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多变量时滞阻尼累加灰色模型及其应用

控制与决策 2024年第8期39卷 2703-2710页

作者：罗党李良帅华北水利水电大学数学与统计学院郑州450046 华北水利水电大学水利学院郑州450046

基于现实行为系统中存在的时滞效应和多变量灰色预测系统中需区分新旧信息及预测趋势不可控的情况,通过引入改进的阻尼累加生成算子与时滞系数,提出多变量时滞阻尼累加灰色模型(TLDAGM(1,N))及其扩展形式,模型理论上可达到与传统多变量... 详细信息

基于现实行为系统中存在的时滞效应和多变量灰色预测系统中需区分新旧信息及预测趋势不可控的情况,通过引入改进的阻尼累加生成算子与时滞系数,提出多变量时滞阻尼累加灰色模型(TLDAGM(1,N))及其扩展形式,模型理论上可达到与传统多变量灰色预测模型的兼容性;讨论模型的参数估计方式及求解方法,给出模型的参数优化方法及具体的建模步骤;将该模型应用于我国高新技术企业产值及河南省粮食产量预测问题中,并与传统多变量灰色预测模型进行比较.结果表明:所提模型的模拟精度和预测精度均显著优于传统多变量灰色预测模型,新模型能够较好地识别多变量行为系统数据中包含的时滞性、重要性及时间序列的趋势因素.实例分析的结果验证了所提模型的合理性、适用性和有效性.

关键词：时滞效应灰色预测系统新旧信息阻尼累加生成算子粮食产量预测

接触爆炸下波纹钢⁃混凝土板复合结构水下防爆效果评价

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含能材料 2024年第9期32卷 972-985页

作者：曹克磊付乔峰张建伟黄锦林赵瑜华北水利水电大学水利学院河南郑州450046 华北水利水电大学土木与交通学院河南郑州450045 广东省水利水电科学研究院广东广州510635

为探究不同波纹钢⁃混凝土板复合结构的水下抗爆防护效果,采用有限元⁃光滑粒子流体动力学耦合算法(FEM⁃SPH)建立水下多介质耦合爆炸模型;设计不同波纹钢⁃混凝土板复合结构防护方案,探究不同复合结构防护层(含3,6,9,12 mm厚波纹钢复合结... 详细信息

为探究不同波纹钢⁃混凝土板复合结构的水下抗爆防护效果,采用有限元⁃光滑粒子流体动力学耦合算法(FEM⁃SPH)建立水下多介质耦合爆炸模型;设计不同波纹钢⁃混凝土板复合结构防护方案,探究不同复合结构防护层(含3,6,9,12 mm厚波纹钢复合结构、含30°,45°,60°,75°波纹钢复合结构和含10,30,50,70 mm波高波纹钢复合结构)的水下削波吸能效果,并提出耗能分担率对复合结构进行防护效果评价。研究结果表明:混凝土板迎爆面与背爆面的模拟结果与试验结果较为吻合,验证了水下接触爆炸模拟过程;不同复合结构防护方案下,含12 mm厚波纹钢复合结构、含75°波纹钢复合结构和含70 mm波高波纹钢复合结构防护方案较无防护方案测点峰值压力最大降幅为63.2%,60%和57.9%,最大防护率分别为63.2%,60.0%和57.9%,耗能分担率为69.48%,66.26%和63.51%;最优型式(厚度为12 mm/夹角为75°/波高为70 mm)复合结构的削波吸能效果及防护效果均显著优于单一因素影响下的复合结构。研究成果可为不同波纹钢⁃混凝土板复合结构在水下抗爆防护领域的应用提供理论基础。

关键词：水下接触爆炸波纹钢⁃混凝土板复合结构削波吸能效果防护效果评价

不同有机肥对生菜生育期土壤剖面DOM分布的影响

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光谱学与光谱分析 2024年第9期44卷 2683-2691页

作者：潘红卫陈惠茹史利利雷宏军王逸飞孔海康杨光华北水利水电大学水利学院河南郑州450046

施用有机肥是农作物生产过程中提质增效的有效途径,研究不同来源有机肥施加下土壤剖面溶解性有机质(DOM)的分布规律有助于优化有机肥利用及进一步了解DOM环境行为。采用二维相关光谱(2DCOS)等方法,研究施加不同来源有机肥(猪粪、鸡粪、... 详细信息

施用有机肥是农作物生产过程中提质增效的有效途径,研究不同来源有机肥施加下土壤剖面溶解性有机质(DOM)的分布规律有助于优化有机肥利用及进一步了解DOM环境行为。采用二维相关光谱(2DCOS)等方法,研究施加不同来源有机肥(猪粪、鸡粪、羊粪、牛粪和沼渣)对土壤剖面DOM分布规律的影响。结果显示:有机肥还田主要影响土壤DOM的相对含量及组分构成。施加不同来源有机肥后,土壤中DOM相对含量始终大于对照(CK)处理,其中0~10cm土层DOM相对含量影响最大,平均增加14.67g·kg-1。不同类型有机肥对增加剖面DOM有一定差异,其中鸡粪有机肥对剖面DOM增加影响最大,增加了21.42%。有机肥的施加主要提高了类酪氨酸组分(C4)的相对含量,对10~20cm土层C4相对含量的影响最大,平均增加4.12%,其中羊粪和沼渣有机肥影响最大,分别增加了7.80%、7.89%。2D-COS分析显示,不同来源有机肥施用对溶解性微生物代谢产物、类蛋白质组分(295nm、315nm)影响最大,CK、鸡粪有机肥处理主要影响的是溶解性微生物代谢产物组分,其他处理最先响应的是类蛋白质组分;不同来源有机肥施用下,腐殖化指数HIX和Fn(330)、Fn(280)均随土层深度的增加而减小,但HIX和Fn(330)、Fn(280)的变化随有机肥种类不同而有所差异,其中牛粪有机肥对HIX和Fn(330)影响最大,羊粪有机肥对Fn(280)影响最大。生物指数BIX和新鲜度指数β∶α随着土层深度增加而增加,其中沼渣的影响最显著,但荧光指数FI并无显著变化。

关键词：不同来源有机肥 DOM 土壤剖面分布三维荧光光谱平行因子分析二维相关光谱

不同波纹钢-混凝土板复合结构水下抗爆机理及损伤等级预测

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爆炸与冲击 2024年第6期44卷 73-89页

作者：曹克磊付乔峰赵瑜华北水利水电大学水利学院河南郑州450046 华北水利水电大学土木与交通学院河南郑州450045

为探究不同波纹钢-混凝土板复合结构的水下抗爆机理,采用光滑粒子流体动力学与有限单元(FEM-SPH)耦合方法模拟混凝土板在水下接触爆炸下的损伤过程,并与试验结果对比,以验证数值方法的有效性;采用FEMSPH方法探究不同防护方案下墙面板毁... 详细信息

为探究不同波纹钢-混凝土板复合结构的水下抗爆机理,采用光滑粒子流体动力学与有限单元(FEM-SPH)耦合方法模拟混凝土板在水下接触爆炸下的损伤过程,并与试验结果对比,以验证数值方法的有效性;采用FEMSPH方法探究不同防护方案下墙面板毁伤过程及失效模式,揭示其水下防爆机理,并构建出墙面板损伤等级预测曲线。研究结果表明:模拟结果与试验结果较为吻合,验证了模拟方法的有效性;在含12 mm厚波纹钢的复合结构(T-12)、含75°夹角的波纹钢复合结构(A-75)和含厚70 mm波纹钢的复合结构(WH-70)三种防护方案下,墙面板的毁伤范围较未加固墙面板最大降幅分别为83.0%、81.6%和82.5%;预测曲线可以直观评估出炸药量和复合结构中波纹钢波高变化对墙面板损伤等级的影响。

关键词：波纹钢-混凝土板复合结构毁伤演化特征水下抗爆机理损伤等级预测

基于声发射检测CSG材料损伤演变及裂纹识别

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建筑材料学报 2024年第6期27卷 565-572页

作者：黄虎刘赵涵邱庆明曹克磊郭利霞华北水利水电大学水利学院河南郑州450046

为了从细观角度揭示胶凝砂砾石(CSG)材料损伤演变机制和裂纹的分类演化规律,结合声发射测试技术,采用Geiger时差定位法、上升角-平均频率法和高斯混合模型,对CSG材料的裂纹类型进行识别.结果表明:CSG材料的破坏过程可分为原始裂纹闭合... 详细信息

为了从细观角度揭示胶凝砂砾石(CSG)材料损伤演变机制和裂纹的分类演化规律,结合声发射测试技术,采用Geiger时差定位法、上升角-平均频率法和高斯混合模型,对CSG材料的裂纹类型进行识别.结果表明:CSG材料的破坏过程可分为原始裂纹闭合、新生裂纹扩展、裂纹聚结和峰后破坏4个阶段;声发射事件的三维定位直观反映了裂纹萌生、扩展直至贯通的动态演化过程;通过裂纹类型识别,加载前期试件以剪切裂纹为主,后期拉伸裂纹占比增加,在临近破坏前,高水胶比时剪切裂纹与拉伸裂纹比约为2∶1,低水胶比时约为1∶1.

关键词：胶凝砂砾石材料声发射时空演化高斯混合模型裂纹类型

地震作用对砂土中土拱效应影响的模型试验研究

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应用基础与工程科学学报 2024年第5期32卷 1394-1406页

作者：孙常新胡江凡裴书锋张玉洁臧东升黄文辉华北水利水电大学地球科学与工程学院

土拱效应对地下结构的抗震稳定性具有重要影响，目前有关地震作用对土拱效应影响的研究较少.通过改进后的试验装置重复经典Trapdoor试验，并对土拱效应的土体模型施加地震作用，研究了土拱效应的发展阶段与影响范围、土拱效应影响下的... 详细信息

土拱效应对地下结构的抗震稳定性具有重要影响，目前有关地震作用对土拱效应影响的研究较少.通过改进后的试验装置重复经典Trapdoor试验，并对土拱效应的土体模型施加地震作用，研究了土拱效应的发展阶段与影响范围、土拱效应影响下的土压力分布与土体位移以及土拱效应在地震作用下的变化，分析了地震作用对土拱效应的影响机理，讨论了土拱效应的变化对地下结构抗震稳定性的影响.研究结果表明：土拱效应的发展过程可以分为初始阶段、过渡阶段和稳定阶段，土拱效应的影响范围沿Trapdoor中心对称分布，宽度为2B(B为Trapdoor宽度),土拱效应影响范围内的土压力非均匀分布，Trapdoor区域上的土压力从边缘到中心逐渐增大，固定区域上的土压力从边缘到中心逐渐减少；土拱效应影响下的土体可以分为塌落区、土拱区和稳定区，土拱区破坏导致土拱效应在地震作用下发生衰退，土体埋深越小和Trapdoor位移越大时，地震作用对土拱区的破坏越大，土拱效应的衰退越严重；存在土体的临界埋深3B和地层损失平均高度的理想范围为1.3%B～4.2%B,当土体埋深大于临界埋深且地层损失的平均高度控制在理想范围内时，地下结构上方的土拱效应发展程度最大，地震作用对土拱效应的影响最小，最有利于地下结构的抗震稳定性.

关键词：地下结构抗震土拱效应地震作用 Trapdoor模型试验砂土 PIV 土体位移

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湖北省柳林镇“8·12”山洪过程模拟分析

应用基础与工程科学学报 2024年第1期32卷 133-144页

作者：郝思佳王文川马强李昌志刘昌军华北水利水电大学信息工程学院河南郑州450046 华北水利水电大学水资源学院河南郑州450046 中国水利水电科学研究院防洪抗旱减灾中心北京100038

由极端暴雨引发的山洪灾害已成为阻碍社会经济发展的主要因素,为科学认识山洪形成过程,揭示山洪致灾机理,以湖北省柳林镇“8·12”重大山洪灾害为例,基于全国山洪灾害调查分析评价数据结合实地调查,采用自主研发的FFMS(Flash Flood Mode... 详细信息

由极端暴雨引发的山洪灾害已成为阻碍社会经济发展的主要因素,为科学认识山洪形成过程,揭示山洪致灾机理,以湖北省柳林镇“8·12”重大山洪灾害为例,基于全国山洪灾害调查分析评价数据结合实地调查,采用自主研发的FFMS(Flash Flood Modelling System)分布式水文模型对柳林镇暴雨山洪过程进行反演模拟.从洪水来源、产流组分变化入手,深入剖析此次山洪灾变响应过程.结果表明:采用时空变源山洪模拟方法,可以准确分析山洪过程流域产流机理及组分变化,实现对暴雨山洪过程的精细刻画.柳林镇“8·12”重大山洪灾害成因主要在于该地区超历史极值暴雨导致上游3条支流所在流域超渗产流量激增,特殊的地形条件和地理位置造成主、支流洪峰几乎同时在柳林镇断面遭遇叠加,加之下游莲花溪洪水汇流浪河后形成顶托,共同作用下导致山洪灾害放大效应,给柳林镇造成重大人员伤亡.

关键词：山洪灾害致灾机理产流组分变化水文模拟洪水分析

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混凝土振捣密实性研究进展

建筑材料学报 2024年第1期27卷 46-57页

作者：田正宏马元山李佳杰河海大学水利水电学院江苏南京210098

混凝土振捣工艺效果是影响成型质量的主要因素,但实践中仍以经验判断为主,缺乏可行的理论指导和科学量化的评价判据.针对拌和物振捣施工,从振捣密实理论、密实性影响因素、拌和物成型质量评价以及信息化工艺等方面,阐述了混凝土振捣施... 详细信息

混凝土振捣工艺效果是影响成型质量的主要因素,但实践中仍以经验判断为主,缺乏可行的理论指导和科学量化的评价判据.针对拌和物振捣施工,从振捣密实理论、密实性影响因素、拌和物成型质量评价以及信息化工艺等方面,阐述了混凝土振捣施工的现状与技术进展,分析了振捣理论与应用存在的问题,展望了数字振捣技术的发展方向.

关键词：振捣密实理论振动设备工艺参数量化评价模型信息化振捣

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全级配混凝土静动态轴拉断裂试验

硅酸盐学报 2024年第2期52卷 569-578页

作者：张亚洲钟红李春雷王海波李德玉李志远中国水利水电科学研究院北京100048

以高混凝土坝抗震为背景,全级配混凝土断裂试验存在欠缺。为研究全级配混凝土静态和动态荷载作用下的断裂特性,对含有环切预制裂缝的圆柱体全级配混凝土进行了单轴拉伸试验。通过位移加载方式控制,获得了静态和动态加载条件下的试件荷载... 详细信息

以高混凝土坝抗震为背景,全级配混凝土断裂试验存在欠缺。为研究全级配混凝土静态和动态荷载作用下的断裂特性,对含有环切预制裂缝的圆柱体全级配混凝土进行了单轴拉伸试验。通过位移加载方式控制,获得了静态和动态加载条件下的试件荷载-裂缝张开口位移曲线,据此得到了峰值荷载并计算了吸能能力、断裂能和特征长度,进而综合基于扩展有限元的数值模拟求得试件的断裂韧度。结果表明:所测试件均大致沿预制裂缝方向开裂,但静态加载时多表现为骨料与水泥砂浆界面开裂,而快速加载时裂缝来不及沿着最薄弱的方向发展,而可能切断粗骨料,断面上可看到有较多粗骨料破坏。相比于静态加载情形,动态荷载作用下试件的峰值荷载、吸能能力、断裂能和断裂韧度均显著提高,而特征长度略微减小。

关键词：全级配混凝土轴拉断裂试验动态荷载断裂韧度扩展有限元法