电气工程及其自动化中智能化技术的研究

随着现代化的快速发展,随着计算机技术的提高,电气工程及自动化的智能程度不断提升。电气工程行业因为智能技术的加入有了新的突破,从而使电气工程及其自动化步入了新的时代,为第二产业转型升级提供了成功的案例,从而促进了我国经济的平稳发展。     

动态响应下海水海洋骨料混凝土受压应力‑应变本构关系研究EI北大核心CSCD

为了构建海水海洋骨料混凝土在高应变率下的受压应力⁃应变本构关系,以海水海砂碎石骨料混凝土和海水海砂珊瑚骨料混凝土为研究对象,采用大直径霍普金森压杆试验装置开展了两类混凝土动态力学性能的测试,并通过静态力学性能试验得到各自混凝土动态力学性能比较的参考基准。基于静动态受压性能试验结果,获取了海水海洋骨料混凝土破坏模式与特征、应力⁃应变关系曲线、峰值应力和峰值应变、受压强度的动态放大系数(DIF),并深入分析应变率和混凝土类型对单一性能指标的影响。研究结果表明:海水海砂碎石骨料混凝土的破坏面在于碎石与水泥浆体的界面区,而海水海砂珊瑚骨料混凝土的破坏表现为珊瑚的剪切断裂;海水海洋骨料混凝土的静动态受压过程相似,其应力⁃应变关系曲线基本经历了弹性阶段、塑性发展阶段以及全塑性破坏阶段;应变率效应对提高海水海洋骨料混凝土动态受压力学性能具有显著影响,其中珊瑚作为粗骨料比碎石粗骨料具有更高的应变率敏感性。通过数值回归分析,构建了以应变率为自变量的海水海洋骨料混凝土受压强度DIF预测模型。以《混凝土结构设计规范》提供的分段式数学方程为基础,采用数值反演法建立了海水海洋骨料混凝土静动态应力⁃应变统一本构方程。     

海水海洋骨料混凝土霍普金森压杆动态力学性能试验研究EI北大核心CSCD

为研究海水海洋骨料混凝土动态受压力学行为,采用155 mm大直径分离式霍普金森压杆(separated Hopkinson pressure bar,SHPB)试验装置开展了15个淡水河砂碎石混凝土、15个海水海砂碎石混凝土和15个海水海砂珊瑚混凝土在不同冲击气压下的动力荷载试验研究,并分别与各自混凝土(累计9个)在静力荷载作用下的受压性能进行对比分析。研究结果表明:淡水河砂碎石混凝土和海水海砂碎石混凝土的破坏面在于骨料与水泥浆体的界面区,而海水海砂珊瑚混凝土的薄弱点为珊瑚骨料本身;淡水河砂碎石混凝土和海水海洋骨料混凝土的破碎程度、峰值应力、峰值应变、能量吸收密度、动态强度放大系数均随应变率的增加而增大;在同级应变率下,海水海砂珊瑚混凝土的动态峰值应力最大、海水海砂碎石混凝土的次之、淡水河砂碎石混凝土的最小,而应变延性系数正相反;海水海砂珊瑚混凝土的动态峰值应变和能量吸收密度比海水海砂碎石混凝土和淡水河砂碎石混凝土的大;基于欧洲混凝土规范CEB的预测曲线基本能反映海水海洋骨料混凝土动态强度放大系数与应变率之间的关系,而相应的吻合程度也体现了海水海砂珊瑚混凝土比淡水河砂碎石混凝土和海水海砂碎石混凝土的应变率效应更加显著。     

基于强度折减法的条形基坑围护深度优化研究

工程设计中,基坑围护结构深度(由插入比决定)往往由抗隆起稳定性验算控制。对于条形基坑,由于没有考虑基坑的空间效应尤其是宽度B的影响,基坑抗隆起稳定性的计算值偏小;这导致围护结构的插入比过大,造成较大的工程浪费。结合基坑工程实例,采用有限元强度折减法分析了围护结构插入比对条形基坑稳定性的影响规律,并以此为依据,优化条形基坑围护结构的深度。工程实践证明优化设计能够满足控制条形基坑稳定性的需要,可在类似工程中推广。     

多轴受力状态下再生混凝土的破坏准则及应力-应变本构关系研究

以再生粗骨料取代率、侧向围压值、时间龄期、再生骨料来源和混凝土强度等级为变化参数,设计68个试件进行三轴受压试验研究,观察了三轴受压状态下再生混凝土的破坏形态,揭示了其破坏机理,获取了三轴受压时的应力-应变全过程曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量等特征点参数。研究结果表明：随着围压值的增大,再生混凝土的破坏形态由垂直劈裂转变为斜向劈裂破坏,且与斜向劈裂面相交的粗骨料被剪断;单轴受压和侧向围压值σw≤9MPa时,再生混凝土发生脆性破坏;围压值σw≥12MPa时,再生混凝土为塑性状态破坏。最后,基于试验分析和普通混凝土的强度理论,分别采用莫尔-库仑破坏准则、π平面剪应力破坏准则以及Rendulic平面上的应力破坏准则从宏观的角度对再生混凝土材料的强度准则进行深入分析,并探讨了多轴应力状态下再生混凝土的应力-应变本构方程。研究结果可供再生混凝土的进一步研究和推广应用提供参考。     

再生粗骨料含量对钢管再生混凝土粘结强度及失效性态的影响研究

为了探究再生粗骨料取代率对钢管与再生混凝土界面粘结强度及破坏机理的影响, 设计15个圆钢管再生混凝土和9个方钢管再生混凝土短柱试件, 以混凝土强度等级和长径比为变化参数分组进行取代率的影响分析. 通过推出试验, 获取荷载-滑移曲线的特征点参数, 回归得到极限粘结强度的计算公式. 从界面耗能、粘结抗剪刚度、损伤等角度分析了取代率对其内在失效机理的影响. 研究结果表明：极限粘结强度拟合公式计算值与试验实测值吻合较好;再生粗骨料取代率变化对钢管再生混凝土接触界面粘结失效过程的耗能能力影响不大;而界面弹性粘结剪切刚度却随着取代率的增加而降低;剪切刚度退化速度则相反, 随着取代率的增加而加快;再生粗骨料粘附的水泥基和内部裂纹会加快钢管再生混凝土界面的粘结损伤过程.     

型钢混凝土十形截面柱-梁平面与空间节点滞回性能试验研究

为了研究型钢混凝土十形截面柱-梁框架节点在平面受力与空间受力状态下受低周循环荷载作用的滞回性能,以柱截面配钢形式和水平加载角度为变化参数,进行了4个平面和3个空间十形截面柱-梁节点的低周反复加载试验。比较研究了两类节点在破坏形态、滞回曲线、承载能力、耗能能力及变形延性等抗震性能指标上的差异。研究结果表明:型钢混凝土十形截面柱平面节点主要发生核心区混凝土的剪切斜压破坏,垂直于加载方向左右两侧的柱肢对斜裂缝的发展有一定的抑制作用,而空间节点则发生核心区混凝土剪切斜压伴随黏结裂缝的破坏模式;与平面节点相比,空间节点的滞回环饱满,延性和耗能能力更大,但其承载力有所下降。基于试验与理论分析结果建立型钢混凝土十形截面柱-梁平面与空间节点的受剪承载力计算式,其计算结果与试验结果吻合较好。     

轻型竹木复合墙体的热工性能试验研究

为研究轻型竹墙的热工性能,促进推广此类新型轻质墙材在节能建筑中的应用,设计并制作了2片轻型竹墙、1片轻型木墙以及1片轻型竹木复合墙,并进行了墙体的防护热箱试验,实测获取了墙体的热阻和传热系数。结合已有文献中轻钢龙骨墙体的热工性能的试验研究结果,对轻型竹墙、轻型木墙以及竹木复合墙体等的热工性能进行了比较研究。根据ISO 6946:2007的平均传热系数计算方法对轻型竹墙、轻型木墙以及轻型竹木复合墙体的稳态传热性能进行了计算和有限元分析,验证了有限元分析的可行性。基于有限元模型分别以材料的导热系数、龙骨间距、龙骨厚度及墙内钉间距为参数对3种轻型竹木墙体的热工性能进行了模拟分析。结果表明：轻钢龙骨墙体的传热系数最大,轻型竹墙与木墙的传热系数相近,说明以竹代木的设计理念是可行的;龙骨材料的导热系数垂直积层方向变化对墙体的热工性能影响较大;增加龙骨间距可适当减小墙体的传热系数,而增大龙骨厚度则可大幅减小墙体的传热系数;墙体热工性能受墙内钉间距影响较小,钉间距超过150mm时可忽略其影响。     

型钢混凝土十形柱及其节点抗震性能演变、传递机制及设计理念

为研究型钢混凝土十形柱与型钢混凝土十形柱框架节点在抗震性能方面的演变规律,通过13个型钢混凝土十形柱及其框架节点的反复荷载试验,揭示了型钢混凝土十形柱、十形柱平面节点、十形柱空间节点的震损机理及性能差异,深入分析了配钢形式、加载方向、剪跨比以及轴压比等关键参数对此类构件抗震性能的影响;考虑荷载加载方向对双向受剪性能的影响,提出了型钢混凝土十形柱及其节点的受剪承载力统一预测模型;采用OpenSEEs零长单元并引入荷载加载角对弯曲型破坏的型钢混凝土十形柱双向压弯承载力进行了全过程受力性能模拟并证实其可行性。结果表明：型钢混凝土十形柱及其节点由平面受力转变至空间受力时,其受剪承载力和耗能能力也随之提高;十形柱的位移延性系数最大,而平面节点的位移延性系数最小。试验轴压比在0.5范围内时,提高轴压比有利于构件和节点受剪承载力及耗能能力的增长;试验轴压比小于0.3时,随着轴压比的增大,十形柱及其节点的延性随之提高,而试验轴压比大于0.3时则随之降低。型钢混凝土十形柱及其框架节点的弹性及弹塑性层间变形能力均大于规范规定的要求。基于综合性能研究成果,给出了型钢混凝土十形柱合理配钢形式的设计建议、轴压比控制原理、最不利地震作用验算方向等结构设计理念。     

带损伤在役砖砌烟囱承载力评估及加固研究

在我国改革开放早期的20世纪80年代,建造了大量的砖砌烟囱,这些砖砌烟囱如今已经服役了30多年,性能退化严重,加上当时的建造水平相对较低,还能否确保后续在使用年限中的正常安全使用,引起了人们的关注。通过对某工业厂区已经服役30年的某砖砌烟囱的实际尺寸、倾斜度、裂缝、砖砌体强度、砂浆强度、以及变形情况等相关项目的现场检测,发现服役30年的砖砌烟囱出现老化损坏严重现象,其中裂缝为其主要病害。基于实测数据对服役30年的烟囱进行承载力验算,并采用有限元软件ANSYS进行数值分析,结合两者结果可以得出该烟囱底部承载力明显不足和上部安全富余不多的结论,并从理论角度阐述了病害产生的主要原因。通过对此烟囱可靠性影响因素分析,对烟囱进行可靠度的综合评定。并结合相关理论,针对该烟囱已存在的安全性问题,提出了加固方案,并对该烟囱加固前后的受力性能进行利用数值模拟分析,结果表明,采用外粘扁钢加固方法的加固效果很好,施工方便、价格低廉、不影响正常使用,该烟囱加固后正常使用两年,目前各项性能表现良好。