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单板焊接空心球节点受拉承载性能研究

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第1期57卷 1-10页

作者：陈志华蔡汝锐刘红波温锁林天津大学建筑工程学院天津300072 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300072 河北工程大学土木工程学院邯郸056038

单板焊接空心球节点常用做弦支穹顶上部结构连接拉杆或拉索的节点,单板主要承受拉力并传递至焊接空心球,为了满足工程设计的要求,需对其受拉承载性能进行研究.通过试验,研究了不同参数的单板焊接空心球节点轴拉状态下的受力性能和破坏机... 详细信息

单板焊接空心球节点常用做弦支穹顶上部结构连接拉杆或拉索的节点,单板主要承受拉力并传递至焊接空心球,为了满足工程设计的要求,需对其受拉承载性能进行研究.通过试验,研究了不同参数的单板焊接空心球节点轴拉状态下的受力性能和破坏机理,建立有限元模型并进行验证,该模型能较好地反映单板焊接空心球节点轴拉性能,通过有限元模型参数化分析揭示了节点尺寸、加劲肋、单板尺寸等参数对其力学性能的影响规律,并提出单板焊接空心球轴拉承载力计算公式.研究结果表明:单板焊接空心球在轴拉作用下为应力集中导致的剪切强度破坏,破坏发生在单板端部与空心球连接处,表现为焊接空心球被撕裂;有限元应力云图得出破坏时沿着单板平面内拉力方向的剪应力起主要作用;单板焊接空心球节点的受拉承载力随单板宽度及空心球壁厚的增大而明显增大,空心球直径的增大会使承载力略有降低,单板的厚度增加使节点承载力略有提高,单板的高度对节点承载力的影响较小,空心球内设置加劲肋能使承载力提高至少20%;基于参数化提出的单板焊接空心球节点的受拉承载力计算公式能简便地计算出单板焊接空心球节点的承载力,相对误差在±15%以内,满足工程设计误差要求.研究工作可为今后外接单板的焊接空心球节点分析设计提供参考.

关键词：单板焊接空心球节点数值模拟轴拉性能承载力

超临界CO_(2)动力循环热量流模型与高效求解方法

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工程热物理学报 2024年第2期45卷 535-542页

作者：辛永琳赵甜孙清晗李霞陈群清华大学工程力学系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

超临界CO_(2)动力循环结构紧凑、效率更高,然而工质物性变化剧烈,工质输运与能量传递等多种非线性过程相互耦合,导致传统建模和求解复杂,难以实现精确、高效模拟。本文基于超临界CO_(2)动力循环的热量流模型,提出一种基于广义Benders分... 详细信息

超临界CO_(2)动力循环结构紧凑、效率更高,然而工质物性变化剧烈,工质输运与能量传递等多种非线性过程相互耦合,导致传统建模和求解复杂,难以实现精确、高效模拟。本文基于超临界CO_(2)动力循环的热量流模型,提出一种基于广义Benders分解的高效求解算法,将系统控制方程按线性、(显式/隐式)非线性等数学性质分类处理,利用变量梯度信息迭代更新。相比于传统算法,新方法鲁棒性更好,收敛域扩大48%;当迭代初值偏差较小时,计算效率更高。

关键词：超临界CO_(2)布雷顿循环广义Benders分解热量流法求解算法鲁棒性

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铝合金型材挤压弯曲一体化成形技术研究进展

塑性工程学报 2024年第4期31卷 46-55页

作者：赵国群孙宇彤喻俊荃山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室山东济南250061

相比于直型材,铝合金弯曲型材更适用于日益复杂的部件形状并能更好地满足轻量化需求,具有提升部件结构强度和刚度、节约空间及增加工业设计自由度等优点,在汽车、高铁和航空航天等领域具有广泛用途。相较于传统冷弯成形技术,挤压弯曲一... 详细信息

相比于直型材,铝合金弯曲型材更适用于日益复杂的部件形状并能更好地满足轻量化需求,具有提升部件结构强度和刚度、节约空间及增加工业设计自由度等优点,在汽车、高铁和航空航天等领域具有广泛用途。相较于传统冷弯成形技术,挤压弯曲一体化成形技术在生产弯曲型材方面具有流程短、精度高、缺陷少等优点,因而受到广泛关注。重点综述了基于外部弯曲装置和材料差速流动的挤压弯曲一体化成形技术的研究进展,分析并总结了不同挤压弯曲一体化成形技术的原理及发展现状,对比了不同挤压弯曲一体化成形技术的优缺点,最后展望未来发展趋势及其研究方向。

关键词：铝合金弯曲型材挤压弯曲一体化外部弯曲材料差速流动

响应型固体功能表面的浸润性可逆调控研究进展

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机械工程学报 2024年第7期60卷 144-173页

作者：吴春亚孙瑞江侯博李曦光吴佳昊刘畅陈明君哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室哈尔滨150080 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

浸润性可逆调控响应型表面是一种通过外部刺激响应材料或形貌可控微观结构实现静态/动态浸润性可逆转换的固体表面,可有效解决传统特殊浸润表面性能单一、结构固定等问题,更符合基础研究和工程现场的多样化、时变性应用需求。着眼于表... 详细信息

浸润性可逆调控响应型表面是一种通过外部刺激响应材料或形貌可控微观结构实现静态/动态浸润性可逆转换的固体表面,可有效解决传统特殊浸润表面性能单一、结构固定等问题,更符合基础研究和工程现场的多样化、时变性应用需求。着眼于表面浸润性能主观调控中关键技术的发展态势,综述分析了响应型固体表面的类型特征、制备方法和应用前景。根据外部刺激类型,将响应型功能表面归纳为基于化学组成和基于微观结构两大类,重点围绕光响应型、温度响应型、pH响应型和磁场响应型等功能表面的响应材料、响应原理、调控机制及性能特点展开系统分析,聚焦于两类响应功能表面制备方法,梳理其基本原理、技术特色及其优劣性,并深入探讨了两类表面在可控油水分离、微液滴/流体操控等领域的潜在应用价值。最后指出了浸润性可逆调控表面在发展过程中需要面临的挑战和仍需注重解决的问题,希望能为后续人工响应型功能表面研究工作的大规模推进提供参考。

关键词：功能表面可逆调控浸润性响应类型制备方法应用前景

黏土中海上风力机桩-筒复合基础地震响应分析

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太阳能学报 2024年第2期45卷 189-197页

作者：张小玲李赟琪王丕光穆坤程星磊城市与工程安全减灾教育部重点实验室(北京工业大学) 北京100124 天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384

参考NREL海上风力机结构参数,基于ABAQUS软件平台,建立黏土中海上风力机桩-筒复合基础的三维整体有限元模型;采用总应力形式的非线性运动硬化模型描述黏土的不排水动应力应变响应,通过编制Matlab程序实现随机风荷载及波浪荷载的模拟;开... 详细信息

参考NREL海上风力机结构参数,基于ABAQUS软件平台,建立黏土中海上风力机桩-筒复合基础的三维整体有限元模型;采用总应力形式的非线性运动硬化模型描述黏土的不排水动应力应变响应,通过编制Matlab程序实现随机风荷载及波浪荷载的模拟;开展地震及风、浪、流荷载共同作用下海上风力机桩-筒复合基础的时域整体动力响应分析,揭示桩-筒复合基础的承载机理,分析地震烈度、土体强度及基础尺寸对桩-筒复合基础动力响应的影响规律。

关键词：海上风力机数值模拟地震响应黏土桩-筒复合基础

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交通荷载作用下聚氨酯加固海砂动力特性

复合材料学报 2024年第3期41卷 1447-1457页

作者：沈扬阳龙段力群刘若男马林建河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室南京210024 陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室南京210007

采用聚氨酯型固化剂对我国某地海砂进行改良处理,以快速提升其浅层地基承载能力,为定量评价其固化性能,研发适用于聚氨酯固化海砂的空心圆柱制样方法,开展了不同动应力比及加载频率下的固化前后海砂的空心圆柱扭剪试验,并结合SEM结果分... 详细信息

采用聚氨酯型固化剂对我国某地海砂进行改良处理,以快速提升其浅层地基承载能力,为定量评价其固化性能,研发适用于聚氨酯固化海砂的空心圆柱制样方法,开展了不同动应力比及加载频率下的固化前后海砂的空心圆柱扭剪试验,并结合SEM结果分析微观加固机制。试验表明:未固化试样的应变及孔压发展随动应力比的变化呈现3种形式,试验所得围压频率一定时临界动应力比η’=0.33。固化前的海砂在不同频率条件下,频率f越小,循环荷载的累积效应越明显,应变与孔压的发展速率越快,并以f=1.5 Hz为界,呈现两种发展趋势。固化后的海砂抗变形能力大大加强,在改变动应力比及频率两组加载条件下的轴向累积应变均不超过0.7%,且孔压发展限制均不超过20 kPa,部分加载条件孔压出现负值,产生剪胀现象。SEM结果分析表明,固化剂反应后占据了砂土内部的部分孔隙,反应生成的固化膜联结在一起,与砂颗粒形成了一种“砂粒嵌裹于固化膜”的稳定的空间结构,同时增加了试样的相对密实度,使颗粒重新排列阻力增大,从而极大提升了固化试样的力学性能。

关键词：聚氨酯海砂交通荷载轴向累积应变孔压发展

天然不含节竹管在轴向压缩冲击载荷下冲击响应与吸能特性的数值分析

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应用力学学报 2024年第3期41卷 629-641页

作者：周盈侠缪馥星徐挺金跃宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室宁波315211

天然不含节竹管在工程中应用较广,研究此类天然薄壁管结构的抗冲击能力具有重要的意义。利用分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB),研究天然竹管的抗冲击性能并进行有限元分析。在ABAQUS中应用三维Hashin和Puck单向... 详细信息

天然不含节竹管在工程中应用较广,研究此类天然薄壁管结构的抗冲击能力具有重要的意义。利用分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB),研究天然竹管的抗冲击性能并进行有限元分析。在ABAQUS中应用三维Hashin和Puck单向纤维复合材料失效准则,结合应变率效应对强度的修正建立竹管本构模型,对冲击载荷下的天然不含节竹管进行模拟,得到的动态应力-应变曲线和破坏模式与SHPB实验接近,验证有限元模型的准确性。结果表明:实验与模拟的极限抗压强度误差最小为2.19%、最大为8.68%;在不同的冲击压缩载荷下,竹管出现端面压溃、沿轴向劈裂等破坏形式;竹管外壁节点处的位移、速度和加速度响应均随冲击载荷的增加而增加;随冲击载荷升高,入射能、反射能、吸收能和比吸能随时间均呈上升趋势,透射能随时间变化不大;不含节竹管的峰值载荷远低于薄壁圆管GFRP (glass fiber reinforcement plastic),但比吸能较为接近,说明不含节竹管并不适用于需承受大冲击能量的高速冲击防护领域。初步结果可为竹管用于工程结构防护给予理论参考。

关键词：不含节竹管轴向冲击冲击响应吸能特性有限元分析

基于三轴不排水有效应力路径的结构性剑桥模型的修正研究

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岩土工程学报 2024年

作者：加瑞李逸群雷华阳姜宇轩天津大学建筑工程学院天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室

室内外试验和工程实践都表明天然沉积黏土具有一定的结构性,因此建立结构性本构模型对准确预测天然黏土的力学响应和解决实际岩土工程问题具有重要意义。首先基于结构性黏土的三轴固结不排水试验的有效应力路径对结构性剑桥(SCC)模型进... 详细信息

室内外试验和工程实践都表明天然沉积黏土具有一定的结构性,因此建立结构性本构模型对准确预测天然黏土的力学响应和解决实际岩土工程问题具有重要意义。首先基于结构性黏土的三轴固结不排水试验的有效应力路径对结构性剑桥(SCC)模型进行了两点改进:(1)对附加孔隙比Δe的计算公式进行了修正,可以准确模拟结构性黏土超过临界状态线后的有效应力路径;(2)考虑了屈服面内的塑性即亚屈服特性,可以较好地模拟屈服面内的有效应力路径。然后利用修正结构性剑桥(MSCC)模型对结构性黏土的侧限压缩试验、三轴固结不排水和三轴固结排水试验进行了模拟计算,并与试验结果和SCC模型的计算结果进行了对比分析,结果表明MSCC模型可以更好的模拟结构性黏土的三轴不排水有效应力路径以及侧限压缩和三轴固结排水试验的应力应变曲线。最后对MSCC模型中的参数β(屈服面内塑性变形参数)、p’yi(初始结构屈服应力)、Δei(初始附加孔隙比)、b (结构破损速率)、γ(剪切引起结构破损的参数)和ω(反映结构性对塑性流动准则的影响)进行了参数敏感性分析,结果表明参数β影响结构性黏土屈服面内的有效应力路径,参数p’yi影响峰值强度,参数Δei影响残余强度,参数b和γ影响峰值后的强度衰减速率,参数ω影响强度开始衰减时的偏应变大小。

关键词：结构性黏土结构性剑桥模型有效应力路径亚屈服附加孔隙比

LNG储罐混凝土超低温冻融损伤演化规律研究

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建筑材料学报 2024年

作者：谢剑司家伟亢二聪孙雅丹天津大学建筑工程学院天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室

为明确泄漏工况下LNG储罐混凝土超低温冻融损伤演化规律，进行了C50F300混凝土的超低温冻融试验，并与快速冻融试验结果进行对比，通过相对动弹性模量来评估LNG储罐混凝土的冻融损伤累积。研究结果表明，快冻法无法真实反映LNG储罐混凝... 详细信息

为明确泄漏工况下LNG储罐混凝土超低温冻融损伤演化规律，进行了C50F300混凝土的超低温冻融试验，并与快速冻融试验结果进行对比，通过相对动弹性模量来评估LNG储罐混凝土的冻融损伤累积。研究结果表明，快冻法无法真实反映LNG储罐混凝土在超低温冻融条件下的损伤演化规律；基于Weibull分布理论，建立了实验室模拟冻融条件与储罐泄漏工况下混凝土冻融损伤的等效关联，为后续相关研究提供理论基础。

关键词：混凝土 LNG储罐超低温冻融损伤抗冻性