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中厚板弯曲问题的完全光滑有限元法

计算力学学报 2025年

作者：陈莘莘钟星月李庆华华东交通大学土木建筑学院

基于Reissner-Mindlin板弯曲理论，建立了中厚板弯曲问题的完全光滑有限元法。这种方法不仅改善了有限元方法刚度矩阵过刚的数值缺陷，而且采用光滑积分伪弱形式对应变矩阵中的剪切项进行处理。相对于光滑应变技术，光滑积分伪弱形式需... 详细信息

基于Reissner-Mindlin板弯曲理论，建立了中厚板弯曲问题的完全光滑有限元法。这种方法不仅改善了有限元方法刚度矩阵过刚的数值缺陷，而且采用光滑积分伪弱形式对应变矩阵中的剪切项进行处理。相对于光滑应变技术，光滑积分伪弱形式需要引入形函数不定积分处理过程，且对形函数连续性的要求没有降低。由于光滑应变技术和光滑积分伪弱形式的引入，在计算中厚板弯曲问题的刚度矩阵时所有的区域积分都可转化为光滑域的边界积分，并且无需坐标映射和雅可比矩阵计算。算例分析表明，将完全光滑有限元法用于中厚板弯曲问题的分析是行之有效的，并且具有很强的抗网格畸变能力。

关键词：中厚板弯曲问题光滑应变技术完全光滑技术不规则单元

聚乙烯醇纤维掺量与铁尾矿砂替代率对混凝土抗压性能的影响

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济南大学学报(自然科学版) 2025年第2期39卷 245-251,262页

作者：郎文丽谢群惠婧赵鹏济南大学土木建筑学院

为了实现固体废物铁尾矿的充分利用，在聚乙烯醇纤维混凝土中加入铁尾矿砂替代天然砂和机制砂，制备聚乙烯醇纤维-铁尾矿砂混凝土试件，探讨不同聚乙烯醇纤维掺量、铁尾矿砂替代率对试件抗压强度的影响。结果表明：掺加聚乙烯醇纤维质... 详细信息

为了实现固体废物铁尾矿的充分利用，在聚乙烯醇纤维混凝土中加入铁尾矿砂替代天然砂和机制砂，制备聚乙烯醇纤维-铁尾矿砂混凝土试件，探讨不同聚乙烯醇纤维掺量、铁尾矿砂替代率对试件抗压强度的影响。结果表明：掺加聚乙烯醇纤维质量分数为0、0.1%的试件均表现为脆性破坏，最终抗压破坏形态为典型的对顶角锥形；在掺加聚乙烯醇纤维质量分数为0.2%、0.3%的条件下，试件抗压破坏形态具有较好的完整性；当聚乙烯醇纤维掺量相同时，不同铁尾矿砂替代率的试件抗压破坏形态基本相似；当掺加聚乙烯醇纤维质量分数为0.3%时，试件抗压强度最大，并且铁尾矿砂替代率小于70%时的试件抗压强度与未掺加铁尾矿砂的试件抗压强度相差较小，而当铁尾矿砂替代率大于70%后，试件抗压强度明显减小；随着铁尾矿砂替代率的增大，试件抗压强度先增大后减小，在铁尾矿砂替代率为30%时达到最大值，并且大于普通混凝土试件的抗压强度。

关键词：纤维增强混凝土抗压性能铁尾矿砂替代率聚乙烯醇纤维

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串联型惯容系统多自由度结构地震响应分析

计算力学学报 2025年第1期42卷 130-138页

作者：管涛王善库葛新广王昌盛信阳职业技术学院建筑工程学院信阳464000 柳州工学院土木建筑学院柳州545004 黄淮学院建筑工程学院驻马店463000

研究串联型惯容系统多自由度结构随机地震响应的简明封闭解,分析了惯容系统参数及设置位置对结构减震性能的影响。首先,根据串联型惯容系统力学构造图,建立多自由度结构-惯容系统耦合地震动方程。其次,运用二次式分解法推导出建筑结构... 详细信息

研究串联型惯容系统多自由度结构随机地震响应的简明封闭解,分析了惯容系统参数及设置位置对结构减震性能的影响。首先,根据串联型惯容系统力学构造图,建立多自由度结构-惯容系统耦合地震动方程。其次,运用二次式分解法推导出建筑结构节点相对于地面的绝对位移、层间节点位移及串联型惯容系统阻尼力等系列响应的0~2阶谱矩的简明封闭解。最后,通过算例,验证所提方法的正确性并研究了惯容系统参数及设置位置对结构减震性能的影响。研究表明,串联型惯容系统对结构层间位移和顶层绝对位移的减震性能具有非一致性特点;在层间位移较大的楼层设置惯容系统的布置策略是经济可行的。本文可为惯容系统实际工程应用提供参考。

关键词：串联惯容系统简明封闭解二次式分解法参数分析阻尼器布置策略

基于纤维素纳米晶体界面聚合制备抗有机污染的高通量复合纳滤膜

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膜科学与技术 2025年第1期45卷 20-29,39页

作者：丰桂珍张火梅陈俊莫凯琳崔志成华东交通大学土木建筑学院南昌330013

为改善传统聚酰胺纳滤膜的渗透分离和抗污染性能,将亲水性纤维素纳米晶体(CNCs)通过界面聚合反应引入纳滤膜聚酰胺层,制备了抗污染的纤维素纳米晶体复合纳滤膜(TFN-25膜).利用扫描电镜、Zeta电位等手段对TFN-25膜进行表征,并研究CNCs对... 详细信息

为改善传统聚酰胺纳滤膜的渗透分离和抗污染性能,将亲水性纤维素纳米晶体(CNCs)通过界面聚合反应引入纳滤膜聚酰胺层,制备了抗污染的纤维素纳米晶体复合纳滤膜(TFN-25膜).利用扫描电镜、Zeta电位等手段对TFN-25膜进行表征,并研究CNCs对纳滤膜表面形貌、结构、渗透分离和抗污染性能的影响.结果表明,TFN-25膜表面形成了球状结构,粗糙度增大,亲水性和电负性增强;在0.4 MPa的操作压力下,TFN-25膜的纯水通量为37.73 L/(m^(2)·h),Na_(2)SO_(4)截留率为96.67%;在21 h脱盐实验中保持良好的稳定性;TFN-25膜对腐殖酸、牛血清蛋白和海藻酸钠的通量恢复率分别为97.80%、85.05%和91.45%,抗污染性能有所提升.

关键词：纤维素纳米晶体界面聚合复合纳滤膜抗污染

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生物质基纳滤膜的制备及抗菌性能研究进展

工业水处理 2025年

作者：丰桂珍莫凯琳张火梅陈俊崔志成康乐蓉华东交通大学土木建筑学院

传统的石油基纳滤膜以其能耗低、分离效率高等优点在水处理领域得到广泛应用，但高碳排、不可生物降解的石油基材料被过度开发，限制了纳滤膜的可持续发展。生物质材料具有零碳排、可再生、产量高、成本低和官能团丰富的特点，是天然抗... 详细信息

传统的石油基纳滤膜以其能耗低、分离效率高等优点在水处理领域得到广泛应用，但高碳排、不可生物降解的石油基材料被过度开发，限制了纳滤膜的可持续发展。生物质材料具有零碳排、可再生、产量高、成本低和官能团丰富的特点，是天然抗菌剂和易抗菌功能化的绿色环保型膜材料之一。以生物质有机高分子壳聚糖、纤维素和木质素为主线，分别从材料分类、特性和抗菌性生物质高分子的合成方法三个方面介绍了膜制备中的生物质原料及其衍生物。总结了基于生物质材料改性的纳滤膜制备方法，包括界面聚合法、层层自组装法和共混法等。在此基础上归纳了近年来关于生物质基纳滤膜抗菌性能的研究成果，分析了壳聚糖、纤维素和木质素改性纳滤膜的抗菌机理，得出生物质材料是开发抗菌性环境友好型纳滤膜的适宜选择。最后对生物质基纳滤膜的制备方法和抗菌性能的进一步研究进行展望。

关键词：生物质膜材料纳滤膜制备方法抗菌膜

20 kHz空气射流激振技术及涡轮叶片高阶振动研究

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推进技术 2025年

作者：赵玉杰李磊孙守义伍佳伟宋誉宇岳珠峰西北工业大学力学与土木建筑学院

明确涡轮叶片的高阶振动特性，对研究高频振动导致的涡轮叶片高周疲劳失效问题具有重要作用。但是，由于现有激振技术限制，开展8 kHz以上的涡轮叶片高阶振动特性研究较为困难。重点研究了最高激振频率达20 kHz的空气射流激振试验技术... 详细信息

明确涡轮叶片的高阶振动特性，对研究高频振动导致的涡轮叶片高周疲劳失效问题具有重要作用。但是，由于现有激振技术限制，开展8 kHz以上的涡轮叶片高阶振动特性研究较为困难。重点研究了最高激振频率达20 kHz的空气射流激振试验技术，并将其应用于涡轮叶片的高阶振动特性研究。空气射流激振技术基于空气射流原理，并利用喷嘴盘与待测叶片配合，使喷射出的高压空气形成简谐气流激励。采用理论分析与试验测试开展了空气射流激振技术验证，结果显示激振力除了出现设定激振频率外，还明显地出现了倍频成分，但其线性度S2、S3最大仅为11.63%与4.71%，表明空气射流激振技术具有良好的定频激振能力。将采用空气射流激振技术的涡轮叶片高阶振动特性结果与模态试验结果对比，前4阶固有频率的最大相对误差仅为1.49%，因此，空气射流激振试验技术可以准确地获得涡轮叶片的高阶振动特性。

关键词：涡轮叶片高周疲劳简谐气流激励空气射流激振高阶振动特性

地下水渗流富水砂层竖井冻结温度场时空演化规律及敏感性分析

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隧道建设(中英文) 2025年第02期 268-283页

作者：荣传新屠卓龙伟张润泽安徽理工大学土木建筑学院

为研究冻结竖井施工中地下水渗流对冻结温度场时空演化规律的影响,以淮北煤田临涣矿区袁店二矿为工程背景,根据现场实测数据及水热耦合数值模拟计算结果分析现场砂土渗透地层温度场的时空演化规律;通过控制变量法,研究流速、冻结管间距... 详细信息

为研究冻结竖井施工中地下水渗流对冻结温度场时空演化规律的影响,以淮北煤田临涣矿区袁店二矿为工程背景,根据现场实测数据及水热耦合数值模拟计算结果分析现场砂土渗透地层温度场的时空演化规律;通过控制变量法,研究流速、冻结管间距、冻结管直径及盐水温度对温度场的影响;结合灰色关联度理论对冻结温度场进行敏感性分析。研究结果表明:1)冻结竖井施工中,开挖及筑壁带来的施工热扰动对井帮处冻结壁的形成有削弱作用,地下水渗流使得冻结管布置圈径外侧上下游温度相差2～4℃。2)通过数值计算结果与现场实测数据的对比验证,证实将SFCC(soil freezing characteristic curve)离散试验数据公式化并嵌入数值计算软件中,能够可靠地模拟埋深135 m富水砂层的温度场演化过程。3)富水砂层在冻结30 d时冻结壁交圈,冻结100 d时冻结壁有效厚度可达5 m以上,且渗流方向上的冻结温度场分布和上下游冻结壁温度变化具有明显差异。4)单因素作用下,冻结管直径与盐水温度的变化对上游冻结壁厚度及非对称系数的影响较小,变化幅度均不超过10%;而冻结管间距的改变对交圈时间影响显著,变化幅度超过60%。5)流速小于5 m/d时,交圈时间对盐水温度最为敏感,上游冻结壁厚度和冻结壁非对称系数对冻结管间距最为敏感;流速大于5 m/d时,交圈时间和冻结壁非对称系数受流速影响最为显著,上游冻结壁厚度受冻结管间距影响最为显著。

关键词：竖井水热耦合冻结温度场数值模拟地下水渗流敏感性分析

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公路隧道改扩建方案比选及施工工法数值模拟

济南大学学报(自然科学版) 2025年第1期39卷 56-62页

作者：刘天琦冯现大何家智济南大学土木建筑学院山东济南250022

为了分析公路隧道改扩建方案的可行性以及公路隧道不同改扩建施工工法时围岩扰动后的力学特性,以济南绕城高速港沟立交至殷家林枢纽段改扩建工程某公路隧道为研究对象,比选3种公路隧道改扩建方案;建立三维数值模型,对比最佳方案不同施... 详细信息

为了分析公路隧道改扩建方案的可行性以及公路隧道不同改扩建施工工法时围岩扰动后的力学特性,以济南绕城高速港沟立交至殷家林枢纽段改扩建工程某公路隧道为研究对象,比选3种公路隧道改扩建方案;建立三维数值模型,对比最佳方案不同施工工法时的围岩力学特性;利用有限差分软件FLAC 3D内置的FISH语言对围岩塑性区体积求和计算,探讨左线公路隧道改扩建过程对右线公路隧道的影响。结果表明:综合考虑改扩建施工难度、运营安全性、后期提速、管养难度、工程造价等因素,确定公路隧道改扩建为双八车道隧道为公路隧道改扩建最佳方案;围岩位移随着公路隧道开挖深度的增加而增大,并且在开挖断面处增大最快;围岩的压应力集中区为公路隧道的拱脚处,而拱顶和拱底压应力较小并向拉应力转变;围岩塑性区破坏方式以剪切破坏为主,可及时施作支护结构控制围岩变形;综合考虑公路隧道改扩建施工的可行性、安全性和经济性,确定中隔壁法为公路隧道改扩建最优施工工法。

关键词：隧道工程改扩建公路隧道数值模拟施工工法围岩稳定性

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商业街道形态对移动机器人路径规划的影响

城市发展研究 2025年第02期 13-19页

作者：丁杰王林申张宣峰付佳济南大学土木建筑学院山东建筑大学设计集团有限公司

机器人在城市空间中的应用日益广泛，为探讨商业街道形态对移动机器人路径规划的影响，采用机器人操作系统，利用VS Code编程，集成Gazebo、Rviz搭建仿真环境。使用Gmapping算法、AMCL和move＿base功能包，实现移动机器人路径规划。通... 详细信息

机器人在城市空间中的应用日益广泛，为探讨商业街道形态对移动机器人路径规划的影响，采用机器人操作系统，利用VS Code编程，集成Gazebo、Rviz搭建仿真环境。使用Gmapping算法、AMCL和move＿base功能包，实现移动机器人路径规划。通过修改商业街道界面连续性、宽度、障碍物数量和分布、街廓线形式，分析不同街道形态对移动机器人路径规划效率的影响。结果显示，连续的街道界面增加路径规划耗时，街道宽度大于或小于7m时会提高路径规划效率，减少障碍物数量并优化其分布可减少路径规划时间，街廓线有凸出且对称将增加路径规划耗时。研究揭示了商业街道形态在固定算法前提下与移动机器人路径规划效率间的关系，提出了机器人时代下商业街道治理的基本逻辑。

关键词：商业街道形态移动机器人路径规划影响