摘要：振动问题与人类日常生活和科技发展紧密相关.振动不但会干扰人类的生活、影响人类健康,也会造成建筑物、机械设备和精密仪器无法正常使用甚至损坏.于是,在航空航天、汽车工程、船舶工程、大型结构及精密仪器加工等领域,人们利用弹性元件或控制装置形成有效的振动隔离或消除装备,有效的隔振能够提高人员和装备的安全性、稳定性、可控性和舒适性.现代结构的大型化和复杂化发展,对隔振和消振器的宽频抑振效果提出了新挑战.然而,基于线性理论的设计优化方法在分析和应用中出现了无法调和的矛盾,即,如果要拓宽隔振频带,就必须降低隔振结构的刚度,这导致结构承载能力下降.本文对典型的非线性隔振器高静低动设计方法、动力学建模、动力学分析进行了详细的综述,阐明不同机理下呈现的恢复力本构和准零刚度设计准则,在面向航空航天、精密加工、汽车船舶等领域的不同需求时,能够从动力学特征上进行选型;另外,关注到基于仿生和超结构的隔振和消振设计方法,在非线性恢复力本构的力学机理解释和调控上产生了新的问题和挑战,引发出变刚度、大变形动力学分析及其控制新方法、新策略和实验新技术的研究;最后,随着结构零部件向着轻质化和柔性化的方向发展,运动部件末端的隔振效果受限于部件的柔性,即使通过耦合多层准零刚度结构也难以实现被隔结构在空间上的快速定位,关注到时滞控制的调幅调频机理,本文对时滞抑振原理及设计方法进行讨论,提供时滞抑制柔性低频振动成功案例,为极端工况下的有效、简单、快速的主动隔振消振提供了可能性.未来,基于大数据时代的数据密集型研究范式,非线性隔振和消振技术将面向复杂工况实现更精确、更智能的控制效果,在精密仪器、航空航天等国家重大需求领域实现泛化应用.

摘要：设计加工了可单独控制孔压和围压的三点弯试验装置,对多组均质性较好的岩石试样在不同孔隙压力条件下进行了三点弯试验,同时建立考虑2D流固耦合的有限元数值模型,采用LVDT测量的裂纹张开位移和DIC(数字成像技术)监测裂尖处应变分布,对建立的有限元模型进行验证和标定,得到裂纹扩展过程中尖端附近的孔压分布及裂纹扩展参数。研究结果表明,岩石破裂过程中裂纹尖端前部存在低孔隙压力区,该低孔隙压力区在裂纹尖端附近形成非均匀孔隙压力分布,使岩石I型断裂韧性大于均匀孔隙压力条件下的I型断裂韧性;I型断裂韧性增加幅度与低孔隙压力区孔隙压力梯度正相关。

摘要：以铝蜂窝夹层板为对象,通过低速落锤试验及包含面板、胶层及蜂窝的细节仿真模型,探究了蜂窝胞元直径、蜂窝壁厚、面板厚度及冲头半径参数影响下低速冲击响应曲线及损伤模式的变化情况,确定在试验工况下的3种损伤模式:芯层屈曲、芯层剪切及夹层板穿透,其中芯层剪切模式具有更好的吸能分布。结果表明:蜂窝胞元直径与蜂窝壁厚对冲击响应与损伤模式具有类似的影响,面板厚度增加可以较大程度地提升抗冲击性能,冲头半径的大小会显著影响损伤模式。在此基础上建立与上述参数相关的损伤模式极限载荷公式,绘制相应的损伤模式图,为铝蜂窝夹层板的抗冲击设计提供参考。

摘要：双柱式排架墩被广泛应用于桥梁下部结构,同时在历次破坏性地震中震害普遍且严重。基于保险丝的损伤控制理念,可通过设置防屈曲支撑(buckling restrained brace,BRB)等可更换的耗能装置来提升双柱墩的侧向承载力和耗能能力。当BRB按人字形和单斜式布置时,其耗能能力不能得到充分利用。该研究将肘节式支撑系统和BRB相结合,发展一种能够放大BRB位移的肘节式耗能减震体系,从而提升了BRB的耗能减震能力,并针对此保险丝体系,推导出由桥墩材料、几何属性和位移放大系数等无量纲参数控制的BRB核心段长度取值范围表达式,还绘制了位移放大系数的三维等高线图用于保险丝的设计。选择具有不同破坏形式的两个双柱墩进行保险丝设计,确定BRB的设计参数,建立动力分析模型并输入4组不同类型的地震动进行增量动力分析,考察了人字形、单斜式和肘节式BRB保险丝体系在不同地震动强度下对双柱墩的减震效果。结果表明:同等设计条件下肘节式BRB体系的减震效果最好,BRB的变形得到了放大并充分发挥了其滞回耗能作用,从而将双柱墩的地震损伤控制在轻微破坏甚至于弹性状态,而对应的人字形BRB体系减震效果则最差。

摘要：采用211条脉冲型地震动计算得到了保证率分别为50%(平均谱)和84%(平均谱+1倍标准差谱)的近断层地震动反应谱,将得到的反应谱与GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》中推荐的近断层区设计谱进行了比较。结果表明,我国抗震规范中针对近断层区给出的设计谱幅值调整方法不能保证近断层区的结构具有足够的安全性,表现为调整后的设计谱值在某些周期段上仍小于实际的近断层地震动反应谱值。根据比较结果,提出了基于我国抗震规范设计谱形式的近断层区抗震设计谱修正方法,通过提高设计谱幅值和限制特征周期最小值来实现修正,将我国抗震规范中的设计谱幅值增大1. 5倍、特征周期下限取0. 75s(多遇地震)和0. 80s(罕遇地震),所提的近断层区抗震设计谱,保证率可达到84%。所提出的抗震设计谱及变形验算的设计建议简单且易于在工程中使用,研究结果可为近断层区的结构抗震设计提供参考。

摘要：以Cu(NO_3)_2·3H_2O和Ce(NO3)3·6H_2O为改性剂,采用溶胶-凝胶法制备Cu-Ce/TiO2。通过正交设计与多元非线性回归结合分析Cu-Ce负配载量、Cu与Ce摩尔比、烧结温度对Cu-Ce/TiO2湿性能和光催化性能的显著性。获得优化Cu-Ce/TiO2制备参数,运用SEM、LPSA、XRD和UV-Vis对优化Cu-Ce/TiO2进行性能研究和表征分析。结果表明,各因素对Cu-Ce/TiO2湿性能和光催化性能的影响重要程度顺序:Cu-Ce负配载量>Cu与Ce摩尔比>烧结温度>空白因素。优化Cu-Ce/TiO2制备参数:Cu-Ce负配载量为3.26%、Cu与Ce摩尔比为0.87∶1、烧结温度为505℃。优化Cu-Ce/TiO2的湿性能为0.0869g·g-1,光催化性能为50.7%。Cu-Ce/TiO2形貌较好,粒径分布为1 183.68~3 916.05nm,促使吸收边带发生红移。

摘要：为了给公路钢桥损伤等效系数λ的准确编制提供理论依据,引入等效疲劳细节强度和综合疲劳抗力系数(comprehensive fatigue resistance factor, CFRF)概念,构建三段式S-N曲线条件下λ系数的精确解,提出基于临界CFRF指标的安全寿命设计极限状态分析方法;在此基础上,通过开展实际交通流模拟,分别对等效内力幅简化计算方法精度、载荷谱疲劳设计极限状态分布以及规范λ_(max)系数合理性等问题进行分析讨论。研究结果表明,载荷谱等效应力幅Δσ_(E2)的理论解对应于等效疲劳细节强度,λ系数精确解具有疲劳抗力门槛属性;在λ系数近似标定方法中,二次等效法相比于单斜率法更适用于公路钢桥载荷谱,绝大部分工况下仅略高于精确解5%;λ_(max)<λ的疲劳设计极限状态主要出现在峰均比较小的短跨径桥梁载荷谱中,但此类载荷谱的等效疲劳细节CAFL在长周期模拟中有较大概率会被极值超越,采用超限损伤极限状态作为λ系数的限值策略表现出一定的不安全性;当前规范制定的λ_(max)对于大交通流、多车道均匀作用工况标定的λ系数存在一定低估情况;考虑到实际工程中载荷谱的复杂性,不建议取用统一λ_(max)值进行安全寿命设计极限状态限定。

摘要：多孔含油保持架凭借其内部微孔隙结构存储和释放润滑介质实现自润滑效应,对保持架自身微米、亚微米级孔隙结构的几何建模是其多力场作用过程及自润滑机理分析的前提。针对现有多孔材料建模方法孔隙率大、局部失真等问题,基于冷压烧结工艺的成型原理,提出一种面向多孔保持架二维及三维结构的数字化快速建模方法。基于随机种子方法确定颗粒中心位置及颗粒几何尺寸,结合堆叠原理模拟颗粒在烧结过程中随机堆叠挤压过程,采用伪随机数发生器确保多次堆叠过程的颗粒中心及尺寸的随机性。在此基础之上,借助Rhino软件完成三维建模并与真实多孔含油保持架结构进行对比验证。最后通过COMSOL Multiphysics平台开展多孔保持架二维几何建模及多场耦合分析,从微孔隙内部的流动与传热过程分析验证了本文建模方法的可行性与正确性,为小尺度孔道、小孔隙率三维模型构建提供了新思路。

摘要：利用甲烷(CH_4)气体分子在1.6μm的吸收特性,使用中心波数为6 046.96cm^(-1)的蝶形分布反馈式(DFB)激光器和自制的大内径光声池,设计了一款紧凑高灵敏的CH_4气体传感器。为了进一步增强输出光声信号强度,一个具有高反射率的平面镜放置在光声池后,使透射光束被反射后,二次通过光声池,增强了光与被测气体的作用距离,使光声信号提高了1.9倍。传感器各项参数,包括调制频率、调制深度及气体流速被优化。在标准大气压和1s的积分时间下,该传感器最终获得的探测灵敏度为0.21ppm,1σ归一化等效噪声系数(NNEA)为2.1×10^(-8 )cm^(-1)·W·Hz^(-1/2)。该甲烷传感器使用性价比高的DFB近红外激光二极管作为激发光源,装置简单,成本低廉可以满足大气环境检测、矿井瓦斯监测、工业过程控制及无创伤医疗诊断等领域的需求。

摘要：微表情识别旨在揭示目标对象隐藏的真实情感,其在人机交互、心理诊断以及意图预测等领域具有重要应用价值。然而,微表情表达强度微弱、时间短暂且面部运动单元间存在长距离依赖,使得传统卷积神经网络难以有效表征微表情动态特征。此外,微表情特征与受试者身份以及面部外观信息存在强耦合性,不利于分离和提取微表情语义信息。为了解决上述问题,本文提出了一种基于视觉Transformer和运动特征选择的微表情识别算法。首先,利用TVL1光流算法计算水平和垂直光流运动图,用以表征面部运动。随后,利用视觉Transformer网络编码微表情发生时面部运动单元间的运动依赖关系,为了进一步提升特征表达能力,本文设计了特征选择融合模块(Feature Selection Fusion Module,FSFM)以实现微表情关键的局部信息的有效获取,并引入空间一致性注意力模块(Spatial Consistency Attention Module,SCAM)以确保不同运动特征在空间分布上的一致性。此外,本文提出的交叉注意力融合模块(Cross Attention Fusion Module,CAFM)能够增强微表情语义信息的表征能力。与现有方法相比,本文所提出的算法在三个权威的微表情数据库上微表情识别任务中表现出显著的准确率提升,进一步验证了该方法的有效性与优越性。