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基于损伤塑性的水电站厂房地震响应分析研究

基于损伤塑性的水电站厂房地震响应分析研究

作者：苏晨辉西安理工大学

学位级别：硕士

中国的水电建设取得了举世瞩目的辉煌成就,但水能资源分布同高烈度设防区高度重合的现状使得大量重要水工建筑物暴露在了强震的威胁之下,因此必须重视有关水工建筑物抗震的研究。水电站厂房是水电生产的核心部位,其上、下部结构的质量... 详细信息

中国的水电建设取得了举世瞩目的辉煌成就,但水能资源分布同高烈度设防区高度重合的现状使得大量重要水工建筑物暴露在了强震的威胁之下,因此必须重视有关水工建筑物抗震的研究。水电站厂房是水电生产的核心部位,其上、下部结构的质量、刚度差异明显,地震动响应规律及抗震性能明显区别于大坝、进水塔等,且有关它的地震动响应分析研究进展明显滞后于其它建筑物,因此更应加快、加深该方面的研究进度,为水能资源的合理、安全开发打下坚实的理论基础。本文以混凝土损伤塑性本构为基础,通过有限元数值模拟、多因素耦合建模,开展了针对水电站厂房的地震响应研究,其主要工作包括:(1)总结了当前水电站厂房地震动响应分析的主要方法并比较其优缺点,同时研究和讨论了ABAQUS软件内置混凝土损伤塑性本构的原理及损伤因子的确定方法;(2)针对采用结构前两阶自振频率确定Rayleigh阻尼系数的方法难以获得厂房合理地震动响应的问题,本文提出了将振型参与质量最大的两阶振型确定为对结构动力反应有显著贡献的阶次并依此确定阻尼系数的方法,构造出适合于水电站厂房地震动响应时程分析的Rayleigh阻尼模型;(3)鉴于粘弹性边界在实际应用中的实现过程太过繁复,本文成功建立了可以考虑远域地基辐射阻尼效应的无限元边界地震动输入分析模型,同时基于Python语言对ABAQUS软件进行了二次开发,完成了“一键”式加载,极大简化了该方法的前处理过程,并经算例验证能够满足工程精度要求;(4)基于本文提出的Rayleigh阻尼模型构造方法和无限元边界地震动输入方法,同时考虑混凝土损伤塑性,建立了水电站厂房地震动响应分析有限元-无限元耦合模型,分析了水电站厂房非线性地震动响应特性及远域地基辐射阻尼效应影响规律,探讨了厂房薄弱构件的混凝土损伤演化发展破坏规律,总结了水电站厂房结构抗震性能评价的关键因素。

关键词：水电站厂房 CDP模型 Rayleigh阻尼无限元损伤演化

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电学层析成像技术在混凝土探伤中的应用研究

电学层析成像技术在混凝土探伤中的应用研究

作者：苏晨辉济南大学

学位级别：硕士

电学层析成像是一种无损检测的成像技术,由于其具有非侵入性(无损)、价格低廉、响应速度快、无放射性以及检测结果直观等特点,在多相流检测、医学、火焰检测、冻土监测等领域得到了良好的应用。但是电学层析成像技术在混凝土结构损伤检... 详细信息

电学层析成像是一种无损检测的成像技术,由于其具有非侵入性(无损)、价格低廉、响应速度快、无放射性以及检测结果直观等特点,在多相流检测、医学、火焰检测、冻土监测等领域得到了良好的应用。但是电学层析成像技术在混凝土结构损伤检测中鲜有报道。本文将电学层析成像技术应用于混凝土结构损伤检测中。通过对混凝土施加电流激励,通过数据采集系统采集携带混凝土内部电导率分布的边界电压值,通过图像重建算法对其内部结构进行成像,主要工作如下:1.开发设计了电学层析成像的数据采集系统。该系统是基于NI公司开发生产的PXI平台,并采用LabVIEW语言编写了数据采集控制程序,此系统可以在保证高采样精度的同时,简便的实现切换激励电极和采集边界电压,同时将数据送入图像重建计算机。2.对电学层析成像重建算法进行了研究,通过仿真实验以及实验研究了五种图像重建算法的优劣,最终选取了改进的归一化图像重建算法,此外基于MATLAB的GUI平台编写了电学层析成像系统的界面,方便于数据管理与图像重建。3.搭建了电学层析成像系统,并以水体为对象进行成像实验探讨此成像系统的可行性,实验结果表明所搭建的电学层析成像系统是适用的。4.通过所搭建的电学层析成像系统实现了对混凝土结构的损伤检测,首先实现了对混凝土结构中损伤(孔径)的成像监测,其次实现了对混凝土中钢筋的探测,包含锈蚀前以及锈蚀后的成像监测,最后实现了对混凝土中海水渗透扩散的成像监测。

关键词：电学层析成像图像重建混凝土无损检测

天然硬阔叶林生态产品价值评估与财政补贴方案研究

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林草资源研究 2023年第5期 29-39页

作者：余松柏苏晨辉张红爱刘道平陆康英陈邵隆广东省林业调查规划院广州510520 国家林业和草原局华东调查规划院杭州310019 广东生态工程职业学院广州510520 始兴县林业局广东始兴512500

基于广东省天然硬阔叶林经营数据,根据森林资源资产评估理论、天然林山林价等相关研究成果,对不同林龄时点的现有和潜力天然林进行评估,以资源资产化和价值货币化的方式衡量其可实现的各种生态产品价值。在当前天然林保护工程的背景下,... 详细信息

基于广东省天然硬阔叶林经营数据,根据森林资源资产评估理论、天然林山林价等相关研究成果,对不同林龄时点的现有和潜力天然林进行评估,以资源资产化和价值货币化的方式衡量其可实现的各种生态产品价值。在当前天然林保护工程的背景下,提出政府财政补贴作为实现天然林生态产品价值最优途径的建议。该补贴方案可以分为:补贴因生态效能提升导致山林价增值的经济转换价值;补偿或资助由于限伐或停伐导致的经营损失;补助成熟可更新择伐但受限制无法实施的林木经济损失。基于机会成本原理,提出限伐或停伐后科学、公平和公正的财政补贴标准,并与当前实施的标准进行了比较,发现当前标准严重偏低,存在提升潜力的空间。通过实证分析可知:采用的方法科学合理,可为制定和修订生态效益财政补偿政策提供技术参考,并为自然保护地建设中集体和个人天然林木的流转赎买提供理论支撑;也可为自然保护地的生态资产公共价值核算提供实用的方法借鉴。

关键词：天然林生态产品价值实现森林资源资产评估山林价增值生态效能经济转换价值生态效益财政补偿生态资产公共价值

基于改进萤火虫算法优化BP神经网络的水电站厂房振动预测

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振动与冲击 2017年第24期36卷 64-69页

作者：宋志强耿聃苏晨辉刘云贺西安理工大学水利水电学院西安710048

利用萤火虫算法优化BP神经网络权值和阈值基础上,建立水电站厂房振动响应预测模型。针对萤火虫算法存在的收敛速度慢、易陷入局部最优等问题,引入动态随机局部搜索机制加快收敛速度,对当前最优解进行变异操作避免陷入局部最优,提出动态... 详细信息

利用萤火虫算法优化BP神经网络权值和阈值基础上,建立水电站厂房振动响应预测模型。针对萤火虫算法存在的收敛速度慢、易陷入局部最优等问题,引入动态随机局部搜索机制加快收敛速度,对当前最优解进行变异操作避免陷入局部最优,提出动态步长更新措施提高计算精度,改进最优解振荡问题。仿真实例表明,基于改进萤火虫算法优化的BP网络模型预测精度和收敛速度等性能得到明显改善,可用于水电站厂房结构振动响应预测。

关键词：水电站厂房振动萤火虫算法神经网络

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天保工程背景下天然林资源资产评估方法研究

中南林业调查规划 2023年第1期42卷 17-24,55页

作者：余松柏丁胜魏安世苏晨辉广东省林业调查规划院广州510520

为完善天然林资源资产评估方法和体系,使其评估行为更为规范,以广东省天然硬阔叶林的经营数据为基础,测算在国家天然林保护工程和森林经营者自主经营两种森林经营周期下,各林龄时点天然林皆伐、择伐的林木评估价值;同时使用周期收益比例... 详细信息

为完善天然林资源资产评估方法和体系,使其评估行为更为规范,以广东省天然硬阔叶林的经营数据为基础,测算在国家天然林保护工程和森林经营者自主经营两种森林经营周期下,各林龄时点天然林皆伐、择伐的林木评估价值;同时使用周期收益比例法,分析并确定山林价的最佳比例系数;最后进一步探索择伐天然幼龄林林木价值的评估方法,其中首提的替代成本法填补了现行行业和地方标准中关于择伐幼龄林的林木评估方法的空白,该评估方法逻辑清晰、评估结果真实客观,且能与现行中龄及以上天然林木的评估价值平稳衔接,实践证明生产应用完全可行。

关键词：天然林森林资源资产评估山林价幼龄林替代成本法

水力脉动对水电站机组及厂房结构的影响研究与振动控制综述

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长江科学院院报 2016年第10期33卷 135-139页

作者：耿聃宋志强苏晨辉西安理工大学水电学院西安710048

水力振源在某些工况下可能对机组的正常运行造成影响,同时引起厂房结构不同程度的振动,且水力振源频域分布广,作用范围大,是水力、机械、电磁3种振源中最主要的振源,因此研究水力脉动及其造成的影响有着十分重要的意义。现有的研究成果... 详细信息

水力振源在某些工况下可能对机组的正常运行造成影响,同时引起厂房结构不同程度的振动,且水力振源频域分布广,作用范围大,是水力、机械、电磁3种振源中最主要的振源,因此研究水力脉动及其造成的影响有着十分重要的意义。现有的研究成果对于水力振源特性的研究主要依赖于模型试验,存在模型尺寸比例误差和测点过少等问题,对于机组及厂房结构的振动稳定性计算也过于简化。根据计算流体动力学(CFD)数值模拟方法,提出一种新的厂房水力振源研究方法,将水力振源转化为激励作用于转轮、蜗壳、尾水管部位,研究机组及厂房结构的稳定性,是未来可能的水力振源施加新方法,有着重要工程实际意义及应用前景。

关键词：水力脉动 CFD数值模拟机组厂房振动

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广东省不同树种生态效益差异化补偿研究

中南林业调查规划 2022年第1期41卷 14-19页

作者：苏晨辉余松柏许培容钟凯陆康英广东省林业调查规划院广州510520 广东省岭南综合勘察设计院广州510500 广东生态工程职业学院广州510520

公益林差异化生态补偿是一种激励性补偿机制,能够保障森林生态效益的充分发挥。基于机会成本的原理,提出林地产出率的核算方法,分别探讨了不同树种的现实产出率、潜在产出率和最优树种的产出率。提出补偿标准应体现树种差异和经营水平... 详细信息

公益林差异化生态补偿是一种激励性补偿机制,能够保障森林生态效益的充分发挥。基于机会成本的原理,提出林地产出率的核算方法,分别探讨了不同树种的现实产出率、潜在产出率和最优树种的产出率。提出补偿标准应体现树种差异和经营水平的高低,以及探索阶梯结构的补偿机制,逐步提高补偿标准,由现实经济产出到潜在经济产出,再到最优树种经济产出。

关键词：生态效益差异化补偿林地树种产出率

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水电站地面厂房地震响应分析研究综述

南水北调与水利科技 2016年第5期14卷 137-145页

作者：苏晨辉宋志强耿聃西安理工大学水利水电学院西安710048

水电作为我国重要的能源组成部分,多集中在强震频发的西南、西北地区,水电站地面厂房有明显区别于其它工业厂房的动力响应特点,整体来看,其地震响应分析的研究进展相对滞后。当前水电站厂房地震响应分析的研究主要涉及计算方法、响应特... 详细信息

水电作为我国重要的能源组成部分,多集中在强震频发的西南、西北地区,水电站地面厂房有明显区别于其它工业厂房的动力响应特点,整体来看,其地震响应分析的研究进展相对滞后。当前水电站厂房地震响应分析的研究主要涉及计算方法、响应特点、地震动选取、结构有限元模型、响应评价和抗震措施等,有关规范修订也为水电站厂房地震响应分析提出了新的要求。通过总结当前研究现状指出当前制约研究工作迅速推进的主要难点,提出了值得开展或更深入探索的若干研究方向,如流道内动水压力的模拟,结构非线性分析,近断层地震动对水电站厂房动力响应的影响,抗震减震措施的研究与应用等,并针对部分问题提出了初步研究思路。

关键词：水电站厂房地震响应有限元响应评价发展趋势

河床式水电站厂房地震响应软弱基岩弹模敏感性分析

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水利水电技术 2017年第11期48卷 69-74页

作者：苏晨辉宋志强曹伟党康宁西安理工大学水利水电学院陕西西安710048 中国水利电力对外公司北京100120

针对水工抗震设计规范的修订情况,以某软弱基岩河床式水电站厂房为例,对中间标准机组段建立基础—厂房整体有限元模型,研究设计反应谱特征周期和下降段衰减系数变动对厂房结构地震动响应的影响,然后依据《水电工程水工建筑物抗震设计规... 详细信息

针对水工抗震设计规范的修订情况,以某软弱基岩河床式水电站厂房为例,对中间标准机组段建立基础—厂房整体有限元模型,研究设计反应谱特征周期和下降段衰减系数变动对厂房结构地震动响应的影响,然后依据《水电工程水工建筑物抗震设计规范》(NB 35047—2015)定量分析软弱基岩弹模变化对河床式水电站厂房自振特性及静动力响应的影响规律。结果表明:由于反应谱特征周期与衰减系数的调整,该厂房依照《水电工程水工建筑物抗震设计规范》(NB 35047—2015)所得响应较《水工建筑物抗震设计规范》(DL 5073—2000)更为剧烈,第一主应力与总位移可分别提高36.3%和29.8%,增强程度不可忽视。基岩弹模低于5.0 GPa时,厂房对基岩弹模的变化十分敏感,较小的改变也会显著影响厂房在静动力荷载环境下的应力、位移和变形等响应;基岩弹模高于5.0 GPa时,厂房对其变化不再敏感。可见,必须重视软弱基岩弹性模量参数改变的情况,这种改变将对其上建筑物的静动力计算结果产生不可忽视的影响。

关键词：水电站厂房软弱基岩弹性模量抗震规范响应大坝安全