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增材制造自支撑设计综述

中国激光 2024年第10期51卷 114-137页

作者：魏伟吴海鑫吴晓萱吴金斗龙雨广西大学省部共建特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室广西南宁530004 广西大学机械工程学院激光智能制造与精密加工研究所广西南宁530004

增材制造(AM)的零件若存在悬垂部件,则往往需要添加额外的支撑结构,这不仅会影响打印效率,而且拆除支撑也会引发新的问题。结构自支撑设计能使增材制造摆脱对支撑结构的依赖,现已成为国内外的研究热点。本文首先总结了增材制造结构自支... 详细信息

增材制造(AM)的零件若存在悬垂部件,则往往需要添加额外的支撑结构,这不仅会影响打印效率,而且拆除支撑也会引发新的问题。结构自支撑设计能使增材制造摆脱对支撑结构的依赖,现已成为国内外的研究热点。本文首先总结了增材制造结构自支撑设计的原理,接着综述了增材制造零件整体结构自支撑设计的研究进展以及增材制造填充结构自支撑设计的研究进展。其中,根据不同的结构优化方式,将增材制造零件整体结构自支撑设计进一步划分为基于连续体结构拓扑优化、离散结构拓扑优化和形状优化的结构自支撑设计,并分析了各类优化方法的优缺点。最后,讨论了提升计算效率以及提升结构性能的解决方案,并对未来的应用场景以及未来的研究重点进行了展望。

关键词：增材制造结构优化拓扑优化填充结构结构自支撑

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超固结黏土不排水剪切的屈服与临界状态

科学技术与工程 2024年第19期24卷 8193-8200页

作者：刘莹朱圣焱李艳马少坤广西大学土木建筑工程学院南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全重点实验室南宁530004 深圳地铁集团运营有限公司深圳518000 桂林理工大学南宁分校土木与测绘工程学院崇左532100

以研究超固结黏土的屈服与临界状态为目的,通过GDS三轴剪切试验仪(GDS triaxial shear testing apparatus)开展了一系列不同超固结状态的黏土不排水剪切试验。为对黏土的应力路径进行分析,选取了能描述超固结状态不同时土的屈服特性的AL... 详细信息

以研究超固结黏土的屈服与临界状态为目的,通过GDS三轴剪切试验仪(GDS triaxial shear testing apparatus)开展了一系列不同超固结状态的黏土不排水剪切试验。为对黏土的应力路径进行分析,选取了能描述超固结状态不同时土的屈服特性的ALPHA(α)模型。分析了黏土的偏应力/孔压-应变曲线变化趋势,并确定了孔压达到峰值时土体为破坏状态。根据应力破坏点拟合出临界状态线,提出了针对不同超固结比的不排水抗剪强度的计算公式。试验结果表明:不排水剪切试验中,前期固结压力相同时,超固结比越小,抗剪强度越高,但是屈服强度并非随超固结比的降低而单调递增变化;超固结比相同时,前期固结压力越大,抗剪强度越高,屈服强度也越高;正常固结和轻超固结土的破坏应变皆在5%左右,而重超固结土则呈现明显的剪胀现象和脆性破坏,破坏应变小于2.5%;正常固结和轻超固结土的应力路径呈“S”形,重超固结土的应力路径呈不断增长的趋势。根据破坏标准,重超固结土和轻超固结土、正常固结土共用一条临界状态线,不排水抗剪强度计算公式参数较少,易获取,易嵌入本构模型中,应用方便。

关键词：黏土超固结比临界状态 α屈服面模型不排水抗剪强度

高温下及高温冷却后中柱失效足尺RC梁-柱子结构抗连续倒塌性能

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建筑结构学报 2024年第7期45卷 153-165页

作者：金浏兰冬璆张仁波钱凯李健杜修力北京工业大学城市减灾与防灾防护教育部重点实验室北京100124 桂林理工大学土木建筑工程学院广西桂林541004

为研究RC框架结构在受火工况下的破坏机理以及抗连续倒塌机制,基于热-力顺序耦合方法建立了足尺的三维有限元数值模型。在验证模型准确性的基础上,对高温下及高温冷却后的中柱失效足尺RC梁-柱子结构展开Pushdown分析,并研究了受火时间... 详细信息

为研究RC框架结构在受火工况下的破坏机理以及抗连续倒塌机制,基于热-力顺序耦合方法建立了足尺的三维有限元数值模型。在验证模型准确性的基础上,对高温下及高温冷却后的中柱失效足尺RC梁-柱子结构展开Pushdown分析,并研究了受火时间、边柱受火及抗震构造等因素的影响,并与前期基于1/2缩尺子结构展开的研究进行对比。有限元分析结果表明:在高温下,由于钢筋和混凝土力学性能的退化,子结构的第一峰荷载明显下降;当受火时间为30 min时,子结构的破坏模式与常温下相似,最终失效由靠近中柱梁端钢筋断裂控制;而当受火时间超过60 min时,子结构的破坏由梁顶部钢筋截断处的破坏控制;高温冷却后子结构可相继发展压拱机制和悬索机制抵抗倒塌,其变形能力及极限荷载与常温下相近。此外,在边柱受火时间超过60 min并冷却后,拟静力作用下子结构边柱发生轴心受压破坏;在受火时间为30~120 min时,采用抗震构造可使高温冷却后子结构的极限荷载和变形能力分别至少提高51%和39%。

关键词：钢筋混凝土结构梁-柱子结构有限元分析高温连续倒塌抗力机制

基坑开挖引起下卧隧道变形的多案例分析及变形预测算式

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工业建筑 2024年

作者：吕林海蒋明杰谢忠铭王炳华黄钟晖广西大学土木建筑工程学院广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁轨道交通建设集团有限公司南宁轨道交通投资集团有限公司

收集统计国内32个在既有隧道上方进行基坑开挖的实际地下工程案例，根据土质分为含砂细粒土和含砾细粒土两类地层，将相关的数据进行整理归纳，统计基坑平面尺寸、相对位置以及常用的控制措施等，分析重要因素对隧道最大隆起位移的影响... 详细信息

收集统计国内32个在既有隧道上方进行基坑开挖的实际地下工程案例，根据土质分为含砂细粒土和含砾细粒土两类地层，将相关的数据进行整理归纳，统计基坑平面尺寸、相对位置以及常用的控制措施等，分析重要因素对隧道最大隆起位移的影响，在此基础上提出含砂细粒土和含砾细粒土地层基坑开挖引起最大隧道隆起位移的预测算式，并与其他预测算式和实际案例工程进行对比分析验证。研究表明：基坑开挖面积A越大，卸荷率R越大、基坑形状因子α越大、隧道上跨基坑长度Lt越长，则基坑开挖引起最大隧道隆起位移wmax也越大，但是单个影响因素与最大隧道隆起位移相关性不强，因此须要综合考虑重要影响因素才能科学预测基坑开挖引起隧道变形；采用αR(lg A+ln Lt)作为表征基坑开挖引起最大隧道隆起位移的整体影响因子，发现wmax与αR(lg A+ln Lt)呈现较好线性关系。

关键词：工程案例基坑开挖下卧隧道隆起位移预测算式

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双向齿条传动摩擦纳米发电机非线性动力学

振动工程学报 2024年

作者：莫帅王震刘文斌张伟广西大学特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室广西大学机械工程学院

考虑时变啮合刚度、时变支撑刚度、传动误差、齿侧间隙和轴承间隙，建立双向齿条传动摩擦纳米发电机系统非线性动力学模型。采用龙格库塔法求解系统振动微分方程，得到系统的时变啮合力图、时频图、相图、FFT频谱图、庞加莱截面图、分... 详细信息

考虑时变啮合刚度、时变支撑刚度、传动误差、齿侧间隙和轴承间隙，建立双向齿条传动摩擦纳米发电机系统非线性动力学模型。采用龙格库塔法求解系统振动微分方程，得到系统的时变啮合力图、时频图、相图、FFT频谱图、庞加莱截面图、分岔图和三维频谱图，探究外部负载激励频率对系统动力学特性的影响。结合摩擦纳米发电技术，获取不同参数下T ENG的输出性能，研究外部载荷激励频率和啮合刚度对系统能量收集的影响机理。结果表明：双向齿条传动摩擦纳米发电机机械传动系统具有明显的非线性特性，合理选择外部负载激励频率和啮合刚度，避免不稳定区间的控制，可以提高机械能转换效率，增加T ENG的发电量。

关键词：摩擦纳米发电机(TENG) 输出性能能量收集非线性动力学

航空非正交偏置面齿轮分汇流系统非线性动力学

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力学学报 2024年第4期56卷 1110-1122页

作者：莫帅黄祖瑞刘翊恒张伟广西大学机械工程学院省部共建特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室南宁530004 直升机传动技术国防科技重点实验室南京210016

在面齿轮传动系统研究领域,研究对象多为单级面齿轮副,针对面齿轮分汇流传动系统动态特性的研究内容相对较少.聚焦航空非正交偏置面齿轮分汇流系统的非线性动力学特性,建立轴承滚动体变形、齿侧间隙以及综合传递误差的数学模型,推导出... 详细信息

在面齿轮传动系统研究领域,研究对象多为单级面齿轮副,针对面齿轮分汇流传动系统动态特性的研究内容相对较少.聚焦航空非正交偏置面齿轮分汇流系统的非线性动力学特性,建立轴承滚动体变形、齿侧间隙以及综合传递误差的数学模型,推导出包含轴承在内的非正交偏置面齿轮传动多自由度耦合弯扭组合动力学模型.利用数值方法求解航空非正交偏置面齿轮分汇流系统的振动微分方程,结合时域图、频域图、相图、Poincaré映射、李雅普诺夫指数以及分岔图研究复杂系统非线性动态特性.研究了激励频率和啮合阻尼比变化对分流级与汇流级齿轮副之间啮合线位移的影响,结果表明:系统分流级与汇流级在特定参数下表现出不同的非线性特性,随激励频率增大,分流级出现单周期、多周期以及混沌现象,而汇流级无混沌现象产生;随啮合阻尼比增大,分流级状态变化近似于逆倍周期分岔过程,而汇流级在较小的阻尼比也可能保持周期运动状态;合理的激励频率和啮合阻尼比能使得系统跳出混沌并保持稳定.

关键词：面齿轮轴承变形非线性动力学动态响应分岔理论

基于动态神经网络NARX时间序列的双排桩基坑变形预测

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广西大学学报（自然科学版） 2024年第1期49卷 49-59页

作者：侯福昌曾家俊江杰李结全范懿文广西瑞宇建筑科技有限公司广西南宁530004 桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004 广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004 广西建设职业技术学院土木工程学院广西南宁530004

针对目前基于含基本假设或经验公式的传统土力学计算方法,不能有效地反映具有多因素交叉性以及时空性的基坑变形规律,而监测数据时间序列能够真实地表现基坑土体变形的演变,以南宁市亭洪路72号河南水厂住宅小区危旧房改造项目双排桩基... 详细信息

针对目前基于含基本假设或经验公式的传统土力学计算方法,不能有效地反映具有多因素交叉性以及时空性的基坑变形规律,而监测数据时间序列能够真实地表现基坑土体变形的演变,以南宁市亭洪路72号河南水厂住宅小区危旧房改造项目双排桩基坑工程为依托,考虑开挖深度和土体暴露时间这2个因素对监测时间序列的影响,提出一种带有外部输入的非线性自回归(NARX)动态神经网络时间序列模型,多方位预测关键断面重要测点的竖向位移和水平位移。结果表明:预测值和实际监测数据的变化趋势具有较好的一致性,且竖向位移预测值与实际监测值的预测残差小于1.0 mm,水平位移预测残差小于0.3 mm。该模型预测效果良好,同时验证了此模型应用于双排桩基坑变形动态分析的可行性。

关键词：动态神经网络时间序列预测模型双排桩基坑变形

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浅埋隧洞塌方灾害微震实时监测与智能预警

水力发电 2024年

作者：苏国韶黄京华蒋剑青胡小川广西大学土木建筑工程学院工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西岩溶区水安全与智慧调控工程研究中心中建二局土木工程集团有限公司

针对浅埋隧洞围岩塌方灾害难以有效预警的问题，对微震传感器的多断面分散式布置方式、微震传感器的锚杆端安装方案、微震监测信号的高效降噪与智能识别方法、塌方灾害预警的风险管理等级标准、微震监测信号的云端智能分析平台以及基于... 详细信息

针对浅埋隧洞围岩塌方灾害难以有效预警的问题，对微震传感器的多断面分散式布置方式、微震传感器的锚杆端安装方案、微震监测信号的高效降噪与智能识别方法、塌方灾害预警的风险管理等级标准、微震监测信号的云端智能分析平台以及基于微震监测的塌方智能预警系统等若干关键技术进行了研究，并应用于广西那板水库新建1号灌溉发电放水系统引水隧洞工程。结果表明，所研发的关键技术是可行的，可解决已有微震监测技术不完全适用于浅埋隧洞破碎围岩的局限性问题，能有效提高隧洞塌方微震监测与预警的实时性与工作效率，并结合工程案例给出了基于微震特征参数的隧洞塌方前兆特征。

关键词：浅埋隧洞塌方灾害微震特征实时监测智能预警

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区域医疗系统抗震韧性综述

哈尔滨工业大学学报 2024年

作者：裴顺顺翟长海胡杰结构工程灾变与控制教育部重点实验室(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(哈尔滨工业大学)

韧性作为一种新的灾害风险管理理念，已成为防灾减灾领域的研究热点，考虑到医疗系统在城市运行和灾后救援中的重要作用，在地震期间和之后，区域医疗系统应该具有足够的韧性，并提供连续的医疗服务。如何综合考虑区域范围内多家医院和... 详细信息

韧性作为一种新的灾害风险管理理念，已成为防灾减灾领域的研究热点，考虑到医疗系统在城市运行和灾后救援中的重要作用，在地震期间和之后，区域医疗系统应该具有足够的韧性，并提供连续的医疗服务。如何综合考虑区域范围内多家医院和交通系统的安全性、应急响应能力、多系统的整合与协作，有效评估区域医疗系统的抗震韧性水平，并提出科学的改进建议，对发展韧性城乡具有重要的理论意义。本文通过梳理国内外文献，阐明了区域医疗系统韧性的概念和内涵，总结了地震后短期应急和长期修复两个阶段韧性评估的重点，归纳了现有区域医疗系统韧性的评估框架，从医院集群系统、面向医疗的交通系统、应急医疗服务系统和医疗—交通耦合系统4个方面阐述了现有评估方法。区域医疗系统韧性的研究旨在提高其面对灾害时的抵抗性、短期适应性和长期恢复性，这些研究对于满足紧急和日常的医疗需求以及指导灾后恢复具有重要意义。目前区域医疗系统抗震韧性的研究取得了一些进展，但仍然存在一些挑战，本文最后展望了未来的研究方向。

关键词：区域医疗系统医院交通系统抗震韧性功能评估恢复时间