检索结果-内蒙古大学图书馆

复合材料学报 2021年第10期38卷 3290-3301页

作者：李承高郭瑞王俊琦黄涵鑫咸贵军哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)@玻璃纤维增强树脂复合材料(GFRP)混杂复合材料杆体发挥碳纤维的高力学、疲劳性能与玻璃纤维的低成本、高变形能力等优势,在桥梁与海洋工程中具有巨大应用潜力,如跨海大桥斜拉索。针对CFRP@GFRP混杂复合材... 详细信息

碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)@玻璃纤维增强树脂复合材料(GFRP)混杂复合材料杆体发挥碳纤维的高力学、疲劳性能与玻璃纤维的低成本、高变形能力等优势,在桥梁与海洋工程中具有巨大应用潜力,如跨海大桥斜拉索。针对CFRP@GFRP混杂复合材料杆体在服役环境下长期性能演化,本文采用加速试验方法研究蒸馏水环境下CFRP@GFRP混杂复合材料杆体的水吸收及界面剪切性能长期演化规律。研究结果表明:混杂复合材料杆体皮、芯层及杆体吸水行为符合Fick定律,GFRP皮层扩散系数最大,CFRP芯层次之,混杂复合材料杆体由于在皮/芯界面层形成吸水屏障而扩散系数最小。浸泡在蒸馏水环境下芯层、皮/芯界面及皮层界面剪切强度下降,这是由于浸泡过程中水分子通过氢键形式与树脂基体结合形成结合水,导致树脂基体发生水解和塑化及纤维/树脂界面脱黏。基于Arrhenius加速理论建立了混杂复合材料杆体在三座典型桥梁服役环境下的界面剪切强度预测模型。

关键词： CFRP@GFRP混杂复合材料杆体湿热老化吸水性能界面剪切强度长期寿命预测

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基于机器学习的核电厂震后损伤评估及响应预测方法

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工程力学 2023年

作者：郑志王勇温卫平潘晓兰田澳楠太原理工大学土木工程学院哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业与信息化部重点实验室

为精确预测超设计基准地震下核电厂的抗震性能，确保核电厂的安全性和可靠性，提出一种新的机器学习框架用于建立核电厂多元地震动强度参数概率地震需求模型。使用32种地震动强度参数来表征地震的特征，并通过递归随机森林确定最佳地震... 详细信息

为精确预测超设计基准地震下核电厂的抗震性能，确保核电厂的安全性和可靠性，提出一种新的机器学习框架用于建立核电厂多元地震动强度参数概率地震需求模型。使用32种地震动强度参数来表征地震的特征，并通过递归随机森林确定最佳地震动强度参数特征子集。采用机器学习算法，建立核电厂震后损伤状态及需求参数响应的预测模型。结果表明：CatBoost算法能够准确评估核电厂的损伤状态；GB和XGB算法在预测核电厂震后响应方面效果最佳。机器学习有潜力实现核电厂高精度损伤评估和响应预测，能够捕捉超设计基准地震下核电厂由于刚度退化引起的非弹性行为，拓展了核电厂震后风险评价体系。此外，通过Shapley additive explanations(SHAP)方法解释了预测模型的结果，研究了地震动强度参数随地震动强度提高的解释程度演变情况，研究成果可为实际核电厂抗震设计、震后加固和决策提供参考。

关键词：核电厂机器学习超设计基准地震地震动强度参数概率地震需求模型

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斜入射SV波作用下设置减震层隧道的地震响应

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世界地震工程 2024年第1期40卷 1-12页

作者：周同来董长松李爽樊少勇哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业与信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 中交第一公路勘察设计研究院有限公司极端环境绿色长寿道路工程全国重点实验室陕西西安710065

对于距离隧道较远的浅源地震,地震波是以一定角度倾斜传播到隧道近场并对隧道造成破坏。本文采用有限元方法研究了SV波入射角和减震层对隧道地震响应的影响。利用黏弹性人工边界和等效节点力公式建立了二维斜入射SV波的输入方法,并通过... 详细信息

对于距离隧道较远的浅源地震,地震波是以一定角度倾斜传播到隧道近场并对隧道造成破坏。本文采用有限元方法研究了SV波入射角和减震层对隧道地震响应的影响。利用黏弹性人工边界和等效节点力公式建立了二维斜入射SV波的输入方法,并通过算例验证了该方法的准确性。基于所建立的输入方法,研究了有和无减震层隧道在不同入射角下的地震响应,并分析了减震层环向长度的影响。数值结果表明:1)二次衬砌的拉伸损伤和内力峰值随着入射角的增大而增大;2)减震层在不同的地震波入射角下具有良好的减震效果,减震效果随着入射角的增大而减小,且减震层可以减小二次衬砌的竖向加速度分量;3)减震层的环向长度会影响隧道的减震效果。

关键词：隧道 SV波入射角减震层地震响应

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荷载与湿热服役工况下碳纤维增强复合材料的摩擦学行为与磨损机制研究

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复合材料学报 2024年

作者：咸贵军齐肖郭瑞田经纬哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室长三角碳纤维及复合材料技术创新中心四川大学高分子材料工程国家重点实验室

海洋工程结构用金属材料易产生锈蚀、磨损与疲劳等不可逆损伤，严重降低结构的服役寿命与安全储备。碳纤维增强环氧树脂（CFRP）复合材料具有较高的比强度/模量，尤其在高载、冲刷、高温、高湿等湿热服役工况下具有优异耐摩擦与抗磨损... 详细信息

海洋工程结构用金属材料易产生锈蚀、磨损与疲劳等不可逆损伤，严重降低结构的服役寿命与安全储备。碳纤维增强环氧树脂（CFRP）复合材料具有较高的比强度/模量，尤其在高载、冲刷、高温、高湿等湿热服役工况下具有优异耐摩擦与抗磨损性能，作为工程材料有望大幅度提高海洋工程结构服役寿命。本文中，研究了CFRP力学性能以及在不同施加荷载、滑动速率、服役温度以及水润滑等湿热服役工况下摩擦行为与磨损机制。研究发现，基于真空灌注工艺，CFRP板破坏断口显示纤维被树脂紧紧包裹，并没有出现纤维团聚及纤维布分层现象。CFRP摩擦磨损性能对荷载最敏感，因为切向位移使得摩擦副界面产生较大剪切应力；服役温度第二；滑动速率第三；水润滑影响最小，归因于水分子增加了对磨面距离，缓解了磨损程度。与500 g相比，负载2000 g试样磨损速率和划痕宽度分别增加了155.9%和111.0%，归因于高负载工况使得纤维/树脂界面发生脱粘损伤，并引发严重分层磨损；与室温相比，100 ℃和120 ℃服役温度下CFRP磨损速率分别增加了72.5%和109.2%，归因于高温服役工况使得环氧树脂从玻璃态变为高弹态，引发过度塑性变形，最终使得CFRP发生明显疲劳磨损。此外，滑动速率和水润滑工况对CFRP摩擦系数影响不明显（小于20%），尤其60 ℃水润滑下其摩擦系数仅波动了13.4%，这是因为水分子的润滑功能和散热作用减少了摩擦程度，仅发生轻微的磨粒磨损；120 mm/s速率下CFRP磨损速率较60 mm/s增加了77.9%，归因于较大速率差使得CFRP表面和亚表面变形不一致，导致粘着磨损发生。

关键词：碳纤维增强复合材料湿热服役工况摩擦行为磨损机制

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TBM掘进中围岩分类预测的堆叠集成学习方法

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科学技术与工程 2025年第14期25卷 6016-6022页

作者：祝贺超姚昌瑞邵永平唐亮孔祥勋李博宇张天宇鞍钢基石矿业有限公司鞍山114001 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 中铁十七局集团第二工程有限公司西安710000

机器学习的数据驱动方法为隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)施工智能化赋能,对于优化掘进工艺、提高掘进安全性和降低人工成本至关重要。针对TBM运行数据噪声多、参数冗余及有效特征提取困难的难题,运用数据驱动的机器学习方法,... 详细信息

机器学习的数据驱动方法为隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)施工智能化赋能,对于优化掘进工艺、提高掘进安全性和降低人工成本至关重要。针对TBM运行数据噪声多、参数冗余及有效特征提取困难的难题,运用数据驱动的机器学习方法,挖掘数据蕴含的机-土复杂相互作用,实现TBM围岩岩体分类预测。首先,对于TBM掘进过程中产生的大量运行数据,采用核密度估计(kernel density estimation,KDE)对典型掘进参数曲线提取特征,获取稳定掘进阶段TBM关键运行参数的最大概率。然后,面向实际场景TBM运行数据,提出围岩分类堆叠集成学习算法,通过k-fold交叉验证进一步优化算法,利用基分类器和元分类器两层学习框架挖掘数据中的复杂关系。最后,采用5868个TBM掘进段的数据集对该算法的有效性进行验证。结果表明,四分类问题预测的平均F1达到0.705,二分类问题预测的平均F1达到0.797,其预测效果均优于所选的四种基分类器。

关键词： TBM隧道围岩分类数据驱动堆叠集成学习 TBM数据处理

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新型自复位钢框架-复合墙连接节点研究

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建筑结构 2024年第3期54卷 90-94页

作者：贾明明龚超刘信哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室哈尔滨150090 中冶建筑研究总院有限公司北京100088

内填RC复合墙钢框架结构在框架与内嵌墙之间设置开缝并安装耗能连接件能减小结构损伤,改善结构力学性能。提出在内填RC复合墙和钢框架结构之间采用新型折板型耗能连接件,并采用ABAQUS对连接件的受力性能进行分析,研究了节点的受力过程... 详细信息

内填RC复合墙钢框架结构在框架与内嵌墙之间设置开缝并安装耗能连接件能减小结构损伤,改善结构力学性能。提出在内填RC复合墙和钢框架结构之间采用新型折板型耗能连接件,并采用ABAQUS对连接件的受力性能进行分析,研究了节点的受力过程和破坏模式。将耗能连接件应用于两侧开缝的密肋复合墙-钢框架结构中实现滑移连接。结果显示:折板连接件在竖向拉压荷载和水平侧向荷载作用下的变形损伤模式存在差异,折板角和折板弯折数目对连接件受力性能影响显著。折板连接件用于结构中时,结构加载前期滞回曲线表现出残余变形小的特点,具有自复位性能,因此折板连接件是一种具有自复位能力的连接形式。

关键词：折板连接件受力性能自复位性能塑性损伤残余变形

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静态破碎技术研究综述与建议

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哈尔滨工业大学学报 2021年第5期53卷 190-200页

作者：郑文忠李瑞森徐笠博侯晓萌结构工程灾变与控制教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090 土木工程智能防灾减灾工信部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090

静态破碎技术是将搅拌好的静态破碎剂填充在岩石或混凝土的孔内,利用静态破碎剂膨胀产生的膨胀压力“静悄悄”地使岩石或混凝土松散酥碎的方法.为促进静态破碎技术的发展及应用,介绍静态破碎剂的主要膨胀性能及其测试方法,分析孔直径、... 详细信息

静态破碎技术是将搅拌好的静态破碎剂填充在岩石或混凝土的孔内,利用静态破碎剂膨胀产生的膨胀压力“静悄悄”地使岩石或混凝土松散酥碎的方法.为促进静态破碎技术的发展及应用,介绍静态破碎剂的主要膨胀性能及其测试方法,分析孔直径、孔间距、孔排距、孔边距、孔深度对破碎效果的影响,展示静态破碎拆除技术在建筑拆除、混凝土及岩石破碎等方面的应用.结果表明:由氧化钙、水泥、石膏和减水剂等组成的石灰系静态破碎剂在工程中应用最多;静态破碎剂的体积膨胀主要来源于反应过程中固相体积和孔隙体积的增加;膨胀压力随氧化钙掺量的增加而增大;破碎首先发生在孔边与自由面距离最小处;孔径越大、孔深越深,破碎剂用量越多,膨胀压力越大,破碎效果越好,但破碎剂用量过大易引起破碎剂从孔洞喷出;在一定范围内,破碎剂在孔附近某点处产生的应力与该点至孔边缘距离的平方呈反比,适当缩减孔距能够取得更好的破碎效果.

关键词：静态破碎技术静态破碎剂膨胀性能孔径孔深孔距破碎效果

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再生混凝土棱柱体与立方体抗压强度关系模型

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建筑材料学报 2022年第11期25卷 1121-1127页

作者：高文昌张欢耿悦杨华哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 华南理工大学广东省现代土木工程技术重点实验室广东广州510641

再生混凝土棱柱体与立方体抗压强度之间的关系显著异于普通混凝土,而现有模型预测精度较低、离散性较高.为此,搜集并分析了文献中139组试验数据,研究了再生骨料取代率、吸水率与二者耦合效应对再生混凝土强度的显著影响,提出了再生混凝... 详细信息

再生混凝土棱柱体与立方体抗压强度之间的关系显著异于普通混凝土,而现有模型预测精度较低、离散性较高.为此,搜集并分析了文献中139组试验数据,研究了再生骨料取代率、吸水率与二者耦合效应对再生混凝土强度的显著影响,提出了再生混凝土棱柱体与立方体抗压强度关系模型,模型预测结果变异系数仅为5.4%.为方便使用,基于骨料分类,进一步简化了该模型.模型分析结果表明其不确定性服从正态分布,且与关键参数无关,采用该模型进行结构可靠度分析时可忽略其相关性.

关键词：再生混凝土再生骨料棱柱体抗压强度立方体抗压强度模型不确定性

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胶囊形气膜结构风致气弹响应及风振系数研究

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振动工程学报 2024年第1期37卷 31-39页

作者：陈昭庆宋鹏飞闫科晔武岳苏宁曾聪东北电力大学建筑工程学院吉林吉林132012 东北电力大学吉林省电力基础设施安全评估与灾害防治重点实验室吉林吉林132012 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 交通运输部天津水运工程科学研究所天津300456

针对1/3矢跨比胶囊形气膜结构进行了气弹模型风洞试验,研究了结构的风致气弹响应变化规律,并给出了可供设计参考的风振系数。研究发现:结构平均变形呈迎风面凹陷,顶部隆起,横风向向外凸出的趋势,且这种变形趋势随着内压减小和风速增大... 详细信息

针对1/3矢跨比胶囊形气膜结构进行了气弹模型风洞试验,研究了结构的风致气弹响应变化规律,并给出了可供设计参考的风振系数。研究发现:结构平均变形呈迎风面凹陷,顶部隆起,横风向向外凸出的趋势,且这种变形趋势随着内压减小和风速增大越来越明显。0°风向角时的平均变形和振幅大于45°风向角时的平均变形和振幅大于90°风向角时的平均变形和振幅,结构合位移均值的极值出现在迎风面与顶面中心点;0°和45°风向角下,顶点竖向振幅>顺风向振幅>横风向振幅,结构以1阶模态振动为主;90°风向角下,顶点横风向振幅大于其他两个方向,结构以1阶和2阶模态叠加振动为主。各工况下结构的内压均有不同程度的减小。最后给出了考虑流固耦合效应的响应风振系数。

关键词：风致气弹响应胶囊形气膜气弹模型风洞试验响应风振系数

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梯形波纹钢明渠抗冻胀性能有限元模拟

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建筑科学与工程学报 2024年第3期41卷 65-75页

作者：杨理贵王玉银刘发起千玉锦李宣毅重庆交通大学山区桥梁及隧道工程国家重点实验室重庆400074 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 黑龙江大千环保科技有限公司黑龙江哈尔滨150090

为研究冻土环境中的梯形波纹钢明渠抗冻胀性能,建立了可精细模拟土-渠相互作用的实体-壳体三维空间有限元分析模型,提出了同时考虑含水率与温度的冻土弹性模量计算公式。通过考虑土体在不同月份的温度场变化,采用瞬态热传导模拟了实际... 详细信息

为研究冻土环境中的梯形波纹钢明渠抗冻胀性能,建立了可精细模拟土-渠相互作用的实体-壳体三维空间有限元分析模型,提出了同时考虑含水率与温度的冻土弹性模量计算公式。通过考虑土体在不同月份的温度场变化,采用瞬态热传导模拟了实际升温、降温过程中的土-渠相互作用。合理考虑了含水率与温度对冻土弹性模量、冻胀系数、内摩擦角、黏聚力等本构参数的影响,研究了波纹钢明渠变形与应力的变化规律,分析对比了不同的土体类型与初始含水率、地下水埋深、横撑间距与截面尺寸、波纹钢壁厚与卷边宽度对变形和应力的影响。结果表明:波纹钢明渠可承受一定的水平冻胀作用;渠周土体初始含水率及地下水埋深对波纹钢明渠变形与应力的影响显著,当地下水位在波纹钢侧壁埋深的下半部分时尤为明显;为减小渠体变形,可采取在渠顶设置横向支撑、减小侧壁坡度、增大波纹钢壁厚或加宽卷边的措施,相比之下,前两种更为经济且有效,不过横撑规格需满足受压稳定性要求;设置横撑后,卷边可提供一定的侧向刚度;虽然加宽渠顶卷边对减小渠顶的横向变形有一定贡献,但在10~100 mm宽度范围内贡献不大;未设支撑的波纹钢明渠Mises应力整体低于钢材屈服强度,应力较大的部位多见于底边角部和底部位置,侧壁应力水平不高;设置横撑后,波纹钢渠体应力较大的部位由底部转移至侧壁及卷边,尤其在卷边与横撑的连接处,钢材可达到屈服状态。

关键词：波纹钢明渠抗冻胀性能冻土变形应力

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