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2022年  第39卷  第3期

封面
2022-03期封面+目录
2022, 39(3).
摘要:
综述
本征自感知混凝土及其智能结构
丁思齐, 韩宝国, 欧进萍
2022, 39(3): 1-10. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.06.ST02
摘要:
工程结构会缓慢老化并逐渐劣化,其劣化从材料层面开始,在早期阶段感知材料性能的劣化便可在结构发生重大损坏前进行维护,从而提升其安全性、韧性与寿命。因此,材料性能的自感知对于发展具有数字化特征的智能结构至关重要。混凝土是应用最广泛的工程材料,但其主要作为结构材料使用,并不具有本征自感知性能。复合导电或半导体填料可使混凝土具备感知自身应变、应力或损伤(包括裂纹和疲劳等)的能力,同时还可提升其力学和耐久性。本征自感知混凝土的出现为发展智能结构进而实现其原位监测奠定了材料基础。该文系统介绍了本征自感知混凝土的组成与制备、测试与表征、性能与调控、机理与模型,及其智能结构等方面的研究进展,及现今存在的挑战和未来发展策略。
基本方法
基于拒绝抽样算法的结构体系可靠度更新
马君明, 李惠, 兰成明, 刘彩平
2022, 39(3): 11-22, 63. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.01.0070
摘要:
该文着重研究基于观测信息的结构体系可靠度更新模型及其拒绝抽样算法。基于Bayesian理论建立考虑观测信息的结构体系失效概率更新模型,根据观测信息事件类型建立不等式和等式观测信息条件下随机变量的似然函数并推导其后验概率密度函数;基于观测信息域确定随机变量后验样本的拒绝抽样策略,探究拒绝抽样算法的抽样效率,推导更新后结构体系失效概率估计值及其标准差的计算公式;将上述方法应用于刚架结构发生塑性失效时体系可靠度更新计算。研究表明:考虑观测信息的结构体系条件失效概率更新模型可转化为随机变量后验概率密度在失效域上的积分,构造满足观测信息域的先验样本作为随机变量后验样本的抽样策略是可行的,该抽样策略可以处理多随机变量、多观测信息条件下结构体系可靠度更新;与抗力相关随机变量检测值增大及验证荷载值提高均可以降低更新后结构体系的失效概率,与抗力相关的随机变量还需控制其检测误差的标准差,以降低观测信息的不确定性。
一种考虑高阶振型影响的模态条件均值目标谱方法研究
高嘉伟, 杜轲
2022, 39(3): 23-32. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.01.0029
摘要:
采用传统条件均值谱作为目标谱匹配选波未能有效考虑结构的高阶振型影响,针对这一缺陷,在条件均值谱方法的理论基础上,提出了一种考虑高阶振型影响的模态条件均值谱方法。该方法以振型参与质量系数作为权重,将各振型下的条件均值谱组合起来,得到一条新的目标谱,称为模态条件均值谱。设计了一座30层的钢框架-中心支撑结构,分别生成其主周期的条件均值谱、模态条件均值谱以及一致危险谱作为目标谱,各选取11条地震动进行结构动力时程分析。结果表明,考虑了结构高阶振型影响的模态条件均值谱方法得出的结构响应,明显大于不考虑高阶振型影响的传统条件均值谱的结果。建议此方法推广用于高层工程结构作为目标谱。
土木工程学科
盾构隧道衬砌结构性能演化分析与思考
朱旻, 陈湘生, 王雪涛
2022, 39(3): 33-50. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.07.ST05
摘要:
在中国交通强国战略背景下,特长、超大、超深、高密度的盾构隧道工程建设逐年增多,对隧道衬砌结构的力学性能和耐久性都提出了更高要求。该文在广泛调研国内外文献的基础上,系统总结了传统的盾构隧道结构设计理论与方法与发展趋势,深入探讨了盾构隧道结构力学性能与耐久性研究的现状和不足,并对目前盾构隧道结构性能检测技术和评价方法进行了评述。相比于传统钢筋混凝土拼装式管片,(钢)纤维混凝土材料、新型接头、压注混凝土衬砌在提升盾构隧道衬砌结构性能和施工效率方面优势巨大,是盾构隧道衬砌结构未来的重要发展方向。
地震作用下水-结构-土动力相互作用分析
赵密, 苏成坤, 王丕光, 王晓静, 何卫平
2022, 39(3): 51-63. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.01.0031
摘要:
该文基于ABAQUS建立了地震作用下水-结构-土系统数值模型,分析了地震动水平和竖向作用时在不同水深条件下水-结构、水-土相互作用对结构、土体和水体响应的影响。结果表明,水平地震动作用下水-土相互作用对系统响应的影响远小于水-结构相互作用,且对水、土、结构响应的影响较小,可忽略不计。竖向地震动作用下水-结构相互作用对系统响应的影响远小于水-土相互作用;水-结构相互作用对系统响应影响较小,做理论简化分析时可忽略这一部分,只考虑水-土动力相互作用。
无粘结预应力CFRP筋钢纤维轻骨料混凝土梁受弯性能试验研究
孙艺嘉, 吴涛, 刘喜
2022, 39(3): 64-74. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2020.12.0940
摘要:
建立无粘结预应力FRP筋张拉锚固体系,对8根以CFRP筋为非预应力筋的无粘结预应力CFRP筋轻骨料混凝土梁与1根普通混凝土对比试件进行两点对称加载,观察其破坏过程与破坏形态,分析了混凝土种类、预应力度和净跨长度对开裂弯矩、弯矩-跨中挠度曲线、裂缝宽度等受弯性能的影响。从等效轴向刚度思想出发,修正了现有的以钢筋为非预应力筋的无粘结预应力FRP筋梁的挠度与裂缝宽度计算模型,并基于试验结果对修正模型的适用性进行了评估。结果表明:无粘结预应力CFRP筋试件正常使用极限状态主要由裂缝宽度控制,最大裂缝宽度达到限值0.5 mm时,试件所受弯矩处于极限弯矩的41%~52%;总配筋量相同的前提下,提高预应力度有利于延缓构件开裂;增大非预应力与无粘结预应力CFRP筋配筋量均可起到改善刚度、抑制裂缝开展的作用;修正的程东辉模型与修正的孟履祥模型能够准确预测配置非预应力CFRP筋的无粘结预应力CFRP筋轻骨料混凝土受弯构件正常使用阶段的挠度。
实时混合试验的自适应线性二次高斯时滞补偿方法研究
张博, 周惠蒙, 田英鹏, 国巍, 古泉, 王涛, 滕睿
2022, 39(3): 75-83. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.01.0023
摘要:
时滞补偿是实时混合试验(RTHS)成功非常关键的环节,传统时滞补偿方法主要针对建筑结构实时混合试验设计,主要关注低频的时滞补偿能力,但航空、交通等领域的结构频率较高,甚至超过10 Hz,高频信号对结构响应的影响不可忽略,较高的结构频率要求更小的时滞保证稳定性,对其进行实时混合试验需要在较宽频带上实现时滞补偿。该文提出了自适应线性二次高斯算法(ALQG)提高对高频信号的时滞补偿能力和稳定性。采用不同轨道梁截面刚度参数的桥梁作为数值子结构进行实时混合试验,检验ALQG算法在车桥耦合系统RTHS中时滞补偿的有效性和稳定性,并与采用ATS的结果进行比较。试验结果表明:ALQG算法能够较好补偿RTHS中的高频信号,补偿效果优于ATS算法。
高温后高强Q690钢材循环加载试验及本构模型研究
胡婉颖, 余玉洁, 田沛丰, 聂熙哲, 丁发兴, 余志武
2022, 39(3): 84-95, 157. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.01.0024
摘要:
钢材经历火灾高温和冷却后其材料力学性能会发生不同程度退化,已有研究主要关注过火后钢材的残余静力性能。为研究经历火灾高温且不同方式冷却后高强钢的残余静力和滞回性能,对于历经500 ℃~1000 ℃高温后高强Q690在自然冷却和浸水冷却后的钢材进行了单调拉伸试验以及4种不同加载制度下的循环加载试验。结果表明,当过火极限温度不高于600 ℃时,在自然冷却和浸水冷却模式下,高温后Q690钢材单调拉伸和循环荷载下强度发展基本与常温未处理钢材类似。未过火高强Q690钢在循环荷载下表现出应变强化和循环软化效应。过火温度高于600 ℃且自然冷却下,过火后Q690钢随过火温度提高,其初始屈服强度下降。在浸水冷却下,过火冷却后高强钢初始屈服强度提升。且在循环荷载作用下,高温过火后Q690钢均表现出更为显著的应变强化效应,以及在等应变幅循环下均由未过火状态时的循环软化逐步转化为高温过火后的循环硬化效应。根据试验结果拟合了过火后Q690钢的Chaboche循环本构模型参数,可用于火灾后Q690钢结构的残余抗震性能评估。
防屈曲可更换伸臂桁架弦杆抗震性能试验研究
解琳琳, 陈越, 李爱群, 陈曦, 刘谦敏
2022, 39(3): 96-103. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.01.0036
摘要:
为提高伸臂桁架弦杆的延性变形能力和震后可修复能力,提出了一种防屈曲可更换伸臂桁架弦杆。为研究上述新型弦杆的可行性和可靠性,采用1∶3的缩尺比例,设计制作了1个传统削弱式截面(reduced beam section,RBS)弦杆和2不同构造形式的新型防屈曲可更换弦杆,开展了拟静力低周往复加载实验。对新型弦杆的变形能力、承载力、刚度、耗能能力等进行了分析,结果表明:传统RBS弦杆在轴压的作用下,屈曲后承载力和刚度退化快;新型弦杆通过外置RBS板材实现了损伤集中控制,通过防屈曲盖板有效抑制RBS板材的屈曲行为,避免了传统RBS弦杆的屈曲现象,其平均延性系数约为传统RBS弦杆的2倍,满足了新型弦杆在压-弯-剪耦合作用下的延性变形需求。该研究成果可为高性能伸臂桁架的发展完善提供参考。
火灾下四种不同边界双向板的极限承载力计算
朱三凡, 董毓利, 张大山, 段进涛
2022, 39(3): 104-114. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.01.0039
摘要:
为进一步了解不同边界条件下双向板的极限承载力计算方法,该文在已有研究的基础上针对四种不同边界双向板进行了研究。基于塑性铰线理论板块平衡法和能量法,给出了火灾作用下三边简支一边固支、三边固支一边简支、两长边固支两短边简支、两长边简支两短边固支四种不同边界钢筋混凝土双向板极限承载力的计算公式。该公式考虑了大挠度下的薄膜效应影响,计算结果与试验结果有较高的一致性,两种方法计算结果存在2%左右的偏差。在整合其他边界双向板计算公式的基础上,提出了火灾下各种边界双向板极限承载力计算的通用公式,能为工程设计和下一步研究提供参考。
腐蚀近海桥墩十字形双向拟静力试验及损伤分析
袁文厅, 齐燕军, 方庆贺
2022, 39(3): 115-125. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.01.0051
摘要:
为研究十字形双向加载作用下腐蚀近海桥墩的损伤演化,设计了2个尺寸及配筋相同的钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)桥墩试件,对其中之一开展了电化学腐蚀试验,随后对2个试件进行了十字形双向拟静力试验。基于实测数据,分析了腐蚀作用对墩柱滞回特性及刚度退化的影响,基于试验现象,及考虑腐蚀和加载路径的改进Park-Ang双参数模型,研究了墩柱损伤演化过程。结果表明:与未腐蚀墩柱相比,腐蚀率为24.15%的墩柱的极限承载力降低达28.74%,累积耗能降低了55.74%;腐蚀作用会明显加速墩柱的双向地震损伤进程;变形对未腐蚀及腐蚀墩柱的双参数损伤指标贡献皆随着位移的增大先减小后缓慢增大;该文改进的Park-Ang模型,结合牛荻涛等的损伤指标范围,能合理量化墩柱损伤状态,可为腐蚀近海桥墩的双向地震损伤分析提供参考依据。
匹配多目标参数的地震动合成方法
胡进军, 靳超越, 张辉, 胡磊, 王中伟
2022, 39(3): 126-136. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.01.0095
摘要:
地震动合成方法可为结构抗震设计和评估提供人工地震动时程,目前合成方法一般仅满足与目标谱的匹配,只考虑了地震动的频谱和幅值因素,并没有考虑地震动的持时特征。为了合成与目标区域地震动三要素相匹配的地震动时程,提出了一种应用机器学习合成地震动的方法。该方法应用基于数据驱动的主成分分析方法,从目标区域实际地震动数据库中提取用于合成地震动的特征母波,基于目标区域的地震动参数预测方程得到目标加速度反应谱和持时参数,利用多目标遗传算法求解特征母波的组合系数,使组合得到地震动在满足设定的误差标准基础上,能够匹配区域地震动的多目标参数。以2019年Ms6.0四川长宁地震动数据为例,对方法进行了验证,结果表明:提出的方法建立在目标区域实际地震动数据驱动的基础上,合成的地震动既满足了目标谱的需求,又匹配了区域地震动的频谱和持时特征,可为考虑区域地震特征的抗震分析提供更合理的地震动输入。
颗粒形状对堆石料力学特性影响的离散元分析
王蕴嘉, 宋二祥, 张千里
2022, 39(3): 137-146. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.01.0061
摘要:
颗粒形状是影响堆石料力学特性的重要因素,值得深入研究。以爆破堆石料为研究对象,采用离散元软件PFC3D根据真实颗粒形状建立不同球度的单颗粒模型。分别生成不破碎和可破碎试样并进行三轴剪切试验模拟,分析颗粒球度对堆石料力学特性的影响及细观机理。研究结果表明:颗粒球度通过影响试样内颗粒咬合和颗粒破碎,进而影响堆石料力学特性;颗粒强度高、围压低时,球度越小,颗粒间咬合程度越高,试样峰值摩擦角越大;当颗粒强度低、围压高时,球度越小,颗粒破碎越显著,试样峰值摩擦角越小;堆石料初始弹性模量随围压与颗粒球度的增大而增大,但与颗粒是否破碎关系不大。
基于非接触式观测技术的再生骨料混凝土断裂性能分析
吴恺云, 罗素蓉, 郑建岚
2022, 39(3): 147-157. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.01.0067
摘要:
采用非接触式观测技术(DIC)和传统电测法,对不同再生粗骨料取代率(0%、30%、50%、70%、100%)的混凝土进行三点弯曲梁断裂性能试验,得到双K断裂参数、裂缝口张开位移(CMOD)、裂缝尖端张口位移(CTOD)、裂缝扩展长度(∆a)以及裂缝扩展路径,验证DIC非接触观测技术的有效性。结果表明:当再生骨料取代率为100%时,起裂韧度和失稳韧度分别下降了15.81%和15.39%;随着再生骨料取代率的增大,P-CMODP-CTODP-∆a曲线下降段斜率增大;DIC方法能够有效捕捉到裂缝的扩展过程,并且与夹式引伸计测得的CMOD值二者吻合良好;CTOD的DIC实测值和公式计算值变化趋势较为一致;在试验结果的基础上,通过P/Pmax与∆a/∆ac的关系拟合曲线,可以获得不同再生骨料取代率的试件在不同荷载下的∆a估算值。
集中荷载作用下四边简支双钢板混凝土组合板的力学性能研究
赵唯以, 高泽鹏, 王琳, 陈沛涵
2022, 39(3): 158-170, 192. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.01.0077
摘要:
根据5组33片四边简支双钢板混凝土组合板的试验结果,将组合板的变形模式归纳为弯曲变形模式和冲切变形模式,推导其抗力和刚度的理论计算式,提出能够描述组合板受力全过程的抗力函数模型,并通过现有试验和数值模拟结果验证模型的准确性。基于该模型研究含钢率、材料强度、连接件布置等参数对组合板变形模式和耗能能力的影响,结果表明:含钢率和钢板强度对SC板的极限承载力和耗能能力影响较大,而混凝土强度的影响很小;为了充分利用钢板的力学性能,应合理限制含钢率和钢板强度,或加强连接件布置保证组合作用;不同的设计参数可能导致不同的变形模式和破坏顺序,设计中应针对具体的需求对设计参数加以优化。
预应力铝合金筋嵌入式补强钢筋混凝土梁裂缝分析与计算
邢国华, 黄娇, 罗小宝, 常召群
2022, 39(3): 171-181. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.01.0090
摘要:
完成了7根预应力7075铝合金筋嵌入式补强混凝土梁试件的四点弯曲静载试验,应用非接触式数字图像相关法对混凝土加固梁的裂缝形成、分布、裂缝宽度和间距进行分析,研究了铝合金加固量、预应力以及预应力水平对嵌入式补强混凝土梁试件破坏模式和裂缝特性的影响。试验研究表明:铝合金筋嵌入式补强法可以显著提高混凝土梁的承载能力,施加预应力进一步增强加固梁的强度并延缓混凝土开裂和钢筋屈服;端部锚固有效避免了加固梁试件发生剥离破坏,提高高强铝合金强度利用率;施加预应力、增大加固量和提高预应力水平,均可以有效控制裂缝扩展,减小裂缝宽度和间距;根据中国《混凝土结构设计规范》(GB 50010−2010)对嵌入式非预应力/预应力铝合金筋补强混凝土梁的裂缝宽度和分布进行了计算,理论计算值与试验结果吻合良好,结果表明:中国混凝土结构设计规范给出的正常使用状态下最大裂缝宽度计算方法能够较好地考虑预应力、加固筋数量以及预应力水平对最大裂缝宽度的影响,适用于嵌入式补强钢筋混凝土受弯构件的裂缝计算与分析。
下击暴流作用下菱形马鞍面屋盖风压特性
褚云朋, 孙鑫晖, 李明, 姚勇, 黄汉杰
2022, 39(3): 182-192. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.01.0091
摘要:
设计制作了菱形马鞍面大跨屋盖结构缩尺模型,通过风洞试验探究了下击暴流作用下菱形马鞍面屋盖表面风压特性。探究了冲击射流装置到模型的径向距离和风向角对屋盖上不同区域平均风压的影响,试验结果表明:最大分区平均风压系数出现在径向距离为1.25Djet(Djet为喷口直径)、风向角为0°的工况;来流方向上屋盖檐口的3个区域平均风压系数随径向距离增大先快速增大后减小,其他分区的平均风压系数随径向距离增大先增大后趋于平稳;风向角对各区域的平均风压影响都很大,其中风向角为0°时屋盖表面产生最大分区平均风压且迎风点处风压变化梯度大;角区和边区的风载体型系数均较大,最大值达到−2.75。
基于改进统计矩点估计法和最大熵原理的结构整体可靠度分析
王涛, 李正良, 范文亮
2022, 39(3): 193-200, 211. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.01.0092
摘要:
结构整体可靠度评估一直以来是结构可靠度领域研究的热点与难点。该文将结构整体可靠度分类,并给出其对应功能函数的统一描述;结合提出的有效维度两步分析法和共轭无迹变换法,发展了改进统计矩点估计法;结合最大熵原理和改进统计矩点估计法,提出了适用于两类结构整体可靠度的统一分析方法;通过2个数值算例对该文方法进行了验证。算例分析结果表明:同一精度水平下,该文方法的计算效率较传统的三变量降维近似统计矩点估计法高2.3倍~2.6倍;该文方法具有高的精度水平,其最大相对误差低于2%,适用于结构整体可靠度评估。
INFLUENCE OF DAMPING MODELS ON DYNAMIC ANALYSES OF A BASE-ISOLATED COMPOSITE STRUCTURE UNDER EARTHQUAKES AND ENVIRONMENTAL VIBRATIONS
FEI Yi-fan, TIAN Yuan, HUANG Yu-li, LU Xin-zheng
2022, 39(3): 201-211. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.07.0500
摘要:
Structural design simultaneously governed by earthquakes and environmental vibrations has received a lot of attention in recent years. Base-isolated composite structures are typically used in the above-mentioned structural design. The corresponding analysis involves validating structural safety under earthquakes and human comfort under environmental vibrations through a time-history analysis. Thus, a reasonable damping model is essential. In this work, the representatives of viscous damping model and rate-independent damping model, namely the Rayleigh damping model and uniform damping model, were adopted to investigate the influence of damping models on the time-history analysis of such structural designs. The energy dissipation characteristics of the above-mentioned damping models were illustrated via a dynamic test of recycled aggregate concrete specimens. A case study was performed on a base-isolated steelconcrete composite structure. The dynamic responses under the excitation of earthquakes and environmental vibrations were compared using different damping models. The uniform damping model was found to be more flexible than the Rayleigh damping model in dealing with excitations with different frequency components. The uniform damping model is both theoretically advantageous and easy to use, demonstrating its potential in dynamic analysis of structures designed simultaneously governed by earthquakes and environmental vibrations.
集中荷载作用下轻骨料混凝土梁受剪承载力计算方法与修正
张望喜, 吕炜磊, 胡彬彬, 王冠杰, 易伟建
2022, 39(3): 212-221, 232. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.01.0094
摘要:
不同受剪承载力计算公式对混凝土强度、剪跨比、纵筋配筋率和截面尺寸等影响因素的考虑方式差别较大,基于收集、整理的集中荷载作用下轻骨料混凝土(LAC)梁的受剪试验数据,按照变量分离的方法,对各国规范建议计算式和经典的计算模型进行对比分析。结果表明:无论是规范计算式(JGJ/T 12−2019、ACI 318-19、BS 8110-1:1997)还是计算模型(Bazant-Sun、Kim-Park、Rebeiz、Vecchio-Collins),安全度均偏低。基于分析结果,确定各影响因素对LAC无腹筋梁抗剪承载力的影响,参照Vecchio-Collins计算模型的形式,引入参数λ考虑剪跨比的影响,并考虑到我国使用立方体抗压强度作为混凝土各种力学指标的代表值,通过对试验数据进行非线性拟合,进而提出修正计算式。从正常使用状态裂缝宽度控制和有腹筋梁承载力两方面对以修正计算式为混凝土项、箍筋项采用45°桁架模型建立的计算公式进行验算,结果表明该式与试验结果吻合良好,具有较好的计算精度。最后,将修正公式转换为与规范做法对应的设计值公式,并基于试验数据,给出了材料强度区间,供工程设计参考。
基于IBM法的低雷诺数下涡激振动高质量比效应的研究
郭涛, 张纹惠, 王文全, 罗竹梅
2022, 39(3): 222-232. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.07.0566
摘要:
由深圳市赛格广场大厦在低速风场作用下的强烈有感振动事件可知,高质量比系统的振动问题仍较突出。为澄清涡激振动中的高质量比效应,该文采用一种锐利界面浸入边界法,通过C++编程计算了低雷诺数(Re=80~150)流场中,不同高质量比(\begin{document}$ {m^*} = 14.8 \sim 280 $\end{document})、阻尼比(\begin{document}$ \zeta = 0.0012 \sim 0.036 $\end{document})和质量-阻尼比组合\begin{document}$ {m^*}\zeta $\end{document}对涡激振动的影响。结果表明:通过与文献和实验结果的对比,验证了该方法的准确性和有效性;在高质量比情况下,Re<100时,结构发生“弱锁定”现象,Re=100~130时,发生传统的“锁定”现象,且发生共振时Re=110,位于锁定区间靠近Re数较小的一侧,当Re=130时,开始摆脱锁定,且升力与振动响应出现“相位突变”现象;\begin{document}$ {m^*} $\end{document}\begin{document}$ \zeta $\end{document}对锁定区间的影响并不大,但是质量-阻尼比组合\begin{document}$ {m^*}\zeta $\end{document}相同时,质量比对涡激振动的影响更加显著,即质量比低的结构系统发生涡激振动时的锁定区间更广(Re=90~140),\begin{document}$ {m^*} = 14.8 $\end{document}的高质量比系统比\begin{document}$ {m^*} = 148 $\end{document}的较高质量比系统提高了1.67倍,而且共振时对应的雷诺数也减小;发生共振时,尾涡脱落均为“2S”模态,最大振幅均为0.5D左右,无太大变化,即高质量比和较高质量比对振幅和锁定区间的影响并不大,但是随着\begin{document}$ \zeta $\end{document}的增加,振幅比Y逐渐减小,振动受到了抑制。
其他工程学科
考虑微观界面的2D编织SiC/SiC复合材料宏-细-微多尺度渐进损伤失效分析
张力, 王猛, 陈强, 李彦斌, 皮慧龙, 董萼良
2022, 39(3): 233-248. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.01.0050
摘要:
该文将微观界面组分纳入宏-细-微三个尺度的多尺度渐进损伤失效分析中。对细、微观单胞模型施加周期性边界条件获取放大因子并采用k-means聚类方法进行缩聚;通过缩聚的放大因子求解宏观模型对应的细、微观组分应力并进行损伤失效判定;计算宏观模型退化后的弹性参数用于后续计算;针对2D编织SiC/SiC复合材料开展了渐近损伤失效分析,并通过不同聚类数目下的计算结果对比证明了所采用聚类数目的正确性。研究结果表明:仿真所得材料强度极限与试验结果一致性较好;微观界面在多尺度分析中不可忽略,不考虑微观界面会导致材料性能大幅强化;采用该文方法可以近似表征2D编织SiC/SiC复合材料界面脱粘和纤维成簇拔出的失效行为。
基于视觉分区的结构振动模态测试方法
吕钧澔, 校金友, 文立华, 杨永超, 刘海晴
2022, 39(3): 249-256. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.01.0058
摘要:
为提高单目视觉方法进行模态测试的精度,提出了一种可估计分区视场大小及分区数的分区模态测试方法。考虑到低分辨率图像和运动模糊对振动测量精度的影响,建立了测量视场参数与测量精度的关系,通过求解最优的测量视场参数,估计出分区视场大小及分区数量;将整体结构的全局视场进行分区,展开振动模态测试,通过合并分区视场的频响函数获得整体结构的频响函数,采用PolyMAX方法辨识得到结构的模态参数;通过悬臂梁的模态实验,验证了该文所提基于视觉分区的模态测试方法的有效性。结果表明:该文的方法可有效提高振动响应的测量信噪比和模态参数的辨识精度。