2026年 01期
3D打印混凝土墙体构件空腔形态设计及热工性能模拟研究
王猛;石新羽;崔维久;沈亮;禚壮;3D打印混凝土(3DPC)技术不仅实现了快速高效的建筑构件制造，还能通过优化设计提高建筑墙体的热工性能。3DPC使用层叠打印工艺，墙体内部会产生空腔，但3DPC墙体的空腔形态通常设计为简单几何形状，缺乏对空腔形态与墙体热工性能之间关系的考虑。采用泰森多边形算法、L-system算法设计墙体构件的空腔形态，并进行热工性能模拟，研究了壁厚、空腔体积比、空腔密度分布、空腔体积极差、空腔排布等因素对热工性能的作用规律。结果表明，不同的空腔形态会影响墙体构件的热工性能，随着空腔体积比的增大，墙体构件的导热系数逐渐变小；空腔密度越大，导热系数越大；空腔体积的极差越小，构件导热系数越大；空腔排布方式为由密到疏的构件导热系数比由疏到密的构件更小。
传热管埋设方式对流体加热钢桥面除冰效果影响数值模拟研究
马春堂;潘旭飞;张鹏;宫玉辉;基于三维仿真数值模拟方法，构建了三维钢桥面除冰模型，系统地研究了串、并联等6种埋管形式下钢桥桥面除冰效能规律，并进一步研究了不同埋管形式在除冰过程中对钢桥桥面热应力变化的影响，研究结果为流体加热钢桥面进行除冰融雪提供了参考。结果表明，相较于下层串联埋管，上层串联埋管具有更好的除冰及温升效果，同时在快速除冰阶段会产生较大的热应力。在并联埋管形式中，上层并联除冰及温升效果最好，其引起的热应力也较大。双层交错埋管除冰效果较好，引起的热应力较小。
青岛某临海地铁基坑疏干井点布置方案及数值优化分析
刘晨;张瑾;李秋艳;李宁宁;张翔瑜;杨家乐;凌贤长;青岛地层属于土岩组合地层，止水帷幕在该地层中施工较难，如果遇到强风化岩层又不可避免地存在裂隙水，为探究井点数以及井深对地下水的影响，以青岛某临海地铁深基坑为例，采用Visual Modflow软件预测该深基坑模型中三种方案的降水效果。经模拟发现，当井深不变时，14口疏干面积为400 m2的方案与18口疏干面积为350 m2的方案相比，坑内降深减少了4.2 m,坑外降深减少了0.039 m,降水引起的地面沉降减少了0.4 mm。当疏干面积不变时，26 m井深(入岩5 m)相比于24 m井深(入岩3 m)基坑内水位降深增加了4.3 m,坑外最大降深增加了0.04 m,坑外最大地面沉降增加了0.4 mm。该基坑计划降深20 m, 14口疏干面积400 m2井深26 m的方案和18口疏干面积350 m2井深24 m的方案满足施工要求。从节约时间、优化井点数以及材料经济方面考虑，在满足施工条件的基础上，选取14口疏干面积400 m2井深26 m的方案较合适。该数值模拟结果为后续疏干井优化的施工提供了一定的参考价值。
地表山地矿井瓦斯动力灾害危险分级指标研究
刘杰;王昱璞;为揭示地表地形对矿井瓦斯动力灾害分级与分级指标的影响，以安顺煤矿M9煤层为背景，研究地表不同地形条件下采场采动应力变化规律、煤层瓦斯含量分布和煤厚变化与矿井瓦斯动力灾害的关系。研究结果表明：地表地形对回采工作面的应力大小及分布规律具有显著影响，位于山地下方的煤层应力显著升高，山体的存在使得工作面前方主应力影响范围显著提高，主应力峰值位置向山体位置偏移，得到矿井应力危险等级区域；结合煤厚变化梯度得出煤厚变化危险等级，确定矿井瓦斯动力灾害事故危险等级与分级指标。
负刚度磁流变弹性体三维隔震支座性能分析
杨坤;隋杰英;张宇明;为提高新兴装配式建筑的隔震性能，提出一种负刚度磁流变弹性体三维隔震支座。该支座基于磁流变弹性体刚度可随磁场变化而发生改变的性能，通过磁场强度调整支座整体刚度，同时加入碟簧组共同组成三维隔震支座。对新型隔震支座进行理论设计，确定支座各构件尺寸及磁路分布。利用有限元软件对所设计磁路进行验证，建立新型隔震支座模型，对其水平和竖直方向力学行为进行数值模拟。结果表明，负刚度磁流变弹性体隔震支座磁路设计合理，荷载作用下具有良好的滞回性能。随着磁感应强度的增加，支座水平刚度最大可增加40.8%,等效阻尼比可增加19.7%,相较于传统力学性能单一的隔震支座具有更好的隔震效果，从而在面对不同强度地震时具有更好的适应性。
连廊连接方式对不等高双塔连体结构抗震性能的影响
李泽雨;王向英;王立峰;席涛;王振超;为研究连廊与塔楼连接方式对大跨度连廊不等高双塔连体结构抗震性能的影响，以某工程为原型，以无连廊和采用摩擦摆支座、双向弹簧支座、固定铰支座与刚性支座5种连接工况模型为研究对象，基于ETABS软件输入7条地震波进行三向地震作用下的时程分析，系统考察了各模型在模态、最大层间位移角、最大层间剪力及连接处内力等方面的差异。结果表明连接方式对连廊布置在顶层塔楼的地震响应产生的影响更大，与无连廊模型相比，采用摩擦摆支座或双向弹簧支座的弱连接方式可有效地减小2座塔楼的地震响应；与采用固定铰支座或刚性支座的强连接方式相比，弱连接方式能有效降低连接处构件的内力。
利用Voronoi图进行金属细观结构三维可视化仿真
卢石磊;赵正旭;张效磊;金属材料细观尺度晶体三维模型数值模拟技术为深入研究材料塑性变形机制和材料成型工艺提供了新思路，而细观尺度晶体三维模型的精准度直接影响塑性数值模拟结果的可靠性。因此，利用Voronoi图构建方法，通过控制晶粒模型规整度和晶粒度，构建金属材料细观尺度晶体三维模型，能够准确反映金属材料晶粒的大小、形状和空间位置分布等细观结构特征，为分析细观结构对宏观力学性能的影响，进行可靠的数值模拟分析打下基础。
基于数字孪生与深度学习的轴承故障诊断方法研究
孙浩;孙树峰;王津;张兴波;梁广磊;王萍萍;介绍了一种结合了数字孪生数据、阶比分析和深度残差收缩网络(DRSN)模型的滚动轴承故障诊断方法，其目的是解决现有轴承故障诊断研究中存在的变转速工况下诊断精度低的问题。该方法通过阶比分析提取变转速工况下振动信号的故障特征，随后将一维的故障特征通过格拉米角和场(GASF)转换为二维彩色图像，最后使用DRSN对轴承故障进行分类诊断。在数字孪生轴承故障诊断过程中，使用Unity 3D搭建可视化界面，实现轴承状态的实时远程监控。为验证所提出方法的有效性，使用渥太华大学轴承数据集和自测数据集进行故障诊断实验，结果表明，该方法具有较高的准确率。
涂层对麻花钻刀具钻削性能影响的仿真分析
张小石;朱智勇;姜黎明;黄勇;侯冬冬;研究麻花钻钻头涂层对钻削性能的意义重大，刀具涂层很大程度上提高了刀具的抗磨损能力，延长了刀具加工使用寿命。运用advantEdge软件对麻花钻加工钛合金建立有限元仿真模型，通过仿真得到无涂层、TiAlN涂层、TiN涂层3种情况下刀具压力、应力、速度的云图。TiN涂层刀具的钻削性能优异。研究了3种情况下加工孔的数量与钻头中间区域、外缘区域磨损量的关系分布规律。分别研究了TiN涂层膜厚1、2、3μm 3种情况下加工孔的数量与钻头中间区域、外缘区域磨损量的关系。选用钻头中间区域、外缘区域磨损量对钻削性能进行评估。结果表明：TiAlN涂层、TiN涂层的刀具寿命分别是无涂层刀具的2.2倍和4倍；钻头中间区域、外缘区域的磨损量与加工孔数量呈正相关分布，3μm TiN涂层刀具寿命是1μm涂层刀具的2.75倍。该研究为麻花钻涂层刀具设计提供了理论依据和优化方案。
基于传递函数测试的高效主被动复合吸声控制算法
贾立波;安峰岩;刘碧龙;将多孔材料和扬声器并联组合实施主动吸声可以有效拓宽吸声频带，但受高阶模态影响，该方法在中频处性能略有下降。对并联主被动复合吸声的最优控制器频率响应进行理论分析，提出了一种新的基于传递函数测试的主动控制算法。该方法中，对主声源、次级声源分别与驻波管内测试传声器、控制传声器间的频率响应进行测量，并利用最优控制器频率响应反推辅助滤波器，从而构建误差信号用于控制。基于驻波管进行了实验验证，结果表明提出的主动控制算法可以进一步提升复合吸声结构的性能。使用80 mm厚的复合吸声结构在20～800 Hz频率范围内可获得接近1的最优吸声系数。