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数字孪生虚拟仿真平台在土力学实践教学中的应用初探

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力学与实践 2024年第1期46卷 188-193页

作者：王宇谷艳昌陈从建钱声源仲青江苏开放大学建筑工程学院南京210036 南京水利科学研究院南京210029

实践教学是土力学教学中必不可少的环节,高校现有条件和外部环境难以满足日趋多元化的实践需求。利用虚拟仿真与物理模型相结合、线上教学与现场教学相结合、理论学习与工程实践相结合的教学方法,开发构建数字孪生虚拟仿真实验平台,并... 详细信息

实践教学是土力学教学中必不可少的环节,高校现有条件和外部环境难以满足日趋多元化的实践需求。利用虚拟仿真与物理模型相结合、线上教学与现场教学相结合、理论学习与工程实践相结合的教学方法,开发构建数字孪生虚拟仿真实验平台,并对土力学实践教学模式进行了有益的探索。以矿区地表变形监测为例,直观展现地表变形、仪器布设、变形监测及数据处理全过程。研究成果表明,数字孪生虚拟仿真平台有助于培养学生创新精神及实践能力,符合现代岩土工程实验技术的发展方向。

关键词：数字孪生虚拟仿真实践教学实验技术

空气源热泵室外蒸发器超疏水抑霜传热性能理论与实验研究

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工程热物理学报 2024年第5期45卷 1395-1404页

作者：谷雅秀邢庆庆李帅鹏韩怡李雅琪何桂香长安大学建筑工程学院西安710061 西部绿色建筑国家重点实验室/西安建筑科技大学西安710055

超疏水表面具有优异的抑霜性能,本文制备了接触角为156.7°的超疏水表面。建立可视化实验台,对比不同润湿性一维翅片表面湿空气凝结、液滴冻结与三维翅片管结霜、融霜过程异同。通过建立冷表面湿空气凝结和液滴冻结模型,揭示了超疏水表... 详细信息

超疏水表面具有优异的抑霜性能,本文制备了接触角为156.7°的超疏水表面。建立可视化实验台,对比不同润湿性一维翅片表面湿空气凝结、液滴冻结与三维翅片管结霜、融霜过程异同。通过建立冷表面湿空气凝结和液滴冻结模型,揭示了超疏水表面在结霜初期的抑霜机理。超疏水表面液滴总热阻约为普通表面的5.94倍,超疏水翅片管较普通翅片管,其结霜量降低了18.9%,化霜效率提升了21.2%。本研究为超疏水技术在换热器尺度上的应用奠定了实验和理论基础。

关键词：超疏水抑霜空气源热泵传热性能液滴凝结液滴冻结

基于秘密共享的轻量级隐私保护ViT推理框架

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通信学报 2024年第4期45卷 27-38页

作者：马敏付钰黄凯贾潇风海军工程大学信息安全系湖北武汉430033 湖北开放大学软件工程学院湖北武汉430074 国防大学联合作战学院河北石家庄050084 浙江工商大学计算机科学与技术学院浙江杭州310018

针对广泛应用于图像处理的ViT推理框架存在泄露用户隐私数据的风险,而已有隐私保护推理框架存在计算效率较低、在线通信量较大等问题,提出了一种高效隐私保护推理框架SViT。该框架由2个边缘服务器协作执行基于秘密共享设计的安全计算协... 详细信息

针对广泛应用于图像处理的ViT推理框架存在泄露用户隐私数据的风险,而已有隐私保护推理框架存在计算效率较低、在线通信量较大等问题,提出了一种高效隐私保护推理框架SViT。该框架由2个边缘服务器协作执行基于秘密共享设计的安全计算协议SSoftmax、SLayerNorm、SGeLU,在保持ViT-B/16原始框架结构的情况下,解决了隐私保护框架推理开销大的问题。理论分析与实验表明,相比CrypTen,SViT在计算效率和在线通信开销方面分别提升了2~6倍和4~14倍。

关键词：隐私保护秘密共享图像分类安全计算协议

Mg(OH)_(2)对磷酸镁水泥水化过程及性能的影响

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材料导报 2024年第17期38卷 73-79页

作者：陈嘉伟张芸侨陈卓凡刘智李军卢忠远赖振宇西南科技大学材料科学与工程学院环境友好能源材料国家重点实验室四川绵阳621010 四川工程职业技术大学建筑工程系四川德阳618030

磷酸镁水泥(MPC)的镁质原料主要为重烧MgO,由于制备重烧MgO需要高温煅烧,其使用成本和碳排放量过高。氢氧化镁(Mg(OH)_(2))的来源丰富,制取成本低廉且无污染、安全环保,如能大量采用对缓解使用成本和碳排放量过高这一问题具有重要意义... 详细信息

磷酸镁水泥(MPC)的镁质原料主要为重烧MgO,由于制备重烧MgO需要高温煅烧,其使用成本和碳排放量过高。氢氧化镁(Mg(OH)_(2))的来源丰富,制取成本低廉且无污染、安全环保,如能大量采用对缓解使用成本和碳排放量过高这一问题具有重要意义。因此,本工作使用Mg(OH)_(2)代替部分重烧MgO,通过X射线衍射、热分析、扫描电镜和能谱分析等测试手段,研究其对MPC工作性能、水化过程、强度发展和微观结构的影响。结果表明,Mg(OH)_(2)的掺入加快了MPC的水化过程,浆体的流动度降低,凝结时间缩短,本工作通过水玻璃热处理改性等缓凝手段改善其工作性能。随着Mg(OH)_(2)的掺入,磷酸镁水泥的水化温度和pH值显著降低,水化28 d后的K-鸟粪石(K-struvite)结晶数量增多,抗压强度随Mg(OH)_(2)含量的增加而降低,当Mg(OH)_(2)掺量在50%以内时,其后期强度下降在15%的范围内,随Mg(OH)_(2)掺量增大,更多的水化产物是由Mg(OH)_(2)反应形成的,当Mg(OH)_(2)掺量为66.6%时,重烧MgO的反应率由平均值22%降低至7%。总而言之,采用大掺量Mg(OH)_(2)制备磷酸镁水泥具有可行性且能确保材料的后期力学性能满足工程应用的要求,对降低磷酸镁水泥使用成本和碳排放具有潜在的应用前景。

关键词： Mg(OH)_(2) 磷酸镁水泥水化过程工作性能

定向剪切应力路径下类弱胶结软岩椭圆各向异性强度准则

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岩石力学与工程学报 2024年第5期43卷 1219-1229页

作者：刘家顺郑智勇左建平王洋生彦涛周妮辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071

地下工程开挖卸荷引起的围岩应力重分布将影响弱胶结软岩强度,导致巷道围岩产生不均匀大变形,甚至造成塌方、冒顶等安全事故。以膨润土、风积砂、石膏粉和滑石粉为原料制备类弱胶结软岩试样,利用GDS SSHCA空心圆柱扭剪仪开展主应力定向... 详细信息

地下工程开挖卸荷引起的围岩应力重分布将影响弱胶结软岩强度,导致巷道围岩产生不均匀大变形,甚至造成塌方、冒顶等安全事故。以膨润土、风积砂、石膏粉和滑石粉为原料制备类弱胶结软岩试样,利用GDS SSHCA空心圆柱扭剪仪开展主应力定向剪切试验,研究大主应力方向对弱胶结软岩应力–应变曲线、峰值应力(变)和抗剪强度的影响规律,探索主应力方向诱导的弱胶结软岩强度各向异性特征。结果表明:当0°工程围岩变形控制与灾害防治提供理论支撑。

关键词：岩石力学类弱胶结软岩各向异性椭圆强度准则定向剪切峰值剪应力比

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土体热力学性质试验研究进展

中国科学：技术科学 2024年第1期54卷 1-14页

作者：刘红陈怡馨刘汉龙孙增春肖杨内江师范学院建筑工程学院内江641112 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 重庆大学土木工程学院重庆400045

浅层地热能是地热资源的一部分,也是在当今技术经济条件下,具备开发利用价值的地球内部的热能资源,且在我国分布广、储量大,再生迅速,利用价值高.利用地源热泵技术,可将浅层地热能中的“冷源”或“热源”引入结构物中,从而调节结构物的... 详细信息

浅层地热能是地热资源的一部分,也是在当今技术经济条件下,具备开发利用价值的地球内部的热能资源,且在我国分布广、储量大,再生迅速,利用价值高.利用地源热泵技术,可将浅层地热能中的“冷源”或“热源”引入结构物中,从而调节结构物的温度,达到冬暖夏凉的效果,减少碳排放.已有研究表明,目前我国浅层地热能开发现状是单级浅层地热能开发利用不充分,浅层地热能的多级利用及其与太阳能等其他清洁能源融合开发严重滞后.该种现状主要是目前我国对结构物、土体、结构物与土体接触面之间的热力学性质认识不全所致.本文总结了近年来国内外土体热力学性质的试验研究进展,着重对温控试验的加热机理、不同类型的温控试验过程、温控试验的影响因素等方面的研究进行系统介绍,并对后续土体热力学性质的试验研究趋势进行展望.

关键词：浅层地热能温控试验接触面热力学性质

新型材料大跨空间结构的研究与应用--钢木空间结构

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空间结构 2024年第2期30卷 3-20页

作者：马青张泽宇曾滨陈志华罗尧治王月栋中冶建筑研究总院有限公司北京100088 国家钢结构工程技术研究中心北京100088 天津大学建筑工程学院天津300072 浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058

木材作为建筑材料在生产过程中可以达到零碳甚至负碳的效果,随着我国森林资源的恢复以及与森林资源丰富的国家间贸易合作的加深,合理地利用木结构是我国建筑业实现“碳中和、碳达峰”目标的有效手段之一.本文回顾了钢木空间结构在国内... 详细信息

木材作为建筑材料在生产过程中可以达到零碳甚至负碳的效果,随着我国森林资源的恢复以及与森林资源丰富的国家间贸易合作的加深,合理地利用木结构是我国建筑业实现“碳中和、碳达峰”目标的有效手段之一.本文回顾了钢木空间结构在国内外的工程应用实例,分析总结了木材本构关系和钢木节点的研究现状,对钢木空间结构的材料本构、结构稳定分析和高性能节点等有待进一步开展的研究工作提出展望.

关键词：新型材料钢木结构空间结构

CFRP加固钢板在海洋环境下的黏结性能实验研究及数值模拟

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材料工程 2024年第6期52卷 211-223页

作者：李腾宁志华吴嘉瑜暨南大学力学与建筑工程学院重大工程灾害与控制教育部重点实验室广州510632 湖南大学土木工程学院长沙410082 南方科技大学海洋科学与工程系广东深圳518055

海洋环境对碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)-钢板的黏结性能有着严重影响。为评估CFRP-钢板黏结界面在海洋环境腐蚀下的黏结强度,采用双搭接接头,开展了5种不同黏结长度试件在NaCl溶液中腐蚀7~21天的实验研究。使用数字图像相关技术(DIC)... 详细信息

海洋环境对碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)-钢板的黏结性能有着严重影响。为评估CFRP-钢板黏结界面在海洋环境腐蚀下的黏结强度,采用双搭接接头,开展了5种不同黏结长度试件在NaCl溶液中腐蚀7~21天的实验研究。使用数字图像相关技术(DIC)对CFRP的轴向应变分布进行监测,同时使用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)观测CFRP表面微观信息及元素含量的变化。结果表明,随着腐蚀周期的增加,CFRP表面的Na^(+),Cl^(-)元素含量逐渐增加,引起电荷补偿,电解液渗入界面导致自由体积膨胀,从而造成界面黏结强度下降。腐蚀后的试件均发生CFRP-胶层的界面失效,不同黏结长度试件的极限荷载均随腐蚀周期的增加而降低。腐蚀7~14天后,黏结界面的延展性降低;腐蚀21天后界面软化段消失,呈现出明显的脆性破坏特征。基于Fickian理论以及黏结滑移本构参数,建立了CFRP-钢板的有限元模型,分别模拟了海水在黏结界面间的扩散特征及界面Ⅱ型剥离过程,数值结果和实验结果吻合较好。

关键词： CFRP加固钢板双剪实验数字图像相关技术黏结-滑移关系

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CrFeCoNi系高熵合金块体/涂层表面改性技术的研究进展

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表面技术 2024年第8期53卷 25-39页

作者：孟超刘书鑫宋子衡邱星武王广林王子奕陈子夏吴纯任鑫辽宁工程技术大学材料科学与工程学院辽宁阜新123000 四川建筑职业技术学院多组元合金德阳市重点实验室四川德阳618000

综述了近年来高熵合金(涂层)表面改性技术的研究进展,从原理角度将表面改性技术分为高能量束表面重熔处理和表面冷变形处理2类。这2类表面改性技术都可以改善高熵合金(涂层)的微观组织并减少缺陷,从而达到调控性能的目的。不同之处在于... 详细信息

综述了近年来高熵合金(涂层)表面改性技术的研究进展,从原理角度将表面改性技术分为高能量束表面重熔处理和表面冷变形处理2类。这2类表面改性技术都可以改善高熵合金(涂层)的微观组织并减少缺陷,从而达到调控性能的目的。不同之处在于,高能量束表面重熔处理是通过快速熔化及凝固实现的,而表面冷变形处理则是通过使表面发生严重的塑性变形来达成的。高能量束表面重熔处理包括激光重熔和强流脉冲电子束重熔,而表面冷变形处理包括表面机械研磨处理、超声表面滚压处理、超声冲击处理和激光冲击强化。简述了以上几种技术的原理,总结了不同技术之间的优缺点,并对不同改性技术与工艺参数对高熵合金相结构、微观组织的影响进行了概述。基于微观结构的变化,重点探讨和总结了不同改性技术对高熵合金(涂层)力学性能、磨损性能、腐蚀性能的强化机理。最后提出了高熵合金表面改性技术所面临的困难和挑战,并对未来发展方向进行了展望。

关键词：高熵合金表面改性力学性能磨损性能腐蚀性能