南昌大学学报(工科版)
 
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南昌大学学报(工科版)
 
2024年 46卷 4期
刊出日期:2024-12-28

论文
   
论文
403 胡思聪 姜中煌 马自强 苏记华 陈宝魁
基于多层感知器的锈蚀矩形RC桥墩地震失效模式判别方法
钢筋锈蚀会导致钢筋混凝土(RC)桥墩抗弯、抗剪承载力呈现非一致退化,在地震的作用下会引起其失效模式改变。为建立精确的失效模式判别方法,提出了基于多层感知器的锈蚀矩形RC桥墩失效模式的判别方法,利用收集到的184组锈蚀和非锈蚀矩形RC墩柱样本,采用双变量相关性分析确定桥墩失效模式的显著影响因素,建立了锈蚀矩形RC桥墩失效模式的判别模型。通过与传统判别方法进行对比分析,验证了该模型的有效性。结果表明:与传统判别方法相比,该判别方法简化了判别过程,解决了传统方法计算方法不完善、复杂程度高的问题,且该方法准确度高达91.8%,相较于2种传统方法分别提高了33.0%和22.4%。
2024 Vol. 46 (4): 403- [摘要] ( 17 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 39 )
411 朱春阳何翔雨孙丽
双段摇摆墙-框架结构的动力特性
针对高层摇摆墙-框架结构,可将摇摆墙分段铰接以降低其刚度及内力需求。为分析双段摇摆墙-框架结构的动力特性,探究摇摆墙的合理分段位置,基于弯曲梁-剪切质量模型建立单、双段摇摆墙-框架结构的等效动力方程,在此基础上对比分析摇摆墙分段位置对结构周期、振型及底部剪力的影响规律,开展有限元算例验证理论分析的合理性。研究发现:弯曲梁-剪切质量模型可以合理反映摇摆墙分段位置变化条件下整体结构动力响应规律。摇摆墙分段位置位于墙体中下部时,结构二阶模态贡献显著,受此影响,结构周期较单段摇摆墙-框架延长幅度较高,结构基底剪力下降。反之,当分段位置位于结构中上部时,结构变形以一阶模态为主,基底剪力较单段摇摆墙-框架提升。
2024 Vol. 46 (4): 411- [摘要] ( 19 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 43 )
420 方霄鹏 陈善权 金捷 林庆胜 黄协成 吴应雄
两层双开间既有石砌体结构振动台试验
为探究福建省闽南沿海地区既有石砌体房屋的抗震性能,对一个1/2缩尺的典型两层双开间石砌体结构模型进行振动台试验,分析模型在地震作用下的破坏形态、结构动力特性以及动力响应的变化规律。结果表明:在双向输入地震动作用下,模型墙体的裂缝呈阶梯形发展;墙体转角处扭转现象明显;门窗洞口周边破坏较为严重,是结构薄弱处。随着输入地震峰值加速度(PGA)的增加,模型的自振频率减小且具有阻尼比增大的趋势。当PGA=25 Gal时,模型完好;PGA=50 Gal时,模型达到中等破坏程度;PGA=75 Gal时,模型破坏且突然,最大层间位移角为1/162,达到严重破坏程度。研究表明闽南沿海地区既有石砌体房屋抗震性能差。
2024 Vol. 46 (4): 420- [摘要] ( 13 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 48 )
429 黄昆 曾思智 胡淑军 邵铁峰 刘鑫宇
高强钢筋套筒灌浆连接性能试验与有限元分析
提出了一种主要包括500 MPa钢筋和120 MPa超高强灌浆料的高强钢筋套筒灌浆连接,可有效提高装配式混凝土结构的承载力和经济性等。首先,对套筒灌浆连接进行理论分析,并由此设计2组16 mm直径和20 mm直径试件进行单向拉伸试验,主要考虑单向拉伸下钢筋锚固长度影响,得到各试件的破坏模式、荷载-位移曲线、钢筋应变、套筒轴向和环向应变。随后,采用校正的有限元法对高强钢筋套筒灌浆连接进行参数化分析。结果表明:当高强钢筋套筒灌浆连接发生钢筋颈缩破坏时,其荷载-位移曲线包括弹性、屈服、强化和破坏4个阶段;随着钢筋锚固长度增大,高强钢筋套筒灌浆连接的钢筋应力与应变、套筒应力与应变、灌浆料损伤均逐渐减小;当钢筋锚固长度不小于8d时,接头的残余变形能满足要求,且套筒和钢筋受力均匀,灌浆料的损伤程度和损伤范围明显减小。
2024 Vol. 46 (4): 429- [摘要] ( 17 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 47 )
438 贾世珣 彭啸
不同类型的钢管混凝土组合柱侧向冲击响应分析
随着钢-混凝土组合结构的发展,近年来钢管混凝土(CFST)结构在泥石流防护工程中得到运用。为研究钢管混凝土组合柱在防护结构中的侧向抗冲击性能,设计了3种不同截面类型的钢管混凝土柱,采用ABAQUS有限元软件建立了钢管混凝土柱在侧向冲击下的数值模型,对比了3种组合柱的侧向变形、冲击力、塑性变形耗能等侧向冲击响应和破坏模式。研究结果表明:3种柱中组合截面钢管混凝土柱的侧向抗冲击性能最好,其在侧向冲击作用下的整体变形和局部塑性损伤最小;与圆形截面钢管混凝土柱相比,圆端形截面和组合截面柱的最大侧向位移分别减小28.9%和43.4%,冲击力(平台值)分别提高31.3%和80.9%。
2024 Vol. 46 (4): 438- [摘要] ( 18 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 29 )
443 樊晨旭 张德广 李响 刘鲲鹏 张阳 黄模佳 杨垂玮
输电铁塔基础水平位移对杆件内力变化的影响
为求解基础水平位移对铁塔主材内力变化和铁塔底部斜材内力变化的影响,对主材在横隔面上的刚度进行等效,并基于矩阵位移法和最小二乘法,给出了塔腿主材弯矩变化和铁塔底部斜材轴力变化与基础水平位移的计算式,2个计算式都包含了铁塔的主材坡度和高宽比的效应。结果表明:铁塔在基础水平位移作用下塔腿主材弯矩变化与铁塔横隔面的结构形式无关;铁塔在基础水平位移作用下底部斜材轴力变化仅与沿铁塔横截面对角线方向的相对位移有关;基础水平位移作用下的输电铁塔有限元仿真结果与2个计算式结果相吻合。
2024 Vol. 46 (4): 443- [摘要] ( 6 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 51 )
451 徐刚
高强预应力混凝土短桩的竖向抗压承载力
由于地质条件的影响,高强预应力混凝土(PHC)管桩会出现有效桩长较短(如6~8 m)、桩长差异较大等不利情况,PHC短桩竖向承载力的合理取值关乎地基基础的安全性、经济性及施工进度。为深入研究PHC短桩的受力机理及其竖向承载力的影响因素,以解决广州番禺某高层项目中的PHC短桩(6 m左右)竖向承载力问题为出发点,通过对工程桩的静载试验Q-s曲线和附近钻孔资料的对比分析,结合地勘报告的验算结果,合理提高了核心筒区域PHC短桩的竖向承载力,避免了补桩,经济效应显著。PHC短桩的竖向承载力,与桩侧及桩端土岩层的工程地质特性、成桩工艺等密切相关,应结合桩侧及桩端土岩层特性、有代表性试桩的静载试验结果、相关技术标准、地区经验及沉降控制要求等合理确定,并采取必要的措施以确保地基基础的安全性、合理性及经济性。
2024 Vol. 46 (4): 451- [摘要] ( 8 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 39 )
458 袁斯雅 张育铖 赵华
振动拌和对水泥稳定再生骨料性能的影响
为研究再生粗骨料在水泥稳定再生集料中的应用,提升水泥稳定再生骨料的力学性能,将桥梁拆除产生的建筑废物经破碎后用来制备再生粗骨料,通过与天然细集料配比,优化水泥稳定再生骨料的级配,开发出了一种改良混合物,并探讨了振动拌和与水泥的质量分数对水泥稳定再生骨料性能的影响。研究发现:最优的拌和参数为振动时间30 s,振动频率40 Hz;振动拌和能改善水泥稳定再生骨料的干缩性能、温缩性能与力学性能,可提高水泥稳定再生骨料承受交通荷载的能力;当水泥的质量分数为5%时,振动拌和的水泥稳定再生骨料7 d抗压强度为4.2 MPa,达到我国重交通高速公路对基层的强度要求,同时,水泥的质量分数的增加有利于力学性能的提升,但对干缩性能和温缩性能有着不利影响。
2024 Vol. 46 (4): 458- [摘要] ( 14 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 34 )
466 衷从浩 黄伟 尹键丽 周佳敏 麻秀星 方云辉 宁紫缘
早强型聚羧酸系减水剂对硅酸三钙早期水化的影响
为探究早强型聚羧酸系减水剂(ES-PCE)对硅酸三钙(C3S)早期水化的作用机制,通过对C3S溶解速率、水化放热与水化产物形貌演变进行表征,分析了ES-PCE对C3S早期水化的影响机理。结果表明:ES-PCE的掺入对C3S的溶解具有一定的抑制作用;ES-PCE对诱导期和主放热峰的延迟作用较弱;ES-PCE的掺入推迟了早期水化硅酸钙凝胶(C-S-H)晶体的生长,但在减速期时,C-S-H晶体数量出现明显增多,这是因为羧基与Ca2+的络合作用,溶液中大量的Ca2+被ES-PCE捕获,所形成的含Ca2+的表面有利于吸附溶液中的SiO32-并促进C-S-H凝胶在其表面沉淀,使得C-S-H的生长更为密集。
2024 Vol. 46 (4): 466- [摘要] ( 11 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 22 )
474 刘向伟 高强 郭兴国
墙体二维热湿耦合传递模型及验证
为了更加准确地分析墙体内部温湿度分布及热湿桥对建筑能耗的影响,考虑湿传递及其对热传递的影响,基于多孔介质传热传质理论,以温度和相对湿度为热湿驱动势,建立建筑墙体二维热湿耦合传递模型,并采用COMSOL对模型进行数值求解。通过将新建模型模拟结果与ISO 10211中的验证案例1的解析解对比,结果表明温度分布的最大差值仅为0.17℃,与其他模型模拟结果进行对比,吻合良好,验证了模型的准确性。
2024 Vol. 46 (4): 474- [摘要] ( 14 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 34 )
478 张伟 李少青 张沿江 刘翔 周耐根
ZnFe2O4@Ti3C2Tx复合材料的制备和储锂性能
高比容量和高稳定的负极材料一直是锂离子电池领域里追求的目标。本研究通过将高比容量的双金属氧化物ZnFe2O4和分散性好的Ti3C2Tx MXenes材料复合,成功开发了一种高性能复合负极材料。结构分析结果表明,ZnFe2O4@Ti3C2Tx复合负极材料被成功制备,尺寸在100nm左右的ZnFe2O4颗粒均匀地分布在片层状MXenes的表面。电化学性能测试结果表明,复合材料的初始可逆比容量达641.6mA·h·g-1,首次库伦效率为62.4%。在0.1A·g-1下电极循环100圈后,容量可以稳定在584.9mA·h·g-1。在1A·g-1大电流密度下循环300圈,容量仍有508.1mA·h·g-1。ZnFe2O4@Ti3C2Tx复合负极材料的高比容量主要来自于ZnFe2O4的转化反应和合金反应,而MXenes层则起到分散和缓解其膨胀应力的作用,两者协同提升了复合材料的整体性能。随着ZnFe2O4的含量增加,复合负极材料的比容量升高,但循环稳定性却有所下降。
2024 Vol. 46 (4): 478- [摘要] ( 16 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 30 )
486 欧阳静宣 肖礼兵 胡华平 徐升亮 邓博焰 郭洪民
庐山摩崖石刻赋存岩体风化因素分析及风化蚀变深度特征
通过调查庐山的气候环境变化趋势及其对庐山摩崖石刻的侵蚀作用,发现近年来庐山气温逐渐升高,风速逐渐减小,相对湿度相对平稳,日照时间逐渐减小,雨水pH逐渐减小,但是降雨量和极端天气日数逐渐增加,水害和温湿度循环是主要的风化因素,而裂隙是石刻典型的病害特征。以《七佛偈》赋存岩体为载体,研究发现其为花岗岩成分;其抗压强度和化学风化指数随岩层深度变化而变化,其微观组织结构形态也证实了这些变化,试验得出《七佛偈》石刻赋存岩体的风化蚀变深度为22.9 mm。
2024 Vol. 46 (4): 486- [摘要] ( 13 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 24 )
496 王钊闫淼
广州市地下咸水化学特征及海水入侵来源探究
为探讨广州市海水入侵来源,通过分析研究广州地下水样品的离子特征和氢氧同位素特征、Cl-与Br-的相关关系和分布规律,并结合区域水文地质条件进行综合判断。结果显示ρ(Cl-)与ρ(Sr2+)具有强相关性,初步证明地下水咸化的原因是现代海水入侵。通过分析地下水样品与海水样品的ρ(Sr2+)/ρ(Cl-)与ρ(Sr2+)/ρ(Ca2+)比值,判断Sr2+还可来源于水岩间离子交换。通过聚类分析结果对不同点位的地下水进行分组,分组结果与离子特征分组结果相似,为地下水咸化原因的确定提供了更多证据。通过对比地下水和海水的氢氧同位素特征,发现δD和δ18O逐渐向海水过渡,指示了广州市地下水的补给来源和地下水的咸化趋势。δD和δ18O值与Cl-的质量浓度的正相关性,同样证明了广州市海水入侵区的地下水受到了海水的混染。
2024 Vol. 46 (4): 496- [摘要] ( 15 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 31 )
505 陶欣谢建华
青钱柳内生菌青霉胞外多糖对CT26细胞的抗癌作用
为更好地开发利用微生物资源及开发天然药物,从青钱柳内生菌中筛选出一株能够产生胞外多糖的真菌,经鉴定为Penicillium citrinum,通过水提醇沉法提取获得青霉胞外多糖并研究其抗癌活性。通过测定青霉胞外多糖对CT26细胞活性、活性氧(ROS)氧自由基释放、细胞周期和凋亡的影响,综合评定了青霉胞外多糖的抗癌活性,发现青霉胞外多糖在高质量浓度(800μg·m L-1)时能够促进细胞释放较正常细胞2倍量的ROS氧自由基,并引起细胞核皱缩以及染色质变质进而诱导细胞发生凋亡。
2024 Vol. 46 (4): 505- [摘要] ( 11 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 25 )
513 江会华 祝栎严 王爱春 刘卫东 时乐泉 吴晓建
基于整车动力学响应及BP神经网络的纯纵滑轮胎模型辨识
目前轮胎模型的辨识主要基于滑移率-纵向力或侧偏角-侧向力等已知数据的非线性拟合,这些数据需用专用台架或轮胎六分力仪测量获得,高昂成本限制了此类方法的应用,故提出基于车载传感器和整车动力学响应的纯纵滑轮胎模型离线辨识方法,以低成本获取准确轮胎模型。在Carsim中构建与待辨识轮胎所在车辆相匹配的虚拟车辆动力学模型(对轮胎模型无匹配要求),仿真计算虚拟车辆在配备不同轮胎模型参数时的整车动力学响应,为BP神经网络提供训练样本,形成“不同轮胎模型参数-整车动力学响应”映射关系;采集装配了待辨识轮胎的车辆在制动工况下的状态响应,通过已训练的BP神经网络模型离线辨识轮胎模型参数;在Simulink-Carsim联合仿真环境下,Gim和UniTire轮胎模型的辨识结果验证了所提方法可准确辨识。
2024 Vol. 46 (4): 513- [摘要] ( 18 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 43 )
524 曾德纯刘莉
自适应调节圆台缝隙节流液体静压支承节流器

节流器是液体静压支承的核心元件,其压力-流量特性是决定液体静压支承油膜刚度的关键因素。为提高液体静压支承的性能,提出了一种采用圆台缝隙节流的具有自适应调节作用的节流器,该节流器利用出口压力调节节流缝隙的大小,当出口压力增大时,圆台节流缝隙高度随之增大,使圆台缝隙的节流液阻显著减小,从而在出口压力提高、节流压差减小的情况下,通过圆台节流缝隙的流量仍有明显增加。推导了该节流器的滑阀端面所受液压力公式,给出了节流器实例的有关结构参数,通过理论计算得到了压力-流量关系曲线。为探讨该节流器的性能特点,以矩形平面油腔单元作为计算模型,分别采用该节流器和德国Hyprostatik公司研发的一种预压预调型单面薄膜反馈节流器(PM流量控制器)进行节流,对两者在不同出口压力情况下进行了压力-流量关系和油膜刚度计算分析。结果表明:在油腔压力不大于70%供油压力的条件下,采用圆台缝隙节流器的液体静压支承的油膜刚度更大;与PM流量控制器相比,圆台缝隙节流器结构更紧凑。

2024 Vol. 46 (4): 524- [摘要] ( 10 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 40 )
531 陈丽静 张丽娇
基于改进灰色BP神经网络的新能源汽车数量预测模型
为科学预测新能源汽车保有量,在探究灰色预测模型适应性的基础上,对传统灰色模型GM(1,1)进行初始值待定改进。采用相关性分析选取12个能够准确描述新能源汽车发展内在特征的关键指标对改进后的灰色模型进行BP神经网络残差修正,建立改进的灰色BP神经网络组合的新能源汽车保有量预测模型。结果表明:初始值待定的改进灰色理论和神经网络的有效结合,可获得较高的新能源汽车保有量训练值精度,还可以很好地结合前一年社会发展水平、道路水平和汽车驾驶人数量等因素,精确预测新能源汽车的数量。经模拟预测得到2023年全国新能源汽车的保有量为2 026.24万辆,绝对误差为14.76万辆,相对误差仅为0.72%。
2024 Vol. 46 (4): 531- [摘要] ( 7 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 32 )
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