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CFRP复合材料板材的耐水酸碱性能研究

西安建筑科技大学学报（自然科学版） 2024年第1期56卷 93-102页

作者：韩庆韩玮刘海波刘延峰杨超王少强咸贵军中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司技术检测中心山东东营257000 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

腐蚀环境下碳纤维增强环氧树脂(CFRP)复合材料的性能退化是影响材料与结构安全服役的关键.为获得CFRP板材在腐蚀溶液中的耐久性能,将CFRP板材浸泡在水、酸与碱溶液中长达150 d.通过水吸收、热力学测试与微观结构分析获得CFRP板材的长期... 详细信息

腐蚀环境下碳纤维增强环氧树脂(CFRP)复合材料的性能退化是影响材料与结构安全服役的关键.为获得CFRP板材在腐蚀溶液中的耐久性能,将CFRP板材浸泡在水、酸与碱溶液中长达150 d.通过水吸收、热力学测试与微观结构分析获得CFRP板材的长期性能演化.结果表明:树脂板与CFRP板材在水、酸与碱溶液中的水吸收行为类似.在酸溶液中,树脂板与CFRP板材均获得较高的水吸收量,这是因为酸溶液促进了树脂的松弛作用,为水分子的进一步侵入提供了更多的扩散空间.此外,树脂的水解作用降低了树脂板与CFRP板材水吸收量.长期的加速老化导致CFRP板材拉伸强度退化高达29.7%,玻璃化转变温度退化高达12.4%.CFRP板材拉伸强度的退化主要由树脂的塑化与水解、纤维与树脂界面的脱粘所导致.碱溶液加速纤维与树脂界面脱粘、树脂水解,这导致碱溶液浸泡下的CFRP板材拉伸强度退化远大于水与酸溶液,其纤维与树脂界面完整性最差,纤维表面没有树脂残留.CFRP板材玻璃化转变温度的退化主要受控于树脂的塑化.酸溶液下玻璃化转变温度的退化程度远大于水与碱溶液,这是因为酸溶液下CFRP板材拥有更高的吸水率,导致树脂发生更严重的塑化作用.

关键词： CFRP复合材料腐蚀溶液性能演化树脂塑化与水解界面脱粘

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多尺度水上船舶目标视觉检测

哈尔滨工业大学学报 2024年第5期56卷 103-113页

作者：黄靖汤宁文元桥郭玉滨朱立夫肖长诗武汉理工大学计算机与人工智能学院武汉430063 武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心武汉430063 武汉理工大学智能交通系统研究中心武汉430063

水上交通场景环境复杂,通过普通光学摄像设备获取的水面图像,面临着视觉目标清晰度低、尺度多样化等问题,使得可见光视觉信号里中、小尺度目标检测相对困难。为服务于各类智慧海事应用,提出了一个旨在提高复杂水域背景下多尺度水上船舶... 详细信息

水上交通场景环境复杂,通过普通光学摄像设备获取的水面图像,面临着视觉目标清晰度低、尺度多样化等问题,使得可见光视觉信号里中、小尺度目标检测相对困难。为服务于各类智慧海事应用,提出了一个旨在提高复杂水域背景下多尺度水上船舶目标检测性能的算法(multi-scale ship object detection,MS-SOD)。该算法基于当前计算机视觉技术中主流的单阶段目标检测模型框架,在其主干网络中嵌入卷积注意力模块,来优化船舶特征提取能力;在多尺度特征融合网络中引入富含细节信息的浅层特征,并使用跨阶段局部残差结构,来优化多尺度船舶特征的融合机制;同时,使用焦点损失函数,来优化模型的学习过程;并设计自适应锚框聚类算法优化先验锚框,以提高多尺度船舶目标检测能力。为验证提出算法的有效性和实效性,在构建较大规模水上船舶目标数据集的基础上,开展了广泛实验验证。结果表明:提出的算法在测试数据集上的检测准确度超过了各主流的对比方法;特别是对于大、中、小各尺度船舶目标的检测精度,相对于主流的YOLOv4算法,提出的算法分别提升了11.3%、6.0%和10.5%。

关键词：多尺度船舶目标检测深度学习注意力机制特征融合

纤维增强复合材料在大直径盾构隧道工程中的研究与应用

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工业建筑 2024年第6期54卷 54-60页

作者：陈健杨公标王志奎咸贵军孔德奥中铁十四局集团有限公司济南250101 中国铁建水下隧道工程实验室济南250101 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

大直径盾构隧道是建设长大穿海穿江隧道的主要建设形式,具有安全、经济、高效、智能化高等优点。纤维增强复合材料(FRP)具有轻质高强、耐腐蚀、抗疲劳及可设计等优点,在地下复杂服役环境条件下FRP可替代钢材以解决其存在的工程问题。首... 详细信息

大直径盾构隧道是建设长大穿海穿江隧道的主要建设形式,具有安全、经济、高效、智能化高等优点。纤维增强复合材料(FRP)具有轻质高强、耐腐蚀、抗疲劳及可设计等优点,在地下复杂服役环境条件下FRP可替代钢材以解决其存在的工程问题。首先,从FRP在深基坑支护结构、在基坑地下连续墙、盾构隧道内部结构以及在泥浆环流管道等4个典型大直径盾构隧道施工分部分项工程方面,介绍了国内外典型的FRP研究和应用范例,结果表明FRP力学性能和服役性能均满足地下基坑支护、盾构隧道等结构的应用要求。针对研发现状及当下应用存在的问题,对FRP在地下工程结构中的应用前景做出展望。

关键词：纤维增强复合材料基坑支护结构地下连续墙盾构隧道大直径盾构隧道

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重载沥青路面结构组合的抗车辙性能分析

哈尔滨工业大学学报 2014年第6期46卷 72-78页

作者：董泽蛟肖桂清龚湘兵王元哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090

为研究结构组合对沥青混合料抗车辙性能的影响,首先对所设计的7种沥青混合料进行动态模量及单层车辙试验,得到基本材料参数及抗车辙性能;然后对7种混合料组合而成的3种路面结构在重载条件下进行双层结构车辙试验,并与单层车辙试验结果... 详细信息

为研究结构组合对沥青混合料抗车辙性能的影响,首先对所设计的7种沥青混合料进行动态模量及单层车辙试验,得到基本材料参数及抗车辙性能;然后对7种混合料组合而成的3种路面结构在重载条件下进行双层结构车辙试验,并与单层车辙试验结果进行对比分析;最后,应用光纤光栅智能测试技术对实际路面进行现场应变测试,根据不同路面结构三向应变测试结果评价实际重载沥青路面结构的抗车辙性能.结果表明,单层车辙试验难以准确反映路面结构的抗车辙性能,而双层车辙试验效果良好.在设计抗车辙路面时要考虑不同面层的模量组合,才能最大程度地发挥各层混合料的抗车辙性能.

关键词：沥青路面重载车辙结构组合结构车辙试验光纤光栅传感器

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梯度功能复合路面设计原理与实现方法

科学通报 2020年第30期65卷 3270-3286页

作者：冯德成王东升易军艳张锋哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090

路面是道路工程的主体结构,由多个结构层和功能层组成,它应同时满足车辆荷载、水、温度作用下的耐久性、行车安全性与舒适性要求.然而,目前沥青路面的结构寿命和服役性能远未达到人们对路面长寿命和高性能的期望.其原因不仅仅是材料因... 详细信息

路面是道路工程的主体结构,由多个结构层和功能层组成,它应同时满足车辆荷载、水、温度作用下的耐久性、行车安全性与舒适性要求.然而,目前沥青路面的结构寿命和服役性能远未达到人们对路面长寿命和高性能的期望.其原因不仅仅是材料因素与施工质量问题,还在于现有设计理论与指标体系尚不能满足长寿命路面设计的需要,路面材料-结构-工艺一体化的设计原则也未得到有效贯彻.由于设计年限较短,现有路面材料的力学性能与疲劳寿命很容易满足设计年限内重复荷载作用的要求.随着路面长寿命设计目标的提升,构建新的路面设计理论体系也成为关键性科学问题.因此,为探究路面结构的变革和发展,本文首先从沥青路面的结构性破坏特征出发,探讨了路面开裂类型及其产生的细观机制,明确了路面材料组成特性和层状结构界面状态对开裂控制的作用原理;其次,在总结分析路面弹性层状理论体系的基础上,提出了梯度功能复合路面设计理论与方法,并推荐了梯度功能复合路面的结构组合和设计流程;进而提出采用高性能功能复合材料,并通过弱化或消除界面效应的层间处治技术来实现梯度功能复合路面;最后,结合梯度功能结构设计理念在桥面铺装工程的实践,探索了梯度功能复合路面设计与施工中的关键技术环节.

关键词：沥青路面裂缝梯度功能材料梯度功能复合路面

不同认知负荷非驾驶任务下高度自动化驾驶接管绩效预测

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汽车工程 2023年第12期45卷 2330-2337,2329页

作者：马艳丽卢俊朱洁玉韩笑雪哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090

在高级自动化驾驶中,准确预测驾驶接管绩效对于提高自动驾驶接管安全水平意义重大。文中设计了不同认知负荷非驾驶任务下驾驶接管场景,分析不同认知负荷非驾驶任务下驾驶接管绩效指标与脑电指标的显著性,采用驾驶人eSense数值和脑电波... 详细信息

在高级自动化驾驶中,准确预测驾驶接管绩效对于提高自动驾驶接管安全水平意义重大。文中设计了不同认知负荷非驾驶任务下驾驶接管场景,分析不同认知负荷非驾驶任务下驾驶接管绩效指标与脑电指标的显著性,采用驾驶人eSense数值和脑电波数据作为输入特征,构建了基于随机森林的驾驶接管绩效预测模型,分析了模型在3、5、7、9 s 4种时间窗下的预测性能,并开展了模型的有效性验证。结果表明,不同认知负荷非驾驶任务下的接管时间、最大横向加速度、最小TTC及驾驶人eSense等存在显著性差异;随机森林在9 s时间窗下的预测性能最佳,其准确率达到了0.94;随机森林的预测准确率和micro-AUC面积高于支持向量机、朴素贝叶斯和逻辑回归。研究方法可有效预测驾驶员自动驾驶接管绩效,并为驾驶员与自动驾驶车辆之间的交互设计提供理论依据。

关键词：交通工程接管绩效预测随机森林认知非驾驶任务高度自动化驾驶

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沥青碎石混合料永久变形与空隙结构关系研究

哈尔滨工业大学学报 2007年第4期39卷 617-621页

作者：解晓光王龙王哲人哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090

一般认为沥青碎石混合料较大空隙与较小永久变形间是相互矛盾的,但不同级配沥青碎石混合料不同压实功下的空隙率与永久变形的对比研究表明,两类不同空隙结构的混合料对应的永久变形有明显差异.进一步试验数据表明兼顾较大空隙率、较高... 详细信息

一般认为沥青碎石混合料较大空隙与较小永久变形间是相互矛盾的,但不同级配沥青碎石混合料不同压实功下的空隙率与永久变形的对比研究表明,两类不同空隙结构的混合料对应的永久变形有明显差异.进一步试验数据表明兼顾较大空隙率、较高回弹模量和较小永久变形的功能要求是可能的,关键在于空隙结构的力学稳定性,其关键技术不仅在作为必要条件的材料设计,而且在作为充分条件的成型工艺的配合,因此重要的在于材料-结构-工艺一体化设计.

关键词：沥青碎石混合料空隙结构永久变形回弹模量

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冰雪路面摩擦特性与运营风险管控研究综述

中国公路学报 2022年第7期35卷 1-17页

作者：谭忆秋李济鲈徐慧宁哈尔滨工业大学交通科学与工程学院黑龙江哈尔滨150040

冰雪路面的交通安全问题一直是中国交通行业面对的难题,对冰雪路面运营风险进行智能管控是保障交通安全的有效途径。为了推动冰雪路面智能管控技术的应用,明确研究中的关键问题和未来发展方向,综述了国内外冰雪路面智能管控的相关研究... 详细信息

冰雪路面的交通安全问题一直是中国交通行业面对的难题,对冰雪路面运营风险进行智能管控是保障交通安全的有效途径。为了推动冰雪路面智能管控技术的应用,明确研究中的关键问题和未来发展方向,综述了国内外冰雪路面智能管控的相关研究进展。首先,阐述了冰雪对交通带来的影响,揭示了人、车、路三者与交通事故的关系,明确了冰雪路面交通事故的根本诱因是由冰雪导致的路面摩擦特性下降;然后,讨论了冰雪路面的胎-冰-路摩擦机理、影响因素、预估模型及其评价方法;进而,对比分析了路表冰雪状态感知技术的多种原理及其适用性,提出了可以用于智能管控的冰雪感知技术要求;最后,总结归纳了常见的冰雪路面运营的静态、动态风险管控方式,其中静态管控方式包括气象法、历史事故数据法和力学特性法,动态方式包括动力学特性法、交通流特性法和综合风险分析法,综合风险分析法可以表征道路运营风险的多因素动态变化,是未来冰雪路面智能管控的主要方式。

关键词：道路工程冰雪路面综述交通安全摩擦特性风险评价智能管控

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基于光纤光栅测试技术的沥青路面温度场实测

交通运输工程学报 2014年第2期14卷 1-6,13页

作者：董泽蛟李生龙温佳宇冷真哈尔滨工业大学交通科学与工程学院黑龙江哈尔滨150090 长安大学道路结构与材料交通行业重点实验室陕西西安710064 香港理工大学建设及环境学院

基于光纤光栅智能测试技术，建立沥青路面温度信息长期实时监测系统，以实现沥青路面温度连续监测。采用高精度热电偶进行路面沥青层的温度测试，用以进行现场光纤光栅温度传感器的修正；采用光纤光栅温度传感器对沥青路面绝对温度进行... 详细信息

基于光纤光栅智能测试技术，建立沥青路面温度信息长期实时监测系统，以实现沥青路面温度连续监测。采用高精度热电偶进行路面沥青层的温度测试，用以进行现场光纤光栅温度传感器的修正；采用光纤光栅温度传感器对沥青路面绝对温度进行实时监测。分析结果表明：路面内部温度在下午2：00～4：00达到最高值，凌晨4：00～6：00降至最低值，且上午9：00～12：00温度上升较快，下午4：00～6：00温度下降较快；随沥青路面深度的增加，沥青路面内部温度变化的幅度与速率均逐步减小，且达到峰值或谷值的时刻相对滞后；沥青路面内部温度随着气温的变化而变化，随季节气候变化而同趋势改变；全年气温最低值出现在1月初，之后温度开始逐渐升高。

关键词：沥青路面温度场温度修正光纤光栅温度传感器温度灵敏度