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强风多发区柔性光伏支架抗风可靠度评估

东南大学学报（自然科学版） 2024年第4期54卷 845-851页

作者：周锐王浩徐梓栋林禹轩赵恺雍刘芸东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京211189

以某实际柔性光伏支架为研究对象,建立了该光伏支架的有限元模型,并通过实测结构动力特性验证模型的正确性.采用谱表示-降维方法,生成全概率空间内的随机风速代表性样本集合.在此基础上,结合概率密度演化理论,研究了基本风速、风荷载方... 详细信息

以某实际柔性光伏支架为研究对象,建立了该光伏支架的有限元模型,并通过实测结构动力特性验证模型的正确性.采用谱表示-降维方法,生成全概率空间内的随机风速代表性样本集合.在此基础上,结合概率密度演化理论,研究了基本风速、风荷载方向及支撑索预拉力对其位移响应及抗风可靠度的影响.结果表明:随着风速的增大,柔性光伏支架抗风可靠度降低,当基本风速达到25 m/s时,结构平均整体抗风可靠度仅为0.14;提高支撑索预拉力可以显著提升结构抗风可靠度,但随着预拉力的增大,预拉力对抗风可靠度的提升作用越来越小;与背风荷载相比,柔性光伏支架在承受正风荷载时,结构抗风可靠度更低,预拉力对抗风性能的提升效果更显著.

关键词：柔性光伏支架实测数据风致振动抗风可靠度概率密度演化理论

大跨度斜拉桥模态参数长期追踪及其变异性分析

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振动工程学报 2024年第1期37卷 52-59页

作者：茅建校桂桂王浩杨朝勇东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京211189

为了丰富大跨度斜拉桥模态参数的实测数据库,依托苏通大桥结构健康监测系统采集的数据,采用所建立的模态自动识别和追踪方法,获取了2010年期间该桥的模态参数值,并据此分析了在温度和风速作用下桥梁模态参数的变异性。研究结果表明,大... 详细信息

为了丰富大跨度斜拉桥模态参数的实测数据库,依托苏通大桥结构健康监测系统采集的数据,采用所建立的模态自动识别和追踪方法,获取了2010年期间该桥的模态参数值,并据此分析了在温度和风速作用下桥梁模态参数的变异性。研究结果表明,大桥主梁模态频率的变化受温度和风速共同影响,随着温度的升高而降低,随着风速的升高而增加。大桥主梁模态阻尼比的变异性显著大于模态频率,低风速下主梁一阶侧弯阻尼比在0.5%~15%之间波动,风速大于9 m/s时逐渐降低并稳定在2%左右。大桥主梁前四阶竖弯阻尼比受气动阻尼的影响较大,在风速较小时随着风速的增加略有增加。研究结果可为大桥的服役性能评估与运营管理提供参考。

关键词：大跨度斜拉桥模态参数结构健康监测长期追踪变异性

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用于船桥碰撞预警的复杂场景下视觉船舶检测

Journal of Southeast University(English Edition) 2024年第1期40卷 33-40页

作者：廖睿轩吴同张一鸣茅建校王浩东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京211189

为准确识别航道船舶,实现桥梁防撞预警,结合实拍图像和数据增强建立了针对桥梁航道船舶的图像数据集,包括远距离、多目标以及可视度低等复杂场景.然后,以YOLOv5模型作为基本检测器并对其网络结构进行改进,主要改进包括将主干网络中的C3... 详细信息

为准确识别航道船舶,实现桥梁防撞预警,结合实拍图像和数据增强建立了针对桥梁航道船舶的图像数据集,包括远距离、多目标以及可视度低等复杂场景.然后,以YOLOv5模型作为基本检测器并对其网络结构进行改进,主要改进包括将主干网络中的C3模块替换为C2f模块,在特征融合网络中嵌入SE注意力机制,采用K-means++聚类算法对数据集的先验框进行优化.最后,以PyTorch为深度学习框架对改进YOLOv5模型进行训练和验证.结果表明,改进YOLOv5模型对重点检测船舶的平均精度达到99.4%,较原始YOLOv5模型提高了11.1%,检测速度达到102帧/s,可为复杂通航场景下船桥碰撞预警提供可靠、高效的支撑.

关键词：船舶检测船桥相撞 YOLOv5 SE注意力机制数据增强

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实测车流作用下大跨悬索桥吊索疲劳性能分析

东南大学学报（自然科学版） 2024年第4期54卷 952-960页

作者：茅建校柯贤东苏迅赵楷林王浩宗海东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京211189 南京公路发展(集团)有限公司南京210031

为研究车辆长期作用下悬索桥吊索的疲劳性能,以南京栖霞山长江大桥为工程背景,利用该桥动态称重系统的实测数据,采用有限混合分布拟合了车辆荷载模型.然后,基于时间权重矩阵模拟了桥面多车道随机车流,并基于Ansys计算了随机车流作用下... 详细信息

为研究车辆长期作用下悬索桥吊索的疲劳性能,以南京栖霞山长江大桥为工程背景,利用该桥动态称重系统的实测数据,采用有限混合分布拟合了车辆荷载模型.然后,基于时间权重矩阵模拟了桥面多车道随机车流,并基于Ansys计算了随机车流作用下的桥梁动力时程响应.在上述基础上,获取了大桥短吊索、长吊索和限位吊索3组典型吊索的应力时程,并采用名义应力法对其疲劳性能进行分析.结果表明:在随机车流作用下,大部分时间段内吊索应力波动较为平稳;各吊索应力变化趋势与车流量的变化密切相关,短吊索、长吊索以及限位吊索的最大应力幅分别为40、30和25 MPa;在车辆荷载的长期作用下,短吊索的疲劳可靠度显著低于长吊索与限位吊索.

关键词：悬索桥吊索疲劳性能动态称重系统随机车流动力响应

考虑轮轨多点接触关系的车轨系统地震响应分析

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哈尔滨工程大学学报 2024年第3期45卷 423-431页

作者：朱小杰王浩周智辉茅建校郜辉东南大学混凝土与预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京210096 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

为研究地震作用下轮轨多点接触关系及其对车轨系统地震响应的影响,本文基于虚拟渗透理论分析了轮轨多点接触的几何关系,采用修正的Kik-Piotrowski方法和Kalker线性理论求解轮轨接触力,并建立了地震作用下考虑轮轨多点接触关系的列车-无... 详细信息

为研究地震作用下轮轨多点接触关系及其对车轨系统地震响应的影响,本文基于虚拟渗透理论分析了轮轨多点接触的几何关系,采用修正的Kik-Piotrowski方法和Kalker线性理论求解轮轨接触力,并建立了地震作用下考虑轮轨多点接触关系的列车-无砟轨道系统模型;以某高速铁路为对象,研究了车轨系统的地震响应及列车的行车安全性。研究结果表明:地震作用下轮轨之间会出现2点接触情况,次接触斑对轮轨接触行为具有重要影响;轮轨多点接触关系对地震作用下的轮轴横向力和脱轨系数具有重要影响,不考虑该多点接触关系会低估列车的行车安全性;车轮抬升量对地震动强度不是特别敏感。

关键词：轮轨多点接触车轨系统地震响应虚拟渗透理论 Kik-Piotrowski方法接触斑无砟轨道行车安全

基于拉压杆模型的装配式混凝土挡墙结构设计方法

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第3期54卷 639-646页

作者：蔡建国钱润民陈中向冯健东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京211189 东南大学土木工程学院南京211189

为了研究装配式混凝土箱体挡墙结构在水压力和土压力共同作用下的受力机理,提出了一种基于拉压杆模型的装配式混凝土挡墙结构设计方法.以体积和应变能为优化目标,采用Tosca软件对数值模拟得到的主要受力骨架进行拓扑优化.构建拉压杆模型... 详细信息

为了研究装配式混凝土箱体挡墙结构在水压力和土压力共同作用下的受力机理,提出了一种基于拉压杆模型的装配式混凝土挡墙结构设计方法.以体积和应变能为优化目标,采用Tosca软件对数值模拟得到的主要受力骨架进行拓扑优化.构建拉压杆模型,结合箱体挡墙结构的破坏机理,分析并推导出侧墙受压、临水面挡墙和集束连接受拉3种主要破坏模式的承载力公式.实际工程对比分析结果表明:进行900次模型优化后,优化形态和应变能基本保持不变;基于拉压杆模型的装配式混凝土箱体挡墙结构的承载能力低于规范值和有限元模拟值,但误差均保持在16%范围内,从而验证了该方法的合理性.

关键词：装配式混凝土箱体挡墙结构受力机理数值模拟拓扑优化拉压杆模型

短-连续碳纤维同步增强热塑性复合材料预浸线材制备及3D打印工艺分析

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机械工程学报 2024年第11期60卷 283-295页

作者：王福吉王公硕王洪全付饶吴博王琦大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室大连116024 大连理工大学辽宁省先进复合材料高性能制造重点实验室大连116024

碳纤维增强热塑性复合材料3D打印技术,是实现先进复合材料复杂结构件一体化制造的有效途径。由于短纤维不连续、连续纤维间基体的载荷传递能力弱,3D打印短或连续碳纤维等单一形态纤维增强热塑性复合材料的力学性能提升进入瓶颈期。发展... 详细信息

碳纤维增强热塑性复合材料3D打印技术,是实现先进复合材料复杂结构件一体化制造的有效途径。由于短纤维不连续、连续纤维间基体的载荷传递能力弱,3D打印短或连续碳纤维等单一形态纤维增强热塑性复合材料的力学性能提升进入瓶颈期。发展短-连续碳纤维同步增强热塑性复合材料(Short-continuous carbon fiber synchronous reinforced thermoplastic composites,S/C-CFRTP)3D打印技术,是突破复合材料复杂结构件高质量制造技术瓶颈的重要途径。然而,由于含短纤维的基体熔融黏度大、3D打印温压时变性强,现有原位浸渍工艺难以保证基体对连续纤维的充分浸渍,导致3D打印S/C-CFRTP力学性能较差,无法满足工程应用需求。提高纤维-基体浸渍程度是实现S/C-CFRTP高质量3D打印的关键。基于离线浸渍方法,提出同步增强预浸线材制备及3D打印工艺。研究了同步增强预浸线材制备工艺路线、参数对其浸渍程度、纤维含量及抗拉强度的影响,提出了“混合-浸渍-定形”工艺路线、“小制丝速度-大出口直径”工艺参数的预浸线材高质量制造策略,其抗拉强度达448.70 MPa。同时,通过对比不同打印工艺成形样件的空隙、纤维含量和抗拉性能,发现预浸线材挤出工艺将S/C-CFRTP的空隙率降低近一半,纤维含量提高约7%,抗拉强度和模量提升约18.6%和11.6%,达约430.45 MPa和38.51 GPa。

关键词：短-连续碳纤维同步增强热塑性复合材料预浸线材 3D打印浸渍程度抗拉性能

碳纤维增强陶瓷基复合材料超声振动辅助铣削加工技术的研究进展

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机械工程学报 2024年第9期60卷 26-56页

作者：董志刚王中旺冉乙川鲍岩康仁科大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室大连116024 大连理工大学辽宁省先进复合材料高性能制造重点实验室大连116024

碳纤维增强陶瓷基复合材料(C_(f)/SiC复合材料)具有良好的化学和热稳定性、高比强度、耐高温以及低密度等优点,被广泛应用于航空航天、高速列车以及核能等领域。目前陶瓷基复合材料构件普遍采用近净成形技术制备,但仍需进行二次加工以... 详细信息

碳纤维增强陶瓷基复合材料(C_(f)/SiC复合材料)具有良好的化学和热稳定性、高比强度、耐高温以及低密度等优点,被广泛应用于航空航天、高速列车以及核能等领域。目前陶瓷基复合材料构件普遍采用近净成形技术制备,但仍需进行二次加工以满足最终装配的尺寸精度和几何公差。然而,由于C_(f)/SiC复合材料具有各向异性和多相非均质的材料特性,其高效低损伤加工需求备受关注。因此,系统地综述了文献报道的C_(f)/SiC复合材料超声振动辅助铣削加工技术相关研究进展。首先概述了陶瓷基复合材料传统机械加工以及特种能场辅助加工技术的研究现状。其次,从陶瓷基复合材料超声振动辅助铣削加工过程中直角切削试验和有限元仿真两方面总结了材料去除机理和超声作用机制;介绍了陶瓷基复合材料超声振动辅助铣削中切削力建模的方法和陶瓷基复合材料加工表面损伤及其剩余强度方面的研究。最后,分析了陶瓷基复合材料超声振动辅助铣削加工的发展趋势以及展望未来研究方向。

关键词：陶瓷基复合材料 C_(f)/SiC复合材料超声振动辅助铣削材料去除机理铣削力模型加工损伤剩余强度

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村镇砌体结构民居地震倒塌易损性分析

东南大学学报（自然科学版） 2024年第5期54卷 1154-1160页

作者：缪志伟陈康诺马栋梁杨冬梅刘一凡东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京211189 中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

为了快速定量评估我国村镇区域现存的大量居民自建砌体房屋的地震抗倒塌性能,提出了一种基于简化分析模型的地震倒塌易损性分析方法.针对不同抗震构造措施的村镇典型砌体结构民居,基于砌体墙片恢复力模型和刚性楼板假定,建立结构简化剪... 详细信息

为了快速定量评估我国村镇区域现存的大量居民自建砌体房屋的地震抗倒塌性能,提出了一种基于简化分析模型的地震倒塌易损性分析方法.针对不同抗震构造措施的村镇典型砌体结构民居,基于砌体墙片恢复力模型和刚性楼板假定,建立结构简化剪切层模型,并根据结构的典型地震倒塌破坏模式,确定对应的倒塌判断准则.通过对比所提模型与精细化有限元模型的模拟结果,验证该模型在倒塌分析中的可靠性.基于23条地震动的增量动力分析,得到各简化剪切层模型的倒塌易损性曲线,量化评价结构抗倒塌性能.结果表明:增加构造柱可以显著提高结构抗倒塌能力;相较于现浇楼板,采用预制楼板后结构抗倒塌能力减弱;不设置构造柱和圈梁且采用预制楼板的结构抗倒塌储备系数仅为采用完好抗震构造措施结构的10%.

关键词：村镇区域砌体结构倒塌易损性分析剪切层模型抗倒塌性能