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民机结构坠撞性能缩比实验方法研究

爆炸与冲击 2025年

作者：李肖成惠旭龙白春玉刘小川张欣玥韩鹤朝徐绯冯威杨先锋中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室陕西省飞行器振动冲击与噪声重点实验室结构冲击动力学航空科技重点实验室西北工业大学航空学院北京航空航天大学航空科学与工程学院

缩比实验具有成本低，风险小，周期短等优势，在航空航天等领域得到了广泛应用。以典型民机机身下部结构为对象，开展了民机结构坠撞缩比理论分析和实验方法研究。推导了民机坠撞缩放比例因子，设计并加工了1/4缩比实验件，开展了6m/s... 详细信息

缩比实验具有成本低，风险小，周期短等优势，在航空航天等领域得到了广泛应用。以典型民机机身下部结构为对象，开展了民机结构坠撞缩比理论分析和实验方法研究。推导了民机坠撞缩放比例因子，设计并加工了1/4缩比实验件，开展了6m/s工况下坠撞实验，获得了全尺寸坠撞实验与缩比实验中机身结构关键位置处速度和加速度响应、地面撞击载荷响应以及局部关键部位的变形和破坏模式，并对其进行了对比分析。结果表明：缩比实验件与全尺寸实验件在框和立柱处的变形和破坏模式具有较好一致性。缩比结构对全尺寸原型结构的坠撞载荷峰值预测误差为14.4%，座椅加速度峰值预测误差为14.8%，横梁处加速度峰值预测误差为13.1%。缩比实验可以有效预测全尺寸原型结构的变形、破坏过程和关键部位动态响应，缩比实验可用于民机结构坠撞性能验证和评估。

关键词：冲击动力学民用飞机缩比理论坠撞性能实验方法

考虑晶粒尺寸效应的梯度NiTi合金拉伸断裂行为模拟

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力学学报 2025年

作者：陈翔黄正雄禄盛重庆邮电大学先进制造工程学院重庆大学机械传动国家重点实验室西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室

NiTi合金因其独特的形状记忆特性和超弹性而备受关注，被广泛认为是功能材料领域中最具研究潜力和发展前景的材料之一。梯度晶粒结构作为一种有效提升材料强度与延展性的方法，通过在材料内部实现晶粒尺寸的梯度分布，能够进一步提升NiT... 详细信息

NiTi合金因其独特的形状记忆特性和超弹性而备受关注，被广泛认为是功能材料领域中最具研究潜力和发展前景的材料之一。梯度晶粒结构作为一种有效提升材料强度与延展性的方法，通过在材料内部实现晶粒尺寸的梯度分布，能够进一步提升NiTi合金的性能。本文通过考虑晶粒尺寸效应的晶体塑性理论模型和cohesive单元，并根据晶粒分布函构建了梯度有限元模型，模拟了匀晶和梯度多晶NiTi在单轴和紧凑拉伸断裂过程中的力学行为，讨论了晶粒尺寸、取向、不同应变速率和不同梯度结构对多晶NiTi的强度与延展性的影响特征，并分析其宏-微观力学规律。研究结果表明，晶粒尺寸对NiTi多晶材料的断裂行为有显著影响：晶粒尺寸越小，多晶体抵抗裂纹萌生的能力越强，晶粒尺寸越大，多晶体阻碍裂纹扩展的能力越强；NiTi多晶的断裂行为呈现出明显的取向相关性，其中{110}织构在三种典型取向中展现出最佳的抗断裂性能；高应变速率提升屈服强度但降低延展性，低应变速率则展现均匀应力分布和优异塑性变形能力；梯度多晶结构在NiTi合金材料的强度与延展性之间起到协调作用，细晶结构分布在多晶体的两端，能够承受较高的应力并有效抑制裂纹的产生，粗晶结构则分布于多晶体的中间，通过提供曲折的晶界形态来阻碍裂纹的扩展。

关键词： NiTi合金尺寸效应梯度多晶裂纹扩展

基于VGG-Unet网络模型的黄土地震滑坡自动识别方法研究

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工程科学与技术 2025年

作者：王连升李平穆松伟拓耔含李晨河北省地震灾害防御与风险评价重点实验室防灾科技学院中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室

黄土地区是地震滑坡的易发区和频发区，为了获得详细的黄土地震滑坡分布情况，需对黄土地区地震滑坡进行快速识别，野外调查和遥感技术识别是滑坡识别工作的两种重要手段。本文是在野外调查滑坡数据的基础上，基于卫星影像平台应用VGG-U... 详细信息

黄土地区是地震滑坡的易发区和频发区，为了获得详细的黄土地震滑坡分布情况，需对黄土地区地震滑坡进行快速识别，野外调查和遥感技术识别是滑坡识别工作的两种重要手段。本文是在野外调查滑坡数据的基础上，基于卫星影像平台应用VGG-Unet网络模型对黄土地震滑坡进行自动识别。首先，以防灾科技学院地震滑坡研究团队在甘肃省、宁夏回族自治区地区所调查的部分黄土地震滑坡，准确总结了其在卫星影像的地形、坡度、滑体长度、滑体宽度、平面形态、剖面、色调等特征。并以这些特征辅助遥感卫星影像目视解译，来提取卫星影像黄土地震滑坡数据库，最终共提取了494张原始图幅，涵盖黄土地震滑坡1052个，作为输入图像，来提高模型的泛化能力；其次，由于VGG16网络拥有卓越的特征提取能力、简洁而强大的结构设计以及丰富的预训练权重，且当其作为Unet网络模型的主干特征提取网络时，可方便网络的构建，并赋予其更好的通用性。因此本研究应用VGG-Unet网络模型，采用Python编程语言，基于PyTorch框架实现，在Windows 10，GPU为NVIDIA Quadro P2000 20.9GB的环境下，对卫星影像平台上的黄土地震滑坡进行训练与验证，并对验证区黄土地震滑坡进行自动分割，以此提高模型的识别精度。为了使模型的分割预测效果达到最佳，还建立了三组数据库，四组试验进行对比分析，以此来选取最佳的模型性能指标；最后，使用四次试验中性能最佳的模型，对验证区黄土地震滑坡典型区域的预测效果进行检验。结果表明，VGG-Unet模型在经裁剪扩充至613幅的数据集上展现出了最优异的训练与验证性能，尤其在未知数据集中表现较好。其验证准确率可达89.57%、均交并比可达70.13%、F1值可达81.11%且召回率达到了80.53%，模型性能指标均较高。并且采用此方法识别黄土地震滑坡，模型在地形与剖面特征发育较好的黄土地震滑坡处识别效果往往更加准确，而色调和剖面特征较为模糊的滑坡以及小型滑坡，模型则容易产生漏判，至于地层凹凸不平处等复杂地形则容易产生误判。但总体而言，VGG-Unet模型可以有效预测黄土地震滑坡区域，结果较为准确且需要的时间、人力成本更低。因此，文章提出的方法可以迅速分割识别同类型滑坡区域，可在野外调查前自动分割识别滑坡位置，以此来辅助现场寻找黄土地震滑坡，为大规模滑坡灾害排查工作提供技术支持。

关键词： VGG-Unet网络模型黄土地震滑坡滑坡识别卫星影像野外调查

结合式主梁-翼板的主动气动控制优化与机理——PK箱梁断面颤振控制

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中国公路学报 2025年

作者：王子龙李珂魏晓军赵林同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室重庆大学土木工程学院中南大学土木工程学院同济大学桥梁结构抗风技术交通运输行业重点实验室广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西大学省部共建特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室

截止目前，PK箱梁分离流效应突出的主梁断面颤振主动控制规律未有清晰的认识，与此同时，为扩展和提高主动气动翼板颤振控制的适用范围和参数寻优效率，采用计算流体动力学（CFD）方法获取结合式PK箱梁主梁-翼板系统非定常气动力及其荷... 详细信息

截止目前，PK箱梁分离流效应突出的主梁断面颤振主动控制规律未有清晰的认识，与此同时，为扩展和提高主动气动翼板颤振控制的适用范围和参数寻优效率，采用计算流体动力学（CFD）方法获取结合式PK箱梁主梁-翼板系统非定常气动力及其荷载参数，采用分状态多频强迫振动法识别主梁-翼板系统气动参数并计算颤振临界风速，得到主动翼板颤振控制规律并获得最优控制参数。研究表明主动翼板改善PK箱梁颤振性能的主要原因是大幅提高了扭转运动关联的气动正阻尼，而耦合竖向运动产生的气动负阻尼受主动翼板运动影响较小。计算结果表明，PK箱梁的主动翼板最优控制参数与流线箱梁接近，PK箱梁在翼板振幅增益为2～6时颤振性能提高8.26%～ 30%。综上，结合式主动翼板对于偏钝体的PK箱梁断面同样具有较好的颤振性能提升作用。另一方面，在相同来流风速和翼板运动相位差下，不同振幅增益下的系统稳定位移不同。竖向位移变化较小，扭转位移则有所增大，这说明主动翼板在不同的振幅增益下，气动外形的改变不仅仅会改变系统颤振性能，还会对静三分力系数产生作用进而影响主梁静风和其他风振稳定性。

关键词：大跨桥梁颤振控制多频强迫振动主动翼板控制优化

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地表土层破裂形态数值模拟

地震工程学报 2025年第1期47卷 41-49页

作者：徐龙军彭龙强谢礼立江汉大学精细爆破国家重点实验室湖北武汉430056 中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

断层活动引起的地面破裂位错是造成跨断层土木工程结构破坏的主因。近年来对断层破裂引起的地表破坏形态研究已经取得了较多的关注,然而大部分研究重点放在了倾滑断层上,对走滑断层、拉伸型断层以及挤压型断层的研究却少有报道。基于此... 详细信息

断层活动引起的地面破裂位错是造成跨断层土木工程结构破坏的主因。近年来对断层破裂引起的地表破坏形态研究已经取得了较多的关注,然而大部分研究重点放在了倾滑断层上,对走滑断层、拉伸型断层以及挤压型断层的研究却少有报道。基于此,通过有限元方法对三种断层破裂错动后的土层地表形态进行数值模拟研究,重点探讨断层倾角以及土层厚度两个因素的影响,提取地表纵向变形、地表变形影响区宽度与位置、地表位错量、地表隆起区宽度以及地表隆起高度等关键工程参数。结果表明,随着断层倾角的减小,地表土层变形影响区的位置会向被动盘靠近,隆起区宽度和隆起高度也相应增大。受建模边界条件的影响,地表位错量呈边缘大中间小的分布情况。此外,还总结了土层厚度对相关参数的影响。

关键词：数值模型地表形态走滑破裂拉伸型破裂挤压型破裂

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氧化石墨烯涂覆砂增强水泥基材料抗氯离子侵蚀性能

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硅酸盐学报 2025年

作者：冯甘霖罗盛禹罗启灵龙武剑深圳大学土木与交通工程学院广东省滨海土木工程耐久性重点实验室深圳市低碳建筑材料与技术重点实验室深圳大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室

氧化石墨烯(GO)的不均匀分散和团聚现象严重制约了其对水泥基复合材料孔隙结构及耐久性能的增强效果。通过将GO涂覆于氨基化砂粒表面，系统研究了其对GO水泥基复合材料抗氯离子侵蚀性能的影响规律及机理。结果显示：当GO掺量达到0.3% (... 详细信息

氧化石墨烯(GO)的不均匀分散和团聚现象严重制约了其对水泥基复合材料孔隙结构及耐久性能的增强效果。通过将GO涂覆于氨基化砂粒表面，系统研究了其对GO水泥基复合材料抗氯离子侵蚀性能的影响规律及机理。结果显示：当GO掺量达到0.3% (质量分数)时，使用GO涂覆砂的方法，快速氯离子迁移测试氯离子渗透深度和扩散系数分别比对照组降低了24.8%和18.5%。压汞法测得有害孔级(＞50 nm)孔径分布降低了36.8%。进一步的微观及物相分析测试结果表明，采用GO涂覆砂对水泥基复合材料性能提升的主要原因在于对界面过渡区的优化：一方面，氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂通过与硅羧基的缩合反应紧密地连接到砂表面，另一方面，GO通过表面上的羰基或羧基和偶联剂氨基官能团之间的酰胺键共价键合，通过此“双键效应”GO可以稳定键合在砂表面从而改善其分散性，并同时促进界面过渡区水化，减少界面过渡区的缺陷和裂纹，从而大大提高水泥基复合材料对氯离子传输的抵抗能力。

关键词：氧化石墨烯涂覆砂双重键合效应抗氯离子侵蚀界面过渡区

不平整激励对飞机-跑道系统动力响应的作用机制

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振动与冲击 2025年

作者：刘诗福赵家福侯天新凌建明同济大学道路与交通工程教育部重点实验室同济大学民航飞行区设施耐久与运行安全重点实验室

跑道不平整是飞机滑跑最重要的激励因素,对跑道服役寿命、飞机地面运行安全影响显著。为揭示不平整激励对飞机-跑道系统动力响应的作用机制,该研究建立了考虑飞机空间振动的三维整机模型以及考虑半刚性基层的跑道结构双层板模型,通过实... 详细信息

跑道不平整是飞机滑跑最重要的激励因素,对跑道服役寿命、飞机地面运行安全影响显著。为揭示不平整激励对飞机-跑道系统动力响应的作用机制,该研究建立了考虑飞机空间振动的三维整机模型以及考虑半刚性基层的跑道结构双层板模型,通过实测和模拟重构了跑道三维及二维不平整,引入新型快速显式积分法对多参数、高自由度的飞机-跑道耦合系统时域求解与分析。结果表明:实测三维不平整激励下,飞机前端的振动响应显著大于重心附近,不平整激励的横向效应引发了左右主起落架动载的差异,除了竖向振动外,俯仰、侧倾运动对飞机动力响应也产生了较大影响;相对于二维不平整,三维不平整激励下飞机动载系数是二维工况的1.20倍～1.52倍,三维不平整激励下面层底部纵向动应变是二维工况的1.20倍～1.49倍,实际跑道平整度分析评价应从二维转向三维;以目前规范中跑道平整度指标为对象,当平整度恶化到次等级时,飞机振动响应指数级陡增,建议跑道平整度等级应始终保持在中等及以上水平;道面不平整程度对道面纵向应变和竖向位移均有较大影响,在道面结构分析设计中应考虑不平整带来的动力效应。

关键词：飞机-跑道系统不平整激励动力相互作用动力响应

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直线导轨式隔震装置的设计与性能研究

地震工程学报 2025年第1期47卷 50-59页

作者：赵守江柏文故宫博物院北京100009 中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

为确保馆藏文物的地震安全,研制出一款新型直线导轨式隔震装置,采用振动台试验和理论分析方法对其有效性进行验证。首先阐述装置的构造和工作机理,推导出装置的刚度和黏滞阻尼系数表达式;然后制作原型样机并通过振动台试验验证其隔震有... 详细信息

为确保馆藏文物的地震安全,研制出一款新型直线导轨式隔震装置,采用振动台试验和理论分析方法对其有效性进行验证。首先阐述装置的构造和工作机理,推导出装置的刚度和黏滞阻尼系数表达式;然后制作原型样机并通过振动台试验验证其隔震有效性;最后依据所测基本参数,建立装置单向水平隔震系统的动力方程并开展数值分析。结果表明,该隔震装置结构简单、性能可靠,具有摩擦系数低、起滑加速度阈值小,以及刚度和阻尼灵活可调的特点;它可以在满足位移限值的情况下达到设定隔震目标,且自复位效能力强、残余位移小。装置理论分析结果与试验实测动力响应吻合程度高,且吻合程度随地震动峰值的提高而进一步增强。该理论分析方法可以用于指导装置参数设计和隔震性能评估。

关键词：文物隔震直线导轨式振动台试验数值模拟

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超高层结构伸臂桁架施工合拢时间窗口优化方法

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东南大学学报(自然科学版) 2025年

作者：卢伟周倩如郑文昌胡卫华滕军哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境学院广东省土木工程智能韧性结构重点实验室

伸臂桁架有助于超高层结构提高抗侧刚度、减少侧向位移、降低核心筒倾覆力矩。由于内外筒施工不同步、结构布置不对称及混凝土收缩徐变等原因，伸臂桁架施工合拢时间窗口是确保服役阶段结构受力和结构施工刚度形成达到设计预期的关键问... 详细信息

伸臂桁架有助于超高层结构提高抗侧刚度、减少侧向位移、降低核心筒倾覆力矩。由于内外筒施工不同步、结构布置不对称及混凝土收缩徐变等原因，伸臂桁架施工合拢时间窗口是确保服役阶段结构受力和结构施工刚度形成达到设计预期的关键问题。本文提出超高层结构伸臂桁架施工合拢时间窗口优化方法，依据不同施工合拢方案对伸臂桁架服役受力的影响，提出基于服役期富余应力空间的伸臂桁架最早合拢时刻确定方法；依据不同施工合拢方案对结构施工临时体系刚度形成和稳定性的影响，提出基于施工期结构刚度和稳定性的伸臂桁架最晚合拢时刻确定方法。以超高层结构京基金融中心为工程背景，验证方法的可行性和有效性。

关键词：超高层结构伸臂桁架施工合拢时间窗口