The effect of confining boundary on soil deformation in one dimensional frost heave tests and the theoretical volume correction

Frost heave is one of the major complications in highway construction in cold regions. Laboratory experiments are im- portant in the study frost heave behavior of soils, and one-dimensional frost heave experiments are the easiest way to evaluate the soil frost heave potential. In a one dimensional frost heave test, the deformation in axial direction is non-uniform because of the confining effect of the cutting ring＇s sidewall. If the effect of confining boundary on soil de- formation is ignored, the deformation will be over-estimated. In this paper, the effect of confining boundary on soil de- formation is theoretically studied and a volume correction method is developed and applied to the frost heave test of a sulfite saline soil. Test results demonstrate that the sulfite saline soil will expand to a loose, low-density state after several freezing-thawing cycles under the condition of zero axial stress.

基于X-ray CT图像的沥青混合料车辙过程空隙分布评估

X射线计算机断层扫描(X-ray computed tomography,X-ray CT)技术作为一种无损测试方法,已被广泛用于评估沥青混合料中的空隙结构和与空隙有关的病害。基于X-ray CT和图像处理技术,从细观结构层面探讨了车辙变形过程中沥青混合料的空隙结构特征。提出了体积等效球棍模型来表征空隙连通性的变化,用改进的环扇分割变异系数、位置偏心率和球度分别描述了空隙的分布和形状特征。结果表明,车辙对沥青混合料空隙结构的影响机制因混合料类型而异。与密级配沥青混凝土(AC-13)相比,沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)中的空隙更加不均匀和离散,尤其是那些体积小于0.01 mm^(3)的空隙。此外,SMA-13中的空隙连通性和分布更容易受到外部荷载的影响,其粗集料在变形过程中往往会产生定向移动进而改变初始位置。尽管车辙变形同时增加了2种混合料中空隙的水平不均匀性,但AC-13的竖向不均匀性减少,而SMA-13的竖向不均匀性增加。加载使AC-13混合料的空隙几何形状变得复杂和分散,而SMA-13则相反,预示着与AC混合料相比,SMA混合料在加载1 h后仍保持抵抗车辙破坏的潜力。总体而言,沥青混合料中空隙的拓扑特征及其在车辙变形过程中的动态响应主要取决于混合料的级配形式。

基于改进YOLOv7算法的井场作业安全检测方法研究

针对油井场作业中因监管效率低下导致的安全事故问题,提出了一种改进的YOLOv7算法来检测井场作业人员不安全行为。首先,将YOLOv7模型颈部中的原金字塔池化模块替换为空洞空间金字塔池化(ASPP)模块,ASPP采用多个并行的空洞卷积分支,每个分支具有不同的采样率,从而获得不同尺度的感受野,提高了模型对多尺度特征信息的捕获能力;其次将YOLOv7模型检测头中的普通卷积替换为全维度动态卷积,从4个维度来学习卷积核内部的注意力值,从而获得全维度的卷积核权重,增强了模型对关键特征的关注度。最后,与原YOLOv7模型进行实验对比。结果表明,改进后的模型平均精度均值提高了5.58%。与其他目标检测模型相比,检测性能有显著提升。

焊料层空洞对IGBT器件热稳定性的影响

为了查明封装疲劳对绝缘栅双极型晶体管（IGBT）热特性的影响,从封装结构的角度分析了焊料层空洞对IGBT器件热稳定性的影响规律。首先建立了IGBT芯片封装的有限元模型,然后结合传热学分析了焊料层空洞大小、位置以及分布对IGBT芯片最高结温的影响规律并进行了仿真,最后基于加速寿命实验进行了验证。结果表明：空洞率相同时,芯片对角线上的空洞对芯片最高结温的影响最大;位置相同时,芯片顶点位置空洞大小的变化对芯片最高结温的影响最大;2种情况下,单个空洞的影响均大于相同空洞率下的空洞分布影响,而空洞分布中的中心集中分布对芯片最高结温的影响最大;芯片最高结温随空洞率增大而近似呈线性关系增大,芯片结壳热阻与空洞率也近似呈线性关系增大,验证了理论分析的正确性。研究结论可从封装疲劳的角度对IGBT尽限应用提供指导。

衬砌背后脱空对隧道结构影响三维数值分析

衬砌背后脱空是很普遍的公路隧道病害现象之一,对衬砌结构危害较大.以往通过平面分析认为脱空过大可能导致衬砌外侧沿环向出现较大拉应力,产生纵向裂缝;通过建立三维有限元模型对比发现,局部空洞会导致脱空衬砌外侧出现较大纵向拉应力,可能引起环向裂缝,而几乎不产生环向拉应力.根据三维数值分析得出不同空洞位置、不同围岩级别下空洞对衬砌结构影响.

热态轴类含空洞锻件内部温度场分布

热态轴类锻件内部温度场分布特征对锻件内部空洞检测起着重大作用。针对该问题,在传热学理论的基础上建立了热态轴类含空洞锻件的二维非稳态传热模型。首先利用集总参数法获得该模型的内部边界条件。然后通过红外热像仪采集得到该模型的初始温度条件,结合分离变量法求解该模型,从而获得含空洞锻件的内部温度场分布。最后通过实验分析了不同空洞尺寸条件下锻件内部温度场的分布特征。

公路隧道水泥路面板底脱空有限元分析

建立了公路隧道水泥路面板底脱空结构的三维有限元分析模型,在单轴双轮荷载作用下,对由于板底脱空产生断裂情况下板角顶面最大拉应力和最大竖向位移进行了分析。通过讨论脱空宽度、面板厚度、轴载、基层模量以及基岩模量对板顶最大拉应力和竖向位移的影响,得出脱空宽度、面板厚度和轴载对板角顶面最大拉应力的影响较大,而各个因素对板角顶面最大竖向位移的影响程度差别不大。板角出现脱空时,重载是造成路面损坏的主要原因,通过增加面板的厚度和接缝设置传力杆可以有效防止路面板由于板底脱空造成的损坏。

沥青混合料细观结构及三维重构

为研究AC-10沥青混合料试件的空隙率,采用SYM-457马歇尔击实仪制作AC-10标准马歇尔试件,并将上述试件按3 mm间隔进行CT扫描,应用Matlab图像处理软件对所得扫描图像进行处理,结合统计学方法计算其空隙率,同时将所得到的dcm格式的CT扫描图像导入Mimics软件中进行三维重构,通过对阈值的调整,实现对沥青混合料中胶浆、空隙、粗集料的识别与分离,最终获得沥青混合料的空隙率.结果表明:相对于应用统计学方法计算得到的沥青混合料空隙率4.7%,应用Mimics软件得到的空隙率为4.56%,与真实值4.0%更接近.

基于激光扫描的密集泡状流三维重建与优化

为测量密集气液泡状流的流动形态及参数,建立了基于激光扫描的三维可视化测量系统。采用片状激光结合旋转正多边形棱镜实现对流场的光学扫描,高速摄像机采集扫描切片图像,首先对图像进行预处理。针对扫描成像中产生的切片重复曝光问题,提出二阶微分平均卷积优化算法,该方法不仅可以有效提取多切片图像中重复曝光的特征点,而且可以去除冗余及噪声信息。实验结果表明,针对分散相遮挡的密集泡状流,基于激光扫描可完整重建其三维结构,二阶微分优化算法可以有效降低重建畸变影响,重建后体积含气率的相对误差优于6%。激光扫描方法非侵入、重建精度高,具有传统方法不可比拟的优势。

引气混凝土气泡尺寸分布的三维重构

基于体视学和几何概率理论给出了引气混凝土三维气泡尺寸重构方法,由二维平面上气泡截面圆的直径分布计算气孔的实际尺寸分布,并生成了一个多尺度分布的立方体模型结构验证了该三维重构方法的合理性.然后,使用邻近粒子表面最近间距的解析解研究了气泡细度和混凝土含气量对邻近气泡表面最近间距平均值的影响,并与用传统方法得到的气泡间距因子进行了比较.结果表明,在含气量相同的条件下,用传统方法得到的气泡间距因子是邻近气泡表面最近间距平均值的3—4倍.该方法的给出,为从二维截面上获得的引气混凝土中的气泡截面圆信息获取实际气泡在三维空间中的气泡间距信息提供了依据.

CT实验条件下油页岩内部孔裂隙分布特征

为研究油页岩样内部三维正交面孔裂隙的分布特征,利用显微CT试验分析系统,对产自大庆的油页岩样进行显微CT扫描,结果表明:经过高温热解作用后,三维正交面上孔裂隙都非常发育,可作为热解产出油气的渗流通道,但分布特征却存在较明显差异,表现在孔隙度、空隙团、空隙团数量分形维数3个方面的参数值差异较大.与XOZ和YOZ面比较,在XOY面上,70层图像的孔隙度分布较均匀,空隙团的结构较规则.在油页岩原位注蒸气开采中,XOY面可作为为较适合的注热方向.

小管径圆管气-液界面可视化及含气率

为了分析水平微小圆管(内径为5.16和3.14mm)内气液两相流特性,利用三棱镜改进可视化实验系统的光路设计,同时拍摄圆管内空气和水两相流型的正视图与俯视图,结合Matlab软件,修正气液界面折射的影响,获得三维气液界面、流型图及含气率。实验结果表明,小通道圆管内主要流型为泡状流、弹状流、环状流。管径尺寸对流型分界线影响较大,但对含气量基本没有影响。随管径减小,重力作用降低,表面张力作用增强,环状流在流型图上占据的比例逐渐上升。含气率随干度的增大而升高,基于三维气液界面所获得的含气率与文献公式的吻合度较好,所有数据都在公式预测值±25%误差带以内。

多维度协同护理模式对脑卒中后尿失禁患者康复效果的影响

目的探讨多维度协同护理模式对脑卒中后尿失禁患者康复效果的影响。方法选取2021年1月—2022年2月江西省信丰县人民医院诊治的66例脑卒中后尿失禁患者,采用随机数表法分为观察组与对照组,每组33例。对照组患者采用常规护理干预,观察组患者采用多维度协同护理模式干预。比较2组患者干预前和干预4周后生活质量综合评定量表(QOL)评分、国际尿失禁咨询委员会尿失禁问卷表简表(ICI-Q-SF)评分、排尿情况(白天排尿次数、夜间排尿次数及尿失禁次数)以及护理效果。结果2组患者干预后QOL躯体功能、社会功能、心理功能、物质功能4个维度评分均高于干预前,且观察组高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。2组患者干预后ICI-Q-SF评分均低于干预前,且观察组低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。2组患者干预后白天排尿次数、夜间排尿次数以及尿失禁次数均少于干预前,且观察组少于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。观察组患者护理总有效率为93.94%(31/33),高于对照组的75.76%(25/33),差异有统计学意义(χ^(2)=4.243,P=0.039)。结论多维度协同护理模式用于脑卒中后尿失禁患者康复护理中,效果较好,可有效改善患者尿失禁状况,减少排尿次数和尿失禁次数,提高患者生活质量。

基于三维细观空隙的超薄罩面层间洒布量设计与性能评价

为研究超薄罩面与原路面之间的层间黏结沥青洒布量,通过计算机断层扫描(computed tomography,CT)和三维重构技术对混合料试件进行空隙扫描和结构重建,依据空隙分布规律确定环氧沥青的填充空隙用量。在此基础上,结合室内25、60℃的层间45°斜剪、直剪以及拉拔试验,分析不同沥青洒布量对层间剪切和黏结强度的影响。结果表明:Novachip Type-A环氧沥青和SMA-13混合料的空隙均沿试样高度呈C型分布,有效空隙集中于表面2 mm以及底部1 mm,由此确定沥青填充空隙用量为0.25 kg/m~2。室内试验中满足最大层间剪切、黏结强度的沥青洒布量为0.7 kg/m~2,层间洒布量过少、过大时会发生黏附及黏聚破坏,因此最佳层间洒布量为0.95 kg/m~2。

二维晶格的重整化群变换

在二维无自交叉无规行走问题中,重整化群变换可由几率的性质直接写出。本文借助于二维Ising模型的严格解,将类似的变换与系统哈密顿的重整化群变换联系起来,其结果可用于二维自旋系统或二元合金有序-无序转变等Ising模型。

一种基于自适应移动曲面法的无人机三维点云孔洞修补

针对无人机影像构建的三维模型中建筑物边角处存在孔洞的问题,提出一种基于移动曲面法的孔洞修补方法。首先,利用Delaunay三角构网识别出孔洞区域边界,然后通过分级扇形确定自适应邻域范围,最后根据相邻点云的信息采用自适应移动曲面法插值得到缺损处点值,进行曲面拟合,从而达到修复孔洞的目的。实验结果表明该方法修补后的建筑物可有效恢复孔洞区域的空间结构,相比传统的移动曲面法,孔洞修复效果更优,能满足后续建模的需要。

基于空隙分布特征的排水沥青混合料渗透特性分析

为了更精确、全面地描述排水性沥青混合料的空隙信息,采用CT扫描结合数字图像处理技术获取混合料的内部空隙三维分布,对空隙率、连通空隙率、空隙个数、空隙等效直径等进行了定量分析,提取出连通空隙进行渗透模拟分析,并对常规试验结果与三维结果进行了对比.结果表明:CT扫描与数字图像技术相结合的方法比较可靠;3种不同空隙率混合料的横向绝对渗透率均大于竖向渗透率,且试件两端的渗透率大于中间.

提高机场水泥混凝土道面抗唧泥性能方法研究

唧泥是机场水泥混凝土道面常见病害,会进一步形成脱空病害,影响道面结构承载能力。通过对唧泥的形成机理进行分析,提出了在道面结构设计中提高道面抗唧泥性能的3种措施,分别为提高道面厚度、接缝传荷能力和和基层强度。并采用有限元软件分析了不同措施的工程效果,其中提高接缝传荷能力效果最佳,提高基层强度次之,提高道面厚度效果最差。

压力容器外部冷却两相自然循环特性理论分析

针对严重事故下压水堆压力容器下封头外侧与绝热层内侧环形通道内两相自然循环流动问题,利用FORTRAN语言,编写了压水堆压力容器外部冷却(external reactor vessel cooling,ERVC)一维稳态自然循环分析程序。通过分析不同摩擦系数的计算公式对两相自然循环质量流量和空泡份额计算的影响,与中国开展的REPEC(reactor pressure vessel external cooling)实验及RELAP5模拟结果对比,验证了程序的可行性。对ERVC系统重要的热工水力和结构参数进行了敏感性分析,得到结论:进口过冷度对ERVC系统内两相流量影响很大,当过冷度接近饱和值时,流量会出现峰值,进口面积、间隙宽度和水淹高度会影响质量流量峰值的大小;当过冷度高于峰值对应的过冷度,流量随过冷度增大而减小,反之随过冷度增大而增大。结果可为ERVC系统的设计和运行参数的评估提供了一种简便快速的方法。

橡胶颗粒沥青混合料矿料级配的分形评价

橡胶颗粒沥青混合料集料分布具有明显的分形特征,建立了橡胶颗粒沥青混合料集料体积分形维数与沥青混合料空隙率的回归模型。验证了集料体积参数与混合料空隙率的强相关性,空隙率随着矿料级配分维值D的增加而减小。与橡胶颗粒沥青混合料对应的级配范围集料粒径分维值D范围为2.54～2.59。间断级配JAC-16适用于二重分形评价,采用二重分形计算的相关系数较高,说明该级配的实际组成与级配分形理想模型拟合的程度较高。