基于GPR代理模型和GA-APSO混合优化算法的软基水闸底板脱空反演EI北大核心CSCD

软基水闸底板脱空是水闸在长期服役期间受水流侵蚀等环境因素影响所产生的一种危害极大且难以察觉的病害。由于其病害部位于水下,传统方法难以检测,该研究提出一种基于高斯过程回归(Gaussian process regression,GPR)代理模型和遗传-自适应惯性权重粒子群(genetic algorithm-adaptive particle swarm optimization,GA-APSO)混合优化算法的水闸底板脱空动力学反演方法,用于检测软基水闸底板脱空。首先,构建表征软基水闸底板脱空参数和水闸结构模态参数之间非线性关系的GPR代理模型;其次,基于GPR代理模型与水闸实测模态参数建立脱空反演的最优化数学模型,将反演问题转化为目标函数最优化求解问题;最后,为提高算法寻优计算的精度,提出一种GA-APSO混合优化算法对目标函数进行脱空反演计算,并提出一种更合理判断反演脱空区域面积和实际脱空区域面积相对误差的指标—面积不重合度。为验证所提方法性能,以一室内软基水闸物理模型为例,对两种不同脱空工况开展研究分析,结果表明,反演脱空区域面积和模型实际设置脱空区域面积的相对误差分别为8.47%和10.77%,相对误差值较小,证明所提方法能有效反演出水闸底板脱空情况,可成为软基水闸底板脱空反演检测的一种新方法。     

水泥混凝土路面脱空振动映象测试技术

脱空是水泥混凝土路面常见病害,是造成路面板断裂的主要原因。当混凝土面板在受到瞬态激振后,其振动频率主要与其脱空与否、脱空程度等因素有关,因此提出了基于振动频率的混凝土路面脱空振动映象检测技术。简述了振动映象测试原理。对混凝土路面板进行了模态分析和模型试验,获得了面板在不种脱空情况下的振动特性。在对路面板振动频率因子分析和路面瞬态振动信号频谱分析的基础上,发现路面板的振动频率对于脱空是很敏感的,从而建立了基于振动频率的混凝土路面脱空判别标准。研究表明：当路面板下严重脱空时,其振动基频值通常小于50 ;当路面板良好支承时,其振动基频值一般在200 以上;当有低于50 与高于200 的两个振动基频同时存在时,表明路面板下存在轻微脱空。     

基于瞬态冲击响应特性的无砟轨道砂浆层脱空的检测和识别

基于瞬态冲击响应特性进行了高速铁路无砟轨道砂浆层脱空的检测和识别方法研究。采用LS-DYNA软件建立了CRTSⅡ型无砟轨道多层结构截面的有限元模型,对不同尺寸脱空的工况进行了数值模拟,分析了模拟结果的速度时程曲线特性、频谱曲线特性和导纳变化特性,提出了基于瞬态响应特性检测砂浆层缺陷的识别参数。对预设不同尺寸缺陷的高铁实体模型进行了试验,结果表明,砂浆层存在脱空时,测点的速度时程曲线振幅增加、低频频谱峰高、导纳均值增加且导纳谱呈现多峰特征,基于瞬态冲击响应特性可准确识别砂浆层内大于0.4 m的脱空病害。     

基于Fisher函数的水泥路面板底脱空判别方法

针对水泥路面板底脱空病害识别率低、缺乏理论依据等问题,本文提出了适用于声振法的Fisher函数判别水泥路面板底脱空的方法。利用短时傅立叶变换克服了傅立叶变换在声音信号时频转换时的缺点,实现了时间和频率的定位功能,提高了分辨率。提出了表征水泥混凝土路面脱空的共振峰频率、共振峰振幅、功率谱面积等声音特征参数,通过大量样本建立了Fisher脱空判别函数,确定了水泥板板底脱空判别标准。在多个实体工程的试验和应用中通过注浆量、定位取芯落差等多种方法,对脱空检测结果进行了验证,结果表明该方法的脱空识别准确率在90%以上,并具有便捷、速度快等优点。     

水泥混凝土路面板底脱空区的处理措施

结合水泥湿凝土路面工程,分析路面板底出现脱空区的原因,寻求处理脱空区的方法,根据压浆补强原理,提出压浆材料的选用、压浆工艺以及压浆质量控制要求与检测方法。     

水泥混凝土路面板早龄期翘曲行为机制研究

为了解水泥混凝土路面板翘曲在早龄期阶段的行为和形成机制,设计了大量程振弦传感器监测竖向位移方法,对夏季工况14 d早龄期路面板全幅竖向变形进行了连续监测,并结合编制的专用早龄期程序进行了对应行为和形成机制理论分析。研究显示,早龄期阶段面板呈现“平整板-板角翘曲,板角翘曲-1/4板位隆起中间态翘曲,板角翘曲-1/4中间态翘曲-板中翘曲”3阶段翘曲演化行为,面板变形在早龄期阶段存在多种翘曲模式和不对称现象。早龄期翘曲与环境场、面板混凝土模量、徐变、结构约束显著相关,徐变对面板早龄期行为有显著消散作用。在板周约束和温度变形驱动不足等组合情况下,将产生1/4对角线板位隆起固化形状,形成路面板局部不平整和对应位置脱空。建议区分早龄期固化变形和早龄期固化基准参数的作用特性,通过面板支撑状态等效反映固化变形作用效应。     

基于小波变换的场道脱空BP神经网络预测法研究

场道脱空是影响机场运行安全的重要因素之一,为研究场道脱空的无损测试,提出了基于小波变换的场道脱空BP神经网络预测法。通过室内模型试验,对缩尺模拟场道施加冲击荷载并利用小波变换法对采集到的道面竖向加速度时程信号进行功率谱分析、能量谱分析及时间-尺度分析,提取了1 500组表征场道不同脱空状况的特征向量用于进行BP神经网络训练和提升预测功能,并在某机场进行了实地测试和现场取芯以验证分析方法的可靠性;结果表明,道面振动信号经小波变换处理后反映了脱空对能量信号传递的耗散作用,在脱空和半脱空区域出现了较明显的结果差异且具有一定规律性。通过室内试验训练的BP神经网络较好地预测了现场试验结果,并能识别轻微脱空引起的信号差异,验证了该方法在评价场道脱空方面的可行性和可靠性。     

管板角焊缝渗透检测

简单介绍管板角焊缝渗透检测,在检测温度的临界点进行试验,通过实验,对比温度对渗透检测的影响。     

水泥混凝土路面板块脱空原理和检测手段

本文分析了水泥混凝土路面板块脱空原理，介绍了当前的具体检测手段，供大家参考。     

简述压力容器磁粉检测常见的几个问题

本文主要阐述了磁轭法检测小径管对接焊缝、焊接坡口、管板角焊缝和T型接头焊缝时存在的几个比较常见且不容易被发现的问题。采用磁轭法检测小径管对接焊缝时,可能会漏检焊缝上的纵向缺陷,检测管板角接头焊缝和T型接头角焊缝检测时,可能存在磁轭间距过大,检测焊接坡口时,采用检测方式不合理等问题。     

水泥混凝土路面角隅应力分析

鉴于我国刚性、半刚性基层上水泥混凝土路面角隅断裂多发的状况,采用弹性地基上不等平面尺寸双层结构模型分析其产生的原因。面层角隅在单个矩形荷载作用下,讨论了半空间地基和文克勒(Winkler)地基路面结构应力、弯沉的异同,给出了按应力和弯沉等效时地基参数之间的换算关系;分析了基层超宽对面层和基层自身应力的影响,得到了基层超宽系数的近似回归式;探讨了面层角隅受荷和温度梯度共同作用下面层应力采用叠加方法和耦合方法计算的差异;初步给出了板底脱空(层间接触刚度弱化)、邻板接缝传荷对路面结构应力、弯沉影响的规律。     

基于半解析有限元的水泥路面荷载响应分析

基于半解析有限元原理和MATLAB软件，开发了水泥路面荷载响应分析程序CP-SAFEM（cementpavement semi-analytical finite element method）。将CP-SAFEM应用到具体工况中，与现行规范和ABAQUS进行了荷载应力的对比验证。结果表明:对于单层板路面，CP-SAFEM与规范公式计算结果误差不超过1%；对于双层板路面，CP-SAFEM与规范公式计算结果误差约为6%； CP-SAFEM与ABAQUS各项力学响应计算结果最大误差不超过5%；当横断面采用相同的网格划分时，CP-SAFEM的计算时间为ABAQUS的1/6；以弯拉应力作为力学指标确定了水泥路面的临界荷位。各项研究表明CP-SAFEM具有良好的计算精度和运算效率。     

钻环测量水泥混凝土板表面残余应力的试验研究

水泥混凝土在强度形成过程中,水泥砂浆体积变形受到约束后将导致水泥混凝土内产生残余应力。对水泥混凝土路面板而言,板表层水泥砂浆的体积变形受外部环境影响更严重,因此板表面存在较大的残余应力,超过其抗弯拉强度时将导致微观裂缝的出现。目前,根据金属工程中测量表面残余应力的钻孔法,相关学者提出了钻环测量水泥混凝土表面残余应力的方法,并对其可行性进行了分析。该文将在该方法可行性分析的基础上,建立有限元模型对钻环过程进行模拟,确定室内试验时钻环法的相关技术参数,然后浇注水泥混凝土板,考虑加载和不加载两种工况进行室内试验,试验结果表明:钻环能够释放板表面的残余应力,该方法可以用于水泥混凝土表面残余应力测量。     

Axisymmetric thermomechanical constitutive and damage modeling for airfield concrete pavement under transient high temperature

An axisymmetric thermomechanical damage model is proposed for airfield concrete pavement under very rapid heating and cooling processes due to high-temperature exhaust gas from vectored thrust engines. This is typical of advanced aircraft during their short vertical take-off and landing routines. The temperature and pore pressure distributions are investigated inside the airfield concrete pavement along the radial and vertical directions. In addition, we derive the three-dimensional thermoelastic stress-strain laws accounting for spherical void effects. Since the temperature range in this study is very large, thermal properties of concrete pavement are treated as functions of temperature. The spatial-temporal temperature field of the airfield concrete pavement is calculated numerically by the explicit finite difference method. Subsequently, the pore pressure distribution is predicted based on the ASME Steam Tables and the foregoing temperature distribution. Within the framework of linear thermoelasticity, the stress distributions are computed as functions of locations and time by the finite element method. Further, Newman's crack growth model is applied to estimate the delamination (thermal spalling) time of the airfield concrete pavement at various locations due to the internal pore pressure.     

孔隙率对碳纤维复合材料超声衰减系数和力学性能的影响

复合材料的工艺过程对最终产品的力学性能具有决定性影响,但其机理十分复杂。通过设置一系列固化压力历程以产生不同水平的孔隙率,采用超声C扫描、显微镜分析和酸解法对孔隙的分布、形状、尺寸和体积含量进行了定性和定量表征。讨论了孔隙率对层压板层间剪切性能、弯曲性能和拉伸性能的影响规律,获得了性能下降的临界孔隙率值。结果表明:孔隙率对性能的影响只受孔隙含量、分布、尺寸和形状等的影响,而与产生方式没有直接联系。本文作者的研究将工艺参数、孔隙率和性能有机地联系起来,体现了复合材料设计、制备与性能一体化的特点。      

粗骨料对沥青混凝土开裂阻力影响分析

沥青混凝土是典型的非均匀材料,在进行力学分析时通常是将其视为均匀、各向同性体,但是理论分析结果很难与实际相符合。同时均质化假设也很难解释含大粒径骨料的沥青碎石作为防裂层的抗裂性能优于小粒径沥青混凝土的现象。笔者通过在均质的沥青混凝土引入一个粗骨料,应用断裂力学平面有限元程序系统地分析了粗骨料对沥青混凝土抗裂性能的影响,分析结果可以较好地解释大粒径沥青混凝土的抗裂性能优于小粒径沥青混凝土的机理。因此,使用大粒径骨料沥青混泥土能够改善路面的使用寿命。     

气泡群振荡及噪声数值模拟研究

针对水中气泡群振荡及辐射噪声问题,基于均质混合流模型,考虑气泡动力学作用,建立数学模型;并采用拉格朗日有限体积法,对气泡群振荡过程及辐射噪声进行数值模拟。重点研究了初始气泡半径、含气率及气泡群尺度等对振荡辐射噪声的影响。结果表明,随着初始含气率、气泡群尺度增大,气泡辐射噪声频率逐渐减小、声压幅值逐渐增大即声强增大;初始气泡半径对辐射噪声频率影响较小,但声压幅值随其增大而减小。     

INFLUENCE OF SECONDARY VOID DAMAGE IN THE MATRIX MATERIAL AROUND VOIDS

Abstract— The mechanism of ductile damage caused by secondary void damage in the matrix around primary voids is studied by large strain, finite element analysis. A cylinder embedding an initially spherical void, a plane stress cell with a circular void and plane strain cell with a cylindrical or a flat void are analysed under different loading conditions. Secondary voids of smaller scale size nucleate in the strain hardening matrix, according to the requirements of some stress/strain criteria. Their growth and coalescence, handled by the empty element technique, demonstrate distinct mechanisms of damage as circumstances change. The macroscopic stress-strain curves are decomposed and illustrated in the form of the deviatoric and the volumetric parts. Concerning the stress response and the void growth prediction, comparisons are made between the present numerical results and those of previous authors. It is shown that loading condition, void growth history and void shape effect incorporated with the interaction between two generations of voids should be accounted for besides the void volume fraction.     

基于Hilbert-Huang变换的钢筋混凝土框架结构识别

基于HHT的利用结构自由振动响应进行系统识别的方法，只需要测得一点的响应就能得到各阶模态频率和阻尼比，通过各点的响应分析可以得到各阶振型，从而求得结构的刚度矩阵和阻尼矩阵。通过对一个4层2跨2开间的钢筋混凝土框架结构模型进行了锤击测试试验。用HHT方法识别其各阶频率、振型和各阶阻尼比，并计算得到刚度矩阵和阻尼矩阵。由识别的刚度矩阵可以看出用考虑节点转角并进行静力凝聚的杆系一层模型能较精确地反映框架结构的振动。试验数据分析还表明，当初始振幅较大时框架结构的阻尼比具有时变性，随着振幅的减小，阻尼比减小。     

THE COALESCENCE OF VOIDS IN PRESTRAINED NOTCHED ROUND COPPER BARS

Notched round copper bars are prestrained to various extents, recrystallized, and finally strained until fracture. Void nucleation and growth during prestraining cause a decrease in the macroscopic void coalescence strain. Modelling of this experiment requires a proper account of the changes in void sizes and their interdistances during prestraining. Modelling based on the Gurson–Leblond–Perrin model for void growth and the Thomason model for void coalescence is proposed. Comparison with experimental results allows a demonstration of the validity of the Thomason model and the inadequacy of models based on a critical porosity value. Porosity at coalescence is found to depend on the initial void volume fraction, the flow properties and the stress state.