CFRP-PE-不锈钢筋混凝土短柱的设计方法研究

进行了17个CFRP-PE-不锈钢筋混凝土短柱和8个对比试件的轴压试验,探究不锈钢种类、箍筋间距、CFRP厚度、PE厚度对该类组合柱的破坏模态、荷载-应变曲线、极限应变、极限承载力、延性的影响规律.试验结果表明:在CFRP和混凝土间设置PE垫层能提高该类组合短柱的延性和变形能力,并降低其承载力;增大CFRP厚度可提高其承载力和极限应变,但试件表现出增大的脆性;减小箍筋间距或增大钢筋强度可显著提高其承载力、峰值应变和延性.建立了有限元模型,有限元分析表明:增大PE厚径比会显著提高该类组合短柱的变形能力和延性,并降低CFRP对其承载力的影响;增大配箍率、不锈钢强度、CFRP抗拉强度、CFRP厚度可提升该类组合短柱的极限应变与承载力;提高混凝土强度会提高该类组合短柱的峰值承载力,但降低其极限应变.最终建议了该类组合短柱的延性设计方法、承载力模型和极限应变模型.

新型外包波纹钢-混凝土组合梁抗火性能研究

文中利用ABAQUS建立了组合梁热-力耦合模型,通过分析组合梁跨中挠度、耐火极限随温度变化曲线研究了荷载比、波纹钢腹板厚度、下翼缘钢板厚度和预应力筋保护层厚度对其抗火性能的影响.结果表明:高温作用下,新型组合梁的钢腹板未发生鼓曲、角钢连接件起到较好的抗滑移,耐火性能显著增强.荷载比越大,临界温度越低,当荷载比取0.3~0.5时,新型组合梁具备较好的变形性能,临界状态为形成塑性铰的强度破坏.随波纹钢腹板厚度增加,新型组合梁的耐火极限提升,且提升幅度随荷载比的增大而减小;随下翼缘钢板厚度增加,新型组合梁的耐火极限提升,且提升幅度随荷载比的增大而增大;预应力筋保护层厚度小于40 mm时,组合梁的耐火极限随厚度的减小而降低,大于40 mm时,影响较小.

融合SEIR与LSTM模型的传染病预测研究

针对现有的传染病预测模型未充分考虑时间序列的复杂度且预测性能不稳定等问题,提出一种基于传染病动力学模型SEIR与长短时记忆网络(LSTM)的传染病组合预测模型.首先,通过计算Pearson相关系数分析气候因素与传染病新增人数之间的相关性;其次,通过FE(Fuzzy Entropy)算法提取序列的局部特征且保证序列的平稳性,降低时间序列的复杂度,提升时间序列的可预测性;最后,根据传染病特点,构建SEIR模型分析不同人群传播情况,并结合LSTM模型实现大幅度提升传染病预测精度.仿真结果表明,相较于传统的模型算法,本文提出的混合模型能保证预测的平稳性并实现更高的预测精度,同时,本文使用该混合模型在不同的干预策略下进行预测,表明了提早采取防控措施对遏制传染病传播的重要性.

开孔层合板线弹性仿真模型研究

复合材料层合板对车身轻量化设计有重要意义。由于避让和连接等需求,复合材料车身结构件多为开孔结构。同时,在整个车身结构分析中,由于计算规模过大,一般采用较大网格尺寸的线弹性复合材料模型进行分析。因此,需在线弹性模型条件下建立有效的复合材料开孔板力学性能分析方法。本文采用常用的线弹性假设,基于单向板实验数据预测开孔板拉伸力学响应,研究网格尺寸对开孔板力学性能预测精度的影响。结果发现,对于孔径为6 mm的准各向同性层合板,网格尺寸为1 mm时,力学性能预测精度最优,当网格尺寸调整为10 mm时,需基于实验数据重新进行单层板力学性能对标。

铈掺杂镧基钙钛矿制备及对水体磷酸盐和植酸的吸附性能

为有效防治水体中的磷酸盐和有机磷污染,利用镧基金属氧化物结构灵活易调控和磷亲和力强等优势,本文在柠檬酸溶胶凝胶法制备的镧铁钙钛矿基础上,在镧位点掺杂铈成功制备了铈镧铁钙钛矿(LCFO),研究了LCFO吸附磷酸盐和植酸的热力学和动力学特征;考察了不同氯离子和腐殖酸根离子等因素对吸附过程的影响;采用扫描电子显微镜-能量色散光谱仪、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱等表征探究吸附机理。结果表明,LCFO对磷酸盐和植酸吸附能力分别比原始钙钛矿提高了11.56倍和1.74倍,LCFO吸附量分别为57.86mg/g和98.71mg/g;两种形态磷吸附特征均符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附方程,腐殖酸根离子对LCFO对磷酸盐和植酸的吸附作用有一定削弱,但吸附量仍保持在80%以上;通过表征分析表明材料吸附磷酸盐和植酸的机理主要为内层络合。本研究为进一步改善镧铁钙钛矿对无机磷的吸附能力及对有机磷的去除提供参考。

基于混凝土损伤塑性模型的弯曲损伤RC/PC桥梁动力学特性研究

基于混凝土损伤塑性模型,通过数值模拟研究了带有弯曲损伤的RC/PC桥梁动力学特性的退化情况.首先,提出了适用于RC/PC桥梁非线性振动分析的数值模型构建方法.其次,通过RC简支梁受弯破坏试验,将试验结果与数值模拟结果进行比较,验证了数值模型的准确性.最后,基于厦门快速公交系统中某一联三跨PC连续梁桥建立了三维有限元模型,研究其在不同弯曲损伤程度下前三阶频率和振型的变化情况.结果表明,带有弯曲损伤的RC/PC桥梁的动力学特性会随着损伤程度的增加而呈现不同程度的改变.带有混凝土裂缝的桥梁的微幅振动仍然是线性的,然而随着振幅的增大频率开始降低,使振动呈现出非线性.此外,当裂缝闭合时,前三阶自振频率与振型变化不明显,难以用于识别弯曲损伤;当裂缝张开时,前三阶自振频率与振型出现明显变化,可作为损伤检测指标来识别损伤.

基于功能性电刺激的肘部运动迭代学习控制研究

功能性电刺激(functional electrical stimulation,FES)是治疗脑卒中后运动障碍的重要方法。考虑到现有动力学建模方法复杂、控制精度有待提高,该文提出了一种基于FES的肘部运动的带有遗忘因子的迭代学习控制方法。该研究利用Hammerstein结构建立肘部肌肉骨骼模型,在此基础上设计了带有遗忘因子的迭代学习控制的FES系统。通过计算样本实际输出与模型输出角度之间的均方根误差和最大角度误差,检验所建立的肌骨模型的可靠性。通过仿真分析和实际控制实验,评估了闭环FES系统的控制效果,并与传统的迭代学习控制FES系统进行了对比,说明了控制方法的有效性。研究结果表明,所建立的肘部肌骨模型适用于研究电刺激下肘关节的运动特性,并且带有遗忘因子的迭代学习控制方法在肘部控制中表现出更优越的性能。

铁磷共沉淀去除水中磷酸根的效果及机制

【目的】探究环境条件改变对铁盐除磷的影响及潜在机理,为污水除磷方法的开发和应用提供理论基础。【方法】利用宏观除磷试验探明不同pH、铁磷摩尔比对水体磷酸根去除的影响;结合X-射线衍射(XRD)及热力学模型,探究化学沉淀和吸附过程中磷的去除机制。【结果】随着pH升高,磷去除率先上升后下降;随铁磷摩尔比升高,磷的去除率呈现上升趋势;当反应条件为pH=5、铁磷摩尔比3∶1时,磷的去除率最高,为89.42%。XRD和热力学模型结果表明,磷主要通过形成铁-磷沉淀,如FePO4,或被铁氧化物吸附,达到从水体中去除的目的。【结论】在铁盐除磷的过程中,共沉淀和吸附两种机制并存。pH对这两种机制均有影响,而铁磷摩尔比则主要通过调控磷的吸附过程来改变磷的去除效率。

脉冲激励下铁基纳米晶磁芯的Jiles-Atherton模型参数辨识及应用

通过理论分析对经典J-A方程进行了修正,增强了其在脉冲条件下的适应性,利用脉冲磁化特性实验平台,测量了铁基纳米晶磁芯在不同磁化速率下的磁滞回线,采用遗传算法进行脉冲激励下的J-A参数辨识,将算法模拟的磁滞回线与实验测试的磁滞回线数据集进行拟合,验证了修正后的J-A方程的有效性,最后将遗传算法寻优得到的J-A参数应用于脉冲变压器场路耦合模型的磁芯J-A参数定义中,分析脉冲变压器初级电压为1.5 kV时的仿真与实验误差,得到脉冲变压器输出波形的脉冲前沿误差为3.33%,幅值误差为2.91%,相比于J-A参数的常规非线性求解方法精度更高,能更好地应用于脉冲功率系统中含磁性元件的建模仿真。

铜绿山矿床蚀变矿物光谱EVS三维可视化建模及指示意义

随着浅表金属矿产资源的逐渐枯竭,深部隐伏矿体找矿勘查成为未来趋势,相应找矿勘查技术和方法的创新势在必行。近年来,短波红外(SWIR)光谱技术在全球典型斑岩–浅成低温热液矿床和矽卡岩型矿床的深部找矿勘查中发挥了重要作用,但目前主要是基于二维剖面的工作。EVS(earth volumetric studio)建模系统是应用于地球科学领域的3D建模软件,此软件基于数据驱动,具有数据可视化及模型动态更新的特点,可以满足地质建模的需求。本文利用EVS软件,对鄂东南矿集区铜绿山矽卡岩型Cu-Fe-Au矿床ⅩⅢ和ⅩⅣ号隐伏矿体不同蚀变矿物的空间分布、绿泥石和高岭石族矿物SWIR光谱特征参数的空间变化进行了三维可视化建模,探讨不同蚀变矿物和SWIR光谱参数与隐伏矿体之间的三维空间耦合关系;通过MATLAB原创程序计算含绿泥石SWIR光谱参数的样品点与深部矿化中心的三维最短距离,评价了SWIR光谱参数对深部热液矿化中心的精准指示潜力。结果表明,EVS软件三维建模在未来隐伏矿体勘查和预测中具有较大的应用潜力。

型钢混凝土T形柱轴压性能分析

为进一步研究配钢形式“方钢管+T型钢”型钢混凝土T形柱在轴心荷载作用下的受力性能,为型钢混凝土T形柱结构受力过程的非线性分析和抗震性能分析提供参考依据,利用ANSYS有限元软件建立普通混凝土T形柱轴压模型,通过与现有的试验结果对比验证模型的合理性。在此基础上,建立配钢形式为“方钢管+T型钢”型钢混凝土T形柱模型,对其轴压性能进行有限元分析,深入研究“方钢管+T型钢”的配钢形式对混凝土截面应力、钢筋应力和型钢应力的影响,同时定量分析配钢率这一参数变化对轴压性能的影响规律。结果表明:与普通混凝土T形柱相比,“方钢管+T型钢”型钢混凝土T形柱极限承载力显著提高,但此种配钢形式对T形柱极限承载力的提高作用随配箍特征值的增大而减小;型钢的加入使得“应力拱”现象不再明显,在箍筋约束区内形成型钢强约束区,主要集中在T型钢腹板区域和方钢管区域,混凝土截面应力分布更加均衡;随着配钢率增加,同等比例荷载下型钢混凝土T形柱混凝土截面平均应力减小,型钢应力得以充分发挥,承载力显著增加。

基于混合FE-SEA法的箱梁结构噪声特性研究

为探讨箱梁结构噪声规律及其影响因素,以南昌某高架铁路箱梁为研究对象,建立混合FE-SEA模型进行数值仿真分析,并进行现场试验验证。在此基础上,探讨了板厚对结构噪声的影响规律,分析了箱梁各子系统对远场声压的声贡献量。研究结果表明:混合FE-SEA法适用于箱梁结构噪声研究;箱梁结构振动的峰值频率为125 Hz,结构噪声频率范围为50~160 Hz;箱梁顶板和翼板对远场声压级的贡献量较大:增加各板厚度能降低结构噪声,其中增加顶板厚度效果较为明显。因此在减振降噪的过程中,应着重关注顶板和翼板。

大型汽轮发电机定子端部绕组的数字化建模及振动特性分析

以600 MW大型汽轮发电机为研究对象。建立了汽轮发电机定子端部绕组的高精度有限元模型并进行模态分析,得到与实测结果吻合较好的模态参数;对定子端部绕组进行数字化机理建模,将双层绕组结构视为壳体,内外层支撑结构作为环肋与筋条,基于离散单元法可将端部绕组等效为叠层加筋加肋圆锥壳模型。借助适用于各种复杂弹性边界条件的改进傅里叶级数的瑞利-里兹法,建立了端部绕组的固有、受迫振动方程。通过计算得到端部绕组模态参数的解析解,并与有限元仿真结果进行对比,验证了所建立等效数字化机理模型的合理性与正确性,可为后续端部绕组电磁振动的研究打下基础。

波形钢板组合墙边缘构件-梁连接节点的滞回性能

多高层住宅钢结构建筑中,采用剪力墙边缘构件与钢梁连接的等宽度设计,可避免室内凸柱现象,能获得整洁的室内空间,但使墙边缘构件-梁连接节点设计的难度增加。为此,该文结合波形钢板-混凝土组合墙构成特点,提出了墙边缘构件与梁连接采用上翼缘环板节点、下翼缘贴板节点的组合型式,并进行了2个不同轴压比组合节点的滞回加载试验,研究其承载性能、破坏模式、滞回性能、骨架曲线、强度和刚度退化等。试验发现,两个试件的屈服位移角平均值为1/136,极限位移角为1/42,均能满足《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)中弹性和弹塑性层间位移角的要求;下翼缘贴板节点弱于上翼缘外环板节点的变形能力,而且贴板节点连接焊缝易于开裂;一旦贴板节点达到承载力极限,之后强度和刚度迅速退化。该文建立了组合节点的实体-壳单元的精细化有限元模型,进行了试验加载全过程分析。比较了节点试验与有限元分析结果,利用该文建立的有限元模型开展分析,为贴板节点设计提供了依据。

Fe-Zn相图不同相区温度合金化锌镀层生长过程模拟

目的 优化GA镀层的成形性能,建立GA镀层物相生长模型,调控镀层物相组成,得出最佳合金化镀层物相组成对应的工艺参数,以指导生产。方法 依据最新的Fe-Zn相图,构建镀层合金化模型,模拟镀层物相η、ζ、δ和Γ生长过程及物相沿镀层截面分布、镀层合金化过程Fe含量变化。结果 成功模拟了Fe-Zn相图不同相区物相的生长过程,模拟530℃以下温度物相转变为η→ζ→δ→Γ,530℃以上温度物相转变为η→δ→Γ。模拟得到最佳镀层物相组成对应的合金化工艺为,510℃保温9.7s,540℃保温6.8s。研究得到了合金化过程中镀层Fe含量的变化规律,在合金化前期,Fe含量增加的速率较快,随着合金化程度的提高,镀层中Fe含量的增加速率减慢。结论 建立的GA镀层物相生长模型可以模拟得到不同合金化温度下最佳的工艺参数,为合金化热处理生产GA镀层提供了工艺参考。

依据ISO 12835标准的热采井特殊螺纹的有限元建模分析

提出了一种Φ177.80 mm×8.05 mm K55热采井特殊螺纹设计,依照ISO/PAS 12835标准对该特殊螺纹进行材料性能评估以及材料模型和结构模型下的有限元分析。其中分析材料性能得到的不同温度下的应力-应变曲线特征点可作为数据输入到有限元软件中。采用有限元方法评估了接头在最佳上扣及温度循环条件下,不同结构公差的最差工况,材料性能变化对密封能力的影响,以及最后一次上扣扭矩要求。最后分析了特殊螺纹在温度载荷循环作用下结构的完整性。极限加载应力分析显示在整个温度加载循环条件下特殊螺纹未出现滑脱、颈缩、屈曲等现象。

船舶有限元模型标准化及程序开发

针对船舶有限元建模过程中存在的缺乏统一标准,导致模型创建、管理和合并,以及数据交换不便的问题,结合行业规范和实践经验,提出一套完整的船舶有限元模型标准,规范模型表达的方法,特别是对材料和属性的标准定义进行详细阐述,基于FEMAP软件开发标准化工具,用于快速创建和处理标准有限元模型,并对多个常用软件的数据接口做定制化开发,实船应用结果表明,该标准科学合理,具有较强的实用性,相应的工具有助于提高建模效率。

宽温域磁致伸缩位移传感器输出电压模型及特性分析

磁致伸缩位移传感器应用于高温环境时,磁致伸缩材料存在随温度升高而力磁性能下降的固有属性,因此迫切需要研究宽温域下传感器的输出特性。基于玻耳兹曼统计量、磁弹性耦合效应和德拜模型,建立了非等温条件下传感器输出电压模型。搭建提供可调脉冲电流和轴向偏置磁场的变温平台,选用直径0.8 mm的(Fe_(83)Ga_(17))_(99.4)B_(0.6)和Fe_(82)Ga_(13.5)Al_(4.5)波导丝,实验验证了模型的准确性。确定变温下传感器的最佳激励参数,(Fe83Ga17)99.4B_(0.6)偏置磁场21.3 kA/m,脉冲电流24.6 A;Fe_(82)Ga_(13.5)Al_(4.5)偏置磁场16.7 kA/m,脉冲电流18.8 A。在20~350℃用最佳激励参数测得(Fe_(83)Ga_(17))_(99.4)B_(0.6)输出电压最高为577.63 mV,Fe_(82)Ga_(13.5)Al_(4.5)输出电压最高为419.56 mV。采用输出幅值高的(Fe_(83)Ga_(17))_(99.4)B_(0.6)波导丝根据其最佳激励参数设计了硬件电路和移动位置磁铁结构,制作宽温域传感器样机并在高温平台上进行测试,20℃时输出电压最高为595.32 mV,500℃时仍有254.67 mV,非线性误差为±1.3 mm。

丁基黄药在金属负载石英砂中的迁移特性

针对有色金属采选场地存在重金属与残留选冶有机药剂复合污染问题,本文以丁基黄药(butyl xanthate, BX)为代表,基于饱和砂柱迁移实验和数学模型,分析了BX在石英砂、覆铁砂和覆铁铜砂中的迁移规律.结果表明,石英砂表面负载Fe量为0.07 mg/g时,BX迁移的回收率从89.8%下降至45.3%,并且负载Fe量每增加一倍,BX迁移回收率平均下降41.5%.在覆铁砂上继续负载氧化铜,BX与Cu^(2+)之间反应生成CuBX,在负载Cu量0.010~0.055 mg/g时完全抑制了BX在介质中的迁移.

Fe-Ti二元系热力学评估比较

Fe-Ti二元系作为多组元Fe合金和多组元Ti合金的子系统,其热力学性质研究是将其拓展到多维应用的基础.利用CALPHAD方法,选取近几十年来最具代表性的5篇Fe-Ti二元系评估研究论文,复现各评估研究的计算结果,比较不同评估对稳定相的热力学建模的相异性和对最终评估结果的影响,同时指出某些评估中存在的问题.