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圆台形大空心率中空夹层钢管混凝土构件压扭性能研究

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建筑结构学报 2024年第3期45卷 136-147页

作者：邓然周绪红王宇航冀卫东文浩重庆大学土木工程学院重庆400045 香港理工大学土木及环境工程学系中国香港999077 金风科创风电设备有限公司北京100176

圆台形大空心率中空夹层钢管混凝土(TLHR-CFDST)基于传统中空夹层钢管混凝土(CFDST)发展而来,在实际工程中常受到压-扭复合荷载作用。为研究TLHR-CFDST构件的压扭性能,设计了6个试件并进行静力加载试验,主要试验参数包括锥角、空心率和... 详细信息

圆台形大空心率中空夹层钢管混凝土(TLHR-CFDST)基于传统中空夹层钢管混凝土(CFDST)发展而来,在实际工程中常受到压-扭复合荷载作用。为研究TLHR-CFDST构件的压扭性能,设计了6个试件并进行静力加载试验,主要试验参数包括锥角、空心率和轴压比。在试验的基础上,建立TLHR-CFDST压扭构件的有限元模型,进一步分析其工作机理和参数影响。结果表明:在压扭荷载作用下,TLHR-CFDST构件在上部截面发生破坏;当锥角增大时,构件的抗扭刚度和受扭承载力下降,而空心率对受扭承载力影响较小;当轴压比不超过0.4时,构件表现出良好的延性,但当轴压比大于0.4后,构件的扭矩-扭转角曲线出现下降段,受扭承载力有较大程度的降低;在钢管的约束下,混凝土受扭开裂后可以继续承担荷载;构件在不同参数下的压扭承载力相关曲线基本一致。基于承载力相关方程,建立了适用于TLHR-CFDST构件的压扭承载力计算方法,该方法预测的承载力与试验及数值计算结果吻合较好。

关键词：中空夹层钢管混凝土构件锥角大空心率复合荷载作用静力试验有限元分析压扭性能

浮式风机气动推力和扭矩同时满足相似条件的模型试验方法研究

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中国造船 2024年第2期65卷 86-101页

作者：郝红彬郑兴陈淑玲香港理工大学土木与环境工程学系中国香港999077 哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001 江苏科技大学船舶与海洋工程学院镇江212003

在风浪水池中基于弗劳德相似开展的浮式风机模型试验无法同时满足雷诺相似,导致模型风机难以同时满足推力和扭矩相似。基于气动推力和扭矩相似条件,应用模型叶片几何重构方法重新求解模型风机的叶轮转速和叶片桨距角,提出了一种风机气... 详细信息

在风浪水池中基于弗劳德相似开展的浮式风机模型试验无法同时满足雷诺相似,导致模型风机难以同时满足推力和扭矩相似。基于气动推力和扭矩相似条件,应用模型叶片几何重构方法重新求解模型风机的叶轮转速和叶片桨距角,提出了一种风机气动推力和扭矩同时满足相似要求的试验方法。首先进行风洞模型试验,验证模型风机可在全风速范围内同时满足推力相似和扭矩相似要求;然后通过数值模拟验证实型和模型关于风机和浮式支撑平台之间相互作用的相似性,结果表明缩尺模型试验能较准确地预报实型系统的运动响应以及风机的气动推力和扭矩。

关键词：模型试验浮式风机气动推力相似气动扭矩相似

基于深度卷积神经网络的人员疏散时间快速预测方法

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系统工程理论与实践 2024年第4期44卷 1376-1388页

作者：赵思琪陈娟王巧夏钤强卢紫嫣马剑西南交通大学交通运输与物流学院成都610031 西南交通大学地球科学与环境工程学院成都610031 香港理工大学土木与环境工程系中国香港999077

预测人员疏散时间是大规模人群管控、建筑平面布局优化的关键.现有研究关注人员疏散理论模型的建立,忽视了疏散模型的时间和空间复杂度高难以实现快速预测的这一问题.复杂建筑空间环境以及人员的空间分布是决定疏散时间长短的决定性因素... 详细信息

预测人员疏散时间是大规模人群管控、建筑平面布局优化的关键.现有研究关注人员疏散理论模型的建立,忽视了疏散模型的时间和空间复杂度高难以实现快速预测的这一问题.复杂建筑空间环境以及人员的空间分布是决定疏散时间长短的决定性因素,本文提出以建筑空间环境和人位置分布图像为输入的疏散时间快速计算方法.设计不同空间布局、不同疏散人数、不同出口个数及宽度的疏散场景,使用人员疏散元胞自动机模型(CA)开展模拟计算构建样本数据库.构建疏散时间快速预测模型FastEvacNet,训练标定该深度卷积神经网络模型,测试模型预测疏散时间的可靠度与效率.结果表明,在整个测试集上的MAPE值为8.21%,模型整体预测精度良好,泛化能力强.模型对疏散时间的预测用时几乎不依赖于疏散场景的复杂度,计算效率相较于CA模型提升三个数量级;当以数据流的形式传入网络进行批量预测时,可提升四个数量级.

关键词：疏散时间卷积神经网络元胞自动机计算效率

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超硫水泥对有害离子的固化以及长期性能研究

建筑材料学报 2024年

作者：班加星陆建鑫潘智生香港理工大学土木与环境工程学系中国地质大学(北京)水资源与环境学院

普通硅酸盐水泥（OPC）是一种广泛使用的胶凝材料，其生产会伴随大量的碳排放，为了实现碳中和，本文制备出一种由矿渣、磷石膏和阴极射线管玻璃组成的新型低碳超硫水泥（SPCS），并将其固化和长期性能与OPC进行了对比。阴极射线管玻璃... 详细信息

普通硅酸盐水泥（OPC）是一种广泛使用的胶凝材料，其生产会伴随大量的碳排放，为了实现碳中和，本文制备出一种由矿渣、磷石膏和阴极射线管玻璃组成的新型低碳超硫水泥（SPCS），并将其固化和长期性能与OPC进行了对比。阴极射线管玻璃是含有多种重金属的危险废弃物，本研究将玻璃粉作为胶凝材料以及玻璃砂作为骨料应用到SPCS与OPC中，对比了两种胶凝体系对重金属的固化效果以及耐久性。结果表明，SPCS比OPC具有更致密的孔结构，更优异的重金属固化效果以及耐久性，同时也能更显著地抑制碱骨料反应。

关键词：低碳胶凝材料固化稳定化重金属耐久性废弃玻璃

一种基于火灾图像和人工智能的热释放速率计算方法

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燃烧科学与技术 2024年第1期30卷 69-74页

作者：王自龙张天航黄鑫炎香港理工大学建筑环境与能源工程学系中国香港900777

火焰的热释放速率是描述火灾行为和危险性的重要参数之一,然而由于火灾场景的复杂性,传统的火灾热释放速率测量方法无法适用.本文旨在探索一种基于人工智能和图像的火灾热释放速率预测方法,用于火灾场景下火灾强度的识别,进而为消防应... 详细信息

火焰的热释放速率是描述火灾行为和危险性的重要参数之一,然而由于火灾场景的复杂性,传统的火灾热释放速率测量方法无法适用.本文旨在探索一种基于人工智能和图像的火灾热释放速率预测方法,用于火灾场景下火灾强度的识别,进而为消防应急救援提供依据.用于火灾热释放速率识别的深度学习模型(Swin Transformer)由美国国家标准技术研究所公开的火灾图像量热数据库训练而成,其中包含火灾测试89例,不同时刻的5万多张火灾图像.所得模型可根据火灾场景下拍摄的火灾图像实时识别火灾的大小.其预测结果表明,即使在不同火源的场景下,深度学习模型可以通过当前的火灾图像对火灾热释放速率进行有效识别,这将为未来的智慧消防系统开发提供有效的支持.

关键词：火灾图像人工智能火灾量热 Swin Transformer

落石被动柔性防护网非线性静力设计方法及验证

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工程地质学报 2024年第2期32卷 719-727页

作者：赵雷廖林绪刘耀鹏余志祥齐欣许浒金云涛西南交通大学土木工程学院成都610031 香港理工大学土木及环境工程学系中国香港999077

被动柔性防护网是一种常见的落石灾害防治措施。针对当前落石被动柔性防护网尚无适用的工程化设计方法的现状,以非线性计算过程中结构内能与设计防护能级相等作为加载完成的判别准则,建立了落石被动柔性防护网的非线性静力设计方法。基... 详细信息

被动柔性防护网是一种常见的落石灾害防治措施。针对当前落石被动柔性防护网尚无适用的工程化设计方法的现状,以非线性计算过程中结构内能与设计防护能级相等作为加载完成的判别准则,建立了落石被动柔性防护网的非线性静力设计方法。基于LS-DYNA对250~5000 kJ共8种常用能级的被动柔性防护网开展非线性动力分析,明确了冲击力的分布范围及相对大小,形成了适用于不同能级落石被动柔性防护网非线性静力设计的荷载模式。为了有效模拟被动柔性防护网特殊的受力特征,开发了由索单元与受拉弹簧单元组成的非线性耗能单元用于耗能器模拟,开发了内部由多段索单元组成的滑移索单元用于滑移边界以及网环单元模拟。基于对网片冲击试验的反演和3500 kJ被动柔性防护网的设计及足尺冲击试验检验,验证了所提出的落石被动柔性防护网非线性静力设计方法的有效性。

关键词：落石被动柔性防护网非线性静力分析设计方法荷载模式试验验证

单、双孔隙结构非饱和黏土孔隙分布变化规律试验研究

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岩土力学 2024年第2期45卷 353-363,374页

作者：张思奇裴华富谭道远朱鸿鹄大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 香港理工大学土木与环境工程学系中国香港南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023

由于孔隙分布曲线的复杂性,在非饱和过程中黏土的孔隙结构变化规律尚不明晰,这导致基于孔隙分布模型计算土-水特征曲线存在较大的误差。针对这一问题,基于干缩试验与压汞试验,对单孔与双孔结构重塑黏土在脱湿过程中孔隙分布曲线的变化... 详细信息

由于孔隙分布曲线的复杂性,在非饱和过程中黏土的孔隙结构变化规律尚不明晰,这导致基于孔隙分布模型计算土-水特征曲线存在较大的误差。针对这一问题,基于干缩试验与压汞试验,对单孔与双孔结构重塑黏土在脱湿过程中孔隙分布曲线的变化规律进行了定量分析。研究表明:在脱湿过程中孔隙分布曲线存在平移、缩放等变换。构建了t分布和双t分布函数,提取了孔隙分布曲线的自由度、峰值、峰值对应的孔隙直径作为特征参数来表征孔隙分布变化规律,发现了特征参数和土样孔隙比之间存在较好的线性关系。基于试验结果,建立了含水率-孔隙比-孔隙分布曲线关系,提出了一个考虑孔隙结构变化的重塑黏土土-水特征曲线计算框架。最后,与试验测得的土-水特征曲线进行比较,验证了所提出的计算方法的准确性。

关键词：黏土非饱和土孔隙分布曲线压汞试验土-水特征曲线干缩试验

酒精湿化法调配压实膨润土缓冲回填材料含水率研究

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岩土力学 2024年第1期45卷 235-244页

作者：彭宇张虎元周光平谭煜兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室甘肃兰州730000 香港理工大学土木与环境工程学院中国香港

压实膨润土砌块在我国高放射性废物处置中发挥着缓冲回填工程屏障的作用。然而,膨润土材料塑性极强,水分极易拌和不均,易导致压实砌块干缩开裂,显著降低了砌块质量。提出一种采用酒精代替纯水来湿化膨润土的新方法,以提高压实膨润土质... 详细信息

压实膨润土砌块在我国高放射性废物处置中发挥着缓冲回填工程屏障的作用。然而,膨润土材料塑性极强,水分极易拌和不均,易导致压实砌块干缩开裂,显著降低了砌块质量。提出一种采用酒精代替纯水来湿化膨润土的新方法,以提高压实膨润土质量。对比喷水法,酒精湿化法中酒精浓度设计在5%~35%间。通过分析膨润土与酒精混合物的混合效率、黏附质量损失率、混合物中团聚体的含量、压实样干缩前后强度、干缩裂纹规律、干燥效率、膨胀性等指标综合评价酒精湿化压实膨润土样的适用性。试验结果表明:在相同含液率情况下,随酒精浓度增大,所得膨润土样的混合效率明显提高,黏附质量损失率及团聚体含量明显降低;压实样内团聚体与干缩裂纹及试样质量间具有较好对应关系。此外,酒精湿化法所得压实样在压实方向密度分布更均匀,干缩裂纹数量及宽度明显变小,风干试样剪切强度及膨胀性均与加纯水试样较为接近,压实样均匀性与完整性明显提高。新方法及相关成果可供我国高放废物缓冲回填砌块制备参考。

关键词：压实膨润土缓冲回填材料酒精湿化法含水率团聚体

基于大语言模型的人机交互移动检测机器人导航方法

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计算机集成制造系统 2024年第5期30卷 1587-1594页

作者：王湉范峻铭郑湃香港理工大学工业及系统工程学系中国香港特别行政区999077

在工业制造领域,移动机器人的广泛应用已成为提高作业安全和效率的关键。然而,现有的机器人系统只能完成预定义的导航任务,无法适应非结构化场景。为了突破这一瓶颈,提出一种基于大语言模型(LLM)的人机交互移动检测机器人导航方法,可代... 详细信息

在工业制造领域,移动机器人的广泛应用已成为提高作业安全和效率的关键。然而,现有的机器人系统只能完成预定义的导航任务,无法适应非结构化场景。为了突破这一瓶颈,提出一种基于大语言模型(LLM)的人机交互移动检测机器人导航方法,可代替操作人员进入工业环境中的危险区域进行检测,并且可以根据人类自然语言指令完成复杂的导航任务。首先,通过高分辨率网络(HRNet)模型进行场景语义分割,并在点云融合阶段将语义分割结果渲染到重建的三维场景网格模型中,得到三维语义地图;然后利用大语言模型让机器人可以理解人类的自然语言指令,并根据创建的三维语义地图生成Python代码控制机器人完成导航任务。最后,通过一系列非结构化场景下的实验验证了该系统的有效性。

关键词：人机交互大语言模型视觉语言导航智能制造工业5.0

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