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基于二阶链式子区的金属拉伸试验DIC辅助测试方法

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工程力学 2024年第4期41卷 237-246页

作者：李得睿周焕新程斌上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

为提高金属材性试验的测量精度和测试效率,在传统拉伸试验方法的基础上引入数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)技术,提出相应形变测量理论及方法。基于拉伸试件的颈缩变形特征,提出链式形变测量理论,该理论通过一种跟随表面... 详细信息

为提高金属材性试验的测量精度和测试效率,在传统拉伸试验方法的基础上引入数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)技术,提出相应形变测量理论及方法。基于拉伸试件的颈缩变形特征,提出链式形变测量理论,该理论通过一种跟随表面形状变化而自由变形的柔性链条来表征各阶段的试件形变。进一步通过设置多个连续且等尺寸的DIC二阶链式子区,采用DIC亚像素算法得到任意变形时刻的链式子区角点坐标,并进一步得到沿试件长度方向的柔性离散链形变结果,实现对试件各处应变、颈缩极值点等的求解,从而建立了一套完整的金属拉伸试验DIC辅助测试方法。开展了多个标准金属试件的拉伸试验,通过与引伸仪、靶标图像测量等传统方法对比,验证了该文方法对颈缩效应、弹性模量、极限伸长率、真实应力-应变曲线等金属材性指标具备较高测量精度及有效性,同时该文方法能够实现高度自动化测量,可在金属拉伸试验领域进行工业化推广普及。

关键词：金属拉伸试验数字图像相关真实应力-应变曲线颈缩效应二阶形函数

声发射监测锈蚀混凝土梁受弯的损伤与裂缝特征

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 350-359页

作者：潘坦博郑永来许旭兵蓝鑫周玉珏同济大学土木工程学院上海200092 三明学院建筑工程学院福建三明353000

钢筋锈蚀一直是钢筋混凝土结构退化的主要原因之一,识别锈蚀混凝土结构内部损伤信号,将为既有建筑物的结构健康监测提供理论依据。采用声发射(AE)技术在微观裂缝水平上研究钢筋锈蚀对钢筋混凝土(RC)梁弯曲特性的影响。声发射信号的上升... 详细信息

钢筋锈蚀一直是钢筋混凝土结构退化的主要原因之一,识别锈蚀混凝土结构内部损伤信号,将为既有建筑物的结构健康监测提供理论依据。采用声发射(AE)技术在微观裂缝水平上研究钢筋锈蚀对钢筋混凝土(RC)梁弯曲特性的影响。声发射信号的上升时间/峰值幅值(R/A)、振铃计数/持续时间(AF)和改进后的b值分析将用以反映钢锈蚀作用下钢筋混凝土试件裂纹模式和破坏模式的变化。结果表明,随着钢筋锈蚀率的增加,锈蚀钢筋混凝土梁的极限承载力显著降低;声发射信号与混凝土损伤之间有很好的对应关系,试件的损伤过程可以分为3个损伤阶段:初始损伤阶段,损伤演化阶段、持续损伤增长阶段。b值曲线的变化趋势可以反映裂缝的形成和发展。随着荷载的增加,试件的剪切裂缝比例逐渐上升,且在持续损伤阶段,试件锈蚀程度越高,剪切裂缝比例越高。

关键词：声发射 b值钢筋锈蚀混凝土开裂弯曲特征

偏高岭土基地聚合物对水泥固化红黏土的改善机制

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材料导报 2024年第8期38卷 141-147页

作者：王志良陈玉龙申林方施辉盟昆明理工大学建筑工程学院

为了研究偏高岭土对水泥固化红黏土的改善效果，开展了三种组合（纯水泥、水泥+偏高岭土以及水泥+偏高岭土+水玻璃）的红黏土固化试验。基于固化剂化学组分和固化土的干密度、pH值以及物相成分等，研究了新型复合碱激发体系作用下偏高... 详细信息

为了研究偏高岭土对水泥固化红黏土的改善效果，开展了三种组合（纯水泥、水泥+偏高岭土以及水泥+偏高岭土+水玻璃）的红黏土固化试验。基于固化剂化学组分和固化土的干密度、pH值以及物相成分等，研究了新型复合碱激发体系作用下偏高岭土对水泥固化红黏土的作用机理。研究表明：当水泥、偏高岭土和水玻璃掺入比分别为12%、5%和3%时，红黏土固化效果最佳，相比于纯水泥固化土其强度提高了2.82倍。在n（SiO2）/n（Al2O3）从2.53增加至4.05过程中，固化土强度发展较快，随后逐渐趋于稳定。由于水泥水化生成的Ca2+能够平衡固化体系中的部分负电荷，在n（Na2O）/n（Al2O3）较小的情况下固化土强度得到了显著提升。最后通过固化土微观形貌及主要物相组成发现，新型复合碱激发体系的试样中含有无定形地聚物凝胶且主要物相特征峰峰值有所降低，说明产生了更多的地聚合凝胶产物。

关键词：红黏土地聚合物偏高岭土无侧限抗压强度土体加固

基于振动信号PSD-SVM方法的不定负荷下柴油机气阀间隙异常故障诊断

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振动与冲击 2024年第2期43卷 299-305页

作者：聂浩淼车驰东上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

针对许多基于振动信号的故障诊断方法在不同负荷下的诊断不全面的问题。提出了一种基于功率谱密度(power spectral density,PSD)与支持向量机(support vector machine,SVM)的故障诊断方法。该方法将振动信号功率经过滑动平均滤波(moving... 详细信息

针对许多基于振动信号的故障诊断方法在不同负荷下的诊断不全面的问题。提出了一种基于功率谱密度(power spectral density,PSD)与支持向量机(support vector machine,SVM)的故障诊断方法。该方法将振动信号功率经过滑动平均滤波(moving average filter,MAF)处理,计算样本中每个周期的标准化信号的功率谱特征,再使用核方法SVM进行特征分类,从而实现故障诊断。经过柴油机实机测试,该方法对于不同负荷下的故障识别率达到96.72%,能有效识别不同负荷下的柴油机进排气阀间隙增大故障。

关键词：故障诊断振动测试信号处理支持向量机(SVM)

地震作用下调谐黏滞质量阻尼器阻尼比增效效应与优化设计研究

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振动工程学报 2024年第5期37卷 812-821页

作者：贺辉郝霖霏谭平游春华向越湖南工学院土木与建筑工程学院湖南衡阳421002 广州大学土木工程学院广东广州510006

调谐黏滞质量阻尼器(Tuned Viscous Mass Damper,TVMD)是一种有效的被动惯容减震装置,本文针对地震作用下建筑结构TVMD阻尼比增效效应与优化设计展开研究。将TVMD对结构自身阻尼耗能功率的控制效果归纳为TVMD等效附加阻尼比,并基于随机... 详细信息

调谐黏滞质量阻尼器(Tuned Viscous Mass Damper,TVMD)是一种有效的被动惯容减震装置,本文针对地震作用下建筑结构TVMD阻尼比增效效应与优化设计展开研究。将TVMD对结构自身阻尼耗能功率的控制效果归纳为TVMD等效附加阻尼比,并基于随机振动理论推导了等效附加阻尼比的理论表达式。为了使TVMD更具实际应用价值,TVMD理论上应取得比同阻尼系数的黏滞阻尼器(VD)更大的等效附加阻尼比,这一现象定义为TVMD阻尼比增效效应,并定义了阻尼比增效系数来量化评估阻尼比增效效应。将等效附加阻尼比和阻尼比增效系数均作为优化目标,提出了TVMD最优设计参数理论解。参数分析结果表明,本文解具有良好的稳定性和适用性,为了更高效地发挥阻尼比增效效应,推荐TVMD质量比不超过0.3或阻尼比不超过0.1。以某七层标准钢框架结构作为工程算例展示了TVMD设计流程,并验证了本文解的有效性和优越性。算例分析结果表明,使用本文解设计TVMD能显著放大其阻尼元件变形,表现出了理想的阻尼比增效效应。与传统解相比,本文解还具有另一个明显优势,即保证TVMD的减震效果优于同阻尼系数的VD,不存在减震效率问题。

关键词：调谐黏滞质量阻尼器阻尼比增效效应等效附加阻尼比理论解

温湿度养护环境对CFRP-钢板界面粘结性能的影响

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复合材料学报 2024年

作者：邓宗才李宏斌高立北京工业大学建筑工程学院宿迁学院建筑工程学院

为了揭示温湿度共同养护作用下对CFRP粘贴钢板界面破坏模式和剥离机制的影响，本文通过CFRP-钢双剪粘结试验，综合考虑温度、湿度、粘结长度和胶层厚度多因素对CFRP-钢板界面粘结性能的影响，采用3D-DIC技术获得CFRP板表面的应变场，分... 详细信息

为了揭示温湿度共同养护作用下对CFRP粘贴钢板界面破坏模式和剥离机制的影响，本文通过CFRP-钢双剪粘结试验，综合考虑温度、湿度、粘结长度和胶层厚度多因素对CFRP-钢板界面粘结性能的影响，采用3D-DIC技术获得CFRP板表面的应变场，分析了静载拉伸过程中CFRP-钢粘结界面力学性能及破坏过程。研究结果表明：在60℃与60%相对湿度养护条件下粘结峰值荷载较高；低温和高湿环境都更易导致钢-胶界面失效；温度升高和湿度增加均会导致界面剪应力峰值降低与滑移量增加；粘结长度的增加有助于更广泛分散区域应力，而较薄(0.5mm)的胶层有助于提高界面剪应力峰值和改善应力分布。最后，基于试验数据通过平滑法得到了简化的三折线剪切-滑移模型，为CFRP加固钢板结构的工程应用提供了理论支持和设计参考。

关键词： CFRP-钢板双剪试验 3D-DIC 平滑法剪切-滑移

CFRP-钢复合筋珊瑚海砂海水混凝土梁受弯性能及界限配筋率研究

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工程力学 2024年

作者：周济陈宗平黄禹铭覃钦泉梁延赵杨杰广西大学土木建筑工程学院南宁学院土木与建筑工程学院

为研究CFRP-钢复合筋(C-FSCB)珊瑚海砂海水混凝土(CSSC)梁的受弯性能，并验证基于理想破坏模式建立的界限配筋率计算公式的准确性，设计并制作了22根梁试件进行四点静力受弯试验，主要变化参数为纵筋配筋率、混凝土强度、剪跨比、筋材... 详细信息

为研究CFRP-钢复合筋(C-FSCB)珊瑚海砂海水混凝土(CSSC)梁的受弯性能，并验证基于理想破坏模式建立的界限配筋率计算公式的准确性，设计并制作了22根梁试件进行四点静力受弯试验，主要变化参数为纵筋配筋率、混凝土强度、剪跨比、筋材种类和混凝土种类。试验中获取了梁试件的破坏形态、弯矩-跨中挠度曲线、裂缝宽度和应变发展规律。结果表明：不同配筋率下，C-FSCB增强CSSC梁破坏时的控制状态包括C-FSCB拉断控制、C-FSCB屈服后混凝土压碎控制以及混凝土压碎控制，本文建立的界限配筋率计算公式可以控制C-FSCB增强CSSC梁的破坏类型。适筋率范围内，随着配筋率的增大，梁试件的峰值弯矩和抗弯刚度逐渐提高，延性系数先增大后减小。与钢筋梁相比，相同配筋率时C-FSCB梁的峰值弯矩提升了14%，延性系数降低了27%，抗弯刚度K1仅减小了7%，但K2却增大了52%。钢筋梁的最大裂缝宽度远小于C-FSCB梁，考虑结构的强度利用率后建议C-FSCB增强CSSC梁正常使用极限状态时的最大裂缝宽度限值取为0.5mm。根据适筋破坏时截面的受力分析，建立了C-FSCB增强CSSC梁的受弯极限承载力计算公式，具有良好的计算精度。

关键词： CFRP-钢复合筋珊瑚海砂海水混凝土梁界限配筋率受弯性能极限承载力

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人群步行荷载等效动载因子及应用

振动与冲击 2024年第16期43卷 269-277页

作者：晋平陈隽上海师范大学建筑工程学院上海201418 同济大学土木工程学院上海200092

人群步行荷载是大跨楼盖、人行桥等工程结构人致振动分析的基础。现有时域模型缺乏对人-人相互作用的考虑,频域模型形式复杂难以用于工程设计。对此,研究提出了一种简单有效的人群步行荷载等效动载因子模型,该模型基于二阶傅里叶级数,... 详细信息

人群步行荷载是大跨楼盖、人行桥等工程结构人致振动分析的基础。现有时域模型缺乏对人-人相互作用的考虑,频域模型形式复杂难以用于工程设计。对此,研究提出了一种简单有效的人群步行荷载等效动载因子模型,该模型基于二阶傅里叶级数,充分考虑人-人相互作用且适用于人群密度相关的多种交通状态。首先利用基于实测的人群步行荷载互功率谱模型进行了不同人数、主导步频、结构阻尼比下的单自由度系统响应模拟,进而依据结构响应等效的原则,由模拟结果拟合确定等效动载因子计算公式。利用已建成大跨结构的实测响应进行了验证,结果表明该模型相比国内外现有规范方法具有更低的预测误差,可为大跨结构设计中人致振动舒适度和安全性评估提供参考。

关键词：人群步行荷载动载因子人致振动振动舒适度人行桥

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混凝土抗压强度的可解释深度学习预测模型

东北大学学报（自然科学版） 2024年第5期45卷 738-744,752页

作者：章伟琪王辉明新疆大学建筑工程学院新疆乌鲁木齐830017

为快速、准确地预测混凝土抗压强度,采用深度学习技术建立预测模型,使用贝叶斯优化算法进行模型自动优化调节,并结合SHapley Additive exPlanations(SHAP)可解释性方法对预测结果进行分析,以克服预测模型的“黑盒子”问题.利用深度学习... 详细信息

为快速、准确地预测混凝土抗压强度,采用深度学习技术建立预测模型,使用贝叶斯优化算法进行模型自动优化调节,并结合SHapley Additive exPlanations(SHAP)可解释性方法对预测结果进行分析,以克服预测模型的“黑盒子”问题.利用深度学习模型挖掘各输入特征参数与抗压强度之间潜在的规律;通过可视化输入特征参数的SHAP值分析参数对抗压强度预测结果的重要性及影响规律.结果表明,所建深度学习模型相比其他传统模型具有更好的性能;SHAP分析结果与试验结果一致,该模型较好地反映了各特征参数之间复杂的非线性关系,可为混凝土材料的工程设计提供依据和参考.

关键词：混凝土抗压强度深度学习 SHAP方法可解释性

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