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含分层CFRP层合板结构的振动频率与剩余压缩强度的关联性研究

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复合材料科学与工程 2024年第1期 38-44页

作者：郭静静张芝芳罗子微刘文迪广州大学风工程与工程振动研究中心广州510006

纤维增强复合材料层合结构在生产和使用过程中容易出现分层损伤,为研究分层损伤对复合材料层合结构压缩强度的影响,本文对含有不同预制分层缺陷的复合材料层合板进行了模态测试,提取固有频率,并通过静强度压缩试验得到剩余压缩强度。主... 详细信息

纤维增强复合材料层合结构在生产和使用过程中容易出现分层损伤,为研究分层损伤对复合材料层合结构压缩强度的影响,本文对含有不同预制分层缺陷的复合材料层合板进行了模态测试,提取固有频率,并通过静强度压缩试验得到剩余压缩强度。主要研究了在复合材料层合板的中间界面预埋不同尺寸的穿透型分层对其固有频率及剩余压缩强度的影响。基于ABAQUS平台建立了含预制分层的复合材料结构有限元模型,将仿真结果与试验结果进行对比,验证了仿真模型。采用有限元模型进一步分析分层损伤对频率以及剩余压缩强度的影响。结果表明:试件的固有频率随预制分层损伤面积增加而下降;与无初始损伤试件相比,含有预制分层的试件,其压缩破坏的位置主要集中在预制分层缺陷的铺层,且随预制分层的尺寸变化呈现不同程度的分层扩展;改变层合板的铺层时,随着分层损伤尺寸增加,复合材料层合板的压缩强度与其固有频率均逐渐下降;试验和仿真分析皆表明复合材料层合板的固有频率与其剩余压缩强度具有定量的关联性,但关联性受铺层影响,改变铺层将导致二者的指数关系发生变化。

关键词：复合材料分层固有频率剩余压缩强度振动

温湿环境下CFRP层合板的弯曲疲劳寿命与结构频率的关联性研究

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复合材料科学与工程 2024年

作者：吕林泽张芝芳郑铭峰江剑广州大学风工程与工程振动研究中心

纤维增强复合材料（FRP）层合结构在温湿环境下的疲劳性能会加速退化，影响结构使用安全，缩短结构服役寿命。为研究温湿环境下FRP结构的弯曲疲劳行为，对碳纤维增强复合材料（CFRP）层合板进行了不同温度下的水浴吸湿试验，对达到吸湿... 详细信息

纤维增强复合材料（FRP）层合结构在温湿环境下的疲劳性能会加速退化，影响结构使用安全，缩短结构服役寿命。为研究温湿环境下FRP结构的弯曲疲劳行为，对碳纤维增强复合材料（CFRP）层合板进行了不同温度下的水浴吸湿试验，对达到吸湿平衡状态的试件进行了弯曲疲劳试验和模态测试。试验过程中，每隔一定循环次数停止施加弯曲疲劳荷载，对试件进行模态测试以获取在该疲劳状态下CFRP层合板的固有频率。结果表明：疲劳破坏发生在夹持端部位，主要表现为横截面处的脆性断裂，断口处呈现锯齿状；随着循环次数增加，CFRP试件的振动频率先突降后渐降，且频率下降幅度顺序为高温水浴（ETW）＞常温水浴（RTW）＞常温干态（RTD）；相比RTD工况，RTW和ETW工况下CFRP试件的弯曲疲劳寿命分别下降8.96%和21.2%，表明温度和湿度耦合作用比单一作用对CFRP层合板的弯曲疲劳寿命影响更大，且温度比湿度因素对弯曲疲劳寿命的影响大。本文还推导了结构振动频率与CFRP层合板的弯曲疲劳寿命之间的定量关联公式，为基于结构频率预测FRP层合板的剩余弯曲疲劳寿命提供了理论依据。

关键词：湿热效应复合材料层合板弯曲疲劳寿命结构频率

多水准地震作用下某隔震框架结构的地震损伤分析

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空间结构 2024年第2期30卷 87-96页

作者：刘慧鹏刘付钧周福霖广州大学工程抗震研究中心广东广州510006 北京构力科技有限公司北京100029

隔震结构是近年快速发展的抗震防灾体系.通过弹塑性动力计算,分析隔震结构在地震作用下的破坏机理与损伤分布情况.该工程为多层框架结构,在底部增加隔震层以提高结构的性能水平.采用SAUSAGE软件建立结构的非线性模型,对其进行动力分析,... 详细信息

隔震结构是近年快速发展的抗震防灾体系.通过弹塑性动力计算,分析隔震结构在地震作用下的破坏机理与损伤分布情况.该工程为多层框架结构,在底部增加隔震层以提高结构的性能水平.采用SAUSAGE软件建立结构的非线性模型,对其进行动力分析,研究结构在多遇地震、设防烈度地震、罕遇地震与极罕遇地震作用下的地震反应和结构损伤过程,并通过傅里叶变换研究结构进入非线性后的频谱特性变化.研究表明,结构性能良好,在罕遇地震作用下结构大部分构件仅为轻微损坏,在极罕遇地震作用下仍未发生倒塌;在各级地震水准作用下隔震支座均为主要耗能构件,且随着地震动的增强耗能增大,上部结构的损伤较小,实现了保护上部结构的设防目标.

关键词：隔震结构地震损伤动力分析弹塑性分析

基于融合图像增强与改进YOLOv7算法的桥梁水下结构缺陷识别

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工程力学 2024年第S01期41卷 245-252页

作者：李泽荣刘爱荣陈炳聪王家琳蓝涛王保宪广州大学风工程与工程振动研究中心广东广州510006 广州广大工程检测咨询有限公司广东广州510006 石家庄铁道大学安全工程与应急管理学院河北石家庄050043

该文提出了基于水下机器人的桥梁水下结构缺陷自动识别方法。在浑水环境拍摄获取低质缺陷图像并进行数据增强,扩充数据集;针对浑水下低质图像,通过级联Water-Net水下图像增强算法作为输入端获取高质量图像。针对图像增强与目标检测不匹... 详细信息

该文提出了基于水下机器人的桥梁水下结构缺陷自动识别方法。在浑水环境拍摄获取低质缺陷图像并进行数据增强,扩充数据集;针对浑水下低质图像,通过级联Water-Net水下图像增强算法作为输入端获取高质量图像。针对图像增强与目标检测不匹配所导致的抑制作用,利用极化自注意力(Polarized Self-Attention)模块保持增强图像的高分辨率输出,使图像增强与目标检测有效协同,提高检测精度。在此基础上,考虑低质图像数据标注难免包含低质量示例,使用WIoU损失函数替换原YOLOv7-tiny网络模型中的损失函数,提高模型泛化性能。实验结果表明:改进后的网络模型相比原网络,在保持缺陷识别精度的同时,图片对比度高,细节更加清晰,视觉效果优良,漏检与误判情况得到明显改善。

关键词：水下机器人桥梁水下结构检测图形增强缺陷识别注意力机制

基于CEL法的砂土中相邻XCC桩贯入对既有XCC单桩影响的研究

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中国公路学报 2024年第4期37卷 141-154页

作者：周鹏夏良利刘汉龙徐长节崔杰曹光伟丁选明华东交通大学土木建筑学院江西南昌330013 广州大学工程抗震研究中心广东广州510006 重庆大学土木工程学院重庆400045 福州大学紫金地质与矿业学院福建建福州350116

目前现浇X形桩(XCC桩)的研究主要集中于黏土地基,而对于砂土中XCC桩的相关研究却很少;此外,在研究XCC桩贯入问题时,主要分析的是沉桩挤土效应,而忽略了实际工程施工中挤土位移荷载会对邻近既有桩产生附加桩身响应这一关键问题。为此,利... 详细信息

目前现浇X形桩(XCC桩)的研究主要集中于黏土地基,而对于砂土中XCC桩的相关研究却很少;此外,在研究XCC桩贯入问题时,主要分析的是沉桩挤土效应,而忽略了实际工程施工中挤土位移荷载会对邻近既有桩产生附加桩身响应这一关键问题。为此,利用耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)大变形数值技术,建立了相邻贯入XCC桩-砂土-既有XCC桩的整体CEL有限元数值模型,并且将数值结果与室内模型试验测量数据进行比较,验证了CEL数值技术在分析相邻XCC桩-土体-既有XCC桩相互作用的可行性和有效性。然后,开展了一系列参数研究,探讨了贯入深度、相邻桩与既有桩的间距、既有桩桩头边界条件等因素对既有桩侧向响应的影响。最后,基于参数分析的结果,编制了一套可用于岩土工程师在设计初期阶段评估相邻XCC桩贯入引起的既有XCC桩最大侧向响应的设计图,以减轻桩基施工带来的相关风险。

关键词：路基工程 XCC桩 CEL大变形数值技术砂土侧向响应设计图

基于水下机器人的水下混凝土结构表观病害三维重建方法

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工程力学 2024年第S01期41卷 129-135页

作者：周浩翔刘爱荣李伟财陈炳聪王家琳吴志华杨勇广州大学风工程与工程振动研究中心广东广州510006 广东荣骏建设工程检测股份有限公司广东广州511400 广州市市政工程设计研究总院有限公司广东广州510060

利用水下机器人进行水下结构病害检测能大幅提升检测效率、降低检测成本,然而利用水下机器人拍摄得到的水下结构平面图像仅包含结构表面的有限信息。通过对水下结构三维重构可以直观地显示结构的空间构形和特征,可以多视角、全方位获取... 详细信息

利用水下机器人进行水下结构病害检测能大幅提升检测效率、降低检测成本,然而利用水下机器人拍摄得到的水下结构平面图像仅包含结构表面的有限信息。通过对水下结构三维重构可以直观地显示结构的空间构形和特征,可以多视角、全方位获取结构的表观缺陷信息。该文提出了基于水下机器人拍摄平面图像的水下混凝土结构三维重建方法,通过水下折射摄像机成像模型、SIFT特征提取和匹配算法以及点云重建的方式对水下带病害的混凝土结构表面进行三维重建。实验表明:该文提出的水下混凝土结构三维重建方法能实现病害三维立体展示,从多视角清晰获取水下结构表面病害信息。

关键词：水下结构三维重建 ROV 病害检测水下折射模型运动恢复结构

碳球粒沉积记录揭示的人类工业活动:研究历史、现状与展望

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地球科学进展 2024年第7期39卷 685-701页

作者：杨涵菲陈秋怡董旭辉陈旭广州大学地理科学与遥感学院广东广州510006 广州大学气候与环境变化研究中心广东广州510006 中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院湖北武汉430078

在“人类世”危机背景下,研究人类活动对地球生态环境的影响至关重要。球状碳质颗粒(以下简称碳颗粒)作为地质记录中人类活动的新型标志物,源自化石燃料工业高温下的不充分燃烧,随着全球工业化进程的推进,碳球粒研究和应用的重要性日益... 详细信息

在“人类世”危机背景下,研究人类活动对地球生态环境的影响至关重要。球状碳质颗粒(以下简称碳颗粒)作为地质记录中人类活动的新型标志物,源自化石燃料工业高温下的不充分燃烧,随着全球工业化进程的推进,碳球粒研究和应用的重要性日益凸显。首先,系统梳理了碳球粒的研究历史和特性,指出碳球粒因稳定的化学性质、独特的形态特征和易于获取的优势而成为黑碳中独特的研究组分;其次,总结了碳球粒在反映区域环境污染、辅助沉积物定年和追溯大气污染物来源等方面的重要应用,提出碳球粒研究的不足:如鉴定过程中存在人为误差、南半球及湖泊外的研究记录相对匮乏、生态系统中的潜在危害尚不明确以及沉积物定年中的应用受多种因素影响等。未来,需利用网络数据库建立碳球粒的鉴定和参照标准,探索其在全球范围内记录人类活动的生态环境意义,并确定稳定可靠、可供对比的区域碳球粒年代标尺,以进一步完善并深化当前研究。

关键词：碳球粒工业活动沉积物环境污染新型标志物

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广州地区典型绿化乔木降温增湿效应研究

气候与环境研究 2024年第1期29卷 13-24页

作者：李江波翟志宏李海燕邓燕陈思豪王忆娴丁云飞广州大学土木工程学院广州510006 广州市气候与农业气象中心广州511430

对广州地区典型乔木的降温增湿进行了仿真研究,并以广州某校园住宅小区为模型进行了参数化研究:首先,基于实测数据对仿真平台进行了校准,以提升其仿真精度(如室外空气温度及湿度的最大均方根误差分别低至1.49°C和5.63%)。其次,为了全... 详细信息

对广州地区典型乔木的降温增湿进行了仿真研究,并以广州某校园住宅小区为模型进行了参数化研究:首先,基于实测数据对仿真平台进行了校准,以提升其仿真精度(如室外空气温度及湿度的最大均方根误差分别低至1.49°C和5.63%)。其次,为了全面揭示乔木树种的实体形态及其群落特征对城市微气候的影响机制,建立了芒果、蒲桃、小叶榄仁、细叶榕、腊肠树、白千层6种乔木仿真模型,采用ENVI-met对单株植物和植物群落的热环境调控作用进行了仿真。研究表明,叶面积指数、冠幅、树高对植被下方的地面温度和显热通量影响较大;植被在10 m高度以上时植被群落的降温效果较好,单株细叶榕的降温增湿效果最好;相比低矮植物,白千层植物群落的降温增湿效果更好,在中午时分其降温程度和增湿强度分别比低矮植物高约1°C和约5%。选择合适绿化乔木可有效降低居住小区的热岛现象,增加空气湿度,提供更舒适的室外环境。

关键词：乔木模型植物群落降温增湿数值模拟

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成型格网箍筋混凝土柱受力及抗震性能试验研究

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建筑结构学报 2024年第5期45卷 145-154页

作者：刘付钧黄忠海樊健生李盛勇陈元龙广州大学工程抗震研究中心广东广州510006 广州容柏生建筑结构设计事务所广东广州510170 广州容联建筑科技有限公司广东广州510170 清华大学土木工程系北京100084 中国建筑西南设计研究院有限公司四川成都610041

为研究成型格网箍筋混凝土柱和成型格网箍筋多重配筋混凝土柱的受力及抗震性能,分别对采用传统绑扎箍筋和成型格网箍筋的6个混凝土柱和10个成型格网箍筋多重配筋混凝土柱进行了轴压试验和低周往复加载试验研究,对比分析采用成型格网箍... 详细信息

为研究成型格网箍筋混凝土柱和成型格网箍筋多重配筋混凝土柱的受力及抗震性能,分别对采用传统绑扎箍筋和成型格网箍筋的6个混凝土柱和10个成型格网箍筋多重配筋混凝土柱进行了轴压试验和低周往复加载试验研究,对比分析采用成型格网箍筋和传统绑扎箍筋的混凝土柱的受力性能,研究在核心格网区域设置不同配筋率纵筋和纵筋布置方式等对成型格网箍筋多重配筋混凝土柱的受力性能影响。研究结果表明:采用成型格网箍筋代替传统绑扎箍筋,钢筋混凝土柱的受力机理基本一致,成型格网箍筋能达到屈服应变,箍筋性能得到充分发挥,成型格网箍筋混凝土柱的轴压承载力和抗震性能更优;成型格网箍筋可为核心格网区域布置的纵筋提供有效支撑,纵筋的受压强度得到充分利用,延性可达到规范要求。在试验研究基础上,提出了成型格网箍筋多重配筋混凝土柱轴压比计算公式和轴压比限值建议。从公式计算结果与试验结果对比可知,成型格网箍筋多重配筋柱的实测轴压承载力高于公式计算结果,柱轴压比计算时,可计入核心格网区域配置的纵筋轴压承载力贡献。

关键词：成型格网箍筋混凝土柱多重配筋轴压试验拟静力试验轴压性能抗震性能