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面向海工结构阴极防护用纳米水泥基热电复合材料制备及其温差自供能性

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2662-2673页

作者：袁士柯罗健林高乙博滕飞张纪刚刘昂张立卿青岛理工大学土木工程学院青岛266520 海洋混凝土教育部工程研究中心青岛266520 华东交通大学土木工程学院南昌330013

经略海洋及双碳背景下,用阴极防护(CP)技术提升海工结构服役寿命具有重要意义,然而需外加电源额外驱动。为此本文先用水热法合成纳米二氧化锰(nMnO_(2)),然后与碳纳米管(CNTs)复掺水泥砂浆体系中,制备纳米水泥基热电复合材料(NTEC);最后... 详细信息

经略海洋及双碳背景下,用阴极防护(CP)技术提升海工结构服役寿命具有重要意义,然而需外加电源额外驱动。为此本文先用水热法合成纳米二氧化锰(nMnO_(2)),然后与碳纳米管(CNTs)复掺水泥砂浆体系中,制备纳米水泥基热电复合材料(NTEC);最后将20个NTEC串联成1套热电发电模块,并结合电化学方法综合评价基于温差发电的NTEC热电模块直接用作海工结构钢筋CP系统电流供给源的可行性。结果表明:复掺有0.2wt%CNTs与5.0wt%nMnO_(2)的NTEC试件的热电系数、热电功率因数可分别达3612μV/℃和301.4μW·m^(-1)·℃^(-2),本征力学强度与耐久抗渗性得到保障;施加基于NTEC温差发电的CP,钢筋的腐蚀电位正移,腐蚀概率显著降低;施加基于NTEC热电模块的CP后能使钢筋腐蚀电流密度降低3个数量级,腐蚀电荷转移得到了抑制,腐蚀速率大为降低,实现海工结构钢筋CP的自供能,同时保障了其用作保护层的强度与耐久性。

关键词：海工结构阴极防护自供能纳米水泥基热电复合材料温差发电性能电化学性能

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高速列车通过最不利隧道气动阻力数值分析

西安交通大学学报 2024年第1期58卷 167-177页

作者：卫梦杰刘峰邸娟杨斯涵马健斌陈大伟太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111 太原科技大学车辆与交通工程学院太原030024

为了探明高速列车与最不利长度隧道耦合作用下列车气动阻力变化规律,以某动车组为计算模型,基于滑移网格技术和计算流体动力学(CFD)理论,采用k-ε两方程湍流模型对最不利隧道内8辆编组单车穿越和双车等速交会时的气动效应进行了三维数... 详细信息

为了探明高速列车与最不利长度隧道耦合作用下列车气动阻力变化规律,以某动车组为计算模型,基于滑移网格技术和计算流体动力学(CFD)理论,采用k-ε两方程湍流模型对最不利隧道内8辆编组单车穿越和双车等速交会时的气动效应进行了三维数值模拟,并结合遂渝线上二岩隧道实测数据对计算方法的可靠性进行了验证。结果表明:(1)列车所受气动阻力变化与列车头尾部的压差变化有直接关系,压差的升高和降低会引起阻力的增大和减小。(2)在隧道内以时速300 km单车穿越和双车交会过程中,整车最大气动阻力分别发生在列车入隧道后3.1 s和2.8 s时刻,阻力系数分别达到1.37和1.49,且此时头车阻力在整车中占比最大,分别为34.67%和36.57%。(3)当列车头头交会和头尾交会时,尾车阻力占比最大,分别为56.79%和37.33%;当列车尾尾交会时,头车阻力占比最大,为44.62%,而尾车阻力此时接近为0。(4)列车行驶速度提高会引起气动阻力迅速增大,当列车时速从250 km提升至400 km时,隧道内单车穿越和双车交会整车气动阻力平均值分别增大了132%和150%。研究结果可为车隧设计提供一定的参考。

关键词：高速列车最不利隧道气动阻力列车交会

基于多尺度损伤机制的CFRP铝合金粘接板冲击行为研究

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复合材料学报 2024年第4期41卷 2167-2179页

作者：姚潞何文涛马岩于航王艳超许家婧南通大学交通与土木工程学院南通226019 中国海洋大学工程学院青岛266100 南通大学纺织服装学院南通226019

碳纤维增强聚合物(CFRP)铝合金粘接板作为一种轻质高强的材料,被广泛用在飞机、汽车、高速列车等轻量化结构上。研究首先基于纤维/基体微观尺度建立代表性体积单元(RVE)单胞模型,预测单向CFRP的基本弹性力学参数,并通过RVE模型施加宏观... 详细信息

碳纤维增强聚合物(CFRP)铝合金粘接板作为一种轻质高强的材料,被广泛用在飞机、汽车、高速列车等轻量化结构上。研究首先基于纤维/基体微观尺度建立代表性体积单元(RVE)单胞模型,预测单向CFRP的基本弹性力学参数,并通过RVE模型施加宏观单位载荷计算宏-微观应力放大系数。其次考虑纤维基体微观失效准则与演化规律,开发复合材料宏-微观渐进损伤演化程序,再结合金属与复合材料粘接面的损伤模型,建立多尺度损伤机制的CFRP铝合金粘接板冲击仿真模型,并通过实验验证了数值模型的准确性与可靠性。最后通过数值模拟对CFRP铝合金粘接板在不同纤维铺层角度与不同纤维体积分数下的抗冲击行为进行参数化研究,结果表明纤维铺层方向对粘接板的抗冲击力学性能影响不大,而纤维体积分数对结构的冲击行为影响较大。

关键词： CFRP铝合金粘接板复合材料低速冲击微观失效多尺度模拟

基于速凝浆液流–固相变特性的裂隙岩体注浆扩散机制

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岩石力学与工程学报 2024年第5期43卷 1190-1203页

作者：张连震黄长鑫张庆松裴妍李志鹏杨文东刘军王晓晨中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580 山东大学土建与水利学院山东济南250061 山东交通学院交通土建工程学院山东济南250357 山东建筑大学土木工程学院山东济南250101

速凝类浆液流–固相变特性对裂隙岩体注浆扩散过程具有显著影响。为揭示速凝浆液裂隙岩体注浆扩散机制,以水泥–水玻璃浆液(C-S浆液)作为典型速凝浆液,提出采用基于屈服应力、黏度均随时间变化的Bingham流变本构模型描述速凝浆液流–固... 详细信息

速凝类浆液流–固相变特性对裂隙岩体注浆扩散过程具有显著影响。为揭示速凝浆液裂隙岩体注浆扩散机制,以水泥–水玻璃浆液(C-S浆液)作为典型速凝浆液,提出采用基于屈服应力、黏度均随时间变化的Bingham流变本构模型描述速凝浆液流–固相变特性,并通过室内试验获得C-S浆液的屈服应力、黏度时变方程,在此基础上建立速凝浆液裂隙注浆扩散过程理论模型。开展恒定注浆速率下的C-S浆液裂隙注浆模拟试验,获得注浆压力–时间关系与浆液压力空间分布情况,并对理论计算结果进行正确性验证,揭示速凝浆液屈服应力与黏度的时空分布特征,以及静水阻力、流体相阻力、固体相阻力三者在注浆扩散过程中的变化规律。研究结果表明:在C∶S体积比为1∶1,2∶1,3∶1三种工况下,C-S浆液的剪切应力–剪切速率关系均符合Bingham流变本构关系模型,随着C∶S体积比的增加,浆液流–固相变起始时间与结束时间均显著缩短,浆液屈服应力与黏度峰值均显著增加;相比试验结果,基于屈服应力与黏度均随时间变化的Bingham模型、屈服应力固定的Bingham模型、Newton模型的注浆压力计算结果最大误差分别为12.73%~19.62%,20.12%~29.44%,21.84%~31.35%,说明前1种模型优于后2种模型;在整个裂隙注浆扩散过程中,浆液流体相阻力先由0%快速增加至峰值,然后缓慢下降,固体相阻力在整个注浆扩散过程中一直呈近似线性增加趋势。不同C∶S体积比对注浆结束时刻的流体相阻力占比、固体相阻力占比影响不显著,注浆结束时刻的流体相阻力占比为81.7%~82.9%,固体相阻力占比为15.7%~17.3%。

关键词：岩石力学速凝浆液流–固相变特性裂隙注浆流变本构关系模拟试验

多种能场高性能加工复杂曲面关键技术研究进展

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机械工程学报 2024年第9期60卷 152-167页

作者：吴淑晶王大中谷顾全黄帅董国军郭国强安庆龙李长河上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001 上海航天精密机械研究所上海201600 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266520

综述多能场高性能加工复杂曲面关键技术的最新进展,展示该领域研究成果中的关键科学与技术问题。首先,系统分析了超声振动辅助加工技术、激光加工技术和电火花加工技术等高能场在复杂曲面加工中的应用形式与工艺特点。其次,揭示了电解... 详细信息

综述多能场高性能加工复杂曲面关键技术的最新进展,展示该领域研究成果中的关键科学与技术问题。首先,系统分析了超声振动辅助加工技术、激光加工技术和电火花加工技术等高能场在复杂曲面加工中的应用形式与工艺特点。其次,揭示了电解加工技术、微量润滑绿色辅助加工技术和磁力辅助研磨加工技术等非高能场加工技术对复杂曲面加工效率与表面质量的影响机制。同时,将多个能场的优势相结合,突破多能场应用的关键技术,改善复杂曲面的加工效果。系统分析了多能场复合加工技术中低能场与低能场、高能场与低能场耦合的技术发展现状。最后,分析多能场复合加工技术中能场叠加带来的技术局限性,并对该技术领域未来的发展态势进行展望,为多能场高性能加工复杂曲面的工程应用提供参考。

关键词：多场复合加工复杂曲面薄壁件超声振动加工微量润滑技术电化学加工激光加工

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基于多元自适应回归样条的汇合决策行为模型

清华大学学报（自然科学版） 2024年第1期64卷 55-62页

作者：李根翟伟黄海博任皎龙王登忠邬岚南京林业大学汽车与交通工程学院南京210037 山东理工大学建筑工程学院淄博255000 浙江省交通运输科学研究院杭州310023

为研究高速公路车辆汇合决策行为,采用一种非参数回归模型——多元自适应回归样条(multiple adaptive regression splines,MARS)模型建立了汇合决策行为模型。同时,采用美国下一代仿真(next generation simulation,NGSIM)项目中搜集的... 详细信息

为研究高速公路车辆汇合决策行为,采用一种非参数回归模型——多元自适应回归样条(multiple adaptive regression splines,MARS)模型建立了汇合决策行为模型。同时,采用美国下一代仿真(next generation simulation,NGSIM)项目中搜集的车辆轨迹数据US-101数据集,提取了速度差、纵向间距、横向位置和车线碰撞时间等参数作为影响变量,进行训练和预测,并与分类回归树、梯度提升决策树、随机森林、逻辑回归等模型进行对比。研究结果表明:汇合车辆与主线车道前车之间的速度差对汇合决策行为影响最大;MARS模型和梯度提升决策树模型对汇合决策行为的预测错误率分别低至0.141和0.138,准确性略高于分类回归树、随机森林和逻辑回归模型,但MARS模型的复杂度远低于梯度提升决策树模型,且能够生成显性表达式,反映影响变量之间的交互作用,利于工程应用。MARS模型能够准确预测汇合决策行为,可用于车辆辅助驾驶及自动驾驶系统。

关键词：公路运输汇合决策行为多元自适应回归样条交织区自动驾驶

4种用于温室除湿的亲水翅片管蒸发器热湿传递性能分析

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农业工程学报 2024年第1期40卷 247-256页

作者：管勇赵盛英郭延隆林源山胡万玲陈冲兰州交通大学环境与市政工程学院兰州730070 青岛海尔施特劳斯水设备有限公司青岛266100

温室冬季高效除湿需求已经成为制约中国温室产业高质量发展的技术难题之一。为了提高温室用冷冻除湿系统中亲水翅片管蒸发器的热湿传递性能,该研究建立了低温高湿工况下平翅片、带涡产生器平翅片、波纹翅片、开缝翅片4种亲水翅片管蒸发... 详细信息

温室冬季高效除湿需求已经成为制约中国温室产业高质量发展的技术难题之一。为了提高温室用冷冻除湿系统中亲水翅片管蒸发器的热湿传递性能,该研究建立了低温高湿工况下平翅片、带涡产生器平翅片、波纹翅片、开缝翅片4种亲水翅片管蒸发器空气侧的数值传热模型,采用蒸发器的换热量Q、努塞尔特数Nu、摩擦因子f、单位翅片面积析湿量和强化传热因子JF等评价参数,对比分析了低温高湿工况下4种亲水翅片管蒸发器空气侧热湿传递性能。结果表明,与平翅片相比,带涡产生器平翅片、波纹翅片、开缝翅片空气侧的Nu、Q和f均高于平翅片,且开缝翅片的Q和f在相同条件下均最大;4种翅片的f随入口风速的增大而大幅度减小,而相对湿度对f的影响较小;单位翅片面积析湿量均随入口风速和相对湿度的增大而增大,波纹翅片的除湿能力最优;在入口风速1~4 m/s和相对湿度80%~95%条件下,波纹翅片管蒸发器的JF因子平均值最大,其热性能最优;在冬季寒冷地区低温高湿的温室中,推荐选用波纹亲水翅片管蒸发器对温室内空气进行除湿。该研究可为温室低温高湿环境下除湿系统用亲水翅片管蒸发器的设计与应用提供参考。

关键词：温室数值分析蒸发器除湿热湿传递性能

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虚拟编组条件下城轨列车单元灵活运用方法

交通运输系统工程与信息 2024年第5期24卷 140-147页

作者：周厚盛戚建国杨立兴石俊刚张慧敏北京交通大学系统科学学院北京100044 华东交通大学交通运输工程学院南昌330013 青岛大学质量与标准化学院山东青岛266071

基于虚拟编组运输组织模式,本文考虑客流时间和空间特征与列车单元实时动态编组之间的耦合关系,协调不同运营方向列车之间的虚拟联挂和虚拟摘解操作,研究虚拟编组条件下城市轨道交通列车单元灵活运用问题。具体地,将列车单元数量分配和... 详细信息

基于虚拟编组运输组织模式,本文考虑客流时间和空间特征与列车单元实时动态编组之间的耦合关系,协调不同运营方向列车之间的虚拟联挂和虚拟摘解操作,研究虚拟编组条件下城市轨道交通列车单元灵活运用问题。具体地,将列车单元数量分配和周转衔接作为主要决策变量,以极小化总乘客等待时间和系统运营成本为目标,考虑虚拟编组列车单元分配、列车单元周转和乘客分配等约束条件,构建可用CPLEX等软件直接求解的混合整数线性规划模型。最后,以某城市轨道交通线路为例设计数值实验以验证所提方法的有效性。实验结果表明:相较于固定编组(6编组)方案,本文方法可降低约32.8%的总乘客等待时间,同时降低20.9%的系统运营成本;相较于固定编组(8编组)方案,本文方法在仅增加0.3%的总乘客等待时间情况下,降低40.7%的系统运营成本。上述实验结果表明,虚拟编组技术在提升城市轨道交通效率方面的潜在优势,且具有一定的实用价值。

关键词：铁路运输列车单元灵活运用混合整数线性规划虚拟编组

周环取代基对酞菁在不同基质中光谱性能的影响

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光谱学与光谱分析 2024年第10期44卷 2953-2958页

作者：秦静王可栋胡雪芳陈肖媛刘超青岛黄海学院智能制造学院车辆工程系山东青岛266555

将不同周环取代基的金属酞菁均采用溶胶-凝胶(Sol-gel)工艺法掺入二氧化硅(SiO2)凝胶玻璃基质中,制备了金属酞菁掺杂的复合凝胶玻璃。系统研究了酞菁铅系列、酞菁铝系列和酞菁锌系列中不同周环取代基种类和位置对酞菁在N,N-二甲基酰胺(D... 详细信息

将不同周环取代基的金属酞菁均采用溶胶-凝胶(Sol-gel)工艺法掺入二氧化硅(SiO2)凝胶玻璃基质中,制备了金属酞菁掺杂的复合凝胶玻璃。系统研究了酞菁铅系列、酞菁铝系列和酞菁锌系列中不同周环取代基种类和位置对酞菁在N,N-二甲基酰胺(DMF)溶液和二氧化硅凝胶玻璃基质中的紫外-可见吸收光谱的影响,以检测不同周环取代基的种类和位置对酞菁在不同基质中的存在状态及其影响因素。首先研究了周环取代基种类的影响:在DMF溶液中,不同周环取代基-CP、-OAr、 t-Bu的引入,均可使大环π电子形成更大的共轭体系,使最大电子吸收波长产生红移;在复合凝胶玻璃中,掺杂金属酞菁以多聚物的形式存在,使其紫外-可见光谱中的特征吸收峰均变得弥散;研究了周环取代基位置的影响:对酞菁铝系列研究了周环取代基-OAr分别在α和β位时,α-AlTPOPcCl和β-AlTPOPcCl在DMF溶液和二氧化硅复合凝胶玻璃中的紫外-可见吸收光谱,结果表明:在DMF溶液中,由于电子共轭效应,α位的取代基相比β位其特征峰有所红移;在复合凝胶玻璃中,α-AlTPOPcCl的紫外-可见吸收光谱与其在DMF溶液中几乎相同,说明α-AlTPOPcCl在这两种基质中以单体形式存在,而β-AlTPOPcCl在复合凝胶体系中吸收光谱峰型弥散,说明该酞菁在复合体系中多以团聚体形式存在。研究结果为进一步研究酞菁掺杂复合凝胶玻璃的光学性能奠定了基础,为非线性光限幅性能材料及器具的研究奠定了理论基础。

关键词：酞菁复合凝胶玻璃紫外-可见吸收光谱