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近距离爆炸作用下工字形截面钢柱荷载分布与动态响应数值模拟研究

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建筑结构学报 2024年第1期45卷 12-26页

作者：肖伟芳陈思琦赵宪忠同济大学土木工程学院

作为钢结构中主要承重构件的钢柱，其在近距离爆炸作用下的荷载分布和动态响应，尤其是入射角对钢柱爆炸荷载和动态响应的影响规律等方面研究较为匮乏。为此，采用LS-DYNA有限元分析软件，研究近距离爆炸作用下工字形截面钢柱在不同入... 详细信息

作为钢结构中主要承重构件的钢柱，其在近距离爆炸作用下的荷载分布和动态响应，尤其是入射角对钢柱爆炸荷载和动态响应的影响规律等方面研究较为匮乏。为此，采用LS-DYNA有限元分析软件，研究近距离爆炸作用下工字形截面钢柱在不同入射角下的爆炸荷载分布和动态响应。结果表明：当冲击波加载于钢柱截面强轴时，翼缘板爆炸荷载受稀疏波效应影响显著，与无限大反射面的相比，其反射冲量下降10%～50%;近距离爆炸工况下稀疏波传播速度远大于现行抗爆设计规范中所假设的环境声速，表明环境声速假设在近距离爆炸工况下并不适用；在弱轴加载工况下，稀疏波效应并不明显，由于冲击波在截面内发生多次反射，延长了其正相持时，因而腹板上的峰值冲量反而高于无限大反射面条件下的峰值冲量；当入射角小于同时通过迎爆侧翼缘板边缘点与工字形截面形心的入射角时，冲击波的主要作用区域为两翼缘板与腹板所围内凹区域，其爆炸荷载和腹板局部变形在入射角为30°时达到最大值，两个半翼缘板呈向外张开态势，且张开幅度随入射角的增大而减小；而当入射角大于同时通过迎爆侧翼缘板边缘点与工字形截面形心的入射角时，冲击波则主要作用于迎爆侧翼缘板，其爆炸荷载和整体挠度在入射角为90°时达到最大值，两个半翼缘板向内闭合，且闭合幅度随入射角的增大而增大。

关键词：工字形截面钢柱近距离爆炸爆炸荷载数值模拟变形模式入射角稀疏波效应

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柱形装药空中运动爆炸冲击波荷载计算模型

爆炸与冲击 2024年第7期44卷 105-123页

作者：王明涛程月华吴昊同济大学土木工程学院上海200092

为预测战斗部的爆炸威力,对柱形装药运动爆炸的入射和反射冲击波峰值超压和最大冲量开展数值仿真研究。首先,基于AUTODYN有限元分析程序提出了“三阶段”装药运动爆炸有限元分析方法,通过与已有静止和运动爆炸试验结果对比,验证了方法... 详细信息

为预测战斗部的爆炸威力,对柱形装药运动爆炸的入射和反射冲击波峰值超压和最大冲量开展数值仿真研究。首先,基于AUTODYN有限元分析程序提出了“三阶段”装药运动爆炸有限元分析方法,通过与已有静止和运动爆炸试验结果对比,验证了方法的可靠性。然后,考虑装药运动速度、长径比、比例距离、方位角和刚性反射等影响因素,开展了运动爆炸工况下200组柱形装药的数值模拟。结果表明:相较于静爆,动爆冲击波场整体前移,波阵面强度在装药运动方向增强而在反方向减弱,该影响与装药运动速度正相关。最后,针对柱形装药空中自由场运动爆炸和垂直于目标迎爆面运动爆炸的典型工况,分别提出了装药运动爆炸入射和反射冲击波峰值超压以及最大冲量的计算模型。该模型与2种战斗部柱形TNT装药运动爆炸工况的数值模拟结果符合良好,能较好地计算柱形装药空中运动爆炸冲击波荷载。

关键词：柱形装药空中运动爆炸峰值超压最大冲量计算模型

LQ550冷轧高强薄钢板高周疲劳性能试验研究

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建筑结构学报 2024年第4期45卷 189-197页

作者：王雅倩李元齐同济大学土木工程学院上海200092

冷弯型钢具有冷加工便捷、截面高效灵活、连接方便等优势,在冷弯型钢结构体系中得到广泛应用,同时疲劳破坏作为重要破坏形式之一,其研究对冷弯型钢的进一步推广具有重要意义。而新修订GB 50018—202X《冷弯型钢结构技术标准》(报批稿)中... 详细信息

冷弯型钢具有冷加工便捷、截面高效灵活、连接方便等优势,在冷弯型钢结构体系中得到广泛应用,同时疲劳破坏作为重要破坏形式之一,其研究对冷弯型钢的进一步推广具有重要意义。而新修订GB 50018—202X《冷弯型钢结构技术标准》(报批稿)中,尚无关于冷弯型钢抗疲劳设计的相关条文。为此,对0.8 mm和1.2 mm两种厚度、不同取材方向的LQ550冷轧高强薄钢板进行了拉伸高周疲劳试验,采用最小二乘法拟合得到反映疲劳性能的S-N曲线,并与现行相关规范和Q690高强钢已有疲劳试验曲线进行对比。试验结果表明:沿轧制方向取材的钢板疲劳性能优于垂直于轧制方向取材的钢板疲劳性能;厚度越大,沿轧制方向取材的钢板疲劳性能越差,垂直于轧制方向取材的钢板疲劳性能越好;两种厚度的钢板合并拟合且在95%保证率下,沿轧制方向的母材疲劳极限应力分别比AISC 360-2016、AISI S100-2016、GB 50017—2017的理论计算值提高192%、172%、165%,垂直于轧制方向的母材疲劳极限应力分别提高103%、88%、84%,即受轧制影响,钢板的疲劳性能远高于普通钢的;垂直于轧制方向取材的钢板疲劳性能和高强钢的相近。

关键词： LQ550冷轧高强薄钢板高周疲劳性能 S-N曲线轧制方向钢板厚度

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磁热耦合下的比例电磁铁热稳健性再设计

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 89-98页

作者：刘宸宇王安麟李晓田刘家铭李晓祥同济大学机械与能源工程学院上海201804

针对工程机械比例阀用电磁铁的耐久性问题,为提高在随机载荷条件下抵抗热失效的能力,综合多物理场耦合理论与稳健性优化理论,提出了比例电磁铁的参数化再设计模型。以一种具有盆式吸合结构的比例电磁铁为研究对象,通过稳态电磁测试和温... 详细信息

针对工程机械比例阀用电磁铁的耐久性问题,为提高在随机载荷条件下抵抗热失效的能力,综合多物理场耦合理论与稳健性优化理论,提出了比例电磁铁的参数化再设计模型。以一种具有盆式吸合结构的比例电磁铁为研究对象,通过稳态电磁测试和温度分布测试,验证了所提出的参数化模型的有效性,并在保证电磁算力精度的前提下,标定了系统中量值模糊的导磁、传热等参数;以电磁铁和线圈主要结构参数为控制因子,以生产工艺条件不确定性导致的线圈漆包铜导线线径随机误差为噪声因子,基于田口方法设计正交试验,定义了多因素加权的比例电磁铁热稳健性再设计评价函数;以挖掘机现场试验获得的比例电磁铁热负载作为响应计算热源,在不导致线圈绝缘破损失效的许用温升约束下,进行关键结构参数在噪声扰动下系统响应变异最小的再设计。研究结果表明:线圈长度和匝数是影响电磁铁热稳健性的主要因素,由绕线工艺决定的线圈窗口形态决定了系统的导磁、传热能力。文中提出的比例电磁铁热稳健性再设计方法对于磁热耦合下的机电产品定制化设计具有工程化参考价值。

关键词：比例电磁铁线圈多物理场耦合热稳健性再设计田口方法

不同渗漏位置下管道渗蚀物理模型试验及细观机理研究

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浙江大学学报（工学版） 2024年第6期58卷 1209-1220页

作者：王子业谭勇龙莹莹同济大学土木工程学院上海200092

针对管道渗漏诱发的地面塌陷问题,采用级配均匀的福建标准砂,研究管道不同渗漏位置对水土流失发展规律的影响.利用离散元与有限差分耦合(DEM-FDM)的方法在细观层面对管道渗漏进行模拟,探究管道不同渗漏位置对地层应力以及渗流侵蚀发展... 详细信息

针对管道渗漏诱发的地面塌陷问题,采用级配均匀的福建标准砂,研究管道不同渗漏位置对水土流失发展规律的影响.利用离散元与有限差分耦合(DEM-FDM)的方法在细观层面对管道渗漏进行模拟,探究管道不同渗漏位置对地层应力以及渗流侵蚀发展的影响,分析渗漏前后管道所受水、土压力的变化以及土拱的发展情况.试验及数据模拟研究结果表明:1)管道渗漏会经历初步渗漏、渗漏发展、渗漏收敛3个阶段.2)管道腰部发生渗漏会对地层造成更大的扰动并受到更为强烈的渗流侵蚀作用,诱发更为严重的地面塌陷.3)管道发生渗漏后,管道表面渗漏处受到的土压力会减小,而管道表面渗漏处周围所受到的土压力会增加,但其受到的水土合力基本保持不变.4)管道不同位置发生渗漏时,管道表面土压力的发展是不同的:顶部发生渗漏,管道表面渗漏处周围土压力逐渐减小;腰部发生渗漏,管道表面不同位置处的土压力则分别展现出增加、减小以及不变3种趋势.

关键词：管道渗漏渗漏位置渗流侵蚀 DEM-FDM 土拱

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海岸植被防护机制的物理模型试验研究进展

同济大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 378-387页

作者：匡翠萍丛新范家栋李宏义同济大学土木工程学院上海200092

基于自然的海岸修复与防护越来越受到人们关注,从海岸植被对水动力及泥沙运动影响机制的物理模型试验研究方面,介绍了试验研究中植被的描述方法,包括植被的分类、材料选择、特性表征等;综述了植被影响下的流场结构、消浪特征、形态阻力... 详细信息

基于自然的海岸修复与防护越来越受到人们关注,从海岸植被对水动力及泥沙运动影响机制的物理模型试验研究方面,介绍了试验研究中植被的描述方法,包括植被的分类、材料选择、特性表征等;综述了植被影响下的流场结构、消浪特征、形态阻力相关的研究进展;论述了悬沙浓度分布、泥沙再悬浮、沉积和冲刷模式等泥沙输运方面的研究成果;结合大量模型试验研究,提出了未来的研究趋势。

关键词：海岸植被海岸防护物理模型试验波流动力泥沙输运

CFRP板纵向加固RC柱在水平低周循环荷载下的力学性能研究与应用

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第7期51卷 148-163页

作者：强旭红陈岩松姜旭谭成同济大学土木工程学院上海200092

开发了一种纵向粘贴CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer,碳纤维增强复合材料)板的RC(Reinforced Concrete,钢筋混凝土)柱抗弯加固系统,该加固系统由纵向粘贴在柱表面的预制CFRP板和防止柱底CFRP板脱粘的混凝土加厚层组成.为研究纵向... 详细信息

开发了一种纵向粘贴CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer,碳纤维增强复合材料)板的RC(Reinforced Concrete,钢筋混凝土)柱抗弯加固系统,该加固系统由纵向粘贴在柱表面的预制CFRP板和防止柱底CFRP板脱粘的混凝土加厚层组成.为研究纵向粘贴CFRP板对RC柱的抗弯性能影响,设计并开展了5根足尺矩形RC柱的水平低周循环加载试验.研究结果表明:粘贴CFRP板加固能有效延缓柱的开裂;柱的破坏模式得到明显改善;相较于未加固柱子,粘贴1层CFRP板和2层CFRP板加固的RC柱极限承载力分别提高了15.1%和17.4%;加固后柱的抗弯承载力和刚度得到提高,但增加CFRP板的层数对极限强度和刚度没有显著影响,反而会降低柱的延性,相较于仅采用增大柱底截面的方式加固的对照柱,粘贴1层CFRP板和2层CFRP板加固的试验柱的延性系数分别降低16.2%和35.1%;试验过程中,由于柱与基础节点承载力的限制,CFRP的最大应变仅达到极限应变的24%,抗拉强度未得到充分发挥.该加固方法已在某医院加固工程中得到应用,跟踪研究表明,加固后柱子的抗弯承载力有明显提升,加固方法得到工程业界的认可.

关键词：钢筋混凝土柱抗弯加固水平低周循环加载碳纤维增强复合材料板纵向粘贴

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基于微服务的智能制造知识图谱平台架构

计算机集成制造系统 2024年第5期30卷 1856-1867页

作者：贾希旺赵晓东柳先辉同济大学电子与信息工程学院上海201800

知识图谱在智能制造领域的应用已成为当前研究热点。为了解决现有智能制造知识图谱平台工具分散、架构耦合度较高的问题,提出一种基于微服务的智能制造知识图谱平台架构。智能制造是云制造的核心概念之一,主要适用于工业制造领域。智能... 详细信息

知识图谱在智能制造领域的应用已成为当前研究热点。为了解决现有智能制造知识图谱平台工具分散、架构耦合度较高的问题,提出一种基于微服务的智能制造知识图谱平台架构。智能制造是云制造的核心概念之一,主要适用于工业制造领域。智能制造知识图谱平台聚焦于制造领域数据与知识图谱技术的结合。在该架构设计中,平台包括知识图谱的构建、更新、应用三部分内容,可实现从结构化数据/非结构化数据到知识图谱应用的开发。该设计按照微服务划分原则并结合智能制造领域特点将知识图谱平台进行微服务划分,保证了平台的可用性和可扩展性。

关键词：知识图谱微服务智能制造

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低速冲击下RC梁的冲切破坏判据

建筑结构学报 2024年第1期45卷 36-46页

作者：尹泽豪贾鹏程吴昊同济大学土木工程学院上海200092

已有诸多低速冲击试验表明按照现有规范静态受弯破坏设计的RC构件,在冲击作用下会向冲切破坏模式转变。为了明确低速冲击下典型RC梁的破坏模式转变机理及其冲切破坏判据,对6组RC梁落锤冲击试验中构件的弯曲和冲切破坏模式、冲击力、支... 详细信息

已有诸多低速冲击试验表明按照现有规范静态受弯破坏设计的RC构件,在冲击作用下会向冲切破坏模式转变。为了明确低速冲击下典型RC梁的破坏模式转变机理及其冲切破坏判据,对6组RC梁落锤冲击试验中构件的弯曲和冲切破坏模式、冲击力、支座反力和跨中位移时程进行数值模拟复现,验证了采用的材料本构模型及参数和数值模拟方法的可靠性。采用已验证的数值模拟方法开展RC梁的冲切破坏机理分析,评估了落锤质量、截面尺寸、冲击速度、混凝土强度、配箍率、纵筋配筋率和剪跨比对冲切破坏模式的影响程度,发现除纵筋配筋率和剪跨比外,其余参数均能改变RC梁的局部速度响应或动态受剪承载力,进而显著影响RC梁的破坏模式。进一步,根据330个落锤冲击工况的数值模拟结果,提出了关键截面的动态剪切荷载V_(d,sd)和动态受剪承载力V_(d,sc)的经验公式,并给出了RC梁冲切破坏判据的显式表达式。通过与71组落锤冲击试验对比,得到该判据对RC梁冲切破坏预测准确率达到90%,可辅助于RC结构的抗冲击性能评估与设计。

关键词： RC梁低速冲击冲切破坏数值模拟动态受剪承载力