检索结果-内蒙古大学图书馆

铁道科学与工程学报 2022年第6期19卷 1726-1733页

作者：张鹄志黄垚森李永贵尹斌湖南科技大学土木工程学院结构抗风与振动控制湖南省重点实验室湖南湘潭411201

经典双向演化结构优化(BESO)算法采用单一材料非“生”即“死”的优化方式,过程中易产生边界问题,从而使结果陷入局优。为解决这一问题,在优化中线性内插多个弹性模量等级的材料,再构建基于变异系数的材料利用程度评价指标,以决定单元... 详细信息

经典双向演化结构优化(BESO)算法采用单一材料非“生”即“死”的优化方式,过程中易产生边界问题,从而使结果陷入局优。为解决这一问题,在优化中线性内插多个弹性模量等级的材料,再构建基于变异系数的材料利用程度评价指标,以决定单元在不同材料等级间的升降,开发出材料多等级BESO算法。通过深梁算例对比新算法与经典BESO算法在优化能力上的差异,并探讨材料等级数对优化过程和结果的影响。研究结果表明:算例在优化运行至折算体积率为0.3时,单一材料的经典BESO算法,双材料、三材料和四材料的材料多等级BESO算法,解的柔顺度指标分别为0.818×10^(4),0.785×10^(4),0.775×10^(4)和0.768×10^(4)N·mm,耗时分别为4,8,12和18 min。算例在优化运行至绝对体积率为0.3时,三材料的材料多等级BESO解中占比高的材料2和材料3,变异系数分别为0.11和0.26,而经典BESO解中单一材料的变异系数为4.88。因此,与经典BESO算法相比,材料多等级BESO算法可以得到柔顺度更低,更符合优化目标的解,即更优的解。同时演化出的杆系结构拓扑更清晰,材料利用率更高。材料等级数越多,越能通过不同等级的材料分布反映构件受力机理,显微构件受力细节,但会引起耗时增加,实际优化应用时应权衡精度与效率以选择合适材料等级数。

关键词：结构优化拓扑优化 BESO算法材料多等级结构柔顺度

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侧风下桥上超车车辆的动力响应及行车安全性研究

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工程力学 2023年

作者：陈宁孙洪鑫张龙威李永乐湖南科技大学土木工程学院湖南科技大学结构抗风与振动控制湖南省重点实验室西南交通大学桥梁工程系

大跨度桥梁上行驶的车辆极易遭受侧风的影响。车辆在桥上超车时，因临近车辆之间的气动干扰易引发车辆气动荷载的突变，这将严重影响车辆的行车安全性。通过节段模型风洞试验，以大型集装箱挂车和厢式货车为例，测试了两种车辆布局形式... 详细信息

大跨度桥梁上行驶的车辆极易遭受侧风的影响。车辆在桥上超车时，因临近车辆之间的气动干扰易引发车辆气动荷载的突变，这将严重影响车辆的行车安全性。通过节段模型风洞试验，以大型集装箱挂车和厢式货车为例，测试了两种车辆布局形式下车辆在超车过程中的气动荷载特性。考虑瞬态气动荷载突变效应对车辆动力响应的影响，建立了较为完善的风—车—桥耦合振动分析框架。分析了不同车辆布局、风速和车速等因素对超车车辆动力响应特性的影响，采用无量纲荷载转移率（LTR）和侧滑安全因子（SSF）重点考察了侧风下超车车辆的行车安全性问题。研究结果表明：超车车辆之间气动干扰使得背风侧车辆气动荷载在超车过程中出现了大幅的剧烈波动；随着风速和车速的提高，车辆的LTR和SSF逐渐呈现出非线性的增长趋势。车辆的行车安全性与车型密切相关，厢式货车更容易发生侧翻事故，而大拖挂车更容易发生侧滑事故。

关键词：桥梁工程行车安全性风—车—桥超车侧风耦合振动

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CAARC高层建筑标准模型瞬态开洞风压特性试验研究

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建筑结构 2023年第S01期53卷 115-124页

作者：李毅张焰尹婕婷湖南科技大学结构抗风与振动控制湖南省重点实验室湘潭411201 湖南科技大学土木工程学院湘潭411201

为了研究玻璃幕墙在强风作用下破坏机理,通过刚性模型风洞测压试验,研究了B类地貌,典型风向角下,4%开洞率的CAARC模型在不同开洞位置时,洞口位置测点的风压系数功率谱特性、内外风压系数时程以及脉动风压系数的相关性。结果表明:开洞瞬... 详细信息

为了研究玻璃幕墙在强风作用下破坏机理,通过刚性模型风洞测压试验,研究了B类地貌,典型风向角下,4%开洞率的CAARC模型在不同开洞位置时,洞口位置测点的风压系数功率谱特性、内外风压系数时程以及脉动风压系数的相关性。结果表明:开洞瞬间,洞口腔体内部测点的风压系数时程会产生显著突变;迎风面上测点的风压系数功率谱在开洞瞬间和开洞后折减频率0.7Hz附近出现峰值;腔体内部测点和迎风面测点的风压系数相关性较高,侧风面和背风面测点的风压系数相关性相对较小。研究的模型瞬态开洞的风压特性可以更好地理解高层建筑在极端风载荷下的风致反应特性,同时也可以为结构的抗风设计提供参考。

关键词：高层建筑风洞试验瞬态开洞功率谱相关系数

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基于稳态激励共振试验的人行桥全模态参数识别

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应用力学学报 2024年第5期41卷 1168-1174页

作者：温青周越宁平华王晟华旭刚湖南科技大学土木工程学院结构抗风与振动控制湖南省重点实验室湘潭411201 广州市政工程设计研究院广州510062 湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室长沙410028

识别包括模态质量在内的结构真实全模态参数是人行桥人致振动舒适度评价和减振设计的关键工作。提出一种基于稳态激励共振动力试验的人行桥全模态参数识别方法,该方法首先利用稳态激励共振动力试验,得到稳态激振下较大振幅的稳态振动;... 详细信息

识别包括模态质量在内的结构真实全模态参数是人行桥人致振动舒适度评价和减振设计的关键工作。提出一种基于稳态激励共振动力试验的人行桥全模态参数识别方法,该方法首先利用稳态激励共振动力试验,得到稳态激振下较大振幅的稳态振动;然后停止激励,从结构自由振动响应中识别结构频率、阻尼比和振型;最后利用稳态振幅以及识别的频率、阻尼比和振型,识别结构的模态质量。该方法仅需要一次激振试验就可以实现包括模态质量在内的人行桥全模态参数识别。通过仿真分析,研究了该方法的可行性以及激振频率偏离对模态参数识别的影响。采用该方法识别了一座大跨人行曲线斜拉桥1阶侧弯模态的全模态参数。研究结果表明,该方法能较可靠识别结构特定模态的频率、阻尼比和模态质量。

关键词：人行桥动力试验参数识别模态质量

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基于Cohesive单元的石拱桥主拱圈二相数值模拟方法

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工程力学 2021年第12期38卷 97-106,117页

作者：赵超戴志成钟新谷陈倩倩湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学结构抗风与振动湖南省重点实验室湖南湘潭411201

为解决石砌体材料非均质的描述问题,提出一种基于Cohesive单元的石拱桥主拱圈两相数值模拟方法。视石砌体为两相材料(砌块和砌缝),采用实体单元模拟砌块并引入非线性本构描述其破坏行为,在相邻砌块间插入Cohesive单元考虑砌缝砂浆的剪... 详细信息

为解决石砌体材料非均质的描述问题,提出一种基于Cohesive单元的石拱桥主拱圈两相数值模拟方法。视石砌体为两相材料(砌块和砌缝),采用实体单元模拟砌块并引入非线性本构描述其破坏行为,在相邻砌块间插入Cohesive单元考虑砌缝砂浆的剪切和拉伸破坏。通过室内试验与数值模拟对比验证方法的有效性及适用性,分析了砌缝抗剪摩擦系数μ、加载位置等敏感参数对拱桥承载力的影响。结果表明:基于Cohesive单元的石砌体两相数值模型,可以有效描述石砌体材料的非均匀性及石拱桥的破坏过程(尤其是砌缝剪切滑移破坏行为),可为石拱桥极限承载力评估提供重要信息,如荷载-位移曲线、破坏模式等。此外,研究结果还发现主拱圈破坏机制由拱的受弯、受剪特性决定,并与砌缝抗剪摩擦系数μ强相关。

关键词：桥梁工程二相数值模型 Cohesive单元石拱桥破坏机制

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钢纤维特性对无配筋UHPC矩形梁抗扭性能的影响

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中国公路学报 2022年第12期35卷 115-129页

作者：汪建群周聪贾文博祝明桥方志湖南科技大学结构抗风与振动控制湖南省重点实验室湖南湘潭411201 长沙理工大学桥梁工程安全控制教育部重点实验室湖南长沙410114 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

钢纤维能明显提升超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)的抗拉强度与韧性,对UHPC构件的扭转行为有显著影响。为深入研究钢纤维特性对UHPC矩形梁抗扭性能的影响规律,以钢纤维体积掺量、类型、尺寸以及混杂效应等为变化... 详细信息

钢纤维能明显提升超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)的抗拉强度与韧性,对UHPC构件的扭转行为有显著影响。为深入研究钢纤维特性对UHPC矩形梁抗扭性能的影响规律,以钢纤维体积掺量、类型、尺寸以及混杂效应等为变化参数,完成了8根UHPC矩形梁(含1根未掺钢纤维的对比梁)的纯扭试验;获得了各试件的纯扭破坏形态、扭矩-扭率曲线、扭矩-应变曲线、裂缝形态等关键数据。结果表明:对比梁为脆性破坏,纤维增强UHPC梁的破坏则是有征兆的;纤维增强UHPC梁的开裂和极限扭矩均明显大于对比梁,最大提升幅度分别达79%和159%;增加钢纤维体积掺量能提高开裂和极限扭矩,且斜裂缝数量更多、宽度更小;掺端钩纤维试件的抗扭承载能力和延性均优于掺圆直纤维试件;钢纤维长径比越大,试件的裂缝分布越密集,极限扭率越大,延性越好;2根混掺纤维试件的开裂和极限扭矩均大于单掺试件,正混杂效应明显;钢纤维类型和尺寸均会影响试件的裂后承载能力,掺长径比65的圆直钢纤维在开裂后迅速达到极限状态,极限与开裂扭矩之比为1.07~1.18,长径比为100时对应的比值为1.46,而掺端钩纤维则为1.34,介于两者之间。最后,提出了UHPC矩形梁开裂和极限扭矩计算公式;并对30根UHPC矩形梁进行了验证,结果表明计算公式精度良好。

关键词：桥梁工程超高性能混凝土试验研究钢纤维纯扭计算公式

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低矮建筑风致局部瞬毁诱发次生灾害机理研究

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建筑结构学报 2021年第10期42卷 139-148页

作者：戴益民袁养金宋思吉蒋姝湖南科技大学结构抗风与振动控制湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201

基于缩尺比为1∶40低矮建筑在不同地貌条件下的风洞试验,研究因易损区局部风致破坏进而诱发低矮建筑屋面整体风毁的风载特性,分析屋面瞬间开孔所致瞬态峰值内压过冲效应,研究稳态阶段的内压分布特征及净风压极值分布规律。结果表明:建... 详细信息

基于缩尺比为1∶40低矮建筑在不同地貌条件下的风洞试验,研究因易损区局部风致破坏进而诱发低矮建筑屋面整体风毁的风载特性,分析屋面瞬间开孔所致瞬态峰值内压过冲效应,研究稳态阶段的内压分布特征及净风压极值分布规律。结果表明:建筑上游风场湍流度越大,屋面局部瞬间破坏所致过冲效应越明显;地貌对屋面迎风角部瞬间破坏所致过冲较分布区域的影响显著;屋面不同的区域开孔所致内压分布均匀,但内压值随风场湍流度增大呈增大趋势。风致建筑破坏所致内压系数试验值比我国现行荷载规范中建议取值大;屋面局部瞬毁进而诱发再次破坏主要分布在已损孔洞边缘及山墙部分。

关键词：低矮建筑屋面开孔地貌类别风洞试验过冲效应

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水下悬浮隧道张力腿的时滞减振控制研究

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振动与冲击 2021年第15期40卷 48-53页

作者：童俊辉彭剑符翔孙洪鑫湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学结构抗风与振动控制湖南省重点实验室湖南湘潭411201

基于Euler-Bernoulli梁理论和时滞反馈控制策略,建立了参数激励作用下水下悬浮隧道张力腿的非线性振动控制方程,利用Galerkin法和线性稳定性分析,得到时滞作用下控制系统稳定性边界条件。通过数值计算分析了不同控制参数对振动响应的影... 详细信息

基于Euler-Bernoulli梁理论和时滞反馈控制策略,建立了参数激励作用下水下悬浮隧道张力腿的非线性振动控制方程,利用Galerkin法和线性稳定性分析,得到时滞作用下控制系统稳定性边界条件。通过数值计算分析了不同控制参数对振动响应的影响。结果表明,合理的时滞值和增益值,能大幅降低水下悬浮隧道张力腿的振动响应,提升结构稳定性。

关键词：张力腿时滞非线性稳定性

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CAARC高层建筑标准模型瞬态开洞风压及力幅值特性试验研究

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安徽建筑 2024年第8期31卷 61-63页

作者：张焰李毅湖南科技大学结构抗风与振动控制湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201

文章通过刚性模型风洞测压试验,研究了B类地貌典型风向角下,4%开洞率的CAARC模型在不同开洞位置时,高层建筑标准模型平均风压系数分布特点及风力幅值的特性。研究表明,开洞位置向左偏移1/5B,开洞瞬间和开洞后对平均风压系数的影响较大;... 详细信息

文章通过刚性模型风洞测压试验,研究了B类地貌典型风向角下,4%开洞率的CAARC模型在不同开洞位置时,高层建筑标准模型平均风压系数分布特点及风力幅值的特性。研究表明,开洞位置向左偏移1/5B,开洞瞬间和开洞后对平均风压系数的影响较大;开洞瞬间,开洞层的平均阻力系数和脉动阻力系数以及扭转系数、分力系数、洞口腔体内部测点的风压系数时程会产生显著突变,但是对脉动升力系数的影响较小。

关键词：高层建筑风洞试验平均风压系数瞬态开洞风力幅值

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荷载工况多目标下钢筋混凝土深梁的拓扑拉压杆模型设计

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河海大学学报（自然科学版） 2021年第5期49卷 433-440页

作者：张鹄志黄垚森郭原草徐文韬湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学结构抗风与振动控制湖南省重点实验室湖南湘潭411201

为了提高钢筋混凝土深梁构件配筋设计方法的合理性,选用遗传演化结构优化算法,并延伸出荷载工况多目标下的应用方式,同时基于拓扑解构建拉压杆模型,衔接拓扑优化与工程设计环节,建立荷载工况多目标拓扑拉压杆模型。采用两个深梁数值算... 详细信息

为了提高钢筋混凝土深梁构件配筋设计方法的合理性,选用遗传演化结构优化算法,并延伸出荷载工况多目标下的应用方式,同时基于拓扑解构建拉压杆模型,衔接拓扑优化与工程设计环节,建立荷载工况多目标拓扑拉压杆模型。采用两个深梁数值算例验证了该模型的可行性和稳定性。从建立拉压杆模型的角度以其力学特性出发,将荷载工况多目标优化的拓扑解分别与各荷载工况单目标优化解、其弹性叠加结果,以及所有荷载工况共同作用下的单目标优化解进行比较,证实了新模型更契合深梁类构件的受力特性,具有更佳的全局寻优能力。荷载工况多目标遗传演化结构优化可以有效解决多目标优化中的病态荷载问题,依据其建立的拉压杆模型直观可行,可以为钢筋混凝土深梁设计提供参考。

关键词：钢筋混凝土深梁荷载工况多目标拓扑优化遗传演化结构优化拉压杆模型荷载病态

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