基于模态柔度曲率的砖石古塔损伤识别研究

损伤识别是结构性能评估的有效途径之一,砖石古塔的模态柔度曲率是进行损伤识别的有效参数之一。为研究古塔结构损伤机制与模态柔度曲率的关系,依据兴教寺窥基塔结构模型振动台试验及数值模拟结果,分析周期性荷载作用下塔体动力响应及破坏特征,建立了塔体损伤程度与模态参数的关系模型。结果表明,古塔结构开裂破坏后,刚度减小,模态柔度曲率增大;数值计算与试验测试所得加速度及频域响应规律一致,塔体模型结构试件的开裂损伤随加载工况增多而持续累积,加载前期损伤参数变化缓慢,而后保持稳定,试验及模拟所得塔体的破坏过程一致。因此,塔体模态柔度曲率变化与古塔结构损伤累积具有一致性,可用于有效可靠识别砖石古塔结构损伤识别。

砖石古塔模型振动台试验的离散元模拟分析

砖石古塔块体间黏结强度较低,受地震作用易产生裂缝后发生破坏,为研究砖石古塔在地震作用下开裂及裂缝发展机制,以玄奘塔1/8缩尺模型结构为对象,建立离散元模型,计算了地震波激励下结构的加速度及位移反应,与振动台试验结果进行对比,分析了塔体开裂破坏全过程。结果表明,数值计算所得结构的加速度及位移反应与振动台试验结果一致,当地震烈度较低时,两者顶层位移变化曲线基本一致;烈度提高后,塔体开裂导致结构动力响应的计算值与试验结果出现差异,但两者的变化规律相同。在地震波激励下,塔体首层先开裂,随地震烈度的提高延伸至中部塔层,块体第2层出现阶梯状错动,模型损伤过程与试验裂缝发展状况基本吻合。研究结果为砖石古塔地震损伤及破坏过程分析提供了参考。

基于等效模型的砖石古塔有限元模型修正方法

针对砖石古塔实体有限元模型节点众多导致修正效率低下问题,提出了一种将实体模型和杆系模型相结合的有限元模型快速修正方法。基于古塔结构的测试输出信号,使用随机子空间法识别了塔的自振频率。使用整体连续式方法建立了ABAQUS有限元模型,基于实测结果,使用萤火虫算法修正了塔的弹性模量、密度。修正后的有限元模型的计算结果与实测结果对比,能够较好吻合,说明修正后的模型可靠,可以作为后续抗震性能分析的基础。

一种可调光放大无影观察灯的设计及在病理组织包埋中的应用

为提高病理诊断与临床诊断的符合率,设计一种可调光放大无影观察灯。该观察灯采用高亮度发光二极管(LED)自然光作为光源,运用脉宽调制(PWM)调光器进行电子调光,主要构成包括发光系统、光学放大镜、PWM调光器、电子镇流器、磨砂放散光灯罩、万向鹅颈管等。经实际应用证明,该观察灯设计合理、操作简单、安全性好、无交叉污染,将其应用在病理组织包埋中,可全方位多角度观察且选材准确,有利于提高病理诊断率。

武安州塔动力特性与抗震性能分析

为给赤峰市武安州塔的加固保护工作提供依据,对古塔动力特性开展测试和数值模拟分析。首先对武安州塔的塔体材料力学参数进行测试;然后在考虑栣木构造措施基础上建立武安州塔的数值分析模型,对模型进行模态分析并通过经验公式进行验证;之后用该模型进行反应谱分析。研究结果表明,塔身周围4个正方位的券洞是塔体的薄弱部位,塔身和1~4层束腰部位出现拉应力,超出了砌体材料的抗拉强度极限值;塔体3层及以上已产生轻微破坏,存在较大安全隐患,需采取相应加固保护措施。

参数化驱动下的辽代密檐塔自动化生成初探

数字技术的出现为历史建筑数据的处理提供了新的解决方式。不同于其他殿堂佛寺类历史建筑,塔类建筑由于层数多,塔檐部分攀登困难,内部难以勘测等问题,面临测绘、保存与再利用的难度。针对目前古塔的研究困境,文章以辽代密檐塔的三维逆向生成为目的,以Grasshopper参数化设计结合自动生成原理,在储存塔的数字信息的同时,还原辽代密檐塔的历史特点和风貌。

考虑土-结构相互作用永祚寺文峰塔地震响应分析

为研究土-结构相互作用对古塔地震响应的影响,借助ABAQUS有限元软件通过对地基土施加黏弹性边界,建立了不考虑土-结构相互作用(soil-structure interaction, SSI)效应、SSI效应下不考虑基础与地基土分离滑移与SSI效应下考虑分离滑移三种模型,通过时程分析法对比分析了SSI效应对山西省永祚寺文峰塔动力特性与破坏形态及损伤的影响。结果表明:考虑SSI效应后古塔高阶自振频率显著降低,其水平位移与层间位移角将总体增大,水平加速度放大系数呈下降趋势,塔下层损伤明显加剧且上层损伤有所降低,基础损伤明显;在设防地震作用下基础与地基土分离滑移现象加剧,有将沿中和轴破坏的风险,底层塔檐为薄弱部分,且基础的损伤不容忽视。分析结果对于预测高层密檐塔损伤破坏具有参考作用。

基于线性结构模型的古塔刚度中心识别方法研究

基于动力测试的古塔结构状态评估是其预防性保护工作的重要一环。该文结合动力测试方法,提出了一种基于线性结构模型进行古塔刚度中心识别的方法。基于偏心结构动力学理论凝练了非同轴刚度偏心的古塔计算模型与特征方程;基于Bayesian理论线性结构识别模型的推导及Gibbs抽样开展了结构物理参数识别,并结合经典算例对识别结果进行了验证;将该方法应用到我国重点保护文物开元寺塔的刚度中心识别中。

蓖麻油基光敏树脂的合成及其UV-LED固化无影胶的性能

以蓖麻油、异佛尔酮二异氰酸酯、丙烯酸羟乙酯为原料,通过无溶剂法合成的一种蓖麻油基聚氨酯丙烯酸酯(CO-PUA)作为光敏单体。将自制的CO-PUA、活性稀释剂、硅烷偶联剂、附着力促进剂、光引发剂以及四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯(PETMP)按比例混合制得一系列UV-LED固化无影胶,并考察了PETMP的添加量对无影胶性能的影响。结果表明:引入PETMP的UV-LED固化无影胶具有巯基-烯“点击化学”的反应特性,消除了氧阻的危害,无影胶固化完全。当PETMP的添加量为0.5 g时,具有最佳黏结性能,以有机玻璃-有机玻璃、有机玻璃-不锈钢、玻璃-不锈钢为搭接基材测得黏结拉伸剪切强度分别为2.44 MPa、5.06 MPa和5.70 MPa。

基于变形监测与数值模拟的白衣寺塔稳定性分析

古塔作为中国建筑的典型代表之一,对塔体进行稳定性分析是后续预防性保护的重要措施.以兰州市白衣寺塔为例,运用三维激光扫描技术获取点云数据,查明目前保存现状,采用位移计、摄影测量技术监测塔身整体位移变化、局部裂隙变化,并通过Ansys数值软件模拟白衣寺塔的位移、应力变化,对白衣寺塔进行稳定性分析.研究表明,白衣寺塔目前存在倾斜,东西位移整体向西偏移,南北位移整体向南偏移,倾角为南偏西0.394°,塔底部顶部水平偏移量为0.170 m,整个塔体并未产生应力集中,结构表现为全截面受压,应力值在材料强度允许范围内.正常使用条件下,当塔体倾斜到6.41°时,拉应力达到限值,结构将会发生局部或整体失稳而破坏.

某砖石古塔结构动力性能测试与模拟分析

古塔结构材料中存在大量未知物理力学指标,采用有限元方法能否有效地模拟计算古塔的动力特性一直是困扰文物工作者的重要问题。首先开展了对砖石古塔的现场动力性能测试,同时采用有限元方法对其动力特性进行了模拟计算,并将实测结果与模拟计算结果进行了对比。结果表明:采用现代砖砌块、砂浆材料的相关物理性能指标以及相应现场检测方法获得的力学性能指标,通过有限元方法模拟计算砖石古塔结构的动力性能是可行的。古塔结构实测的前两阶自振频率与有限元方法模拟计算得到的前两阶自振频率基本一致,偏差仅为0.8%,可以满足工程需要。

杭州保俶塔1933年兴修计划及现存形制初探

本文基于1929-1938年保俶塔兴修工程相关文献、雷达探测波谱两者的关联整合研究,初步探索保俶塔1933年兴修后封闭塔体的内部结构与形制。经由文献研究,梳理民国时期兴修保俶塔计划图说、筹款过程、施工情况,通过雷达探测波谱分析,验证了此次兴修工程后塔身一至五层、六至七层及顶层可能的内部结构情况,为西湖文化遗产的保护管理提供有益的学术研究依据。

南郭寺南山佛法身舍利塔抗震性能研究

南郭寺南山佛法身舍利塔是一幢新建于高设防烈度地区山坡平地上的仿古塔建筑,设计使用年限为100年,其建筑造型和结构体系比常规建筑稍复杂。首先通过动力特性分析得到塔的自振周期和振动模态,而后基于振型分解反应谱法和时程分析法,采用有限元软件midas Gen对结构在小震、中震和大震作用下的地震响应进行了数值分析。因为在结构总说明中,只用到了设计使用年限为50年的地震作用,而未将其调整为100年,所以分析中均取2组地震动参数,即设计使用年限50年和100年。小震和中震的地震响应计算均采用弹性法,分析结果满足结构抗震性能要求。大震响应计算时,振型分解反应谱法中将特征周期提高了0.05 s,弹塑性时程分析采用塑性铰滞回模型,最大层间位移角均小于限值1/100。弹塑性时程分析还表明,内核心筒剪力墙的塑性铰发展和屈服程度均比外框架严重,但结构总体处于存在明显塑性变形至不严重破坏的状态,满足“大震不倒”的抗震性能要求。总的来说,南郭寺南山佛法身舍利塔抗震性能安全可靠,其结构体系对于类似仿古塔建筑的结构选型和设计富有借鉴意义。

圣寿寺唐代砖塔地震响应和损伤分析

为研究圣寿寺塔在地震作用下的响应及损伤机制,对其进行抗震保护,通过有限元软件ABAQUS以分层建模方法建立塔体结构的数值模型,计算了其动力特性。并输入El-Centro波、Taft波和兰州人工波,通过计算塔体地震反应,得到结构的加速度放大系数、层间位移以及层间位移角,分析了结构的地震损伤分布规律。结果表明,塔顶的加速度放大效应最为显著,水平层间位移角值最大,结构上部较早发生塑性变形而开裂破坏。塔底地震损伤明显,首层是结构的薄弱部位,灰缝早于块体发生开裂并逐层向上延伸。塔檐先于塔体发生受拉破坏,破坏区域自塔檐中部向四角蔓延。研究结果为圣寿寺塔的抗震能力评估提供依据,为其抗震保护奠定基础,研究方法可为其他砖石古塔提供参考。

智能双臂无影灯系统的协同运动控制

在当前手术照明系统中,手动调节光照位置以消除遮挡物阴影的操作会导致外科医生的注意力分散,且存在污染手术区域无菌环境的可能性,为解决这一问题,提出了一种智能双臂无影灯系统解决方案。采用串联型五自由度双机械臂构建照明系统并建立了D-H数学模型,对机械臂的正、逆运动学进行了求解;针对交叉聚焦照射和主从补光照射两种临床光照场景,提出了相应的双臂协同运动约束机制和运动规划方法;最后,在MATLAB环境中对双臂无影灯系统的协同运动控制算法进行了仿真分析。研究结果表明:双臂协同运动控制算法可行且效果良好,双臂末端和各关节的运动轨迹均柔顺、无突变,智能双臂无影灯系统能够很好地满足手术中的光照调节要求。

砖石古塔结构基本周期预测

为了快速预测古塔结构的动力特性,尤其是数量较多的砖石古塔结构的基本周期/频率,本文首先在结构动力学基本公式的基础上,提出了砖石古塔结构基本周期/频率预测公式的基本形式。其次收集了国内砖石古塔的实测结构基本周期/频率,通过数据拟合的方法获得了半理论半经验的砖石古塔结构基本周期预测公式。将古塔结构的实测基本周期与预测公式计算结果进行了比较,结果表明预测偏差在14%以内。该预测公式能较准确地预测结构状态良好的砖石古塔结构的基本周期,满足文物保护工程的要求。

医用无影灯架注射模设计

结合某医用无影灯架塑件注射成型的要求,选用30%玻纤增强聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)/丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯(ASA)材料用于成型。由于塑件为圆盘+双侧圆柱筒结构,针对其浇口难以开设的难题,设计了2个热浇口用于塑件模腔的浇注,保证了模腔充填的可靠性。针对塑件两侧都设置有深壁圆柱筒难以自动脱模的难题,采用分步脱模的办法,先用弹簧推动的定模顶杆在模具第一次打开时辅助推动塑件从型腔镶件中脱模,而后通过模具的第二次打开驱动动模侧的圆柱形芯从塑件中抽出,最后由注塑机顶杆推动顶针将塑件顶出而实现完全自动脱模。模具模腔布局为1模1腔,开模有两次。模具的开模顺序由设计的弹夹顺序控制器进行控制。复位弹簧也做了应用改进,除了用于推板的复位外,还用于模具模板的顺序打开控制。复位杆顶端加装耐磨垫块和底端加装橡胶垫等措施都有利于提高模具寿命。在此设计方案下制造出的模具保证了塑件的成型精度为MT3级,良品率达95.6%以上。

无人机摄影测量技术在古塔三维重建中的应用

无人机倾斜摄影测量技术是近年来发展起来的高新技术,利用无人机影像能够快速、准确地完成三维数据模型的重建,有助于建筑遗产数字化信息的永久保存,为文物保护与展示利用提供有效方法。本文以栖霞寺舍利塔为例,介绍无人机摄影测量技术在舍利塔三维重建工作中的技术流程和应用方法,以期为建筑遗产保护研究提供新的思路。

景观叙事、社会心态和政治权力:雷峰塔的意象形塑和坍塌重建

1924年9月25日下午,屹立于西湖南畔夕照山上千年之久的雷峰塔轰然倒塌,成为当时社会舆论竞相讨论的热门话题。围绕着雷峰塔的坍塌与屡次重建,民众、文化界和政府分别表现了不同的心态、舆论和参与方式。雷峰塔的景观叙事和意象的构建,累积了佛教圣塔、西湖胜景、白蛇传说实地等多种元素,而塔的坍圮使这一意象有了被重塑的机会。民众由迷信心理转向理性心态,却做出集体非理性的破坏掠夺行为;左翼知识分子发表文章对塔的意象价值加以改造借用,作为反对封建思想统治的工具;政府通过屡次重建尝试,试图以政治权力重塑其景观叙事,体现出加强渗透、控制基层的倾向。由雷峰塔的坍塌和重建过程,可以窥见民国社会文化与政治权力冲突、角力和交融的一角。

秦岭地区古塔分布及其特征研究

秦岭和合南北、泽被天下,是中华民族的祖脉和中华文化的象征。历史上的秦岭因紧邻京畿之地,故遗存有数量众多的古塔。借助ArcGIS对秦岭地区古塔的空间分布、微地形进行分析,通过定量定性相结合的方法研究秦岭地区古塔的单体特征、营建目的等内容。经研究发现,秦岭古塔在时空分布、单体特征及营建目的等方面存在一定规律,可资当代城市与风景建设借鉴。