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基于BP神经网络的复合材料螺栓连接强度预测

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复合材料科学与工程 2024年

作者：叶梯冯灏李果中国民用航空飞行学院航空工程学院

针对复合材料螺栓连接强度预测问题，设计拉伸试验并记录极限载荷。将试验变量数值化抽象为神经网络输入神经元参数，基于BP神经网络理论，建立强度预测模型。使用三组预留的试验结果验证模型的准确性，三个测试组预测误差分别为6.13%、... 详细信息

针对复合材料螺栓连接强度预测问题，设计拉伸试验并记录极限载荷。将试验变量数值化抽象为神经网络输入神经元参数，基于BP神经网络理论，建立强度预测模型。使用三组预留的试验结果验证模型的准确性，三个测试组预测误差分别为6.13%、1.63%、3.34%。调整训练组的组成并重新训练模型，结果表明，本文模型针对训练组未出现参数值有着较好的预测能力。最后建立有限元分析模型进行对比分析，结果表明，针对复合材料螺栓连接强度预测问题，相比有限元方法，神经网络方法精度相当，且具有明显的速度优势。

关键词：复合材料螺栓连接神经网络强度预测

基于改进Weibull模型的高强缝合锚钉缝线强度预测

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现代纺织技术 2024年第6期32卷 52-60页

作者：李新娅王宁卢佳浩张鹏夏兆鹏侯耒天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 青海省产品质量检验检测院西宁810000 武警特色医学中心训练运动医学科天津300162

为消除缝合锚钉缝线在使用过程中存在断裂的风险,以8.3 tex超高分子量聚乙烯纤维为原材料,采用编织工艺制备了单层编织缝线和轴向衬纱双层编织缝线。为了研究其力学性能,选择8、16、24、32、40、48 mm隔距对单纤维的断裂强力进行测试,选... 详细信息

为消除缝合锚钉缝线在使用过程中存在断裂的风险,以8.3 tex超高分子量聚乙烯纤维为原材料,采用编织工艺制备了单层编织缝线和轴向衬纱双层编织缝线。为了研究其力学性能,选择8、16、24、32、40、48 mm隔距对单纤维的断裂强力进行测试,选择50、200 mm隔距对8.3 tex复丝的断裂强力进行测试,选择200 mm隔距对单层编织缝线和轴向衬纱双层编织缝线的断裂强力进行测试。对纤维的直径和缝线中纤维与轴向夹角的角度进行测量。采用两参数Weibull模型和改进Weibull模型对单纤维、8.3 tex复丝和单层编织缝线的断裂强度进行预测。结果表明:单层编织缝线的断裂强力为299.8 N,轴向衬纱双层编织缝线的断裂强力高达393.0 N。对8.3 tex复丝和单层编织缝线的断裂强度进行预测,改进Weibull模型的预测值准确度高。高强骨锚钉缝线的强力比同类型医用缝线更高,改进Weibull模型可对高强缝合锚钉缝线的强力进行精准预测,实现了从单纤维到复丝再到纱线的断裂强度预测,可为医用缝线结构设计和力学性能分析提供理论依据。

关键词：缝合锚钉缝线超高分子量聚乙烯断裂强力两参数Weibull模型改进Weibull模型强度预测

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基于超声波速的冻融盐渍土强度预测模型构建

冰川冻土 2024年第2期46卷 612-624页

作者：赵辉伟邴慧中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

现有宏观控制因素作用下对冻土宏观强度的研究主要采用试验手段,在实践中已取得较好的成果。室内外试验普遍存在试验周期长、成本高的特点,随着新技术手段的涌现,探索更为简便的方法和构建预测模型,成为了科研工作者长期努力的方向。同... 详细信息

现有宏观控制因素作用下对冻土宏观强度的研究主要采用试验手段,在实践中已取得较好的成果。室内外试验普遍存在试验周期长、成本高的特点,随着新技术手段的涌现,探索更为简便的方法和构建预测模型,成为了科研工作者长期努力的方向。同时宏观控制因素对冻土宏观强度的影响借助土体内部特征这一媒介发挥作用。由于超声波是岩土介质物理力学性质等相关信息的良好载体,利用超声波检测具有的无损、快速、简便等特点,可反映土体内部特征。因此,本文从两种思路出发,设计出包含不同类型参数的强度预测模型:思路1,宏观控制性因素到宏观强度特性;思路2,宏观控制性因素到超声波速反映的土体内部特征再到宏观强度特性。基于此,首先通过试验获取不同含盐量土体经历不同冻融循环次数的超声波速和单轴抗压强度作为基本数据,再将思路1参数设置为试验控制变量,将思路2参数设置为纵、横波速构造的超声特征参数群,即联合两思路参数作为模型输入,建立单轴抗压强度的BP神经网络预测模型,并采用缺省因子检验法评估该模型。结果表明,随冻融次数、含盐量增加,单轴抗压强度总体减小;冻融初期波速波动明显,中期趋缓,后期恢复至初始值附近,且控制性因素作用下强度随波速增加呈阶梯式下降状态。而将经灰色关联度及粗糙集优化的思路2参数作响应土体内部特性的最优子序列建立的BP模型,平均绝对误差小于0.05 kPa,决定系数大于0.96,各参数敏感性指数平均为1.4251。同时敏感性分析成功验证了控制性因素、最优子序列在模型构建过程的假设地位,单个控制性参数对单轴抗压强度的影响大于单个超声特征参数。此外,模型精度较高、实用性较强,可为冻土模型的强度预测及参数选取提供参考。

关键词： BP神经网络模型超声特征参数群冻融盐渍土强度预测

基于遗传算法优化BP神经网络的沙漠砂混凝土强度预测

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混凝土 2024年第5期 48-51,56页

作者：朱文邦郑秀梅杨增增张大利吕志栓喀什大学土木工程学院新疆喀什844006 喀什大学经济与管理学院新疆喀什844006

沙漠砂混凝土在工程建设中应用前需要做大量的试验进行验证,不仅会影响建设周期,还会消耗大量的建筑材料。针对沙漠砂混凝土强度受多种影响因素耦合作用,传统预测模型存在一定缺陷,借助全局搜索能力较强的遗传算法改进神经网络,输入层... 详细信息

沙漠砂混凝土在工程建设中应用前需要做大量的试验进行验证,不仅会影响建设周期,还会消耗大量的建筑材料。针对沙漠砂混凝土强度受多种影响因素耦合作用,传统预测模型存在一定缺陷,借助全局搜索能力较强的遗传算法改进神经网络,输入层参数为水胶比、砂率、沙漠砂替代率、粉煤灰掺量、减水剂用量,建立遗传算法优化BP神经网络的沙漠砂混凝土强度预测模型。并通过实例验证,将BP神经网络预测的沙漠砂混凝土强度与遗传算法优化BP神经网络预测结果进行对比。结果表明:基于遗传算法优化BP神经网络的沙漠砂混凝土强度预测模型具有较好的操作性和预测精度,为提高沙漠砂混凝土强度预测精度开拓新的途径。

关键词：沙漠砂混凝土强度预测遗传算法 BP神经网络

复合材料壳体结构损伤演化多尺度表征与强度智能预测进展

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郑州航空工业管理学院学报 2024年第1期42卷 12-26,35页

作者：杨正伟张言张赛赛寇光杰刘梦庆蔡辉谢星宇火箭军工程大学导弹工程学院陕西西安710025 火箭军工程大学基础部陕西西安710025

随着计算机算力的发展和数值模拟技术的日趋成熟,以跨宏细观参数传递为主的复合材料多尺度表征计算应运而生,得到了世界各国学者和研究人员的关注。本文基于纤维缠绕复合材料壳体结构损伤演化研究,详述了在单向纤维增强复合材料宏观工... 详细信息

随着计算机算力的发展和数值模拟技术的日趋成熟,以跨宏细观参数传递为主的复合材料多尺度表征计算应运而生,得到了世界各国学者和研究人员的关注。本文基于纤维缠绕复合材料壳体结构损伤演化研究,详述了在单向纤维增强复合材料宏观工程弹性常数预测、纤维随机分布代表性体积元高效建模、纤维增强复合材料损伤演化多尺度表征与强度预测、机器学习在纤维增强复合材料领域应用方面的进展。最后,对未来发展趋势进行了预测。

关键词：复合材料壳体损伤表征多尺度机器学习强度预测

输电线路复合绝缘子伞裙与护套粘接界面强度预测

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粘接 2024年第7期 21-24页

作者：任俞蒲王少荣格拉斯哥大学濮阳市绿城中学

研究基于输电线路复荷绝缘子伞裙与护套粘接界面强度预测方法，明确复合绝缘子使用状态，使输电线路更好地进行电力传输。以FXBW-110/120-22型复合绝缘子为例，通过单边核磁共振传感器发射的CPMG脉冲序列，测量复合绝缘子伞裙与护套粘... 详细信息

研究基于输电线路复荷绝缘子伞裙与护套粘接界面强度预测方法，明确复合绝缘子使用状态，使输电线路更好地进行电力传输。以FXBW-110/120-22型复合绝缘子为例，通过单边核磁共振传感器发射的CPMG脉冲序列，测量复合绝缘子伞裙与护套粘接界面横向弛豫时间，并经CPMG回波衰减数据双指数函数拟合，得到复合绝缘子伞裙与护套粘接界面强度衰减曲线，从而完成对伞裙与护套粘接界面强度的预测。实验结果表明，该方法利用横向弛豫时间进行复合绝缘子伞裙与护套粘接界面强度预测的灵敏度更高；在低温、高温环境、紫外线照射强度以及灰尘与泥土附着物含量增加的情况下，会导致复合绝缘子复合绝缘子等效横向弛豫时间降低，使伞裙与护套粘接界面强度衰减曲线衰减程度加大，降低伞裙护套粘接界面强度。

关键词：输电线路复合绝缘子绝缘子伞裙绝缘子护套粘接界面强度预测

早强型粉煤灰改性土力学特性及强度预测模型分析

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建筑施工 2024年第4期46卷 471-475页

作者：任瀚马潇宇朱志男伍维强冯景阳中国建筑第八工程局有限公司甘肃兰州730100

由于硅酸盐水泥在生产过程中容易造成严重的资源消耗,因此粉煤灰常被用来部分替代水泥固化剂。但是粉煤灰由于自身的低活性,其改性土强度的形成,通常需要较长的养护周期。因此采用一种早强型粉煤灰基固化剂,通过一系列的无侧限抗压强度... 详细信息

由于硅酸盐水泥在生产过程中容易造成严重的资源消耗,因此粉煤灰常被用来部分替代水泥固化剂。但是粉煤灰由于自身的低活性,其改性土强度的形成,通常需要较长的养护周期。因此采用一种早强型粉煤灰基固化剂,通过一系列的无侧限抗压强度试验,探究了改性土无侧限抗压强度与固化剂掺量、养护龄期、改性土孔隙率等参数的变化规律。试验结果表明,早强型粉煤灰改性土7 d无侧限抗压强度可以达到28 d强度的80%~90%。基于试验结果,建立了基于孔隙率/掺量两个参数的强度预测公式,并进一步提出了预测公式的折减系数。

关键词：粉煤灰改性土早期强度力学特性强度预测

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针刺C/C复合材料面内拉伸强度预测

复合材料学报 2023年第2期40卷 1142-1153页

作者：刘文台程坤周何乐子白侠廖敦明周华民华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074 西安航天复合材料研究所西安710025

为研究针刺碳纤维增强碳基体复合材料(针刺C/C复合材料)面内拉伸强度与渐进损伤,建立了针刺C/C复合材料代表性体积单元有限元模型。模型包含无纬布层、网胎层、针刺纤维束、界面4类子区域,并考虑了孔隙的影响。采用基于应变的破坏准则... 详细信息

为研究针刺碳纤维增强碳基体复合材料(针刺C/C复合材料)面内拉伸强度与渐进损伤,建立了针刺C/C复合材料代表性体积单元有限元模型。模型包含无纬布层、网胎层、针刺纤维束、界面4类子区域,并考虑了孔隙的影响。采用基于应变的破坏准则及指数型损伤演化规律研究无纬布层及针刺纤维束损伤,采用弹塑性本构研究网胎层损伤,采用内聚力牵引分离定律和二次应力破坏准则分析界面损伤。通过两步法计算了孔隙对材料性能的折减效果,并得到上述4个子区域的力学性能,通过ABAQUS UMAT预测了材料的面内拉伸应力-应变曲线及各子区域损伤起始、演化与失效过程,非线性趋势及拉伸强度数值与试验数值吻合较好,验证了该模型有效性。

关键词：针刺C/C复合材料渐进损伤强度预测有限元法代表性体积单元

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基于随钻参数的岩石强度预测与可钻性识别

Journal of Central South University 2023年第12期30卷 4036-4051页

作者：王少锋吴毓萌蔡鑫周子龙 School of Resources and Safety Engineering Central South UniversityChangsha 410083China

快速获取岩石力学参数和准确识别岩石可钻性是指导不同规模钻进工程(钻井、钻孔)和岩石开挖工程安全施工的重要前提。基于4次微钻实验采集的281组钻进参数和岩石力学参数建立数据库。数据库中的随钻参数包括钻进力(F)、扭矩(T)、转速(N... 详细信息

快速获取岩石力学参数和准确识别岩石可钻性是指导不同规模钻进工程(钻井、钻孔)和岩石开挖工程安全施工的重要前提。基于4次微钻实验采集的281组钻进参数和岩石力学参数建立数据库。数据库中的随钻参数包括钻进力(F)、扭矩(T)、转速(N)和钻进速度(V),以此计算出比能(SE)和可钻性指数(Id)。以这些参数为输入参数,采用拟合回归分析和机器学习回归方法预测岩石的单轴抗压强度。此外,根据岩石单轴抗压强度(UCS)、抗拉强度(BTS)、磨蚀指数(CAI)和硬度(HL),通过TOPSIS-RSR方法实现岩石可钻性分类,利用机器学习分类方法感知和识别岩石可钻性。在预测和识别过程中,比较不同方法的精度,确定最优模型。研究方法和结论可为岩石强度的实时原位测量和地层可钻性识别提供新途径,为提高岩石钻进和开挖效率、保障施工安全提供依据。

关键词：随钻测量(WMD) 强度预测可钻性分类可钻性识别机器学习 TOPSIS-RSR方法