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期刊信息/Journal information
中南大学学报（自然科学版）
中南大学
中南大学学报（自然科学版）

中南大学

黄伯云

月刊

1672-7207

zngdxb@csu.edu.cn

0731-88879765

410083

湖南省长沙市中南大学校内

中南大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Central South University（Science and Technology)CSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中南大学主办的一本以有色金属和稀有金属为主的综合性学术刊物，主要刊登地质采矿、矿物工程、有色冶金、材料科学与工程、机械工程、自动控制工程、计算机科学、应用数理化等方面的学术论文和科研成果，可供有关高等院校师生，研究院研究人员、厂矿企业及地质队工程技术人员在教学、科研和生产工作中参考。
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    双柱悬索拉线塔风致倒塌易损性分析

    李正良张智航王涛
    255-267页
    查看更多>>摘要：作为风敏感结构,双柱悬索拉线塔在强风荷载作用下易遭受不同程度的损伤甚至发生倒塌破坏,因此,有必要对其进行风灾易损性分析.为此,本文提出一种双柱悬索拉线塔风致倒塌易损性分析方法.首先,考虑结构参数的不确定性,基于拉丁超立方抽样建立双柱悬索拉线塔不确定性模型,完成所有样本模型的非线性静力推覆分析;然后,利用B-R准则和对数正态分布函数拟合得到双柱悬索拉线塔倒塌易损性曲线;最后,研究风向角和拉线初张力对结构倒塌易损性曲线的影响.研究结果表明:相较于确定性倒塌分析,不确定性倒塌分析能够更好地评估双柱悬索拉线塔的抗风承载能力;风向角对双柱悬索拉线塔的倒塌易损性影响较大,结构的最不利风向角为45°,当基本风速小于56.5 m/s时,结构在任一风向角下的倒塌概率都很小;拉线初张力对结构倒塌临界风速无影响,但对立柱顶点位移易损性曲线影响较大;增大拉线初张力,左右侧立柱的顶点位移易损性曲线均向左移动,且其对背风侧立柱的影响更大.

    双柱悬索拉线塔风灾易损性初张力

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    基于CEL方法的瓷砖智能化铺贴质量数值分析

    吴楷张艳荣孔祥明张浩楠...
    268-278页
    查看更多>>摘要：基于耦合的欧拉-拉格朗日方法(CEL方法)建立瓷砖-瓷砖胶-混凝土流固耦合施工模型,模拟研究机器人的布料方式、布料管数和荷载类型对瓷砖回弹量、接触面积、缺陷分布等铺贴质量指标的影响规律和机理.研究结果表明:与垂直布料相比,水平布料瓷砖胶的塑性变形较小,胶条形态保持稳定且呈等间距分布.布料管数增加对瓷砖回弹量与接触面积均无影响,但会使瓷砖-瓷砖胶的界面缺陷明显变窄且分布更加均匀.相较于单一的直压荷载,耦合垂直振动荷载引起的不均匀塑性变形导致瓷砖回弹量和瓷砖-瓷砖胶接触面积同时降低;而耦合剪切振动荷载既有利于消除瓷砖回弹量又能显著增大瓷砖-瓷砖胶接触面积,有效减少界面缺陷.

    CEL方法智能化施工铺贴质量数值分析

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    小口径CFRP-方截面钢管混凝土受弯性能研究

    戴雨辰陈铁林王风
    279-290页
    查看更多>>摘要：为研究小口径CFRP-方截面钢管混凝土的受弯性能,使用钢管外径分别为30、32、35 mm的3种试件(分别命名试件A、B和C)开展12组三点弯曲试验,观察试件的破坏形态并获得荷载-位移曲线.通过测得试件应变变化,对试验构件受弯性能进行分析.利用有限元软件ABAQUS对试件进行非线性有限元分析,并对钢管与水泥之间的黏结能力、水泥立方体试块抗压强度以及CFRP布厚度3组参数进行参数敏感性分析.研究结果表明:钢管内填充水泥与外缠CFRP布均可以提高试件的抗弯承载力最大值以及抗弯刚度;当钢管、水泥、CFRP布3种材料结合在一起时,提升效果最为明显,A、B、C这3种试件的抗弯承载力最大值分别提高了81.6%、93.3%和92.6%;钢管内是否填充水泥与试件的最终破坏形态有明显关联.有限元分析与试验所得荷载-位移曲线吻合较好,破坏模式一致.CFRP布厚度对抗弯承载力最大值以及梁的抗弯刚度有明显影响.

    隧道工程CFRP约束钢管混凝土受弯性能非线性有限元分析

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    三向非等压应力场下围岩主应力差与塑性区分布关系研究

    刘洪涛韩子俊韩洲陈子晗...
    291-306页
    查看更多>>摘要：首先,以弹性理论为基础推导出考虑巷道轴向应力影响的主应力差解析式,通过变化水平侧压比、轴向侧压比研究完全弹性条件时不同应力场下主应力差分布形态演化规律.其次,推导出考虑轴向应力作用的围岩塑性区近似解,研究不同应力环境下围岩的塑性区形态演化规律.最后,对比分析主应力差及塑性区形态特征,研究二者分布形态的对应关系,并通过数值模拟验证理论分析的正确性.研究结果表明:在弹性理论下,三向应力场条件的主应力差值分布会呈现圆形、椭圆形、蝶形3种形态的演化规律;在考虑巷道塑性破坏的情况下,主应力差值在σx、σz较小一侧形成峰值壳,在较大一侧形成卸压壳.在不同水平侧压比及轴向侧压比情况下,围岩塑性区形态会呈现圆形—椭圆形、椭圆形—蝶形、蝶形恶性扩展3个阶段的演化过程.巷道主应力差的分布形态在一定程度上可以反映塑性区形态,主应力差和塑性区在相同应力条件下的形态特征具有逐一对应关系,且二者形态在很大程度上由水平侧压比决定,轴向侧压比对塑性区形态影响较小.160206回风巷在偏转式主应力差集中区形成非对称异化特征.本文基于分析及现场破坏情况提出的联合协同支护技术在现场应用效果较好.

    主应力差轴向应力巷道塑性区非静水压力场围岩控制

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    含粗骨料膏体输送管道磨损机理及参数优化

    常英杰吴爱祥阮竹恩王贻明...
    307-316页
    查看更多>>摘要：为探究不同管道参数对管道磨损的影响,并对管道参数进行优化,运用响应面法(RSM)开展含粗骨料膏体充填管道输送的数值模拟研究,基于RSM试验结果分析单因素和多因素耦合对管道磨损的影响,并运用MATLAB对管道参数进行优化.研究结果表明:在单一影响因素下,管道参数对最大磨损速率的影响程度从大到小依次为管径、弯径比、弯管角度,而多因素交互影响下管径和弯径比的交互影响起决定性作用.在试验设计范围内最优管道参数如下:管径为198.05 mm,弯管角度为84.50°,弯径比为4.57.

    充填料浆管道输送数值模拟RSM管道参数优化

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    局部锈蚀圆钢管混凝土短柱轴压承载力试验研究

    陈梦成罗苏昌黄宏方苇...
    317-329页
    查看更多>>摘要：钢管混凝土(CFST)在服役环境中被腐蚀,导致其钢结构承载力降低,严重威胁到结构的服役性能和使用寿命.首先,采用机加工车铣方法制作模拟局部锈蚀的人工缺陷,然后以钢管外表面局部环向贯通锈蚀位置、锈蚀钢管体积损失率、锈蚀外表面面积损失率(简称锈蚀面积损失率,下同)为试验参数,对45根局部锈蚀圆CFST短柱试件进行轴压承载力试验;其次,分析锈蚀位置、锈蚀钢管体积损失率、面积损失率和壁厚损失率对锈蚀试件承载力、刚度和延性的影响,揭示锈蚀CFST试件破坏机理和承载力退化机制;最后,针对局部锈蚀圆CFST短柱构件轴压承载力提出一个简化实用计算公式.研究结果表明:各试件具有类似的破坏特征,主要呈明显的腰鼓状破坏,且发生在锈蚀区;随着锈蚀钢管体积损失率增大,锈蚀CFST柱的承载力、刚度和延性均出现不同程度的降低;在锈蚀钢管体积损失率和面积损失率相同的情况下,就局部锈蚀位置影响而言,中部影响最大;就锈蚀程度表征参数影响而言,锈蚀钢管体积损失率影响最大,面积损失率次之,壁厚损失率最小;本文提出的简化实用公式可为圆钢管混凝土构件全寿命设计提供参考依据.

    圆钢管混凝土短柱局部锈蚀轴压承载力退化机制

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    基于神经网络模型的水平井破裂压力预测方法

    马天寿张东洋陈颖杰杨赟...
    330-345页
    查看更多>>摘要：破裂压力是井身结构设计的基础依据,也是水力压裂设备选型和方案设计的基础参数,通常采用测井解释获取破裂压力剖面,但其存在参数准确获取难、计算过程繁琐、普适性较差、计算精度低等问题,机器学习提供了一种解决这些问题的新方法.为此,以测井数据作为输入参数,采用4种不同的神经网络模型,建立水平井测井数据与破裂压力间的非线性关系,通过测试集预测结果的对比分析,优选出最佳的神经网络模型,并优化模型网络结构和超参数,实现水平井破裂压力的直接预测.研究结果表明:1)破裂压力与井斜角、横波时差和纵波时差表现为极强相关性,与井深、岩性密度和补偿中子表现为强相关性,与井径和自然伽马表现为弱相关性;2)不同组合的测井参数对模型预测结果具有显著影响,最优输入参数为井斜角、横波时差、纵波时差、井深、岩性密度和补偿中子;3)对比多层感知机、深度神经网络、循环神经网络和长短期记忆神经网络(LSTM)模型,发现LSTM模型的预测效果最佳;4)优化了LSTM模型的网络结构及超参数,优化后破裂压力预测的平均绝对百分比误差为0.106%、决定系数为0.996.LSTM模型能够有效构建水平井测井参数与破裂压力之间的非线性关系,可以实现水平井破裂压力的准确预测,对于准确预测破裂压力、简化破裂压力计算过程、推广机器学习在石油工程领域的应用具有重要的作用.

    破裂压力水平井神经网络长短期记忆神经网络测井数据

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    基于模型试验的风力机基底应力分布特征及平面度修正

    周炎明邓宗伟刘文劼高乾丰...
    346-354页
    查看更多>>摘要：为有效掌握风荷载作用下风力发电机地基的复杂应力分布,提出关于基底应力平面分布假定的修正方法.以相似法则为理论基础,建立山区风力发电机地基缩尺物理模型试验系统,模拟不同平均风速和脉动风时间步长时的水平风荷载,测试不同风荷载下的基底静压力和动压力,研究应力的分布模式、变化规律,提出基底应力的平面度修正方法.研究结果表明:风速越大,基底静压力越大;而当风速一定时,基底各点的压力差异随着时间步长增加而加大,因此,低频脉动风更容易威胁地基稳定性;在不同工况下,动压力仅为静压力的1/20～1/12,故可采用拟静力法对风力机基底应力进行计算;若按常用的建筑规范基底应力计算方法,会低估基底应力差异,结果偏于不安全,而进行平面度修正后,应力修正值与实测值更加接近,这证明了利用平面度修正的合理性,也意味着基础设计埋深可更大,这为山区风力机的地基基础安全设计提供了新思路.

    风力机模型试验地基应力分布平面度基础埋深

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    曲线轨道式隔震装置的结构优化与应用研究

    赵守江柏文戴君武
    355-364页
    查看更多>>摘要：针对浮放物体的防震保护需求,研发出一款基于新型抗侧移组件的曲线轨道式隔震装置.阐述它的构造特点和运行机制,并依据结构原理制作模型,通过试验与理论对比来检验模型的运行质量进而验证方案的可行性.然后结合雨花阁内文物来设计样机,采用多条楼面波进行样机的振动台试验,测试其隔震效果.最后探讨建筑滤波效应对该类隔震装置设计的影响.研究结果表明:曲线轨道式隔震装置经优化后不仅零部件功能清晰,结构简单易加工,而且具备整体性强、运行质量高以及后期可扩展等优势.试验模型的零部件能充分发挥各自功能,尤其是抗侧移组件极大提高了模型的稳定性和可靠性,理论分析与试验结果吻合良好.结合案例所设计的样机虽具有较好的隔震性能,但限于非线性双自由度的结构特点,重复试验的响应结果存在差异,工程应用中应予以重视.当楼面波不易获取且隔震装置周期远离建筑自振周期时,依据楼面加速度放大系数,将调幅后的原始波作为隔震装置设计依据是可行的且结果偏保守.

    曲线轨道式隔震装置振动台试验浮放物体滤波效应

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    渤海海域BZ19-6区块变质岩潜山储层特征与优势岩性序列探讨

    谭忠健邓津辉李东易雪斐...
    365-374页
    查看更多>>摘要：对渤海BZ19-6区块变质岩潜山数口钻井的铸体薄片、常规物性等数据展开综合分析,依据矿物组成和岩石结构、构造等建立该区块变质岩的岩性划分方案.研究结果表明:除黑云二长片麻岩、黑云斜长片麻岩和黑云钾长片麻岩外,其余变质岩的浅色矿物(石英、长石为主)含量均较高,暗色矿物(黑云母等)含量较低;有效储集空间主要为构造运动产生的未充填裂缝和斜长石的粒内溶孔;当石英含量为25%～35%(体积分数)、斜长石比率为0.4～0.6时,物性最好;碎裂岩、二长片麻岩、二长混合花岗岩、斜长混合花岗岩的浅色矿物含量高,孔隙度和渗透率高,是形成优势储层最有利的变质岩岩性.但是,各岩性之间的浅色矿物含量、物性、抗压强度等相差不显著,指示岩性确实起到基础作用,但是构造作用可能是有利储层形成最主要的控制因素之一.

    变质岩潜山渤海油田优势岩性序列有利储层主控因素

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