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基于离散元-有限差分耦合的轨枕垫对有砟道床横向阻力的影响机制

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第2期55卷 457-472页

作者：谭攀肖源杰姜钰王萌王小明张冲冲 TUTUMLUER Erol 中南大学土木工程学院湖南长沙410075 重载铁路工程结构教育部重点实验室(中南大学) 湖南长沙410075 伊利诺伊大学香槟分校香槟61801美国

轨枕垫(USP)因其良好的减震性能已广泛应用于铁路轨道结构,现有研究大多集中于USP对轨道结构刚度和振动响应的影响,但对有砟道床横向阻力影响的研究很少。为深入分析USP对道床横向阻力的影响并揭示其作用机理,建立轨枕-USP-有砟道床-路... 详细信息

轨枕垫(USP)因其良好的减震性能已广泛应用于铁路轨道结构,现有研究大多集中于USP对轨道结构刚度和振动响应的影响,但对有砟道床横向阻力影响的研究很少。为深入分析USP对道床横向阻力的影响并揭示其作用机理,建立轨枕-USP-有砟道床-路基三维系统的精细化离散元-有限差分(DEM-FDM)耦合数值模型,采用典型重载铁路有砟道床横向阻力现场实测结果对模型进行标定和验证,进而模拟分析不同工况组合下USP对轨枕不同位置处(枕底、枕侧和枕端)的横向阻力、道砟颗粒运动和粒间接触力等宏微观指标的影响机制。研究结果表明:在相同的轨枕横向位移下,相较于无USP的轨枕,带USP的轨枕其枕底道砟颗粒运动范围更大,横向阻力也更大,且横向阻力增加部分主要来源于枕底USP的不平整性;USP刚度越大,道床横向阻力也越大;采用USP可增加枕底的横向剪应力和最大法向接触力,且两者数值均随USP刚度的增大而增大。

关键词：铁路轨道有砟道床道砟轨枕垫横向阻力离散元-有限差分耦合

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两步法预处理制备生物质燃料乙醇

农业工程学报 2012年第5期28卷 194-200页

作者：王晓娟冯浩王斌李志义大连理工大学化工与环境生命学部大连116023 伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校农业工程学院美国伊利诺伊州香槟61801

为了扩展燃料乙醇制备的预处理工艺的发展方向,该文针对燃料乙醇制备的2种新预处理方法——半纤维素分离两步预处理法和木质素分离两步预处理法进行了试验研究。分别以能源植物柳枝稷和农业废弃物玉米秸秆为原料,考查了这2种方法对酶水... 详细信息

为了扩展燃料乙醇制备的预处理工艺的发展方向,该文针对燃料乙醇制备的2种新预处理方法——半纤维素分离两步预处理法和木质素分离两步预处理法进行了试验研究。分别以能源植物柳枝稷和农业废弃物玉米秸秆为原料,考查了这2种方法对酶水解过程中糖产量的影响。结果表明,半纤维素分离两步预处理法对柳枝稷的较优处理条件为:第一步预处理用3%质量分数的过氧化氢溶液在50℃处理16h,第二步预处理用去离子水在121℃处理30min,最终酶水解可获得89%的纤维素转化率;木质素分离两步预处理法对玉米秸秆的较优处理条件为:第一步预处理用碱性乙醇溶液(1%质量分数氢氧化钠和70%质量分数乙醇)在80℃处理2h,第二步预处理为去离子水在135℃处理30min,最终酶水解可获得83%的纤维素转化率;扫描电镜观察,柳枝稷和玉米秸秆的纤维束均被破坏,纤维素酶的作用面积得到提高。同时,分离提取了部分半纤维素和木质素,可以回收提纯,应用于高附加值化学产品的制备。这一结果表明,这2种方法为实现燃料乙醇制备工程工业化提供依据。

关键词：燃料乙醇木质纤维素类生物质两步法预处理糖转化率

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基于SDLV方法的弹性薄板损伤识别

应用基础与工程科学学报 2016年第5期24卷 995-1005页

作者：逯静洲 Billie F.Spencer'Jr 烟台大学土木工程学院山东烟台264005 伊利诺伊大学香槟分校土木与环境工程系美国伊利诺伊61801

Bernal通过对DLV(Damage Locating Vector)方法的改进,提出了SDLV(Stochastic Damage Locating Vector)方法,较好解决了环境激励下未知输入的DLV法应用问题.本文以两边简支的弹性矩形薄板为研究对象,采用弹性模量降低模拟损伤,基于SDLV... 详细信息

Bernal通过对DLV(Damage Locating Vector)方法的改进,提出了SDLV(Stochastic Damage Locating Vector)方法,较好解决了环境激励下未知输入的DLV法应用问题.本文以两边简支的弹性矩形薄板为研究对象,采用弹性模量降低模拟损伤,基于SDLV方法对弹性薄板在4种损伤工况下的损伤识别进行数值模拟研究,对比分析了各类损伤指标对识别精度的影响.工况1:靠近支座处的一个单元损伤;工况2:跨中处一个单元损伤;工况3:靠近支座处两个相邻单元损伤;工况4:跨中处2个相邻单元损伤.数值模拟结果验证了SDLV方法应用于弹性薄板损伤识别的可行性,损伤所在位置、损伤单元的数目以及损伤指标的选择对损伤识别精度有一定影响.基于SDLV方法弹性薄板的损伤识别指标可以有规则化主应力、内力和应变能3种选择,如果联合运用多种损伤指标,可以更准确地定位弹性薄板的损伤.

关键词：损伤识别随机损伤定位向量(SDLV) 弹性薄板柔度矩阵

电解水预处理对玉米秸秆和柳枝稷酶解产糖的研究

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高校化学工程学报 2012年第1期26卷 169-174页

作者：王晓娟冯浩李志义大连理工大学化工与环境生命学部辽宁大连116023 伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校农业工程学院美国伊利诺伊州香槟61801

预处理是利用生物质原料制备燃料乙醇的工艺过程中至关重要的一步。以电解水为介质对玉米秸秆和柳枝稷进行预处理,考察了不同预处理条件对这两种生物质酶催化水解性能的影响。玉米秸秆预处理试验条件为:165、180和195℃;10、20和30 min... 详细信息

预处理是利用生物质原料制备燃料乙醇的工艺过程中至关重要的一步。以电解水为介质对玉米秸秆和柳枝稷进行预处理,考察了不同预处理条件对这两种生物质酶催化水解性能的影响。玉米秸秆预处理试验条件为:165、180和195℃;10、20和30 min。柳枝稷预处理试验条件为:170、185和200℃;5、15和25 min。结果表明,电解水预处理法针对不同的生物质有较好的处理效果,在玉米秸秆和柳枝稷的试验中,分别获得了83%和67%的纤维素转化率。同时,电解水预处理过程中,木糖只有在较高温度(195℃和200℃)时,才发生明显的降解。HPLC检测表明预处理过程中生成的发酵抑制物较少。

关键词：电解水生物质燃料乙醇预处理

基于颗粒真实几何形状的铁路道砟剪切过程三维离散元分析

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工程力学 2015年第5期32卷 64-75,83页

作者：边学成李伟李公羽 Erol Tutumluer 浙江大学岩土工程研究所浙江杭州310058 伊利诺伊香槟分校土木与环境工程系美国伊利诺伊州61801

铁路道床由尺寸和形状各异的道砟颗粒组成,道砟颗粒的形状对道床的强度、变形等力学特性具有显著影响,反映颗粒单一方向尺寸分布特征的级配曲线难以全面描述形状不规则的道砟颗粒的几何特征。该文利用计算机视觉成像技术获得道砟颗粒在... 详细信息

铁路道床由尺寸和形状各异的道砟颗粒组成,道砟颗粒的形状对道床的强度、变形等力学特性具有显著影响,反映颗粒单一方向尺寸分布特征的级配曲线难以全面描述形状不规则的道砟颗粒的几何特征。该文利用计算机视觉成像技术获得道砟颗粒在三个相互垂直方向的投影图,提取投影图轮廓并计算其几何特征参数;基于颗粒三视图重建与真实道砟颗粒具备相同几何特征的三维模型,引入到自行开发的三维块体离散元数值模拟程序中,建立了真实道砟颗粒料的三维离散元分析模型。通过与多种竖向压力作用下的室内直剪试验结果进行对比,验证了该方法可靠性;并在此基础上对道砟颗粒料在直剪试验中的变形和细观力学特性进行了深入详细的分析。

关键词：道砟计算机视觉技术几何特征离散元方法直剪试验

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面源污染中磷流失多重影响因素主成分分析

哈尔滨工业大学学报 2016年第2期48卷 57-62页

作者：李世阳王立 Prasanta.K.Kalita 马放哈尔滨工业大学市政环境工程学院哈尔滨150090 伊利诺伊大学香槟分校农业与生物技术工程学院 illinois61802

为全面了解对美国中部Illinois州具有浅层排水系统的轮作农业地区的面源污染问题,利用主成分分析方法及多元线性回归,对Little Vermillion River流域磷流失影响因素主成分进行分析.结果表明,磷流失的影响因素基本分为3大主成分:一是生... 详细信息

为全面了解对美国中部Illinois州具有浅层排水系统的轮作农业地区的面源污染问题,利用主成分分析方法及多元线性回归,对Little Vermillion River流域磷流失影响因素主成分进行分析.结果表明,磷流失的影响因素基本分为3大主成分:一是生物主成分,包括温度、植被类型、覆盖因子、生物量、散蒸量;二是水力主成分,降雨及流量;三是人为干扰主成分,施肥量及耕作内容.其中水力主成分对流失的影响最大,尤其是对浅层排水中磷流失的影响.

关键词：浅层排水系统面源污染主成分分析磷流失

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基于随机减量法的分布式结构模态参数识别

振动与冲击 2017年第17期36卷 48-54页

作者：逯静洲 Sung Han Sim Billie F.Spencer Jr. 烟台大学土木工程学院山东烟台264005 蔚山科学技术大学城市与环境工程学院韩国蔚山44919 伊利诺伊大学香槟分校土木与环境工程系美国61801

分区进行平行分析处理的技术已成为大型结构密集布置无线智能传感器网络检测结构系统的重要任务。提出基于随机减量法的分布式数据采集和模态识别方法。以两边简支板模型试验为例,采用ISM400无线智能传感器,通过自然激励法获得测试结构... 详细信息

分区进行平行分析处理的技术已成为大型结构密集布置无线智能传感器网络检测结构系统的重要任务。提出基于随机减量法的分布式数据采集和模态识别方法。以两边简支板模型试验为例,采用ISM400无线智能传感器,通过自然激励法获得测试结构的响应信号,计算随机减量函数,然后运用特征系统实现算法提取系统的状态空间参数,并结合稳定图的方法剔除虚假模态,识别出结构的模态性能参数。以模态置信度为判据对比分析分布式算法与集中式算法的识别效果,结果表明两种算法吻合良好。

关键词：随机减量法分布式传感器网络特征系统实现算法稳定图模态识别

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绿色屋顶对城市流域径流的影响

水资源保护 2018年第5期34卷 20-26,33页

作者：高玉琴王冬冬 SCHMIDT Arthur 唐云河海大学水利水电学院江苏南京210098 伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校土木与环境工程学院美国厄巴纳香槟61801

为使绿色屋顶技术在城市雨洪管理中有效发挥作用,寻求一种高效可靠的评估绿色屋顶应用对城市流域径流影响的方法。以伊利诺伊州CDS-51流域为例,利用Matlab程序建立IUHM-GR(Illinois urban hydrologic model-green roof)组合模型,考虑不... 详细信息

为使绿色屋顶技术在城市雨洪管理中有效发挥作用,寻求一种高效可靠的评估绿色屋顶应用对城市流域径流影响的方法。以伊利诺伊州CDS-51流域为例,利用Matlab程序建立IUHM-GR(Illinois urban hydrologic model-green roof)组合模型,考虑不同绿色屋顶覆盖率,以及透水-不透水、不透水-透水、组合情况等不同径流方式的情况,分析了绿色屋顶的应用对流域径流的影响。结果表明:绿色屋顶具有较好的蓄滞效果,可有效削减流域径流总量和峰值,且绿色屋顶覆盖率比绿色屋顶径流方式对流域径流有更大的影响。

关键词：绿色屋顶 IUHM-GR组合模型城市流域径流雨洪管理伊利诺伊州

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基于分解方法的近断层区结构地震反应分析

振动工程学报 2015年第2期28卷 291-301页

作者：赵国臣徐龙军许昊谢礼立哈尔滨工业大学(威海)土木工程系山东威海264209 伊利诺伊大学-厄本那香槟分校土木与环境工程系厄本那61801

近断层长周期地震动是一类较特殊的破坏性地震动，对长周期结构的破坏尤为显著。为深入分析近断层地震动的工程特性，基于小波分析中的多尺度分析方法对近期12次典型破坏性地震的53条近断层地震动进行了分解，得到266条地震动分量。通... 详细信息

近断层长周期地震动是一类较特殊的破坏性地震动，对长周期结构的破坏尤为显著。为深入分析近断层地震动的工程特性，基于小波分析中的多尺度分析方法对近期12次典型破坏性地震的53条近断层地震动进行了分解，得到266条地震动分量。通过研究地震动分量的幅值、周期和双规准谱的特征，提出了一种评估近断层区建筑结构地震反应的方法。这种方法能够给出单自由度弹性体系在周期为0.3～20 s 地震动分量作用下的最大绝对加速度反应，并综合考虑了场地和断层距的影响，给出了简洁的函数表达式，为近断层区建筑结构尤其是长周期结构的设计提供了参考依据。

关键词：地震反应谱近断层地震动长周期结构分解方法多尺度分析