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基于ACBO-GM联合方法的高维变量结构模型修正

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噪声与振动控制 2024年第4期44卷 8-14,21页

作者：夏志远王友唐柏鉴周广东史慧媛苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215011 河海大学土木与交通学院南京210098

工程结构模型修正常面临变量维度高、非线性程度强等现实问题,其模型修正的精度和效率受到严重影响,为改善这一不足,提出基于改进物体碰撞算法(Advanced Colliding Bodies Optimization,ACBO)和高斯白噪声扰动(Gaussian-white-noise Mut... 详细信息

工程结构模型修正常面临变量维度高、非线性程度强等现实问题,其模型修正的精度和效率受到严重影响,为改善这一不足,提出基于改进物体碰撞算法(Advanced Colliding Bodies Optimization,ACBO)和高斯白噪声扰动(Gaussian-white-noise Mutation,GM)的联合修正方法。在联合方法中,ACBO实现从传统的“一对一”到“优对多”的碰撞模式的转变,GM则用于保证碰撞过程中种群的多样性,可有效提升结构模型修正效率。基于一系列测试函数,对比分析标准物体碰撞算法(Colliding Bodies Optimization,CBO)和联合优化方法的优化性能;给出基于ACBO-GM联合方法的修正流程,并将其应用于钢框架修正算例和悬臂梁修正实例,对比研究基于联合修正方法与基于遗传算法(Genetic Algorithm,GA)的修正精度和效率。研究表明,ACBO-GM联合优化方法在精度和效率方面都明显优于传统的CBO方法,该优化方法的可行性得到验证;基于ACBO-GM联合方法在钢框架和悬臂梁两个工程结构修正案例中的应用,其修正精度均与基于GA方法的精度一致,但修正效率显著优于基于GA的修正方法。

关键词：振动与波改进物体碰撞算法高斯白噪声扰动模型修正联合优化方法遗传算法

基于BP神经网络的木芯复合材料结构疲劳寿命预测

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南京工业大学学报（自然科学版） 2024年第4期46卷 436-444页

作者：徐子恒史慧媛方海祝典夏志远唐柏鉴苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215011 南京工业大学土木工程学院江苏南京211800

以不同试验条件下木芯复合材料结构的三点弯曲疲劳试验和四点弯曲疲劳试验的疲劳试验数据为样本,构建载荷等级疲劳寿命(S N)曲线模型和BP神经网络模型,并对试件疲劳寿命进行预测,同时利用BP神经网络对木芯复合材料结构疲劳寿命影响因素... 详细信息

以不同试验条件下木芯复合材料结构的三点弯曲疲劳试验和四点弯曲疲劳试验的疲劳试验数据为样本,构建载荷等级疲劳寿命(S N)曲线模型和BP神经网络模型,并对试件疲劳寿命进行预测,同时利用BP神经网络对木芯复合材料结构疲劳寿命影响因素进行权重分析。结果表明:指数函数模型、幂函数模型、BP神经网络模型均可有效实现对木芯复合材料结构的疲劳寿命预测,其中BP神经网络模型的预测精度最高;载荷等级、均质化格构腹板面积比、跨高比对疲劳寿命的影响权重依次降低,合理设置格构腹板是提高木芯复合材料结构疲劳寿命的有效方法之一。

关键词：木芯复合材料结构疲劳寿命预测 S N曲线 BP神经网络

多元驱动的地方高校工科专业课程创新与实践——以钢结构课程建设为例

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大学教育 2024年第16期 39-46页

作者：陈鑫毛小勇唐柏鉴张兄武赵宝成苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215011

高等工程教育发展要求工科专业课程回归工程实践,革新传统教学模式与方法。文章在分析我国高等工程教育发展的基础上,总结了科技革命、产业变革、教育理念进步和国家社会需求等影响工科专业课程建设的多元驱动力,建立了“多元驱动、问... 详细信息

高等工程教育发展要求工科专业课程回归工程实践,革新传统教学模式与方法。文章在分析我国高等工程教育发展的基础上,总结了科技革命、产业变革、教育理念进步和国家社会需求等影响工科专业课程建设的多元驱动力,建立了“多元驱动、问题导向”的工科专业课程建设模式,并以土木工程专业钢结构课程为例,梳理了教育理念亟待完善、思政元素融合不深、教学模式相对单一、团队建设有待加强等存在的问题。基于长期的教学实践和探索,以立德树人为指导,对课程进行了改革探索,包括:不断优化教学目标,完善课程持续改进机制;坚持立德树人,有机融入课程思政元素;落实“以学生为中心”,创新教学资源形式与载体;聚焦教育技术改革,建设全媒体教学平台;推进智慧教育融入,构建高效的课堂教学模式;构建学习共同体,打造优秀的教学团队,形成了“思想引领、机制保障、技术融合、团队协作”的教学成果。这种“多元驱动、问题导向”的专业课程建设模式在钢结构课程中的应用表明,该模式有利于课程教学创新、激发学生兴趣,能促进学生自主学习,并提升了教学效果,具有稳定性、系统性和实践性的特点。

关键词：多元驱动问题导向 “新工科” 钢结构课程建设 “工程教育认证”

GFRP-轻木夹芯结构Ⅰ/Ⅱ混合型界面剥离试验研究

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苏州科技大学学报（工程技术版） 2024年第1期37卷 9-14,51页

作者：严少聪史慧媛唐柏鉴夏志远裴涛苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215011

为研究工程适用性轻木夹芯复合材料结构的界面粘结性能及剥离破坏机制,对不同跨高比的玻璃纤维增强复合材料-Balsa轻木(GFRP-Balsa)夹芯结构进行了单臂弯曲试验(SLB),得到了此种界面的I/II混合型剥离破坏模式、荷载-位移变化规律及裂纹... 详细信息

为研究工程适用性轻木夹芯复合材料结构的界面粘结性能及剥离破坏机制,对不同跨高比的玻璃纤维增强复合材料-Balsa轻木(GFRP-Balsa)夹芯结构进行了单臂弯曲试验(SLB),得到了此种界面的I/II混合型剥离破坏模式、荷载-位移变化规律及裂纹扩展长度曲线,计算了界面裂纹应变能释放率,验证了界面裂纹线性扩展准则的适用性。结果表明:裂纹发展过程中会破坏玻璃纤维面层,界面剥离后芯材表面出现玻璃纤维的分层和断裂;试件跨高比越小,界面剥离裂纹萌生所需时间越长,裂纹扩展速率越小,且剥离极限荷载也越大;发生界面剥离后,随着裂纹的持续扩展,剥离荷载呈下降趋势;剥离界面应变能释放率随裂纹扩展呈上升趋势,且随跨高比的减小而显著增加。

关键词：复合材料夹芯结构界面剥离应变能释放率裂纹扩展准则

GFRP-轻木断芯梁界面剥离静力及疲劳试验

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苏州科技大学学报（工程技术版） 2024年第1期37卷 28-34页

作者：裴涛史慧媛唐柏鉴夏志远严少聪苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215011

以工程适用的玻璃纤维增强复合材料(GFRP)-轻木夹芯结构为研究对象,设计了含界面和芯材裂纹的“断芯梁”试件;通过三点弯静力及疲劳试验研究了GFRP-轻木夹芯结构界面剥离破坏的规律,获得了不同跨高比、应力比及荷载等级下试件的a-N曲线... 详细信息

以工程适用的玻璃纤维增强复合材料(GFRP)-轻木夹芯结构为研究对象,设计了含界面和芯材裂纹的“断芯梁”试件;通过三点弯静力及疲劳试验研究了GFRP-轻木夹芯结构界面剥离破坏的规律,获得了不同跨高比、应力比及荷载等级下试件的a-N曲线,分析了不同参数对界面疲劳剥离破坏的影响;基于帕里斯理论建立了疲劳裂纹扩展速率模型。结果表明:所设计的断芯梁试件能够获得稳定的界面裂纹扩展;疲劳试验中,界面剥离破坏出现明显的“三阶段”特征,疲劳裂纹剥离速率分别随应力比减小、荷载等级增大呈现增加趋势;以应变能释放率变程为控制参量的疲劳裂纹扩展速率模型可较好地描述界面剥离过程。

关键词：复合材料夹芯结构界面剥离疲劳 a-N曲线

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巨型钢框架复合支撑体系拉索直径确定方法

土木建筑与环境工程 2012年第6期34卷 39-45页

作者：唐柏鉴顾盛刘和平江苏科技大学土木工程系江苏镇江212003 重庆华发建筑工程有限公司重庆401120

拉索直径的确定是巨型钢框架预应力复合支撑体系的关键问题之一。通过分析水平荷载下预应力复合支撑的力学机理,找出了拉索直径的决定因素,基于此提出其取值准则,并通过理论推导最终建立拉索直径的确定方法,进一步通过基于工程实际的数... 详细信息

拉索直径的确定是巨型钢框架预应力复合支撑体系的关键问题之一。通过分析水平荷载下预应力复合支撑的力学机理,找出了拉索直径的决定因素,基于此提出其取值准则,并通过理论推导最终建立拉索直径的确定方法,进一步通过基于工程实际的数值算例进行了验证。反对称荷载下的不平衡,只能采用反对称手段调平,巨型钢框架预应力复合支撑体系拉索直径由水平荷载决定,以复合支撑内力平衡为取值准则。建立的影响系数迭代调平方法确定拉索直径能够考虑上下层之间的相互影响,具有良好的精度和可操作性。

关键词：预应力钢结构巨型结构复合支撑拉索直径影响系数迭代调平法

多层预应力巨型支撑-钢框架结构拉索初拉力预估研究

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工业建筑 2011年第1期41卷 120-123页

作者：顾盛唐柏鉴江苏科技大学土木工程系江苏镇江212003

基于纯钢框架结构及钢框架-支撑结构的受力特点,提出新的结构形式———预应力巨型支撑-钢框架结构体系。从理论上分析预应力巨型支撑工作机理,基于此,提出拉索初始预拉力准则,通过数值模型研究巨型支撑变形的预估方法,进而建立初始预... 详细信息

基于纯钢框架结构及钢框架-支撑结构的受力特点,提出新的结构形式———预应力巨型支撑-钢框架结构体系。从理论上分析预应力巨型支撑工作机理,基于此,提出拉索初始预拉力准则,通过数值模型研究巨型支撑变形的预估方法,进而建立初始预拉力的确定理论。认为预应力巨型支撑初始预拉力以"在外部作用下,受压预应力巨型支撑剩余拉力接近零"为准则;多层预应力巨型支撑-钢框架结构的竖向位移,可以通过估算纯钢框架结构在竖向荷载下的竖向位移得到;工程范围内,拉索端点处的水平位移比较固定,钢框架的相对抗侧刚度影响较小。

关键词：预应力钢结构巨型支撑钢框架初拉力准则侧移模式

预应力巨型支撑-钢框架结构中钢框架基础抗侧刚度研究

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沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2012年第2期28卷 215-220页

作者：唐柏鉴顾盛马珺江苏科技大学土木工程系江苏镇江212003

目的研究新型结构形式———预应力巨型支撑-钢框架结构体系中钢框架所须具有的基础抗侧刚度以及钢框架与拉索的最佳匹配范围.方法理论分析后采用SAP2000建立不同结构尺度的二维结构模型,变化框架相对抗侧刚度,进行几何非线性有限元分析... 详细信息

目的研究新型结构形式———预应力巨型支撑-钢框架结构体系中钢框架所须具有的基础抗侧刚度以及钢框架与拉索的最佳匹配范围.方法理论分析后采用SAP2000建立不同结构尺度的二维结构模型,变化框架相对抗侧刚度,进行几何非线性有限元分析.结果钢框架所须具有的基础抗侧刚度大致为2.5倍的层间位移角设计目标值所对应的抗侧刚度;当钢框架的抗侧刚度大致为2倍的层间位移角设计目标值所对应的抗侧刚度时,配以相应的巨型支撑后,预应力巨型支撑-钢框架结构的整体用钢量最省.结论预应力巨型支撑-钢框架结构体系中,钢框架与拉索各提供设计要求的抗侧刚度值为50%时,技术经济效果最佳.

关键词：预应力钢结构巨型支撑框架抗侧刚度用钢量

巨型钢框架—预应力支撑体系预拉力取值准则试验

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沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2012年第5期28卷 776-781页

作者：梅岭顾盛唐柏鉴江苏科技大学土木工程与建筑学院江苏镇江212003 昆山市建设工程质量检测中心江苏昆山215337

目的研究巨型钢框架—预应力支撑体系的工作机理,获得其预拉力取值准则.方法进行室内模型试验,在不同的初始预拉力下,对模型进行横向加载到额定荷载,记录加载过程中受压索传感器示数为零时对应的外荷载和此时受拉索的剩余索力,以及相应... 详细信息

目的研究巨型钢框架—预应力支撑体系的工作机理,获得其预拉力取值准则.方法进行室内模型试验,在不同的初始预拉力下,对模型进行横向加载到额定荷载,记录加载过程中受压索传感器示数为零时对应的外荷载和此时受拉索的剩余索力,以及相应的顶点侧移.结果巨型钢框架—预应力支撑可以减小结构的整体侧移,提高结构抗侧刚度;初始阶段,结构抗侧刚度随拉索预应力增大而增大,当拉索预应力增加到一定程度时,结构抗侧刚度几乎不变;预拉力以在外部作用下受压预应力支撑剩余拉力接近零为准则.结论验证了竖向预应力钢结构体系拉索预拉力取值一般准则的正确性:使得结构在外荷载作用下,受压最大的拉索剩余拉力接近于零.

关键词：巨型钢框架预应力支撑模型试验取值准则