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新型竖齿摇摆自复位剪力墙抗震性能研究

振动与冲击 2024年第6期43卷 196-205页

作者：朱广治刘建明孙家腾燕山大学建筑工程与力学学院河北秦皇岛066000

底端固结在基础上的剪力墙,在地震中墙角最易损伤破坏,且耗能较差,震后不宜修复。提出了一种新型竖齿摇摆自复位剪力墙(self-centering vertical tooth swing shear wall,SCVT-SW)体系。SCVT-SW体系由钢筋混凝土墙体、碟簧复位装置、软... 详细信息

底端固结在基础上的剪力墙,在地震中墙角最易损伤破坏,且耗能较差,震后不宜修复。提出了一种新型竖齿摇摆自复位剪力墙(self-centering vertical tooth swing shear wall,SCVT-SW)体系。SCVT-SW体系由钢筋混凝土墙体、碟簧复位装置、软钢阻尼器以及竖齿摇摆支座等组成,所有部件均通过高强螺栓相连,便于施工和震后对受损部件更换。SCVT-SW体系的工作原理是:在地震过程中,由墙体两侧的竖向碟簧复位装置提供墙体摇摆复位弯矩,软钢阻尼器消耗地震能量,竖齿摇摆支座在提供水平抗剪能力并将墙体受到的水平作用力传递到墙体基础的同时起到固定铰支座的作用。理论分析给出了SCVT-SW体系中墙体截面的正截面承载力计算公式。通过非线性数值模拟,对新型剪力墙与普通剪力墙的受力性能进行了对比,设计了9组不同工况的对比参数。结果表明:与普通剪力墙相比,SCVT-SW骨架曲线没有明显下降段,残余变形更小;SCVT-SW体系的正截面承载力随着墙角两侧碟簧装置的预压力的增大而提高,最大提升27.8%;残余变形随碟簧装置刚度增大而减小,工况7比工况5减小了19.4%,工况8比工况5减小了46.9%,因此通过增大碟簧装置预压力与碟簧装置刚度来减小SCVT-SW的残余变形,提高复位能力的效果是显著的。

关键词：自复位剪力墙碟簧装置摇摆支座滞回性能功能可恢复

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框拼式竹管网格结构体系及工程实践

建筑结构学报 2024年第3期45卷 43-51页

作者：卓新董石麟浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 浙江大学平衡建筑研究中心浙江杭州310007

为了解决竹管耐久性差导致原竹建筑使用寿命短、传统竹管结构的节点性能弱、现代竹管空间结构的造价高等问题,提出了由造价较低的标准紧固件连接直竹管所构成的框拼式竹管网格结构体系,所有节点仅需连接两根竹管的特征使其节点域获得了... 详细信息

为了解决竹管耐久性差导致原竹建筑使用寿命短、传统竹管结构的节点性能弱、现代竹管空间结构的造价高等问题,提出了由造价较低的标准紧固件连接直竹管所构成的框拼式竹管网格结构体系,所有节点仅需连接两根竹管的特征使其节点域获得了较充裕的增强空间,制作平面化的多边形框单元工艺简单,采用螺栓连接使结构成形的安装方法快捷方便,施工定位因仅需控制框单元角部的竖向坐标而极大地简化了复杂曲面结构的施工难度,且可通过原位替换劣化框单元的方法来延长结构的使用寿命。建成的柱面、球面和双曲抛物面等形式的工程,证明了该结构体系的可行性与合理性;提出了叠层和桁架两种增强型的结构形式,并采用组合构件的加载试验验证了增强形式对提高结构承载力和刚度的有效性。此外,指出了在新型结构研发中,提升生产过程的工业化水平和降低建造各环节的成本对于推广应用至关重要;建立竹管结构分析和设计理论还将面临材料非线性、几何非线性、界面接触等关键问题。

关键词：框拼式竹管网格结构节点形式多边形框单元结构安装延长使用寿命结构增强方法

基于尿素电氧化技术的空间站新型污水回用系统设计

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西北工业大学学报 2024年第1期42卷 173-179页

作者：王鹭张珂袁立杰郭嘉玉田彦妮长安大学建筑工程学院陕西西安710061 香港科技大学化学及生物工程学系中国香港999077

空间站中水资源的补充对实现宇航员长期在轨驻留至关重要。将航天员的尿液处理后循环回用是供水的必要途径之一,其占据了回收水量的绝大部分。然而,传统尿液处理方法存在设备庞大、流程复杂和原子利用率低等问题。因此设计了新型污水处... 详细信息

空间站中水资源的补充对实现宇航员长期在轨驻留至关重要。将航天员的尿液处理后循环回用是供水的必要途径之一,其占据了回收水量的绝大部分。然而,传统尿液处理方法存在设备庞大、流程复杂和原子利用率低等问题。因此设计了新型污水处理及回用系统:基于尿素电氧化技术处理尿液,引入甲烷燃料电池与Sabatier反应器和氢氧燃料电池联用,以进一步利用尿液处理产物,通过设计分级处理及动态调控系统,精准配置空间站内水资源。该设计系统有助于节省宝贵空间并降低处理能耗,有望提高水的回收率同时实现资源的优化配置,为空间站内水资源的循环利用提供新思路。

关键词：尿液处理空间站水回用动态调控

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钒技术在难减排行业和能源转型中的作用评估

钢铁钒钛 2024年第4期45卷 84-94页

作者： David ASantos Manish KDixit Pranav Pradeep Kumar Sarbajit Banerjee 德克萨斯农工大学化学系德克萨斯农工大学材料科学和工程系德克萨斯农工大学建筑科学系德克萨斯农工大学土木与环境工程学院

重工业的减碳和可再生能源技术的出现皆与获得矿物资源有着密不可分的联系。因此，迫切需要对关键元素在减少温室气体排放方面的作用进行基准评估。考察了钒作为微合金元素在建筑碳减排以及作为电网储能用液流电池的主要成分在能源转型... 详细信息

重工业的减碳和可再生能源技术的出现皆与获得矿物资源有着密不可分的联系。因此，迫切需要对关键元素在减少温室气体排放方面的作用进行基准评估。考察了钒作为微合金元素在建筑碳减排以及作为电网储能用液流电池的主要成分在能源转型中的作用。研究结果表明，钒可使每年减少总计1.85亿t碳排放。其中，中国和欧盟的减排幅度分别为各自排放量的1.15%和0.18%。研究结果强调了关键金属在发展低碳基础设施中的作用，同时指出了进行全面评估并施加政策干预减轻供应链风险的必要性。

关键词：钒微合金化液流电池碳减排

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狭窄通道红细胞跨膜传质特性数值分析

力学学报 2024年第5期56卷 1297-1306页

作者：傅尧王骁龙龚晓波上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院工程力学系上海200240

随着对血液微流动过程的不断探索,红细胞在微通道中的运动微观特性备受关注,利用流体力学特性的低损伤手段调控细胞体积并完成跨膜传药也逐渐成为研究热点.为了分析红细胞在微通道中的传质和力学特性及其影响因素,采用浸入式边界法研究... 详细信息

随着对血液微流动过程的不断探索,红细胞在微通道中的运动微观特性备受关注,利用流体力学特性的低损伤手段调控细胞体积并完成跨膜传药也逐渐成为研究热点.为了分析红细胞在微通道中的传质和力学特性及其影响因素,采用浸入式边界法研究细胞穿越狭窄通道的整个运动过程,并考虑细胞膜表面透水传质效应,完成细胞跨膜传质过程的数值建模,实现对狭窄通道中红细胞跨膜传质过程微观的传质特性数值分析.研究表明,细胞在挤入、排出狭缝的运动过程中,体积先损失、后恢复,在这个过程中,细胞头部和尾部以向外的渗透流出为主,中间部位则以向内的渗透流入为主.文章的研究进一步表明,狭缝挤压过程中的体积净变化是由向内和向外渗透速度的大小差异引起的,而与向内和向外渗透的膜面积差异并无明显关系.对体积变化的影响因素探究后发现,更狭窄的通道和更大的入口出口角均会引起细胞发生更多的体积损失和体积恢复,且出口角的变化会引起细胞体积恢复后所达到的体积稳定值:在固定入口角时,狭缝出口角越大,细胞离开狭缝后的稳定体积越小;细胞的硬度越大、细胞膜通透性(渗透系数)越大,细胞在狭缝中运动过程中的体积损失和体积恢复程度越高.

关键词：红细胞数值模拟跨膜传质浸入式边界法流固相互作用

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往复荷载作用下黏土中板锚承载性能实验研究

岩土工程学报 2024年

作者：孙一飞王乐张庭冉张春会田英辉天津大学建筑工程学院水利工程智能建设与运维全国重点实验室河北科技大学建筑工程学院墨尔本大学基础设施工程系

漂浮式结构是深远海资源开发中的重要结构形式，与之通过锚链相连的锚固基础是保证其在位安全稳定的关键部分。板锚是目前常用的锚固基础形式之一，在其服役过程中会受到风、浪、流等诱发的往复荷载作用。目前，有关板锚在往复荷载作用... 详细信息

漂浮式结构是深远海资源开发中的重要结构形式，与之通过锚链相连的锚固基础是保证其在位安全稳定的关键部分。板锚是目前常用的锚固基础形式之一，在其服役过程中会受到风、浪、流等诱发的往复荷载作用。目前，有关板锚在往复荷载作用下承载性能的研究结论存在相悖之处，其承载机理还未明晰，有待进一步开展深入系统的研究。为此，本文利用双自由度伺服加载系统，在饱和黏土中针对平板锚开展了往复拉拔实验，研究了往复荷载中值和幅值对板锚承载性能的影响。结果表明，随往复荷载中值和幅值的增加，板锚的承载力先提高后降低；当往复荷载的中值和幅值取值为单调抗拔极限承载力的28%±18%时，板锚的承载力提升最大，比单调抗拔极限承载力提升了10.44%；当往复荷载达到单调抗拔极限承载力的60%±18%时，土体发生严重破坏，板锚失去承载能力。依据板锚在往复荷载作用后的承载性能，为板锚服役期间的安全性评估提供了指导。

关键词：往复荷载极限承载力方形板锚黏土

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钻爆法隧道出渣粉尘时空扩散规律及运移计算

应用基础与工程科学学报 2024年第4期32卷 1080-1093页

作者：刘禹阳安驰来弘鹏谢门东王耕长安大学建筑工程学院陕西西安710064 长安大学公路学院陕西西安710064

为阐明钻爆法隧道出渣粉尘时空扩散规律,明确通风条件下粉尘颗粒运移计算方法,基于粉尘与呼吸性粉尘现场浓度监测数据,分析了其分布特征与规律,优化了颗粒自由沉降末速计算方法,提出了粉尘颗粒沉降速度计算公式和粒径空间分布计算方法.... 详细信息

为阐明钻爆法隧道出渣粉尘时空扩散规律,明确通风条件下粉尘颗粒运移计算方法,基于粉尘与呼吸性粉尘现场浓度监测数据,分析了其分布特征与规律,优化了颗粒自由沉降末速计算方法,提出了粉尘颗粒沉降速度计算公式和粒径空间分布计算方法.研究表明:时间尺度而言,出渣过程中隧道纵向不同测点粉尘浓度变化规律基本一致,衬砌台车对粉尘纵向扩散有一定阻碍作用;空间尺度而言,从掌子面至二衬台车,粉尘浓度高度分布由“上小下大”型逐渐转为“下小上大”型;不同时刻下,呼吸性粉尘占比始终大于0.6,且在远离掌子面方向显著增大,出渣过程中,呼尘占比变化不大,出渣影响较小;粉尘粒径决定颗粒消散途径,大颗粒粉尘以洞内沉降为主,小颗粒粉尘以洞外扩散为主,相比备受关注的掌子面作业区粉尘控制,通勤区与洞口附近的呼吸质量问题同样值得关注;现场监测与尘样测试结果对比表明,基于颗粒自由沉降末速优化算法的粉尘颗粒沉降速度计算公式和粒径空间分布计算方法具有较高合理性.

关键词：隧道施工钻爆法现场监测粉尘浓度呼吸性粉尘颗粒沉降速度粒径分布

含孔洞Cu_(64)Zr_(36)及Cu/Cu_(64)Zr_(36)复合材料拉伸变形的分子动力学研究

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材料导报 2024年第15期38卷 235-240页

作者：李泽政申宏飞吴文平武汉大学土木建筑工程学院工程力学系武汉430072

本工作采用分子动力学模拟研究了含孔洞Cu_(64)Zr_(36)金属玻璃和Cu/Cu_(64)Zr_(36)晶体/非晶复合材料的拉伸变形行为。结果表明:Cu_(64)Zr_(36)金属玻璃在加载过程中由孔洞引起的应变集中导致剪切转变区(STZ)被激活并诱发剪切带的形成,... 详细信息

本工作采用分子动力学模拟研究了含孔洞Cu_(64)Zr_(36)金属玻璃和Cu/Cu_(64)Zr_(36)晶体/非晶复合材料的拉伸变形行为。结果表明:Cu_(64)Zr_(36)金属玻璃在加载过程中由孔洞引起的应变集中导致剪切转变区(STZ)被激活并诱发剪切带的形成,而Cu/Cu_(64)Zr_(36)复合材料通过晶体相中的位错滑移有效避免了灾难性剪切局部化,阻碍了剪切带的扩展。应变局部化程度出现台阶式的跳跃主要由位错的成核和发射引起,而应变局部化程度的缓慢增加与STZ的激活有关,一旦剪切带形成会导致应变局部化程度的快速增加。孔洞的存在改变了剪切应变和非仿射平方位移的分布,原子剪切应变和非仿射平方位移最小值D_(min)^(2)的最大值总是分布在孔洞周围,使其成为最有可能位错成核、STZ激活并诱发剪切带形成的位点。大量的位错运动和均匀的STZ激活是提高复合材料整体塑性的主要原因,晶体相中位错密度的变化与非晶相中的剪切带活动密切相关。当剪切带扩展受阻,只出现均匀的STZ激活,位错密度基本保持不变,应力累积。一旦STZ局部化,重新诱发剪切带的扩展,位错密度增加和应力释放,这也是Cu/Cu_(64)Zr_(36)复合材料应力波动的主要原因。

关键词： Cu/Cu_(64)Zr_(36)复合材料剪切带剪切转变区位错分子动力学模拟

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基于图论与换热器分离的引射式循环构建方法

工程热物理学报 2024年第7期45卷 1883-1889页

作者：崔梦迪王宝龙韦发林清华大学建筑技术科学系北京100084

构建高效制冷循环是发展高效制冷系统、实现制冷行业节能减排的核心内容。传统制冷循环构建往往基于专家经验,构建的制冷循环性能因人而异,且难以获取全局最优结构。基于图论和换热器分离的方法,本文提出了含引射器的制冷循环自动构建方... 详细信息

构建高效制冷循环是发展高效制冷系统、实现制冷行业节能减排的核心内容。传统制冷循环构建往往基于专家经验,构建的制冷循环性能因人而异,且难以获取全局最优结构。基于图论和换热器分离的方法,本文提出了含引射器的制冷循环自动构建方法,确定了引射器结构和引射式循环构型的数学化描述,建立了引射式循环的构建算法,并应用所提方法构建了适用于冷冻温区的引射式两相回热循环。结果表明:相比于经典的引射器回收膨胀功循环,能效比提升23%。

关键词：循环构建图论引射器制冷循环