- 狄会霖;付伟庆;王瑞萍;赵亮;王建;
为保证轨道交通运行的平稳性和安全性，减少列车运行振动对周围环境的影响，一般采用在浮置板下设弹簧隔振器作为减振措施。随着地铁运行时间的增加，弹簧隔振器不可避免地会产生损伤或吊空，作为隐蔽结构其不易被日常巡检所发现，传统的检测方法效率较低，不能及时发现损伤并维修。利用ABAQUS有限元软件构建车辆-轨道耦合模型，采用均匀设计法对隔振器不同损伤工况进行设计后，通过有限元模型模拟计算，得到弹簧隔振器损伤后浮置板的振动响应。编写支持向量机、决策树和随机森林3种机器学习算法，利用模拟计算数据进行识别网络训练，建立损伤工况和振动响应的映射关系。研究结果表明，支持向量机和随机森林算法对损伤位置的识别效果较好；随机森林算法对损伤数量和损伤程度的识别效果较好。
2025年02期 v.46;No.203 1-8+48页 [查看摘要][在线阅读][下载 726K] - 吴涛;孟丹;樊其昌;
工程水泥基复合材料(ECC)可以有效缓解水泥基体的开裂，但高的水泥用量使其具有明显的自收缩，这损坏了ECC的力学性能和耐久性能。使用纤维素纳米晶须(CNC)来增强ECC力学性能和抗硫酸盐腐蚀性能。结果表明：CNC会提升ECC的应变率和抗压强度，并增加其抗硫酸盐腐蚀性能。CNC促进了水泥水化，它的掺入还会强化聚乙烯(PE)纤维和水泥基体的界面黏结，增强PE纤维的桥联效果，促进ECC的多点开裂。分子动力学模拟分析了CNC对ECC抗硫酸盐腐蚀性能的增强机制。结果表明：CNC主要通过Ca—O配位与氢键和C-S-H发生吸附，覆盖到C-S-H表面，形成保护层，限制SO_4~(2-)侵入到C-S-H内部并减少SO_4~(2-)和C-S-H的配位数量。
2025年02期 v.46;No.203 9-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1566K] - 何守涛;孙海军;李晓东;崔维久;
利用Python对Abaqus进行了二次开发，设计了半自动化定义半刚性节点的插件，提高了半刚性节点定义和有限元分析的效率。设计出7种不同单元斜杆布置的支撑架，通过有限元分析得到不同斜杆的单元布置方式和不同斜杆长度对承插型盘扣式支撑架极限承载力和屈曲位移的影响，结果表明：采取斜杆断接断接的连接方式对支撑架极限承载力的提高最为显著，当支撑架步距为1.5 m、斜杆竖向长度为跨过5个连接盘时极限承载力提高最为显著。
2025年02期 v.46;No.203 18-24+57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1135K] - 闫尊昊;徐菁;张端;任师训;
随着我国风电装机容量的连年提高，风电规模常年位居世界第一，对风电支撑塔架的健康运营提出了更高的要求。针对钢塔筒法兰节点内部的连接螺栓具有隐蔽性且松动微小不易察觉等问题，提出了基于时间反演技术的钢塔筒法兰节点螺栓松动监测方法。通过理论推导建立应力波聚焦信号峰值与法兰节点螺栓预紧力之间的相关关系，为所提方法提供理论依据；设计并制作一个缩尺风电钢塔筒法兰节点模型，通过对法兰节点处螺栓施加不同的扭矩以模拟螺栓不同的松动状态。在高斯脉冲信号的激励下，将一个压电陶瓷传感器(Lead Zirconate Titanate Piezoelectric Ceramics,简称PZT)粘贴于螺栓帽，作为驱动器产生应力波，将另一个PZT片粘贴于法兰板，作为传感器接收应力波，以应力波聚焦信号峰值作为螺栓松动监测指标，根据监测指标变化实现对节点内部螺栓的监测。为了验证方法的可重复性，随机选取3根螺栓进行步骤一致的重复性试验；为了进一步验证方法的抗噪性，通过金属棒摩擦钢塔筒模拟监测噪声，进行抗噪性试验。模型试验结果表明，所提方法具有良好的有效性、可重复性和抗噪性，以期为风电支撑塔架结构的钢塔筒法兰节点健康监测研究提供一种新思路。
2025年02期 v.46;No.203 25-31+39页 [查看摘要][在线阅读][下载 656K] - 李冠男;王鑫鹏;武迪;侯东帅;
尾矿堆存存在侵占土地资源、生态环境破坏等诸多问题，从经济效益和生态环境方面考虑，亟待一种新型回收利用尾矿的方法。针对铜尾矿和铅锌尾矿难以大宗利用的难题，并为缓解建筑行业天然砂石骨料短缺的问题，提出基于多种尾矿的骨料建材化利用方案。基于正交实验建立铜尾矿和铅锌尾矿比例、水泥掺量、硅灰掺量3个影响因素和人造骨料单颗粒抗压强度的关联机制，求解得到铜尾矿-铅锌尾矿骨料较好的水平因素为水泥掺量20%、硅灰掺量10%、铜尾矿与铅锌尾矿比例1∶2,并对骨料浸出行为及混凝土应用进行系统评价。
2025年02期 v.46;No.203 32-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1771K] - 张洋;黄悦;张益宁;孟祥伦;
通过对2条外贴CFRP加固钢筋混凝土试验梁进行长期持续荷载作用下的持荷试验，并采集相关数据，使用ABAQUS有限元软件UMAT子程序定义混凝土材料的收缩、徐变的数值模型，建立了外贴CFRP加固钢筋混凝土试验梁在长期持续荷载作用下的时变分析模型。试验测量数值与有限元分析模型数值差距较小，证明了该模型分析的可靠性，可以利用模型来进行不同数值参数下的有限元分析。同时还考虑了环氧胶黏结剂随时间变化的剪切蠕变行为，发现胶层蠕变对试验梁附加挠度的影响较小，但为了使模拟值更加准确，应考虑胶层蠕变的影响。
2025年02期 v.46;No.203 40-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 516K] - 蔡凤珍;文嘉辉;李亮;王超;李辉;李堂飞;于广明;
为合理确定抗滑桩加固边坡中的最优桩位，在PLAXIS-2D中建立抗滑桩加固边坡模型，利用Python编程实现了PLAXIS-2D模型的非侵入式调用，基于提出的非侵入式方法，构建了不同桩位与嵌固比下加固边坡安全系数与土体参数之间的二次多项式函数响应面，最终提出了基于非侵入式方法与响应面相结合的抗滑桩加固边坡可靠度分析方法。所提方法在某均质土质边坡中进行了应用。分析了不同桩位与嵌固比下，加固边坡可靠度指标的变化规律。研究结果表明：在某一桩位下，随嵌固比的增加，加固边坡可靠度指标β呈现先增大后略微减小的趋势，最高β所对应的嵌固比介于0.6～0.8。不考虑桩长因素时，P=0.5(抗滑桩位于边坡中部)时，加固效果最优(β最大)。考虑桩长因素时，当目标β较小(≤1.75)时，最优桩位在P=0.3(抗滑桩位于边坡中下部);当目标β较大(≥2.0)时，最优桩位在P=0.5(抗滑桩位于边坡中部);随坡顶荷载增加，最优桩位向坡顶靠近。该方法对抗滑桩加固边坡优化设计具有较强的指导意义。
2025年02期 v.46;No.203 49-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 799K] - 孙玉婷;李军;魏志鹏;胡蓉;王燕;
燕尾榫节点是一种半刚性连接，研究其节点弯矩-转角关系对工程设计具有重要意义。考虑木材的局部嵌压变形影响，建立反映局部材料性能变化的有限元模型，并基于燕尾榫节点受力机理，通过分析不同接触面的受力情况，建立了燕尾榫节点转动力学模型。考虑木材局部受压效应及摩擦因素，推导出燕尾榫节点弯矩-转角计算公式，并将计算公式应用于多个既有试验中。结果表明：榫头侧面对总弯矩产生贡献较大，顶面、底面及端面产生贡献较小，但合在一起的嵌压效应不能忽视；理论公式计算合理、有效，与试验吻合较好，可为燕尾榫框架设计提供参考。
2025年02期 v.46;No.203 58-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 885K]
- 李凯;杨启鹏;江波;
为解决循环冷却水系统中水垢沉积以及电化学除硬技术受阴极面积限制的问题，构建了一种无膜电解-电絮凝耦合工艺。无膜电解槽以表面涂覆有催化剂的钛滤芯为阳极，其特点是可以从阳极扩散层提取电解产生的H~+,在无隔膜的单腔室电解体系内实现酸碱分离。将分离的碱性溶液导入电絮凝池，因此水垢结晶和沉降的过程是发生在电絮凝池内广阔的絮凝体表面而不是局限在阴极表面。在电解槽电流密度100 A/m~2下，工艺进水流量100 mL/min,酸液的提取流量为15 mL/min, Fe电絮凝电流密度60 A/m~2的条件下，出水硬度从原水的500 mg/L(以CaCO_3计)降低至190 mg/L,去除CaCO_3的能耗仅为3.59 kW·h/kg。电解-电絮凝耦合除硬体系主要由电子驱动，避免了药剂的运输与使用，为循环冷却水的软化提供了新思路。
2025年02期 v.46;No.203 84-90+114页 [查看摘要][在线阅读][下载 876K] - 李亚霖;杨新慈;张建华;毕学军;
针对传统污水生物脱氮系统内厌氧氨氧化菌富集培养难与运行稳定性差等问题，以多段A/O-MBBR系统为研究对象，探讨了生物膜中厌氧氨氧化菌原位富集的可能性及其强化城市污水脱氮效能。结果表明，在多段A/O-MBBR系统运行第1阶段(1～175 d),进水碳氮比(C/N)为5.4±1.2条件下，其TIN去除率为(67.2±8.4)%;在系统第2阶段(176～259 d),进水C/N仅为3.5±0.8,其TIN去除率高达(81.8±4.8)%;沿程COD和氮浓度分析发现系统内存在厌氧氨氧化现象，强化了其脱氮效果；厌氧氨氧化菌丰度与活性分析进一步表明系统内生物膜中形成了厌氧氨氧化菌的原位富集，厌氧氨氧化菌相对丰度高达3.84%,同时其活性高达2.10 mg/(L·h)(以N计)。系统内生物膜中厌氧氨氧化菌的富集归因于分段进水条件下的低有机负荷、生物膜的有效持留及其内部的微环境。
2025年02期 v.46;No.203 91-98+123页 [查看摘要][在线阅读][下载 1151K] - 刘高伟;陈晓林;崔红社;周腾德;
针对燃气冷凝锅炉烟气余热残留问题，提出一种热泵式烟气余热回收系统。该系统以烟气为低温热源，通过翅片管式换热器和低温水回收烟气余热，经水源热泵将低位热能提升为高位热能向建筑供热。基于青岛市某办公建筑燃气冷凝锅炉供热系统，搭建了热泵式烟气余热回收系统实验台，研究了蒸发器出水温度、蒸发器侧水流量对系统性能的影响。结果表明：随着蒸发器出水温度的升高，烟气余热回收量增大，热泵性能系数COP增大；随着蒸发器侧水流量的增大，蒸发器出水温度升高，烟气余热回收量增大，热泵COP和EER增大。
2025年02期 v.46;No.203 99-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 639K] - 王俊鸿;郭健翔;张林阳;司成功;周小璐;
针对碳捕集工艺的高能耗现状及再生塔余热存在的巨大节能潜力，利用Aspen Plus软件进行建模与优化模拟。确定胺法捕集CO_2的烟气参数、物性参数后，选择EC-NRTL计算模型进行优化模拟，得到基础碳捕集工艺模型每吨CO_2的再生能耗为4.238 GJ,CO_2的吸收率为89.2%。基础碳捕集工艺模型存在再生能耗高、CO_2吸收率低的缺点，提出的新型碳捕集耦合余热回收利用工艺模型将富液预加热工艺、吸收塔级间冷却工艺和蒸汽压缩热泵工艺整合，经过模拟计算得到碳捕集耦合余热回收利用工艺模型每吨CO_2的再生能耗为2.415 GJ,比基础碳捕集工艺模型的再生能耗减少了43.0%;CO_2吸收率为99.2%,比基础碳捕集工艺模型提高了11.2%。提出的碳捕集耦合余热回收利用工艺模型对于CO_2捕集节能工艺的研究具有一定的理论价值和应用价值。
2025年02期 v.46;No.203 107-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 559K]