检索结果-内蒙古大学图书馆

工程力学 2022年第5期39卷 44-54页

作者：丁一凡刘宇飞樊健生刘家豪清华大学土木工程系北京100084 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

索膜结构的内力分布与空间位形相互关联,受施工阶段的几何找形与服役阶段的结构损伤、性能退化等影响,在役索膜结构的实际位形与设计状态有所差异,结构的服役性态未知,工程上的安全评估难以操作且并无可靠方法借鉴。该文提出了一种基于... 详细信息

索膜结构的内力分布与空间位形相互关联,受施工阶段的几何找形与服役阶段的结构损伤、性能退化等影响,在役索膜结构的实际位形与设计状态有所差异,结构的服役性态未知,工程上的安全评估难以操作且并无可靠方法借鉴。该文提出了一种基于空间位形指标的在役索膜结构有限元模型修正方法,以模型中拉索的初始预应力作为优化参数、以结构关键节点坐标的匹配作为模型修正目标函数,通过构建基于结构特征点空间位置信息的目标函数来反映有限元模型与实际结构的吻合度,设计ABAQUS与MATLAB联合仿真优化程序,利用全局搜索和局部优化实现模型修正。现场试验采用三维激光扫描获取在役索膜结构空间位形信息,基于实测数据对有限元模型进行修正。修正后模型与实际结构受力状况更为接近,与索力的实测结果对比表明,有限元模型的索力由修正前最大偏差10%~30%降低至10%以下,验证了方法的有效性与准确度。利用修正后的有限元模型实现了在役索膜结构的安全评估。

关键词：索膜结构有限元模型修正空间位形索力安全评估三维激光扫描

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全装配式自复位耗能钢筋混凝土框架梁柱节点抗震性能研究

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建筑结构学报 2022年第4期43卷 158-166,176页

作者：王海深康迎杰潘鹏清华大学土木工程系北京100084 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

为研究全装配式自复位耗能钢筋混凝土框架梁柱节点的抗震性能,针对该类梁柱节点开展拟静力试验。该节点采用钢套加固节点核心区梁柱构件,利用在梁截面中心后穿的无黏结预应力钢绞线提供自复位能力,节点区设置可更换低屈服点钢棒提供耗... 详细信息

为研究全装配式自复位耗能钢筋混凝土框架梁柱节点的抗震性能,针对该类梁柱节点开展拟静力试验。该节点采用钢套加固节点核心区梁柱构件,利用在梁截面中心后穿的无黏结预应力钢绞线提供自复位能力,节点区设置可更换低屈服点钢棒提供耗能性能。试验中共制作了5个比例3/5缩尺梁柱节点,研究了该类型梁柱节点在低周往复荷载作用下的滞回性能,并对比分析了钢套加固方式、高强无收缩灌浆料填缝与锚固方式、耗能钢棒锚固方式等不同构造对节点性能的影响,以及梁柱交界面摩擦性能对节点受剪性能的影响。试验结果表明:梁钢套和柱钢套能够保证节点区免于局部受压损伤,但节点区高强无收缩灌浆料在大位移角下易发生边缘压碎损伤;耗能钢棒的螺栓锚固在大位移角下易发生松动,因此,推荐采用焊接锚固形式;梁柱交界面应具备足够的摩擦性能以满足节点抗剪需求;在1/18大位移角下,该节点仍具有良好的自复位和耗能效果,其弹性抗弯刚度、承载力及变形能力均优于现浇节点,大震后仅需更换耗能钢棒即可实现功能快速恢复。在试验研究的基础上,提出了简化有限元模型,可以较好地模拟该类型节点的滞回性能。

关键词：预制混凝土全装配式梁柱节点自复位耗能拟静力试验抗震性能

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工程结构运维多场景的敏感服役指标智能识别

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建筑结构学报 2022年第10期43卷 1-15,F0002页

作者：刘宇飞齐玉李保罗冯楚乔丁一凡聂鑫樊健生清华大学土木工程系北京100084 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

随着我国土木工程行业由建造向运维逐渐转型,工程结构服役安全保障需求陡增,提质增效的结构智能诊断方法成为研究热点。结构服役性态指标是表征工程结构安全水平的要素,是工程结构诊断养护技术体系以及结构健康监测研究的基础,判断结构... 详细信息

随着我国土木工程行业由建造向运维逐渐转型,工程结构服役安全保障需求陡增,提质增效的结构智能诊断方法成为研究热点。结构服役性态指标是表征工程结构安全水平的要素,是工程结构诊断养护技术体系以及结构健康监测研究的基础,判断结构服役性态的敏感指标并进一步实现指标的智能识别是工程结构诊断智能化的首要任务。为此,围绕工程结构运维公共建筑、地铁隧道、公路桥梁、公路路面等多个场景中的敏感服役指标的智能识别开展综述研究;梳理关键敏感指标,进一步对指标的智能化识别方法进行归纳总结。结果表明,以深度学习为代表的新一代人工智能技术有效推动了结构服役敏感指标的感知识别研究与应用,其中数字图像方法与深度学习算法在工程结构变形、表面病害智能识别中取得了良好的效果,展现了全面的应用优势。

关键词：工程结构结构诊断检测鉴定监测敏感指标智能识别

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不锈钢复合钢材焊接圆管截面残余应力试验研究

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建筑结构学报 2022年第S01期43卷 345-352页

作者：赵平宇班慧勇石永久王元清清华大学土木工程系北京100084 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

为测量不锈钢复合钢材焊接圆管试件内外侧的残余应力分布及数值大小,采用分割法对3个试件进行试验。结果表明:由于不锈钢复合钢材的双金属层,圆管内外侧的残余应力分布差异显著;焊缝附近区域主要为残余拉应力,其他区域外侧残余应力总体... 详细信息

为测量不锈钢复合钢材焊接圆管试件内外侧的残余应力分布及数值大小,采用分割法对3个试件进行试验。结果表明:由于不锈钢复合钢材的双金属层,圆管内外侧的残余应力分布差异显著;焊缝附近区域主要为残余拉应力,其他区域外侧残余应力总体为拉应力而内侧总体为残余压应力;内外侧残余应力从焊缝起始的半圆周内,总体呈现出拉-压-拉-压的分布特征,且分布区域(角度)较为固定。基于试验结果,提出了适用于本文测量截面尺寸范围(直径为150~300 mm,厚度为6 mm)的残余应力简化模型和分层模型,前者忽略厚度方向上残余应力的差异,后者则考虑内外侧两层材料的残余应力差异,两个模型均与测量结果吻合良好,能够反映该类焊接圆管截面的残余应力分布特征和数值大小。此外,通过在不锈钢复合钢材焊接圆钢管柱的有限元模型中分别考虑所提出的这两个残余应力分布模型,进行了一系列的整体稳定性算例分析,验证了分布模型在钢柱稳定性能分析中的适用性和准确性,两个模型均能应用于后续相关构件稳定性能的研究。

关键词：不锈钢复合钢材焊接圆管分割法残余应力分布模型

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夹心保温墙体分离式连接件系统设计方法研究

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工程力学 2022年第6期39卷 99-109页

作者：何之舟潘鹏王海深清华大学土木工程系北京100084 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

夹心保温墙体连接件系统是传递外叶板荷载、抵抗外叶板变形的关键部件。该文基于作者研发的新型分离式连接件系统,针对外叶板在施工状态下的出模、运输、吊运、安装等施工荷载,及使用状态下的外叶板自重、风荷载、地震作用、温度梯度作... 详细信息

夹心保温墙体连接件系统是传递外叶板荷载、抵抗外叶板变形的关键部件。该文基于作者研发的新型分离式连接件系统,针对外叶板在施工状态下的出模、运输、吊运、安装等施工荷载,及使用状态下的外叶板自重、风荷载、地震作用、温度梯度作用和整体温度作用等多种荷载模式,根据理论分析和有限元计算结果提出了连接件受力分配的简化计算方法。基于此计算方法,提出了考虑整体刚度和强度要求的连接件系统设计流程,并提出了连接件位置的合理布置原则。基于上述设计方法,研发了配套软件,为夹心保温墙体连接件系统的设计提供了工具。

关键词：夹心保温墙体连接件系统受力计算方法有限元分析设计流程配套软件

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不同微波加热方式下花岗岩损伤分析

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工程力学 2025年第S期42卷 283-289页

作者：段智博曾姝杨军马少坤清华大学土木工程系北京100084 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 广西防灾减灾与工程安全重点实验室南宁530004

在隧道工程和采矿工程通过微波技术对岩石进行预处理可弱化岩石力学性能。为探究不同微波加热形式下花岗岩损伤规律，该文建立了矩形波导和同轴天线加热的两种电磁-热-力耦合的数值模型并引入损伤变量，分析了不同微波作用下电场分布规... 详细信息

在隧道工程和采矿工程通过微波技术对岩石进行预处理可弱化岩石力学性能。为探究不同微波加热形式下花岗岩损伤规律，该文建立了矩形波导和同轴天线加热的两种电磁-热-力耦合的数值模型并引入损伤变量，分析了不同微波作用下电场分布规律、花岗岩温度分布规律、应力分布规律以及损伤区变化规律。结果表明：同轴天线加热方式相比于矩形波导可有效将微波馈入到花岗岩内部，辐射更加精准;两种微波加热方式下在孔洞高度范围内均产生拉应力，孔洞下方产生“内压外拉”的应力状态;损伤区形态上同轴天线加热可使得孔内外损伤区联通，但损伤区范围较小;而矩形波导加热方式下短时间内可产生损伤区，损伤区范围较大，但损伤区不聚焦，未使孔内外损伤区联通。研究结果表明：若要对孔内某一特定区域进行精准微波辐射建议采用同轴天线加热方式，若想快速获得大面积损伤区弱化岩石建议采用矩形波导的微波加热方式。

关键词：同轴天线矩形波导花岗岩损伤电磁-热-力耦合数值模型

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具有历史依赖效应的材料及结构响应预测通用深度学习MechPerformer模型

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建筑结构学报 2022年第8期43卷 209-219页

作者：王琛樊健生清华大学土木工程系北京100084 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

针对结构计算分析领域具有历史依赖效应的力学响应预测问题,基于深度学习技术提出了一个通用模型,即MechPerformer模型。相较于自然语言处理领域,结构计算领域具有序列长度极长、记忆效应显著、因果自回归性等特性。围绕其特性,引入Tran... 详细信息

针对结构计算分析领域具有历史依赖效应的力学响应预测问题,基于深度学习技术提出了一个通用模型,即MechPerformer模型。相较于自然语言处理领域,结构计算领域具有序列长度极长、记忆效应显著、因果自回归性等特性。围绕其特性,引入Transformer架构搭建了MechPerformer模型,采用了基于随机正交正特征映射的注意力机制、反向网络技术、门控循环单元等以适应结构计算分析应用场景。为验证深度学习模型,利用历史路径强相关的低屈服点钢精细弹塑性本构模型生成了随机循环应力-应变响应数据以开展数值试验,并在其中采用了适用于各种力学量的统一归一化方法——非线性参考值放缩法。试验结果表明,MechPerformer模型能够高精度复现具有强历史依赖效应的非线性响应曲线,且呈现远超理论模型的计算效率,证明了模型的有效性。同时,根据经典弹塑性力学理论,给出了模型的力学意义阐释,增强了MechPerformer模型的可解释性。

关键词：结构响应计算深度学习 Transformer架构注意力机制智能设计

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碟簧-单摩擦摆三维隔震(振)装置力学性能及隔震(振)效果研究

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建筑结构学报 2022年第7期43卷 44-53页

作者：曹迎日潘鹏孙江波王海深清华大学土木工程系北京100084 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

碟簧-单摩擦摆三维隔震(振)装置(3DFPS)由碟簧竖向隔振单元和单摩擦摆水平隔震单元组成,可以实现环境激励工况下建筑结构的竖向隔振与地震工况下的水平隔震。为了研究3DFPS的力学性能及隔震(振)效果,制作了足尺的3DFPS试件,并对其进行... 详细信息

碟簧-单摩擦摆三维隔震(振)装置(3DFPS)由碟簧竖向隔振单元和单摩擦摆水平隔震单元组成,可以实现环境激励工况下建筑结构的竖向隔振与地震工况下的水平隔震。为了研究3DFPS的力学性能及隔震(振)效果,制作了足尺的3DFPS试件,并对其进行压剪试验。结果表明:3DFPS的竖向性能与水平向性能相互独立,竖向隔振单元与水平隔震单元可独立设计;通过在叠合碟簧间加入0.03mm聚四氟乙烯(PTFE)薄膜可以减小碟簧间摩擦,使小位移下的循环加载刚度更接近大位移下的单调加载刚度。对采用3DFPS和固接到地面的平面框架结构进行有限元弹性时程分析,研究此装置在水平地震与竖向地铁振动激励下的隔震(振)效果。结果表明:三维隔震(振)装置可使水平地震下结构响应减少80%以上,使地铁振动激励下楼面竖向加速度响应减小61%;碟簧竖向压缩变形对结构在水平地震下的响应没有明显的影响。

关键词：三维隔震(振) 碟簧摩擦摆压剪试验有限元分析隔震效果

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新型耐火耐候钢材高温力学性能与本构模型研究

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工程力学 2023年第3期40卷 201-212页

作者：余香林石永久彭耀光程赟王文昊刘栋土木工程安全与耐久教育部重点实验室清华大学土木工程系北京100084 百安力钢结构应用科技有限公司珠海519040

采用标准试验方法,对首钢集团生产的楼承板用SQ410FRW耐火耐候钢冷轧钢带进行稳态拉伸试验,以测定其典型高温力学性能指标,包括钢材高温弹性模量、规定塑性延伸强度、抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率。通过非线性回归方法得出相应的... 详细信息

采用标准试验方法,对首钢集团生产的楼承板用SQ410FRW耐火耐候钢冷轧钢带进行稳态拉伸试验,以测定其典型高温力学性能指标,包括钢材高温弹性模量、规定塑性延伸强度、抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率。通过非线性回归方法得出相应的高温折减系数表达式,包括弹性模量折减系数、规定塑性延伸强度折减系数和抗拉强度折减系数。根据试验应力-应变关系曲线,回归得出基于Ramberg-Osgood模型(R-O模型)的应力-应变本构模型,以用于后续有限元参数化建模过程中对结构构件的温度场分析和顺序热力耦合分析。试验结果表明:绝大多数拉伸试样均在平行段内或标距段内发生断裂,且断后伸长率随温度升高呈现总体增大趋势;高温弹性模量、高温规定塑性延伸强度和抗拉强度在600℃及以下时降低较少,均保持在常温名义值的60%以上,基本满足耐火钢的力学性能指标要求;基于R-O模型的应力-应变本构关系表达式的拟合优度均在90%以上,与试验应力-应变曲线吻合良好,故提出的本构模型可用于相关钢结构或组合结构构件的有限元抗火分析。

关键词：耐火耐候钢高温力学性能拉伸试验本构模型折减系数

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考虑流固耦合作用的拱式渡槽隔震分析

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东南大学学报(自然科学版) 2025年第1期55卷 194-202页

作者：韩钟骐张兴凯王海深辜文兰曾显志苏宇坤潘鹏清华大学土木工程系北京100084 云南省滇中引水二期工程有限公司昆明650000 云南省滇中引水工程有限公司昆明650000 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

拱式渡槽是引水工程中的重要输水结构形式,确保其地震安全是保障引水工程正常工作的关键,但目前对于拱式渡槽的抗震及减隔震性能研究较少。本文采用大型通用有限元软件ABAQUS,通过内置非线性单元与用户子程序单元准确模拟拱式渡槽结构... 详细信息

拱式渡槽是引水工程中的重要输水结构形式,确保其地震安全是保障引水工程正常工作的关键,但目前对于拱式渡槽的抗震及减隔震性能研究较少。本文采用大型通用有限元软件ABAQUS,通过内置非线性单元与用户子程序单元准确模拟拱式渡槽结构中的流固耦合作用,考虑支座、止水带和钢筋混凝土的非线性行为,对比分析了拱式渡槽抗震及减隔震效果。针对盆式支座抗震渡槽(S1)、摩擦摆支座隔震渡槽(S2)、仅端跨布置黏滞阻尼器的摩擦摆隔震渡槽(S3)和全跨设置黏滞阻尼器的摩擦摆隔震渡槽(S4)四个方案,开展了地震弹塑性时程分析,对比了不同方案与不同水深情况下下部结构内力与止水带变形的差异。分析结果表明:S1方案下部结构在地震作用下易发生屈服,隔震方案(S2~S4)均未发生屈服,其横槽向拱座基底反力比S1小50%以上,顺槽向小13%以上。S1方案止水带顺槽向变形较大,槽身碰撞最严重,通过布置摩擦摆支座可减轻槽身碰撞,配置黏滞阻尼器可进一步控制支座及止水带变形。S4方案结构内力与止水带变形均较小,隔震性能最佳。

关键词：渡槽有限元模拟隔震流固耦合

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