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基于形状描述符的滞回曲线相似性指标的形成

Journal of Southeast University(English Edition) 2024年第2期40卷 176-184页

作者：陈再现许耀龙哈尔滨工业大学(威海)土木工程系威海264209 哈尔滨工业大学(威海)山东省高等学校土木工程结构与防灾实验室威海264209

为了形成全面的相似度指标以评价滞回曲线的拟合程度,引入了已广泛用于图像特征提取的形状描述符,并提出了基于这些描述符形成计算数值模拟曲线相对于实验曲线的相似度指标的具体流程.根据该流程,形成了一个基于形状上下文的相似度指标... 详细信息

为了形成全面的相似度指标以评价滞回曲线的拟合程度,引入了已广泛用于图像特征提取的形状描述符,并提出了基于这些描述符形成计算数值模拟曲线相对于实验曲线的相似度指标的具体流程.根据该流程,形成了一个基于形状上下文的相似度指标.先计算两曲线滞回圈之间的相似度,再对这些相似度进行加权组合,形成整个滞回环的相似度.为了验证该指标,采用Bouc-Wen模型进行数值模拟研究.改变Bouc-Wen模型的5个参数,并形成51条数值模拟曲线,计算这些曲线相对于中值曲线的相似度与力峰值点、耗能、刚度误差.结果表明,相似度与误差之间的斯皮尔曼相关系数绝对值均大于0.78,有强烈的相关性,从而验证了该指标的可行性和指标形成流程的有效性.

关键词：滞回曲线形状描述符形状上下文 Bouc-Wen模型曲线相似性

基于改进形状上下文算法的滞回曲线相似性评价

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工程力学 2024年

作者：陈再现许耀龙王超哈尔滨工业大学(威海)海洋工程学院山东省高等学校土木工程结构与防灾实验室哈尔滨工业大学(威海)

针对目前评价实验滞回曲线和数值模拟曲线之间拟合程度的指标尚不完善的问题，提出了一种基于改进形状上下文算法的滞回曲线形状相似度指标。简化了形状上下文算法的信息表示，建立单圈滞回环形状相似度算法，并据此采用基于投影长度比... 详细信息

针对目前评价实验滞回曲线和数值模拟曲线之间拟合程度的指标尚不完善的问题，提出了一种基于改进形状上下文算法的滞回曲线形状相似度指标。简化了形状上下文算法的信息表示，建立单圈滞回环形状相似度算法，并据此采用基于投影长度比的向量相似度算法来形成完整滞回曲线形状相似度算法。采用四阶龙格库塔方法求解Bouc-Wen模型，完成了数值模拟研究，考察了一组参数下不同滞回环的相似度以及最小外接平行四边形的参数误差；考察了六个参数变化下的滞回曲线相似度以及峰值点、耗能能力、刚度指标的误差。研究结果表明：单圈滞回环形状相似度能反映滞回环形状、角度、面积的不相似；完整滞回曲线形状相似度能反映滞回曲线的变化，且与峰值点的力、峰值点的位移、耗能面积、割线刚度的平均相对误差负相关，验证了该方法的合理性。

关键词：滞回曲线形状相似度形状上下文向量相似度 Bouc-Wen模型

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基于敏感性分析的降参模型更新混合模拟方法

东南大学学报（自然科学版） 2024年第4期54卷 877-884页

作者：陈再现刘铖王纪伟钟炜彭李明刚哈尔滨工业大学(威海)海洋工程学院威海264209 哈尔滨工业大学(威海)山东省高等学校土木工程结构与防灾实验室威海264209 中建三局第一建设工程有限责任公司武汉430040

针对敏感性分析在识别参数数目过多时存在识别效率较低甚至无法分析的问题,引入分类敏感性分析和分阶段模型更新,提出基于敏感性分析的降参模型更新混合模拟方法,从而大幅降低分析和更新的参数数目,提升参数识别效率.以钢框架模型为例,... 详细信息

针对敏感性分析在识别参数数目过多时存在识别效率较低甚至无法分析的问题,引入分类敏感性分析和分阶段模型更新,提出基于敏感性分析的降参模型更新混合模拟方法,从而大幅降低分析和更新的参数数目,提升参数识别效率.以钢框架模型为例,选择8个模型参数,分别采用2种降参策略,讨论以不同敏感性占比作为核心参数选择标准时的降参模型更新混合模拟效果.数值模拟结果表明:不同策略下的模型更新误差差距在0.5%以内;采用分类、分阶段降参策略与全参数策略相比,参数识别的运算量减小,收敛步数大幅减少,验证了所提方法提升混合模拟参数识别速度的可行性与有效性.

关键词：混合模拟分类敏感性分析分阶段模型更新参数识别均匀设计

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三维周期结构波阻板的带隙特性研究

岩土力学 2024年第6期45卷 1651-1660页

作者：高盟张硕孔祥龙山东科技大学土木工程与建筑学院山东青岛266590 山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东青岛266590

波阻板(wave impeding block,简称WIB)常被用于动力机器、轨道交通、建筑施工等振源产生的振动污染控制。但波阻板受土层截止频率的制约,隔振频带窄且无法对特定频率范围进行针对性的振动控制,根据声子晶体,发展了一种三维周期结构波阻... 详细信息

波阻板(wave impeding block,简称WIB)常被用于动力机器、轨道交通、建筑施工等振源产生的振动污染控制。但波阻板受土层截止频率的制约,隔振频带窄且无法对特定频率范围进行针对性的振动控制,根据声子晶体,发展了一种三维周期结构波阻板(periodic structural WIB,简称PSWIB)。采用COMSOL有限元分别计算了散射体为正方体及球体时三维周期结构波阻板的带隙,讨论了结构、材料参数等因素对带隙特性的影响,并进行了正交试验优化设计。理论和数值计算均表明:三维有限周期结构波阻板所得衰减区与无限周期波阻板带隙范围一致,具有带隙性,振动衰减区内最大振幅衰减可达54 dB。与传统波阻板相比,三维周期结构波阻板拓宽了隔振频带,突破了截止频率的制约,并可依据振源特性设计三维周期结构波阻板材料参数满足对目标频率振动隔离的要求。

关键词：三维周期结构波阻板目标频率带隙衰减域

隧道内爆炸荷载作用下衬砌及周围非饱和土的动力响应解答

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岩土力学 2024年第4期45卷 1026-1038页

作者：王滢赵彩清王海萍山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东青岛266590 山东科技大学土木工程与建筑学院山东青岛266590

假设瞬态荷载沿隧道方向按指数衰减,建立非饱和介质中圆柱形衬砌隧道受到内源爆炸荷载作用时衬砌隧道及周围非饱和介质计算模型。基于多孔介质混合物理论和连续介质力学理论,推导爆炸荷载作用下衬砌结构及周围非饱和土的控制方程,运用La... 详细信息

假设瞬态荷载沿隧道方向按指数衰减,建立非饱和介质中圆柱形衬砌隧道受到内源爆炸荷载作用时衬砌隧道及周围非饱和介质计算模型。基于多孔介质混合物理论和连续介质力学理论,推导爆炸荷载作用下衬砌结构及周围非饱和土的控制方程,运用Laplace及Fourier变换求得隧道衬砌及周围土体在频域-波域内的解析解答,研究内源爆炸作用下饱和度对衬砌结构动力响应的影响。计算结果表明:饱和度对衬砌内表面径向位移影响较大,在轴向上,随着饱和度由0.15增至0.98,爆源处的径向位移值升高约28%;衬砌内表面径向应力随时间变化受饱和度的影响不明显;衬砌内表面环向应力幅值随饱和度的增大而增大,且达到幅值所用的时间逐渐延迟。在轴向上,随着饱和度由0.15增至0.98,爆源处环向应力升高约29%。

关键词：瞬态荷载非饱和介质衬砌隧道动力响应拉普拉斯变换傅里叶变换

三维石墨烯-碳纳米管对超高性能混凝土机敏性能的影响

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材料导报 2024年第11期38卷 128-135页

作者：刘金涛崔娇伟周煜钱如胜孔德玉浙江工业大学土木工程学院杭州310023 浙江省工程结构与防灾减灾技术研究重点实验室杭州310023

本工作探索了掺加三维石墨烯-碳纳米管(Graphene-CNT,GC)的超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete, UHPC)复合材料的机敏性能,基于四电极法分析了不同GC掺量、加载幅度、加载速度、温度和含水率对UHPC的电阻率变化规律的影响... 详细信息

本工作探索了掺加三维石墨烯-碳纳米管(Graphene-CNT,GC)的超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete, UHPC)复合材料的机敏性能,基于四电极法分析了不同GC掺量、加载幅度、加载速度、温度和含水率对UHPC的电阻率变化规律的影响。研究结果表明:GC掺量对UHPC的28 d抗压强度影响不大;UHPC电阻率随着GC掺量的增加逐步降低,含有2.0%(质量分数,下同)GC的UHPC电阻率较R组下降了55.1%;UHPC试件电阻率随内部相对含水率的增加而降低,且二者存在线性关系;UHPC的电阻率随温度的升高而降低,电阻率的自然对数与绝对温度的倒数呈线性关系;UHPC电阻率变化率幅值随着加载幅度增大而增加,表现出良好的压敏特性,1.2%GC掺量下UHPC试件的压缩应力和应变灵敏系数分别达到0.2%/MPa和85.2。

关键词：三维石墨烯-碳纳米管超高性能混凝土电阻率压敏性能

HCSA膨胀剂与SAP对低水胶比水泥净浆体积变形的影响

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2623-2632页

作者：顾春平徐艳文韦海霞浙江工业大学土木工程学院杭州310023 浙江省工程结构与防灾减灾技术研究重点实验室杭州310023

为解决低水胶比下高性能硫铝酸钙(High performance calcium sulpho aluminate,HCSA)膨胀剂补偿收缩效果不显著这一问题,以高吸水树脂(Super-absorbent polymer,SAP)为内养剂,研究HCSA膨胀剂和SAP单掺、复掺对低水胶比(0.25)下水泥净浆... 详细信息

为解决低水胶比下高性能硫铝酸钙(High performance calcium sulpho aluminate,HCSA)膨胀剂补偿收缩效果不显著这一问题,以高吸水树脂(Super-absorbent polymer,SAP)为内养剂,研究HCSA膨胀剂和SAP单掺、复掺对低水胶比(0.25)下水泥净浆体积变形(自收缩、干燥收缩、浸水变形)的影响,并探讨HCSA膨胀剂与SAP复掺的协同效应。结果表明:单掺HCSA膨胀剂和SAP均能降低水泥净浆的自收缩和干燥收缩、增大浸水条件下膨胀变形。密封和浸水条件下,HCSA的膨胀效果较干燥条件下时显著。复掺HCSA膨胀剂和SAP存在协同作用,SAP预吸水促进了HCSA膨胀剂效果的发挥。密封条件下,协同效应主要发生在约1天前,而后仍在缓慢发挥。浸水条件下,两者复掺也发挥一定的协同作用;干燥条件下,复掺的协同作用主要发生在7天之后,在早期SAP未能促进HCSA效能的发挥,反而使低水胶比水泥净浆干燥收缩变大。

关键词：水泥净浆 HCSA膨胀剂 SAP 自收缩干燥收缩

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海啸波裹挟近海岸漂浮物运动特性模拟研究

工程力学 2024年

作者：方庆贺郭中宇袁文厅陈再现郭安薪哈尔滨工业大学(威海)海洋工程学院山东省高等学校土木工程结构与防灾实验室内蒙古大学交通学院哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室

海啸是威胁沿海建筑物安全的灾害之一，海啸涌波及其裹挟的部分漂浮物对沿岸建筑物产生冲击作用，造成更为严重的工程结构破坏，深入研究近岸海啸波作用下漂浮物的运动行为对近海岸建筑物防护具有重要意义。本研究采用光滑粒子流体动力... 详细信息

海啸是威胁沿海建筑物安全的灾害之一，海啸涌波及其裹挟的部分漂浮物对沿岸建筑物产生冲击作用，造成更为严重的工程结构破坏，深入研究近岸海啸波作用下漂浮物的运动行为对近海岸建筑物防护具有重要意义。本研究采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法，以溃坝波模拟近岸海啸波，对海啸波裹挟漂浮物的动态行为进行了数值模拟研究，探讨了不同条件下漂浮物的运动特性。研究结果表明：采用的SPH模型能够准确的模拟溃坝波，且在预测溃坝波中漂浮物的运动行为方面具有高度准确性和可靠性；在湿床面的条件下，圆柱体漂浮物的相对速度随着漂浮物相对密度的增加而减小，半径越大的漂浮物受相对密度影响越明显，溃坝波平均流速越大，漂浮物相对运动速度越高；在干床面的条件下，相对密度较低的圆柱体漂浮物在溃坝波的作用下具有更高的速度响应以及加速度响应。研究不仅有助于深入理解漂浮物在近岸海啸波中的运动行为特征，也为近海岸工程结构防漂浮物撞击提供了重要的理论支持。

关键词：海啸漂浮物光滑粒子流体动力学溃坝波漂浮物运动

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间距对公铁双幅主梁气动特性影响的试验研究

铁道科学与工程学报 2024年第4期21卷 1482-1494页

作者：刘路路何旭辉邹云峰杨甲锋中南大学土木工程学院湖南长沙410075 轨道交通工程结构防灾减灾湖南省重点实验室湖南长沙410075

为研究间距对非对称公铁双幅主梁气动特性的影响,以某大跨度公铁双幅斜拉桥主梁断面为背景进行节段模型风洞试验,在间距L/Br=0.2~2.0范围内,测试了2种不同来流方向下双幅主梁的气动特性,分析非对称双幅主梁气动力系数、表面风压分布并... 详细信息

为研究间距对非对称公铁双幅主梁气动特性的影响,以某大跨度公铁双幅斜拉桥主梁断面为背景进行节段模型风洞试验,在间距L/Br=0.2~2.0范围内,测试了2种不同来流方向下双幅主梁的气动特性,分析非对称双幅主梁气动力系数、表面风压分布并推断主梁周围绕流特征,明确间距对非对称公铁双幅主梁气动干扰规律的影响规律。结果表明:无论风向角α=0°或α=180°,上游主梁气动力系数、表面风压分布和绕流方式受间距影响程度相对较小,与单幅主梁气动特性和绕流方式相似;但下游主梁气动特性受间距影响较大,且完全不同于单幅主梁,间隙处的绕流形式随间距的增大而发生变化,下游主梁气动力系数、平均风压系数曲线和脉动风压曲线也表现出完全不同的规律;且间距越大,下游主梁气动特性和绕流方式越接近于单幅主梁。公路主梁的流线性相比于铁路主梁更强,这种气动外形差异导致2种来流方向下非对称双幅主梁气动特性和绕流形式不同,间距在L/Br=0.2~2.0范围内,气动干扰对其影响规律也完全不同。如α=0°时,双主梁上表面始终为“单一钝体流态”;但α=180°时,双主梁上表面属于“剪切层附着流态”,间距不同,上游公路主梁尾流附着于下游铁路主梁的位置不同,据此可再细分为2种不同的绕流方式。研究成果可为同类型非对称双幅桥梁间隙距离设计提供参考。

关键词：间距效应双幅桥公铁平层桥气动干扰风压系数风洞试验