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第51卷,第8期
刊出日期:2023年09月
  • 土木与水利工程
  • 郑俊杰, 卢嘉泰, 刘洋, 杨文钰 doi: 10.13245/j.hust.230802 P1-7 在线阅读 下载(2.14 MB)
    基于K-L级数分解法,结合有限元方法和蒙特卡罗策略,针对地基土体弹性模量、内摩擦角、黏聚力和泊松比的空间变异性对路堤在不同位置(地基土、格栅层、结构层上表面、结构层下表面)、不同时间点的位移和应力影响进行了深入系统的不确定性分析,并利用敏感性综合评价方法,开展参数敏感性分析.结果表明:土工格栅加筋路堤对地基土参数敏感性由高到低的排序为弹性模量、内摩擦角、泊松比、黏聚力.加筋路堤不同位置的挠度和应力对参数空间变异性的敏感程度不同,竖直方向越靠近地基土的区域,其挠度对参数空间变异性的敏感程度越高,路堤内应力敏感程度最高的区域为土工格栅层,其次是结构层下表面.
  • 刘强, 李培振, 李为, 丁孙玮 doi: 10.13245/j.hust.230804 P8-13 在线阅读 下载(4.15 MB)
    针对试验标准对黏滞阻尼器的性能参数识别方法没有明确细化而得到结果差异显著,基于非线性黏滞阻尼器工作原理和能量等效原理的五种不同方法对同一组动力试验数据进行参数识别.对比了Dashpot模型耗能计算的理论解,以及各种性能参数识别方法的变异系数与决定系数.采用CO与CH方法计算Dashpot模型耗能最准确.加载位移幅值越大,荷载位移数据越稳定,识别出的性能参数越准确.Maxwell单工况法识别出的性能参数最准确,比Dashpot单工况法的决定系数高25.63%.
  • 范时光, 徐新华, 严天, 柳晟 doi: 10.13245/j.hust.230803 P14-19 在线阅读 下载(3.2 MB)
    针对内嵌管式墙体系统,建立一种RC(热阻热容)热网模型,并提出了基于墙体热工参数和几何尺寸确定模型参数的简单配置方法.进一步建立频域有限元模型,通过两种模型的频域热响应对热网模型进行对比验证.结果表明:RC热网模型与频域有限元模型之间能够很好地符合,模型较为可靠.同时建立了内嵌管式墙体的CFD(计算流体力学)模型,通过计算该模型及RC模型的时域热特性展开对比验证.结果表明:RC热网模型相对CFD模型的墙体边界热流的平均相对误差小于10%,温度的平均相对误差小于1%,也说明该模型的可靠性.
  • 游凌云, 滕宇欣, 林伟青, 周方圆 doi: 10.13245/j.hust.230806 P20-24 在线阅读 下载(1.81 MB)
    以采石场废弃的白云石粉部分代替乳化沥青胶结料中的水泥,在改善胶结料性能、降低生产成本的同时为尾矿的污染问题提供新的解决途经.本研究选取中裂和慢裂两类阳离子乳化剂进行乳化沥青的制备和性能测定.而后采用废弃白云石粉部分替代乳化沥青胶结料中水泥,通过黏聚力试验和抗压抗折试验对胶结料的宏观力学性能进行分析,确定白云石粉在胶结料体系中的最佳掺量.通过微观表征对白云石粉的增强机制进行了分析.实验结果表明:白云石粉末可以有效提升乳化沥青胶结料的抗压和抗折强度;添加白云石的水泥乳化沥青胶结料内部会发生去白云石化反应;添加适量的白云石粉有利于促进硅酸钙的水化,改善浆体孔结构,从而有效提升胶结料的宏观强度.
  • 王凯, 查晓雄, 张新行 doi: 10.13245/j.hust.239251 P25-31 在线阅读 下载(2.2 MB)
    为研究粉煤灰基地聚物浆体微观结构演变机理及粉煤灰基地聚物孔隙率与抗压强度的关系,根据粉煤灰基地聚物反应程度与时间的关系,对地聚物的反应速率、单个颗粒/多个颗粒的反应及生长模式、地聚物浆体孔隙率进行了理论推导.根据推导结果,结合颗粒流程序(PFC)生成的浆体颗粒堆积模型及Matlab程序模拟浆体颗粒反应,建立了粉煤灰基地聚物浆体微观结构演变模型,并得到粉煤灰基地聚物浆体3,7,14和28 d的孔隙率.根据抗压强度与孔隙率经验公式,预测了粉煤灰基地聚物的抗压强度.结果表明:粉煤灰基地聚物浆体反应程度预测值与文献试验值符合良好,模型可用于预测粉煤灰基地聚物的反应程度,并能较好地反映粉煤灰地聚物浆体微观结构演变过程.
  • 罗小勇, 张璧玮, 程俊峰, 申智勇 doi: 10.13245/j.hust.230805 P32-40 在线阅读 下载(3.5 MB)
    为满足低烈度区多层装配式混凝土(PC)墙板结构的抗震性能需求并实现快速装配,提出一种水平键槽式接缝连接形式,通过对6片采用该连接的PC墙板试件开展低周反复荷载试验,探究接缝处有、无竖向灌浆套筒连接、轴压比及墙厚等因素对墙板抗震性能的影响.试验结果表明:施加轴压力或增添灌浆套筒连接对试件的耗能、承载能力及延性均有明显提高,但轴压比的继续增大使得耗能能力和延性有所降低;减小墙厚对试件耗能及承载能力影响显著.采用ABAQUS对低周反复荷载下的墙板试件开展了有限元分析,在验证了模型的准确性后,对比探讨了套筒位置及套筒连接钢筋直径对墙板承载能力的影响,并给出了水平键槽接缝连接的PC墙板的承载力简化计算方法,计算结果与试验结果误差在15%以内.
  • 陈波, 陈家林, 强晟, 郑永杰 doi: 10.13245/j.hust.230808 P41-46 在线阅读 下载(2.78 MB)
    为研究蒸养混凝土在冻融环境下的强度性能,在5种冻融工况(0,50,100,150和200次冻融循环)下测试了蒸养混凝土的抗压强度,并分析了强度损失率与冻融次数之间的关系.在此基础上,基于声发射信号参数研究了冻融环境下蒸养混凝土损伤的演化规律和过程,以及蒸养混凝土的破裂类型和裂缝发展形式.结果表明,不同冻融工况下的强度损失率范围为4.23%~41.94%.声发射参数的结果显示:冻融环境会加快蒸养混凝土由脆性向延性特征的转变;声发射源的总数量随着冻融次数的增加而减少,冻融200次后的声发射源数量比0次下降了22.26%;蒸养混凝土张拉破裂值所占的比例随冻融次数的增加而降低,最大下降幅度达80.23%;冻融环境能够降低声发射b值的峰值,冻融200次后蒸养混凝土b值的峰值降低了0.18.
  • 戴公连, 肖尧, 王芬, 葛浩 doi: 10.13245/j.hust.230035 P47-52 在线阅读 下载(2.09 MB)
    为评估温度作用下高墩变形对高速列车-桥耦合系统振动响应的影响,在32 m标准简支梁上进行动力试验,测量并分析CRH380A-001型列车作用下的桥梁加速度响应,将其与车桥耦合振动仿真计算结果进行对比分析.在该桥高墩现场埋置温度传感器,实时监控得到1 a的温度数据,采用最大熵极值分析方法对温度数据进行分析,求得100 a重现期下的桥墩温度代表值,用于计算高墩的轴向变形,并采用解析法计算高墩的横桥向变形,以研究高墩温度变形对列车走行能力的影响.结果表明:实测数据与车桥耦合振动模型计算结果符合度高;高墩温度变形会使列车脱轨系数、横向力、加速度和Sperling指标增大,在不利情形下会导致Sperling指标明显增大.
  • 王超, 杨青祥, 齐天玉, 伍贤智 doi: 10.13245/j.hust.230038 P53-59 在线阅读 下载(2.83 MB)
    针对正交异性桥面板钢箱梁桥,提出了一种基于机器视觉和BP神经网络的单车荷载识别方法.首先,基于机器视觉目标检测和图像处理技术,实现桥上行驶车辆时空参数的识别,包括车辆的横向位置、车速、车轴数和轴距等.然后,结合车辆时空参数和U肋纵桥向应变响应信号,建立BP神经网络模型来识别车辆轴重和总重.通过数值模拟验证了算法的有效性和抗噪性.最后,设计了一个钢箱梁桥模型试验进一步验证了提出的理论.试验结果表明:该方法的车辆横向位置、车速和轴距识别的最大误差分别为1.29%,-2.31%和1.79%;车辆模型总重识别最大误差为2.65%,轴重识别最大误差为4.81%,方法具有较好的精度和抗噪性能.
  • 杨国俊, 叶苏, 李喜梅 doi: 10.13245/j.hust.238817 P60-66 在线阅读 下载(2.69 MB)
    为研究氯离子侵蚀对钢筋混凝土(RC)桥墩抗震韧性的影响,对服役于海洋潮汐环境中不同服役时间的桥墩进行抗震韧性分析.首先,对遭受不同时间氯离子侵蚀的RC桥墩钢筋进行强度和直径的折减;然后,结合Push-over分析结果确定不同破坏状态的损伤界限值,再运用增量动力分析(IDA)方法计算地震易损性;最后,基于地震易损性,同时考虑桥墩自身功能的退化及震后的修复,利用破坏概率对传统修复函数的韧性结果进行修正,提出了一种改进的韧性评估方法,对桥墩进行抗震韧性评估.结果表明:改进的抗震韧性评估结果与构件失效概率的趋势一致且属于合理范围之内,该方法克服了传统三种修复函数使用范围的局限性;随着服役时间的增加,当遭遇0.3g地震作用时服役40 a和50 a桥墩的抗震韧性退化幅度分别达到25.68%和35.64%,表明氯离子侵蚀对桥墩的抗震韧性有着显著影响,为桥墩抗震设计或者加固提供一定的参考依据.
  • 石林, 张健, 俞晓东, 徐辉 doi: 10.13245/j.hust.230812 P67-73 在线阅读 下载(1.92 MB)
    针对长距离多支线复杂输水工程受输水系统特性和运行工况影响,存在常规方案稳压塔的高度过大问题,提出了双向稳压塔与调流阀联合设置的水锤防护方案,制定了该方案下稳压塔高度的确定原则,建立了基于粒子群算法的最小塔高计算模型.结合某实际输水工程,采用提出的模型得到了塔阀联合设置方案的塔高,并对比分析了常规稳压塔方案与塔阀联合设置方案的水锤防护效果.结果表明:相比于常规的设置方案,本研究案例中塔阀联合设置方案稳压塔的高度降低了55%,稳压塔后近百公里管道沿线最大压力的降幅约为50%.
  • 能源与动力工程
  • 陈良, 董振, 苗琳, 王琪 doi: 10.13245/j.hust.230813 P74-80 在线阅读 下载(2.87 MB)
    针对机载雷达、激光器等高热流密度发热元器件,提出了一种适用于局部高热流密度非均匀热源表面的嵌入式射流冲击冷板,进行了不同流量和加热功率条件下模拟芯片散热特性实验研究.结果表明:尺寸为50 mm×72 mm和背景热流密度为2.2 W/cm2的模拟芯片中布置的8个3.0 mm×3.5 mm高热流密度芯片,当平均热流密度达到497.2 W/cm2、射流速度为1.68 m/s(冷却液流量为5.0 L/min)时,芯片中心温度为101.1~139.6 ℃;在0.4 L/min至5.0 L/min流量范围内冷板进出口压降为0.2~29.8 kPa.散热过程热阻分析表明:当射流速度为1.68 m/s(冷却液流量为5.0 L/min)时,在580.5 W/cm2最高中心热流密度条件下,冷板中心区域的最大温升为71.4 ℃,并且冷板表面温度与流体平均温度的温差和热流密度成线性关系;当射流速度在1.68~0.14 m/s变化时,对流换热热阻占整体热阻的比例为18.1%~42.1%.
  • 张向宇, 向小凤, 郭洋洲, 周广钦 doi: 10.13245/j.hust.230815 P81-87 在线阅读 下载(1.45 MB)
    为解决尿素水解制氨工艺中反应速率慢等问题,筛选了一种弱碱铵盐水解催化剂,通过提高反应液碱度来促进尿素的水解.小试和中试试验结果表明:磷酸氢二铵具有比磷酸二氢铵更高的催化效率;采用磷酸氢二铵作为催化剂时水解反应活化能由无催化剂时的73.6 kJ/mol减小到65.3 kJ/mol,水解反应速率加快,相同产氨量下反应温度降低约10 ℃,产氨能耗降低约3%;在相同的产氨需求和反应温度条件下,催化水解反应器的容积可减小30%以上;催化条件下的尿素水解仍然为液相慢反应,产氨速率由本征动力学控制.本研究将为尿素催化水解工艺设计提供重要参考.
  • 邓磊, 黄笑乐, 吴宇浩, 车得福 doi: 10.13245/j.hust.230814 P88-92 在线阅读 下载(1.05 MB)
    为研究生物质水洗滤液的有机成分,提取小麦秸秆、稻壳、玉米秸秆水洗滤液中的有机物,借助气相色谱质谱联用仪(GC-MS)分析滤液成分,考察了30,60,90 ℃三个水洗温度下滤液有机物种类与质量分数变化.结果表明:生物质水洗滤液中有机物种类随水洗温度的升高而增加;30 ℃下滤液中的有机物以酯类为主,90 ℃则以烃类和芳香族类为主;三种生物质30 ℃下水洗滤液中苯乙烯质量浓度较高,60 ℃下苯乙烯质量浓度大幅降低,90 ℃时观察到二次释放苯乙烯;对于稻壳和玉米秸秆,60 ℃下滤液中邻苯二甲酸二丁酯(DBP)质量浓度分别为1.13×10-4和2.72×10-4 mg∙L-1,而此时小麦秸秆滤液中DBP质量浓度为0.02 mg∙L-1.所有实验中DBP质量浓度均满足我国相关污水排放标准,但苯乙烯质量浓度高于部分地方标准,水洗滤液还田仍须审慎考虑.
  • 船舶与电气工程
  • 林颖典, 叶漪琦, 韩东睿, 陈甫源 doi: 10.13245/j.hust.239380 P93-101 在线阅读 下载(3.63 MB)
    为探究圆柱桩对斜坡异重流动力特性的影响,开展一系列开闸式斜坡异重流的水槽实验,通过高速相机记录异重流宏观传播过程,并结合粒子图像测速(PIV)技术量化局部流场特性,分析不同圆柱桩的高度及倾斜角度下异重流的运动.实验结果表明:流经圆桩柱时,异重流头部逐渐抬升,尾部加厚;圆桩柱改变了异重流展向扩散模式,使其前缘分布更加不均匀.异重流流过圆桩柱产生的马蹄涡及尾流漩涡会提升整体卷吸系数的峰值,并使异重流在交界面处的涡旋结构变得更加复杂.异重流的中心区是涡旋生成和发展的核心位置,圆桩柱的高度决定异重流的越流形态,从而影响涡度场的分布.圆桩柱提高了局部湍流强度,圆柱桩变高,异重流湍动能的峰值会随时间前移.对于非浸没式圆桩柱,倾斜角度降低了桩前区域异重流的湍流水平,并且桩后的湍动能随时间由单峰态演变为多峰态.
  • 王玥玥, 魏延辉, 马天宇, 韩云涛 doi: 10.13245/j.hust.239532 P102-108 在线阅读 下载(2.71 MB)
    针对冗余混联构型登乘系统各关节运动在海浪主动补偿过程中难以分配的问题,提出了一种基于动态权值分配的运动规划方法.首先,介绍了登乘系统的组成与结构尺寸;然后,对登乘系统进行构型拆解和分体化建模,分别对其内部构型中的6自由度并联机构和3自由度串联机构进行运动学分析,根据构型特点,以登乘系统末端姿态为优化目标,内部构型的可操作度和运动范围为约束条件,通过动态权值分配法进行运动规划;最后,采用动态权值分配法与两种常规方法分别对6自由度运动补偿轨迹进行数值仿真.通过仿真实验,验证了基于动态权值分配法在冗余混联构型登乘系统运动规划的有效性.
  • 冯辉, 何伊竞, 徐海祥, 王晓乾 doi: 10.13245/j.hust.230822 P109-114 在线阅读 下载(1.67 MB)
    为了在保证实时性的同时准确跟踪水面强机动目标,提出了一种基于模糊推理强跟踪粒子滤波和自适应交互式多模型(STPF-AIMM)的水面目标跟踪算法.首先,针对交互式多模型在跟踪强机动水面目标时出现的模型概率切换抖动剧烈或过切换问题,利用交互式多模型中各模型的概率平均变化率替代瞬时变化率,并引入衰减与抑制因子,优化转移概率矩阵自适应更新策略;然后,将强跟踪状态相关黎卡提粒子滤波融入改进后的交互式多模型算法中,并采用库尔贝克-莱布勒散度重采样方法,以提高目标强机动时的跟踪精度;最后,结合创建的强机动模糊推理系统实现粒子滤波与强跟踪状态相关黎卡提粒子滤波算法相互切换,进而减少耗时.实验结果表明:算法能够有效跟踪强机动目标,通过优化转移概率矩阵切换策略和调整估计算法综合提高了75.83%的跟踪精度,并且算法缩减了11.28%的单周期渐消因子计算耗时,缓解了引入新滤波算法带来的耗时增加问题.
  • 王金光, 马山, 缪泉明 doi: 10.13245/j.hust.238950 P115-121 在线阅读 下载(3.57 MB)
    为了系统分析非线性因素对半潜式平台低频纵摇运动的影响,通过理论推导和数值分析获取平台由于浮心与重心变化、立柱水线面改变及横撑出水所引起的回复力矩.将已建立计算方法应用于ExWave模型试验平台,采用考虑和忽略横撑出水两种仿真模型,通过时域模拟来分析和对比横撑出水对纵摇运动的影响.计算结果表明:横撑出水会导致纵摇运动正向极值增加而负向极值减小,说明该物理现象对纵摇运动既有抑制作用又有激励作用,因此在恶劣海况条件下考虑横撑出水是非常必要的.
  • 陈聪, 吴旭, 孙嘉庆, 杨博闻 doi: 10.13245/j.hust.230823 P122-127 在线阅读 下载(1.63 MB)
    从导电媒质中电场的产生机理出发,在分析电场场源的电流结构的基础上,提出采用恒定电流元来对恒定电场场源进行等效,物理图像更为清晰.在此基础上,首先,推导了无限大导电媒质中恒定电流元产生的标量电位分布所满足的定解问题及其解;然后,基于镜像法以矩阵的形式推导出两种情况下半无限大导电媒质中恒定电流元所产生的电场分布表达式,并且通过恰当的引入场源镜像解决了已有文献中存在的不严谨问题;最后,在实验室中模拟半无限大导电媒质空间及恒定电流元,通过实测场分布数据和理论仿真值对比,可知理论推导正确.研究结果有助于完善相关理论基础.
  • 刘仲民, 赵丹阳 doi: 10.13245/j.hust.238602 P128-134 在线阅读 下载(1.42 MB)
    针对当前家庭用电设备种类多,数据量大,复杂度高,提出了一种基于STFT-CNN-LSTM的非侵入式负荷监测方法.首先,利用短时傅里叶变换(STFT)获取负荷功率信号的二维时频特征作为卷积神经网络(CNN)的输入;然后,通过卷积计算提取更深层次的特征输入到长短时记忆网络(LSTM)网络中进行负荷监测,同时在负荷监测过程中引入边缘节点协同云平台的理念来增加实用价值;最后,在UK-DALE数据集上进行实验验证,结果表明本文所提方法与现有的负荷监测方法相比提高了运算效率和准确率,具有隐私保护的特点.
  • 王赤忠, 吕恒, 黄钧, 杨毅锋 doi: 10.13245/j.hust.230174 P135-141 在线阅读 下载(4.54 MB)
    基于势流理论分析了均匀水流存在时二阶波与三维双垂直截断柱体相互作用问题.通过有限元法计算获得每一时步的一、二阶速度势,有限元法方程通过SSOR(对称连续超松弛)预条件共轭梯度法来求解.采用人工阻尼区来保证外传波的条件.对处于均匀流中的双截断柱体的绕射问题做了计算,得到了波-流和作用在圆柱上的水动力时间历程,分析了流速、无因次波数及流向角对一、二阶波和水动力幅值的影响.研究表明:双圆柱内外侧一阶波及水动力基本随流速增大而增大;同时,内侧波受圆柱干扰严重,而流向角能明显地影响波浪和水动力的大小.
  • 刘琪, 孙兆龙, 姜润翔 doi: 10.13245/j.hust.230001 P142-148 在线阅读 下载(1.63 MB)
    为了保证反演模型的稳定性,基于点磁荷理论,改进磁场反演建模的数学模型.针对固定式南北航向测量中磁场y分量较小容易造成拟合效果不佳的问题,提出一种自适应权重的基于最小均方根误差(MMSE)的反演算法,通过实测磁场数据进行验证,能保证磁场三分量皆能实现较高精度的深度换算,在加入10 dB噪声后仍能保证误差皆小于10%,符合工程实际,证明了模型算法的稳定性;同时,为了评估反演输入磁场数据的正确性,提出一种基于T分布原理的磁场评估方法,结果显示:该方法能获得磁场置信区域,在95%置信度下,实现对原始样本中符合要求的磁场数据进行筛选,筛选有效率为20%,提高了反演输入数据正确性的概率,实现了对多组磁场数据的有效评估.
6 2024
主 管:教育部
主 办:华中科技大学
主 编:李元元
刊 号:ISSN 1671-4512
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