支持4D打印的可控变形结构设计研究进展

4D打印是结合了3D打印技术和智能材料的一种智能结构增材制造技术。通过几何结构设计、智能材料分布设计,4D打印可以制备具有可调节形状、特性或功能的可控变形结构。可控变形结构通过外界的刺激,按设计好的特定方式发生形状、性能和功能的变化,从而使其满足不同领域的应用需求。对可控变形结构的二维结构设计方法和三维变形设计方法的技术研究进展进行综述,总结了支持4D打印的可控变形结构设计的突出成果以及创新性技术。结合4D打印的概念和支持4D打印的可控变形结构设计的研究现状,对其在机械、生物医学等领域的应用进行了展望。     

新建公路对既有隧洞的影响及粘钢加固效用分析

以碧沙北路道路工程跨碧岭隧洞为例,研究了在既有隧洞上方修建公路时,车道荷载对隧洞衬砌结构的影响及粘钢加固方案的加固效果.采用非线性有限元的方法进行的数值模拟分析表明:新建公路会造成隧洞衬砌边墙凹陷、底板隆起、开裂增多等不利影响.粘钢加固后,钢板与衬砌共同受力,能有效减小衬砌变形,缓解衬砌应力集中,防止衬砌裂缝扩展,使得...     

内套钢拱架加固水工隧洞的结构受力与变形有限元分析

钢拱架在水工隧洞维修加固中作为后加固结构,与衬砌内壁之间不可避免地存在一定宽度的间隙。本文提出使用微膨胀砂浆填充间隙的方法,并根据间隙是否经微膨胀砂浆填充建立2个钢拱架加固隧洞的三维有限元模型,分析不同宽度的间隙是否经微膨胀砂浆处理条件下加固结构受力与变形的变化规律。结果表明,间隙的存在会劣化钢拱架的加固效果,衬砌状态的劣化程度随间隙宽度增大而增加,使用微膨胀砂浆填充不同宽度的间隙均明显提高钢拱架的加固效果。     

深圳市排水管网系统管理现状、存在何题与对策研究

阐述了深圳市排水管网系统情况及管理现状；总结了大规模排水管网普查的成果；分析了排水系统雨污混流现象的成因。对如何加强排水管理，纠正雨污混流提高污水收集率，在完善规划、健全法规行业标准、加大投资力度、专项治理等方面提出对策建议。     

4D打印功能构件的热致变形模式分析与变形设计研究

4D打印通过材料和结构的设计将非线性的控制逻辑打印在材料中,制备可以在温度、磁场、紫外线等激励下发生几何结构、功能、性能等可控转变的功能构件。以双层结构的功能构件为研究对象,通过对温度激励下功能构件基体相和增强相的热膨胀进行分析,研究了4D打印功能构件的热致变形机理,得到了基于形状记忆聚合物纤维排布的功能构件变形模式。在此基础上,分析了功能构件的3D打印工艺参数影响,建立了功能构件热致变形的近似解析模型。采用偏最小二乘法拟合了弯曲和螺旋变形的功能构件热致变形等效模型,通过4D打印的功能构件试件的变形特征与模型计算对比,验证了所拟合的等效模型的正确性。最后,设计并4D打印制备了自变形盒型功能构件和自组装螺旋连接功能构件,验证了功能构件形状、功能和特性的设计和可控编辑,对设计4D打印的功能构件具有指导意义。     

输水隧洞管养巡检智能AR平台构建与技术实现

基于DP-Smart、DP-Modeler和AR-Explorer建立输水隧洞管养巡检智能AR平台,为管理人员提供更为全面和准确的信息,实现对衬砌缺陷的智能识别、统计、评估,为进一步开展缺陷管理、安全鉴定、延寿改造,实现全生命周期健康维护,优化传统的输水隧洞管理模式,充分发挥水利设施的经济和社会效益.     

自感型功能结构研究前沿与展望

目的 对自感型功能结构的研究进展进行归纳和分析,并对其发展前景进行展望。方法 定义自感型功能结构的概念,分析自感型功能结构的设计流程,揭示自感型功能结构的内涵,并从敏感材料、制造方法、响应激励3个视角对自感型功能结构设计的研究进展进行分类,证明其可以通过元胞性能设计、基元构型制造和序构综合调控的设计方法进行制备并应用于实际场景中,实现结构—功能的一体化。结果归纳了自感型功能结构的设计与制造研究进展,总结了自感型功能结构的重点技术和在不同领域的突出性成果,结合自感型功能结构的概念内涵,对其在机械、材料、生物等领域的应用进行了展望。结论自感型功能结构可以对本体和环境的变化进行感知,按照设计好的特定方式发生功能或性能的变化,具有结构构型高效、感知对象多样、感知元件集成等特点,在相关领域中具有广阔的应用前景。     

N-1型多面体夹芯结构体胞演化机理与性能正向设计

N-1型多面体夹芯结构是一种新型的三明治类夹芯结构,具有比强度高、耐热性好、抗冲击等特性。针对N-1型多面体夹芯结构性能优化过程中,由于设计机理不明导致设计空间复杂、优化计算量大、优化结果局部最优等问题,提出基于体胞演化机理的N-1型多面体夹芯结构剪切性能正向设计。对N-1型正则多面体体胞进行几何特征分析,定义基础体胞及演化基础圆,将N-1型正则多面体体胞分为相切体胞、外相交体胞和内相交体胞。提出基于演化基础圆和基础体胞的N-1型多面体体胞相似演化模式,揭示体胞平面拓扑到空间拓扑演化机理,通过求解演化参数可行域,建立体胞演化叠合成形窗口。分析演化参数及板厚对N-1型多面体夹芯结构剪切性能的影响,确定N-1型多面体夹芯结构剪切性能空间分布及优化空间域。在此基础上,建立基于Kriging近似技术的多面体夹芯结构剪切性能优化模型,正向优化得到剪切性能全局最优的N-1型多面体夹芯板。最后,通过与瓦楞夹芯结构比较,验证了该结构的可靠性,为设计正则多面体夹芯结构提供理论依据。     

地铁上穿输水隧洞的动力响应分析与加固技术研究

为分析地铁上穿输水隧洞的动力响应,本文基于深圳市地铁10号线上穿东江水源工程清水河隧洞建立了交叉区间的有限元模型,对地铁施工、列车单次运行及其长期效应三个工况进行了分析。结果表明：地铁施工期对输水隧洞衬砌应力、位移的影响较小,列车单次运行造成输水隧洞衬砌振动的加速度与速度最大值在振动控制标准内,均不影响隧洞日常运行;但列车运行长期效应将在输水隧洞起拱线处产生损伤累积,将导致理论预期使用年限小于其设计使用年限。经研究在输水隧洞衬砌内表面粘贴钢板加固后,隧洞的损伤累积明显减缓,可有效延长其理论预期使用年限,加固效果显著。