模卡砌块组合保温墙体热工性能及其经济性分析

随着超低能耗建筑、近零能耗及零能耗建筑的发展,新型外墙围护结构引起广泛地研究和重视.模卡砌块作为一种新型外墙自保温技术,开始在上海、江苏等国内一些发达地区被试点和应用,但目前暂无相应规范指导,其热工性能及经济性仍缺乏系统性研究.文中以夏热冬冷地区某公共建筑为例,采用DeST能耗模拟软件,建立了传统外保温墙体、模卡砌块组合保温墙体三维分析模型,研究了膨胀聚苯板、岩棉板、聚氨酯板、挤塑聚苯板4种不同类型保温材料及6种不同厚度(30、50、70、90、110、130 mm)下模卡砌块组合保温墙体的热工性能.进一步,采用净现值法,对不同工况下的砌块组合保温墙体进行了经济性分析.研究表明:在相同外墙保温厚度下,聚氨酯板的保温效果最佳;不同保温材料厚度对应的净现值都呈现出先上升后下降的趋势,结合净现值和节能率,其最优厚度分别为70、70、40、60 mm,对应的节能率分别在达到我国建筑节能65%的标准上再降低7.08%、6.81%、5.1%、6.5%.

欠驱商船的自主靠泊轨迹规划研究

针对大型商船在自主靠泊时的轨迹规划任务,分别考虑远码头轨迹规划和码头末端镇定靠泊两部分.基于大型船舶自身特点及限制等多约束分析的分阶段路径规划方法,完成面向大型商船自主靠泊的轨迹规划任务.考虑大型商船自身体型较大,低速运动时船舶的舵效和实船操纵性能差等难题,提出大型船舶自身限制等多约束分析的人工势场法,改进传统人工势场法中存在引力过大、目标不可达的问题.同时考虑镇定阶段船舶自身及泊位信息对船舶艏向和速度的约束,绘制舵角的输出变化曲线,并进行航迹规划,为商船选择合适的航线进行靠泊提供了理论依据.

摇动电弧窄间隙自由成形打底焊工艺研究

针对厚板坡口根部焊接难的问题,文中提出了一种采用摇动电弧的窄间隙坡口自由成形打底焊接方法,通过控制电弧做圆弧形轨迹摇动来调整电弧热分布,使焊接熔池自由凝固成形.进行了摇动电弧窄间隙自由成形打底焊接试验,研究了电弧摇动参数对打底焊缝自由成形的影响.结果表明:电弧摇动参数能显著影响打底焊缝自由成形,过小的摇动参数易使打底焊缝烧穿,适当增大电弧摇动参数可增强坡口侧壁与根部的熔透,过大的摇动参数会产生未焊透缺陷.

纤维增强树脂基复合材料在船舶领域的应用综述

纤维增强树脂基复合材料(fiber reinforced polymer,FRP)因其具有耐化学腐蚀和耐候性好等优异性能,其大面积使用能够实现船舶的高航速、低排放、远续航,进而成为现代造船的理想材料之一.文中主要从成型工艺、应用现状及其发展趋势三个方面对FRP在船舶领域的应用前景进行概述与分析.首先,基于对多类型船用FRP复杂制备工艺的概述,统计了最常用的船舶FRP性能参数及分析了各类型FRP的应用优势;然后,根据FRP在船舶上的不同应用场景,对其在船体制造的应用现状进行了详细概述.最后,依据现代船舶装备发展需求,从船舶制造技术发展方向、应用场景及结构化发展等方面对船舶FRP应用发展趋势进行了全面分析.

基于SYSWELD的大厚板窄间隙双丝埋弧焊热过程数值模拟

基于60 mm厚Q345R钢,开展了窄间隙双丝埋弧焊焊接试验,得到了合理的工艺参数,焊缝成型平整均匀无任何缺陷.通过SYSWELD有限元软件对大厚板窄间隙双丝埋弧焊焊接热过程进行数值模拟分析,模拟的熔池宽与高和实际相比,误差率均控制在5%以内,并利用热电偶装置测得热影响区热循环曲线与模拟的热循环曲线变化趋势基本一致,具有升温快,降温慢的特点,验证了该模型的有效性.为后续利用该模型,进一步探究不同参数或边界条件对于大厚板窄间隙双丝埋弧焊焊接热过程与应力-应变规律提供理论指导.

基于人机工程学的下肢外骨骼运动控制

为避免外骨骼机器人髋关节和膝关节尺寸影响患者正常行走功能的恢复,踝尺寸对脚落地姿态的影响,提出一种基于人机工程学的外骨骼机器人运动控制方法.首先利用人机工程学对人体的参数进行收集,并以此构建适合人体尺寸、具有舒适穿戴的外骨骼模型架构,使外骨骼机器人满足穿戴人群差异化的需求;然后所构建的下肢外骨骼架构,建立外骨骼下肢末端的位姿并构建单肢三自由度机械腿的正向运动学方程,通过对机器人的步行计划,外骨骼机器人的实际步行过程由ADAMS进行模拟,验证人体行走时两腿各关节扭矩的变化规律;最后为了验证该方法在关节速度控制中的优越性和有效性,选择模糊PID进行控制.

基于逆向重布线改进RRT-Connect算法的机械臂路径规划

为解决RRT-Connect算法在复杂非结构环境下规划出的路径成本较长、有效节点数过多、曲折不平滑等问题,提出了一种基于逆向重布线的改进RRT-Connect算法(Improved-RRT-Connect).首先,在算法的起始位置加入碰撞检测函数,当起点和终点之间不存在障碍物时,能够快速生成一条路径;其次,通过对生成的路径采取逆向重布线的措施,对生成的路径中的节点进行重新筛选布线,达到缩短生成路径长度,减少有效节点数量的目的;最后,通过结合B样条曲线对生成的路径进行拟合处理,得到一条平滑连续的路径.通过Improved-RRT-Connect算法与RRT、RRT^(*)-Smart、RRT-Connect等算法的对比实验表明,在规划时间上,Improved-RRT-Connect算法比RRT、RRT^(*)-Smart算法减少了52.14%、98.53%,在路径成本上比RRT、RRT-Connect算法减少了19.39%、17.15%,阐明了提出的Improved-RRT-Connect算法的优越性.

氯盐干湿环境下迁移型阻锈剂对混凝土内钢筋保护作用的宏微观分析

为了研究迁移型阻锈剂(MCI)对不同氯盐侵蚀程度下混凝土结构的长期保护作用,通过对钢筋混凝土试验梁在质量浓度为5%的NaCl溶液中进行不同周期的氯盐干湿循环试验,以钢筋表面元素及形貌、钢筋保护效率等参数表征MCI对混凝土梁内钢筋的保护效果.结果表明:①对氯盐侵蚀引起的钢筋锈蚀,当MCI用量为400 g/m^(2)时,能为不同阶段、不同锈蚀程度的钢筋提供有效的保护作用.②氯盐干湿环境下,随着初始氯离子含量由0上升到0.169%,MCI的阻锈效率也由98.39%下降至83.12%,故应当先除氯再使用MCI,以保证效率最大化;③阻锈剂可以有效修复钢筋表面钝化膜上的裂缝,并提高混凝土致密度,阻塞有害离子(如Cl^(-))的渗入从而抑制或延缓钢筋锈蚀的发生.上述研究工作可为MCI在沿海混凝土工程中的应用提供依据.

基于I-BESO的邮轮结构开孔耦合拓扑优化

针对传统的BESO算法无法只优化开孔,文中以邮轮甲板纵桁、舷侧和贯穿孔结构为研究对象,改进BESO算法得到适用于多工况船体开孔孔型优化的I-BESO算法.对开孔孔型迭代优化,分析多工况下多种类开孔耦合优化.开孔体积减轻比达到20.92%,满足轻量化设计目标,并且缓解应力集中,使结构应力均衡分布.

基于改进分布估计算法的能耗最优AUV路径规划算法与仿真研究

针对经典基于等宽度直方图的分布估计算法(FWH)在解决自主水下机器人(AUV)路径规划问题中易陷入局部极值、计算精度不高等问题,提出一种受粒子群优化算法启发的改进分布估计算法.通过将FWH与粒子群优化算法中优势个体的部分筛选机制相结合的方法,组成双重优势个体产生方法,提高AUV路径规划最优路径的精度,增加收敛速度.在水下数字高程模型环境中对经典分布估计算法、PSO算法、A*算法以及改进后的算法进行性能评估.仿真结果表明,相比于改进前的算法,新的算法计算出的能耗值减少24.9%,有效增加计算精度,避免陷入局部极值,提高效率.

半潜式起重拆解平台建造风险评估

提出了一项包涵多数基本风险参数的整体风险评估模型,用于全面评估半潜式起重拆解平台的风险值.所应用的模型是三角模糊数、区间值毕达哥拉斯模糊(IVPFS)、优劣解距离法(TOPSIS)和灰色关联分析(GRA)的集成.将开发的IVPFS-TOPSIS-GRA应用到半潜式起重拆解平台建造风险评估的项目中:首先,应用三角模糊数获得了专家的重要性权重;其次,为避免决策者的主观性太强,提供了一种结合主观权重和基于相似度的客观权重的加权方法;再次,在区间值毕达哥拉斯模糊环境下结合TOPSIS-GRA获得已识别安全风险的最终排名.此外,进行了敏感性研究,验证所提出方法的鲁棒性和稳定性.通过对建造生产管理风险因素辨识的数据分析,得到建造生产管理风险的重点风险隐患区域:交叉作业生产管理区.结果表明,所提出的模型可以帮助专家在用模糊性和主观性语言处理的模糊环境中进行风险评估,克服了常见定量估计和定性估计的局限性.

海上移动平台直升机甲板圆管支撑结构安全评估

圆管支撑结构是海上移动式平台直升机甲板设计的重要部分,由于海上恶劣的风浪环境,使结构整体受风载荷的影响较大.现有直升机甲板圆管支撑结构的安全评估内容主要集中于圆管的静强度分析,缺乏风振响应分析,文中以海洋石油163平台直升机甲板为例,研究圆管支撑结构的静力和动力载荷输入,通过有限元强度分析和理论经验公式计算对比静力、风载荷作用下直升机甲板圆管支撑结构的受力情况,考虑风振涡激效应的准静态分析,在此基础上提出了直升机甲板圆管支撑结构的安全评估方法,探究了风载荷对结构整体安全的影响.

SnAgCu/SnBi混装焊点的热循环可靠性研究

Sn-Bi和Sn-Ag-Cu混装焊点是利用低熔点的Sn-58Bi锡膏将高熔点的Sn-3.0Ag-0.5Cu(SAC305)的小球回流焊接在印制电路板(PCB)上,从而实现高温芯片的低温焊接工艺.文中研究了SnAgCu/SnBi混装焊点在热循环条件下的可靠性并通过有限元模拟揭示了混装焊点热循环可靠性的应变演变行为.热循环试验发现混装焊点的寿命要优于SAC305无铅焊点.有限元计算表明,结构混装焊点内SnBi钎料层的添加能够减小最大非弹性应变范围,从而提升混装焊点的热循环可靠性.

极地冰撞载荷作用下船体典型箱型结构极限强度分析方法研究

船舶在极地航行的过程中船体可能受到冰载荷的撞击,北极地区海域的温度最低可达-68℃,因此航行于极地的船舶将面临严重的冰载荷环境和低温环境.由于船体结构是典型的加筋板组合的变截面箱型梁结构,故将船体模型简化为箱型梁模型.基于LS-DYNA对箱型梁-冰碰撞的收敛性分析,在不同温度下对箱型梁-冰碰撞进行非线性有限元数值仿真,得到不同低温下箱型梁结构在冰载荷作用下的极限强度.引入冰厚、速度等敏感性参数,得到一般结论,箱型梁的极限强度随着温度的降低而升高,随着冰厚、温度的增大而增大.研究结果对低温下箱型梁-冰在碰撞的极限强度研究具有一定意义,为极地船舶船体结构的设计提供参考.

带非对称摩擦连接的RCS梁柱节点抗震性能与构造参数研究

基于非对称摩擦连接(AFC)的耗能特点,提出了一种新型的钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)梁柱节点,对3组采用AFC连接的RCS梁柱节点进行往复加载试验,考虑了螺栓预紧力、摩擦垫片材料等构造因素对节点抗震性能的影响.结果表明:3组带摩擦连接RCS试件均为梁铰机制破坏,满足“强节点,弱构件”的抗震设计要求;3组试件的滞回曲线具有明显的双平台耗能,滞回曲线饱满稳定,有利于实现两阶抗震设防目标;耐磨钢材料与黄铜材料的两组试件的承载力相近,滞回曲线特征相似,都具有良好的耗能能力;随着螺栓预紧力的增加,试件获得的承载力、刚度也随之大,耗能能力得到了提升,在实际应用中,可通过合理控制预紧力来满足预期所需的滑移荷载与耗能能力.

基于蚁群算法的三支k-means聚类算法

在聚类分析中,三支k-means聚类算法较具有较强的处理边界不确定数据的能力,但仍然存在对初始聚类中心敏感的问题.通过将蚁群算法和三支k-means聚类算法相结合,给出了一种基于蚁群算法的三支k-means聚类算法来解决这一问题.利用蚁群算法中随机概率选择策略和信息素的正负反馈机制,动态调整权重的方法,对三支k-means聚类算法进行优化.在UCI数据集上实验证明,该方法对聚类结果的性能指标有所提高.

波浪作用下单桩周围海床孔压和液化响应数值研究

基于RANS方程和u-p形式的比奥固结方程建立波浪—单桩—海床的耦合模型,讨论了桩周海床两类孔压响应分布及相应液化发展特点.通过与物理模型试验数据、解析值和数值结果对比,验证模型的准确性.在此基础上,研究了单桩周围海床中瞬态孔压和累积孔压的分布以及相应的液化发展特征.结果表明:桩前土体的累积孔压可达到瞬态孔压幅值的144倍,累积孔压占主导的区域处于桩周距土表0~4 m,并随波浪作用时间增加而向下扩大;瞬态孔压占主导的区域处于桩周距土表4~20 m,并随土体剪切模量的减小而缩小;随着土体饱和度、渗透系数和剪切模量减小,累积孔压相对瞬态孔压幅值的比值增大,桩周土体最大瞬态液化深度增加;桩周土体最大综合液化深度受土体剪切模量和渗透系数影响显著,并表现出振荡特性;水平向渗透系数对土体液化深度影响微弱.研究结果有助于进一步评估单桩周围海床的液化灾害.

船用储氢罐氢气泄漏燃烧爆炸数值模拟

氢作为可再生能源,清洁环保、利用率高且来源广泛,但氢气易燃易爆的高风险性使其难以拓展应用,以位于内陆河的氢燃料电池船为例,使用PHAST、FLACS软件建立35 MPa储氢罐体模型并进行CFD模拟与数值分析,以泄漏位置、泄漏孔径、温度和压力等变量作为主要计算条件,模拟船舶停靠及加注过程中的潜在危险场景,对事故进行分析,通过二维与三维结合的方式得出氢气泄漏、爆炸和热辐射事故的影响范围,并在此基础上提出降低风险的具体措施,对未来氢燃料电池船储氢罐与船用加氢站安全管理提供重要参考.

基于改进注意力模块的船舶涂装缺陷检测方法

针对人工检测船舶缺陷效率低、传统检测网络准确率差的问题,提出一种基于改进注意力模块(improved convolutional block attention module, ICBAM)的船舶涂装缺陷检测方法.首先,YOLOv4在路径聚合网络中将深度可分离卷积代替常规卷积形成IYOLOv4,减少模型计算量;其次,将ICBAM融入IYOLOv4的路径聚合网络Route层后形成ICBAM-IYOLOv4,ICBAM在通道上构建多频率通道改善全局平均池化,利用一维卷积代替全连接层聚合相邻通道间的信息,减少模型参数;然后,在空间上融合Inception v3思想和特征分层思想改善空洞卷积;最后,在船舶涂装缺陷样本数据增强的基础上,对ICBAM-IYOLOv4进行测试.实验结果表明:ICBAM-IYOLOv4相比其他算法,其损失值更低、收敛更快;平均精度均值(mean average precision, MAP)在训练集和测试集上分别提高了1.89%和1.91%.

内流作用下深海扬矿硬管流固耦合振动特性数值仿真研究

为研究内流作用下扬矿硬管的振动特性,根据相似理论建立包括扬矿硬管、中间仓、内部流场在内的流固耦合有限元模型,计算了扬矿管在内流场作用下的模态频率,并根据计算结果进行谐响应分析;探究了壁厚、内径、恒定内流流速、不同频率与幅值的脉动内流流速对扬矿管系统振动特性特别是共振行为的影响.结果表明:恒定内流流速下,扬矿管振动位移的频率与其振幅最大的共振频率(12阶固有频率)相一致,主要表现为纵向振动.距中间仓10%管长范围内,扬矿管的振动幅值变化低于5%.相对于保持壁厚不变调整内径,保持内径不变调整壁厚对扬矿管共振行为的抑制作用更为显著.脉动内流幅值大于0.5 m/s时,扬矿管的最大振动位移与等效应力接近线性增长.随着脉动内流频率的增加,存在以12阶固有频率为中心、区间长度为8 Hz的共振带,在共振带内,扬矿管的最大等效应力出现在顶端,沿水深方向逐渐减小.