混凝土破裂过程的声发射活动特性及声波传播规律研究

应用声发射监测系统和混凝土超声测试仪,在混凝土试样的表面布设传感器,应用单纯形定位算法对声发射事件进行定位,实验研究了混凝土(C20)破裂失稳过程中其声发射活动特性及声波波速传播规律.     

基于波速衰减的混凝土损伤声发射定位优化算法试验研究

为研究声波在混凝土内部的衰减规律并提高声发射定位精度,对混凝土梁进行波速衰减试验,计算波速随距离的变化并给出波速随距离的衰减公式,建立基于波速衰减的声发射源定位穷举算法,进行了三点加载模式下的水泥混凝土小梁损伤断裂试验,采用声发射采集仪采集各项声发射参数,利用基于波速衰减的穷举定位算法对加载过程中损伤点进行定位,并与原有恒定波速的损伤点定位算法进行对比.研究结果表明:标准声发射信号波速在混凝土内部随距离增大衰减现象较为严重,初始的基准速度为4745 m/s,在传播600 mm时已降至2124 m/s;在脆性破坏阶段,声发射优化算法定位点数量由4个上升至16个,占比由17.4％上升至70.0％,精度较时差定位法明显提高,对混凝土损伤的定位与检测具有重要意义.     

基于波速衰减的混凝土损伤声发射定位优化算法试验研究

为研究声波在混凝土内部的衰减规律并提高声发射定位精度,对混凝土梁进行波速衰减试验,计算波速随距离的变化并给出波速随距离的衰减公式,建立基于波速衰减的声发射源定位穷举算法,进行了三点加载模式下的水泥混凝土小梁损伤断裂试验,采用声发射采集仪采集各项声发射参数,利用基于波速衰减的穷举定位算法对加载过程中损伤点进行定位,并与原有恒定波速的损伤点定位算法进行对比.研究结果表明:标准声发射信号波速在混凝土内部随距离增大衰减现象较为严重,初始的基准速度为4745 m/s,在传播600 mm时已降至2124 m/s;在脆性破坏阶段,声发射优化算法定位点数量由4个上升至16个,占比由17.4％上升至70.0％,精度较时差定位法明显提高,对混凝土损伤的定位与检测具有重要意义.     

基于声发射技术的混凝土梁破坏损伤过程的试验研究

对不同特征混凝土简支梁进行了加载破坏的声发射试验,通过有限元计算确定荷载范围以及不同梁的加载应力与应变变化规律。试验加载过程中测试梁上控制点处的应变及声发射信号,通过应力变化及外观观察,记录梁的受力状态和裂纹产生的条件,通过分析试验全过程中的声发射信号能量时程图,得到简支梁破坏过程中的能量变化特征、频率分布范围及特点,以及不同特征简支梁破坏过程中声发射能量参数的变化规律。试验表明,声发射技术监测混凝土梁的状态及损伤破坏有一定的优势。     

带裂缝沥青小梁弯曲破坏的数值模拟

应用真实破裂过程分析系统(RFPA 2D),数值模拟与分析了带裂缝沥青混凝土小梁在三分点加载条件下的应力分布状态及其变化规律,讨论了沥青混合料的均质度、裂缝深度、裂缝与加载中心距离对含有竖向裂缝试样的裂纹扩展规律及断裂破坏的影响.模拟过程表明,试件本身的非均匀特性对破坏峰值强度,声发射次数分布规律及其裂纹的扩展有很大的影响.同时,梁的裂缝越深,与加载中心距离越小,则它的破坏峰值强度越小.     

交通流时间序列的复杂度测量

为了定量分析交通流系统的复杂性,引入算法复杂度和近似熵,通过速度时间序列的算法复杂度估计系统周期性成分的比率,在重构序列时通过取多个划分区间来提高算法复杂度的估计能力.计算近似熵时,先由速度序列得到速度变化率序列以去除趋势,然后通过速度变化率序列的近似熵估计系统在结构变化上的复杂性.对实测交通流数据序列的计算表明:在序列长度超过600时可以得到算法复杂度,序列长超过300时可以得到近似熵;交通流的算法复杂度和近似熵在同步状态时较低,拥挤状态时增大,在自由状态时最大.因此,不同的算法复杂度和近似熵对应不同状态下的交通流,算法复杂度能分析较长的交通流序列,近似熵可以分析较短的交通流序列.     

基于三角模糊数-集对分析的地铁车站选址

为解决地铁车站选址方案比选时的多属性决策问题,利用三角模糊数和集对分析理论描述不同方案的各指标特征,构建地铁车站选址方案指标体系.首先对各指标进行定性或定量评价,利用三角模糊数来定量表示各指标的差异度系数在相邻标准界别间的连续变化过程,得到同一度决策矩阵.然后,运用同、异、反分析策略,确定了各评价指标的实测值和评价标准之间的联系度和差异度,引入熵值理论,利用信息熵反映的效用值来计算各指标权重,建立综合评价模型.最后,利用实例对模型的合理性和比选方法的有效性进行了验证,研究结果表明该比选方法可为地铁车站选址决策提供科学依据.     

血栓形成过程与其声速的相关性研究

目的　探讨血栓形成过程与其声速变化的相关性。方法　采用超声脉冲反射法 ,着重就血栓形成过程中对其声速变化的相关性进行了定量研究。给出了声速随血栓不同形成时间变化的测量值。结果　当血栓样品一定时 ,由于血流状态改变水分减少 ,在血液的自然凝血过程中血小板聚集 ,血栓密度增加 ,组织弹性发生变化 ,声传输速度发生变化。发现血栓的声速变化随血栓形成时间的增加成正相关。结论　血栓的声速值与血栓形成时间密切相关。血栓的声学特性与其组织结构变化等因素有关     

基于Rao-Blackwellised粒子滤波的岩石声发射信号去噪

针对声发射数据采集过程易受随机噪声干扰,提出了Rao—Blackwellised粒子滤波的信号降噪方法。在地震波模型的基础上,建立了声发射信号的状态空间模型。由于两者在某些方面有相通性,从而把降噪问题转为在状态空间模型下的滤波问题。首先,通过对构造信号的仿真实验,验证Rao—Black—wellised粒子滤波能够用于信号滤波;其次,利用Rao—Blackwellised粒子滤波,对石灰岩声发射信号进行降噪处理,并取得较好的滤波效果,从而为处理声发射数据提供一条新途径。     

高速列车铝合金超声波法残余应力检测误差分析

为了研究超声波残余应力检测技术在高速列车关键部位残余应力检测时,不同误差对测试数据的的影响,以A5083及6005A为研究对象,研究了其织构各向异性与超声传播时间的关系,并分析了频率对测试深度应力系数的影响. 结果表明:在平行与垂直材料轧制方向,A5083材料声波传播在拉压应力状态下应力系数差别相对较小,偏差约为4.26%;6005A材料在拉压应力状态下应力系数差别相对偏大,拉应力和压应力拟合的应力系数偏差率约为13.12%,均需单独标定;不同频率声波探头测试的深度不同,所标定的应力系数值差别较大,焊缝区域在拉压应力状态下应力系数变化最为明显,最大变化率为30.69%,热影响区和母材的变化率分别为14.03%和9.66%.      

千枚岩隧道施工变形与稳定性分析

以某高速公路千枚岩隧道为研究对象,采用数值模拟分析和现场监测两种方法研究了千枚岩隧道施工过程中初期支护的变形规律和二次衬砌的受力状态,并与现场实测数据进行对比分析。在开挖过程中隧道衬砌支护结构变形量大,完工后逐步趋于稳定;二次衬砌主要承受压应力,局部承受拉应力,但均小于极限应力值,衬砌结构稳定,相关研究结论对指导类似隧道施工具有工程实践意义。     

基于ROC曲线的驾驶疲劳脑电样本熵判定阈值研究

为了获得客观而准确的驾驶疲劳判别阈值,采用驾驶模拟实验研究方法,采集驾驶员在清醒及疲劳状态下的脑电信号,对比分析不同状态下脑电信号的时域特征,选取表征信号复杂程度的样本熵作为驾驶疲劳判别指标,并利用受试者工作特性曲线(receiver operating characteristic curve, ROC)分析方法,确定基于脑电信号样本熵值的驾驶疲劳判别阈值.研究结果表明:脑电信号样本熵值处于区间(0.32,0.71)时,驾驶员处于疲劳过渡时期,可能出现疲劳特征;脑电信号样本熵值小于阈值0.605时,判定驾驶员处于驾驶疲劳状态,准确率为0.95,该值可作为基于脑电信号样本熵的驾驶疲劳判定阈值.      

爆炸作用下储油罐基础的动力响应分析

基于Ansys/LS-DYNA软件,模拟储油罐燃烧爆炸后冲击波的变化及分布特征,研究储油罐基础的动力响应.结果表明:仅考虑重力效应的环墙基础的应力状态与计入爆炸冲击的动力分析结果不同,差异明显.动力最大竖向压应力是静力值的30倍,最大竖向拉应力是静力值的54倍;环墙的最大压应力小于混凝土抗压强度;爆炸荷载作用下环墙的环向拉应力超过混凝土抗拉强度,结合环墙上点的环向位移可推断环墙竖向开裂,此与环墙基础的灾后调查相符.     

碗扣式支撑架立杆内力发展过程研究分析

通过贵阳市贵安新区天河潭桥梁工程,对碗扣式支撑架立杆内力发展过程进行研究,结果表明翼缘最外侧碗扣式脚手架立杆上部轴心压力高与下部,在立杆最底部出现受拉情况需要设置抗拔构造。立杆上部内力变化幅度上下测点变化趋势相同,斜撑交叉点下面为受压状态,斜撑交叉点上面为受拉状态。支架翼缘下方立杆,立杆轴心越靠近立杆底部越小,在箱梁混凝土浇筑过程中会出现拉压交替现象,翼缘下方立杆,压力越靠近内侧压力越大,翼缘下方立杆上部压力越靠近外侧越大规律。     

基于最佳熵匹配的多通道海量数据快速搜索

为快速、准确地从海量试验数据中获取所需的与某一工况或状态对应的数据,通过分析常规时序搜索方法存在的问题,根据信源熵的原理和特点,提出了一种基于最佳熵匹配的多通道海量数据快速搜索方法.该方法用“状态匹配”代替常规的“时序匹配”,以检测熵值为主,所需参数少,对邻近时间的依赖性小,降低了因通道间时间同步产生的误差,搜索步伐大,速度快.结果表明,对于一些特定的工况,搜索速度可提高数千倍,匹配准确度提高,主要参数的相对误差均在0.05以下.     

沥青混凝土小梁断裂试验有限元模拟

文章使用内聚力模型模拟了沥青混凝土的小梁断裂试验,分析了试验过程中梁中间截面上的法向拉应力的分布、损伤规律和裂缝的形成与扩展情况。研究结果表明:在小梁断裂试验中,梁中间截面上法向拉应力在梁底端最大,向梁顶端逐渐减小;梁中间截面上损伤区域的损伤值随着荷载的增加而增加,并且损伤深度也逐渐增加;梁中间截面底端的损伤值达到1时,梁底端就会产生裂缝,而后裂缝向梁顶端扩展,扩展速率逐渐减小。     

基于多尺度排列熵和长短时记忆神经网络的航空发动机剩余寿命预测

针对航空发动机性能退化失效的变点和多状态参数的时间序列预测, 构建了基于多尺度排列熵算法和长短时记忆神经网络的剩余寿命预测模型; 使用多尺度排列熵算法对时间序列进行变点分析, 求解出性能退化过程中的突变点, 得到了有故障征兆的性能退化起始点; 构建了包含多变量的长短时记忆神经网络模型, 将多个状态参数代入到模型中得到对应的剩余寿命; 将变点后的航空发动机多状态参数和剩余寿命作为样本, 代入到长短时记忆神经网络模型中进行多步和多变量的时间序列预测; 通过综合航空发动机状态参数变点分析方法和时间序列预测模型, 得到最终的剩余寿命预测结果。研究结果表明: 多尺度排列熵算法能够及时监控各个状态参数的变化, 当发现状态参数异常时, 排列熵的值会发生跳变, 从而有助于及时发现故障征兆; 长短时记忆神经网络模型通过门控单元对长时间序列数据进行信息筛选, 充分保留了有效信息用于时间序列预测; 多变量长短时记忆神经网络能够对多状态参数进行同步分析, 并且将状态参数直接与剩余寿命相对应, 提高了模型效率; 通过多尺度排列熵算法和长短时记忆神经网络模型的结合, 能够考虑到航空发动机的多退化模式, 得到更符合实际退化过程的剩余寿命预测结果; 经过算例分析, 提出方法的剩余寿命预测的均方根误差为5.3, 与长短时记忆神经网络、反向传播神经网络和支持向量机相比, 误差分别降低了63%、72%和78%。      

基于在线地图交通态势分析的路网拥堵状态识别

为了实现道路网实时拥堵状态识别,以在线地图的历史延时指数为基础,用相邻路段有效拥堵状态发生时间顺序、持续时间阈值和流向流量关系识别传播性拥堵,用拥堵发生频率和持续时间阈值识别单路段系统拥堵,由此确定特定周期内的系统拥堵路段集合Nmax.以其集合范围内相邻路段时刻t的延时指数,以及其邻近拥堵持续时期的皮尔逊相关系数计算传播性系统拥堵程度值DtS;以非传播路段时刻t延时指数计算DtS?;综合前两者得到路网系统拥堵综合程度DtN,并找出该周期内的极限拥堵程度量化值.用Nmax内路段实时延时指数和实时拥堵路段数与极限拥堵状态对应的数值进行比较,计算实时拥堵程度的量化值.经实验证明,该方法能够反映路网系统拥堵形成的规律,实现路网实时拥堵状态的快速识别.     

疲劳破坏主裂纹的分形分析

通过实验分析得到的在不同应力循环次数下疲劳破坏试件的主裂纹.发现形成疲劳破坏断口的主裂纹随着应力循环次数的增加,主裂纹形成、发展并具有分形行为;当循环次数增加到一定值时,主裂纹的分形维数随着循环次数增加而减小;当发生疲劳破坏时,主裂纹的分维数近似等于1,对应的应力循环次数是灾变点.     

气液环簧组合式缓冲器非对称拉压特性动力学建模及冲击仿真

为解决气液环簧组合式缓冲器呈现非对称拉压动态特性问题，构建了气液环簧组合式缓冲器动力学模型，基于MATLAB/Simulink软件编制了考虑不同吸能元件特性的车辆冲击动力学模型程序，研究了两辆单车冲击及两列动车组冲击的动态特性。研究结果表明:组合式缓冲器动力学模型既能有效地模拟拉伸状态下环簧缓冲器的线性加载特性，又能较好地模拟压缩状态下气液缓冲器随冲击速度变化的非线性加载动态特性，即组合式缓冲器动力学模型体现了明显的非对称拉压特性；低速与中高速冲击过程中，组合式缓冲器动力学模型及车辆冲击模型可依次完整有效地模拟缓冲器-压溃管-防爬器-车体结构变形产生的缓冲吸能动态过程及磁滞拉压特性曲线；列车冲击速度为5 km·h-1时，最大车钩力及组合式缓冲器最大行程均小于缓冲器阻抗力和行程限值，其压缩加载特性曲线仅呈现出气液缓冲器的加载特性；冲击速度为20 km·h-1时，最大车钩力为2 900 kN，最大行程为534 mm，防爬器已经触发，其压缩加载特性曲线呈现出了气液缓冲器-压溃管-防爬器组成的连续力学特性，此时车体结构未发生破坏；冲击速度达到25~30 km·h-1时，列车开始发生结构破坏，车钩力陡升；全自动车钩与半永久车钩参数选型能够满足冲击速度20 km·h-1以内的列车车体结构安全性。