继而建立条形基础下临坡地基新的Meyerhof承载力解答,给出具体应... 详细信息

利用统一强度理论的平面应变强度方程,综合考虑中间主应力、基础至坡肩的水平距离、边坡高度和基底粗糙情况等因素,提出临坡地基坡面非对称破坏模式和坡底非对称破坏模式,继而建立条形基础下临坡地基新的Meyerhof承载力解答,给出具体应用步骤并开展理论退化分析与对比验证。研究表明:考虑坡后土体强度贡献所提出的非对称破坏模式更符合临坡地基的实际破坏形态;所得临坡地基Meyerhof承载力解答与文献模型试验和数值模拟均吻合良好;中间主应力可明显提高临坡地基的承载力;临坡地基承载力随边坡高度增加先减小后恒定。研究结果合理反映了土体强度的中间主应力效应、破坏模式的非对称性以及基础旁侧土体强度等工程实际情况,对临坡地基优化设计具有一定的理论指导意义。

关键词：临坡地基地基承载力非对称破坏模式 Meyerhof理论统一强度理论

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流量调节器管路系统自激振荡及稳定性

航空学报 2024年第11期45卷 272-287页

作者：董蒙邢理想徐浩海西安航天动力研究所液体火箭发动机技术重点实验室西安710100 航天推进技术研究院西安710100

流量调节器管路系统是液氧煤油发动机中的重要模块,通过探究该系统的稳定性特征,为减小参数振荡的改进措施提供方向。通过非线性与小偏差线性方法,揭示自激振荡机制,获得系统分岔特性和稳定边界。研究发现:平衡点不稳定是自激振荡的形... 详细信息

流量调节器管路系统是液氧煤油发动机中的重要模块,通过探究该系统的稳定性特征,为减小参数振荡的改进措施提供方向。通过非线性与小偏差线性方法,揭示自激振荡机制,获得系统分岔特性和稳定边界。研究发现:平衡点不稳定是自激振荡的形成条件,系统从线性项为主导的78.81 Hz发散振荡,逐步发展为非线性主导的70.01 Hz等幅振荡。随着压差增大,系统发生了Hopf超临界分岔,稳定区域随之缩小;随着节流面积增大,系统出现了Hopf亚临界分岔,稳定区域随之扩大。减小管长与增大管径均减弱了不稳定的幅值条件,皆有利于系统稳定。调节器阻尼孔对稳定边界影响不大,减小该孔径可明显减小自激振荡幅值。调节器矩形槽高度增大可使稳定区域增大,在高度为4.5、2.5 mm时分别出现了复杂的稳定边界分支、分岔曲线拐点。流量边界下的系统稳定性取决于静态负载曲线的差率,当工作在负差率区,系统不稳定,且流量边界下系统稳定域比压力边界更大。

关键词：流量调节器自激振荡稳定性分岔特性稳定边界

基于双向流固耦合的舵翼组合结构声振特性研究

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振动与冲击 2024年第20期43卷 213-220页

作者：张振海仝博屈铎海军工程大学舰船与海洋学院武汉430033 海军工程大学动力工程学院武汉430033

为实现对水下航行器转舵过程中舵翼周围流场和声场的精细化模拟,以双向流固耦合理论为基础,采用分离涡模拟湍流模型计算流场信息、利用自动匹配层技术处理声固耦合边界,计算分析了转舵时舵翼组合结构的流-固-声耦合特性,经与模型试验对... 详细信息

为实现对水下航行器转舵过程中舵翼周围流场和声场的精细化模拟,以双向流固耦合理论为基础,采用分离涡模拟湍流模型计算流场信息、利用自动匹配层技术处理声固耦合边界,计算分析了转舵时舵翼组合结构的流-固-声耦合特性,经与模型试验对比验证了该方法的准确性。在此基础上,计算分析了舵角变化、集中荷载、舵内充水、流速对结构声辐射的影响。结果表明:舵角变大增加了流场的不均匀性,降低了舵翼组合结构的刚度,这使得翼型的振动更加剧烈,因此总声压级和振动加速度级均增大;等幅值的周期性激励,荷载分布越集中,对声辐射的贡献越大;舵内充水可降低中高频段范围的声压幅值,但会增加结构声辐射的线谱数量;流速增加会提高流激噪声幅值。

关键词：舵翼结构流固耦合流激噪声振动