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局域共振超材料表面波屏障带隙特性与隔振性能

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岩土力学 2024年第3期45卷 750-758,787页

作者：厉超庄培芝李利平张思峰周冲山东建筑大学交通工程学院山东济南250101 山东大学齐鲁交通学院山东济南250002 山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061

为有效解决轨道交通运营引发的地面振动问题,基于声学超材料概念提出一种局域共振超材料表面波屏障(locally resonant metamaterial surface wave barrier,简称LRMB)隔振方法,并采用混凝土和橡胶垫层构造出屏障结构。根据半无限空间弹... 详细信息

为有效解决轨道交通运营引发的地面振动问题,基于声学超材料概念提出一种局域共振超材料表面波屏障(locally resonant metamaterial surface wave barrier,简称LRMB)隔振方法,并采用混凝土和橡胶垫层构造出屏障结构。根据半无限空间弹性动力学理论,推导LRMB带隙计算的解析式,分析橡胶垫、混凝土参数对LRMB带隙特性的影响规律。基于轨道交通地面振动实测数据,探讨LRMB的隔振效果。研究结果表明:LRMB表面波带隙产生主要与其竖向振动有关,基于该模式建立的带隙计算方法是准确的;LRMB橡胶垫厚度增大,带隙起始频率降低,带隙宽度增大;LRMB橡胶垫宽度增大,带隙起始频率升高,带隙宽度减小;LRMB混凝土质量增大,带隙起始频率降低,带隙宽度增大;LRMB原胞数量增多,隔振效率提升,隔振效率达到20~25 dB;以济南轨道交通1号线工程为例,采用LRMB后地面振动衰减可达70%~80%,验证了LRMB的良好隔振性能。

关键词：声学超材料表面波波屏障带隙特性隔振性能

基于颗粒流模型的灰岩材料宏、细观参数的试验研究——以重庆市南川区甑子岩危岩为例

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重庆师范大学学报(自然科学版) 2024年第4期 50-60页

作者：唐红梅宋刚周福川杨健重庆交通大学岩土工程研究所

针对采用颗粒流模型离散单元法模拟陡高边坡压裂型塔柱状危岩失稳动态演绎过程中危岩体下部劣化区和中上部非劣化区灰岩的细观参数快速准确标定的难点问题，以平行黏结本构模型为颗粒流的接触模型，构建基于正交设计的三维离散元单轴压... 详细信息

针对采用颗粒流模型离散单元法模拟陡高边坡压裂型塔柱状危岩失稳动态演绎过程中危岩体下部劣化区和中上部非劣化区灰岩的细观参数快速准确标定的难点问题，以平行黏结本构模型为颗粒流的接触模型，构建基于正交设计的三维离散元单轴压缩试验，结合重庆市南川区甑子岩第二级陡崖的茅口组灰岩室内试验，通过灰色关联度、多因素方差和回归分析的相互验证，以获得灰岩6个主要细观参数与3个宏观参数之间的定量表达式。研究结果显示：灰岩的弹性模量与颗粒接触模量呈正相关线性增长，泊松比与颗粒刚度比呈对数增长，单轴抗压强度随平行黏结切向强度呈正相关线性增长。进一步构建了宏、细观参数之间的多元函数表达式，并提出灰岩材料细观参数标定流程，算例验证结果显示数值模拟试验结果与室内试验结果破坏模式、应力-应变曲线变化规律一致。所提出的方法可用于灰岩细观参数的快速标定，减少了试错法在细观参数标定过程中的盲目性和繁琐性，为该类压裂座溃型危岩失稳解体的PFC3D数值演绎提供了重要支撑。

关键词：颗粒流模型正交设计宏、细观参数灰岩灰关联

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隧道不良地质识别:方法、现状及智能化发展方向

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地球学报 2024年第1期45卷 5-24页

作者：许振浩邵瑞琦林鹏李术才向航韩涛李珊山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061 山东大学齐鲁交通学院山东济南250061

随着隧道施工对于不良地质识别精度要求的不断提高以及人工智能技术的发展,融合多源信息的不良地质智能化识别已成为发展趋势。本文首先阐述了常见的6种隧道不良地质类型及其地质成因,回顾分析了隧道主要的不良地质识别方法及现状,详细... 详细信息

随着隧道施工对于不良地质识别精度要求的不断提高以及人工智能技术的发展,融合多源信息的不良地质智能化识别已成为发展趋势。本文首先阐述了常见的6种隧道不良地质类型及其地质成因,回顾分析了隧道主要的不良地质识别方法及现状,详细介绍了笔者在不良地质智能化识别方面的探索性研究:基于机器学习利用图像识别技术对隧道围岩岩性与裂隙特征进行智能识别;融合图像和光谱特征进行不良地质识别;将地化分析融入到传统的超前钻探中,融合随钻参数和地化信息进行不良地质随钻识别,既可以发挥超前钻探在感知岩体质量和地层信息变化方面的优势,又可以发挥地化分析在岩性和不良地质异常识别方面的优势;基于地质与物探联合反演进行不良地质识别,旨在实现掌子面前方不良地质体“形”(位置、形态、规模)和“性”(性质和类型)的精确识别。最后,对隧道不良地质智能化识别的发展趋势进行了展望。

关键词：不良地质识别光谱测试地化测试随钻技术联合反演

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基于视觉的轻量化路面异常检测算法

吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：李军杨飞帆龚胜周科宇重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆机电职业技术大学车辆与交通学院

为实现针对复杂路面多种异常状况的快速、准确检测，本文提出了一种行车视角下的路面异常检测算法ATFL-YOLOv8。首先，采用ADown卷积模块替换基线模型(YOLOv8n)中的部分普通卷积进行高效的特征提取及采样；其次，在基线模型主干网络末... 详细信息

为实现针对复杂路面多种异常状况的快速、准确检测，本文提出了一种行车视角下的路面异常检测算法ATFL-YOLOv8。首先，采用ADown卷积模块替换基线模型(YOLOv8n)中的部分普通卷积进行高效的特征提取及采样；其次，在基线模型主干网络末端添加Triplet注意力层，提升模型的感知能力；再次，采用部分卷积思想构造出新的轻量化模块C2f-Faster，替换基线模型颈部网络中的C2f模块；最终，引入全新的LSCD-Head检测头进一步减少模型参数量并提升模型检测性能。测试结果显示，相较于基线模型，ATFL-YOLOv8在自建的行车视角下包含坑洞、裂缝、井盖、减速带的路面异常数据集上mAP0.5与mAP@0.5:0.95分别提升3.1%、4.2%，达到89.9%、59.7%；同时参数量、浮点运算数量、模型大小分别下降47%、37%、45%，降至1.61M、5.2G、3.31MB，经实车验证，证明其具备一定低速下行车端路面异常检测能力。

关键词：路面异常目标检测轻量化车辆工程

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高应变速率下的铝合金增塑降弹效应研究

中国机械工程 2024年

作者：夏亮亮徐勇李杰解文龙刘雪飞张士宏鲁东大学交通学院中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心重庆江东机械有限责任公司

针对高强轻质材料复杂薄壁构件在室温成形过程中存在的因低塑性导致的破裂和因大回弹导致的尺寸偏差等问题，以航空广泛应用的2024铝合金作为研究对象，分别开展低、高应变速率下的单向拉伸实验，以探究应变速率对2024铝合金塑性的影响... 详细信息

针对高强轻质材料复杂薄壁构件在室温成形过程中存在的因低塑性导致的破裂和因大回弹导致的尺寸偏差等问题，以航空广泛应用的2024铝合金作为研究对象，分别开展低、高应变速率下的单向拉伸实验，以探究应变速率对2024铝合金塑性的影响规律；通过对比分析普通冲压、高速冲压和冲击液压三种加载方式下不同角度的板材弯曲成形，解耦分析高应变速率和液体介质对板材回弹的影响规律。结果表明，高应变速率加载下2024铝合金表现出明显的“增塑”，其伸长率最大增幅可达到112.92%；在兼具高速加载特性和液压加载特性的冲击液压加载方式下，2024铝合金表现出明显的“降弹”，回弹角最大降幅达到110.25%，出现负回弹现象。2024铝合金在冲击液压加载下所表现出的增塑降弹效应，为高强轻质材料复杂薄壁构件的形性一体化成形提供了一个新思路。

关键词：铝合金高应变速率冲击液压成形增塑降弹

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城市交通网络韧性提升及系统优化

城市交通网络韧性提升及系统优化

作者：苗志鑫山东交通学院

学位级别：硕士

近年来,人口迅速增长和气候变暖,使得全球范围内自然灾害的频率和强度增加。我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一,灾害种类多,时空分布不均,发生频率高,这使得交通网络运营中断变得更为常见。此外,管理不善、养护缺失以及恐怖袭击... 详细信息

近年来,人口迅速增长和气候变暖,使得全球范围内自然灾害的频率和强度增加。我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一,灾害种类多,时空分布不均,发生频率高,这使得交通网络运营中断变得更为常见。此外,管理不善、养护缺失以及恐怖袭击等不稳定因素也为城市交通网络韧性提出更大的挑战。基于以上背景,本文对城市交通网络韧性展开研究。首先,梳理了国内外相关研究,解析了不同学科下韧性的概念,对城市交通网络韧性的内涵予以补充。从网络结构和功能两个方面对城市交通网络韧性影响因素进行分类,利用DEMATEL-ISM模型对影响因素间的因果性质与逻辑关系进行分析,选取边有效比、最大连通率、结构熵、出行成功率和出行准点率作为城市交通网络韧性的评估指标,并综合考虑公交与地铁网络的运行特性及换乘特性,基于北京市实际线网数据,构建了公交-地铁加权复合网络。其次,统计了北京、上海、南京和重庆4个城市的交通网络突发运营事件,并对其类别、扰动时间和扰动范围进行了分析,基于分析结果设计了局部攻击、随机攻击和蓄意攻击3种扰动场景,对多攻击情景下的城市交通网络韧性进行测度及仿真。基于组合赋权法,定义了全局韧性指数,设计了随机恢复、偏好恢复和目标恢复三种恢复策略,对比分析了三种恢复策略对城市交通网络韧性系统优化的差异。结果表明:(1)在城市交通网络历史扰动事件中,技术扰动类事件发生的频率最高,其他扰动类事件的平均持续时间最长,且受扰动影响的车站范围比较广泛,主要出现在延误刚发生后的数列后方列车即将经过的5个车站内。(2)城市交通网络在受到不同类型的扰动时,其韧性表现也不同。具体来看,局部扰动因为只会破坏部分的网络结构,网络仍可保持较高的连通率,未受扰动的区域尚可满足居民的正常出行。蓄意扰动的方式是从城市中心向外围进行攻击,网络中节点的失效顺序有规律可循,各指标的变化较为平稳。而随机扰动则因为其攻击的无序性,各指标的下降速度更快,对城市交通网络更具破坏性。(3)不同恢复策略的恢复效果也不尽相同。随机恢复由于其无序性和随机性对网络的恢复效果较差。偏好恢复优先考虑了节点的流量属性,所以恢复效果优于随机恢复。而目标恢复虽然恢复效果最好,但由于节点恢复顺序方案较多,所以决策时间较长,缺乏一定的时效性。最后,基于城市交通网络突发运营事件的分析、城市交通网络韧性的测度及优化,从扰动发生的前期、中期和后期提出了城市交通网络韧性提升的策略。

关键词：城市交通网络突发运营事件网络韧性系统优化

钢管桩-石英砂界面宏观力学特性及细观行为演化研究

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钢管桩-石英砂界面宏观力学特性及细观行为演化研究

作者：马永明山东交通学院

学位级别：硕士

砂土作为岩土工程中的常见介质,广泛分布于沿河、沿海等经济活跃区域,随着该区域能源和交通项目的快速发展,钢桩基础因其出色的承载能力和施工效率成为海上钻井平台、海上风机、跨海特大桥的首选基础形式。钢-砂土界面的剪切特性直接影... 详细信息

砂土作为岩土工程中的常见介质,广泛分布于沿河、沿海等经济活跃区域,随着该区域能源和交通项目的快速发展,钢桩基础因其出色的承载能力和施工效率成为海上钻井平台、海上风机、跨海特大桥的首选基础形式。钢-砂土界面的剪切特性直接影响基础及上部结构的安全与稳定,本文依托潍坊市科技发展项目“考虑粗糙度影响的桩-海洋砂界面宏细观剪切特性与机理研究(2021KJHM29)”,以钢管桩-石英砂界面剪切问题为导向,综合运用室内试验与数值模拟手段,系统地分析了石英砂及钢-石英砂界面剪切的宏细观力学特性与颗粒运动特征,具体研究内容包括:(1)利用自主研制的大型多功能直剪仪开展石英砂直剪试验,研究了恒刚度加载0～1600 k Pa条件下不同粒径组石英砂的剪切力学特性和变形特性。结果表明:不同粒径组石英砂的剪切刚度随粒径的增大而增加;应变软化特性和内摩擦角随法向应力的增大而减弱。(2)改进了应变控制式直剪仪,设计了不同纹理尺寸的试验界面,开展了纹理尺寸与砂粒粒径双因素影响下的钢-砂界面剪切试验,研究了在水平和竖向两个方向,界面纹理尺寸逐渐增加造成的界面粗糙度变化,对钢-砂界面剪切力学特性的影响。结果表明:砂粒粒径与纹理尺寸的相对关系是影响界面峰值剪切应力变化的主要因素,界面抗剪强度由纹理内参与剪切的颗粒数量和颗粒-纹理间的嵌固咬合作用决定。(3)结合大型多功能直剪仪,以纹理体积为控制条件,设计了不同纹理数量的结构物界面,开展了恒刚度加载条件下的钢-石英砂界面剪切试验,研究了界面纹理分布情况对界面剪切特性的影响。结果表明:界面纹理数量增加,粗糙界面的摩擦角较平滑界面分别提升了1.57、1.98和2.03倍,应力-位移曲线的应变硬化现象逐渐转变为应变软化现象,相同纹理体积的界面粗糙度随纹理数量的增加而增大。(4)基于离散元分析方法,构建了钢-砂界面数值模型,研究了界面位移场、界面剪切带、力链网络、颗粒配位数的演化规律。结果表明:剪切位移、砂粒粒径、法向应力的增大均会造成界面剪切影响范围增大;力链网络的密集程度与法向应力成正比,与剪切位移成反比;配位数随砂粒粒径的增大有所降低,随法向应力和剪切位移的增加表现出增长趋势。

关键词：界面剪切钢界面石英砂力学特性

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考虑孔隙比影响的堆石料湿化试验及湿化模型

河海大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 29-36页

作者：王柳江毛航宇刘斯宏傅中志韩华强沈超敏河海大学水利水电学院江苏南京210098 河海大学土木与交通学院江苏南京210098 南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210029

对某堆石坝的坝壳料进行了不同密实状态下的单线法三轴湿化试验,分析了湿化变形随围压、应力水平以及初始孔隙比的变化规律。结果表明:在围压和应力水平相同条件下,随着初始孔隙比的减小,堆石料湿化轴向应变和体积应变均明显降低;初始... 详细信息

对某堆石坝的坝壳料进行了不同密实状态下的单线法三轴湿化试验,分析了湿化变形随围压、应力水平以及初始孔隙比的变化规律。结果表明:在围压和应力水平相同条件下,随着初始孔隙比的减小,堆石料湿化轴向应变和体积应变均明显降低;初始孔隙比对湿化应力剪胀规律影响不大,采用对数形式的湿化剪胀方程可对不同初始孔隙比条件下的湿化应力剪胀关系进行统一描述。对指数形式的湿化轴向应变经验模型进行修正,构建了考虑初始孔隙比及应力状态影响的湿化轴向应变计算模型,并联立湿化剪胀方程推导了湿化体积应变的计算公式,通过对三轴湿化试验结果进行模拟验证了该公式的合理性。

关键词：堆石料湿化试验初始孔隙比应力剪胀方程湿化模型

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电驱系统瞬态NVH特性分析与实验研究

振动．测试与诊断 2024年第3期44卷 551-559,622页

作者：黄修鹏郑光泽李晓峰唐元斌重庆工信职业学院轨道交通学院重庆401233 重庆理工大学车辆工程学院重庆400054 重庆德音科技有限公司重庆400050 招商局检测车辆技术研究院有限公司重庆401329

为了研究新能源汽车电驱系统的振动噪声特性,构建了电驱系统结构有限元模型,并施加相应的电磁力和轴承力,分析了电驱系统加速工况的振动噪声。首先,通过永磁同步电机的二维瞬态场分析,得到稳速工况点作用于定子齿的电磁力;其次,应用多... 详细信息

为了研究新能源汽车电驱系统的振动噪声特性,构建了电驱系统结构有限元模型,并施加相应的电磁力和轴承力,分析了电驱系统加速工况的振动噪声。首先,通过永磁同步电机的二维瞬态场分析,得到稳速工况点作用于定子齿的电磁力;其次,应用多体动力学分析得到电驱系统各稳速工况的轴承力;然后,提取稳速工况下电磁力和轴承力的主阶次激励,并用三次样条插值得到各阶次的瞬态激励力,进行电驱系统加速工况的振动噪声分析;最后,对比分析了半消声室台架实验结果与仿真结果。研究表明,综合考虑电磁激励和机械激励,并通过插值拟合成瞬态激励的方法能有效地预测电驱系统瞬态噪声-振动-声品质(noise vibration and harshness,简称NVH)特性。

关键词：电驱系统瞬态噪声-振动-声品质特性多体柔性动力学