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氢气分离有机膜

化工学报 2024年第1期75卷 138-158页

作者：朱娇栾丽萍从深震刘新磊天津大学化工学院化学工程研究所天津300072 天津市膜科学与海水淡化技术重点实验室化学工程联合国家重点实验室(天津大学)天津300072 物质绿色创造与制造海河实验室天津300192

氢气是重要的化工原料和燃料,其分离纯化的效果将直接影响使用成本。有机聚合物膜具有成本低、可加工性强、结构多样、性能稳定等优点,已成为H2分离领域应用最多的膜材料。介绍了H2分离有机膜的分离机理,讨论了H2分离有机膜的种类、制... 详细信息

氢气是重要的化工原料和燃料,其分离纯化的效果将直接影响使用成本。有机聚合物膜具有成本低、可加工性强、结构多样、性能稳定等优点,已成为H2分离领域应用最多的膜材料。介绍了H2分离有机膜的分离机理,讨论了H2分离有机膜的种类、制备方法和性能,综述了其应用现状,并对未来的发展前景进行了展望。

关键词：氢气聚合物膜分离

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水上光伏覆盖对明渠水质的影响规律研究

太阳能学报 2024年第7期45卷 548-557页

作者：闫琳琳练继建姚烨宋芷萱天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津300072 天津大学建筑工程学院天津300072 天津理工大学海洋能源与智能建设研究院天津300384

水上光伏带来的太阳短波辐照度变化对缓解输水明渠藻类增殖问题的效果亟需评估。以南水北调中线干渠为例,建立干渠安阳河节制闸至坟庄河节制闸渠段的水动力和水质模型,分析比较明渠水面悬浮式覆盖水上光伏带来的太阳短波辐照度变化和水... 详细信息

水上光伏带来的太阳短波辐照度变化对缓解输水明渠藻类增殖问题的效果亟需评估。以南水北调中线干渠为例,建立干渠安阳河节制闸至坟庄河节制闸渠段的水动力和水质模型,分析比较明渠水面悬浮式覆盖水上光伏带来的太阳短波辐照度变化和水上光伏不同覆盖位置对渠道水温和水质的影响规律。研究表明:在开展水上光伏项目时,渠道接收的太阳短波辐照度降低会使得水温、藻生物量和溶解氧含量下降,营养盐含量有所上升。太阳短波辐照度降低50%后,藻生物量开始逐渐降低。在覆盖率和透射率一定的情况下,不同覆盖位置情景下对藻生物量的削减峰值区别较小。当太阳短波辐照度由高到低逐渐变化时,流速变化对藻生物量的影响幅度呈先升高后下降趋势。

关键词：光伏水质太阳短波辐照度南水北调中线工程流速

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粘土中吸力锚基础的抗扭承载特性研究

可再生能源 2024年第8期42卷 1047-1053页

作者：张浦阳马思腾乐丛欢丁红岩天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津300350 天津大学建筑工程学院天津300350

文章对粘土中的吸力锚基础承受水平与扭矩组合荷载、垂直与扭矩组合荷载的性能展开了研究。首先通过数值模拟试验,验证了有限元模型的合理性。基于有限元建立了长径比为1的吸力锚基础模型,研究了水平荷载、竖直荷载和扭矩荷载组合作用... 详细信息

文章对粘土中的吸力锚基础承受水平与扭矩组合荷载、垂直与扭矩组合荷载的性能展开了研究。首先通过数值模拟试验,验证了有限元模型的合理性。基于有限元建立了长径比为1的吸力锚基础模型,研究了水平荷载、竖直荷载和扭矩荷载组合作用下的吸力锚基础承载特性。结果表明:在扭矩荷载的作用下,吸力锚基础的水平和竖直承载性能均显著降低,随着水平荷载作用点的下降,吸力锚抵抗扭矩荷载的能力呈现出先增大后减小的趋势;在水平-竖直-扭矩荷载三者组合作用的情况下,随着扭矩荷载的增大,吸力锚极限承载力的下降趋势显著增大,随着荷载方向与水平面夹角增大,吸力锚抵抗扭矩荷载的能力呈现增大趋势。

关键词：吸力锚基础扭矩荷载承载特性有限元

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基于CPT大直径钢管桩可打入性分析方法研究

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地震工程与工程振动 2024年第4期44卷 201-207页

作者：胡寒阳尹蒋松沈振义李飒天津大学建筑工程学院天津300350 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300350

在海洋工程当中,大直径钢管桩常采用液压锤进行施工,桩基可打入性的准确预测对实际工程具有重要的意义。为探究静力触探试验(cone penetration test,CPT)锥尖阻力与单位锤击能量的关系,通过将CPT锥尖阻力转化为单位等效锥尖阻力,定义阻... 详细信息

在海洋工程当中,大直径钢管桩常采用液压锤进行施工,桩基可打入性的准确预测对实际工程具有重要的意义。为探究静力触探试验(cone penetration test,CPT)锥尖阻力与单位锤击能量的关系,通过将CPT锥尖阻力转化为单位等效锥尖阻力,定义阻能比为单位等效锥尖阻力与单位锤击能量阻力之比,基于9个场地、72根钢管桩打桩记录以及CPT测试结果,探讨了不同土层(粉土层、砂土层以及黏土层)中阻能比随深度变化的关系,提出了基于CPT锥尖阻力的桩基可打入性预测方法。研究结果表明:单位等效锥尖阻力与单位锤击能量随深度变化具有相关性,阻能比在不同土层随深度变化具有各自的规律性。通过获得的不同土层阻能比随深度变化的关系式,利用CPT锥尖阻力可以直接获得打桩需要的单位锤击能量。经工程验证,使用本文提出的方法,预测打桩过程中单位锤击能量可行且具有一定精度。该方法仅需已知CPT锥尖阻力即可对单位锤击能量进行计算,可以快速地对桩基可打入性进行初步评估。

关键词：大直径钢管桩静力触探试验单位锤击能量桩的可打入性锥尖阻力

基于颗粒阻尼理论的海上风机减振甲板特性研究

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海洋工程 2024年

作者：董霄峰任绅铖天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津大学建筑工程学院

当前，海上风电正朝向“大容量、高塔筒、长叶片”的方向发展，在复杂海洋环境条件影响下，更加柔性的海上风机容易引发结构超限振动或疲劳振动问题，对海上风电场的安全运行带来了严峻挑战。针对上述问题，研究引入颗粒阻尼理论解决海... 详细信息

当前，海上风电正朝向“大容量、高塔筒、长叶片”的方向发展，在复杂海洋环境条件影响下，更加柔性的海上风机容易引发结构超限振动或疲劳振动问题，对海上风电场的安全运行带来了严峻挑战。针对上述问题，研究引入颗粒阻尼理论解决海上风机的振动控制问题。首先，充分考虑风机内部空间布局与限制要求，提出了一种新型的减振颗粒甲板（VR-PD）结构型式；其次，建立了有限元与离散元（FEM-DEM）耦合的海上风机单自由度模型，并分别从颗粒的阻塞性和非阻塞性、颗粒半径和数量、腔体尺寸和颗粒叠加层数、腔体边壁倒角、颗粒质量比、结构自振周期等六方面进行VR-PD的减振特性研究；最后，建立了等质量的调谐质量阻尼器（TMD）模型，考虑急停工况、停机工况和地震工况对两者减振效果进行对比。结果显示：VR-PD最多可提升阻尼比70.5%、降低12.9%的振动位移和9.5%的振动加速度，VR-PD不仅减振效果优于TMD，而且可以更好地适应海上风机的内部空间，具有很好的工程实用性。

关键词：海上风电振动控制颗粒阻尼器调谐质量阻尼器 FEM-DEM耦合建模

面向显式算法基于Python语言人工边界与地震力可视化建模程序开发与验证

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计算力学学报 2024年

作者：陈志超柳国环费琦翔天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津大学建筑工程学院

成功自主开发了基于Python语言面向显式算法的可视化接口程序，与大型商业软件ABAQUS精准对接，可高效完成三维粘弹性人工边界建模与等效地震力自动施加。阐明了面向显式算法接口程序的意义及其与传统外挂式及隐式程序的本质区别，在此... 详细信息

成功自主开发了基于Python语言面向显式算法的可视化接口程序，与大型商业软件ABAQUS精准对接，可高效完成三维粘弹性人工边界建模与等效地震力自动施加。阐明了面向显式算法接口程序的意义及其与传统外挂式及隐式程序的本质区别，在此基础上提出两点式跟随行动线(轴向)弹簧-阻尼元件完全等效的方法，解决了显式算法下接地弹簧-阻尼元件失效的固有问题，验证了其可行性和准确性，为后续程序开发奠定理论基础；推导了程序直接使用的P、SV及SH波垂直入射时等效节点力的时间迟滞效应解析解公式，公式推导过程物理意义清晰且理论完备；阐明了程序的底层逻辑、开发流程及关键函数；最后，以自由场P、SV及SH波同时垂直入射经典算例，验证了建模的粘弹性人工边界对散射波的吸收作用，与理论解吻合。本文成果可用于边界-土-结构相互作用的科学研究与工程实践。

关键词：粘弹性人工边界地震动输入显式算法 Python语言 ABAQUS二次开发

GFRP后锚固混凝土板抗爆性能及损伤评估研究

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河海大学学报(自然科学版) 2024年

作者：霍文龙王枭华天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津大学建筑工程学院

为了研究并评估GFRP筋后锚固混凝土板的抗爆性能，基于LS-DYNA软件建立了GFRP后锚固混凝土板有限元数值模型，并通过试验验证了ALE算法的有效性，分析比较了CONSTRAIN＿BEAM＿IN＿SOLID、CONTACT＿1D和共节点方式模拟粘结滑移行为的差... 详细信息

为了研究并评估GFRP筋后锚固混凝土板的抗爆性能，基于LS-DYNA软件建立了GFRP后锚固混凝土板有限元数值模型，并通过试验验证了ALE算法的有效性，分析比较了CONSTRAIN＿BEAM＿IN＿SOLID、CONTACT＿1D和共节点方式模拟粘结滑移行为的差异，揭示了不同粘结滑移模型下GFRP后锚固混凝土板的破坏机理，探讨了GFRP配筋率、混凝土板厚度和TNT当量对混凝土板破坏模式的影响，分析了混凝土板失效体积率和能耗分摊率的变化规律，并建立了GFRP后锚固混凝土板的损伤分级预测曲线。结果表明：ALE算法可以模拟GFRP筋后锚固混凝土板的爆炸过程；不同粘结滑移模型下GFRP后锚固混凝土板的破坏过程及破坏机理相似，最终破坏模式不同；提高GFRP配筋率和混凝土板的厚度可以有效地降低GFRP筋的轴向力、混凝土板的失效体积率，提高混凝土板的能量分摊率及其整体抗爆承载能力；预测曲线可以较好地评估TNT当量和板厚的变化对损伤等级的影响。研究成果为提高混凝土结构的抗爆性能提供参考。

关键词：混凝土板 GFRP筋后锚固抗爆性能损伤评估

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单板焊接空心球节点受拉承载性能研究

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第1期57卷 1-10页

作者：陈志华蔡汝锐刘红波温锁林天津大学建筑工程学院天津300072 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300072 河北工程大学土木工程学院邯郸056038

单板焊接空心球节点常用做弦支穹顶上部结构连接拉杆或拉索的节点,单板主要承受拉力并传递至焊接空心球,为了满足工程设计的要求,需对其受拉承载性能进行研究.通过试验,研究了不同参数的单板焊接空心球节点轴拉状态下的受力性能和破坏机... 详细信息

单板焊接空心球节点常用做弦支穹顶上部结构连接拉杆或拉索的节点,单板主要承受拉力并传递至焊接空心球,为了满足工程设计的要求,需对其受拉承载性能进行研究.通过试验,研究了不同参数的单板焊接空心球节点轴拉状态下的受力性能和破坏机理,建立有限元模型并进行验证,该模型能较好地反映单板焊接空心球节点轴拉性能,通过有限元模型参数化分析揭示了节点尺寸、加劲肋、单板尺寸等参数对其力学性能的影响规律,并提出单板焊接空心球轴拉承载力计算公式.研究结果表明:单板焊接空心球在轴拉作用下为应力集中导致的剪切强度破坏,破坏发生在单板端部与空心球连接处,表现为焊接空心球被撕裂;有限元应力云图得出破坏时沿着单板平面内拉力方向的剪应力起主要作用;单板焊接空心球节点的受拉承载力随单板宽度及空心球壁厚的增大而明显增大,空心球直径的增大会使承载力略有降低,单板的厚度增加使节点承载力略有提高,单板的高度对节点承载力的影响较小,空心球内设置加劲肋能使承载力提高至少20%;基于参数化提出的单板焊接空心球节点的受拉承载力计算公式能简便地计算出单板焊接空心球节点的承载力,相对误差在±15%以内,满足工程设计误差要求.研究工作可为今后外接单板的焊接空心球节点分析设计提供参考.

关键词：单板焊接空心球节点数值模拟轴拉性能承载力

水域下埋隧道的凸形场区SV波散射地震差动及桥梁非线性响应

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振动工程学报 2024年

作者：李鑫洋柳国环陈志超天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津大学建筑工程学院

开展并实现基于SV波散射理论的隧道和其上覆水凸形场区多点地震动模拟，研究相干模型、地貌及隧道埋深对地震动以及长大桥梁非线性响应的影响。基于区域分解及波动理论，求解场地SV波散射理论解（获得传递函数）并获得自功率谱；基于传... 详细信息

开展并实现基于SV波散射理论的隧道和其上覆水凸形场区多点地震动模拟，研究相干模型、地貌及隧道埋深对地震动以及长大桥梁非线性响应的影响。基于区域分解及波动理论，求解场地SV波散射理论解（获得传递函数）并获得自功率谱；基于传递函数和覆水相干模型得到互功率谱，由此集成地下功率谱矩阵；生成多点相干地震动并从物理本质揭示场地特征对其产生的影响；将覆水凸起-隧道场地激发的地震动视作“自由场”，采用自编人工边界程序精准输入到“土-连续刚构桥”有限元模型，探究了覆水相干、埋置隧道及地形效应对结构的影响。结果显示：与传统相干函数相比，覆水相干函数降低了水域场地多点地震动幅值但增大了其空间变异性，导致结构响应存在差异；隧道位置显著改变SV波散射场，导致浅埋隧道地下多点地震动差异性及幅值提升，结构位移及应力峰值普遍大于深埋情况；地形效应改变了桥梁破坏模式。地表输入放大了结构响应且破坏时间早于地下多点激励，钢筋更早进入非线性反应阶段。场地覆水、隧道埋深及地形对桥梁地震响应的影响不容忽视，应当予以考虑以免误估结构响应。

关键词：地下多点地震动隧道埋深桥梁工程覆水相干函数非线性响应