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张力调控影响创口重塑的数值模拟研究

应用数学和力学 2024年第6期45卷 753-762页

作者：蔡威周子星张作启黄国友武汉大学土木建筑工程学院工程力学系武汉430072

组织重塑普遍存在于人体的组织和器官,与形态发生、伤口愈合、纤维化发展以及癌症的扩散与转移等密切相关.力学微环境在组织重塑过程中发挥重要作用,但是,目前张力调控影响创口重塑的规律仍不清.该文建立了细胞主动收缩引起组织重塑的... 详细信息

组织重塑普遍存在于人体的组织和器官,与形态发生、伤口愈合、纤维化发展以及癌症的扩散与转移等密切相关.力学微环境在组织重塑过程中发挥重要作用,但是,目前张力调控影响创口重塑的规律仍不清.该文建立了细胞主动收缩引起组织重塑的动态数理模型,并通过有限元方法模拟了不同预张力牵张组织中侧边和内部创口重塑的过程;进一步,基于该模型研究了张力调控对创口重塑的影响.结果表明,张力调控显著影响创口重塑过程,通过适当的减张作用可以有效降低创口重塑过程中的应力水平和创口大小.该研究有助于加深人们对于组织重塑过程中力学作用的理解,为从力学角度干预创口重塑过程提供了有用参考.

关键词：组织重塑伤口愈合有限元方法力学调控

一种基于火灾图像和人工智能的热释放速率计算方法

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燃烧科学与技术 2024年第1期30卷 69-74页

作者：王自龙张天航黄鑫炎香港理工大学建筑环境与能源工程学系中国香港900777

火焰的热释放速率是描述火灾行为和危险性的重要参数之一,然而由于火灾场景的复杂性,传统的火灾热释放速率测量方法无法适用.本文旨在探索一种基于人工智能和图像的火灾热释放速率预测方法,用于火灾场景下火灾强度的识别,进而为消防应... 详细信息

火焰的热释放速率是描述火灾行为和危险性的重要参数之一,然而由于火灾场景的复杂性,传统的火灾热释放速率测量方法无法适用.本文旨在探索一种基于人工智能和图像的火灾热释放速率预测方法,用于火灾场景下火灾强度的识别,进而为消防应急救援提供依据.用于火灾热释放速率识别的深度学习模型(Swin Transformer)由美国国家标准技术研究所公开的火灾图像量热数据库训练而成,其中包含火灾测试89例,不同时刻的5万多张火灾图像.所得模型可根据火灾场景下拍摄的火灾图像实时识别火灾的大小.其预测结果表明,即使在不同火源的场景下,深度学习模型可以通过当前的火灾图像对火灾热释放速率进行有效识别,这将为未来的智慧消防系统开发提供有效的支持.

关键词：火灾图像人工智能火灾量热 Swin Transformer

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建筑区域广义储能资源的刻画与设计方法

中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2171-2184,I0007页

作者：刘效辰刘晓华张涛李浩江亿清华大学建筑技术科学系北京市海淀区100084

面向碳中和目标,发展以风电、光电等可再生能源为主导的新型电力系统对于储能提出重大需求。建筑作为电力需求侧的主要部门之一,蕴含巨大储能潜力,不仅可实现自身柔性用能,还能主动参与外部电力系统调蓄。该文提出一种“等效电池模型”... 详细信息

面向碳中和目标,发展以风电、光电等可再生能源为主导的新型电力系统对于储能提出重大需求。建筑作为电力需求侧的主要部门之一,蕴含巨大储能潜力,不仅可实现自身柔性用能,还能主动参与外部电力系统调蓄。该文提出一种“等效电池模型”,定义等效充电功率、等效放电功率、等效储电量和等效综合效率,刻画建筑区域内3类最主要的虚拟储能资源(包括电动汽车+智能充电桩、暖通空调系统+建筑热容、可储能电器设备),并通过文献、实测和模拟数据给出典型工况下上述3类资源的关键参数取值范围。基于上述模型,提出建筑区域广义储能(包括传统储能和虚拟储能)的设计方法,实现减少柔性用能建筑的储能电池容量,并以典型办公建筑和住宅建筑为案例进行计算分析。提出的模型及方法可为城市能源系统的低碳设计规划提供有力支撑。

关键词：建筑广义储能虚拟储能电动汽车暖通空调系统电器设备柔性用能

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知识与数据交互驱动的力学性能极限研究进展

固体力学学报 2024年第2期45卷 170-187页

作者：高恩来武汉大学土木建筑工程学院工程力学系武汉430072

探索物质力学性能极限是科学研究的前沿,发掘极限力学性能物质(材料或结构)可为国防军工等尖端领域发展提供物资基础.然而,杨氏模量、抗拉强度等力学性能的理论极限未知,引发长期以来悬而未决的争议与迷茫,诸如是否存在比金刚石更刚、... 详细信息

探索物质力学性能极限是科学研究的前沿,发掘极限力学性能物质(材料或结构)可为国防军工等尖端领域发展提供物资基础.然而,杨氏模量、抗拉强度等力学性能的理论极限未知,引发长期以来悬而未决的争议与迷茫,诸如是否存在比金刚石更刚、更硬的物质?人类是否已经接近材料力学性能的边界?化学元素相互组合可形成无穷物质,仅已知物质结构就多达数百万种且数目仍在快速增长,从中发掘出性能突破现有纪录的物质挑战巨大.知识与数据交互驱动的研究范式源远流长、历久弥新,是发展和革新力学理论的宝典.近年来,在新型知识与数据交互驱动下,研究人员发展了更高效能的物质性能预报理论,确定了若干力学性能的理论极限,设计制备出若干性能接近于理论极限的物质.本文回顾梳理了相关领域的研究现状,探讨了相关领域的发展趋势及其面临的机遇与挑战.

关键词：知识驱动数据驱动结构-性能关联力学性能极限极限性能物质

人工冻融过程红黏土三轴剪切强度特性试验研究

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地下空间与工程学报 2024年

作者：王升福张祥荣刘光炎嵇晓雷李向辉东华理工大学土木与建筑工程学院江苏开放大学建筑工程学院中铁十六局集团路桥工程有限公司

为探究人工地层冻结法实施过程中红黏土经历常温、冻结和冻融3种状态后的抗剪强度变化规律,采用低温MTS三轴试验系统,开展不同初始含水率、冻结温度和围压条件下重塑红黏土三轴剪切试验,探讨不同冻融状态下红黏土三轴剪切强度的特性,揭... 详细信息

为探究人工地层冻结法实施过程中红黏土经历常温、冻结和冻融3种状态后的抗剪强度变化规律,采用低温MTS三轴试验系统,开展不同初始含水率、冻结温度和围压条件下重塑红黏土三轴剪切试验,探讨不同冻融状态下红黏土三轴剪切强度的特性,揭示不同条件下人工冻融全过程土体抗剪强度变化规律。结果表明:(1)冻结状态下红黏土应力应变曲线均呈应变硬化型,常温、冻融后随围压增大,应力应变曲线由应变软化型转为应变硬化型,较高围压(800 kPa)下表现为应变硬化;(2)冻结状态红黏土抗剪强度、黏聚力和内摩擦角都随含水率增加呈先增加后减小趋势,在含水率为30%时达到峰值;土体经历常温→冻结→冻融过程,冻结状态下抗剪强度平均提升10.5倍,冻融后抗剪强度低于常温状态;(3)冻结温度越低,冻结状态下红黏土的抗剪强度越大,冻融后红黏土黏聚力、内摩擦角及抗剪强度随冻结温度降低而减小。试验结果具有地区普遍适用性,可为红黏土地层人工冻结法施工提供理论及技术参考。

关键词：人工地层冻结红黏土应力应变曲线三轴剪切强度

基于Passivhaus与PV-GR系统下的绿色屋顶可持续性应用探索

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中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2024年第7期 0132-0137页

作者：李丽霞金荣科郑祺璋汤梦龙嘉兴大学建筑工程学院建筑学系浙江嘉兴314001

气候变化是当今世界面临的最重要挑战之一。温室气体排放导致的全球气温上升,极端天气事件频发,这对全球环境和人类社会都带来了巨大影响。而随着城市化进程的飞速发展,城市的空气污染严重。建筑屋顶作为建筑至关重要的第五立面,力求在... 详细信息

气候变化是当今世界面临的最重要挑战之一。温室气体排放导致的全球气温上升,极端天气事件频发,这对全球环境和人类社会都带来了巨大影响。而随着城市化进程的飞速发展,城市的空气污染严重。建筑屋顶作为建筑至关重要的第五立面,力求在节能减排中最大可能发挥其作用。绿色屋顶作为一种可持续的建筑设计形式,有望在减缓气候变化过程中发挥积极作用。希望能够通过对Passivhaus与PV-GR系统的应用和分析来探索绿色屋顶的可持续性应用。

关键词：建筑节能屋顶绿化 Passivhaus PV-GR系统屋顶节能措施

绿色住宅设计中空间开阔度的能效与人本主义研究

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中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2024年第7期 0005-0011页

作者：郑祺璋金荣科李丽霞雷轩嘉兴大学建筑工程学院建筑学系浙江嘉兴314001

面对当前全球绿色革命,建筑作为排碳大户正在积极应对自然环境的恶化。然而,在注重物理层面的模拟与设计之外,我们不可忽视居住者心理与生理因素。本篇论文探讨了绿色住宅建筑中空间开阔度的分类及其对节能减排设计和居住者的影响,强调... 详细信息

面对当前全球绿色革命,建筑作为排碳大户正在积极应对自然环境的恶化。然而,在注重物理层面的模拟与设计之外,我们不可忽视居住者心理与生理因素。本篇论文探讨了绿色住宅建筑中空间开阔度的分类及其对节能减排设计和居住者的影响,强调空间开阔度在影响绿色建筑设计中起到关键作用的同时,对人的心理和行为以及建筑的能源消耗和环境质量均产生显著影响。因此建筑设计应该根据不同的功能和需求,合理地安排空间的开阔程度,在达到绿色建筑的可持续性目标的基础上实现绿色设计的人本主义。在研究过程中也引入MCDA评价模型,为绿色住宅建筑设计提供了一种可视化的评估体系。

关键词：空间开阔度绿色住宅建筑心理与行为可持续设计

盾构施工扰动对天津结构性黏土动力特性影响的试验研究

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第7期57卷 768-778页

作者：加瑞杨岗郑刚天津大学建筑工程学院天津300350 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300350

盾构隧道施工扰动会改变周围土体的应力、应变状态,破坏土的结构性,从而影响隧道后期的地震响应.通过共振柱试验和动单剪试验,分析了施工扰动对天津结构性黏土动剪切模量和阻尼比的影响.试验结果表明:施工扰动程度越大,平均应力归一化... 详细信息

盾构隧道施工扰动会改变周围土体的应力、应变状态,破坏土的结构性,从而影响隧道后期的地震响应.通过共振柱试验和动单剪试验,分析了施工扰动对天津结构性黏土动剪切模量和阻尼比的影响.试验结果表明:施工扰动程度越大,平均应力归一化动剪切模量的初始值越小(应力释放程度较大的D4试样的平均应力归一化动剪切模量初始值为无应力释放的D1试样的74%),在相同剪应变下的归一化动剪切模量越小,动剪切模量的衰减速率越快,在相同剪应变下的阻尼比越大;土的结构性越弱,初始动剪切模量越小(无水泥掺量的B1试样的初始动剪切模量为4%水泥掺量的B4试样的59%),在相同剪应变下的动剪切模量越小,动剪切模量衰减速率越快,在相同剪应变下的阻尼比越大.盾构隧道施工扰动对结构性黏土动力特性的影响机理为:施工扰动会使结构性黏土的结构破损、结构性减弱,从而导致其归一化动剪切模量减小,动剪切模量衰减速率增大,阻尼比增大.因此,在进行盾构隧道抗震设计时应考虑前期施工扰动引起的结构性黏土的结构破损对动剪切模量的影响.

关键词：结构性黏土施工扰动动剪切模量阻尼比共振柱试验

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基坑开挖引起地铁结构隆起的堆载控制研究

铁道科学与工程学报 2024年第6期21卷 2417-2429页

作者：邓旭甄洁林森斌裴鸿斌黄军华李晨恺高深程雪松天津城建大学建筑设计研究院有限公司天津300192 天津大学建筑工程学院天津300072 中国铁路设计集团有限公司天津300308 中国建筑第八工程局有限公司上海200135

基坑开挖引起邻近的地铁车站及区间隧道产生附加变形。为有效控制地铁结构的隆起,以天津地区已运营地铁结构两侧贴建的某基坑项目为依托,通过对基坑开挖过程中的实测数据进行整理,分析地铁站体及区间隧道的竖向变形规律,在此基础上利用... 详细信息

基坑开挖引起邻近的地铁车站及区间隧道产生附加变形。为有效控制地铁结构的隆起,以天津地区已运营地铁结构两侧贴建的某基坑项目为依托,通过对基坑开挖过程中的实测数据进行整理,分析地铁站体及区间隧道的竖向变形规律,在此基础上利用数值模拟方法对工程实测进行拟合,进而评估地铁结构上方不同堆载强度、不均匀堆载、不同堆载时机以及不同堆载分级等方案对于地铁结构的隆起控制效果及规律。研究结果表明:两侧基坑开挖引起地铁结构的最大隆起变形发生在车站与隧道连接位置附近;随着堆载强度增加,地铁结构的隆起量随之减小,当超过一定强度后区间隧道部分区段将产生沉降;堆载对区间隧道的控制效果比地铁站体更好,但需要提前评估堆载引起隧道变形的安全性;基坑深度增加对相邻隧道变形的限制能力减弱,导致相同堆载强度下隧道的变形幅度更大;不均匀堆载方案可以更精确控制地铁结构变形,有效减缓地铁结构之间的差异变形,但与均匀堆载相比需适当提高加载曲线的最大强度值;在总堆载强度不变情况下,提前进行堆载反压,并且采用分级加载的方式,可以更有效地控制地铁结构的隆起变形。在此基础上提出一些施工建议,使研究成果为今后类似工程的地铁结构隆起变形控制措施提供参考与借鉴。

关键词：地铁结构基坑开挖隆起变形堆载控制措施