2025年 02期
基于机器学习算法的轨道交通弹簧隔振器损伤识别方法
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。
纤维素纳米晶须增强ECC的抗硫酸盐腐蚀性能及机理分析
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SO42-侵入到C-S-H内部并减少SO42-和C-S-H的配位数量。
不同斜杆搭设组合的承插型盘扣式支撑架有限元研究
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。
基于时间反演技术的钢塔筒法兰节点螺栓松动监测研究
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。
基于正交实验铜尾矿-铅锌尾矿制备骨料研究
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。
外贴碳纤维布加固混凝土梁的徐变试验及有限元模拟
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。
基于非侵入式方法的抗滑桩加固边坡最优桩位确定
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。
考虑木材嵌压的燕尾榫节点弯矩-转角模型研究
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。
基于美景度评价法的苏州园林造景研究
陈菲;朱泽明;高杨晓慧;刘珍;李林桐;苏州园林作为中国古典园林中私家园林的代表，其造景艺术理论和美学价值极高，但其以意象为主的造景手法使得模仿与推广有较大难度，定量化的造景审美研究一定程度上有助于苏州园林造景手法的推广与应用。以苏州9座世界文化遗产园林的庭园主景区为研究对象，从造园要素和景观构成2项评价指标中提取6项评价因子，利用美景度评价法对30种因子类型进行评价和分析，获得造园要素和景观构成的美景度排名，据此提出符合大众审美的造园要素和景观构成造景策略。研究结果可为新中式园林在造景和造园等方面提供理论依据和设计指导。
基于分形维数的青岛德占时期建筑外立面形式复杂度研究
崔晓梅;刘珊;青岛德占时期建筑对青岛城市发展的意义深远，其外立面形式特征是形成青岛独特城市风貌的关键因素，有着重要的研究价值。形式复杂度作为建筑外立面形式特征的一个重要方面，目前对其的研究停留在模糊的定性层面，缺乏直观的量化研究，分形维数则为其提供了一种量化手段。尝试利用计盒维数法测算青岛德占时期建筑外立面的形式复杂度，总结得出不同风格的青岛德占时期历史建筑外立面在美学特征上存在一定程度的联系性，所得数据结果也有助于为青岛历史街区的保护更新提供有效的审美经验和视觉感知预测。