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基于温度-荷载耦合应力的加热融雪道面临界加热温度研究

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土木工程学报 2024年

作者：张驰张思萌石浩谭忆秋徐慧宁李书明刘竞中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所河北工业大学土木与交通学院哈尔滨工业大学交通科学与工程学院

加热除冰雪技术具有高效、彻底、环保等优点，在公路路面、机场道面等除冰雪领域广受关注。目前加热融雪道面的研究主要注重融雪性能，关于道面在内部高温和外部荷载共同作用下的应力特征研究不充分，导致运营过程中存在安全风险。本文... 详细信息

加热除冰雪技术具有高效、彻底、环保等优点，在公路路面、机场道面等除冰雪领域广受关注。目前加热融雪道面的研究主要注重融雪性能，关于道面在内部高温和外部荷载共同作用下的应力特征研究不充分，导致运营过程中存在安全风险。本文基于足尺加热融雪道面试验平台实测数据建立了三维瞬态温度-荷载耦合数值模型并进行了验证，研究了加热融雪道面的温度应力及荷载应力分布。揭示了加热过程中道面最大温度应力的变化规律，探究了外界气温、管道埋深、加热温度、飞机荷载等对道面温度应力的影响规律。通过对比道面最大应力与混凝土材料强度，确定了不同设计参数和环境条件下的临界加热温度。结果表明，管道加热初期道面出现较大的温度应力，在管道附近出现压应力，在管道间和道面表面位置出现拉应力，管壁位置为最大压应力，管间位置为最大拉应力。荷载应力在道面底部出现最大拉应力，道面表面出现最大压应力；在轮载正下方出现压应力，轮载边缘出现拉应力。温度应力与荷载应力耦合作用时，加热融雪道面应力更大，且温度应力占主导地位。为了保障加热融雪道面的运行安全，不同气温和管道布置工况下临界加热温度应控制在13°C ～ 57°C。

关键词：道路工程加热融雪道面数值模型温度应力荷载应力临界加热温度

随机风荷载下陡峭山区长短腿输电塔多构件可靠度评估

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建筑钢结构进展 2024年第5期26卷 57-65,100页

作者：王成刘翔云王涛辜良雨李正良韩大刚中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司成都610021 哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150040 哈尔滨工业大学重庆研究院重庆401151 重庆大学土木工程学院重庆400045

长短腿输电塔在陡峭山区的输电线路工程中应用广泛,准确评估该结构体系中各个构件的可靠度水平对其维护加固具有重要意义。鉴于此,基于拟蒙特卡罗法开展了随机风荷载作用下陡峭山区中长短腿输电塔多构件可靠度分析。根据《架空输电线路... 详细信息

长短腿输电塔在陡峭山区的输电线路工程中应用广泛,准确评估该结构体系中各个构件的可靠度水平对其维护加固具有重要意义。鉴于此,基于拟蒙特卡罗法开展了随机风荷载作用下陡峭山区中长短腿输电塔多构件可靠度分析。根据《架空输电线路杆塔结构设计技术规程》(DL/T 5486—2020),给出长短腿输电塔不同构件常见的5类失效模式及其功能函数;通过同时考虑材料和风荷载的随机性,采用拟蒙特卡罗法建立长短腿输电塔多构件可靠度分析框架;以某输送电压为500 kV的输电线路中长短腿输电塔为例,进行了多构件可靠度评估,并分析了不同塔腿级差、杆塔呼高以及设计风速对长短腿输电塔可靠指标的影响规律。分析结果表明:长短腿输电塔的所有构件可靠指标均在3.2以上,满足规范要求的Ⅱ级安全水准,短腿主材为长短腿输电塔最薄弱构件,可靠指标相比于长腿主材减小了23.25%,应予以重视;杆塔呼高每增大6 m,长短腿输电塔可靠指标最大下降3.37%,设计风速每增大1 m∙s^(-1),可靠指标最大降低2.83%;塔腿级差每增大3 m,可靠指标最大降低10.48%,建议杆塔设计时应尽量避免出现塔腿级差过大的情况。

关键词：长短腿输电塔多构件可靠度拟蒙特卡罗方法随机风荷载

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轮胎用橡胶材料摩擦性能研究进展

中国塑料 2024年第8期38卷 118-124页

作者：雷晓萍李松邓翠翠王丕栋华设设计集团北京民航设计研究院有限公司北京101318 哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090

作为车辆轮胎的主要原材料,橡胶的摩擦性能决定车辆的制动效率和安全性能。因此,如何准确表征并提高橡胶材料的摩擦性能,是当前研究的一大重点。本文简要介绍了橡胶材料的摩擦机理,讨论了橡胶材料摩擦性能的表征方法,归纳了常用的橡胶... 详细信息

作为车辆轮胎的主要原材料,橡胶的摩擦性能决定车辆的制动效率和安全性能。因此,如何准确表征并提高橡胶材料的摩擦性能,是当前研究的一大重点。本文简要介绍了橡胶材料的摩擦机理,讨论了橡胶材料摩擦性能的表征方法,归纳了常用的橡胶材料摩擦性能增强方法,最后展望了未来的研究方向。

关键词：橡胶材料摩擦性能评价方法碳材料

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铸铝一体化车门的多目标可靠性优化设计

工程设计学报 2024年第2期31卷 188-200页

作者：吴勃夫吴姚烨贝璟吴宗扬孙亮合肥工业大学汽车与交通工程学院安徽合肥230009

为提升车门的轻量化水平与性能,采用“材料—结构—性能”一体化集成方法设计铸铝一体化车门。基于构建的铸铝一体化车门有限元模型,以车门的厚度为设计变量,采用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络近似模型和二阶响应面近... 详细信息

为提升车门的轻量化水平与性能,采用“材料—结构—性能”一体化集成方法设计铸铝一体化车门。基于构建的铸铝一体化车门有限元模型,以车门的厚度为设计变量,采用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络近似模型和二阶响应面近似模型并分别结合二代非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)、多目标粒子群优化(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)算法以及多岛遗传算法(multi-island genetic algorithm,MIGA)对车门的下沉刚度工况位移、上扭转刚度工况位移、下扭转刚度工况位移、一阶弯曲模态频率、一阶扭转模态频率和质量进行确定性优化设计。在此基础上,考虑材料及加工制造等不确定性因素,对确定性优化解的质量水平进行6Sigma可靠性分析与优化。结果表明,二阶响应面近似模型与MOPSO算法的优化组合方案实现了车门的最佳轻量化,RBF神经网络近似模型与MOPSO算法的优化组合方案实现了车门下沉刚度工况位移的最小化。上述2种组合分别实现了车门轻量化与安全化的设计目标。研究结果可为车身零部件的优化设计提供参考。

关键词：铸铝一体化车门轻量化径向基函数神经网络近似模型二阶响应面近似模型多目标粒子群优化算法 6Sigma可靠性

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含覆层圆柱空腔的声学材料水下吸声特性研究

振动与冲击 2024年第14期43卷 103-111,141页

作者：王世博胡博张昊阳陈骋陈峰哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨150001 工业和信息化部海洋信息获取与安全工信部重点实验室(哈尔滨工程大学) 哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001

针对增加水下空腔谐振型声学材料的孔隙率导致吸声系数下降的问题,在声学材料的圆柱空腔外包覆多层覆层结构,提出了含覆层圆柱空腔的声学材料。采用有限元方法计算了声学材料的吸声系数,相比含圆柱空腔的声学材料,覆层圆柱空腔使声学材... 详细信息

针对增加水下空腔谐振型声学材料的孔隙率导致吸声系数下降的问题,在声学材料的圆柱空腔外包覆多层覆层结构,提出了含覆层圆柱空腔的声学材料。采用有限元方法计算了声学材料的吸声系数,相比含圆柱空腔的声学材料,覆层圆柱空腔使声学材料具有更低的吸声频带和更高的吸声能力。通过计算单极共振频率揭示吸声机理,覆层圆柱空腔比圆柱空腔具有更低的单极共振频率,使声学材料的频带更低。功耗密度场分布结果表明,多层覆层结构提供了更多的交界面,声波的散射增强从而声能损耗加剧。研究了多层覆层结构的模量和厚度分布形式对吸声性能的影响,模量呈正梯度变化与厚度呈负梯度变化的多层覆层结构分布形式能够使吸声覆盖层获得较好的低频吸声性能。

关键词：低频吸声性能吸声覆盖层圆柱空腔多层覆层结构参数呈梯度变化

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基于VMD-HT的转子非平稳信号故障特征识别

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哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：朱少民夏虹尹文哲王志超张汲宇哈尔滨工程大学工业和信息化部核安全与先进核能技术重点实验室浙江清华柔性电子技术研究院上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室

核电厂旋转机械的振动信号中存在有大量的非平稳成分，而时频分析技术能够对非平稳信号进行有效的处理。希尔伯特黄变换（Hilbert-Huang Transform， HHT）是最具代表性的时频分析方法之一，信号的HHT分析过程主要包括经验模态分解（Emp... 详细信息

核电厂旋转机械的振动信号中存在有大量的非平稳成分，而时频分析技术能够对非平稳信号进行有效的处理。希尔伯特黄变换（Hilbert-Huang Transform， HHT）是最具代表性的时频分析方法之一，信号的HHT分析过程主要包括经验模态分解（Empirical Mode Decomposition， EMD）和希尔伯特变换（Hilbert Transform， HT）两个阶段。由于信号在进行EMD分解的过程中会出现模态混叠和虚假分量现象，降低了传统HHT在处理复杂非平稳信号时的时频分析能力。为了改善传统HHT方法的性能，将变分模态分解（Variational Mode Decomposition， VMD）和HT进行结合，提出了一种新的时频分析方法VMD-HT。此外，为了对VMD的模态数进行自动调整，还提出了一种基于相关系数的VMD参数优化方法，有效避免了由于VMD模态数设置不合理而导致的信号分解不足和分解过剩的问题。利用数值仿真和转子故障信号对VMD-HT方法的时频分析能力进行了验证，并且与传统HHT的对比突出了该方法在处理非平稳信号中的优势。

关键词：转子非平稳信号变分模态分解(VMD) 希尔伯特黄变换(HHT) 特征识别

小型住宅厨房恒定自然补风下烹饪全过程室内环境数值模拟

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安全与环境学报 2024年第2期24卷 739-749页

作者：刘昱李冲麻宏强姜益强董建锴罗新梅华东交通大学土木建筑学院南昌330013 哈尔滨工业大学建筑学院哈尔滨150090 寒地城乡人居环境科学与技术工业和信息化部重点实验室哈尔滨150090

烹饪产生的热量和颗粒物对厨房和邻室环境存在着负面影响,为了定量研究整个烹饪过程中室内环境的变化,选取小型住宅厨房一例,采用数值模拟技术,研究窗口恒定进风量工况下12 min烹饪过程中的室内环境。基于热源和颗粒物散发特性,建立颗... 详细信息

烹饪产生的热量和颗粒物对厨房和邻室环境存在着负面影响,为了定量研究整个烹饪过程中室内环境的变化,选取小型住宅厨房一例,采用数值模拟技术,研究窗口恒定进风量工况下12 min烹饪过程中的室内环境。基于热源和颗粒物散发特性,建立颗粒物散发强度和油温随烹饪时间变化的函数关系,利用Fluent软件进行非稳态模拟计算。结果显示,油加热30 s后,热量向周围空间显著扩散;在10 min烹饪过程中,操作人员处空气温度上升约10.0℃;在烹饪进行4 min后,厨房颗粒物质量浓度显著增加,6 min后厨房邻室颗粒物质量浓度急剧增加。模拟结果为住宅厨房排油烟机的风机档位调换提供了合理的参考时间点,利于提升排油烟机的工作效率,优化其高效运行的可选方案。

关键词：环境工程学住宅厨房恒定补风数值模拟室内环境

基于SSA-VMD和ANFIS的粘弹夹层结构老化状态智能识别方法

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振动工程学报 2024年

作者：瞿金秀史小伟石长全黄家琦白玉梅吴佳燕柯非曹蔚西安工业大学机电工程学院西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室

粘弹夹层结构具有优良的减振、降噪等性能而被广泛应用于现代机械装备中。但在机械装备长期运转和储存过程中，粘弹性材料不可避免地会发生老化，导致粘弹夹层结构性能衰退，从而影响整个机械装备的运行安全。因此开展基于振动响应信号... 详细信息

粘弹夹层结构具有优良的减振、降噪等性能而被广泛应用于现代机械装备中。但在机械装备长期运转和储存过程中，粘弹性材料不可避免地会发生老化，导致粘弹夹层结构性能衰退，从而影响整个机械装备的运行安全。因此开展基于振动响应信号的粘弹夹层结构老化状态识别研究意义重大。针对粘弹夹层结构的振动响应信号表现为强非平稳性，以及老化状态变化引起的振动响应信号变化具有微弱性的难题，本文提出了一种基于麻雀搜索算法（sparrow search algorithm,SSA）优化变分模态分解（variational mode decomposition,VMD）和自适应神经模糊推理系统（adaptive neuro-fuzzy inference system,ANFIS）的粘弹夹层结构老化状态智能识别方法。对粘弹夹层结构不同老化状态的振动响应信号进行参数优化的V MD分解，得到若干个本征模态函数（intrinsic mode function,IMF）；计算得到的I MF分量的排列熵特征，用于反映结构老化状态的变化；将得到的排列熵特征构建成特征向量，作为ANFIS的输入实现粘弹夹层结构老化状态的智能识别。通过实验验证了该方法的有效性，并将该方法与经验模态分解（empirical mode decomposition,EMD）和A NFIS、参数优化V MD和径向基函数神经网络（radial basis function neural network,RBFNN）方法进行比较，结果表明：本文提出的方法可以更加准确地识别粘弹夹层结构的老化状态。

关键词：粘弹夹层结构变分模态分解特征提取自适应神经模糊推理系统老化状态智能识别

基于法拉第效应的宽频光学电流传感器研制及其性能研究

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高电压技术 2024年第5期50卷 2198-2206页

作者：朱鸿沙致远李佳讯张乔根文韬合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室西安710049

当前智能电网和新型电力系统中存在大量高频暂态电流分量。高频暂态电流是反映电力系统扰动及故障过程的重要信息,对其波形、频率、幅值等信息参数进行实时观测是预防和确保电网安全稳定运行的前提。而传统电流测量方式存在频带窄、易... 详细信息

当前智能电网和新型电力系统中存在大量高频暂态电流分量。高频暂态电流是反映电力系统扰动及故障过程的重要信息,对其波形、频率、幅值等信息参数进行实时观测是预防和确保电网安全稳定运行的前提。而传统电流测量方式存在频带窄、易受电磁干扰、绝缘配合难度大等问题,难以对暂态电流进行有效检测。故提出并设计了一种具有抗干扰能力的螺线管式宽频光学电流传感器,基于传感器性能测试平台,研究了传感器的灵敏度、线性度以及频率特性,结果表明目前传感器的灵敏度为62.57 mV/A且带宽可以达到1 MHz以上;此外搭建了直流电弧实验平台对直流电弧进行了测量。试验结果表明,该传感器可实现对直流至高频电弧分量的有效测量,其测量结果与标准电流探头的线性相关度可达0.9971,多次实验结果表明相关系数的相对变化率小于2%,具有一定工程使用价值。

关键词：高频暂态电流光学电流传感器性能测试频率特性直流电弧

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