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垂向振动下坐姿人体局部频率敏感特性研究

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第5期57卷 482-488页

作者：林杰威李蒙郭智林泽峰张俊红天津大学机械工程学院天津300072 天津仁爱学院天津300072

为了研究振动频率对坐姿人体局部舒适性的影响,开展了人体最不适部位主观评价测试,依据主观评价结果构建了振动频率-人体部位舒适感的层次树,定量分析了定义于3.15~31.50 Hz范围内各个三分之一倍频程中心频率的振动激励对于局部不适感... 详细信息

为了研究振动频率对坐姿人体局部舒适性的影响,开展了人体最不适部位主观评价测试,依据主观评价结果构建了振动频率-人体部位舒适感的层次树,定量分析了定义于3.15~31.50 Hz范围内各个三分之一倍频程中心频率的振动激励对于局部不适感的贡献.随后进行了全身振动下人椅界面-人体局部传递率测试,关注传递率的频率峰值与局部不适感敏感频率的对应关系.在不同振动强度下拟合多个局部的振动不适感与全身不适感的数学关系,得到各局部不适感对全身不适感的贡献度.结果表明:全身振动下,坐姿人体“最不适”部位受振动频率影响显著,且这种频率敏感特性对振动强度不敏感.31.50 Hz以下振动造成的不适感主要集中在头部、胸部和腹部,头部对10.00~25.00 Hz的振动具有更明显的不适感,胸部和腹部分别对3.15~5.00 Hz和5.00~8.00 Hz的振动更敏感.即使人体各部位敏感频率不同,但都与座椅至该部位的传递率峰值频率接近,这表明了人体局部主客观响应间的对应关系.进而可以通过层次分析法得到分别适用于头部、胸部和腹部的频率权重.输入人体的振动激励经该计权处理后可反映坐姿人体垂向振动下的局部舒适度水平,从而为舒适性设计提供指导.

关键词：全身振动局部振动坐姿人体振动不适感传递率频率计权

基于历史桥检数据的既有桥梁技术状况退化模型更新

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工程力学 2024年

作者：崔猛孙一城李卫华邱念领李阿雷李全旺中国铁建投资集团有限公司天津大学土木工程系清华大学土木工程系

对运营状态下的桥梁，预测其未来的技术状况对全寿命管养十分重要，但目前已有的退化预测方法对检测数据的完备性有较高要求。针对我国桥梁检测数据保存不系统、不完善的现状，本文结合状态停留时间的概念，提出了基于历史桥检数据的既... 详细信息

对运营状态下的桥梁，预测其未来的技术状况对全寿命管养十分重要，但目前已有的退化预测方法对检测数据的完备性有较高要求。针对我国桥梁检测数据保存不系统、不完善的现状，本文结合状态停留时间的概念，提出了基于历史桥检数据的既有桥梁技术状况退化模型的更新方法，该方法假设桥梁各技术状况的停留时间服从独立正态分布，给出贝叶斯更新似然函数表达式，利用历史桥检数据对停留时间模型进行更新，并结合马尔科夫模型进一步推导出基于当前状况、停留时间和后续服役时间的状态转移概率表达式。利用数值算例验证了本文方法的准确性，并探讨了桥检数据的数据量、完备性、检测精度对更新结果的影响。最后，结合某城市185座钢筋混凝土梁式桥上部结构的历史检测数据对本文方法的应用进行了展示，得到了不同技术状况的停留时间模型，并对这些桥梁的未来退化趋势进行了预测。

关键词：桥梁退化模型技术状况贝叶斯更新状态停留时间检测数据

CMAS、CMAS+NaVO_(3)、CMAS+海盐作用下热障涂层的腐蚀行为与机理

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中国表面工程 2024年第1期37卷 75-86页

作者：郭磊张馨木杨硕天津大学材料科学与工程学院天津300072 天津大学天津市现代连接技术重点实验室天津300072 天津大学分析测试中心天津300072

环境沉积物(CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2),CMAS)的高温腐蚀已成为航空发动机涡轮叶片热障涂层过早失效的重要原因之一。然而涡轮叶片工作环境复杂,熔盐、海盐常与CMAS耦合,一起对热障涂层造成多元复杂腐蚀,但目前关于CMAS与盐类的多元... 详细信息

环境沉积物(CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2),CMAS)的高温腐蚀已成为航空发动机涡轮叶片热障涂层过早失效的重要原因之一。然而涡轮叶片工作环境复杂,熔盐、海盐常与CMAS耦合,一起对热障涂层造成多元复杂腐蚀,但目前关于CMAS与盐类的多元耦合腐蚀行为鲜有报道。针对Y2O_(3)部分稳定ZrO_(2)(YSZ)热障涂层在CMAS、CMAS+NaVO_(3)、CMAS+海盐作用下的腐蚀行为进行对比研究。通过XRD、SEM等方法对不同条件下腐蚀后的涂层进行表征,并分析热处理温度、腐蚀物种类对腐蚀行为的影响。结果表明:与CMAS相比,CMAS+NaVO_(3)、CMAS+海盐会在更低的温度下损伤涂层(1200℃)。当三种腐蚀物均能完全熔化时(1250℃),CMAS+NaVO_(3)、CMAS+海盐熔体则由于更大的流动性而大量渗入,腐蚀内部涂层。其中,CMAS+海盐熔体在涂层内的渗透性最强,1250℃热处理4 h后,渗透深度超过400μm。盐类的共存会改变CMAS的性质,增强熔体的渗透能力,增加涂层内部甚至底部失效的倾向。研究结果有助于理解盐类与CMAS耦合时混合熔体对热障涂层的破坏机理及潜在威胁。

关键词：热障涂层 CMAS+海盐 CMAS+NaVO_(3) 耦合腐蚀腐蚀机理

基于相关性分析和SSA-BP神经网络的铝合金电阻点焊质量预测

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焊接学报 2024年第2期45卷 13-18,32,I0003,I0004页

作者：董建伟胡建明罗震天津大学材料科学与工程学院天津300350

基于电阻点焊过程中工艺信号特征,在不同间距、不同间隙和不同间距与间隙3种条件下,引入相关性分析方法分析工艺信号与熔核直径之间的相关性,并建立基于麻雀搜索算法-BP神经网络(sparrow search algorithmback propagation neural netwo... 详细信息

基于电阻点焊过程中工艺信号特征,在不同间距、不同间隙和不同间距与间隙3种条件下,引入相关性分析方法分析工艺信号与熔核直径之间的相关性,并建立基于麻雀搜索算法-BP神经网络(sparrow search algorithmback propagation neural network,SSA-BP)的电阻点焊质量预测模型,将功率、焊接电流、焊接电压和动态电阻作为预测模型输入特征.结果表明,经麻雀搜索算法优化后的BP神经网络在测试集上的决定系数R2、均方误差(meansquare error,MSE)、均方根误差(root mean square error,RMSE)和平均绝对误差(mean absolute error,MAE)分别为0.95,1.55,1.24和0.90,均优于BP模型.获得了功率、焊接电流、焊接电压和动态电阻与熔核直径的映射关系,可为焊接的工艺参数设计提供依据.

关键词：电阻点焊熔核直径麻雀搜索算法 BP神经网络相关性分析

6061铝合金搅拌摩擦沉积增材修复工艺及修复区性能

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焊接学报 2024年第8期45卷 12-23页

作者：程龙杨新岐唐文珅罗庭王瑞林天津大学材料科学与工程学院天津300345

为了探讨修复工艺及模拟凹槽缺陷尺寸对搅拌摩擦沉积增材(additive friction stir deposition,AFSD)修复区组织及性能影响规律,对5 mm厚AA6061-T6板进行AFSD修复工艺试验.结果表明,对于3 mm深度、6~24 mm不同宽度凹槽缺陷,采用主轴转速4... 详细信息

为了探讨修复工艺及模拟凹槽缺陷尺寸对搅拌摩擦沉积增材(additive friction stir deposition,AFSD)修复区组织及性能影响规律,对5 mm厚AA6061-T6板进行AFSD修复工艺试验.结果表明,对于3 mm深度、6~24 mm不同宽度凹槽缺陷,采用主轴转速400 r/min、移动速度150~300 mm/min修复工艺均能实现沉积层与基板的有效冶金连接.当凹槽宽度小于送料棒直径时,可以获得完全致密无缺陷的修复区;修复区附近可划分为修复沉积区、热力影响区、热影响区及母材.沉积区完全由细小等轴晶组成,晶粒尺寸相当于基材晶粒尺寸的9.1%~12.8%;在沉积区内主要强化相β"相几乎全部溶解,平均硬度为母材硬度的71.6%.在400 r/min和300 mm/min工艺下,凹槽宽度12 mm修复态力学性能最佳,抗拉强度和断后伸长率分别为197.4 MPa和10.92%,试样均断裂于母材热影响区与热力影响区的交界处,具有韧性断裂模式.当凹槽宽度为24 mm大于送料棒直径时,在400 r/min和150 mm/min工艺下力学性能最佳,修复态抗拉强度和断后伸长率分别为178.9MPa和7.74%,此时产生于沉积层与基材结合界面的弱连接是影响修复性能关键因素.

关键词：搅拌摩擦沉积增材(AFSD) 6061-T6铝合金修复工艺力学性能

喷嘴结构和射流参数对射流预冷温度特性的影响

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航空动力学报 2024年第5期39卷 119-128页

作者：冯爽李宝宽杨晓晰扈鹏飞东北大学冶金学院热能工程系沈阳110819 中国航发沈阳发动机研究所沈阳110015

航空发动机进气温度过高是限制其性能的关键问题之一,采用射流预冷技术可以有效降低航空发动机进气温度。为了研究射流预冷技术对进气道内温度场的影响,基于欧拉-拉格朗日方法,建立航空发动机进气道液滴雾化和蒸发过程的数学模型,实现... 详细信息

航空发动机进气温度过高是限制其性能的关键问题之一,采用射流预冷技术可以有效降低航空发动机进气温度。为了研究射流预冷技术对进气道内温度场的影响,基于欧拉-拉格朗日方法,建立航空发动机进气道液滴雾化和蒸发过程的数学模型,实现气液两相的双向耦合,描述了射流预冷过程。并与已有的试验结果进行对比,验证了数学模型的准确性。并利用该数学模型研究了水气比、喷射速度、液滴粒径和喷嘴锥角对进气道降温效果和温度畸变的影响。结果表明:改变水气比发动机进气温度变化最显著,当水气比由0.02增大至0.055时,温降系数由8.10%增加到19.87%,蒸发率由85.76%降低为79.80%;当水气比为0.055、喷射速度为10 m/s、液滴粒径为25μm和喷嘴锥角为15°时,温降系数最大为22.77%;增大喷嘴锥角和减小喷射速度会使进气道出口截面温度场分布更均匀。

关键词：射流预冷温度畸变雾化蒸发高温进气

轻质高强硅氧碳气凝胶的制备及其高温隔热性能

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硅酸盐学报 2024年第9期52卷 2773-2779页

作者：祝文霞王昊季惠明苏冬天津大学材料科学与工程学院天津300350

陶瓷气凝胶因其优异的隔热性能和高温稳定性而成为新型的高性能热防护材料,但是低的强度限制了其应用和发展。本工作以聚甲基氢硅氧烷作为前驱体、四乙烯基环四硅氧烷为交联剂,通过水热反应和冷冻成型,再经热解过程制备出轻质高强、耐... 详细信息

陶瓷气凝胶因其优异的隔热性能和高温稳定性而成为新型的高性能热防护材料,但是低的强度限制了其应用和发展。本工作以聚甲基氢硅氧烷作为前驱体、四乙烯基环四硅氧烷为交联剂,通过水热反应和冷冻成型,再经热解过程制备出轻质高强、耐高温的硅氧碳(SiOC)陶瓷气凝胶。多孔的蜂窝结构赋予SiOC气凝胶低的密度(0.13 g·cm^(-3))和热导率(0.0655 W·m^(-1)·K^(-1))以及高的抗压强度(0.96 MPa)。同时,SiOC气凝胶表现出优异的高温稳定性,在1400℃热处理和800℃氧化处理后未出现结构的坍塌,热导率和抗压强度基本保持不变。

关键词：硅氧碳陶瓷隔热性能高温稳定性抗氧化性能

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基于改进麻雀搜索算法优化BPNN的电阻点焊质量预测

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第5期57卷 445-451页

作者：罗震董建伟胡建明天津大学材料科学与工程学院天津300350

电阻点焊技术由于具有高效、自动化程度高等焊接特点,被广泛应用于汽车、航空航天和公共交通等制造领域,由于焊点在封闭状态下进行,焊接过程存在诸多影响因素且无法直接检测,因此,准确预测电阻点焊质量是生产过程中必不可少的环节.本文... 详细信息

电阻点焊技术由于具有高效、自动化程度高等焊接特点,被广泛应用于汽车、航空航天和公共交通等制造领域,由于焊点在封闭状态下进行,焊接过程存在诸多影响因素且无法直接检测,因此,准确预测电阻点焊质量是生产过程中必不可少的环节.本文以2219/5A06铝合金为研究对象,在3种不同的装配条件(包括间隙和间距)下进行电阻点焊工艺信号的分析,并进行人工智能建模.为了提高电阻点焊质量评价的性能和效率,本文采用Logistic-Tent(LT)复合映射改进麻雀搜索算法(SSA)对反向传播神经网络(LT-SSA-BPNN)模型进行优化,模型的输入和输出分别为多信号融合后的变量和熔核直径.实验结果表明,与传统的标准反向传播神经网络(BPNN)模型相比,经过LT-SSA-BP模型优化后,预测结果的平均绝对误差(MAE)、均方误差(MSE)和均方根误差(RMSE)分别降低了36.17%、17.55%和51.75%.同时,LT-SSA-BP神经网络在添加了不同间隙和间距条件作为训练集后,其预测稳定性明显提高,可以成功预测电阻点焊质量.

关键词：电阻点焊质量预测麻雀搜索算法反向传播神经网络模型

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尾闾河道形态演变特征的模拟试验研究

水科学进展 2024年第3期35卷 508-520页

作者：白玉川孙艳杰宋晓龙徐海珏吴金森田源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 天津大学河流海岸工程泥沙研究所天津300350

尾闾河道是河流与海洋交互的关键地带,对其形态演变研究具有生态环境意义。采用物理试验方法对常见的喇叭状和蜿蜒状(河口左偏与右偏)尾闾河道演变过程进行模拟,研究不同水沙条件下河道演变规律,并以河相系数和相对粗糙度为基准对不同... 详细信息

尾闾河道是河流与海洋交互的关键地带,对其形态演变研究具有生态环境意义。采用物理试验方法对常见的喇叭状和蜿蜒状(河口左偏与右偏)尾闾河道演变过程进行模拟,研究不同水沙条件下河道演变规律,并以河相系数和相对粗糙度为基准对不同河型稳定性进行评估。试验发现:河道平面形态会经历一个“稳定—微变—强变”阶段;河床平均高程和比降随时间的增加而增大,模型河道上游和河口段变化最大,中游段变化最小;加沙时上游河岸侵蚀、河床淤积,加沙停止后下游与河口段河岸侵蚀大于河床侵蚀,河口分汊、摆动。平面形态不稳定区域:蜿蜒状为下游段,最大与最小河相系数相差6.51倍以上;喇叭状为河口段,最大与最小河相系数相差3.32倍以上。断面形态不稳定区域:左偏蜿蜒状为下游段,最大与最小相对粗糙度相差3倍以上;右偏蜿蜒状为上游段,最大与最小相对粗糙度相差2.03倍以上;喇叭状为下游段,最大与最小相对粗糙度相差4.09倍以上。

关键词：河流形态水沙变化河相关系物理试验尾闾河道-河口