2024年, 第57卷, 第02期　
刊出日期：2024-02-15

  

• 全选
  |

• Select
  黏接结构在扭转循环载荷下力学行为的试验与理论研究

  张军, 王壮壮, 李海宇, 张梦杰

  天津大学学报（自然科学与工程技术版）. 2024, 57(02): 113-122.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  在应变控制的试验条件下，对圆柱形中空对接试件进行了扭转循环加载的试验，分析了平均剪应变和剪应变幅值对黏接结构的扭转循环应力松弛和软化的影响．试验结果表明：在扭转循环载荷作用下，黏接结构的应力-应变响应曲线形状为下凹形，说明该黏接结构在扭转循环载荷下黏接界面的变形较小，且黏接结构出现了扭转循环应力松弛和循环软化情况．松弛应力在初始阶段下降较快，但随着循环次数的增加逐渐稳定．循环软化在循环加载的初始几圈较为严重，随着循环圈数的增加而减弱．平均剪应变与剪应变幅值的增大都会导致黏接结构的扭转应力松弛与循环软化加剧．此外，通过此黏接结构在扭转循环载荷作用下的力学行为试验分析，本文提出了一个可描述黏接结构在扭转循环载荷下力学响应的非线性黏-弹性循环模型，考虑了扭转循环应力松弛及循环软化的变化规律，以及平均剪应变与剪应变幅值对其力学响应的影响．通过模型计算结果与试验曲线对比，可以看出模型计算的应力-应变响应循环曲线与试验曲线重合度较好，证明该模型可以较好地描述黏接结构在不同循环载荷条件下的力学行为．此研究结果可为黏接结构及相关复合材料疲劳损伤的预测与评价提供试验和理论支持．
• Select
  中压直流配电场景下混合型MMC过调制工况对运行稳定性的影响分析

  肖迁, 徐劲, 贾宏杰, 穆云飞, 金昱, 陆文标

  天津大学学报（自然科学与工程技术版）. 2024, 57(02): 123-136.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  混合型模块化多电平换流器(hybridMMC)可通过过调制运行实现中压直流(MVDC)配电网的直流故障穿越．现有研究未充分分析过调制工况下混合型MMC的运行稳定性，无法满足中压直流配电网的运行需求．为此，本文通过与正常工况进行对比，分析了过调制工况对混合型MMC运行稳定性的影响．首先，在电气与控制部分统一的dq坐标系下，构建考虑直流调制比的混合型MMC小信号模型，并将其与详细电磁暂态(EMT)仿真结果对比，验证所建立模型的准确性；其次，对比正常及过调制工况下的根轨迹，进而从控制参数可行域的角度分析了过调制工况对系统运行稳定性的影响；然后，基于主导模态特征根的虚部计算系统失稳时的振荡频率，并将其与相同控制参数下电磁暂态仿真结果进行对比，验证上述稳定性分析结果的正确性；最后，基于参与因子法计算各状态变量对于主导模态的参与程度，从而揭示对系统稳定性影响较大的关键状态变量．理论分析及仿真结果表明，混合型MMC的内部模态会随着交流及直流电流控制器参数的增大而逐渐趋于不稳定；相较于正常工况，过调制工况下混合型MMC控制参数可行域扩大，小信号稳定性提高．
• Select
  双路特征提取与度量的少样本细粒度图像分类方法

  冀中, 吴伊兵, 王轩

  天津大学学报（自然科学与工程技术版）. 2024, 57(02): 137-146.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  少样本学习旨在利用少量数据训练深度学习模型，并将其快速泛化到新任务中．在这一领域，少样本细粒度图像分类是最具有挑战性的任务之一，原因在于细粒度图像具有类内方差大、类间方差小的特点．为了解决这一问题，本文提出了一种基于距离与方向双重度量的神经网络，分别利用欧氏距离衡量特征间的绝对距离差异和余弦相似度衡量特征间的相对方向差异，以提升度量信息多样性和样本特征的判别性．同时，为了与当前先进的少样本细粒度图像分类方法对比，将特征提取器在不增加深度的前提下设置为双路形式，以适应不同度量方法对嵌入特征信息的需要．此外，设计了彼此分离的通道和空间注意力机制，分别通过自适应通道注意力和空间信息交叉注意力对不同阶段的提取特征进行增强，从而挖掘重要分类信息．最后，通过双相似度模块分别计算两种差异信息的度量结果，并选取一定权重融合得到最终的相似度分数，实现绝对差异与相对差异在度量空间中的协调补充．在4个主流细粒度图像分类数据集上进行实验对比与分析，最终结果表明了所提方法在相同设置下最多实现了7.0%左右的分类准确率提升．
• Select
  基于多监督的三维人体姿势与形状预测

  张淑芳, 赖双意, 刘嫣然

  天津大学学报（自然科学与工程技术版）. 2024, 57(02): 147-154.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  三维人体重建技术指通过图像或视频建立有相应姿势和体型的三维人体模型，其在虚拟现实(VR)、网游、虚拟试衣等方面有着十分广泛的应用前景．其中，参数化的三维人体模型由于参数数量的局限，重建精度较低，缺少细节特征．为了提升参数化三维人体模型的重建精度，增加其脸部与手部细节，提出一种基于多监督的三维人体模型重建方法．该方法结合传统的回归方法和优化方法，利用卷积神经网络回归出参数化人体模型的参数，得到一个较为粗糙的人体模型，将该模型作为初始模板进行拟合和迭代优化，将带有脸部和手部的全身密集关节点信息和轮廓信息作为回归网络的2D监督，同时使用迭代优化后的人体模型作为回归网络的3D监督，最终可由一幅图像获得一个多细节、高精度的参数化三维人体模型．定性分析结果表明，该方法为人体拟合过程提供正确的拟合方向，可有效减少非自然姿势的出现，提高三维人体模型重建的准确度．全身密集关节点监督可为模型增加更多手部与脸部的细节，而轮廓监督可减少重建的人体模型与图像中人体的像素级偏差．定量分析表明，该方法在数据集Human3.6M上的平均逐关节位置误差(MPJPE)为59.9 mm，较经典方法 SPIN减少了4.16%，对关节点进行刚性对齐后模型的平均逐关节位置误差(MPJPE-PA)低至38.2 mm，较SPIN减少了7.06%.
• Select
  NiW/介孔Y型分子筛催化剂上菲加氢裂化过程研究

  唐忠利, 张满, 陈嘉诺, 王希涛, 张东辉, 李文彬

  天津大学学报（自然科学与工程技术版）. 2024, 57(02): 155-164.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  为了实现对煤焦油中副产物多环芳烃菲的有效利用，采用等体积浸渍法制备了介孔Y型分子筛负载金属Ni、W催化剂，利用XRD、H2-TPR、BET、SEM-EDS对制备的催化剂进行表征分析，并在固定床反应器中考察催化剂上菲加氢裂化性能，探讨了反应过程中空速、气液比、温度、压力对催化剂积碳率、菲的转化率、液体收率及产物分布的影响．研究表明，增加空速和气液比会降低催化剂的积碳率，过高的反应温度会导致催化剂快速地积碳失活．通过定时采样对裂解产物分析得到菲在催化剂上的裂解率变化情况，同时也能反映出催化剂的稳定性．对反应过程条件优化得到的最优条件为：空速6 h~(-1)，气液比750，温度400℃，压力6.5 MPa．此时，菲的裂解率可以稳定在99%以上，同时催化剂保持较高的稳定性，在4 h内未出现活性降低．
• Select
  海上单桩基础风机土体阻尼校核与预测方法研究

  苏凯, 朱洪泽, 周俊龙, 赖旭

  天津大学学报（自然科学与工程技术版）. 2024, 57(02): 165-173.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  对长期承受动荷载作用的海上风机而言，土体阻尼是影响其疲劳寿命的重要因素之一，不同学者对其考虑方式尚未统一，同时土体阻尼的输入和校核结果间存在一定差异．针对这一问题，本文以江苏黄海某风机工程项目为依托，在ABAQUS软件中建立单桩基础式海上风机有限元计算模型，设计了包含风机结构壁厚、基础埋深、结构密度及土体阻尼等因素的系列计算方案，采用自由振动分析对土体阻尼输入与校核间差异性进行系统研究，并设计正交试验采用极差分析方法进行各因素的影响权重分析，在此基础上基于多参数非线性回归分析提出了综合拟合公式，并给出相应土体校核阻尼预测方法．结果表明：风机土体阻尼校核结果远小于其输入值，仅为后者的2%～15%；校核阻尼与风机结构壁厚、结构密度呈正相关关系，与基础埋深呈负相关关系，但当基础埋深达到8倍桩径后，则基本不再影响校核结果；以上各因素并非线性独立，三者共同作用决定土体阻尼校核结果，其中结构壁厚影响最为显著，其次为结构密度，最后为基础埋深；本文提出的以结构壁厚与校核结果间幂函数为基础的拟合经验公式，其拟合精度良好，可有效模拟各因素与校核阻尼间的关系，同时可为同类型风机土体阻尼校核预测提供数学基础．
• Select
  坝基灌浆量预测ISSA-Stacking集成学习代理模型研究

  祝玉珊, 王晓玲, 崔博, 陈文龙, 轩昕祺, 余红玲

  天津大学学报（自然科学与工程技术版）. 2024, 57(02): 174-185.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  灌浆量预测对坝基灌浆施工具有重要意义．由于灌浆工程隐蔽且复杂，传统方法难以实现准确高效的灌浆量预测．代理模型是一种能够建立影响因素与响应值之间近似关系的快速求解方法，然而单一代理模型的预测稳定性和准确性较低，组合代理模型仅将单一模型结果进行加权平均，预测精度仍有待提高．为解决上述问题，本文提出一种ISSA-Stacking集成学习代理模型新方法用于灌浆量预测研究．首先，针对灌浆量预测具有数据量小、影响因素与灌浆量之间非线性关系复杂且预测不确定性较大等特性，基于Stacking集成学习策略，选取在小样本预测中表现优越的支持向量回归(SVR)、具有良好非线性拟合能力的BP神经网络(BPNN)和预测泛化性能及稳定性高的随机森林(RF)等算法作为基学习器，采用自适应学习和不确定性处理能力强的自适应神经模糊推理系统(ANFIS)作为元学习器以集成上述机器学习算法的优势，构建具有更优预测性能和泛化能力的Stacking集成学习方法作为代理模型；其次，为进一步提高模型预测精度，采用混沌理论和Lévy飞行策略改进的麻雀搜索算法(ISSA)对集成学习代理模型进行参数同步优化；最后，将所提ISSA-Stacking集成学习代理模型应用于某实际灌浆工程的灌浆量预测并与其他方法进行对比分析．结果表明，所提方法具有较高的预测精度，绝对平均误差仅为0.21 m3；与组合代理模型及单一代理模型(SVR、BPNN和RF)相比，平均精度分别提高24.34%、30.84%、32.68%和26.56%，为灌浆量预测提供了一种新思路．
• Select
  混合联肢PEC墙结构简化力学分析模型及承载力计算

  周巧玲, 赵仕兴, 苏明周, 石韵, 周婷

  天津大学学报（自然科学与工程技术版）. 2024, 57(02): 186-200.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  为克服钢筋混凝土墙肢底部易发生脆性破坏的缺点，提高联肢剪力墙结构的抗震性能，采用PEC剪力墙肢代替混合联肢剪力墙结构中的钢筋混凝土剪力墙肢，形成新型混合联肢PEC墙结构．通过改变钢连梁截面尺寸、PEC墙肢宽厚比以及楼层数形成3个系列共8个模型，研究了弹性耦连比和改变弹性耦连比的方式对混合联肢PEC墙结构滞回性能和应力分布的影响．结果表明：各个系列模型滞回曲线均饱满而稳定，未出现明显捏缩现象，证明混合联肢PEC墙结构抗震性能好、耗能能力强，适用于高烈度抗震设防地区；与已有联肢墙结构研究成果一致，弹性耦连比是影响混合联肢PEC墙结构整体性能的主要因素，并不会因为实现方式不同而影响结构应力分布规律；为保证结构达极限承载能力状态时各层钢连梁均发生剪切屈服并充分发展塑性，同时避免受拉侧墙肢发生延性较差的小偏心受拉破坏，应控制弹性耦连比小于等于70%；基于有限元模型分析结果，探讨了混合联肢PEC墙结构受力机理，建立了结构简化力学分析模型，给出了极限承载力计算公式；试验及有限元模型分析结果与理论计算结果误差在15%以内，且均为理论值偏低，证明本文提出的混合联肢PEC墙结构极限承载力计算公式精度较高且偏于安全，可用于计算结构极限承载力．
• Select
  多自由度振荡浮子装置波浪爬升特性试验与数值模拟

  于通顺, 陈星羽, 唐渔滢, 宋昊阳, 梅淙堡, 黄淑亭

  天津大学学报（自然科学与工程技术版）. 2024, 57(02): 201-208.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  增加振荡浮子式波浪能发电装置的自由度可以拓宽设备的捕获频带，从而有效地提高其捕获效率，但这也意味着浮子与波浪间的作用过程更加复杂，产生的波浪爬升等非线性现象不容忽视，严重时甚至会发生越浪从而降低浮子装置的使用寿命和效率．本文开展了规则波作用下多自由度浮子迎浪侧波浪爬升特性的物理模型试验，对单自由度运动和多自由度耦合运动的浮子上的波浪爬高进行了比较，以分析在有无动力输出装置(power take-off,PTO)阻尼条件下自由度之间的相互作用效应，并使用数值模拟分析耦合运动浮子周围的流场分布．结果显示，增加自由度可以导致没有PTO阻尼的浮子上的波浪爬高显著降低，有效降低越浪风险．对于有PTO阻尼的多自由度振荡浮子，增加垂荡方向上的PTO阻尼力对波浪爬升有很大影响．三自由度耦合运动浮子能更好地利用波浪能并具有更好的安全性．
• Select
  地下管廊抗震研究现状综述

  梁建文, 陈慧芳, 李东桥, 巴振宁

  天津大学学报（自然科学与工程技术版）. 2024, 57(02): 209-222.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  针对地下管廊工程建设高速发展、抗震减灾需求愈发凸显的现状，综述地下管廊抗震研究现状．首先，通过国内外以往的震害实例，对地下管廊的震害形式、震害影响因素及震害机理进行了系统性总结．其次，从拟静力试验和振动台试验两个方面总结了地下管廊抗震性能的试验研究现状．再次，总结了地下管廊抗震分析的简化分析方法、动力时程方法、地震易损性评估及减隔震技术的研究现状．最后，基于文献综述提出了目前地下管廊抗震研究亟待解决的问题并做出展望，以期促进地下管廊抗震研究的发展．研究表明：地下管廊在地震作用下的破坏形式主要有混凝土剥落、裂缝贯通、接缝错位或张开、管廊受剪断裂等；地震作用下地下管廊穿越非均匀场地时动力响应的放大效应显著，地下管廊穿越软硬交互等非均匀场地时的抗震性能研究值得重视；交叉节点是地下管廊的薄弱环节，交叉管廊的抗震设计方法研究值得关注；预制管廊接头易受到地震破坏，不同类型预制管廊接头的抗震性能研究需深入探索；城市大型地下管廊系统抗震性能受到不同交叉节点和不同管廊之间的交互影响，高效的地下管廊系统建模方法和高效的简化分析方法亟待研究；城市大型地下管廊系统地震易损性分析是重要的发展方向；地下管廊的减隔震技术值得发展．