乳化橡胶沥青蒸发残留物流变性能研究

乳化橡胶沥青蒸发残留物的流变性能决定了其路用性能。通过动态频率扫描试验、温度扫描试验、MSCR试验、低温蠕变试验,研究了乳化橡胶沥青蒸发残留物的流变性能并与乳化前橡胶沥青的性能进行了对比。结果表明:与橡胶沥青相比,乳化橡胶沥青蒸发残留物的复数剪切模量(G~*)、活化能(Ea)、存储模量(G′)、损失模量(G″)、失效温度变大,相位角(δ)降低,高温性能更好。恢复率(R)较大,不可恢复蠕变柔量(Jnr)降低,具有更加优异的高温抗车辙能力。蠕变劲度(S)较大,蠕变速率(m)较小,且在相同温度条件下S/m值更大,表明其低温性能降低。

基于稀疏表示的相关滤波目标跟踪算法

针对相关滤波跟踪算法在目标形变、背景干扰等复杂场景下,易受干扰特征影响导致跟踪失败的问题,提出了基于稀疏表示的相关滤波目标跟踪算法。该算法将稀疏表示与相关滤波相结合,在目标函数中引入L1范数惩罚项,使训练出的相关滤波器只含有目标的关键特征,同时根据相关滤波系数的空间位置为其分配不同的惩罚参数,并采用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)求解相关滤波器。实验结果表明:该算法在三个常用数据集上,与五种相关滤波跟踪算法相比,具有最高的精确度和成功率,且对复杂场景中的干扰特征具有良好的鲁棒性,同时能够满足目标跟踪实时性的要求。

东周窑井田多尺度三维地质建模

构建了东周窑井田地质信息库;利用DepthInsight三维建模软件将东周窑井田作为研究对象,采用断层交切处理、“小层建模”、三角网格剖分、截断网格剖分等技术构建了东周窑井田多尺度三维地质模型。井田尺度模型以三维的形式概括性展示井田内的构造,并在此基础上采用克里金算法进行插值计算,预测出山4#、5#煤层中火成岩的分布;地震勘探区尺度模型揭示了此区域煤层形态以及构造特征,在此模型的基础上对8402、8403等8个规划工作面进行模拟,实现了地下构造可视化;工作面尺度模型是精度最高的模型,以8100工作面为例探索了工作面高精度三维地质建模及动态更新的方法。

应用近红外光谱技术预测进口辐射松木材抗压和抗弯性能

以进口辐射松(Pinus radiata)木材为研究对象,探究应用近红外光谱技术预测辐射松木材抗压和抗弯性能的可行性,比较不同切面采谱、不同光谱预处理方法以及不同谱区波段的建模效果。结果表明,用弦切面的光谱建立的校正模型精度最高。原始光谱建立的校正模型精度较好,相关系数达0.85及以上,抗压强度模型在经过S-G卷积平滑处理后相关系数可提高到0.92。在全波段建立的校正模型效果最好。经外部验证,抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量预测值与实测值相关性较高,相关系数达0.82及以上。研究结果可为辐射松木材的抗压和抗弯性能的快速评价提供新方法。

人工林杉木结构用集成材层板抗弯性能研究

以人工林杉木(Cunninghamia lanceolata)层板为研究对象,分析3种指榫长度和4种嵌合度对杉木指接层板抗弯性能的影响,比较不同等级杉木指接层板和非指接层板的抗弯性能,建立抗弯性能之间的相关性方程。结果表明,指榫长度与嵌合度对指接层板的抗弯强度和抗弯弹性模量有显著影响,人工林杉木层板较优指接工艺参数为:指榫长度15 mm、宽距比0.18、嵌合度0.1 mm;分等对指接层板和非指接层板的抗弯性能亦有显著影响,I等、II等指接层板的抗弯强度特征值分别为28.7、26.6 MPa,与未分等杉木指接层板抗弯强度特征值相比分别提高了17.14%和8.57%。基于应力波法获得的杉木层板动态抗弯弹性模量与静态抗弯弹性模量、静态抗弯弹性模量与抗弯强度之间均呈显著性正相关,相关系数r分别为0.838和0.691。

国产落叶松平行弦轻型木桁架静力承载性能

【目的】研究国产落叶松轻型木桁架的静力承载性能,为轻型木结构建筑的本土化发展提供科学依据。【方法】以国产日本落叶松和国产齿板为试验材料,设计制作2种工况共6榀跨度为4.8 m的平行弦轻型木桁架。通过静力承载试验,研究轻型木桁架的极限荷载、受力分布和破坏形式,并通过建立有限元模型与试验结果进行对比分析。【结果】P和L型轻型木桁架的极限荷载平均值分别为22.45和22.94 k N,是设计荷载的2.27和2.32倍,变异系数分别为7.9%和7.1%。P型轻型木桁架最终破坏为脆性破坏,主要破坏点为桁架三分点处(即集中荷载施加处)和两端斜腹杆连接节点;L型轻型木桁架在2倍设计荷载之后逐渐出现平面外变形,当侧向变形较大时失去承载能力。通过SAP 2000有限元模拟发现,节点挠度与试验结果基本相符,挠度最大值为跨中位置,并向两端逐渐减小;弯矩最大值和轴力最大值在桁架弦杆的三分点处和两端斜腹杆节点,与试验结果相符。【结论】2种轻型木桁架在设计荷载下承载性能均较好,但由于木材非均质特性及加工差异表现出一定的离散程度;较P型轻型木桁架而言,L型轻型木桁架承载能力略高,但其面外刚度较小易发生侧向变形,在实际应用中应采取措施减小侧向变形,而P型轻型木桁架面外刚度较大相对稳定,更利于实际应用;分析认为平行弦轻型木桁架的薄弱环节在端部节点和集中荷载施加处,SAP 2000有限元模拟可以有效预测轻型木桁架在实际应用中的受力和变形情况。

中国传统木结构榫卯连接节点力学性能研究进展

榫卯是指木结构建筑中柱、梁等构件连接在一起的一种凹凸结合的连接方式。然而,木材作为一种生物材料,随着使用年限的延长,出现的干缩湿胀、开裂变形等损伤会对榫卯连接节点的连接特性造成不良影响,因此,探究木结构榫卯连接节点的力学性能对建筑结构的安全性能具有重要意义。在木结构建筑中,榫卯连接节点的构造多种多样,力学特点和传力机制也各不相同。根据榫卯连接节点在木结构建筑中使用功能将其分为公母榫、直榫、燕尾榫、管脚榫、馒头榫和搭扣榫等六大类,简要介绍了各类榫卯连接节点的结构特点和应用情况。综述了常见榫卯连接节点半刚性的连接特性和节点刚度的求解方法,总结了不同种类榫卯连接节点和模拟残损榫卯连接节点的抗震性能及木结构建筑模型中的榫卯连接节点在人工模拟地震中位移响应和加速度响应的相关研究,概述了常见榫卯连接节点在外力作用下的破坏形式及破坏特征。根据榫卯连接节点的破坏形式,重点从金属构件和纤维增强复合材料两个方面对榫卯连接节点的加固效果进行归纳。总结了有限元分析法在榫卯连接节点力学性能方面的相关研究,指出了榫卯连接节点力学性能研究存在的问题,提出了榫卯连接节点研究的相关建议及其发展方向,以期为榫卯连接节点在现代木结构建筑中的应用提供新思路。

日本落叶松规格材齿板节点承载性能

【目的】研究国产规格材与国产齿板连接节点的拉伸及抗剪承载性能,为国产建筑材料的开发利用提供参考。【方法】以采自辽宁清原大孤家林场的日本落叶松规格材及市购国产齿板为试验材料,设计制作4种工况下的板齿极限强度试件及10种工况下的齿板抗剪强度试件,通过拉伸和剪切试验,研究不同工况下日本落叶松齿板连接节点的板齿极限强度和齿板抗剪强度,并与进口齿板和进口SPF规格材进行对比。【结果】日本落叶松与国产齿板连接节点的板齿极限强度在AA、AE、EA和EE 4种工况下分别为3.50、2.53、2.61和2.37 N·mm-2,通过比较日本落叶松与国产齿板、进口齿板2组结果,除EA工况下进口M20齿板强度略低外,在AA、AE和EE 3种工况下分别高于国产齿板10.57%、21.34%和9.28%,对比进口M20齿板与日本落叶松、进口SPF 2组结果,在AA、AE、EA和EE 4种工况下与日本落叶松的组合分别高于与进口SPF的组合36.27%、50.49%、30.00%及40.00%;齿板抗剪强度在θ=0°、θ=90°、θ=30°T、θ=60°T、θ=120°T、θ=150°T、θ=30°C、θ=60°C、θ=120°C和θ=150°C 10种工况下分别为132.39、122.73、135.66、199.13、92.26、172.76、99.81、89.52、79.10和85.68N·mm-1,除剪-拉复合受力情况下θ=120°时国产齿板和日本落叶松组合的齿板受剪极限强度较小外,其他工况均大于进口齿板与进口SPF的节点组合。【结论】板齿极限强度试验在4种工况下的破坏方式均为齿拔出破坏,齿板抗剪强度试验主要破坏方式为木材接缝处开裂、齿板端部齿拔出和齿板在木材接缝处翘曲等;荷载方向对齿板连接节点承载力影响较大;国产齿板和国产日本落叶松的齿板连接性能较好,且优于常见进口齿板和进口SPF的节点组合,可进一步研究国产齿板和国产日本落叶松制成轻型木桁架的承载性能,为完善我国木结构建筑体系提供科学依据。

CNSBS曲面拼接方法的设计与实现

曲线、曲面是计算机图形学中物体造型技术研究的重要内容,B样条曲线曲面已成为几何造型的核心部分。设计实现了根据4条B样条边界曲线及其跨界导矢,生成过渡CNSBS曲面的方法。首先由B样条曲线曲面的定义,生成4片待拼接的B样条曲面;其次根据待拼接曲面的边界曲线上的型值点,反算求出边界曲线的控制点,生成4条边界曲线,并求出其跨界导矢;运用节点插入法,求出曲面上的控制顶点,分别构造插值于u向和v向曲线及其跨界导矢的2个B样条曲面;根据定理分别求出2个B样条曲面的表达式,将2个曲面合并成一张曲面,求得CNSBS曲面的表达式,该曲面与周边B样条曲面呈C1连续;最后总结了CNSBS曲面拼接方法的特点。

基于人脸姿态识别的课堂学习状态反馈系统的设计与实现

人脸识别技术是目前计算机视觉中的热门研究方向之一,已经被应用于很多领域。“抬头率”已成为判断学生的专注程度、检验课堂教学效果的重要因素之一。设计开发了基于人脸姿态识别的学生课堂学习状态反馈系统,完成了人脸数据集的采集、制作与训练,并增加了YOLOv5s训练模型的深度和宽度,在保证其速度的前提下提升了识别的准确度。在此基础上,将识别参数Conf与IOU的阈值调整到适当值,使识别结果更加清晰。实验结果表明:改进之后的识别系统在不影响速度的同时提高了识别的准确度;较暗环境下的人脸识别准确度可以达到0.887,能快速识别出学生课堂的学习状态,符合课堂教学实时监测要求;对于有遮挡的人脸识别,其准确度也可以达到0.5以上,满足特殊情况下的人脸识别需求。

Mechanical properties of flax fibres treated by alkaline,enzyme and steam-heat

In recent years there has been interest in using flax fibres to produce composites because of a number of attributes, including low density, biodegradability and high mechanical properties. It was found that treatment of flax fibres may be required to improve the bond quality with a resin. These treatments also have an impact on the properties of the fibres themselves. The objective of this project was to evaluate the impact of three treatment methods on the mechanical properties of flax fibres. The three treatment methods were alkaline, enzyme and steam-heat. After treatment, flax fibres were tested in tension using a universal test machine. Results showed that tensile strength and Young's modulus of flax fibre can be enhanced significantly by the three treatment methods, compared with untreated flax fibres. Enzyme treatment was shown to be the best approach to improve mechanical properties of flax fibre than alkaline and steam-heat treatment.

基于头部姿态识别的学习状态检测系统的实现

教室一直以来都是教师进行教学活动的重要场所,为了充分利用课堂监控系统并加强对学生课堂状态的监测,设计了基于头部姿态识别的学生学习状态检测系统。首先,对SSD模型算法的检测后处理中非极大值抑制(NMS)算法进行优化,精准去除冗余候选框;其次,结合系统的应用场景教室,对SSD算法模型的预测特征图进行选取,在保证模型检测精度的同时提高模型的检测效率;最后,采用基于模型的头部姿态识别方式对学生头部姿态进行15 s内动态识别。该系统可以识别2种头部动作、4种头部姿态。经过对教室中真实课堂教学视频的测试,结果表明,该系统可以实现对教室中学生的头部姿态进行有效识别,识别准确率较高,可以应用到课堂学习状态监测中。

细胞壁微纤丝角和结晶区对木材物理力学性能影响研究进展

木材是由不同种类的细胞组成的天然材料,其实体物质是组成其结构的各类型细胞的细胞壁。细胞壁的超微构造主要包括微纤丝和结晶区,微纤丝角能表征纤维素微纤丝的取向,纤维素大分子链排列的有序程度及排列形态决定其结晶程度和微晶形态等结晶区特征。基于前人的研究,系统概述了细胞壁微纤丝和结晶区对木材物理力学性能影响的研究进展,重点围绕微纤丝角和结晶度2个方面,分别归纳了二者对木材密度、尺寸稳定性、木材声学等物理性质以及弹性模量、强度等力学性质的影响作用,同时阐述了微纤丝角与木材硬度和刚度以及结晶度与冲击韧性等的相互关系,并概述了细胞壁微晶形态对木材润湿性和纤维强度影响方面的研究进展,最后对今后的研究方向进行了展望。

重组竹螺栓连接节点承载能力计算分析

基于重组竹螺栓连接承载性能,分析评价了现有木结构设计规范对重组竹螺栓连接承载能力预测的适用性。采用正交设计法对16组48个重组竹钢夹板单螺栓连接节点试样进行试验,验证了Foshci理论模型对重组竹钢夹板单螺栓连接节点的适用性,揭示了螺栓直径、端距及主构件厚度等因素对节点承载能力的影响规律,分析了GB 50005和European 5规范对重组竹钢夹板螺栓连接承载能力预测的准确性。研究结果表明:Foschi理论模型能够反映节点的线弹性、屈服后阶段的变化特征,能够较全面地反映重组竹钢夹板螺栓连接节点的整个受力过程。螺栓连接承载力受螺栓直径、主构件厚度和端距3个因素共同影响,但当节点达到最小尺寸设计要求时,承载能力受螺栓直径影响的作用最为明显。Eurocode 5对重组竹钢夹板螺栓连接节点的承载预测能力偏保守,而GB 50005预测能力存在安全富余的空间,能较好地预测重组竹钢夹板螺栓连接的承载能力。

进口辐射松木材主要物理性能径向变异研究

为了提高进口辐射松木材加工利用效率,扩展其使用范围,参照国家标准对新西兰辐射松木材的气干密度、干缩性、湿胀性径向变异进行了研究。结果表明:辐射松木材近树皮、中部和近髓心的气干密度分别为0.502,0.480和0.452 g/cm^3,自树皮至髓心气干密度呈现出逐渐减小的趋势,并且在0.05水平达到了显著差异,平均气干密度为0.478 g/cm^3,属于低密度木材;辐射松木材在气干状态下,其径向、弦向及体积干缩率自近树皮至近髓心呈现出逐渐减小的趋势,并且弦向和径向干缩率在0.05水平上达到了显著差异,体积干缩率在0.01水平上达到了极显著差异;辐射松木材在全干至气干状态下,其径向、弦向及体积湿胀率自近树皮至近髓心呈现出逐渐减小的趋势,并且径向湿胀率在0.05水平达到了显著差异,弦向和体积湿胀率在0.01水平达到了极显著差异。在同一环境条件下,辐射松径向的干缩率和湿胀率均小于弦向。研究结果为进口辐射松木材的加工利用及径向不同部位木材尺寸稳定性能评价提供了重要的数据支撑。

重组竹-钢夹板螺栓连接节点承载特性和破坏形态

【目的】研究重组竹-钢夹板单螺栓连接节点承载特性和破坏形态,为竹结构螺栓连接设计与应用提供参考和借鉴。【方法】采用正交设计方案,对重组竹-钢夹板单螺栓连接节点试样进行单轴压缩加载试验,利用方差分析和多重比较法分析螺栓直径、主构件厚度和端距对初始和屈服后刚度(K_(1)、K_(2))、屈服和极限载荷(F_(y)、F_(u))及延性率的影响规律。【结果】螺栓直径对初始和屈服后刚度(K_(1)、K_(2))、屈服和极限载荷(F_(y)、F_(u))及延性率具有显著影响,随螺栓直径增大,螺栓连接节点的初始和屈服后刚度(K_(1)、K_(2))、屈服和极限载荷(F_(y)、F_(u))显著增加,但延性率明显减小;主构件厚度对初始和屈服后刚度(K_(1)、K_(2))、极限载荷(F_(u))及延性率影响显著,但对屈服载荷(F_(y))无显著影响;端距对屈服后刚度(K_(2))、极限载荷(F_(u))及延性率影响显著,但对初始刚度(K_(1))和屈服载荷(F_(y))无显著影响。钢夹板单螺栓连接重组竹的有效破坏主要以Ⅱ型和Ⅲ型2种破坏模式呈现,且当厚径比(L/D)处于3.75~6.00之间时,螺栓呈现“单铰”屈服模式;当厚径比(L/D)处于6.00~13.50之间时,螺栓呈现“双铰”屈服模式。【结论】重组竹-钢夹板螺栓连接节点承载性能和破坏形态受螺栓直径、主构件厚度和端距的共同影响,重组竹-钢夹板单螺栓连接节点的最小主构件厚度和最小端距可分别设置为90 mm和4d(d为螺栓直径),此时节点各承载性能趋于稳定且延性率达到最佳状态。当节点试样满足最小端距和主构件厚度要求时,螺栓屈服模式随厚径比(L/D)增大逐渐由“单铰”屈服转变为“双铰”屈服,节点最终破坏表现为主构件销槽承压和螺栓弯曲同时发生,此时主构件和螺栓均能充分发挥材料的力学性能,是较为合理的破坏模式。

正交胶合木力学性能的研究综述

通过概述正交胶合木力学性能和影响因素,阐明正交胶合木力学性能模型预测分析以及正交胶合木在高应力作用下的破坏模式;并对在抗震、抗火条件下正交胶合木力学行为特征的研究进行总结。其中正交胶合木力学性能影响因素主要从物理构造特性、制备工艺、锯材种类3个方面进行综述;由于正交胶合木属于新兴材料,对其力学性能评估过程漫长且资源消耗量大,国内外学者利用有限元模拟建立力学模型,对正交胶合木力学性能进行预测,并利用层板力学性能通过模型计算正交胶合木的力学性能,有效减少了工作内容。正交胶合木在外力作用下的破坏模式主要是横向层锯材的滚动剪切破坏、胶层破坏直至最终的底层受拉破坏,而影响正交胶合木力学性能最主要的因素就是横向层锯材的滚动剪切破坏。在火灾条件下正交胶合木的力学行性能主要取决于木材自身的特性,高温对层间剪切性能影响不大。针对CLT抗震行为的研究,主要利用计算机模拟地震条件对正交胶合木力学行为的影响。针对目前正交胶合木力学性能研究中尚未解决的问题及有待进一步开展的研究项目提出建议,利用断裂力学及微观力学对正交胶合木的破坏机制进行研究。

基于近红外光谱技术预测两种进口材气干密度

为了建立进口材气干密度近红外光谱校正模型,实现对进口材气干密度的快速预测,以进口阔叶材桃花心木和针叶材辐射松两种木材为研究对象,测定其气干密度真值结合近红外光谱技术,采用偏最小二乘法(PLS)在全波段(350~2500 nm)建立两个材种的气干密度相应的校正模型,并采用外部验证,最终建立两种木材的气干密度的预测模型。结果表明:桃花心木木材的气干密度范围为0.433~0.840 g·cm^-3,辐射松的为0.260~0.600 g·cm^-3;不同方法建立的桃花心木木材气干密度近红外光谱校正模型相关参数均好于辐射松的;校正模型的外部验证表明,桃花心木木材气干密度预测模型精度较高,相关系数达到0.90,而辐射松木材气干密度预测模型相关系数为0.75。总之,进口阔叶材桃花心木木材的平均气干密度比针叶材辐射松的大。相较于针叶材辐射松,建立的阔叶材桃花心木木材气干密度预测模型更能较精准的预测其密度真值。

枝节木材结构与性能研究进展

枝节是指枝条、在树干肥大生长过程中枝条基部被卷入树干木质部的节以及树干上枝条去掉后形成的节疤,是树木结构与功能的重要组成部分;但由于枝节木材对产品性能产生的不利影响,其研究与利用受到限制。随着仿生学的发展,枝节木材以其复杂而有序的组织构造、连接方式及高强韧、耐腐朽等特性,作为一种特殊结构材料逐渐引起国内外学者的关注。众多研究表明,枝节木材天然形成的组织构造和连接方式具有许多人工材料无法企及的优势,加强枝节木材结构与性能研究,既有望打破其以往利用受限的境地而开拓全新的应用领域,又可为研发高性能的新型仿生材料提供有益启发和科学依据。本研究从枝节木材的构造、化学抽提物、物理性质和力学性质4方面概述枝节木材结构与性能的研究现状。首先分别阐述枝节木材在宏观观测水平下的构造特征以及枝节木材构造随外界环境变化做出自适应性调整的智能性表现;其次围绕节疤中化学抽提物对树木的保护功效,重点从节疤化学抽提物对树木防腐和树木自然整枝2方面的影响效果进行归纳;然后总结枝节木材与树木干材在密度、干缩性等物理性质及变化规律方面的比较研究;最后阐述枝节木材的力学性质与材料基质、构造排布和功能特性间的相关关系及其应力均布特性的相关研究。同时,本研究还阐述与枝节木材相关的工程材料及结构的仿生实例,以及枝节木材相关研究对仿生设计的一些启示。鉴于枝节部位木材的特殊性及其研究的复杂性,目前人们对枝节木材结构与性能的认识相对薄弱,关于枝节木材细胞水平的精细构造、主要化学成分及各项物理和力学性质等方面的研究报道相对较少且未深入全面。基于此,本研究在前人对枝节木材结构与性能研究现状的基础上提出几点建议:加强对枝节木材宏观和微观各层次构造特性及其在不同生长状态下的调节变化机制研究;探究纤维素、半纤维素、木质素及抽提物等化学成分在枝节木材中的含量和微区分布并探明化学成分配置情况与枝节木材韧性、连接强度等性质的相关关系;开展枝节部位木材密度、水分等物理量的变化规律及其内因的研究;阐明枝节木材精细结构参数对其物理力学性质的影响机制,构建枝节木材精细构造、化学组成等结构参数与物理力学性质的数学模型。

基于环境库兹涅兹曲线的浑河流域水环境影响要素探讨

结合环境库兹涅兹曲线对浑河水环境影响因素进行探讨。结果表明:浑河流域水环境影响度最大的因素为区域人均GDP,其影响度为1.242,社会发展系数影响度最大,影响度为0.053,社会经济发展水平和水环境指标呈倒U型曲线变化。