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基于计算机视觉的钢桥螺栓松动检测方法

铁道学报 2024年第1期46卷 91-102页

作者：劳武略徐威张清华罗纯坤崔闯陈杰西南交通大学土木工程学院四川成都610031 保利长大工程有限公司广东广州510620

为提高螺栓松动检测的智能化水平,提出一种基于计算机视觉的钢桥螺栓松动检测方法。首先基于深度学习理论建立关键点检测模型,对采集的螺栓图像进行标注并建立数据集;然后分别训练目标检测模型YoloV5和关键点检测模型,并利用训练后的模... 详细信息

为提高螺栓松动检测的智能化水平,提出一种基于计算机视觉的钢桥螺栓松动检测方法。首先基于深度学习理论建立关键点检测模型,对采集的螺栓图像进行标注并建立数据集;然后分别训练目标检测模型YoloV5和关键点检测模型,并利用训练后的模型自上而下检测螺栓关键点,根据关键点确定螺栓中心点位置,以中心点的相对位置求解透视变换矩阵,利用透视变换矩阵对关键点进行重投影;最后根据关键点的位置变化检测螺栓是否发生松动。结果表明:训练后的YoloV5模型和关键点检测模型可准确检测出螺栓的关键点;关键点的检测精度受图像采集条件影响且对角度更为敏感;利用所有中心点拟合透视变换矩阵的最小二乘解可提高图像几何矫正的精度;不同图像采集环境下,松动螺栓的检测误差在0%~9.6%之间,误检率为2.7%,表明本方法的检测精度和稳定性均较高,具有较好的实用价值和广阔的工程应用前景。

关键词：钢桥螺栓松动检测计算机视觉目标检测关键点检测

高能氦离子辐照对CLAM钢微观结构和力学行为的影响

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材料工程 2024年第5期52卷 138-147页

作者：罗爱博梁延祥姚勇王罗斌万强西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621010 工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室四川绵阳621010 中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621999

聚变堆包层结构材料在服役期间会产生辐照损伤,CLAM钢作为热核聚变堆的首选结构材料,对其进行辐照行为研究十分有必要。采用高能氦离子对CLAM钢进行辐照实验,利用纳米压痕实验结合原子力显微镜(AFM)研究CLAM钢在辐照过程中的微观组织演... 详细信息

聚变堆包层结构材料在服役期间会产生辐照损伤,CLAM钢作为热核聚变堆的首选结构材料,对其进行辐照行为研究十分有必要。采用高能氦离子对CLAM钢进行辐照实验,利用纳米压痕实验结合原子力显微镜(AFM)研究CLAM钢在辐照过程中的微观组织演化和力学性能的变化。结果表明:辐照后的CLAM钢中形成位错环和He泡,且随着辐照剂量的增加,位错环和He泡密度增加,尺寸增大。辐照后CLAM钢发生显著的辐照硬化效应,随着辐照剂量的增加,辐照硬化程度增加,但当辐照剂量增大到一定程度,辐照硬化效应减弱。利用DBH模型和FKH模型讨论辐照中微观结构的变化对辐照硬化效应的影响。随着辐照剂量的增加,压痕周围材料隆起堆积的范围减小,堆积高度增加,且高剂量辐照后压痕周围的堆积中出现了剪切带,表明CLAM钢辐照后脆性明显增加。

关键词： CLAM钢氦离子辐照辐照硬化纳米压痕 DBH模型 FKH模型

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钢筋锈蚀作用下隧道衬砌结构力学性能劣化研究

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铁道学报 2024年第1期46卷 156-163页

作者：李永珑刘新华朱星宇唐旭张志强西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031 西南交通大学土木工程学院四川成都610031

考虑锈蚀引起的钢筋力学性能劣化、混凝土有效截面减少、两者黏结性能退化等因素,建立围岩压力作用下钢筋锈蚀隧道衬砌模型,对不同锈蚀率下衬砌结构变形、损伤、内力重分布和裂缝宽度变化进行分析。研究结果表明,锈蚀对衬砌结构各部位... 详细信息

考虑锈蚀引起的钢筋力学性能劣化、混凝土有效截面减少、两者黏结性能退化等因素,建立围岩压力作用下钢筋锈蚀隧道衬砌模型,对不同锈蚀率下衬砌结构变形、损伤、内力重分布和裂缝宽度变化进行分析。研究结果表明,锈蚀对衬砌结构各部位损伤严重程度表现为拱顶>拱肩>拱脚>拱腰>仰拱;锈蚀引起结构内力重分布,当锈蚀率由0%发展到20%时,衬砌结构临空侧受拉处弯矩逐渐减小,围岩侧受拉处的弯矩逐渐增大,衬砌轴力整体变化不大,最大变化量仅为7.53%;拱顶裂缝宽度发展最快,拱肩和拱脚次之,当锈蚀率发展到2.7%时,拱顶最大裂缝宽度已不满足耐久性要求;开裂区钢筋锈蚀对衬砌力学性能劣化起主导作用,仅开裂区钢筋发生锈蚀时,衬砌结构力学性能劣化规律与钢筋全长锈蚀情况类似,但锈蚀导致的内力变化幅度和裂缝宽度减小。

关键词：衬砌结构混凝土损伤锈蚀内力重分布裂缝宽度

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束浆挤扩钢管桩竖向抗拔承载力计算方法

岩土力学 2024年第3期45卷 846-856页

作者：王长虹杨天笑马铖涛沈洋上海大学力学与工程科学学院土木工程系上海200444

随着城市地下空间的开发,深厚黏性土地区的基础抗浮问题愈发凸显。钻孔预制桩因环境友好,得到了广泛的应用,但钻孔过程削弱了预制桩的抗拔性能。拟开发一种新型的约束注浆挤扩钢管桩,为了准确评估束浆挤扩桩的承载力,分析了抗拔桩的破... 详细信息

随着城市地下空间的开发,深厚黏性土地区的基础抗浮问题愈发凸显。钻孔预制桩因环境友好,得到了广泛的应用,但钻孔过程削弱了预制桩的抗拔性能。拟开发一种新型的约束注浆挤扩钢管桩,为了准确评估束浆挤扩桩的承载力,分析了抗拔桩的破坏模式。基于对数螺旋线,提出局部滑裂面理论。采用经典案例,验证了抗拔承载力公式的有效性。基于正交试验设计理念,研究了束浆挤扩桩承载力的影响因素。结果表明,桩径和桩-土界面强度,对抗拔承载力的贡献最大。开展束浆挤扩桩的现场抗拔试验,与同直径钢管桩相比,束浆挤扩工艺可提高抗拔承载力达到70%。使用简化计算公式,计算基桩的抗拔承载力,误差控制在5%以内,更为准确安全。研究结果为约束注浆挤扩钢管桩承载力的设计和优化,提供了理论和技术参考。

关键词：束浆挤扩钢管桩抗拔承载力对数螺旋线简化计算方法

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杨桃启发的仿生星形薄壁结构耐撞性研究

机械强度 2024年第1期46卷 40-47页

作者：孙煜洲杨卓然夏炎蒋晗西南交通大学力学与航空航天学院应用力学与结构安全四川省重点实验室成都610031

薄壁吸能结构在航空航天和交通运输等领域发挥着重要作用。受具有出色抗压特性的杨桃果实启发,设计了仿生星形薄壁结构。通过有限元仿真、实验和理论分析结构变形和吸能机制,讨论截面形状和几何参数对薄壁结构吸能特性的影响。探究了层... 详细信息

薄壁吸能结构在航空航天和交通运输等领域发挥着重要作用。受具有出色抗压特性的杨桃果实启发,设计了仿生星形薄壁结构。通过有限元仿真、实验和理论分析结构变形和吸能机制,讨论截面形状和几何参数对薄壁结构吸能特性的影响。探究了层级设计与加强筋配置对星形薄壁结构耐撞性的优化效果。结果表明,星形薄壁结构具有规则的渐进折叠变形机制,其比吸能、压溃力效率等耐撞性能大幅优于常见截面的薄壁结构,具有良好的工程应用潜力。

关键词：耐撞性薄壁结构能量吸收有限元仿真结构仿生学

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基于光谱特征的城市水体提取

测绘通报 2024年第6期 71-76页

作者：马姗姗杨嘉葳王继燕熊俊楠西南石油大学土木工程与测绘学院四川成都610500

现有水体提取方法大多基于多光谱遥感数据,将其应用于高光谱数据时,会出现光谱信息未被充分利用且难以选取合适波段的问题,且未考虑城市中建筑物阴影的影响。因此,本文基于高光谱遥感影像数据,采用近红外波段阈值及固定波段范围内的积... 详细信息

现有水体提取方法大多基于多光谱遥感数据,将其应用于高光谱数据时,会出现光谱信息未被充分利用且难以选取合适波段的问题,且未考虑城市中建筑物阴影的影响。因此,本文基于高光谱遥感影像数据,采用近红外波段阈值及固定波段范围内的积分差异,构建了改进的高光谱差异水体指数(MHDWI),并选取4种常用的水体指数在不同传感器下的嘉兴、长沙和舟山地区进行试验和精度对比分析。试验结果表明,该方法的总体精度和Kappa系数分别为98.50%、98.76%、97.35%及0.88、0.85、0.86,均高于其他4种方法,错分误差对比其他方法有明显降低。表明该方法可以有效抑制建筑物阴影,且适用于不同传感器不同地区的水体提取。

关键词：高光谱遥感光谱特征水体提取建筑物阴影

配FRP矩形箍混凝土梁的受剪承载力研究现状

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硅酸盐通报 2024年第8期43卷 2726-2736页

作者：王锦辉陆春华冯晨阳朱学武江苏大学土木工程与力学学院镇江212013

钢筋在恶劣环境中极易发生腐蚀,导致混凝土构件的力学性能退化,而采用纤维增强复合材料(FRP)箍代替钢筋能有效规避这个问题。但FRP箍较低的弹性模量使得梁易产生脆性的剪切破坏,同时其各向异性的特点使得FRP箍筋的弯折强度大大低于直线... 详细信息

钢筋在恶劣环境中极易发生腐蚀,导致混凝土构件的力学性能退化,而采用纤维增强复合材料(FRP)箍代替钢筋能有效规避这个问题。但FRP箍较低的弹性模量使得梁易产生脆性的剪切破坏,同时其各向异性的特点使得FRP箍筋的弯折强度大大低于直线段强度,导致配FRP矩形箍混凝土梁的受剪承载力低于钢筋混凝土梁。近20年来,国内外学者为了探究配FRP矩形箍混凝土梁的实际应用价值,进行了一系列实验研究及理论推导,提出了受剪承载力以及FRP箍筋弯拉强度的计算方法。本文全面总结了上述有关研究成果,并对今后的研究方向进行了展望,以期为该类结构构件的应用发展提供参考。

关键词： FRP箍弯折强度受剪承载力灰度关联分析影响因素抗剪机理

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有限平面应变Ⅱ型裂纹尖端幂律塑性应力场全解

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第4期54卷 146-157页

作者：王志强肖怀荣蔡力勋黄茂波西南交通大学力学与航空航天学院应用力学与结构安全四川省重点实验室成都610031

针对幂律材料、有限平面应变紧凑拉伸剪切(Compact Tension and Shear,CTS)试样,基于能量密度等效方法可得到CTS试样能量密度中值点的代表性体积单元(Representative Volume Element,RVE)的等效应力解析解,以该应力解作为特征应力因子,... 详细信息

针对幂律材料、有限平面应变紧凑拉伸剪切(Compact Tension and Shear,CTS)试样,基于能量密度等效方法可得到CTS试样能量密度中值点的代表性体积单元(Representative Volume Element,RVE)的等效应力解析解,以该应力解作为特征应力因子,采用表征CTS试样Ⅱ型裂纹尖端应力场的三角特殊函数,提出了描述有限平面应变幂律塑性Ⅱ型裂纹尖端应力场的半解析模型以及用于描述Ⅱ型裂纹尖端扇贝轮廓式等应力线的理论解.本文Ⅱ型裂纹裂尖场模型对平面应变CTS试样裂尖应力场的预测结果与有限元分析结果密切吻合,Ⅱ型裂纹裂尖幂律塑性应力场模型完善了弹塑性断裂力学,并对剪切型断裂安全评价有重要工程意义.

关键词：幂律塑性有限平面 Ⅱ型裂纹半解析模型应力场

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转角位移型阻尼器性能研究及工程应用

工程科学与技术 2024年第2期56卷 162-171页

作者：蒲瑞李倩倩王健泽徐军戴靠山四川大学建筑与环境学院四川成都610065 四川省建筑科学研究院有限公司四川成都610081 四川大学-香港理工大学灾后重建与管理学院四川成都610065 西华大学建筑与土木工程学院四川成都610039

针对传统加固方案美观性不足、空间占有率大的缺点,本文提出一种应用于梁–柱节点的转角位移型金属阻尼器(RMD),该阻尼器外观为弧线型,布置点位于结构梁柱节点处,在保证耗能效果的同时,可最大程度满足建筑功能需求。RMD的耗能原理是梁... 详细信息

针对传统加固方案美观性不足、空间占有率大的缺点,本文提出一种应用于梁–柱节点的转角位移型金属阻尼器(RMD),该阻尼器外观为弧线型,布置点位于结构梁柱节点处,在保证耗能效果的同时,可最大程度满足建筑功能需求。RMD的耗能原理是梁–柱夹角变化推动阻尼器内部剪切钢板产生位移,耗能棒与剪切钢板相连,多根双曲线型金属棒在剪切板的带动下同时发生弯曲变形,进而耗散地震输入的能量。经有限元数值分析和力学试验研究发现,RMD拥有良好的耗能能力和塑性变形能力,即使在大变形下也不容易发生破坏,并且通过改变耗能棒的数量可以直接调节阻尼器的性能参数,满足不同的工程需求。由于现有常用工程设计软件中没有相应的转动型连接单元对RMD进行模拟,为方便工程设计,进一步提出一种直线型布置的等效模型,基于阻尼器变形前后位移等效原理,通过理论公式推导了等效模型物理参数计算方法,并使用有限元分析证实了该方法拥有较高的准确性。为评估该阻尼器的耗能效果,在相同的数量和布置形式下,将其与普通钢隅撑、黏弹性转角阻尼器分别设置在某一复杂电厂结构中进行减震设计分析。计算结果表明,RMD能够有效降低结构的地震响应,且减震效果优于隅撑与黏弹性转角阻尼器。

关键词：转角位移型阻尼器消能减震等效力学模型电厂结构地震响应

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