方钢管混凝土柱穿入式组合节点耗能机制

开展了4个翼缘削弱的钢管混凝土柱穿入式组合节点抗震性能与三维实体有限元精细化模型分析。在混凝土三轴塑性损伤和钢材混合强化模型基础上,进一步引入钢材的韧性损伤模型,探讨了钢梁削弱程度对节点抗震性能与破坏形式的影响规律,结果显示引入钢材韧性损伤的有限元模型分析结果与试验结果更加吻合,且钢梁削弱程度降低了该节点的刚度、承载力和耗能。随后对不同钢梁尺寸和柱端拉筋强构造下的组合节点进行了承载力、刚度和塑性耗能分配与失效机制的影响规律分析,分析结果表明:穿入式节点分别在梁-柱抗弯承载力比介于1.66~2.11、梁-柱线刚度比介于1.90~1.96、梁-柱截面刚度比介于1.16~1.21时,将由梁耗能向柱耗能转变;柱端拉筋强构造技术后,由于拉筋直接约束混凝土,大幅度提升了柱端抗弯承载力和耗能能力,组合节点在高轴压比时仍维持梁端失效破坏模式;根据《建筑抗震设计规范》,梁-柱抗弯承载力比取值小于1时为强柱弱梁,这对穿入式组合节点强柱弱梁的定义较为保守。

不同加载速率对煤岩组合体巴西劈裂特性的影响

目的为了研究煤岩组合体在采掘过程中的抗拉特性,方法以煤岩组合体为研究对象,利用RMT-150B实验机对其进行不同加载速率下的巴西劈裂试验,分析加载速率对煤岩组合体劈裂破坏的强度特征、破坏形态、能量特征和裂纹演化的影响。结果结果表明:煤岩组合体的应力-应变曲线大致经历了压密阶段、弹性阶段、屈服阶段、破坏阶段,其破坏模式与加载速率无关,均沿着圆盘交界面裂成两半;煤岩组合体的抗拉强度与加载速率呈正相关,加载速率较小时,试样的抗拉强度随加载速率变化十分显著;当加载速率增大时,试样的抗拉强度增幅减小;不同加载速率下,煤岩组合体试样的能量集中在0.33~0.42 J,且试样抗拉强度越大,损伤所需的能量也越大;应力-裂纹应变峰前曲线经历裂纹闭合阶段、弹性阶段、裂纹扩展阶段,轴向裂纹损伤应力与抗拉强度值接近,裂纹参数具有明显的加载速率效应。结论研究结果对于揭示煤岩组合结构拉伸破坏机理具有重要理论价值。

轻钢格栅混凝土组合墙体抗压性能研究

轻钢格栅混凝土组合墙体的抗压性能研究是该种新型结构应用和发展的关键问题。为此对3个足尺轻钢格栅混凝土组合墙体试件进行了轴压、偏压试验,探究轻钢骨架、水泥纤维板和混凝土的协同工作状态,分析试件的抗压承载力和破坏模式,提出轴压承载力的计算方法。结果表明:相比于无混凝土填充试件,填充混凝土试件的抗压承载力和稳定性均有明显提高;在偏压状态下,试件所受拉力主要由轻钢骨架承担,试件表现出良好的延性特性;增大立柱根数、立柱腹板高度、水泥纤维板厚度以及混凝土强度均可以提高该种组合墙体的抗压承载力,其中对于轴压试件,提高混凝土强度最有效;对于偏压试件,立柱腹板高度、水泥纤维板厚对其抗压承载力影响较大。最后,采用强度叠加方法计算了该种组合墙体轴压承载力,计算结果试验结果吻合良好。

不同水生植物组合对污染水体净化能力比较

模拟水体富营养化条件下,随机选取本土植物东方藨草(Scirpus orientalis)、水葱(Scirpus Validus)、香蒲(Typha orientalis)、菰(Zizania latifolia)、菖蒲(Acorus calamus)、欧菱(Trapa natans)和荇菜(Nymphoides peltata)中2种挺水植物+1种浮叶植物组成的群落对水体中氮磷污染物的去除作用进行比较研究。研究结果表明,东方藨草+香蒲+荇菜对水体中总氮、铵态氮和硝态氮的去除效果最佳,且其茎叶部和根部的氮含量增加最高;而菖蒲+水葱+欧菱对水体中的总磷去除效果最佳,且其茎叶部的磷含量增加最高。因此,东方藨草+香蒲+荇菜、菖蒲+水葱+欧菱可作为污染水体净化的备选组合,为植物组合对水体污染修复提供科学依据。

应用二维经验模分解(2D-EMD)-主成分分析(PCA)组合模型定量圈定与评价胶东金与关键金属找矿靶区

近年来,随着制造业和全球经济发展,全球对矿产资源的需求量大幅上升,迫切需要研究和开发新方法来勘探未发现矿产资源。然而,多阶段的成矿作用使成矿元素在地质单元内的分布呈现出复杂的叠加特征,而且大多数矿产常常伴生多种元素。本研究将二维经验模分解(2D-EMD)与主成分分析(PCA)相结合,基于胶东金多金属矿集区水系沉积物地球化学数据,提取局部和区域多元素组合异常分量,从多阶段成矿过程产生的复杂叠加异常中识别找矿靶区。研究结果表明:(1)通过PCA建立了Au-Ag-Cd和Be-La-Mo-Nb-Th-U-Y两种多元素组合;(2)应用2D-EMD从主成分得分分别识别多元素成矿组合局部和区域异常分量;(3)局部异常分量可用于识别Au-Ag-Cd和Be-La-Mo-Nb-Th-U-Y找矿靶区,区域异常分量可识别高背景带。结合局部异常分量和花岗岩的空间分布,推断Au-Ag-Cd矿化与玲珑花岗岩和郭家岭花岗闪长岩侵入有关,Be-La-Mo-Nb-Th-U-Y矿化与郭家岭花岗闪长岩侵入体和伟德山二长岩侵入体侵入有关,郭家岭花岗闪长岩岩体具有贵金属和关键金属双重成矿特征。

一种面向智能移动终端的iPDR/GNSS组合导航方法

针对现有行人航位推算(PDR)方法存在误差积累并且定位与航向精度较低,从而导致PDR/全球导航卫星系统(GNSS)组合导航精度下降的问题,提出了一种面向智能移动终端的改进的PDR(iPDR)/GNSS组合导航方法。首先,设计了一种iPDR定位方法,将GNSS载波相位历元差分技术计算的航向角引入PDR航向估计中,减小由陀螺漂移引起的航向累积误差。其次,基于因子图优化将GNSS绝对位置与iPDR定位结果相融合。最后,利用智能手机采集的实测数据对所提方法进行验证。实验结果表明:与传统PDR方法相比,iPDR方法的定位精度提高了62.0%,航向精度提高了33.7%;与基于卡尔曼滤波的iPDR/GNSS组合方法相比,基于因子图优化的iPDR/GNSS方法在定位精度上提高了39.8%,有效提高了组合导航系统的精度。

2MW风力机全尺寸组合叶片的实验测试及仿真分析

针对由DU+NACA翼型组合的风力机叶片,在完成其气动性能分析的基础上,构建全尺寸叶片的实验测试方案与有限元仿真分析模型,提出载荷转换的计算方法及其实验测试加载方式,对全尺寸组合叶片进行正挥舞、负挥舞、正摆振、负摆振4个方向的静力试验和固有频率测试,以及模态分析与静强度仿真分析,所得结果显示叶片仿真分析所得到的固有频率与实测结果的相对误差小于3%,且第一阶固有频率与3倍叶片激励频率相接近,满足叶片的动力学性能要求;全尺寸叶片实验测试得到的应变与仿真分析结果具有相同的变化规律,证实了所建立全尺寸叶片测试方案与有限元仿真模型的可行性,同时所设计叶片具有良好的气动性能和较高的功率系数。

水动力学模型的实时组合校正方法研究

受降雨分布不均、地形复杂多变及模型结构等因素限制,水动力学模型的水位模拟精度难以进一步提升。为此,基于一维水动力学模型运行结果,建立了涵盖KNN、SVR、LSTM、GRU等多种智能算法的实时校正模型,并将KNN校正法与WF算法串联耦合,提出了具有降噪功效的KNN-WF校正方法,在此基础上,为充分挖掘各校正算法在不同水位区间的校正优势,提出了一种基于M分位数的水位分级组合校正方法,以均方根误差、决定系数和峰值相对误差综合比较分析各校正方法的校正效果。汉江流域应用结果表明,KNN-WF校正法能有效避免KNN校正结果中存在的噪声和锯齿状峰值,校正后的水位过程与实测水位过程更加吻合,分级组合校正方法能实现不同水位区间的精细化校正从而提升整体校正效果。

基于组合权重-理想点法的超声滚挤压轴承套圈表层性能多目标决策

为提高轴承套圈表面质量,获得较优的超声滚挤压轴承套圈表层性能(表面粗糙度、残余压应力和加工硬度)加工参数(转速、进给速度、振幅和静压力),以42CrMo为研究对象开展正交试验研究。依据层次分析法与熵权法对指标权重的确立方法进行组合赋权,分析轴承套圈表层性能各指标的重要影响程度。利用组合权重理想点法设定表层性能的正负理想序列,结合多目标的欧氏距离法计算超声滚挤压试验次序的接近度,决策出最优加工参数组合。结果表明:组合赋权求得表面粗糙度权重为0.536,残余压应力权重为0.238,加工硬度权重为0.226;各指标的重要影响程度为:表面粗糙度>残余压应力>加工硬度;根据组合权重理想点法决策出最优加工参数组合转速为180 r·min^(-1),进给速度为55 mm·min^(-1),振幅为25μm,静压力为600 N,进一步使得轴承套圈表层综合性能最优。

清晖园假山组合要素轮廓线分形数字化探究

分形维数可精确计算假山组景轮廓线和观赏面的复杂性,已有学者使用分形维数对苏杭地区典型假山景观进行研究,但研究过程缺乏依次分类取样,且岭南典型假山与苏杭地区典型假山截然不同。本研究将清晖园典型假山观赏面分解为7类要素,从不同方向、不同观赏距离依次分类采样,采用计盒维数法数字化其分形维数值。结果表明,英石假山景观丰富度更高、层次性更强,英石假山景观轮廓观感重在假山要素,借用植物提升英石假山观感,后续可结合不同教育背景、不同年龄段人群主观定性评价综合研判英石假山景观观感。

型钢-钢纤维混凝土局部组合梁受力性能

为解决型钢混凝土结构的施工困难,充分发挥各部分材料的性能优势,将钢筋笼离散化为随机分布的钢纤维,并将钢纤维混凝土集中应用于受压区,形成型钢-钢纤维混凝土局部组合梁。对18根不同钢纤维体积率(ρ_(sf))、剪跨比(λ)、型钢受压翼缘上下部混凝土保护层厚度(C_(ss)、C_(sv))和型钢规格(I_(s))的组合梁试件进行四点弯试验。分析试验参数对破坏模式、荷载-挠度曲线以及破坏对称性的影响。结果表明:增大ρ_(sf)对小剪跨比试件(λ为1.5或1.7)的界面黏结性能具有积极改善作用,试件破坏模式由界面破坏转为弯扭破坏;混凝土保护层厚度须随I_(s)同步增大,确保混凝土保护层对型钢提供足够的“握裹效应”,避免或削弱弯扭变形的不利影响。通过高斯分布拟合,得到试件整体性能开始出现严重退化时的挠度退化系数,进而对构件整体性能开始出现严重退化时的挠度进行预测。

往复荷载作用后钢管混凝土柱-组合梁节点耐火性能数值分析

为研究钢管混凝土柱-组合梁节点在往复荷载作用后的耐火性能,利用有限元软件ABAQUS建立了该节点的有限元分析模型,并与已有试验结果进行对比验证。在此基础上,分析了往复荷载作用后塑性损伤和残余变形对组合梁节点火灾下的应力和变形的影响,以及不同损伤程度、荷载作用水平和防火保护层厚度对节点耐火极限和破坏模态的影响。结果表明:地震预损伤对节点的耐火极限有不利影响,且随损伤程度的增加,耐火极限下降明显;重度损伤下节点的耐火极限与无损伤节点相比降低了23.5%;重度损伤的节点在火灾作用下形成塑性铰,且产生较大的耗能损伤,轻度和中度损伤下未形成明显塑性铰,耐火极限分别仅下降1.0%和3.6%;对于以梁损伤作为预损伤模式的节点,梁荷载比和防火保护层厚度是影响有地震预损伤节点耐火极限的主要因素;随柱荷载比的增大,耐火极限呈降低趋势,但整体影响不大。

基于有限元的端板式组合剪力墙-钢梁节点抗震性能研究

为研究端板式双钢板组合剪力墙-钢梁节点抗震性能,文章通过改变端板厚度设计3个足尺节点试件,开展低周往复加载试验,利用ABAQUS软件对节点进行等效塑性应变损伤准则的有限元分析模拟,探究钢材种类、梁端盖板、轴压比及设置加劲肋等对节点抗震性能的影响。结果表明:节点试件具有良好的抗震性能,且模拟分析结果与试验结果吻合度较好;通过提升钢材屈服强度、改用全截面梁上盖板、增加盖板厚度及设置梁端加劲肋等方式可有效提升节点的承载力和刚度;最后依据基于塑性极限分析法推导结果提出了该类型节点的端板厚度设计方法。

罕遇地震下不同纵坡刚构-连续组合梁桥动力响应分析

以某大纵坡刚构-连续组合梁桥为原型,在罕遇地震作用下,充分考虑桥墩的非线性行为,建立6种不同纵坡梁桥的弹塑性动力分析模型,分析纵坡坡度对刚构-连续组合梁桥动力响应的影响。结果表明,纵坡增大主要对顺桥向地震响应产生较大影响,对横桥向和竖向动力响应影响较小;在罕遇地震作用下,刚构墩率先进入塑性阶段,而支座墩始终保持线性变形;随着纵坡的增大,刚构墩墩顶转角增幅比墩底增幅大。设计较大纵坡刚构-连续组合梁桥时,应更注重刚构墩墩顶的抗震性能。

UHPC预制管混凝土组合柱抗震性能

为研究在低周反复荷载下超高性能混凝土(UHPC)预制管混凝土组合柱的抗震性能,进行共计3根UHPC预制管混凝土组合柱和1根钢筋混凝土柱的拟静力试验,分析在不同UHPC强度和核心混凝土有无配筋情况下,各组合柱试件的破坏模式、位移延性、耗能能力、刚度退化等方面抗震性能.分析结果表明:UHPC预制管混凝土组合柱试件的滞回曲线较为饱满,破坏形态基本相同,均为整体压弯破坏;与传统钢筋混凝土(RC)柱相比,UHPC预制管混凝土组合柱刚度、屈服荷载、延性性能均有提升;随着UHPC强度增大,组合柱试件的滞回曲线更为饱满,耗能能力增强,残余位移小,水平峰值荷载和位移延性系数分别提高了20.60%和6.40%,表现出良好的整体抗震性能;采用ABAQUS程序建立组合柱的有限元分析模型,计算结果与试验结果吻合良好;轴压比、长细比、UHPC强度是影响UHPC预制管混凝土组合柱抗震性能的重要参数,可为同类工程设计提供参考.

基于“板-梁理论”单轴对称FGM工字形梁组合扭转

针对目前功能梯度材料(Functionally Graded Materials,FGM)工字形截面梁为研究对象的研究较少,本研究以“板-梁理论”为基础,以上翼缘为矩形实体单轴对称的工字形截面梁为对象,展开组合扭转理论研究。基于“板-梁理论”,推导总应变能方程,得到梁的翘曲刚度和自由扭转刚度,然后通过外力势能公式和总应变能公式逐步推导得出总势能表达式。在此基础上,利用能量变分模型和微分方程模型,结合边界条件,推导出梁端部最大扭转角计算公式,将求出的最大扭转角与ANSYS建立的有限元模型结果进行对比。误差最小为0.01%,误差最大为1.85%。本文推导了FGM沿宽度变化上翼缘为矩形实体单轴对称工字形梁的组合扭转总应变能表达式,给出了一端固定、一端自由边界条件下扭转角及最大扭转角的表达式,从而进一步验证“板-梁理论”的正确性。

钉合木-混凝土组合楼板浅槽型连接件抗剪性能试验

钉合木(NLT)是一种不使用胶黏剂的结构材,具有环保、加工快捷等优点,可用于木结构建筑的楼板、屋面板等。将混凝土板设置在钉合木楼板上方,并通过剪力连接件将二者组合,可以提高原钉合木楼板的结构性能。本文提出适用于钉合木-混凝土组合楼板的浅槽型连接件,并基于推出试验开展浅槽型连接的抗剪性能研究。试验参数主要包括开槽宽度、螺钉倾斜角度和螺钉尺寸,其中,开槽宽度设置为100和200 mm;螺钉倾斜角度设置为垂直和交叉45°;螺钉尺寸主要考虑螺钉直径和锚固深度的影响。基于试验结果分析上述因素对浅槽型连接承载力、抗剪刚度和延性的影响。结果表明:采用交叉斜螺钉代替垂直螺钉、增大螺钉的直径和锚固深度均可提高浅槽型连接的抗剪性能;开槽宽度对浅槽型连接的抗剪承载力和滑移刚度影响较为显著。

基于规则链的制造服务组合方法

面向工业互联网制造服务组合过程当中服务之间关联性难以构建的问题,对制造服务组合的规则约束进行了建模,并定义了制造服务组件标准化接口模型,应用规则链和多目标优化算法,提出一种基于规则链的服务组合方法。该方法能够提取出任务中的规则约束,并应用Petri模型对规则结构进行优化,形成规则链以支持较优的服务组合结构。同时,应用多目标优化方法进行候选服务的筛选,生成满足规则约束的服务组合方案。通过实验验证和对比分析,该方法具有较大的灵活性,并能形成较优服务组合方案。

循环加载与卸围压组合扰动下红砂岩损伤破裂与渗透特性

为探究深地工程开挖诱导岩体损伤破裂及渗透性演化规律,开展了同步测定波速与渗透率的循环加载与卸围压组合扰动三轴试验,研究了不同条件下红砂岩的损伤与渗透性演化规律。结果表明:①岩石在不同组合扰动阶段具有不同的应力应变曲线形态,其末端形态取决于在何种扰动阶段破坏,初始应力比为决定组合扰动诱发岩石破坏难易的主要因素;②总峰值轴向应变随初始应力比增大而增大,其中组合扰动轴向应变占比始终较低,总峰值体积应变绝对值随初始应力比增大而先增大后减小,其中组合扰动体积应变占比较高;③在初始加载阶段,波速增大,渗透率降低,在组合扰动阶段,波速下降,渗透率增加,且损伤与体积应变近似呈线性关系,损伤与渗透率随扰动次数增加均呈先慢后快的增长趋势,且拐点分别近似在一条直线上;④岩石在组合扰动卸围压阶段破坏为单剪切破坏模式,在组合扰动循环加载阶段破坏为共轭剪切破坏模式;⑤双高(高初始应力比与高初始围压)条件将显著加剧岩体开挖失稳破坏风险。

HFRP铝合金组合桁架应急桥性价比分析研究

为了研究混杂纤维复合材料(HFRP)-铝合金组合桁架在应急桥上大规模推广应用的可行性,首先,建立该桥梁的三维有限元模型,计算其变形与振动特性,将理论计算值与现有装备实测值进行比较;其次,在满足应急桥刚度与强度要求情况下,利用该有限元模型研究不同碳纤维体积比的HFRP-铝合金组合桁架桥与全铝合金桥、全钢桥在桥梁振动性能、质量与原材料价格等方面的差异,利用理论推导解释振动特性随着用材变化而变化的内在机制。结果表明:有限元模型预测值与实测值基本一致,该模型可作为对比分析的基础;在变形与应力都满足设计要求情况下,HFRP与金属上弦组合的桥梁造价虽然比钢制桥梁高,但是造价与自重更轻的全铝合金桥梁相当,且自重是所有桥梁中最轻的,在振动频率上更容易满足规范要求;理论推导发现,在刚度控制设计桥梁中,结构1阶振动频率与结构质量呈反比关系,因此自重大幅度降低后的组合桥自振频率得到了有效提高。