摘要：为推广拓扑优化设计方法的工程应用,需要在设计过程中考虑结构鲁棒性以应对实际工程荷载的随机性。本文基于神经网络提出了鲁棒性结构拓扑优化设计的高效方法。该方法通过优化Fourier-TOuNN神经网络的权值更新描述结构拓扑的密度变量,并引入随机荷载下结构柔顺度平均值和标准差的加权总和作为目标函数,从而定义了随机荷载下的结构鲁棒性优化问题。利用神经网络的自动反向微分功能,实现了优化过程中灵敏度的直接求解。借助Fourier-TOuNN细部尺寸可控特性,可在结构中生成细小支撑以抵抗随机荷载。数值算例表明,采用本文提出的方法可以高效地获得鲁棒性稳健的优化设计结果。

摘要：与固定式海上风力机相比,漂浮式海上风力机的振动问题更为突出,进一步控制漂浮式海上风力机的振动成为了工程难题.针对此问题,探索了惯容调谐质量阻尼器(惯容-TMD,即IBA)系统对半潜式海上风力机的振动抑制效果,并提出一种基于结构阻抗的惯容-TMD综合优化设计方法,从整个设计空间出发保证惯容-TMD的最优性.为寻求最优的减振效果,基于达朗贝尔原理建立风力机-惯容-TMD动力学模型,采用双IBA的控制策略同时对半潜式海上风力机浮台和塔筒的振动响应进行抑制,并从增益效果角度,比较了双IBA与双TMD的减振性能.最后对OpenFAST软件进行二次开发,数值验证了风浪联合作用下双IBA相对于双TMD减振性能的提升.结果表明:双减振装置的减振性能相较于单个减振装置有明显提升,且双IBA振动控制效果要优于双TMD;此外,基于惯容器质量增益效果,在达到最优TMD相同减振效果的情况下,机舱惯容-TMD(NIBA)和浮台惯容-TMD(PIBA)分别可将结构减振器中质量元件的质量减少23.9%和32.2%,大幅降低装置成本.

摘要：试验共设计16个推出试件,探究螺栓直径、螺栓等级、螺栓预紧力和剪力键类型对钢-预制超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)组合梁中高强螺栓剪力键抗剪性能的影响.试验结果表明,推出试件以剪力键剪断为主要破坏模式.螺栓剪力键的抗剪性能随螺栓的直径和螺栓等级的增大而提高;螺栓预紧力仅对初始抗剪刚度有影响;相比于传统焊钉剪力键,螺栓剪力键的单栓抗剪承载力有所下降,但整体抗剪性能仍满足结构性能要求.结合试验结果和国内外规范公式,提出一条更精确的计算公式用以预测钢-预制UHPC组合梁中螺栓剪力键的抗剪承载力.

摘要：通过构建太阳能驱动电絮凝+重力驱动陶瓷膜滤+紫外消毒的一体化雨水处理设备,对模拟屋面雨水进行处理。结果显示,太阳能光伏发电系统的产电量可完全满足该系统的运行需求。在长期运行中,该系统对浊度、总磷、UV254、氨氮、CODMn等具有良好的去除效果,其中,浊度、总磷、氨氮去除率接近100%。在电絮凝预处理的作用下,重力驱动陶瓷膜滤面生物净水层孔隙率增加,产水效能提高,且在系统暂停运行90 d后,陶瓷膜面生物净水层的微生物仍保持良好的生存状态,重启后能够在维持高效率去除氨氮的同时保持稳定的膜通量,这一优异性能匹配了雨水的间歇性降水和水量不稳定性的特征。通过紫外消毒系统可有效杀灭膜滤出水残留细菌,进一步提高出水的微生物安全性。此外,该装置全程结合太阳能和屋面距离地面的重力势能作为驱动力净化雨水,节约能耗,可为分散式屋面雨水收集利用提供技术支撑。

摘要：为提高建筑项目节水效率,从建筑全寿命周期节水的角度出发,针对项目施工以及运营过程中的节水与水回收利用体系进行集成设计,借助BIM技术的三维建模、模拟施工进行深化设计,通过施工阶段水回收利用系统的集成、运营阶段永久设施和施工阶段临时设施的集成,构建基于BIM的建筑全寿命周期节水与水回收利用集成体系。

摘要：为均衡提高危化品航运的经济性、安全性和环保性,考虑多类风险的协同控制,研究内河危化品航运组织的多目标优化建模与算法设计,解决航线设计、配船和货物配载的优化方案。研究针对危化品泄露事故,设计环境风险扩散模型;考虑船舶冲撞桥梁和危化品爆炸的联合作用,设计损毁风险度量模型。以经济收益最大化和风险最小化为目标,构建0-1混合整数非线性规划模型,并使用分阶段的遗传算法进行求解。最后,通过多个算例验证模型算法有效性。结果表明:危化品航运优化模型和算法能提供多个有效方案;相较于传统风险模型,新的损毁风险度量模型能增加3.97%的收益;相较于增广ε-约束法,新算法可缩短63.80%的求解时间,且保有一定的计算稳定性。

摘要：为提高特大暴雨下地铁车站人员救援与疏散效率,提出地铁人员的应急救援与疏散优化建模与求解方法,旨在协同优化救援中心选址、应急路径设计与分配决策。针对特大暴雨的危害性和地铁被困人员的心理恐慌程度,改进感知风险度量模型。结合应急救援与疏散的阶段性,建立成本和感知风险最小的应急救援与疏散的选址-路径优化模型。设计基于分解多目标进化算法和分支切割算法的两阶段求解步骤。最后,通过郑州实例和测试算例,验证新模型和算法的有效性。计算结果表明:新模型和算法能在2.13 s内求得有效方案;相较于传统风险模型,新模型能够降低9.03%的运输成本;相较于常规的多目标优化算法,新算法能缩短至少60.00%的求解时间,并有较高的计算稳定性。

摘要：为降低建筑废弃物运输系统的碳排放量、规避潜在的环境危害,提出一类优化建模与求解方法,旨在协同优化多类设施选址、多节点运输路径选择和运量分配问题。根据系统能耗特征和废弃物环境传播特性,建立碳排放和环境风险度量模型;引入网络流守恒约束,构建总碳排放量、总环境风险和总成本最小的选址-选线模型;根据模型计算复杂度,设计基于“TOPSIS-遗传算法”的两阶段求解方法。最后,以深圳市实例和多个测试算例验证模型和算法的有效性。计算结果表明:新模型和方法可在310 s内提供多个有效方案,新方案可降低52.72%的总碳排放量和12.32%的总环境风险,新算法可提升14.29%的求解优化率,且有较强的计算稳定性。

摘要：给排水科学与工程专业实验教学是工程教育认证的重要环节,是高校本科教学体系的重要支撑,是培养学生分析问题、解决问题和提高动手能力的重要途径。构建完善的专业实验教学体系是给排水科学与工程专业基于OBE理念提升大学生专业知识和专业技能的关键途径,且有利于加强对大学生创新意识、创新能力、协助精神的培养。以近三年来广东工业大学给排水科学与工程专业的实验教学改革为例,探讨了地方院校基于OBE理念构建专业实验教学体系的措施。

摘要：针对“水质工程学”课程教学在支撑给排水科学与工程专业毕业要求过程中存在的问题,实施了以强化工程思维为导向的“水质工程学”课程改革。通过结合现行的翻转课堂的教学设计,建立“课堂实例分析+课后方案设计+综合性考核”的教学模式,并结合“水厂课程设计”和“污水处理厂课程设计”的实践环节进行知识点扩展和工程思维强化,形成了适应于院校给排水科学与工程专业水处理方向专业技术人才的多环节培养模式,结果表明,课程改革实施方案科学合理,实施后有效提升了学生对毕业要求分指标点中“解决给排水科学与工程专业的复杂工程问题”方面的达成度,符合工程教育认证下专业核心课程持续改进的要求。