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基于人工神经网络与遗传算法的Al-Mg-Si系合金强度预测模型

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稀有金属材料与工程 2023年第3期52卷 929-936页

作者：李灵鑫江海涛武晓燕李军田世伟北京科技大学工程技术研究院北京100083 蔚来汽车(安徽)有限公司安徽合肥230000

为了研究Al-Mg-Si系合金热处理制度和合金成分对力学性能的影响规律,采用人工神经网络(artificial neural network,ANN)和遗传算法(genetic algorithm,GA)相结合的方法,构建了Al-Mg-Si系合金强度预测模型(ANN-GA模型)。通过单因素和双... 详细信息

为了研究Al-Mg-Si系合金热处理制度和合金成分对力学性能的影响规律,采用人工神经网络(artificial neural network,ANN)和遗传算法(genetic algorithm,GA)相结合的方法,构建了Al-Mg-Si系合金强度预测模型(ANN-GA模型)。通过单因素和双因素分析,研究了合金元素含量和热处理工艺参数对铝合金抗拉强度的影响规律。结果表明,随着Si含量的增加,铝合金的抗拉强度呈现先降低后升高的趋势;随着Mg含量的增加、Cu含量的增加或者Fe含量的减少,铝合金的抗拉强度整体上呈现升高的趋势。双因素分析更能反映输入参数对铝合金抗拉强度的影响。Mg/Si比、Mg+Si总量和时效时间对Al-Mg-Si系合金力学性能的影响显著。铝合金的硬度随时间的变化趋势与ANN-GA模型的计算结果一致,峰值时效时间为29 h,相对误差为11.86%。

关键词： Al-Mg-Si系合金人工神经网络遗传算法强度

真三轴应力状态下含预制裂隙煤系泥岩强度与破坏特征

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Journal of Central South University 2024年第1期31卷 196-209页

作者：李文帅蒋邦友李兆霖王连国杨旭旭 Shandong Key Laboratory of Civil Engineering Disaster Prevention and Mitigation Shandong University of Science and TechnologyQingdao 266590China College of Energy and Mining Engineering Shandong University of Science and TechnologyQingdao 266590China State Key Laboratory of Mining Response and Disaster Prevention and Control in Deep Coal Mines Anhui University of Science and TechnologyHuainan 232001China State Key Laboratory for Geomechanics and Deep Underground Engineering China University of Mining and TechnologyXuzhou 221116China

对一系列含有预制缺陷的煤系泥岩试样进行了真三轴试验(TTT),即中间主应力(σ_(2))平行于预制缺陷的试样(TTT-Flaw-2)和最小主应力平行于预制缺陷的试样(σ_(3))(TTT-Flaw-3),研究σ_(2)加载方向和预制缺陷的位置对试样强度和破坏模式... 详细信息

对一系列含有预制缺陷的煤系泥岩试样进行了真三轴试验(TTT),即中间主应力(σ_(2))平行于预制缺陷的试样(TTT-Flaw-2)和最小主应力平行于预制缺陷的试样(σ_(3))(TTT-Flaw-3),研究σ_(2)加载方向和预制缺陷的位置对试样强度和破坏模式的影响。结果表明,完整试样和含预制缺陷试样的峰值强度随σ_(2)的增加先增大后减小,符合Mogi-Coulomb准则。在相同的应力条件下,完整试样的强度明显大于含预制缺陷试样的强度,且TTT-Flaw-2试样的强度最低。CT扫描结果显示,在常规三轴试验条件下,含预制缺陷试样中的裂纹并不总是沿着预制缺陷尖端形成,而是随机分布在试样内部;在TTT-Flaw-2试样中,反翼型裂纹从预制缺陷尖端附近开始形成,最终主要分布在σ_(2)加载方向上;而在TTT-Flaw-3试样中,在σ_(2)加载方向上出现剪切裂纹,而在σ_(3)加载方向上几乎没有观察到反翼型裂纹。

关键词：真三轴试验煤系泥岩预制缺陷强度破裂模式

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污泥焚烧灰对砂浆强度与干缩的影响及机理

铁道科学与工程学报 2023年第2期20卷 576-586页

作者：郭澍来董荣珍龙广成常智杨谢友均曾晓辉马昆林中南大学土木工程学院湖南长沙410075

为促进市政污水污泥废弃物在水泥基材料中的资源化高值利用,助力水泥基材料可持续发展,选用长沙市当地典型污水污泥废弃物制备污泥焚烧灰(SSA),通过砂浆强度及干燥收缩试验,结合X射线衍射、氮气吸附和扫描电镜测试方法,探讨不同污泥焚... 详细信息

为促进市政污水污泥废弃物在水泥基材料中的资源化高值利用,助力水泥基材料可持续发展,选用长沙市当地典型污水污泥废弃物制备污泥焚烧灰(SSA),通过砂浆强度及干燥收缩试验,结合X射线衍射、氮气吸附和扫描电镜测试方法,探讨不同污泥焚烧灰掺量及其与粉煤灰、矿渣粉复掺对砂浆强度与干缩性能影响规律及相应机理。试验结果表明,适量污泥焚烧灰可以较好地提高砂浆强度及强度增长速率,与水泥颗粒粒径相似的污泥焚烧灰等质量取代20%水泥,其90 d龄期的强度效应因子可达1.2;污泥焚烧灰与粉煤灰、矿渣粉可发挥良好的协同效应,有利于提高砂浆强度,污泥焚烧灰与粉煤灰、矿渣粉三掺试件各龄期强度接近同掺量粉煤灰与矿渣粉双掺试件的结果;污泥焚烧灰对砂浆试件干缩变形有较好的抑制作用。结合水泥-污泥焚烧灰样品水化产物和微观结构分析结果可知,污泥焚烧灰在砂浆中可发挥显著的火山灰效应,促进水泥水化,增加体系中单硫型水化硫铝酸钙晶体相,并减少50 nm以上的毛细孔,从而改善水泥基材料的性能及微结构。

关键词：污泥焚烧灰砂浆强度干缩机理

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掺电解锰渣砂浆的强度与微结构及碳排放分析

铁道科学与工程学报 2023年第4期20卷 1382-1391页

作者：王继林龙广成董荣珍王凡白敏石莹莹周天阳中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湘潭建工集团湖南湘潭411100

为促进电解锰渣在水泥基材料中的低碳和高效利用,提高水泥基材料的绿色度,运用一系列宏观、微观试验方法,研究电解锰渣等质量取代水泥对砂浆流动性、强度、水化物相及孔隙结构的影响规律,分析电解锰渣在砂浆中的强度贡献,探讨相应的机... 详细信息

为促进电解锰渣在水泥基材料中的低碳和高效利用,提高水泥基材料的绿色度,运用一系列宏观、微观试验方法,研究电解锰渣等质量取代水泥对砂浆流动性、强度、水化物相及孔隙结构的影响规律,分析电解锰渣在砂浆中的强度贡献,探讨相应的机理。采用碳排放指标,阐明电解锰渣对砂浆的碳排放影响。电解锰渣掺量不大于10%时,可较好地改善新拌砂浆的流动性。电解锰渣对砂浆3 d龄期抗压、抗折强度有较大提高作用,且对抗折强度的提高更为显著,电解锰渣掺量不超过15%时,其对3 d龄期砂浆抗折、抗压强度的贡献系数达1.25以上。随着龄期的增加,电解锰渣对砂浆强度的贡献减弱,但180 d龄期时其抗折强度贡献系数仍在0.5左右。电解锰渣的掺入使砂浆中生成了较多钙矾石相,电解锰渣掺量少于15%时,试件的孔隙结构无明显劣化现象,但随着电解锰渣掺量的增加,体系的孔隙率显著增大。综合考虑碳排放量及复合胶凝体系性能,建立了基于强度性能的碳排放指标。研究结果表明:电解锰渣的加入降低了水泥基材料体系碳排放量,当电解锰渣掺量为10%~15%之间时,水泥胶砂的碳排放指数较低,可以较好地实现水泥基材料的减排要求。

关键词：电解锰渣砂浆强度微结构碳排放指数

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大尺寸球冠形观察窗的结构强度研究

中国造船 2022年第6期63卷 152-160页

作者：高成君姜磊刘帅叶聪姜旭胤中国船舶科学研究中心无锡214082 深海技术科学太湖实验室无锡214082

针对载人潜水器球冠形观察窗的研制需求,对采用平板有机玻璃制作的球冠形观察窗全尺寸样机在压力筒内进行强度试验,并实时监控应变;采用接触有限元数值方法分析了不同压力下球冠形观察窗的经向和纬向应变,并与试验结果进行对比分析;基... 详细信息

针对载人潜水器球冠形观察窗的研制需求,对采用平板有机玻璃制作的球冠形观察窗全尺寸样机在压力筒内进行强度试验,并实时监控应变;采用接触有限元数值方法分析了不同压力下球冠形观察窗的经向和纬向应变,并与试验结果进行对比分析;基于应变分析结果,研究接触面摩擦系数和锥面下边缘倒角对球冠形观察窗位移和最大等效应力的影响。结果显示,减小接触面摩擦系数以及锥面下缘无倒角可有效减小观察窗的最大等效应力。本研究可为采用平板有机玻璃制作的球冠形观察窗的结构设计和安装提供参考。

关键词：球冠形观察窗载人潜水器强度

翅片结构对航空活塞式风冷发动机缸体强度与传热性能的影响

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农业工程学报 2022年第24期38卷 25-34页

作者：雷基林肖顺文邓伟邓晰文田鏖董林昆明理工大学云南省内燃机重点实验室昆明650500 弥勒浩翔科技有限公司弥勒652300

航空活塞式风冷发动机由于结构紧凑、体积小、质量轻等优势,在通用航空、农业等领域得到广泛运用。针对航空活塞式风冷发动机热负荷问题,该研究以某水平对置四缸四冲程航空活塞风冷汽油机为研究对象,试验测试了标定功率工况下发动机缸... 详细信息

航空活塞式风冷发动机由于结构紧凑、体积小、质量轻等优势,在通用航空、农业等领域得到广泛运用。针对航空活塞式风冷发动机热负荷问题,该研究以某水平对置四缸四冲程航空活塞风冷汽油机为研究对象,试验测试了标定功率工况下发动机缸内压力,结合缸压试验数据与风冷发动机缸体的结构与传热特性,搭建一维仿真模型,计算获得了缸内燃气侧边界条件。采用热电偶法测试了标定功率工况下缸体关键区域的工作温度,结合缸体温度测试数据与缸内各位置的温度和传热系数,建立流固耦合仿真模型。选择翅片厚度、翅片间距、翅片长度3个主要结构参数分析其对缸体结构强度及传热性能的影响。结果表明,翅片结构对缸体的强度及传热性能影响较大,翅片厚度增大使得温度最大下降19.8℃、应力最大下降33.0 MPa。以翅片厚度、翅片间距、翅片长度3个翅片主要结构参数为因素设计正交试验,计算结果表明,翅片长度变化对缸体温度影响最大;选取最优值优化后与原机相比温度最大下降18.2℃。翅片厚度对翅片强度影响最大,选取最优值优化后与原机相比热应力最大下降50.1 MPa。研究结果可为航空活塞风冷发动机散热翅片的设计与优化提供参考依据。

关键词：流固耦合传热风冷发动机缸体强度散热翅片

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超高含水率泥炭土的固化机理及强度特性

建筑材料学报 2022年第10期25卷 1047-1054页

作者：王荣董俊全范衍琦史江伟陈永辉中国港湾工程有限责任公司北京100027 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210024 江苏省水利科学研究院材料结构研究所江苏扬州225000

通过开展无侧限抗压强度(UCS)和扫描电子显微镜试验,研究了水泥掺量、有机质含量和pH值对超高含水率泥炭土固化强度的影响.结果表明:随着水泥掺量的增加,固化泥炭土的破坏模式从塑性破坏转为脆性破坏;水泥掺量从10%增加到30%后,固化泥... 详细信息

通过开展无侧限抗压强度(UCS)和扫描电子显微镜试验,研究了水泥掺量、有机质含量和pH值对超高含水率泥炭土固化强度的影响.结果表明:随着水泥掺量的增加,固化泥炭土的破坏模式从塑性破坏转为脆性破坏;水泥掺量从10%增加到30%后,固化泥炭土的28 d UCS值增加了161%~485%;泥炭土含水率增加1倍后,固化泥炭土的28 d UCS值降低了42%~79%;相比于pH值为5.5的固化泥炭土,pH值为3.5和7.0固化泥炭土的UCS值降幅、增幅分别为10%~46%和8%~38%;基于固化泥炭土的UCS值,提出了超高含水率泥炭土的水泥固化配比,可以为类似工程提供一定的理论指导.

关键词：泥炭土含水率有机质 pH值水泥掺量强度

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基于胶浆特性的透水混凝土强度及抗冻性研究

材料导报 2022年第16期36卷 9-16页

作者：李辉杨洁付凯敏张毅张犁朱耀庭俞博同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 江西赣粤高速公路股份有限责任公司科创发展中心南昌330000 江西赣江新区开发投资集团有限责任公司南昌330000 江西省长大桥隧研究设计院有限公司南昌330000

透水混凝土的强度和抗冻性是影响其在重荷载交通道路和寒冷地区推广应用的关键性能。本工作研究了胶浆工作性能、强度、界面粘结性能及透水混凝土强度、抗冻性,并揭示了影响透水混凝土性能的主要因素。结果表明,通过最大浆集比可以评价... 详细信息

透水混凝土的强度和抗冻性是影响其在重荷载交通道路和寒冷地区推广应用的关键性能。本工作研究了胶浆工作性能、强度、界面粘结性能及透水混凝土强度、抗冻性,并揭示了影响透水混凝土性能的主要因素。结果表明,通过最大浆集比可以评价胶浆和透水混凝土的工作性能,且当最大浆集比与设计浆集比接近时,透水混凝土的工作性能最佳。未改性胶浆界面冻融前后均发生粘结破坏。而改性胶浆未冻融时界面拉拔强度提升67%~156%,发生内聚破坏;冻融后界面拉拔强度显著降低,发生内聚、粘结混合破坏。工作性能良好的透水混凝土抗压强度为38.2~40.3 MPa,抗折强度为3.8~4.3 MPa,透水系数为2.85~2.92 mm/s。主成分分析结果表明,各因素对透水混凝土性能影响的占比依次为:界面性能、胶浆配合比、空隙特征共占44.8%,胶浆裹覆性能占27.5%,胶浆强度占20.0%。

关键词：透水混凝土强度抗冻性胶浆界面粘结

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预裂型水泥稳定碎石强度与温缩特性机理仿真

交通运输工程学报 2022年第4期22卷 128-139页

作者：苏沛丰刘玉李苗苗贺振振尤占平长安大学公路学院陕西西安710064 密歇根理工大学土木与环境工程系密歇根霍顿MI 49931

针对水泥稳定碎石材料易产生裂缝,从而降低路面使用寿命这一问题,基于粗集料预处治技术提出了一种预裂型水泥稳定碎石材料改良思路;通过对水泥稳定碎石中一定比例的粗集料进行预处治,使其表面裹附一层新的物质,从而形成新的界面,分散了... 详细信息

针对水泥稳定碎石材料易产生裂缝,从而降低路面使用寿命这一问题,基于粗集料预处治技术提出了一种预裂型水泥稳定碎石材料改良思路;通过对水泥稳定碎石中一定比例的粗集料进行预处治,使其表面裹附一层新的物质,从而形成新的界面,分散了收缩过程中降低开裂对材料整体均一性的影响,继而仿真分析了这种新型材料的强度特征和温度收缩裂缝发展的内部机理;基于离散单元法建立了预裂型水泥稳定碎石仿真模型,并分别开展了虚拟无侧限压缩试验和有限制梁温度收缩开裂试验。研究结果表明:在假设预处治粗集料仅影响粗集料界面强度的前提下,试件的无侧限抗压强度与界面强度比和预处治粗集料替换比这2个关键参数之间呈现出良好的线性相关性,可通过回归公式进行计算与预测;当界面强度比大于40%时,预处治粗集料替换比的增加仅会降低材料的强度而不能避免局部贯穿裂缝的产生;当界面强度比小于40%时,随着预处治粗集料占比的增加,试件在收缩过程中产生的裂缝由局部贯穿宽裂缝转变为均匀分布的微裂缝,从而保证了材料在收缩开裂后的整体均一性;当界面强度衰减至未处治材料的30%以下,且预处治粗集料替换比大于30%时,可有效减少试件内部贯穿裂缝的产生,从而缓解了水泥稳定碎石的温缩开裂。

关键词：路面工程水泥稳定碎石离散单元法预裂强度温度收缩