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基于光滑粒子元的水-沙两相流冲刷数值仿真

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第3期51卷 69-80页

作者：张嵘钊熊文刘川渟东南大学交通学院江苏南京211189 同济大学土木工程学院上海200092

基础河床冲刷逐渐成为水工建筑物等结构破坏的主要原因,传统分析方法基于欧拉网格法模拟,易出现网格畸变、计算不收敛等情况,降低了计算效率与精度.基于拉格朗日坐标系下无网格光滑粒子元法(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)对河... 详细信息

基础河床冲刷逐渐成为水工建筑物等结构破坏的主要原因,传统分析方法基于欧拉网格法模拟,易出现网格畸变、计算不收敛等情况,降低了计算效率与精度.基于拉格朗日坐标系下无网格光滑粒子元法(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)对河床冲刷过程进行数值模拟;将泥沙相视为非牛顿流体,分为沉积物、推移质、悬移质三种状态;引入Drucker-Prager与Shields应力模型作为泥沙状态转化判断准则,为不同状态泥沙粒子赋予不同流变特性,使计算结果可准确描述水-沙耦合过程.提出了基于SPH多相流模型的河床冲刷数值仿真改进算法,编写了泥沙冲刷计算模块,采用GPU进行计算加速,最后将所得数值水槽模型与Louvain溃坝试验及其他同类仿真结果进行对照.结果表明:本文模型能够更为准确地反映冲刷发展整体趋势;各时刻自由液面、水-沙交界面轮廓均方根误差均在合理范围内;数值模型与试验结果吻合度较高.

关键词：桥梁工程数值仿真光滑粒子元河床冲刷两相流侵蚀准则

两相自适应训练策略与高效可靠度分析方法研究

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力学学报 2024年第8期56卷 2304-2312页

作者：周锦李杰同济大学土木工程学院上海200092 上海市防灾救灾研究所上海200092

概率密度演化方法对于复杂工程结构的系统可靠度分析有良好的适用性,但对于高维随机系统依然存在效率不高的问题.近年来通过少量训练样本训练目标代理模型,来替代目标随机系统提升可靠度分析效率的做法受到众多研究者的青睐.为提升构建... 详细信息

概率密度演化方法对于复杂工程结构的系统可靠度分析有良好的适用性,但对于高维随机系统依然存在效率不高的问题.近年来通过少量训练样本训练目标代理模型,来替代目标随机系统提升可靠度分析效率的做法受到众多研究者的青睐.为提升构建自适应代理模型的精度和效率,文章提出了一种两相自适应训练策略,通过对概率空间分层次剖分,逐层次获得训练样本集.在两相训练策略的基础上分两步训练Kriging模型,不仅提升了Kriging模型对概率空间内失效边界的近似精度,更进一步降低了训练过程对计算机物理内存的消耗需求.随后通过结合概率密度演化理论,提出了一种基于等价极值理论的高效可靠度分析方法.为验证建议方法的有效性,分析了不同类型功能函数为目标的代理模型构建效率,并进行了一幢钢筋混凝土框架结构的抗震可靠度分析.结果表明:两相自适应训练策略极大提升了目标代理模型的导出速率并保有较高的分析精度,弥补了概率密度演化理论在处理罕遇失效事件时精度不足的缺陷.值得说明的是,两相训练策略不仅适用于基于Kriging模型的代理模型训练,同时对其他类型的自适应代理模型的训练也有指导意义,并不受代理模型基本类型限制.

关键词：两相训练策略代理模型概率密度演化方法结构可靠度

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空间框架结构扭转参数共振试验现象和机理

振动．测试与诊断 2024年第5期44卷 857-861,1033,1034页

作者：沈超阙彰李遇春同济大学土木工程学院上海200092

扭转参数共振现象在已有的结构参数共振试验中尚未观察到,针对此问题,通过试验手段对一个空间框架模型的扭转参数共振问题进行研究。采用不接触的电磁激励方法,激发空间框架结构模型的扭转参数共振,对空间框架扭转参数共振现象和机理进... 详细信息

扭转参数共振现象在已有的结构参数共振试验中尚未观察到,针对此问题,通过试验手段对一个空间框架模型的扭转参数共振问题进行研究。采用不接触的电磁激励方法,激发空间框架结构模型的扭转参数共振,对空间框架扭转参数共振现象和机理进行观测和分析,研究了结构扭转参数共振的稳定性问题以及参数共振下稳态激励幅值与非线性响应幅值的变化关系。试验结果表明:当外部周期激励的频率大约为2倍的结构扭转自振频率时,空间结构将发生整体扭转参数共振;扭转参数共振稳定边界与已有其他结构平动参数共振的稳定边界相似,扭转参数共振的机制与平动参数共振基本相同;在不稳定区域内,当固定激励频率时,随着激励幅值的增大,非线性稳态响应的幅值近似地呈线性增大。

关键词：空间框架结构扭转参数共振稳定边界非线性响应

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沿海软土地区浅部土层地震运动特征研究

地震工程与工程振动 2024年第4期44卷 193-200页

作者：高彦斌晁浩同济大学土木工程学院上海200092

沿海软土地区的深厚覆盖层会明显放大地震动,对工程建设产生不利影响。基于一维水平土层地震反应的频域分析方法,采用等效线性化动力计算模型,输入不同的地震动,分析7度设防地震下不同场地条件下的浅部场地地震运动特征。研究结果表明:... 详细信息

沿海软土地区的深厚覆盖层会明显放大地震动,对工程建设产生不利影响。基于一维水平土层地震反应的频域分析方法,采用等效线性化动力计算模型,输入不同的地震动,分析7度设防地震下不同场地条件下的浅部场地地震运动特征。研究结果表明:浅部软土厚度以及地震动频谱差异会明显影响浅部土层(70 m以内)的最大加速度、最大剪应力、最大剪应变和相对位移。相对位移随深度的变化规律不符合规范建议的余弦函数的特征,余弦曲线明显低估较浅位置的位移变化率(剪应变),而高估较深位置的位移变化率(剪应变)。提出了一个拟合关系式来预估7度设防地震下沿海软土地区70 m以内浅部土层的相对位移,该拟合关系具有一定的局限性,但可对沿海地区地下工程地震响应分析提供参考。

关键词：软土地震响应地下工程相对位移

近场爆炸下UHPC-FST墩柱的抗爆性能分析

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工程力学 2024年第10期41卷 142-155页

作者：徐佳沛苏琼吴昊同济大学土木工程学院上海200092

为研究钢管-超高性能混凝土(UHPC-FST)墩柱在典型爆炸威胁下的抗爆性能:通过已有UHPC材性试验数据,系统地标定了适用于UHPC的K&C(Karagozian&Case)材料模型全参数;基于UHPC-FST墩柱的近场爆炸和轴向承载力试验开展数值模拟,通过对比墩... 详细信息

为研究钢管-超高性能混凝土(UHPC-FST)墩柱在典型爆炸威胁下的抗爆性能:通过已有UHPC材性试验数据,系统地标定了适用于UHPC的K&C(Karagozian&Case)材料模型全参数;基于UHPC-FST墩柱的近场爆炸和轴向承载力试验开展数值模拟,通过对比墩柱的破坏形态和轴向力-位移曲线,充分验证了材料模型、参数及有限元数值算法的可靠性;根据美国联邦应急管理署(FEMA)对于恐怖爆炸威胁的分类,选取箱包、小轿车和面包车炸弹三种威胁等级,对VII度抗震设防下UHPC-FST和RC墩柱的抗爆性能开展对比分析。结果表明:箱包炸弹接触爆炸作用下,两类墩柱均呈现局部破坏,RC和UHPC-FST墩柱的残余轴向承载力分别较设计值降低85%和6.5%;小轿车炸弹近场爆炸作用下,RC和UHPC-FST墩柱分别呈现局部和整体破坏,其残余轴向承载力分别较设计值降低83%和24%;面包车炸弹近场爆炸作用下,两类墩柱均发生严重破坏,完全丧失承载能力。

关键词：桥梁工程 UHPC-FST 有限元模拟墩柱近场爆炸

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基于3D细观模型的混凝土动态压缩行为分析

爆炸与冲击 2024年第2期44卷 53-69页

作者：张湘茹程月华吴昊同济大学土木工程学院上海200092

通过建立混凝土的3D细观模型,在细观尺度上分析动态压缩荷载作用下混凝土材料内部裂缝的产生和发展、损伤演化和动态强度及其影响因素。首先,基于传统的“生成-投放”法生成粒径、形状和空间分布均随机的凸多面体粗骨料模型,并通过骨料... 详细信息

通过建立混凝土的3D细观模型,在细观尺度上分析动态压缩荷载作用下混凝土材料内部裂缝的产生和发展、损伤演化和动态强度及其影响因素。首先,基于传统的“生成-投放”法生成粒径、形状和空间分布均随机的凸多面体粗骨料模型,并通过骨料沉降和粒径缩放实现粗骨料的大体积率(达50%)和可调控;使用四面体网格划分骨料和砂浆表征其真实物理形状;使用界面粘结接触表征界面过渡区(ITZ)提升计算效率。进一步通过对比不同粗骨料粒径混凝土的分离式霍普金森压杆(SHPB)试验数据与模拟结果,如杆上应变时程、试件动态应力-应变曲线和试件损伤破坏模式,验证了建立的混凝土3D细观有限元模型、参数确定方法和数值仿真方法的准确性。最后,分析了30~100 s^(-1)应变率范围内骨料粒径(4~8、10~14和22~26 mm)、体积率(20%、30%和40%)和类型(石灰岩、花岗岩和玄武岩)对混凝土动态压缩强度的影响。结果表明:粗骨料粒径增大,混凝土动态压缩强度先增大后减小;粗骨料体积率越高,混凝土动态压缩强度越大;混凝土动态压缩强度随粗骨料强度的增加而提高。

关键词：混凝土 3D细观模型动态力学行为粘结接触应变率效应

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正交胶合木新型抗剪及抗拉连接耗能特性试验

同济大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 684-696页

作者：熊海贝武喆陈佳炜同济大学土木工程学院上海200092 南京林业大学土木工程学院江苏南京210037

连接节点是保证木结构抗震性能的重要因素,节点的耗能能力是衡量其是否适用于抗震区的重要指标。提出了适用于正交胶合木(cross laminated timber,CLT)结构的新型耗能抗剪连接节点和新型耗能抗拉连接节点,为研究该类连接节点的破坏模式... 详细信息

连接节点是保证木结构抗震性能的重要因素,节点的耗能能力是衡量其是否适用于抗震区的重要指标。提出了适用于正交胶合木(cross laminated timber,CLT)结构的新型耗能抗剪连接节点和新型耗能抗拉连接节点,为研究该类连接节点的破坏模式及力学性能,开展了15组低周往复加载试验。试验结果表明,新型耗能连接节点试件延性系数(D)均大于9.0,满足欧洲规范Eurocode 8中对高延性节点D>6的要求,属于高延性范围;新型耗能连接节点工作阶段强度退化系数均低于20%,具备工程适用性;新型耗能连接节点工作阶段等效黏滞阻尼系数为12%~22%,普通商用连接节点等效黏滞阻尼系数为2.5%~15.8%,两类新型耗能连接节点具有较好的耗能能力。

关键词：正交胶合木新型连接节点耗能特性力学性能破坏模式

基于切口梁弯曲响应的UHPC受拉性能反演分析

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工程力学 2024年第4期41卷 151-160页

作者：郭义庆王俊颜同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室上海201804 同济大学建筑工程系上海200092

为了更加快速、准确地获取超高性能混凝土(UHPC)材料的拉伸性能,该文基于切口梁四点弯曲试验获得的荷载-切口张开位移(CMOD)响应,提出了一种UHPC拉伸性能简化反演分析方法。该方法采用了考虑裂纹局部化的非线性铰模型和可描述拉伸应变... 详细信息

为了更加快速、准确地获取超高性能混凝土(UHPC)材料的拉伸性能,该文基于切口梁四点弯曲试验获得的荷载-切口张开位移(CMOD)响应,提出了一种UHPC拉伸性能简化反演分析方法。该方法采用了考虑裂纹局部化的非线性铰模型和可描述拉伸应变硬化或应变软化特征的多折线UHPC受拉应力-应变关系。通过5种钢纤维掺量的UHPC切口梁弯曲试验和轴拉试验的验证以及模型参数分析表明:在切口梁弯曲响应的离散性较低时,提出的计算模型能够准确地预测应变硬化和应变软化UHPC的受拉初裂强度和极限强度;随弯曲响应的离散性增大,轴拉应力的预测值与实测值的偏差越大;特征长度及特征点数量对应变软化UHPC受拉应力-缝宽曲线预测结果的影响较小,但对于应变硬化UHPC,特征长度的增大和特征点的减少都会导致其极限强度预测值偏高。通过应用表明:采用基于荷载-CMOD响应的非线性铰模型预测UHPC的受拉性能具有较好的可行性。

关键词：超高性能混凝土拉伸性能切口梁四点弯非线性铰模型反演分析

肺动脉高压右心重构中心肌细胞的细胞死亡途径:探索重塑之路

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科学通报 2024年第13期69卷 1725-1741页

作者：王尚徐唯傑何雯妮胡肖依屈奕阳刘雨杨颜艺姜蓉同济大学医学院同济大学附属上海市肺科医院肺循环科上海200433 同济大学医学院同济大学附属上海市肺科医院检验科上海200433 同济大学医学院上海200092 国家儿童医学中心(上海) 上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心心脏中心和上海市小儿先天性心脏病研究所上海200127

细胞死亡对于机体生长、发育和调节稳态非常关键,是心脏病理学中的一个基本过程.证据表明,在各种心血管系统疾病中,细胞凋亡、坏死性凋亡、线粒体通透性改变驱动的坏死、焦亡、铁死亡以及自噬等死亡方式在心脏重构、心力衰竭过程中起着... 详细信息

细胞死亡对于机体生长、发育和调节稳态非常关键,是心脏病理学中的一个基本过程.证据表明,在各种心血管系统疾病中,细胞凋亡、坏死性凋亡、线粒体通透性改变驱动的坏死、焦亡、铁死亡以及自噬等死亡方式在心脏重构、心力衰竭过程中起着重要作用.随着肺动脉高压的进展,右心室发生失代偿性肥大,最终导致心室衰竭并伴随着心肌细胞死亡.因此,探讨此过程中心肌细胞死亡的具体机制对于改善患者预后意义重大.本文综述了各种心肌细胞死亡方式的信号通路和各种细胞死亡方式的检测、评估方法,总结了肺动脉高压中心肌细胞死亡方式的有关研究现况,讨论了针对不同细胞死亡方式研究对于肺动脉高压靶向治疗的研究前景.

关键词：肺动脉高压凋亡坏死性凋亡线粒体通透性改变驱动的坏死焦亡铁死亡