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横向行波效应激励下埋地油气管道地震响应振动台试验研究

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振动与冲击 2021年第22期40卷 242-250页

作者：代建波胡成涛王利张贵迪西安石油大学机械工程学院西安710065 陕西中立检测鉴定有限公司技术中心西安710077

埋地油气管道为无限长线性结构,如仍采用一致地震输入对其进行地震响应分析,则与实际情况可能存在差异。为研究埋地油气管道在行波效应地震激励下的地震响应规律,研发了双向层状剪切型连续体模型土箱,设计了测试方案,通过埋地油气管道... 详细信息

埋地油气管道为无限长线性结构,如仍采用一致地震输入对其进行地震响应分析,则与实际情况可能存在差异。为研究埋地油气管道在行波效应地震激励下的地震响应规律,研发了双向层状剪切型连续体模型土箱,设计了测试方案,通过埋地油气管道地震响应振动台试验,对比分析了横向一致地震和行波效应地震激励下埋地油气管道和周围土体的应变响应、加速度响应特性和变化规律。试验结果表明:研发的模型土箱能够满足行波效应地震激励和土体连续性双向层状剪切变形的要求;行波效应激励下管道中间截面峰值应变响应更大,管道加速度响应更大,响应曲线的多峰值特征明显;土体加速度响应随着土层埋深自下而上,表现为先减小后增大,且行波效应激励下的波动范围更大;随着加载等级的提高,管道加速度响应逐渐大于周围土体加速度响应,且在行波效应激励时,增大更加明显;土体中埋入管道后,管道与土体间产生了相互作用,且行波效应激励下管-土接触面间隙更大,管道受周围土体的约束力更弱,土体更早进入非线性,管道自身的振动特性表现更为明显。

关键词：埋地油气管道地震响应行波效应双向层状剪切型模型土箱振动台试验

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基于运动放大方法的视觉振动测量方法研究

基于运动放大方法的视觉振动测量方法研究

作者：胡成涛安徽农业大学

学位级别：硕士

随着测量技术的发展,对测量的精度提出了越来越高的要求。机械结构的性能和寿命受振动的影响,因此有必要对机械结构振动测量方法展开深入研究。但现阶段主要的振动测量方法仍然是传感器为主的接触式测量,但在一些复杂工况中,接触式的方... 详细信息

随着测量技术的发展,对测量的精度提出了越来越高的要求。机械结构的性能和寿命受振动的影响,因此有必要对机械结构振动测量方法展开深入研究。但现阶段主要的振动测量方法仍然是传感器为主的接触式测量,但在一些复杂工况中,接触式的方法受限,此时应用视觉测量振动方法测振更为便捷。本文主要是对视觉振动测量方法展开研究,针对两种不同的应用场景,提出相应的振动测量方法。现阶段对振动测量提出了更高精度的要求,振动测量方法的应用场景也更丰富,在一些复杂工况下,传统的测量方法可能难以完成测量任务。针对高精度、高效率的需求,本文通过引入运动放大方法,首先介绍了常见的视频运动放大方法,并在此基础上提出了对视觉振动测量方法进行改进,满足了不同应用情形下的视觉振动测量需求,主要内容如下:首先,在结构表面纹理特征明显的情况下,提出了一种基于运动放大互相关下的局部相位相关匹配算法。该方法通过运动放大互相关函数提高算法初始估计精度,在不牺牲测量的精度的前提下,减少了精确估计步骤的分析计算区域,从而大大提高了算法的计算效率。结果表明,改进的算法与原有的算法在测量同一个结构物体时,达到同等精度结果下,计算时间大大降低。其次,针对特征纹理不明显的结构振动测量,提出了基于加速度相位放大偏差变化的结构振动测量方法。该方法先采用加速度相位放大算法对结构振动视频进行预处理,增强视频图像中的高频低幅运动分量;然后,借鉴了偏差放大算法中的偏差提取过程,以提取出被放大的结构边缘偏差信息组成原始分析矩阵;最后,采用基于SVD的信号提取方法提取偏差变化中的有价值信息,结果表明,采用该方法有效的得到结构的动态响应参数。通过对农机装备中常见的悬臂梁结构为对象加以验证说明,本文为了便于阐释说明,选用理想状态下的轻质悬臂梁上验证了两种视觉振动测量方法,并与欧拉伯努利梁理论计算值进行对比,验证了两种方法的有效性;再通过在光栅尺运动平台上实现了精度对比试验,验证了改进的局部相位相关匹配算法的高效性;最后通过在东风DF1004-6拖拉机上进行振动测试,验证了改进的局部相位相关匹配算法在农机振动测量中的有效性,同时也初步验证了两种视觉测振算法在农机振动测试的可行性。本文提出了两种视觉振动测试方法,并且在常见的悬臂梁结构、光栅尺运动平台以及拖拉机上进行了有效的振动测试,不仅验证了视觉振动测量方法的有效性,同时验证了该方法在实际的农机振动测试中的可行性。

关键词：视觉振动测量视频运动放大技术相位相关匹配偏差提取

油气长输管道-土体相互作用体系地震反应分析及试验研究

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油气长输管道-土体相互作用体系地震反应分析及试验研究

作者：胡成涛西安石油大学

学位级别：硕士

油气长输管道是国家能源大动脉,其安全性和可靠性是国家经济发展的重要保障。油气长输管道经过的场地条件复杂,地震来临时,管道与管周土体的动力响应相互影响,在土体作用下,埋地管道会发生压缩、扭曲、拉裂等破坏。为了准确分析地震作... 详细信息

油气长输管道是国家能源大动脉,其安全性和可靠性是国家经济发展的重要保障。油气长输管道经过的场地条件复杂,地震来临时,管道与管周土体的动力响应相互影响,在土体作用下,埋地管道会发生压缩、扭曲、拉裂等破坏。为了准确分析地震作用下管-土地震耦合响应规律,建立了管-土相互作用模型,并开展了一致/非一致地震激励下管-土地震耦合响应的有限元分析及地震模拟振动台阵试验。本文以管-土地震耦合响应为研究对象,采用有限元数值模拟和振动台试验,以管-土相互作用非线性接触及人工截断模型边界条件设置为核心,提出了在管-土接触面处设置厚度为零且法向“硬”接触和切向“罚刚度”接触的表面接触单元以模拟管-土相互作用,建立了并联弹簧-阻尼器单元模拟连续性土体人工截断模型边界条件,完成了埋地管道考虑管-土相互作用模型的建立并进行了管-土地震耦合响应有限元分析。研发了双向层状剪切连续体模型土箱,结合典型管-土相互作用模型地震模拟振动台阵试验,研究了管道和土体在一致/非一致地震激励下动力耦合响应的规律和特征。研究结果表明:提出的管-土非线性接触分析方法能够较好地模拟管-土相互作用,建立的人工截断模型可以有效地实现连续性土体边界条件的模拟;研发的双向层状剪切模型土箱,能较好地实现土体双向层状剪切变形及双振动台非一致地震动输入;管道应变峰值沿管轴均为中间大两端小,且非一致激励下管道应变峰值为一致激励下的1.2～1.5倍;非一致激励下管道加速度响应较一致激励下增幅更大,且与管周土体受损状态密切相关;非一致与一致激励下土体加速度响应有一定差异,且峰值加速度普遍较输入加速度更大,管周土体在较高加载等级下表现出明显的非线性特征;沿模型箱高度方向由低到高,土体位移逐渐增大,但管道附近位移峰值波动较大。数值模拟及试验分析说明,地震作用下管道和土体之间存在明显的动力相互作用,管道的动力响应与管周土体的受损状态密切相关,非一致地震激励下,管道和土体的动力响应较一致激励下更为剧烈,土体更易破坏而进入非线性阶段,且管道自身的振动特性表现更明显。

关键词：油气长输管道非一致地震激励数值模拟振动台试验

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基于事件触发控制的多智能体系统一致性

基于事件触发控制的多智能体系统一致性

作者：胡成涛北京工业大学

学位级别：硕士

近年来,多智能体系统一致性的分析与综合已成为某一领域工程应用的理论基础。其中,一致性是指每个个体基于自身和邻居智能体的信息,在合适的控制律的作用下,不断调整自身状态,最终使得所有的智能体某一感兴趣的状态达到一致或相同。而... 详细信息

近年来,多智能体系统一致性的分析与综合已成为某一领域工程应用的理论基础。其中,一致性是指每个个体基于自身和邻居智能体的信息,在合适的控制律的作用下,不断调整自身状态,最终使得所有的智能体某一感兴趣的状态达到一致或相同。而控制律或控制协议的选取是解决多智能体系统一致性问题的关键。针对网络系统通讯频率过高和通信负担过重,事件触发控制成为了学者们研究的热点方向。事件触发控制通过设定触发条件来确定控制信号的更新时刻,使得通信更加灵活。基于此,本文研究了多智能体系统一致性事件触发控制问题,主要内容如下:(1)针对线性多智能体系统一致性,设计了分布式事件触发控制器。由于智能体间的通信频率和控制器的更新频率较高,采用事件触发控制器。鉴于智能体间距离更易获得,运用联合测量的方法设计事件的触发条件及控制器。通过构造合适的李雅普诺夫函数,利用李雅普诺夫稳定性理论,证明了所设计的事件触发控制器使得多智能体系统达到一致。通过事件触发的迭代算法,排除了Zeno现象,并得到了控制器的触发时刻序列。(2)在(1)的事件触发控制协议基础上,引入局部估计器,设计了使得含未知参数的线性多智能体系统一致的控制器。考虑系统含未知参数,及实际系统的控制精度要求,在执行器模块引入了局部估计器。同(1)采用联合测量的采样方法设计触发条件,运用李雅普诺夫稳定性理论,给出了系统一致的充分条件。最后给出了数值算例验证了方法的可行性和有效性。

关键词：多智能体系统一致性事件触发控制联合测量局部估计

纵向多点激励下埋地油气管道地震响应试验研究

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防灾减灾工程学报 2023年第2期43卷 259-269页

作者：代建波王利胡成涛张贵迪西安石油大学土木工程学院陕西西安710065 陕西中立检测鉴定有限公司技术中心陕西西安710077

为研究多点地震激励下埋地油气管道的地震响应,设计并制作缩尺埋地油气管道及周围土体模型,利用双台阵地震模拟振动台对其进行纵向一致及多点地震激励下的地震响应研究,分析纵向多点地震激励时不同地震动各加载工况下埋地油气管道土体... 详细信息

为研究多点地震激励下埋地油气管道的地震响应,设计并制作缩尺埋地油气管道及周围土体模型,利用双台阵地震模拟振动台对其进行纵向一致及多点地震激励下的地震响应研究,分析纵向多点地震激励时不同地震动各加载工况下埋地油气管道土体加速度、位移及管道加速度、应变等地震响应的变化规律。结果表明:土箱内不同深度测点位移增量不同,致使土体间产生剪切效应,多点激励时土体变形及破坏程度相较于一致激励明显;土体加速度峰值随加载等级的提高呈增长状态,多点激励时箱内土体加速度峰值变化曲线一致性较差,土体加速度响应产生较大差异;随着加载等级的提高,管道与土体间加速度峰值差值逐渐增大,多点激励会造成管道加速度峰值产生滞后现象;管道顶部轴向应变随管轴表现为两侧小,中间大,多点激励时管道应变增长速率更快,产生的应变更大。

关键词：多点地震激励油气管道地震响应振动台试验

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横向非一致地震激励下埋地管道的动力响应分析

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地震工程学报 2022年第6期44卷 1277-1286页

作者：代建波马静胡成涛赵泽文西安石油大学土木工程学院陕西西安710065 西安石油大学机械工程学院陕西西安710065

为研究埋地管道在地震激励时管-土相互作用的动力响应问题,研发双向层状剪切连续体模型土箱,建立管-土相互作用有限元分析模型,对横向非一致地震激励下埋地管道地震响应进行数值模拟分析,并与试验结果进行对比。结果表明:数值模拟和振... 详细信息

为研究埋地管道在地震激励时管-土相互作用的动力响应问题,研发双向层状剪切连续体模型土箱,建立管-土相互作用有限元分析模型,对横向非一致地震激励下埋地管道地震响应进行数值模拟分析,并与试验结果进行对比。结果表明:数值模拟和振动台试验结果中的管道应变峰值均呈现出沿管道中间大两端小的现象,管道中间应变峰值最小达到两端的1.6倍左右;管道加速度、土体加速度峰值均随着加载等级的提高而增大,涨幅愈加明显,多峰频率由0~10 Hz逐渐向10~20 Hz频域扩散,管道运动更为自由;土体位移随着加载等级的提高呈现逐级增大的现象,在加载等级增加到0.4g时位移曲线斜率减小,土体非线性表现明显。数值模拟和振动台试验对比分析的结论表明数值模拟分析的合理性和试验结果的可靠性,为研究横向非一致激励对埋地管道地震响应的影响提供了依据。

关键词：非一致激励埋地管道数值模拟振动台试验

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湖北磷矿复杂地层深孔钻探施工工艺

探矿工程（岩土钻掘工程） 2010年第11期37卷 19-21页

作者：胡成涛郑门关周红心许华松中化地质矿山总局湖北地质勘查院湖北荆州434000 中国冶金地质勘查总局中南局湖北武汉430081

介绍了湖北兴山磷矿复杂地层深孔钻探施工工艺。针对复杂地层合理选择了钻头和钻进工艺参数;对破碎孔段采用优质泥浆钻进后,下套管稳定孔壁;对坍塌、掉块严重的孔段采用水泥浆封孔固壁;同时合理选择了绳索取心钻具,利用XY-5型钻机,完成... 详细信息

介绍了湖北兴山磷矿复杂地层深孔钻探施工工艺。针对复杂地层合理选择了钻头和钻进工艺参数;对破碎孔段采用优质泥浆钻进后,下套管稳定孔壁;对坍塌、掉块严重的孔段采用水泥浆封孔固壁;同时合理选择了绳索取心钻具,利用XY-5型钻机,完成了复杂地层1930 m深孔钻探任务。

关键词：复杂地层深孔钻探封孔固壁绳索取心

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单电极分区寻址光电化学生物传感研究进展

分析科学学报 2025年

作者：刘仪胡成国武汉大学化学与分子科学学院

光学96孔板是高通量生化分析中最常用的分析平台,然而发展类似的高通量生物传感体系对于电化学传感方法而言却是巨大的挑战。基于单电极分区寻址检测原理的光电化学传感器,可采用单通道电化学检测设备及单个自动化寻址光源,构建出类似光... 详细信息

光学96孔板是高通量生化分析中最常用的分析平台,然而发展类似的高通量生物传感体系对于电化学传感方法而言却是巨大的挑战。基于单电极分区寻址检测原理的光电化学传感器,可采用单通道电化学检测设备及单个自动化寻址光源,构建出类似光学96孔板的便携式多目标/高通量生物传感体系,其灵敏度高、检测速度快、成本低廉,在电化学传感领域得到越来越多的关注。本综述以单电极分区寻址光电化学生物传感器的信号产生机制为主线,介绍了该领域近年来的研究现状、发展趋势以及存在的挑战。

关键词：光电化学传感器光寻址生物传感器多目标检测高通量传感光学96孔板

不同禾本科植物对矿区重金属污染土壤的修复效果研究

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陕西科技大学学报 2025年第1期43卷 23-28页

作者：贾红磊安昊东王晴李成涛陕西科技大学环境科学与工程学院陕西西安710021

以秦岭腹地凤县典型铅锌尾矿区周边的农田土壤为研究对象,采用黑麦草、剪股颖、百慕大草三种类型的草本植物进行室内盆栽实验,阐述了干旱胁迫对植物生长的影响,探究不同禾本科植物在干旱半干旱地区对重金属污染土壤的修复效果,以期筛选... 详细信息

以秦岭腹地凤县典型铅锌尾矿区周边的农田土壤为研究对象,采用黑麦草、剪股颖、百慕大草三种类型的草本植物进行室内盆栽实验,阐述了干旱胁迫对植物生长的影响,探究不同禾本科植物在干旱半干旱地区对重金属污染土壤的修复效果,以期筛选出能够适合在金属矿区修复中种植的耐旱性草本植物.结果表明:相比剪股颖和百慕大草,黑麦草在该土壤条件下能够具有较高的生物量累积,且在干旱条件下生物量降低的较少(P<0.05),黑麦草的丙二醛(MDA)含量与电导率(EC)较低,说明其具有较好的耐旱能力和较高的重金属耐受能力(P<0.05).在重金属污染土壤修复中,黑麦草中Cd、Pb和Zn的含量最高,且对Cd的富集系数可达到0.98,种植黑麦草对土壤中Cd的去除效率高达50%以上,Pb的去除效率为15.5%.因此,研究认为黑麦草对于凤县矿区Pb、Zn和Cd污染土壤具有更好的修复潜力.

关键词：重金属干旱土壤修复植物筛选

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