研究生课程思政建设实践探索——以“结构健康监测与安全评估”课程为例

研究生教育是高校教育体系的重要一环,研究生课程思政是研究生教育的重中之重。本文基于目前研究生教育的现状,总结了现阶段研究生课程思政教育方面的不足,提出了理工科研究生课程思政教育的培养目标。以目标为导向,探索研究教育改革的新途径,探讨研究生课程思政建设与学科理论知识相结合的方案。以研究生课程“结构健康检测与安全评估”为例,对如何对理工工科研究生开展课程思政建设展开讨论。

尺寸效应对水泥净浆与粗骨料界面黏结性能的影响

分析了粗骨料的尺寸对混凝土过渡区界面黏结性能的影响,并通过劈裂抗拉试验、压剪试验获得了粗骨料和硬化水泥浆之间的劈裂抗拉强度及抗剪强度.结果表明:粗骨料的尺寸对界面过渡区的黏结性能有较大的影响,界面黏结强度随粗骨料尺寸的增大而减小;水灰比越低,界面黏结性能越好;粗骨料的类型对界面过渡区黏结性能也有较大性能的影响.

FRP筋-ECC梁受弯性能

为探究纤维增强复合材料筋增强高延性纤维增强水泥基复合材料梁(FRP筋-ECC梁)的受弯性能,对其正截面受弯全过程进行了理论分析和数值计算。首先,基于平截面假定和材料本构模型,获得FRP筋增强ECC梁受弯全过程截面应力分布,推导各受力阶段正截面受弯承载力计算公式;采用MATLAB进行数值计算,对FRP筋-ECC梁受弯全过程进行分析;将计算获得的荷载-挠度曲线与已有试验曲线对比,验证模型的正确性。然后,基于所提出的理论模型进行参数分析,分析ECC抗压强度及FRP筋配筋率对梁受弯性能的影响。最后,基于所提出的FRP筋-ECC梁延性系数计算公式,分析FRP筋配筋率及ECC抗压强度对梁延性性能的影响,并指出FRP筋-ECC梁的延性变化与梁的破坏模式有很大相关性。结果表明:ECC抗压强度和FPR筋配筋率的变化均可改变梁的破坏模式,但FRP筋配筋率的影响更大;ECC抗压强度对梁的初裂荷载、极限承载能力有较大影响;配筋率可明显提高梁的短期刚度和极限承载力,但对梁的初裂荷载影响较小。

ANSYS在《工程结构设计原理》教学中的运用探索

为了提高工程结构设计原理课的教学质量,把抽象的理论课程深入浅出,通俗易懂的传授给学生,培养学生对工程结构设计原理课的学习兴趣,提高教学效果。因此,将ANSYS软件应用到工程结构设计原理课的教学中。在教学活动中,通过ANSYS有限元软件的仿真分析,形象展示工程结构构件的应力、位移云图,构件失稳的加固措施等,加深学生对基本知识、基本概念的理解。增强学生对工程结构的学习兴趣,有利于学生对结构设计软件ANSYS的学习,把学生培养成理论基础扎实、思路清晰、设计新颖的创新人才。

爆炸荷载下FRP加固双向板动力响应数值模拟

为了研究外贴FRP加固钢筋混凝土双向板的抗爆性能,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对其在爆炸荷载下的动力响应进行模拟,比较分析了不同CFRP粘贴层数、粘贴密度和不同FRP材料对其抗爆性能的影响。结果表明,相同爆炸荷载下,随着CFRP粘贴层数和粘贴密度的增加,加固板抗爆性能不断增强,但考虑经济性和延性,CFRP粘贴层数和密度的选择具有最优值;相同加固模式的CFRP板比GFRP板抗爆性能更优越。可为钢筋混凝土加固结构抗爆设计提供理论参考。

爆炸荷载下CFRP加固圆柱的动力响应和破坏机理

针对钢筋混凝土圆柱,采用ANSYS/LS-DYNA软件对其进行爆炸模拟分析,比较了不同炸药当量下未加固圆柱的力学性能、破坏机理和动力响应.然后针对2种典型的破坏模式采用3种CFRP加固方式进行爆炸模拟分析,对比分析了不同加固方式下圆柱的抗爆性能.计算结果表明,在局部合理设计碳纤维布包裹方式可与全柱高包裹达到基本相同的加固效果,显著减小圆柱在爆炸荷载作用下的侧向位移,有效提高圆柱的整体承载能力和抵抗局部破坏的能力,为实际工程的抗爆设计提供了理论依据.

磁流变阻尼器受控框架结构的空间杆系计算模型

为了分析加入磁流变阻尼器(MRD)框架结构的多维减震性能和扭转振动特性,基于杆系模型建立了MRD受控框架结构的空间杆系计算模型。以十层钢筋混凝土(RC)框架结构为例,采用Matlab软件开发了无控和MRD受控RC框架结构的空间杆系计算模型程序,在地震荷载作用下分别进行了动力时程分析,对未控和有控下框架典型节点X、Y、Z向的位移、加速度时程响应和结构的空间扭转振动响应进行了对比。结果表明,MRD可有效减小RC框架结构的多维位移和加速度时程响应,若阻尼器位置设置不当,将会增大结构的扭转振动响应。结果验证了MRD受控框架结构的空间杆系计算模型及其Matlab程序的正确性和有效性。

高温后HVFA-SHCC的单轴压缩力学性能及本构关系

采用40mm×40mm×160mm棱柱体试件,研究了高温后大掺量粉煤灰-应变硬化水泥基复合材料(HVFA-SHCC)的单轴压缩力学性能,探讨了不同目标温度(100、200、400、600、800℃)和不同冷却方式(自然冷却、浸水冷却)条件下HVFA-SHCC试件抗压强度、弹性模量、压缩韧性、破坏模式及质量的变化.采用扫描电子显微镜(SEM)对试件的微观结构进行分析,获得了高温后HVFA-SHCC单轴压缩性能的劣化机理.结果表明:当温度低于200℃时,温度对试件力学性能及质量损失的影响较小;400~800℃时,试件内部结构变得疏松,残余力学性能劣化严重,尤其是800℃时,试件的抗压强度仅为常温状态的39.9%,弹性模量为常温状态的32.3%,压缩韧性指数为常温状态的59.0%,质量损失率达15.5%;浸水冷却试件的残余力学性能得到了一定程度的提高.同时,基于试验结果,建立了高温后HVFA-SHCC的单轴压缩本构方程.

膨胀加强带对某超长钢筋混凝土框架厂房温度效应的影响

在超长钢筋混凝土框架结构中,变温的作用常常导致混凝土梁和楼板的开裂。采用SAP2000有限元软件,对某一超长钢筋混凝土框架结构厂房结构进行合理简化,并建立其相应的有限元模型,对其在最不利温变情况下的温度效应进行分析。根据有限元计算的结果,提出通过合理布置膨胀混凝土加强带的措施来降低混凝土楼板的温度效应,对采用4种不同膨胀率的膨胀带的超长框架结构在极端温差条件下进行计算和比较。结果表明,膨胀混凝土加强带能够有效减小混凝土楼板的温度应力,预防混凝土的开裂,提高结构的耐久性能,为该工程的无缝设计提供可借鉴的方法。

SHCC冻融后单轴压缩力学性能及损伤机理研究

采用棱柱体试件,研究冻融后应变硬化水泥基复合材料(SHCC)单轴压缩性能,分析冻融循环对其相对动弹性模量、质量、破坏模式、抗压强度及应力应变曲线的影响。结合电镜扫描结果,从微观揭示其劣化机理。结果表明:随着冻融循环次数增加,试件内部微结构逐步劣化,相对动弹性模量和抗压强度明显降低,单轴压应力应变曲线斜率逐渐减小,峰值应变则逐步增大。提出的冻融损伤模型具有较高拟合精度,能较好反映SHCC冻融损伤演化规律。

基于碳存储量预测的森林经营计划决策模型

针对当前人们保护地球生态环境及减少温室气体排放的需求,本文建立了有利于森林生态系统森林经营规划制定的碳汇预测模型和决策模型,用于提高森林价值的管理计划。本文将森林分为人工林和天然林,使用AR(p)模型分别对两种森林类型进行预测,得到最终的碳汇储量预测模型,将森林效益分为社会效益和生态效益,使用TOPSIS方法对中国各省的森林进行评分,模型的应用可以为相关从业人员提供森林发展的建议。

高温后纤维增强水泥基材料力学性能研究现状

纤维增强水泥基材料(ECC)是一种具有超高韧性和良好裂纹控制能力的水泥基复合材料,其抗火性能是如今的重要研究方向之一。文章围绕ECC高温后力学性能研究进行了综述,总结了PVA纤维增强水泥基材料(PVA-ECC)和混杂纤维水泥基复合材料(HyFRCC)的特性,并讨论了现有研究中存在的问题。

高强高性能混凝土三轴拉压压力学性能试验研究

采用大型动静真三轴伺服液压试验系统,对单轴压强度为90.6 MPa的高强高性能混凝土进行三轴拉压压等比例试验研究,获得了各应力比下试件的破坏模式、多轴强度及应力-应变曲线。试验结果表明:高强高性能混凝土三轴拉压压应力状态下的破坏为典型的受拉破坏;最大主应力方向的极限强度远低于其单轴压强度,中间主应力效应不明显;拉应力的存在对最大主应力方向应力-应变曲线影响十分明显,呈现出明显的线性特征。基于试验结果提出了适用于高强高性能混凝土的强度准则,为高强高性能混凝土本构关系的建立提供了试验和理论依据。

高空大跨径膺架钢管+贝雷支架支承体系施工

某大桥多年来因自然条件堆积较厚海积流动性淤泥,最厚达40m。综合考虑工程地质情况及施工成本,上部结构现浇箱梁设计采用膺架钢管+贝雷支架作为支承承重体系,有效解决地基处理难度大、高支架稳定性差的施工难题,详细阐述膺架钢管+贝雷支架支承施工控制要点及注意事项。

CFRP筋增强ECC梁弯曲性能试验研究

为研究碳纤维增强树脂复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)筋/超高韧性纤维增强水泥基复合材料(Engineered cementitious composite,ECC)梁的抗弯性能,对3根CFRP筋/ECC梁、1根玻璃纤维增强树脂复合材料(Glass fiber reinforced polymer,GFRP)筋/梁和1根CFRP筋混凝土梁进行了四点弯曲试验,分析了配筋率、纤维增强树脂复合材料(Fiber reinforced polymer,FRP)筋类型和基体类型对梁抗弯性能的影响。试验结果表明:CFRP筋/ECC梁与GFRP筋/ECC梁和CFRP筋混凝土梁类似,均经历了弹性阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶段;配筋率对CFRP筋/ECC梁的受弯性能影响较大。随着配筋率的增加,CFRP筋/ECC梁的承载能力不断提高,延性性能逐渐减弱;ECC材料优异的应变硬化能力和受压延性,使得CFRP筋/ECC梁的极限承载能力和变形能力均优于CFRP筋混凝土梁;由于ECC材料多裂缝开裂能力,CFRP筋/ECC梁开裂后,纵筋表面应变分布比CFRP筋混凝土梁更均匀;由于聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)纤维的桥联作用,CFRP筋/ECC梁破坏时,其表面出现了大量的细密裂缝,且能保持较好的完整性和自复位能力;正常使用阶段,CFRP筋/ECC梁的最大弯曲裂缝宽度均小于CFRP筋混凝土梁。最后,根据试验结果,建立了基于等效应力图的CFRP筋/ECC梁弯曲承载力简化计算模型,确定模型中的相关系数。由简化模型计算的极限承载力与试验结果具有较好的相关性。

ECC双轴压力学性能及破坏准则试验研究

利用真三轴液压伺服试验机,对3种强度的高延性纤维增强水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,ECC)进行了双轴压试验研究,得到了ECC在双轴压应力状态下的破坏形态、极限强度和应力-应变曲线,并与普通混凝土的试验结果进行对比,分析了不同应力比下ECC的破坏机理和主压强度的变化规律。试验结果表明,双轴压应力状态下,ECC强度包络线与普通混凝土有一定差别,强度较低时两者结果相近,但强度较高时相同应力比下ECC主压强度增幅明显小于混凝土。最后,基于Kupfer等建立的普通混凝土的强度准则和试验结果,提出了ECC的双轴压强度破坏准则。

高性能混凝土减缩综述

总结了超高性能混凝土(UHPC)减缩的现有研究成果,分析了收缩机理和影响因素,综述了一些膨胀剂、减缩剂、内养护、矿物掺合料等方面的减缩措施,以期对减缩的进一步研究提供参考。

“大型结构程序分析应用”课程思政案例教学探索与实践

“大型结构程序应用分析”是安全工程和工程力学硕士研究生的一门必修课程,同时也是有限元软件应用类课程,其蕴含丰富的思政教学内容。本文基于课程内容以及工科研究生的专业课教学情况,提炼课程主要内容与思政教育目标融合的关键点,结合工程案例教学方法,将课程思政元素巧妙融入课堂案例教学中。在教学过程中提出“自强不息”和“坚定不移地走自主创新的道路”的思想理念,增强学生学习的自信心,激发学生的爱国情怀、社会责任感和科研热情,有效提高研究生教育质量,为国家科技发展培养高素质创新型人才。