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新型模块化钢结构插入式连接节点受力性能研究

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工程力学 2024年第1期41卷 30-38页

作者：徐龙河杨晓乐张格北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

为推广钢结构集成模块在高层建筑及抗震设防区域的应用,提出了一种具有附加耗能的新型全装配模块化钢结构插入式连接节点,节点采用T型连接件代替传统焊接连接实现模块单元全装配,连接件与摩擦板进行相对滑移提供附加耗能。根据节点受力... 详细信息

为推广钢结构集成模块在高层建筑及抗震设防区域的应用,提出了一种具有附加耗能的新型全装配模块化钢结构插入式连接节点,节点采用T型连接件代替传统焊接连接实现模块单元全装配,连接件与摩擦板进行相对滑移提供附加耗能。根据节点受力及变形机理,推导其初始转动刚度理论公式。建立半装配与全装配模块化钢结构插入式连接节点的精细化数值模型,对比分析两种节点的滞回曲线、耗能能力及应力应变分布规律。结果表明,全装配插入式节点具有饱满的类平行四边形滞回曲线,其初始转动刚度理论计算值与数值结果吻合良好,有效验证了节点刚度公式的准确性。与半装配插入式节点相比,全装配插入式节点最大承载力降低约26.59%,整体能量耗散系数最大增加约70.06%,可通过T型连接件将塑性损伤转移至预设区域,保护主要构件并实现损伤可控,显著提高节点的抗震性能。

关键词：模块化钢结构全装配插入式连接节点数值模拟理论初始转动刚度附加耗能损伤可控

基于CEL方法的瓷砖智能化铺贴质量数值分析

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第1期55卷 268-278页

作者：吴楷张艳荣孔祥明张浩楠李大林雷霆北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 清华大学土木工程系北京100084

基于耦合的欧拉-拉格朗日方法(CEL方法)建立瓷砖-瓷砖胶-混凝土流固耦合施工模型,模拟研究机器人的布料方式、布料管数和荷载类型对瓷砖回弹量、接触面积、缺陷分布等铺贴质量指标的影响规律和机理。研究结果表明:与垂直布料相比,水平... 详细信息

基于耦合的欧拉-拉格朗日方法(CEL方法)建立瓷砖-瓷砖胶-混凝土流固耦合施工模型,模拟研究机器人的布料方式、布料管数和荷载类型对瓷砖回弹量、接触面积、缺陷分布等铺贴质量指标的影响规律和机理。研究结果表明:与垂直布料相比,水平布料瓷砖胶的塑性变形较小,胶条形态保持稳定且呈等间距分布。布料管数增加对瓷砖回弹量与接触面积均无影响,但会使瓷砖-瓷砖胶的界面缺陷明显变窄且分布更加均匀。相较于单一的直压荷载,耦合垂直振动荷载引起的不均匀塑性变形导致瓷砖回弹量和瓷砖-瓷砖胶接触面积同时降低;而耦合剪切振动荷载既有利于消除瓷砖回弹量又能显著增大瓷砖-瓷砖胶接触面积,有效减少界面缺陷。

关键词： CEL方法智能化施工铺贴质量数值分析

SCC灌注过程中轨道板变形与扣压装置受力特性分析

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北京交通大学学报 2024年第1期48卷 106-114页

作者：张浩楠张艳荣吴楷高亮张爽丁一北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

针对自密实混凝土(Self-Compacting Concrete,SCC)灌注过程中出现的轨道板上浮以及扣压装置受力过大的问题,基于耦合的欧拉-拉格朗日(Coupled Eulerian-Lagrangian, CEL)方法,建立直线地段CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土灌注过程的... 详细信息

针对自密实混凝土(Self-Compacting Concrete,SCC)灌注过程中出现的轨道板上浮以及扣压装置受力过大的问题,基于耦合的欧拉-拉格朗日(Coupled Eulerian-Lagrangian, CEL)方法,建立直线地段CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土灌注过程的流固耦合模型,从理论上研究不同施工参数对自密实混凝土灌注过程的影响规律和机理,重点分析漏斗高度、漏斗数量等参数对填充率、轨道板垂向和横向位移以及扣压装置受力等关键指标的影响.研究结果表明:漏斗高度与数量的增加均会减少灌注时间、提高施工效率,且增加漏斗数量的效果更明显;单孔灌注时的轨道板最大垂向位移出现在板边中部,双孔灌注时出现在观察孔附近,而最大横向位移仅出现在扣压装置附近;增加漏斗高度导致自密实混凝土对轨道板的压强增大,因而轨道板垂向与横向位移增加,扣压装置的垂向和横向力均增大;与单孔灌注相比,双孔灌注时轨道板上浮量、横向位移以及扣压装置受力明显增大.

关键词：无砟轨道数值模拟自密实混凝土 CEL方法漏斗高度漏斗数量

氧化石墨烯及其分散方法对水泥基材料微观结构和力学性能的影响研究进展

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功能材料 2024年第3期55卷 3023-3034页

作者：王月赵思毅俞佩瑶北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

氧化石墨烯(GO)因其出色的性能在改善水泥基材料微观结构、力学性能上均有很好的应用前景。然而,GO的增强效果很大程度上取决于其在水泥基体中的分散性。总结了近年来GO在水泥基材料中的研究成果,重点综述了GO的分散方式、分散机理以及... 详细信息

氧化石墨烯(GO)因其出色的性能在改善水泥基材料微观结构、力学性能上均有很好的应用前景。然而,GO的增强效果很大程度上取决于其在水泥基体中的分散性。总结了近年来GO在水泥基材料中的研究成果,重点综述了GO的分散方式、分散机理以及相应的力学性能改善机理;对比了不同GO分散方式的优缺点,分析了GO分散前后对水泥基材料微观结构和力学性能的影响;提出了目前研究存在的问题,并对未来研究趋势进行展望;旨在为后续GO在水泥基材料中的稳定应用提供参考,以促进制备高效功能化的GO水泥基复合增强材料。

关键词：水泥基材料氧化石墨烯分散微观结构强度机理

冲击式人工捣固装置对有砟道床作用效应及质量状态影响研究

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铁道学报 2024年第3期46卷 155-164页

作者：钱忠霞肖宏王阳孔超张智海北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京交通大学轨道工程北京市重点实验室北京100044

人工捣固作业是实现小区段线路日常养护维修的重要方式之一,可有效改善轨道几何形位、缓和线路不平顺、保证列车运行安全性。然而目前人工捣固装置进行养护维修作业主要依赖现场工人的工程实践经验,缺乏相关理论研究。为研究有砟道床人... 详细信息

人工捣固作业是实现小区段线路日常养护维修的重要方式之一,可有效改善轨道几何形位、缓和线路不平顺、保证列车运行安全性。然而目前人工捣固装置进行养护维修作业主要依赖现场工人的工程实践经验,缺乏相关理论研究。为研究有砟道床人工捣固装置作业工作机理,借助离散元素法(DEM)-多体动力学(MBD)耦合方法,建立人工捣固装置-轨枕-有砟道床耦合仿真模型,并在现场开展人工捣固作业前后横向阻力试验,验证了模型的可靠性,分析人工捣固作业对道砟颗粒接触力及道床密实度的影响。结果表明:人工捣固作业会使道床横向阻力降低19.51%,道床横向稳定性减弱;捣入阶段会使道砟间接触力分布发生明显变化,其中,水平平面接触力分布由近似圆形向椭圆形变化分布,纵向平面接触力则由半圆形向花束形变化分布,颗粒间接触关系不断变化,逐步建立新的稳定传递关系;捣固作业会使道砟颗粒受迫运动,使枕盒及砟肩处密实度降低。因此,在人工进行捣固作业后应及时补填枕盒处道砟颗粒,并对砟肩处道砟进行拍实。

关键词：有砟道床人工捣固镐离散元多体动力学接触状态密实度

三枕捣固作业过程中道砟细观运动及能量演变分析

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工程力学 2024年第4期41卷 128-139页

作者：张智海肖宏崔旭浩刘光鹏北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京交通大学轨道工程北京市重点实验室北京100044

使用大型捣固车对有砟轨道进行作业,是改善道床质量状态最有效方法和通用手段,是保障列车安全运营的必然选择。但我国大型养路机械源于引进国外技术,对捣固车捣固作业机理认识不足,无法进行科学养护维修。为加深对目前铁路养修作业中常... 详细信息

使用大型捣固车对有砟轨道进行作业,是改善道床质量状态最有效方法和通用手段,是保障列车安全运营的必然选择。但我国大型养路机械源于引进国外技术,对捣固车捣固作业机理认识不足,无法进行科学养护维修。为加深对目前铁路养修作业中常用DWL-48捣固稳定车的三枕捣固装置作业过程的认识,该文借助离散元与多体动力学协同仿真分析方法,建立了三枕捣固装置-轨排-有砟道床三维空间精细化耦合仿真模型,并结合现场实测结果验证了模型的正确性,分析了捣固作业动态过程中道砟颗粒平动、转动特性及能量演变规律。研究结果表明:捣镐对道砟颗粒平动、转动和能量的影响主要位于枕下0 mm~175 mm区域;道砟颗粒速度与角速度变化规律具有很好的同步性,有助于快速填充枕下空隙。捣固作业过程中捣镐采用“道砟平动为主,转动为辅”的方式填充枕下空隙,并且在该过程中伴随着道砟颗粒平动动能、旋转动能逐渐向道砟颗粒势能的不断演变。

关键词：有砟道床养护维修道砟颗粒平动道砟颗粒转动能量演变

雀替歪闪残损下藏式木梁柱节点的承压性能试验研究

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工程力学 2024年

作者：秦术杰万自博杨娜单波黄斌董金爽海南大学土木建筑工程学院北京交通大学土木建筑工程学院

为研究藏式梁柱节点在雀替歪闪残损状态下的承压性能，制作了7组足尺节点模型(1组无损、4组带有不同雀替歪闪程度和2组加固)进行竖向静力加载试验，分析了歪闪节点承压的破坏模式、各构件受力状态、荷载-位移曲线特征及其随歪闪程度的... 详细信息

为研究藏式梁柱节点在雀替歪闪残损状态下的承压性能，制作了7组足尺节点模型(1组无损、4组带有不同雀替歪闪程度和2组加固)进行竖向静力加载试验，分析了歪闪节点承压的破坏模式、各构件受力状态、荷载-位移曲线特征及其随歪闪程度的变化规律，确定节点的承压刚度、屈服荷载、极限荷载和延性系数，并探究柱脚加固对歪闪节点承压性能的提升效应。结果表明：节点承压的局部破坏现象主要包括垫木底部被横纹压溃、垫木侧面开裂、弓木端部与梁的接触面分离；垫木是节点承压的最薄弱部位，破坏现象最为严重。雀替歪闪会加速节点承压的破坏进程，失效模式将由木材横纹均压破坏转变为偏压破坏，并最终可能发生失稳破坏。雀替的承压应变沿纵向表现为中部高而端部低，不均匀性随歪闪程度增加而增大；歪闪状态下弓木的正面应变大于背面，而垫木的背面应变大于正面。节点的承压刚度、屈服荷载、极限荷载和延性系数均随歪闪角度的增加而降低，其中均布荷载下的承压刚度下降速率最快，歪闪12°较无损降低了66%；柱脚加固后的节点承压性能均得到了提高，其中延性系数的提升效应最为显著，歪闪12°在柱脚加固后的延性系数提升了70%。

关键词：雀替歪闪残损藏式古建木结构梁柱节点破坏模式承压性能加固措施

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复合阻尼自复位支撑力学原理与性能分析

工程力学 2024年

作者：徐龙河罗文杰谢行思北京交通大学土木建筑工程学院

提出了一种新型复合阻尼自复位支撑。该支撑由多个相互独立的模块组合装配而成，采用摩擦耗能模块和粘滞阻尼模块相组合的方式消耗能量，复位模块采用组合碟簧提供复位力。阐述了支撑的工作原理，并建立了其理论恢复力模型。通过数值模... 详细信息

提出了一种新型复合阻尼自复位支撑。该支撑由多个相互独立的模块组合装配而成，采用摩擦耗能模块和粘滞阻尼模块相组合的方式消耗能量，复位模块采用组合碟簧提供复位力。阐述了支撑的工作原理，并建立了其理论恢复力模型。通过数值模拟分析了加载制度和设计参数对支撑滞回性能的影响。结果表明，复合阻尼自复位支撑滞回曲线饱满，具有明显的旗帜形特征，卸载后复位率超过99%；增大支撑加载频率、摩擦力、阻尼系数和复合阻尼比，减小组合碟簧预压力和刚度，均可提高支撑的耗能能力，复合阻尼比为1.5时支撑耗能相较复合阻尼比为0.75时提高40.5%；为使支撑完全复位，预压力应不小于摩擦力。恢复力模型预测结果与数值模拟结果吻合较好。

关键词：自复位耗能支撑复合阻尼组合碟簧滞回性能恢复力模型

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考虑支承面宽度的碟形弹簧承载力计算方法

工程力学 2024年

作者：徐龙河杨富雄陈鹏谢行思北京交通大学土木建筑工程学院

为研究碟形弹簧不同边缘支承面宽度对其力学性能的影响，本文从A和B两种系列碟簧中各选取一个典型代表，对比分析了现有碟簧承载力预测公式与试验和数值模拟结果的误差。通过数值模拟分析，研究了不同碟簧支承面宽度对其承载能力提升的... 详细信息

为研究碟形弹簧不同边缘支承面宽度对其力学性能的影响，本文从A和B两种系列碟簧中各选取一个典型代表，对比分析了现有碟簧承载力预测公式与试验和数值模拟结果的误差。通过数值模拟分析，研究了不同碟簧支承面宽度对其承载能力提升的影响规律。基于A、B和C三种系列碟簧，共选取11种不同尺寸碟簧，对各碟簧的不同支承面宽度进行大量参数分析，以同系列的碟簧数值模拟结果为依据，对规范中考虑碟簧支承面宽度的承载力计算公式进行了修正。随后选取8种不同尺寸碟簧，通过数值模拟和试验结果对修正公式的预测准确性进行了验证。研究结果表明：支承面宽度对碟簧承载力有较大增幅效果。修正后的计算公式能够准确预测碟簧不同支承面宽度的承载力，具有较好的工程实用性。

关键词：碟形弹簧公式修正数值模拟支承面宽度承载力