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烟煤镜质组分性质及对活性炭结构特性的影响

煤炭学报 2024年第5期49卷 2519-2528页

作者：朱玉雯王天阳徐杨刘健刘汉桥天津城建大学能源与安全工程学院天津300384

以大同烟煤和新疆烟煤为原料,采用密度离心分离法提取镜质组富集物,采用气体活化法制备活性炭。对比研究原煤及其镜质组的结构性质差异,以及经炭化和CO_(2)活化后微晶及孔结构的特性变化。采用傅里叶变换红外光谱法对比分析了原煤及其... 详细信息

以大同烟煤和新疆烟煤为原料,采用密度离心分离法提取镜质组富集物,采用气体活化法制备活性炭。对比研究原煤及其镜质组的结构性质差异,以及经炭化和CO_(2)活化后微晶及孔结构的特性变化。采用傅里叶变换红外光谱法对比分析了原煤及其镜质组芳香烃和脂肪烃结构的差异,采用X射线固体粉末衍射法全过程分析了原料、炭化料和活性炭的微晶结构参数及芳香度变化,采用N2吸附法研究了炭化料和活性炭的孔结构特性变化。结果表明:相比于原煤,镜质组富集物的微晶单元尺寸较小,脂肪链长度较短,且支链数量较多,有利于增强炭化过程的流动性。经热重分析法得到镜质组的炭化失重率较高,且失重峰较宽。上述结构性质及反应性差异影响了炭化料的结构特性。经过850℃炭化后,镜质组炭化料的微晶层片尺寸和堆积厚度均增加,原煤炭化料仅增加了层片尺寸,而堆积厚度有所降低,说明显微组分差异主要影响了炭化过程中芳香层片的纵向堆叠。同时相比于原煤炭化料,镜质组炭化料的芳香度较高,BET比表面积和总孔容积相对较大。经过CO_(2)活化后,活性炭的微晶堆积厚度及层片尺寸均低于对应的炭化料,说明CO_(2)活化烧蚀了微晶结构。同时,活化形成了以微孔为主的孔结构,其中镜质组活性炭的BET比表面积分别达到744.1和797.4 m^(2)/g,显著高于原煤活性炭。镜质组活性炭的微孔和中孔容积也较高,其中微孔容积达到原煤活性炭的1.7~2.2倍。上述结果说明芳香度较高、初始孔结构较多的炭化料有利于活化形成更加丰富的微孔结构。

关键词：烟煤镜质组活性炭微晶结构孔结构

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基于动态扩展邻域蚁群算法的移动机器人路径规划

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农业机械学报 2024年第2期55卷 423-432,449页

作者：潘玉恒奥日格拉鲁维佳丛佳王世通陈阳天津城建大学计算机与信息工程学院天津300384

针对蚁群算法易陷入局部最优、路径转折点多、收敛速度慢的问题,提出一种基于动态扩展邻域蚁群算法(Dynamic extended neighbourhoods ant colony optimization,DENACO)。在蚂蚁搜索方式上采用动态扩展邻域方法,并定义新的信息素计算方... 详细信息

针对蚁群算法易陷入局部最优、路径转折点多、收敛速度慢的问题,提出一种基于动态扩展邻域蚁群算法(Dynamic extended neighbourhoods ant colony optimization,DENACO)。在蚂蚁搜索方式上采用动态扩展邻域方法,并定义新的信息素计算方式和增量规则,在取得更优收敛路径长度的同时,减少路径转折点数量及路径节点数量;引入自适应调整因子改进启发函数,提高算法的全局搜索能力,并设定迭代阈值,提升算法的收敛速度;提出一种路径节点双优化策略,对规划好的路径进一步优化,提高路径综合质量。不同复杂度及不同规模栅格地图中的仿真实验表明,DENACO算法所规划的路径更优,路径转折点数量减少,收敛速度加快,路径节点数量明显减少,表明算法具有更高的可行性和适用性。

关键词：移动机器人蚁群算法路径规划动态扩展邻域自适应启发函数

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双自由度D形截面柱体流致振动的二维数值模拟

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船舶力学 2024年第6期28卷 896-906页

作者：宋吉宁李壮蒋学炼金瑞佳刘宇航邓钰瑶天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384 交通运输部天津水运工程科学研究所港口水工建筑技术国家工程研究中心天津300456

本文研究了D形截面柱体在顺流向和横流向两个自由度下的流致振动特性,迎流角为90°,质量比为2.6,雷诺数为370~3685,应用RANS方程采用SST k-ω湍流模型和Newmark-β法求解水流运动和柱体运动,入口流速采用匀加速法,检验了数值模型的网格... 详细信息

本文研究了D形截面柱体在顺流向和横流向两个自由度下的流致振动特性,迎流角为90°,质量比为2.6,雷诺数为370~3685,应用RANS方程采用SST k-ω湍流模型和Newmark-β法求解水流运动和柱体运动,入口流速采用匀加速法,检验了数值模型的网格和时间步长敏感性,并与相关文献的实验结果进行对比,验证了数值模型的可靠性。基于计算结果,系统分析了D形截面柱体的振幅、振动频率、水动力系数、尾涡脱落模式,以及平均位置偏移情况。结果表明,双自由度D形截面柱体在约化速度为8~14的区间内表现为涡激振动-驰振模式,尾涡多为2S和S+2S交替脱落,双自由度振幅比单自由度有显著的增大。升力主要偏向截面的直线边一侧,且升力出现了多个倍频。横流向和顺流向平均偏移量最大都可达到一倍特征长度以上。

关键词： D形截面不对称迎流流致振动双自由度

基于Resnet和FrFT的水下多目标定位

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 127-134页

作者：刘树东马子枫王燕张艳天津城建大学计算机与信息工程学院天津300384

针对水下多目标定位精度依赖采样间隔的问题,提出了将深度残差网络(ResNet)和分数傅里叶变换(FrFT)相结合的多目标定位算法(MLRF).首先,建立水下多目标定位仿真模型;其次,使用ResNet训练了一种适合多目标定位的网络;然后,对回波进行FrF... 详细信息

针对水下多目标定位精度依赖采样间隔的问题,提出了将深度残差网络(ResNet)和分数傅里叶变换(FrFT)相结合的多目标定位算法(MLRF).首先,建立水下多目标定位仿真模型;其次,使用ResNet训练了一种适合多目标定位的网络;然后,对回波进行FrFT得到其频谱图,使用ResNet检测频谱峰值并计算目标个数;最后,设计了一个多目标定位算法来区分不同目标数据,并估计每个目标的位置和速度.通过仿真对比了信噪比(SNR)和锚节点数量对定位的影响.实验结果表明:MLRF算法的定位均方根误差随信噪比和锚节点数量的增加而减小,并在SNR为-5时均方误差在2 m以下.该方法受噪声影响较小,能够有效应对水下多目标定位问题,并有助于水下多目标跟踪的研究.

关键词：水下定位多目标定位分数傅里叶变换深度残差网络传感器

基于快速多极间接边界元法的地震超材料隔震效应

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工程科学与技术 2024年第2期56卷 151-161页

作者：刘中宪张铭楷黄磊黄振恩天津城建大学土木工程学院天津300384 天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384 天津大学建筑工程学院天津300072

中国是世界上遭受地震灾害较严重的国家之一。近年来,灾害性地震给人们的生命财产带来了极大的损失,对重大工程结构开展减震隔震设计成为结构设计中重要的一环。本文将快速多极间接边界元法(FMIBEM)应用到2维地震超材料对地震波的散射模... 详细信息

中国是世界上遭受地震灾害较严重的国家之一。近年来,灾害性地震给人们的生命财产带来了极大的损失,对重大工程结构开展减震隔震设计成为结构设计中重要的一环。本文将快速多极间接边界元法(FMIBEM)应用到2维地震超材料对地震波的散射模拟,并求解一种周期性隔震材料——岩土复合地震超材料(RSCSM)的隔震效应;在精度验证基础上,对RSCSM的带隙结构及不同单晶胞结构下的隔震效果与带隙范围进行详细的数值分析。结果表明:采用FMIBEM能够有效地处理大型地震超材料对地震波的宽频散射问题;RSCSM能够隔离地震波超低频段隙,方形晶胞结构产生的带隙宽度(0.5~17.0 Hz与54.0~72.0 Hz)涵盖了地震波产生危害的主要频段(0.5~2.0 Hz),隔震效果可达35%以上;改变RSCSM的单晶胞结构会对地震超材料带隙结构产生重要影响。方形晶胞结构产生的带隙约为0.5~17.0 Hz和54.0~72.0 Hz;菱形晶胞结构产生的带隙约为0.5~20.0 Hz;菱形单点晶胞结构产生的带隙约为0.5~16.0 Hz和40.0~57.0 Hz;菱形双点晶胞结构产生的带隙约为0.5~14.0 Hz。硬散射体填充率也会对带隙产生重要影响,相同填充率情况下,四边形晶胞能够产生更宽的带隙,并且能够在更低的填充率情况下产生更好的带隙效果。菱形单点与菱形双点晶胞结构只能在非常高的填充率情况下产生较好的带隙效果。本文研究为地震超材料对地震波散射的模拟提供一种高效方法,研究结论可为地基隔震设计提供科学依据。

关键词：隔震超材料边界元法(BEM) 带隙

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新型磁流变隔震支座的力学动态性能研究

地震工程与工程振动 2024年第1期44卷 178-186页

作者：周亚东葛爱迪闫敏杰张彦张奥钦天津城建大学天津市建筑结构防护与加固重点实验室天津300384

永磁体可对磁流变隔震支座提供一个初始磁场,设计一种利用永磁体和电磁线圈形成混合磁场功能的新型隔震支座,线圈产生的磁场调节永磁体的磁场以改变磁流变弹性体层的刚度,实现隔震支座的可变刚度性能。利用ANSYS Electronics软件对隔震... 详细信息

永磁体可对磁流变隔震支座提供一个初始磁场,设计一种利用永磁体和电磁线圈形成混合磁场功能的新型隔震支座,线圈产生的磁场调节永磁体的磁场以改变磁流变弹性体层的刚度,实现隔震支座的可变刚度性能。利用ANSYS Electronics软件对隔震支座进行仿真分析,模拟出不同电流强度下试验装置内部的磁感应强度、绘制其磁通量密度云图并计算其饱和点。制备羰基铁粉体积分数为23%的磁流变弹性体,研究隔震支座试验过程中励磁电流强度、剪切幅值及激振频率对其剪切性能的影响。结果表明:隔震支座的刚度随控制线圈电流增强而实时降低,实现磁流变弹性体隔震支座的变刚度特性;刚度软化条件下励磁电流强度、剪切幅值及激振频率对磁流变弹性体隔震支座等效刚度及等效阻尼具有显著影响。

关键词：永磁体隔震支座磁流变弹性体刚度软化

考虑建筑群-沉积盆地动力相互作用的建筑群震害评估方法

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地震学报 2024年第1期46卷 129-143页

作者：刘中宪孟思博张妤乔云帆陈龙伟天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384 天津城建大学土木工程学院天津300384 天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室天津300384 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哈尔滨150086

我国大量城镇位于沉积盆地,沉积盆地对地震动具有显著的幅值放大和持时增长效应,同时沉积盆地与建筑群间的动力相互作用将导致地震动空间重分布。针对此问题,本文提出了一种考虑建筑群-沉积盆地动力相互作用的建筑群震害评估方法:首先,... 详细信息

我国大量城镇位于沉积盆地,沉积盆地对地震动具有显著的幅值放大和持时增长效应,同时沉积盆地与建筑群间的动力相互作用将导致地震动空间重分布。针对此问题,本文提出了一种考虑建筑群-沉积盆地动力相互作用的建筑群震害评估方法:首先,以剪切层模型、弯剪耦合模型等简化力学模型模拟建筑结构,计算建筑群-沉积盆地动力相互作用,获得建筑群的基础顶面地震动;然后,基于精细化有限元模型分析典型单体建筑的地震易损性;最后,结合所求建筑群元模型模拟建筑结构时,上部建筑对基础顶面地震动的影响具有等?效?性,因此所建方法适用于考虑建筑群-沉积盆地动力相互作用的建筑群震害评估;建筑群-沉积盆地动力相互作用主要导致盆地内地表地震动峰值降低,但局部位置会在盆地效应基础上产生附加放大效应;建筑群-沉积盆地动力相互作用导致不同地表点地震动加速度反应谱峰值相差3倍,同时放大邻近建筑出现相同等级震害的概率差异,所分析算例中,在是否考虑建筑群-沉积盆地动力相互作用的情况下,邻近四栋相同框架结构发生中等损坏的概率范围分别为66%—92%和87%—93%,此结果与实际震害中建筑结构交替破坏的现象一致。

关键词：盆地效应场地-城市相互作用易损性震害评估

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地震巨灾对产业链的冲击影响风险评估

震灾防御技术 2024年第1期19卷 37-51页

作者：丛鹏里曹井泉姚新强林逸刘红艳纪静李芳芳天津市地震局软土工程地震研究中心天津300201 天津城建大学天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室天津300384

保障产业链安全稳定、具备抗灾韧性,成为我国经济高质量发展的重要基础,因此基于已收集整理的全球大震巨灾对产业链冲击影响资料,梳理分析地震灾害对不同行业及产业链的影响,尤其是针对地震巨灾对产业链影响的特征及要素进行研究。基于... 详细信息

保障产业链安全稳定、具备抗灾韧性,成为我国经济高质量发展的重要基础,因此基于已收集整理的全球大震巨灾对产业链冲击影响资料,梳理分析地震灾害对不同行业及产业链的影响,尤其是针对地震巨灾对产业链影响的特征及要素进行研究。基于全球地震巨灾对产业链的冲击影响研究,通过量化方式给出产业链地震灾害风险评估水平及不同产业链震后恢复能力,并提出产业链地震安全保障举措建议,为研究我国产业链地震敏感性提供参考。

关键词：产业链地震巨灾自然灾害风险评估恢复能力

考虑岩土参数随机性的三维沉积盆地地震动高效模拟方法

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岩土工程学报 2024年第3期46卷 529-538页

作者：刘中宪孟思博李文轩赵嘉玮黄振恩天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384 天津城建大学天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室天津300384 天津城建大学土木工程学院天津300384 天津大学建筑工程学院天津300072

沉积盆地对地震波的散射导致盆地放大效应,增大结构震害。盆地的岩土参数通常具有显著的随机特征,导致盆地响应的可变性。旨在基于快速多极边界元法(FM-IBEM)和人工神经网络(ANN),提出一种考虑岩土参数不确定性的三维沉积盆地地震动有... 详细信息

沉积盆地对地震波的散射导致盆地放大效应,增大结构震害。盆地的岩土参数通常具有显著的随机特征,导致盆地响应的可变性。旨在基于快速多极边界元法(FM-IBEM)和人工神经网络(ANN),提出一种考虑岩土参数不确定性的三维沉积盆地地震动有效模拟方法。首先,以岩土参数、入射波频率和地表位置为输入参数,以三维沉积盆地响应为输出参数,建立了人工神经网络模型。其次,利用蒙特卡罗模拟(MCS)来评估沉积盆地地面运动的随机性,并使用ANN模型和数据集中现有的结果来代替数值模拟来求解样本,通过减少计算时间来提高随机问题的计算效率。结果表明,该方法可用于求解和评估考虑岩土参数随机性的三维沉积盆地地震响应,计算效率高。岩土参数的随机性对沉积盆地地震响应的影响不容忽视,沉积盆地地表响应的可变性与地表点的位置、入射频率和分布有关,表现出与均值分布非线性相关的特征。岩土参数的随机性对高频入射波作用下盆地地震动有显著影响,放大效应变异系数可达0.3,是岩土参数变异系数的3倍;与平均值相比,对应于95%置信水平的盆地峰值加速度增加了56%。

关键词：盆地效应人工神经网络岩土参数随机性快速多极边界元法