某烟草加工车间的改造加固设计

介绍了某建于1930年的烟草加工车间的改造加固情况.由于使用功能的改变,其建筑布局与相应使用荷载均有较大变化.在全面分析原结构的结构体系、构造措施、材料性能以及结构损伤等问题基础上,提出了建筑改造加固方案.对原框架梁、柱的加固以及典型节点的处理方法进行了介绍,并对屈曲约束支撑在建筑改造加固中的应用进行探讨.改造后,结构可以满足安全性、适用性要求,达到了预期加固效果,可为同类工程提供参考.     

细长桁架臂卸载反弹动力学行为仿真及实验

细长桁架臂是桁架臂起重机的关键工作部件,卸载反弹冲击是威胁细长桁架臂起重机结构安全的重要工况。为研究细长桁架臂在卸载冲击下的动力学行为,采用刚柔耦合多体仿真方法和起重机卸载冲击实验方法探讨了桁架臂卸载反弹条件下动应力的变化规律,推算了细长桁架臂卸载冲击动载系数。以装备细长桁架臂的动臂塔机为对象,采用刚柔耦合方法建立了包含载荷模型和结构动态特性模型的动臂塔机精细化仿真模型,分析了桁架臂反弹振动引起的动应力变化,发现了桁架臂卸载反弹动应力的分布规律。根据不同臂长的起重机起升性能表,研究了仰角-动应力关系曲线与起升性能曲线之间的关系,发现起重臂的臂中出现最大动应力所对应的起重机突然卸载工况。根据起重机卸载冲击仿真结果,建立了基于仿真预测的起重机卸载冲击实验方法,实施了细长桁架臂系列载荷卸载反弹实验。桁架臂动应力实验值与仿真值之间的误差小于13%,证明精细化模型仿真是求解桁架臂卸载冲击响应的有效工具。通过模型仿真进一步预测了极限工况下细长桁架臂卸载冲击动载系数,发现起重机设计规范中关于卸载冲击动载系数的相关规定存在缺陷,探讨了桁架臂的长细比对卸载冲击动载系数的影响,为细长桁架臂的结构优化设计提供依据。     

考虑随机场的盾构下穿条件下既有高铁交会行车安全性

针对路基段高铁行车安全分析常将地基土视作具有确定性参数的介质的问题,文中基于随机场理论,将地基土视为具有纵向一致性的三维介质,建立了盾构下穿既有高铁的数值模型,并基于数论选点方法模拟地基土横截面的参数随机性。为更进一步研究盾构下穿高速铁路对高铁行车安全性的影响,文中建立了31自由度的高铁列车模型,结合Fluent 3D流体仿真软件和动网格技术,获得了高速列车的气动荷载时程曲线。基于概率密度演化理论分析了高铁列车以300、350和400 km/h的速度交会时的脱轨系数及其概率密度演化信息。结果表明：随机场的存在使得车辆的轮重减载率和脱轨系数具有一定的概率分布范围;在气动荷载和隧道下穿引起的既有高铁线路基变形影响下,垂向轮轨力曲线有明显的波动情况;轮重减载率最大值出现在地表沉降最大值两侧的下降段;垂向气动荷载大于横向气动荷载;随着车速的增加,轮重减载率及脱轨系数的各上限均在逐渐增大,为保证高铁交会行车的安全性,建议在盾构下穿既有线地段的高铁列车运行速度应不超过300 km/h。     

拉挤工艺单向玻纤复合材料的疲劳衰减特性

拉挤工艺制备的玻璃纤维增强复合材料（GFRP）由于其良好的电气、力学性能被广泛运用于特高压输电工程,其中动态载荷作用下的性质研究是其应用的基础。文中通过开展沿纤维方向的静载实验和疲劳实验,建立了基于S-N曲线和分段线性等寿命图的疲劳寿命预测方法;根据不同应力比下刚度退化规律,提出了基于改进三角函数形式的损伤累积模型,准确描述了拉-拉和拉-压疲劳载荷下的材料非线性刚度退化规律;建立了剩余刚度-剩余强度关联模型,实现了疲劳载荷下强度性能衰减的准确预测。结果表明,GFRP在拉-拉和拉-压疲劳下具有显著不同的刚度退化规律,文中所提出的模型可准确预测两种条件下的剩余强度;而压-压疲劳载荷下,刚度退化曲线存在两种显著不同的模式;同时,剩余强度结果表明,前70%疲劳寿命内材料强度可能并不会发生明显退化。文中建立的针对拉挤GFRP在不同疲劳加载下剩余强度与剩余刚度的预测模型,为GFRP耐久性设计提供了指导。     

基于Unity3D的立体复合高速公路标志系统优化设计

高速公路改扩建后增加两侧立体层可以提高通行能力,但互通立交处常常会出现间距过短、流量过大、分流过多等问题,进而导致现有的交通标志无法满足驾驶人的指路需求。针对此问题,以深圳机荷高速为例,在常规标准方案基础上,设计了4种匝道指引标志提升方案,并使用Unity3D引擎开发出了相对应的立体复合高速公路互通场景,高速公路上的车辆第1次分流时驶出地面层,第2次分流可以驶入立体层,第3次分流接入其他互通高速。28名驾驶人使用外接交互设备在不同的场景中进行模拟驾驶,实验采集到了速度、加速度、车道位置等驾驶行为数据。通过计算不同指引标志设计方案中各影响区段内指标的逐点显著性,呈现出了各指标空间维度上的差异性,进一步分析表明,增加预告层级设置3 km预告标志能够帮助驾驶人及早感知前方匝道状况;设置车道指引标志可以提升车辆在匝道处的纵向和横向稳定性,便于驾驶人采取更好的换道策略;导航语音辅助能够提升驾驶人在立体复合高速公路匝道处的速度控制水平、出口换道意识和心理舒适程度。研究表明,Unity3D保真度高、交互性好、成本低,可以为复杂道路场景中驾驶行为的相关研究提供技术支持。同时,该研究也为高速公路改扩建工程交通指引标志设立提供了理论参考。     

高速公路新能源汽车碳排放量的测算及空间分布特征

针对高速公路大范围路网中新能源汽车由于能源消耗所产生的间接碳排放量难以统计的问题,提出了一种基于高速公路ETC收费联网数据的新能源汽车碳排放量测算方法。首先,对高速公路新能源汽车车流数据进行清洗与处理;然后,依据高速公路路网门架分布定义并划分路段单元,在此基础上对不同类型的新能源汽车进行能耗分析;最后,建立了新能源汽车运行阶段的碳排放计量模型,并以广东省为例,进行了碳排放量的测算及空间分布特征分析。结果表明：1类纯电动客车为高速公路新能源汽车碳排放的主要来源,其碳排放量占新能源汽车碳排放总量的74.20%,其次是1类纯电动货车,其碳排放量占新能源汽车碳排放总量的14.18%,1类插电式混合动力客车的碳排放量占比为11.62%;新能源汽车碳排放量较高的地市主要集中在珠三角城市群,粤东、粤西、粤北等后发地区的碳排放总量占比不足13%;新能源汽车碳排放量较高的路段主要分布在发达城市的交通枢纽和市内高速环线中,以广州都市圈和深圳都市圈为中心对周边城市高速公路路网产生辐射效应;后发地区由于高速公路路网密度较低且基础设施建设相对滞后,新能源汽车的普及率较低,相应的碳排放量普遍处于较低水平。     

钢桥面板U肋嵌补段对接焊缝疲劳开裂特性

钢桥面板U肋嵌补段对接焊缝在车轮荷载反复作用下容易产生疲劳裂纹;这是钢箱梁典型的疲劳细节之一,直接影响桥梁结构的安全运营和耐久性能。为探明正交异性钢桥面板顶板U肋对接焊缝的疲劳开裂特性,采用有限元模拟建立钢桥面板局部模型,研究了嵌补段U肋对接焊缝的疲劳受力特征;然后设计4个足尺单U肋试件,并结合疲劳试验开展实际结构的疲劳性能分析。在此基础上,通过结构应力法提出适用于预测U肋对接焊缝疲劳寿命的修正主S-N曲线,并基于扩展有限元法（XFEM）探究该细节的疲劳裂纹扩展行为。研究结果表明：轮载作用下U肋对接焊缝应力纵向影响范围为2个横隔板间距,横向影响范围为1.5个U肋间距。圆弧过渡区域所受疲劳应力幅最大,应力集中显著,是潜在的疲劳易损点。试验观测到的疲劳裂纹均起裂于圆弧过渡处,并向纵肋底缘和腹板继续扩展。基于名义应力法评估得到对接焊缝平均疲劳强度为68 MPa,接近于欧洲规范规定的71 MPa等级。与基于等效结构应力法提出的主S-N曲线相比,该研究提出的修正主S-N曲线对预测疲劳寿命较为安全保守。采用扩展有限元法可有效模拟U肋对接焊缝的扩展行为。疲劳试验和扩展有限元均表明疲劳裂纹扩展方向取决于初始缺陷的位置。当初始缺陷出现在底板时,疲劳裂纹易于沿底板方向扩展;反之当初始缺陷位于腹板时,疲劳裂纹则易于沿腹板方向扩展。     

基于语义-视觉一致性约束的零样本图像语义分割网络

零样本图像语义分割是零样本学习在视觉领域的重要任务之一,旨在分割训练中未见的新类别。目前基于像素级视觉特征生成的方法合成的视觉特征分布和真实的视觉特征分布存在不一致性的问题,合成的视觉特征难以准确反映类语义信息,导致合成的视觉特征缺乏鉴别性;现有的一些视觉特征生成方法为了得到语义特征所表达的区分性信息,需要消耗巨大的计算资源。为此,文中提出了一种基于语义-视觉一致性约束的零样本图像语义分割网络（SVCCNet）。该网络通过语义-视觉一致性约束模块对语义特征与视觉特征进行相互转换,以提高两者的关联度,减小真实视觉特征与合成视觉特征空间结构的差异性,从而缓解合成视觉特征与真实视觉特征分布不一致的问题。语义-视觉一致性约束模块通过两个相互约束的重建映射,实现了视觉特征与类别语义的对应关系,同时保持了较低的模型复杂度。在PASCAL-VOC及PASCAL-Context数据集上的实验结果表明,SVCCNet的像素准确率、平均准确率、平均交并比、调和交并比均优于比较的主流方法。     

eVTOL飞行器冗余捷联惯性导航信息融合研究

电动垂直起降（eVTOL）飞行器的运用,作为一种未来城市交通的潜在解决方案,具有缓解城市交通拥堵和提高空中交通效率的巨大潜力。在其常用的导航系统中,通常采用组合导航和传感器余度技术来提高系统可靠性与安全性。然而,在当前导航系统的传感器余度技术中,冗余传感器只起到备份数据的作用,导致测量数据的信息利用率不高。为解决这一问题,文中以三余度的捷联惯性导航系统（SINS）和全球导航卫星系统（GNSS）的组合导航系统为研究对象,提出了一种基于二阶互差分和惯性传感器（IMU）冗余信息的陀螺仪噪声实时估计方法,推导了在二余度和三余度情况下陀螺仪噪声估计的递推式;在获得陀螺仪的噪声估计值后,采用自适应扩展卡尔曼滤波方法将SINS和GNSS的导航信息进行融合,以提高组合导航系统的准确性和鲁棒性。通过对SINS/GNSS组合导航系统进行仿真和真实跑车实验,结果表明：文中方法能够准确估计陀螺仪噪声;相较于传统融合方法,引入陀螺仪噪声实时估计后,组合导航系统的导航精度和抗干扰能力得到了提高,具有实际的工程意义。     

不同初始应力的Kapton薄膜的蠕变性能研究

聚酰亚胺薄膜（Kapton薄膜）作为一种航天膜材,其蠕变效应对结构的影响至关重要。为研究其蠕变力学性能,首先选用厚度为25 μm的Kapton薄膜,在极限抗拉强度的35%、50%、65%、80% 4组应力水平下,进行单轴蠕变拉伸试验。其次根据得到的蠕变力学曲线分析不同初始应力下薄膜蠕变的变化规律,结合蠕变伸长率描述薄膜随初始应力的蠕变特性并探讨其内在机理。最后采用经典Kelvin、经典Maxwell、四元件Burgers、三参数广义Kelvin、五参数广义Kelvin 5种蠕变本构模型对试验数据进行拟合,并对比分析各模型的拟合效果。结果表明：Kapton膜材具有明显的粘弹性性能,在设计中应予以考虑;初始应力对Kapton膜材的蠕变性能影响显著,初始应力越大,蠕变初期应变越大,稳态蠕变阶段应变保持值越高,粘弹性越明显;不同方向上的拉伸断裂应力水平导致蠕变性能的差异性,各应力状态下总应变TD（机器展开方向）大于MD（垂直方向）;随着初始应力的增大,薄膜的蠕变伸长率先增大后减小,这是因为初始应力对薄膜内部的应力状态和位错运动的影响是复杂的,并且存在一个平衡点。本研究采用的五参数广义Kelvin模型能够较好地预测Kapton膜材的蠕变性能,拟合结果的可决系数均超过0.99,Burgers模型次之;经典Kelvin、三参数广义Kelvin以及经典Maxwell模型拟合可决系数在0.71~0.86之间,其拟合结果满足实际工程的需要。