检索结果-南通市图书馆

不同雷诺数下4∶1圆角矩形柱气动力特性及流场数值模拟研究

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工程力学 2024年第S1期41卷 332-338页

作者：于春放靖洪淼张记涛许浩然乔明哲刘庆宽石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 河北省风工程和风能利用工程技术创新中心石家庄050043 石家庄铁路职业技术学院铁道工程系石家庄050061

圆角化处理的矩形柱绕流具有复杂的气动力和流场特性。为深入了解圆角矩形柱的雷诺数(Reynolds number, Re)效应,采用基于计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)的大涡模拟(Large eddy simulation,LES)方法,开展了不同Re下... 详细信息

圆角化处理的矩形柱绕流具有复杂的气动力和流场特性。为深入了解圆角矩形柱的雷诺数(Reynolds number, Re)效应,采用基于计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)的大涡模拟(Large eddy simulation,LES)方法,开展了不同Re下宽高比4∶1圆角矩形柱绕流数值模拟,研究了不同Re下圆角矩形柱的气动力系数、斯特劳哈尔数(Strouhal number, St)、风压系数和流场等变化规律。结果表明:表面风压和时均流场在Re≤4×10^(3)时,Re效应显著,但当Re>4×10^(3)时,Re效应较弱。当Re≤4×10^(3)时,升力系数均方根和平均阻力系数随着Re先增大后减小,在Re=1×10^(3)时达到最大;而St先增大后减小再增大,分别在Re=2×10^(3)时达到最大,在Re=4×10^(3)时达到最小。回流长度随着Re先减小后增大,尾流旋涡中心逐渐后移。

关键词： 4∶1圆角矩形柱大涡模拟方法雷诺数气动力特性流场

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基于地铁隧道高分辨率图像的裂缝信息提取

测绘通报 2024年第4期 90-95页

作者：魏向辉孙亮赵烁阳石家庄铁路职业技术学院河北石家庄050041 石家庄铁道大学河北石家庄050043

随着运营年限的增长,地铁隧道会逐渐产生各类病害,裂缝是一种典型的病害现象。由于大部分裂缝的特征不突出,且受到地铁隧道内部电缆设备、划痕、蜘蛛网等线状干扰物的影响,现有裂缝检测方法在高分辨率图像下效果不佳。本文以衬砌裂缝为... 详细信息

随着运营年限的增长,地铁隧道会逐渐产生各类病害,裂缝是一种典型的病害现象。由于大部分裂缝的特征不突出,且受到地铁隧道内部电缆设备、划痕、蜘蛛网等线状干扰物的影响,现有裂缝检测方法在高分辨率图像下效果不佳。本文以衬砌裂缝为研究对象,基于自主研发的隧道相机系统,实现对隧道表面信息的无损数据采集,获取4096×2168像素的高分辨率图像数据;明确裂缝识别的干扰因素,基于病害特性构建干扰数据集及真实纹理数据集;以掩码-区域卷积神经网络(Mask R-CNN)模型为基准框架,采用K-means和遗传算法对区域建议网络(RPN)网络进行参数优化;利用对比试验和消融试验说明本文算法的检测效果和表现性能。结果表明,本文算法能实现高分辨率图像下隧道裂缝的识别和长度测量,漏检和误检概率更低,对细长、特征不太明显的裂缝具有较好的检测性能,裂缝测量值可为地铁的运营维护提供参考。

关键词： Mask R-CNN 高分辨率图像尺寸聚类裂缝长度测量

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基于轨道不平顺的无缝线路稳定性统计分析

铁道科学与工程学报 2024年第5期21卷 1843-1853页

作者：谢铠泽王琪刘万里蔡小培赵维刚石家庄铁道大学基础设施安全与应急铁路行业重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

为弥补现有无缝线路稳定性设计未区分轨道平顺性等级的不足,基于轨道不平顺数值模拟方法和无缝线路稳定性有限元分析方法,提出考虑轨道不平顺和道床横向阻力随机性的无缝线路稳定性概率统计分析方法。针对不同半径的铁路线路,研究轨道... 详细信息

为弥补现有无缝线路稳定性设计未区分轨道平顺性等级的不足,基于轨道不平顺数值模拟方法和无缝线路稳定性有限元分析方法,提出考虑轨道不平顺和道床横向阻力随机性的无缝线路稳定性概率统计分析方法。针对不同半径的铁路线路,研究轨道不平顺、道床横向阻力大小及位置分布随机性对钢轨允许温升分布规律的影响,并与现有无缝线路稳定性分析方法计算结果进行对比。研究结果表明:当道床横向阻力服从正态分布时,单独考虑道床横向阻力大小随机性时,钢轨允许温升近似服从极值I型分布;单独考虑轨道不平顺随机性、同时考虑道床横向阻力大小及位置分布随机性或综合考虑上述3个因素随机性时,钢轨允许温升均服从正态分布;以不少于95%保证率定义的钢轨允许温升标准值及均值随着线路平顺性的改善而增加;不同曲线半径条件下,现有“等波长-有限元”确定的钢轨允许温升与美国五级谱对应钢轨允许温升标准值相近,与其他轨道谱对应结果则存在较大差异;在综合考虑轨道不平顺、道床横向阻力大小及位置分布三因素随机性条件下,建立表征钢轨允许温升分布的均值、标准差及标准值与曲线半径间的显式映射关系,使无缝线路稳定性分析中考虑线路平顺性等级成为了可能。研究结果为进一步优化铁路无缝线路极限状态法设计提供了参考。

关键词：轨道不平顺无缝线路稳定性允许温升正态分布标准值

节段拼装变截面波形钢腹板连续组合箱梁的剪切性能试验研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第3期51卷 170-181页

作者：赵品邵旭东荣学亮刘鑫道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室(石家庄铁道大学) 河北石家庄050043 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 河北自贸区汉曹铁路有限公司河北唐山063200

为了研究节段预制拼装波形钢腹板连续组合箱梁的抗剪性能,制作两片缩尺试验梁,包括节段拼装变截面波形钢腹板连续箱梁和相同尺寸的整体浇筑变截面波形钢腹板连续箱梁.通过静力试验和数值分析,得到了节段拼装梁的剪应力分布规律、波形钢... 详细信息

为了研究节段预制拼装波形钢腹板连续组合箱梁的抗剪性能,制作两片缩尺试验梁,包括节段拼装变截面波形钢腹板连续箱梁和相同尺寸的整体浇筑变截面波形钢腹板连续箱梁.通过静力试验和数值分析,得到了节段拼装梁的剪应力分布规律、波形钢腹板承剪比例等.结果表明:在中跨对称加载作用下,中跨1/4位置处节段拼装梁与整体梁波形钢腹板的剪应力沿梁高方向均匀分布,节段拼装梁的剪应力值要大于整体梁的相应值.推导出节段拼装变截面波形钢腹板组合箱梁的剪应力计算公式,并考虑施工工艺对剪应力的影响,通过与实测值对比验证公式的准确性.两片试验梁的波形钢腹板的承剪比受荷载影响较小,保持一个恒定的比例;两片试验梁在中支座位置处的钢腹板承剪比均为50%,并沿着试验梁纵向方向向两侧不断增大;在中跨1/4位置,节段拼装梁钢腹板的承剪比达到85%以上,整体梁的钢腹板在该位置的承剪比在75%左右,两片试验梁在边跨相应位置承剪比相差不大.将适用于节段拼装混凝土箱梁的AASHTO接缝抗剪强度计算公式乘0.9可用于接缝截面抗剪承载力计算;上述公式值与试验值、有限元结果的误差在5%左右,可以较好地预测钢混组合结构胶接缝的抗剪强度.

关键词：桥梁工程节段拼装剪切性能室内试验变截面波形钢腹板抗剪承载力

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防雪栅对铁路路堑风致雪堆积防治效果研究

铁道学报 2024年第4期46卷 148-155页

作者：马文勇李赛魏腾博李江龙孙元春李飞强石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁路职业技术学院河北石家庄050061

针对铁路路堑易发生严重积雪灾害的问题,采用风洞试验方法,研究了防雪栅在减轻风致积雪灾害方面效果,为铁路线路防灾工程设计提供参考。在风洞中,首先分别试验了在6.5、7.5、8.5 m/s风速下边坡比为1∶4和1∶1.5的路堑内雪粒堆积演化过程... 详细信息

针对铁路路堑易发生严重积雪灾害的问题,采用风洞试验方法,研究了防雪栅在减轻风致积雪灾害方面效果,为铁路线路防灾工程设计提供参考。在风洞中,首先分别试验了在6.5、7.5、8.5 m/s风速下边坡比为1∶4和1∶1.5的路堑内雪粒堆积演化过程;然后布置防雪栅,在相同试验条件下观测其在减轻路堑积雪灾害方面的效果;最后根据测量数据计算对比有无防雪栅时路堑路面积雪量差异,定量评估防雪栅防治效果。此外,采用数值模拟手段分析防雪栅、路堑周围流场变化情况,进一步解释防雪栅的防雪机理。结果表明:上风侧坡度较缓的半开敞式路堑积雪严重;防雪栅能有效减轻路堑积雪灾害;漂移雪粒首先在背风侧距离防雪栅较远处沉积,随吹风持续积雪范围向两端延伸;防雪栅使来流风速在其背风侧急剧减弱致使漂移雪粒发生沉积,雪粒输运强度减小,从而实现挡雪减灾目的。

关键词：风吹雪风洞试验防雪栅路堑积雪分布

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铁路沿线光伏供电系统优化设计方法研究

铁道科学与工程学报 2024年第2期21卷 769-780页

作者：胡田飞刘济华张翊敏袁一飞梁硕石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁道大学河北省交通工程结构力学行为演变与控制重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 石家庄铁道大学交通运输学院河北石家庄050043

离网式太阳能光伏系统是解决铁路沿线设施电气化运维用电需求的必要途径。《光伏发电站设计规范》(GB 50797―2012)等相关规范的规定或建议一般以年最大发电量为目标,主要面向均衡性负载和并网发电,直接用于铁路沿线时存在盲目性。针对... 详细信息

离网式太阳能光伏系统是解决铁路沿线设施电气化运维用电需求的必要途径。《光伏发电站设计规范》(GB 50797―2012)等相关规范的规定或建议一般以年最大发电量为目标,主要面向均衡性负载和并网发电,直接用于铁路沿线时存在盲目性。针对铁路沿线特殊的用电场景与负载需求,提出了铁路沿线离网式光储系统的组件匹配原则及设计流程,构建了面向任意时间跨度的光伏供电系统优化设计模型,并基于Python语言编制了计算程序。模型包括太阳辐照量模型、光伏阵列倾角及间距模型、发电量模型、光伏组件数量及串并联方案模型、蓄电池模型、控制器模型及逆变器模型等。计算程序实现了光伏阵列最优倾角的自动搜索,可以针对不同地理位置、用电量和用电时间跨度(月、季节、年等)的负载需求,并考虑气象条件、组件性能衰减等因素的影响,完成光储系统的设计选型和安装方案优化。在准池铁路的实际应用表明,一年中光伏阵列在各月对应的最优倾角存在明显差异,6月达到最小值16°,12月达到峰值69°。以全年、夏半年、冬半年的最大总辐照量为目标时,最优倾角分别为46°、25°、61°。对于案例中冬季型负载,采用基于本文模型的设计方案相比规范建议方案节省投资8.8%。研究成果可为铁路沿线光伏供电系统应用提供一种便捷的设计方案。

关键词：铁路光伏供电系统光伏阵列太阳辐照量最优倾角冬季型负载

衬砌-围岩时效劣化影响下开裂衬砌服役可靠性分析

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铁道科学与工程学报 2024年第6期21卷 2535-2546页

作者：王大鹏王景春孙丽娟牛星徐强石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 石家庄铁道大学安全工程与应急管理学院河北石家庄050043 石家庄铁道大学交通运输学院河北石家庄050043 郑州铁路职业技术学院铁道工程学院河南郑州451460

隧道衬砌结构在服役期内多为含裂缝工作,并且在侵蚀环境长期作用下,隧道支护结构和围岩性能指标将发生劣化,将直接导致衬砌结构服役期内的可靠性降低。为研究劣化效应影响下含裂缝衬砌的服役性能,建立考虑围岩及衬砌劣化效应的时效可靠... 详细信息

隧道衬砌结构在服役期内多为含裂缝工作,并且在侵蚀环境长期作用下,隧道支护结构和围岩性能指标将发生劣化,将直接导致衬砌结构服役期内的可靠性降低。为研究劣化效应影响下含裂缝衬砌的服役性能,建立考虑围岩及衬砌劣化效应的时效可靠性分析模型。通过分析衬砌混凝土强度、弹性模量和围岩弹性模量的经时劣化规律,确定影响结构性能劣化参数的统计特征,建立基于线弹性断裂力学的裂缝尖端应力强度因子时变模型和衬砌时变可靠性分析框架。以某山岭病害铁路隧道为例,利用随机有限元法获取不同裂缝深度、裂缝位置情况下应力强度因子典型服役时间点的统计特征,采用蒙特卡洛法计算开裂衬砌典型服役时间点的可靠度指标。结合2个工程失效案例验证模型的有效性。研究结果表明:劣化效应对含裂缝衬砌服役性能影响显著,衬砌可靠度指标随服役时间增加而降低,在评价分析既有隧道服役性能时,需要考虑长期劣化效应的影响;裂缝应力强度因子与裂缝开裂深度成正相关,开裂深度越大,结构可靠度指标越低;不同位置裂缝因受力不同强度因子存在较大差异,拱肩处结构可靠性能衰减同拱顶处相似。边墙处由于受力较小,服役期内可靠度指标满足要求。模型可以较为准确地模拟和预测隧道开裂失效的情况,研究结果为准确评估开裂衬砌的服役性能提供了依据,为运营期隧道维修养护提供了参考。

关键词：隧道工程性能劣化时变可靠度应力强度因子蒙特卡洛法

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防风网对大跨度煤棚风荷载特性的影响

振动．测试与诊断 2024年第3期44卷 450-455,615,616页

作者：付赛飞贾娅娅周一航陈娟郑云飞刘庆宽石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043 石家庄铁路职业技术学院铁道工程系石家庄050043 河北省风工程和风能利用工程技术创新中心石家庄050043 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043

为了研究防风网对大跨煤棚风荷载的影响,通过风洞刚性模型测压试验,对3种透孔率的防风网下煤棚表面风荷载进行研究,分析了风向角、有无防风网和防风网透孔率对典型测点和分区的体型系数以及测点的脉动风荷载的功率谱特性的影响。结果表... 详细信息

为了研究防风网对大跨煤棚风荷载的影响,通过风洞刚性模型测压试验,对3种透孔率的防风网下煤棚表面风荷载进行研究,分析了风向角、有无防风网和防风网透孔率对典型测点和分区的体型系数以及测点的脉动风荷载的功率谱特性的影响。结果表明:不同风向角下,结构体型系数极值出现的位置和范围差别较大;防风网对减小煤棚风荷载有较好效果,放置防风网后煤棚表面呈现为绝对值较小的负压;大部分风向角下,20%的透孔率防风网对减小风荷载效果更好;不同位置测点受来流脉动影响情况不同,煤棚迎风侧角部测点脉动风荷载无量纲功率谱数值较大,且功率谱成分复杂,放置防风网后其峰值明显减小。

关键词：煤棚风洞试验防风网分区体型系数功率谱

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变转速工况下基于快速谱平均峭度图的列车轮对轴承故障诊断

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铁道学报 2024年第5期46卷 38-47页

作者：刘文朋杨绍普刘泽潮刘永强顾晓辉石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁道大学机械工程学院河北石家庄050043

由于受到轮轨激励的干扰,轮对轴承故障特征易被背景噪声所淹没,且在变转速模式下故障特征具有时变性,进一步加剧了提取难度。为此,提出一种基于快速谱平均峭度图的列车轮对轴承故障特征提取方法。根据频谱趋势将频谱划分为若干子带,采用... 详细信息

由于受到轮轨激励的干扰,轮对轴承故障特征易被背景噪声所淹没,且在变转速模式下故障特征具有时变性,进一步加剧了提取难度。为此,提出一种基于快速谱平均峭度图的列车轮对轴承故障特征提取方法。根据频谱趋势将频谱划分为若干子带,采用Meyer小波构造带通滤波器,计算每个窄带滤波信号的平均峭度并构造快速谱平均峭度图;选取最优频带进行解调,消除背景噪声的影响;通过相位函数对滤波信号进行迭代广义解调,解决时变故障冲击间隔带来的频谱模糊问题。仿真和试验分析结果表明所提方法有效克服了强背景噪声和时变故障特征的干扰,为变转速工况下轮对轴承故障特征提取提供了新的解决策略。

关键词：轮对轴承故障诊断变转速平均峭度迭代广义解调