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考虑地震事件内空间相关性的区域概率地震危险性分析

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工程力学 2024年第S1期41卷 117-128页

作者：丁佳伟吕大刚曹正罡哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程学院智能防灾减灾工业与信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

一次地震事件不同地点的地震动强度参数与结构响应参数之间是空间相关的,相关的地震效应将导致地震损失急剧集中与积累,从而造成灾难性事件,但是现有的区域尺度地震风险评估并没有考虑地震动的空间相关性。该文采用地统计学方法表征地... 详细信息

一次地震事件不同地点的地震动强度参数与结构响应参数之间是空间相关的,相关的地震效应将导致地震损失急剧集中与积累,从而造成灾难性事件,但是现有的区域尺度地震风险评估并没有考虑地震动的空间相关性。该文采用地统计学方法表征地震事件内地震动强度参数的空间相关性,提出了理论半变异函数的几何稳健估计方法,并采用加权最小二乘法实现对短距离空间相关性的准确高效评估。以新潟越冲地震为例,基于指数半变异函数模型,采用加权最小二乘法对几何稳健估计半变异函数值进行拟合,得到了PGA、PGV和0 s~10 s谱加速度的空间相关性函数,提出了变程b值的预测模型,结果表明:相比于短周期谱加速度,长周期谱加速度的空间相关性衰减速率更小,且在T=0.45 s处存在拐点。将所开发的空间相关性模型应用于区域概率地震危险性分析,采用Monte Carlo方法实现了空间相关随机场的区域地震动强度参数的模拟,改进了传统区域地震危险性分析的方法,发现绝大多数情况下考虑空间相关性的年超越概率大于未考虑空间相关性的年超越概率,表明考虑空间相关性对于建筑群落及基础设施风险评估、韧性城市建设等具有重要的指导意义。

关键词：事件内残差空间相关性几何稳健估计加权最小二乘法半变异函数区域危险性分析

既有框架结构的新型等效简化动力模型构建方法

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哈尔滨工业大学学报 2024年第1期56卷 46-53页

作者：张东昱韩一航王亭强哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090 金风科技股份有限公司北京100167

为了实现对长期服役后的结构在地震、风等动荷载作用下安全性和舒适性的评估,利用监/检测数据建立一个能准确反映实际建筑在地震、风等动荷载作用下动力响应的结构动力学模型至关重要。本文针对非常普遍的框架建筑结构,提出了一种基于... 详细信息

为了实现对长期服役后的结构在地震、风等动荷载作用下安全性和舒适性的评估,利用监/检测数据建立一个能准确反映实际建筑在地震、风等动荷载作用下动力响应的结构动力学模型至关重要。本文针对非常普遍的框架建筑结构,提出了一种基于少量移动传感器的框架结构等效简化动力学模型构建方法。首先,提出建筑结构等效简化模型构建的层间剪力等效原理,证明了以该原理构建的简化模型具备准确模拟实际建筑结构动力响应的能力。其次,推导了框架结构简化模型形式,并研究了简化模型参数特点。然后,提出了一种框架结构简化模型参数的迭代识别方法,实现了仅使用少量无线移动传感器的简化模型参数识别。最后,通过一个12层3跨钢框架结构数值模拟算例,研究了在不预知结构刚度退化的具体形式和仅使用少量移动加速度传感器的条件下,由本文所提方法构建的等效简化模型对实际框架结构在不同水平动荷载作用下结构动力响应的预测能力。数值试验结果表明,等效简化模型能准确模拟不同荷载工况下框架结构加速度和位移响应。因此,本文提出的框架结构等效简化模型构建方法将在评估既有框架结构在风、地震等动荷载作用下的结构安全性和舒适性方面具有重要的应用前景。

关键词：框架结构等效简化模型层间剪力等效原理参数识别结构响应预测

腐蚀损伤Q690E钢板单调拉伸性能与滞回性能研究

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建筑结构学报 2024年第4期45卷 177-188页

作者：贾晨邵永松郭兰慧哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

为了研究腐蚀损伤对国产Q690E高强钢板单调拉伸性能和滞回性能的影响,通过人工加速盐雾腐蚀试验得到腐蚀损伤试件,并对不同腐蚀损伤程度的试件进行了单调拉伸试验和单轴循环加载试验。基于单调拉伸试验结果,得到名义屈服强度、名义抗拉... 详细信息

为了研究腐蚀损伤对国产Q690E高强钢板单调拉伸性能和滞回性能的影响,通过人工加速盐雾腐蚀试验得到腐蚀损伤试件,并对不同腐蚀损伤程度的试件进行了单调拉伸试验和单轴循环加载试验。基于单调拉伸试验结果,得到名义屈服强度、名义抗拉强度、屈强比及断后伸长率等基本拉伸性能指标与腐蚀损伤程度之间的回归关系。基于单轴循环试验结果,分析了腐蚀损伤对钢板应力-应变滞回曲线、低周疲劳寿命、循环软化性能以及耗能性能等的影响。结果表明:Q690E钢板的单调拉伸性能指标随腐蚀损伤程度增加而线性降低,在相同腐蚀程度下变形性能退化程度远远高于强度退化程度,高强钢板比低碳钢板对腐蚀损伤更敏感;恒幅循环加载下腐蚀损伤会降低钢板的低周疲劳寿命,造成滞回曲线的退化和捏缩,腐蚀损伤不影响钢板稳定软化阶段的循环软化程度但是影响循环软化速率;增幅循环加载下,随着腐蚀程度增加,钢板承载力不断退化,滞回耗能能力呈先增大后减小的趋势。

关键词：高强钢板腐蚀损伤强度变形性能滞回性能循环软化

质子导体电解质钇掺杂锆酸铈钡微波烧结制备及其电化学和力学性能

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硅酸盐学报 2024年第7期52卷 2243-2253页

作者：秦嘉辰高燕焦震钧张进严资林哈尔滨工业大学(深圳)理学院广东深圳518055

质子陶瓷燃料电池(PCFC)是新一代固体氧化物燃料电池(SOFC)技术的重要发展方向。钇掺杂锆酸铈钡BaZr_(1–x–y)Ce_(x)Y_(y)O_(3–δ)(BZCY)是常用的质子导体电解质材料。然而,BZCY电解质致密化通常需要在超过1700℃的高温烧结5 h以上,... 详细信息

质子陶瓷燃料电池(PCFC)是新一代固体氧化物燃料电池(SOFC)技术的重要发展方向。钇掺杂锆酸铈钡BaZr_(1–x–y)Ce_(x)Y_(y)O_(3–δ)(BZCY)是常用的质子导体电解质材料。然而,BZCY电解质致密化通常需要在超过1700℃的高温烧结5 h以上,这不仅会消耗大量能源和时间成本,而且,由于制备温度高,当电解质冷却到室温时,残余应力可能会导致试样后期力学破坏,进而影响其力学性能。本研究探索了质子导体电解质BaZr_(0.7)Ce_(0.2)Y_(0.1)O_(3–δ)(BZCY721)的微波烧结工艺及研究了其电化学和力学性能。结果表明:相对于传统烧结方式,微波烧结可以将BZCY721烧结温度降低100~150℃。试样在1500℃微波烧结40 min,致密度可以达到97%以上。试样在650℃测试温度下,晶粒阻抗为34.81Ω·cm^(2),晶界阻抗为89.98Ω·cm^(2),电导率为6.41×10^(–4)S·cm^(–1)。力学性能测试结果表明,微波烧结的电解质具有与传统烧结结果相当的弹性模量(190.8 GPa),以及更优的硬度(12.379 GPa)和断裂韧性(0.359 MPa·m^(1/2))。本研究结果为在低温下制备致密BZCY721电解质的进一步研究提供了重要参考。

关键词：固体氧化物燃料电池质子导体电解质微波烧结电化学性能力学性能

海洋环境对水下无线电能传输系统的影响机理研究进展

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电工技术学报 2024年

作者：王得安张剑韬朱春波别致崔淑梅哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈工大郑州研究院

水下无线电能传输技术因其能够以非电气接触的形式在海域中实现能源供给，为解决水下无人设备的传统拔插式充电方式所存在的安全性差、寿命低、维护困难等问题提供了一种可行途径。然而，水下无线电能传输系统因复杂的海洋环境使其相比... 详细信息

水下无线电能传输技术因其能够以非电气接触的形式在海域中实现能源供给，为解决水下无人设备的传统拔插式充电方式所存在的安全性差、寿命低、维护困难等问题提供了一种可行途径。然而，水下无线电能传输系统因复杂的海洋环境使其相比于以电动汽车为代表的陆基无线电能传输面临更多的挑战。该文首先围绕海水介质对无线电能传输系统的影响机理研究进行了详细的综述；其次，针对海洋环境和海水介质存在的附加涡流损耗、极间分布电容、深海压磁效应、海底洋流扰动等典型影响因素的研究进展进行了分析，对目前无线电能传输技术在水下无人装备应用存在的潜在问题和挑战进行说明；最后对水下无线电能传输系统未来值得关注的研究方向进行展望。

关键词：水下无线电能传输海洋环境涡流损耗无人潜航器磁耦合机构

电推进GEO卫星的改进粒子群轨道保持优化设计

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宇航学报 2024年第4期45卷 523-531页

作者：吕跃勇王成李笑月郑重郭延宁哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 中国科学院微小卫星创新研究院上海201203 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001

针对地球同步轨道(GEO)卫星轨道保持问题,提出了一种基于改进粒子群算法(PSO)的序列电推力轨道保持方法。首先,建立了GEO卫星高精度非线性轨道动力学模型和序列电推力模型。然后,设计了GEO卫星相对轨道保持策略,建立了以燃料消耗为性能... 详细信息

针对地球同步轨道(GEO)卫星轨道保持问题,提出了一种基于改进粒子群算法(PSO)的序列电推力轨道保持方法。首先,建立了GEO卫星高精度非线性轨道动力学模型和序列电推力模型。然后,设计了GEO卫星相对轨道保持策略,建立了以燃料消耗为性能指标的序列电推力轨道保持问题优化模型并进行了离散化。接着,通过引入差分进化算法和维度学习策略对粒子群优化算法进行了适应性改进,同时对推力大小和作用时间进行寻优计算。最后,通过数值仿真对所提出的改进粒子群优化算法进行了对比校验。结果表明,该方法在完成GEO卫星轨道保持任务的同时具备燃料消耗低和收敛速度快等优点。

关键词：卫星轨道保持电推进粒子群优化差分进化维度学习

采用自复位U形连接件的装配式钢框架-复合墙结构性能研究

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哈尔滨工程大学学报 2024年第2期45卷 262-269页

作者：龚超贾明明刘信中冶建筑研究总院(深圳)有限公司广东深圳518055 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

对于内填RC墙的框架结构,为有效减小结构的损伤,改善结构力学性能,本文研究了一种在框架与墙之间设置开缝并安装耗能连接件,能够耗散能量从而有效地保护主体结构。采用ABAQUS分析了不同类型耗能连接件的内力特性以及节点的受力破坏模式... 详细信息

对于内填RC墙的框架结构,为有效减小结构的损伤,改善结构力学性能,本文研究了一种在框架与墙之间设置开缝并安装耗能连接件,能够耗散能量从而有效地保护主体结构。采用ABAQUS分析了不同类型耗能连接件的内力特性以及节点的受力破坏模式。通过在两侧开缝的密肋复合墙-钢框架结构中设置可滑移连接,实现了节点的耗能作用。研究结构表明:U形连接件水平段长度对连接件极限位移影响较大,可以通过双折线理想弹塑性荷载-位移曲线描述U形连接件在竖向压力与水平剪切作用下的荷载-位移关系。采用耗能连接件的结构在加载前期残余变形小,具有一定的自复位能力,并且能满足结构的大变形要求。通过以上分析,本文基于承载能力极限状态提出了耗能连接件的设计公式。

关键词： U形连接件自复位性能受力模式塑性损伤滞回曲线装配式结构框架-复合墙抗震性能

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一种6-DOF小行星着陆轨迹序列凸优化方法

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宇航学报 2024年第3期45卷 341-351页

作者：初彦峰穆荣军梁浩崔乃刚哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 北京宇航系统工程研究所北京100076

针对6自由度的小行星动力着陆多约束轨迹优化问题,提出了一种基于序列凸优化的小行星着陆轨迹优化算法。首先采用多面体引力场模型计算小行星的引力场,其可用于描述任意形状的小行星引力场,且比质点群法和球谐函数展开法等方法计算精度... 详细信息

针对6自由度的小行星动力着陆多约束轨迹优化问题,提出了一种基于序列凸优化的小行星着陆轨迹优化算法。首先采用多面体引力场模型计算小行星的引力场,其可用于描述任意形状的小行星引力场,且比质点群法和球谐函数展开法等方法计算精度更高。为了在凸约束下解决小行星着陆过程燃料消耗最优问题,通过对探测器动力学模型及其约束进行线性化和离散化,将原来的非凸连续时间优化问题转化为凸化的子问题,即二阶锥规划问题(SOCP);然后引入了虚拟控制项和信赖域,以增强算法的鲁棒性。通过在形状不规则小行星上的着陆模拟,验证了所提出算法的有效性,仿真结果满足各项约束条件,可实现高精度着陆和燃料消耗最优的目标。

关键词：小行星着陆多面体引力场模型 6自由度序列凸优化

基于谐振改进型单自由度自抗扰控制器的PMSM转速波动抑制策略

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中国电机工程学报 2024年第15期44卷 6209-6218,I0031页

作者：田明赫王勃于泳徐殿国哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001

高性能系统期望电机输出平滑且稳定的转速。然而,永磁同步电机驱动系统的转速环遭受多源扰动影响,导致电机输出转速呈现非周期和周期波动。为了抑制转速环中多源扰动,该文提出一种谐振改进型单自由度自抗扰控制器(active disturbance re... 详细信息

高性能系统期望电机输出平滑且稳定的转速。然而,永磁同步电机驱动系统的转速环遭受多源扰动影响,导致电机输出转速呈现非周期和周期波动。为了抑制转速环中多源扰动,该文提出一种谐振改进型单自由度自抗扰控制器(active disturbance rejection controller,ADRC)。单自由度ADRC保留了传统ADRC对非周期扰动的抑制能力。在此基础上,该文采用准谐振控制器拓展单自由度ADRC观测器在特定频率处的带宽,以进一步提高单自由度ADRC对周期扰动的抑制能力。因此,所提方法可以同时抑制转速的非周期和周期波动进而提高转速的控制性能。此外,该文利用Nyquist稳定判据分析所提方法的稳定性。最后,通过实验验证所提方法的有效性。

关键词：永磁同步电机转速控制单自由度自抗扰控制器多源扰动抑制准谐振控制器