钢结构格构柱设计理论的力学问题

借助钢结构格构柱设计理论的换算长细比、横向最大剪力以及分肢承载力三个重要力学问题的解决思路和求解技巧的演绎教学,培养学生发现工程中的力学问题、寻找解决力学问题的途径、服务工程设计的能力,引导学生深刻认识力学理论在解决工程问题中的重要作用,进而激发学生学习力学理论的兴趣,实现学生探究、解决工程问题的创新思维、创新能力的培养目标.

压电陶瓷-混凝土机敏结构研究

PZT压电陶瓷片粘贴在混凝土结构表面产生沿表面传播的纵波、横波和Rayleigh波,试验表明,在发射信号频率为120kHz时,与横波和Rayleigh波相比,纵波的峰值随应力增加而减少最明显。卸载后的波形不能与加载前的波形重合,波速减小。峰峰值和波速随应力而变化是由于混凝土结构内微裂纹的张开和裂纹扩展引起的。利用纵波峰峰值与应力的关系,可望对混凝土结构承受的应力和内部裂纹扩展进行实时监测。

弯矩作用平面内稳定公式推导的力学问题

借助现行《钢结构设计规范》GB 50017-2003中实腹式压弯构件弯矩作用平面内稳定实用计算公式的构建和演绎过程,通过课堂教学环节,让学生深刻体会力学知识在结构工程专业知识学习中的重要性,同时也让学生学习解决科学研究问题的思维方法,激发学生学习知识的兴趣,培养学生综合应用知识的能力和开展科学研究的能力.

钢构件设计中的弹塑性力学问题

分析我国现行《钢结构设计规范》GB50017-2003,对比美、欧规范,针对钢结构常用受力构件设计的强度问题和稳定问题涉及到的弹塑性理论应用,通过课堂教学环节,讲授钢结构构件设计原理和弹塑性设计方法,让学生深刻体会弹性设计理论和弹塑性设计理论的差异,认识弹塑性理论在钢结构设计中应用的必要性.同时也让学生学习正确运用力学知识解决工程问题的思维方法,激发学生学习力学理论的兴趣,培养学生综合应用知识解决工程问题的能力.

结合铁死亡建立遗传算法优化的反向传播神经网络脓毒症预后模型

目的将铁死亡与机器学习相结合,建立一种基于遗传算法的反向传播网络(GA-BPNN)模型,以预测脓毒症患者的28 d存活情况。方法通过高通量基因表达数据库(GEO)下载脓毒症相关数据。从分子签名数据库(MSigDB)下载与铁死亡相关的基因65个。使用基因集富集分析(GSEA)、基因集变异分析(GSVA)、加权基因共表达网络分析(WGCNA)和蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络分析筛选脓毒症患者的铁死亡相关基因。同时利用短时间序列挖掘分析(STEM)筛选与脓毒症发展进程相关的基因,并与脓毒症患者铁死亡相关基因取交集,获得脓毒症预后的关键基因。在传统的反向传播网络(BPNN)的基础上,采用遗传算法(GA)优化权值和阈值,建立脓毒症预后预测GA-BPNN模型。结果脓毒症存活组和未存活组之间铁死亡相关基因集活性差异显著。共筛选出97个脓毒症铁死亡相关基因。同时确定了191个在脓毒症发展进程中显著上调或下调的基因。取交集基因建立脓毒症四基因预测预后GA-BPNN模型。在训练集中经过迭代后训练的均方误差在0.05以下,曲线下面积(AUC)为0.98。为验证GA-BPNN模型的泛化能力和分类效果,在外部数据验证集中,将GA-BPNN模型与支持向量机(SVM)、BPNN和随机森林(RF)进行比较。结果表明,在验证集中GA-BPNN模型的AUC值均为0.92,高于SVM、RF和BPNN。结论基于GA-BPNN提出了四基因模型预测脓毒症患者的预后效果是可靠且稳定的,为脓毒症中的铁死亡提供新的见解。

机敏混凝土结构梁变形测量时的温度补偿

碳纤维增强混凝土(CFRC)既有很好的应变-电阻敏感性(压敏性),又有温度-电阻敏感性(温敏性),将其用于交通监测和结构健康诊断时,这两种效应会耦合在一起,给判断造成困难。本文根据构件的变形特点和CFRC的功能特性,合理地敷设CFRC,利用测电阻的四电极法和差动原理成功地实现了机敏混凝土结构梁变形测量时的温度补偿。从理论和试验两方面验证了这一点,为机敏混凝土结构实际应用提供一些新的思路。

一种固体推进剂本构关系的研究

利用万能材料试验机对一种固体推进剂在常温下进行了准静态拉伸实验,拉伸速率固定为10mm/min。根据实验得到的结果及其应力应变响应特征,将Ramberg-Osgood模型在前人修正的基础上继续加以改进,并通过Origin软件拟合后发现,改进后的本构模型能够很好地描述该推进剂在此拉伸速率下的力学行为。

偏高岭土对SHCC力学性能的影响研究

用偏高岭土(MK)取代0、5%、10%、15%水泥的配制应变硬化水泥基复合材料(SHCC),以研究MK对SHCC基本力学性能的影响。结果表明,MK作为掺合料能使SHCC的初裂强度、极限拉伸强度、极限拉伸应变、弹性模量和抗压强度等有不同程度的提高,较佳的MK掺量为10%。掺入适量的MK能改善SHCC的多缝开裂特性,细裂纹(宽度为几十微米)数量增加,裂纹平均宽度降低。MK的掺入还能改善PVA纤维与水泥基体的界面粘结性能,界面粘结强度得到提高。

细集料对SHCC力学性能的影响研究

选用国产PVA纤维和不同级配的普通砂分别代替进口PVA纤维和标准砂制作SHCC试样,测试其28d拉伸应力应变关系、抗压强度及弹性模量。研究表明:不同级配的砂对SHCC拉伸性能的影响较大,但对抗压强度和弹性模量的影响较小。选用粒径小于0.6mm的普通砂和国产PVA纤维可以配制延性较好的SHCC,拉伸过程中可观察到多条细密裂纹。极限拉应变为3.05%,拉伸强度为3.1MPa。

基于VB的单片机C语言延时程序各参数计算系统

基于C语言的单片机程序开发已经成为开发主流。而一些硬件系统需要使用非常精确的定时(例如:使用单片机驱动DS18B20时,其允许的误差为十几微秒,否则该器件便不可使用)。本文在详细分析汇编语言延时程序和C语言延时程序的基础上,得出了C语言延时程序延时时间计算公式。由于公式中包含四个参数,而通过人工确定四个参数,往往效率低下。因此,本文开发了基于VB的单片机C语言延时程序各参数自动计算系统。

波导吸振器的低频减振设计和应用

基于螺旋声学黑洞的波导吸振器(waveguide absorber,WGA)是为解决声学黑洞尖端厚度过薄、截止频率较高等问题而提出的新构型,目前其设计方法、耗能机理和减振应用效果有待进一步研究.研究基于几何声学理论和欧拉-伯努利梁理论,提出了WGA的设计方法,构建了WGA材料参数和几何参数选取的理论模型,通过数值仿真揭示了WGA设计参数对弯曲波波数虚部的影响规律,阐明了几何参数对于截止频率的调控机制,进一步从时域和频域的角度分析了WGA的弯曲波耗散机理.开展加筋板减振实验研究对比验证了设计方法的可靠性和WGA的减振效果.结果表明,研究提出的设计方法可使WGA在更大尖端厚度的条件下获得更低的反射系数和截止频率,在降低加工难度的条件下提高其减振效果和适用范围.安装WGA后的加筋板在10~1000 Hz内加速度级降低可达26 d B,减振效果显著优于等质量阻尼层.新设计的WGA具有易安装、减振频带宽、低频减振效果好和对结构固有振动特性影响小等优点.研究为WGA的设计及其在结构减振工程中的应用提供了指导.

掺纳米石墨烯片的水泥基复合材料的压敏性

研究了掺入少量纳米石墨烯片(GnPs)的水泥基复合材料的力学性能、电学性能和压敏性,结果表明,GnPs的掺入显著提高了水泥砂浆的早龄期抗压强度,但对后期抗压强度的影响不大。GnPs表面积较大,将阻塞离子移动通路,故少量GnPs(体积掺量低于0.15%)对改善水泥砂浆导电性的作用效果不明显。GnPs水泥基复合材料能感知应力、应变,GnPs的掺入提高了其灵敏度和重复性。

CFRC机敏混凝土中碳纤维的分散性研究

研究了羧甲基纤维素钠(CMC)和硅灰等分散剂对碳纤维水泥基复合材料(CFRC)中碳纤维分散性的影响。由分离出来的碳纤维质量变动系数和试件电阻率变动系数来评价碳纤维在CFRC中的分散性。结果表明,在各种CMC掺量下,硅灰均能显著改善碳纤维的分散性。随着CMC掺量的增加,碳纤维的分散性提高。当CMC掺量为08%、硅灰掺量为15%时,CMC和硅灰的共同作用使碳纤维质量变动系数最小,此时碳纤维在水泥基体中分散性最佳,且当CMC掺量为08%时,CFRC的电阻率变动系数也最小。

碳纤维增强水泥在受压时的电容测量

碳纤维增强水泥(CFRC)试块是电介质,与其试块两端的电极构成电容。本文通过电容的测试,研究了在压力作用下,CFRC试块的压敏效应,得到了电容随应力和应变的变化关系。试验表明:随着应力、应变的变化,电容也发生变化,并对此现象作出了解释。电容随应力、应变的变化灵敏,而且测试数据稳定,最后算出了应变-电容的灵敏系数。

用于融冰化雪的炭黑轻集料导电混凝土的配制和性能

配制了新型的炭黑轻集料混凝土,对其电阻率、抗压强度、密度与炭黑掺量、龄期、灰砂比等的关系进行了研究。结果表明：炭黑轻集料混凝土的电阻率随炭黑掺量的变化呈现明显的滤渗特征,滤渗区对应的炭黑掺量在0.3%~1.39%这一区间,在这一区间电阻率下降最明显。炭黑掺量低于滤渗阈值时龄期对炭黑轻集料混凝土电阻率有较大的影响,当炭黑掺量高于渗流阈值时龄期对电阻率的影响较小。炭黑掺量增加,炭黑轻集料混凝土抗压强度降低,密度越小。提高灰砂比能使提高炭黑轻集料混凝土的抗压强度。当炭黑的体积掺量为1.94%,灰砂比为2.43~5.2时,炭黑轻集料混凝土抗压强度达到34~38 MPa,电阻率为82.6~100Ω.cm,密度为1 822~1 866 kg/m3。这种材料具有轻质、高强、高导电性的特点,可用于道路融冰化雪。

薄膜弹性模量的若干测试方法及其适用性分析

薄膜科学是一门涉及物理、化学、电子学、材料、力学等诸多学科的边缘学科.目前为止,有关膜的力学性能的研究工作尚未开展的部分还很多,对膜的弹性模量,也没有得到很多这方面的数据.本文列出了几种测试膜弹性模量的方法,并给出了一种将镀膜试样作为层合薄板,利用其弯曲时挠度与载荷的关系计算膜弹性模量的方法,同时对这几种方法的适用性作了适当的分析与比较.

水泥基复合材料中碳纤维的分散性研究

运用正交试验方法研究以羧甲基纤维素钠(CMC)和硅灰按不同比例配制的分散体系对碳纤维在水泥浆体中分散性的影响,采用新拌料浆法从多份新拌的水泥浆料中分离出碳纤维,并计算碳纤维质量的变动系数,由变动系数评价碳纤维的分散性和分散剂的作用效果.在各种CMC掺量下,硅灰均能显著改善碳纤维的分散性.随着CMC掺量的增加,碳纤维分散性提高.当CMC掺量为0.8%,硅灰掺量为15%时,CMC和硅灰的共同作用使变动系数最小,此时碳纤维在水泥基体中分散性最好,为最佳的分散剂配比.

碳纤维水泥基机敏复合材料的电阻测试研究

研究四电极法中电极位置、电流大小、交直流等对碳纤维水泥基复合材料(CFRC)圆柱试样电阻率测试的影响.研究表明,四电极法测CFRC电阻率时,只有当电流电极离电压电极不小于两电压电极之间的距离时,电流电极的位置不影响电阻率的测试结果.当电流小于1 mA时,电流大小对电阻率测试结果影响较小.采用交流电流测得的电阻率比用直流测得的值小;采用两电极法时,CFRC不同部位间的电阻不满足叠加关系,而用四电极法测试时则满足叠加关系.CFRC在密实成型过程中,碳纤维在水泥石中沿高度不均匀分布.

电热砂浆板制作低温辐射地面的试验研究

用自制的炭黑水泥砂浆板制作室内地面并以此进行了低温辐射采暖的试验研究。介绍了炭黑水泥砂浆板在室内的排布、接线、温度测点的布置,给出了在恒定电压下室内空气温度、加热板温度、隔热层温度等随通电时间变化的试验结果,研究了电流变化的规律以及多次电热试验后加热板电阻的稳定性。实验表明,炭黑水泥砂浆板通电后产生的热量完全可满足室内采暖的需要,室内的温度分布均匀,且地板能蓄热因而有利于维持室内环境的热稳定。在通电过程中以及在多次通断电时,电阻基本稳定,电热功率稳定。

水泥净浆梁通电时的变形效应

研究了水泥净浆梁在通电时的变形效应,即电力效应。研究表明:在水泥净浆梁厚度方向通电时梁上下表面出现温度差。接电源正极的表面温度总高于接电源负极的表面。由于温度差的存在,梁朝向温度高的一面(即接电源正极的一面)变形;电力效应是电致温度差和水泥孔隙中电解质溶液产生电渗的共同结果。在水泥净浆中加入氯化钠电力效应会更明显。