結(jié)構(gòu)性能監(jiān)測的案例
一文了解 | 燃氣輪機故障后性能監(jiān)測和早期問題檢測能降低故障成本
燃氣輪機性能監(jiān)測是能夠提供故障早期檢測的幾種工具之一，如果不加以解決，可能會升級為更大的故障，造成更高的維修成本和更高的不可用成本。
以下兩個案例突出了燃氣輪機出現(xiàn)問題以及通過及時維護和解決本可以獲得的好處。
案例 1 – 燃氣輪機在天然氣生產(chǎn)中的運行
燃氣輪機在處理和壓縮天然氣的設(shè)施中連續(xù)運行。使用一些已經(jīng)實施的簡單規(guī)則對燃氣輪機發(fā)電容量進行監(jiān)測，發(fā)電容量趨勢呈現(xiàn)出功率突然下降的趨勢。
對運行數(shù)據(jù)的進一步調(diào)查表明，發(fā)動機上的一個排放閥（根據(jù)設(shè)計只能在低功率或快速減速時打開）未能進入打開位置，導(dǎo)致觀察到的發(fā)動機功率降低。這導(dǎo)致壓縮機輸送空氣在相對于設(shè)計意圖的更高溫度、壓力和流量下通過排氣閥管道的情況。
在接到排氣閥無法打開的通知后，發(fā)動機本可以在大約 8 小時內(nèi)關(guān)閉并更換故障部件，現(xiàn)場有備件。然而，發(fā)動機并沒有停止，而是繼續(xù)在排氣閥處于打開位置和高于正常排放閥關(guān)閉點的功率水平的情況下運行。這種情況持續(xù)了幾天，導(dǎo)致鋼管破裂。由于熱壓縮空氣現(xiàn)在泄漏到包內(nèi)，導(dǎo)致發(fā)動機控制系統(tǒng)命令緊急停止，這一破裂導(dǎo)致包溫度超過停機限制。
管道中擴展裂縫的示例，類似于燃氣輪機排氣閥管道故障
在制造更換鋼制管道時，燃氣輪機在制造時停運了數(shù)周，而不是8小時的停機來更換排放閥。
案例 2 – 在發(fā)電中運行的燃氣輪機
該案例發(fā)生在一個發(fā)電高峰市場競爭的發(fā)電站中運行的燃氣輪機上。與上一個案例一樣，燃氣輪機的功率容量正在受到監(jiān)控，并顯示出功率突然但很小的下降。
展開 結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測與三維實時渲染技術(shù)
綜合來看，未來一定是要有自己的采集模塊、渲染模塊、求解器模塊，以提升結(jié)構(gòu)試驗的整體水平。
我們團隊的技術(shù)基礎(chǔ)
本團隊長期從事結(jié)構(gòu)試驗、復(fù)合材料力學(xué)、CAE仿真、人工智能、工業(yè)軟件（含工業(yè)軟件）開發(fā)，能夠獨立完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫、有限元求解器、材料本構(gòu)、圖像識別、軟件平臺的開發(fā)。
：具有可定制力學(xué)性能的耐水離子凝膠電極用于水下生理信號監(jiān)測
離子凝膠的力學(xué)性能、導(dǎo)電性和自修復(fù)性能。
圖2. 離子凝膠的粘附性能和生物相容性。
圖3. 離子凝膠的傳感性能。
圖4. 離子凝膠的水下心電監(jiān)測能力。
以上研究成果近期以“Water-Resistant Ionogel Electrode with Tailorable Mechanical Properties for Aquatic Ambulatory Physiological Signal Monitoring”為題，發(fā)表在《Advanced Functional Materials》（DOI: 10.1002/adfm.202107226）上。于振川博士為文章第一作者，通訊作者為東華大學(xué)武培怡教授。該課題得到了國家自然科學(xué)基金重點項目(51973035, 51733003)等項目的資助與支持。
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202107226
展開 光纖應(yīng)變傳感器在土木工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測中的應(yīng)用解決方案
其基本原理和應(yīng)用特點是在土木工程結(jié)構(gòu)中(或在其表面)埋入(或粘貼)光纖傳感器,通過分析光的傳輸特性,如光強、相位和波長等,就可獲得光纖周圍材料的應(yīng)力、壓強、電場、磁場密度溫度、化學(xué)成分、x射線和V射線等量的變化,從而實現(xiàn)對土木工程結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)參數(shù)和安全可靠性進行實時、在線動態(tài)監(jiān)測與控制,為人工智能和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用奠定了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。
光纖傳感技術(shù)之所以適用于土木工程,主要是基于它與傳統(tǒng)的電測傳感器相比,具有如下的優(yōu)越性能耐腐蝕、耐久性好;體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單，埋入土木工程結(jié)構(gòu)對基體材料幾乎沒有影響;能避免電磁場的干擾,電絕緣性好;信號可多路傳輸,便于與計算機連接,易于實現(xiàn)分布式測量;單位長度上信號衰減小,傳輸距離可以很長;靈敏度與精度高;頻帶寬;信噪比高等。工采網(wǎng)提供的加拿大FISO 光纖應(yīng)變傳感器 光纖傳感器 - SFO-W主要針對土木工程應(yīng)用，如水壩、橋梁、隧道和其他結(jié)構(gòu)的監(jiān)控。
如今，制造商、土木建筑設(shè)計者和研發(fā)工程師們可能需要通過監(jiān)控土木結(jié)構(gòu)的性能來改善結(jié)構(gòu)技術(shù)。在一段時間內(nèi)監(jiān)控特定的性能將幫助提高結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。通過合理地在結(jié)構(gòu)中布局SFO-W光纖應(yīng)變傳感器，用戶可以獲得傳感器提供的關(guān)于施工中和完工后的建筑物、橋梁、隧道襯砌及支承結(jié)構(gòu)應(yīng)變的精確改變信息。使用SFO-W光纖應(yīng)變傳感器可以在最具挑戰(zhàn)的環(huán)境中對目標(biāo)展開全面的應(yīng)力/應(yīng)變分析。
SFO-W光纖應(yīng)變傳感器由一個焊在鋼片上直徑較小的不銹鋼管構(gòu)成，適合點焊在不銹鋼表面。具備尺寸小、精度高、不受EMI/RFI干擾、耐腐蝕和耐高溫的特點。另一方面SFO-W光纖應(yīng)變傳感器的具備滿量程0.01%的靈敏度和精度，同時它的測量上限達2000 μ 。此傳感器主要基于突破光纖傳感的獨特光纖應(yīng)變傳感器技術(shù)。
展開 
基于視覺傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測新技術(shù)
為了從捕捉到的圖像中得到目標(biāo)的物理位移，實際結(jié)構(gòu)的坐標(biāo)系與圖像像素級別的坐標(biāo)系之間的關(guān)系需要建立：
上圖中就是一個完整的視覺傳感系統(tǒng)，以后我們再遇到類似的場景，便會想到除了拍攝橋梁美景的攝影師之外，還可能是東明兄正在海風(fēng)中苦苦地搜集數(shù)據(jù)呢
視覺傳感系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)監(jiān)測中的應(yīng)用
盡管視覺傳感系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的應(yīng)用算是剛剛起步，但已經(jīng)有了不少可喜的嘗試：
結(jié)構(gòu)模態(tài)特性識別：結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測通常都是通過振動測量來進行結(jié)構(gòu)模態(tài)屬性識別的，然而利用拾振器開展的測量，只能在結(jié)構(gòu)上布置為數(shù)不多的測點，而視覺傳感系統(tǒng)則可以實現(xiàn)用一套攝像機設(shè)備同時監(jiān)測結(jié)構(gòu)上多個點的振動行為，從而在模態(tài)識別方面得到更精確、更符合實際結(jié)構(gòu)情況的結(jié)果。
模型更新和損傷檢測：通過視覺傳感系統(tǒng)，可以采集結(jié)構(gòu)的自振頻率、振型、阻尼比等參數(shù)，用于結(jié)構(gòu)的有限元模型的更新，進而進行結(jié)構(gòu)損傷的模擬和識別。
預(yù)測索力：對于采用拉索為主要受力構(gòu)件的斜拉橋來說，索力的準確測量非常重要。傳統(tǒng)的索力測量方法是采用基于振動原理的索力儀，這種設(shè)備安裝繁瑣，價格昂貴，而且并不是每次測試都能達到理想的精度。然而采用視覺傳感系統(tǒng)，則可以顯著降低量測系統(tǒng)的成本。
展開 張工聊光纖 | 光纖傳感器和常規(guī)電阻應(yīng)變片在結(jié)構(gòu)監(jiān)測上的對比
這套系統(tǒng)和常規(guī)技術(shù)的傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并行安裝并即集成一整套結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)。事先組裝為陣列的應(yīng)變和溫度傳感器預(yù)埋在混凝土中，陣列的每一端有一個光纖接頭。有四根光纖和接頭的光纜用來連接多個陣列。這種預(yù)先組裝的傳感器陣列提高了現(xiàn)場安裝的效率，不只是因為光纜數(shù)量的減少，也因為是預(yù)裝了接頭從而在現(xiàn)場不需要專業(yè)人員和設(shè)備。一臺4通道光纖解調(diào)儀同步采集22個應(yīng)變傳感器和18個溫度傳感器的數(shù)據(jù)。這臺解調(diào)儀和其它數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接并且通過局域網(wǎng)控制。
圖4 混凝土澆注前安裝在一個大橋面板上的嵌入式應(yīng)變傳感器
雖然工程師們很久以來就使用電阻應(yīng)變片做結(jié)構(gòu)監(jiān)測，但上述案例也表明光纖傳感器可提供一個性能和成本都有優(yōu)勢的替代選擇。更多有關(guān)結(jié)構(gòu)測量的問題，也歡迎大家留言探討。
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展開 哥本哈根大學(xué)開發(fā)新的生物3D打印方法監(jiān)測復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)
由哥本哈根大學(xué)生物系教授領(lǐng)導(dǎo)的國際研究團隊開發(fā)了一種新的生物3D打印方法，用于監(jiān)測復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)。
教授與德國的同事一起，將氧敏感納米粒子用于凝膠材料，可用于復(fù)雜，生物膜和組織樣結(jié)構(gòu)的3D打印。活細胞以及內(nèi)置化學(xué)傳感器。
3D打印是一種廣泛的技術(shù)，用于生產(chǎn)塑料，金屬和其他非生物材料中的物體。同樣，活細胞可以用生物相容性凝膠材料（bioinks）進行3D打印，這種3D生物打印是一個快速發(fā)展的領(lǐng)域，例如在生物醫(yī)學(xué)研究中，干細胞以3D打印結(jié)構(gòu)培養(yǎng)，模仿組織和骨骼的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。這種嘗試缺乏對生物打印結(jié)構(gòu)中生長的細胞代謝活動的在線監(jiān)測，目前，這種測量很大程度上依賴于破壞性采樣。目前開發(fā)的解決方案正在申請專利。
在水凝膠中含有綠藻（衣藻）的生物3D打印結(jié)構(gòu)。圖片：Anja Lode，德累斯頓工業(yè)大學(xué)
該小組通過將發(fā)光氧敏感納米顆粒實施到印刷基質(zhì)中來開發(fā)功能化生物鏈。當(dāng)藍光激發(fā)納米粒子時，它們發(fā)出與局部氧氣濃度成比例的紅色發(fā)光 - 氧氣越多，紅色發(fā)光越少。可以用相機系統(tǒng)對生物打印的生物結(jié)構(gòu)上的紅色發(fā)光和因此氧的分布進行成像。這允許氧氣分布和動力學(xué)的在線，非侵入性監(jiān)測，其可以映射到3D生物打印構(gòu)造中的細胞的生長和分布，而無需破壞性取樣。
重要的是納米粒子的添加不會改變生物聚合物的機械性能，例如在印刷過程中避免細胞應(yīng)力和死亡。
最近發(fā)表的研究證明了如何校準和使用用傳感器納米顆粒功能化的bioinks，例如，用于監(jiān)測具有一種或幾種細胞類型的生物打印結(jié)構(gòu)中的藻類光合作用和呼吸作用以及干細胞呼吸。
這是3D生物打印的一個突破。
展開 這結(jié)構(gòu)，太漂亮了！研究海星，登上Science封面！ 附多孔固體結(jié)構(gòu)與性能第2版下載
聽小骨金剛石-TPMS微晶格的力學(xué)性能。
綜上所述，研究團隊通過研究多節(jié)海星的生物礦化骨骼，發(fā)現(xiàn)了一種天然陶瓷的雙尺度微晶格結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)具有原子級方解石（即碳酸鈣的穩(wěn)定形態(tài)）和微米級金剛石三重周期性最小表面（金剛石-TPMS）幾何形狀，以及晶格級結(jié)構(gòu)梯度和原子級位錯缺陷。這種獨特的雙尺度微晶格提供了多種有效策略包括晶體共取向、晶格幾何梯度和通過微晶格位錯抑制解理斷裂，來實現(xiàn)高剛度、強度和損傷容限。該工作為開發(fā)高性能輕質(zhì)且高強度的陶瓷復(fù)合材料帶來了曙光。
下載地址：多孔固體結(jié)構(gòu)與性能第2版
展開 【技術(shù)干貨】一文詳解影響碳纖維及其復(fù)合材料壓縮性能的結(jié)構(gòu)因素（二）碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)及壓縮破壞
圖1 碳纖維結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變
在熱穩(wěn)定化過程中，PAN纖維的線性結(jié)構(gòu)通過環(huán)化、脫氫和氧化等化學(xué)反應(yīng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樘菪?em>結(jié)構(gòu)。在該階段結(jié)束時，PAN纖維獲得足夠的熱穩(wěn)定性，可以承受碳化處理過程中的高溫。
與熱穩(wěn)定化不同，碳化過程必須在惰性氣氛中進行，以防止纖維熱解。在低溫碳化過程中，穩(wěn)定的PAN纖維在高達1000°C的溫度環(huán)境中，在精確的張力和停留時間下進行熱處理。隨后，所得纖維在高溫碳化爐約1600°C左右的溫度以及張力下進一步碳化，隨著分子間交聯(lián)和雜原子的去除，穩(wěn)定的PAN聚合物轉(zhuǎn)變?yōu)榉枷阕迤矫?em>結(jié)構(gòu)。
在高溫碳化過程中，形成了排列成高度有序和層狀微晶的石墨片狀結(jié)構(gòu)，它們之間的距離稱為d間距，它由離域電子之間的π-π相互作用的程度決定。隨著碳化處理的持續(xù)進行，剩余的非碳元素被消除，整體晶粒尺寸和排列增加。在芳構(gòu)化程度較低且分子間相互作用不強的區(qū)域，該區(qū)域往往更加無序和無定形，但仍然被高度有序的晶體和堆疊的石墨結(jié)構(gòu)包圍。
在這種結(jié)構(gòu)演變過程中，針狀孔隙或缺陷在這些微晶之間演變，減少了纖維的側(cè)向支撐并降低了纖維的壓縮性能。因此，上述所有這些微觀結(jié)構(gòu)特征有助于確定碳纖維的整體性能。
碳纖維的壓縮破壞
研究分析碳纖維的壓縮斷裂機制，可從根本上了解碳纖維在壓縮載荷下的不良性能。碳纖維的壓縮破壞與這些微晶在其無支撐區(qū)域的屈曲有關(guān)，如圖2所示。有人認為，圖2f所示的單個碳平面的屈曲是碳纖維在壓縮載荷下的主要破壞機制。
而圖2a中所展示的機制表明，碳平面在壓縮載荷下的剪切破壞可低至0.4 MPa。如果剪切是唯一起作用的失效機制，則可以預(yù)期壓縮性能與拉伸性能相同，如圖2b所示，但顯然不是這樣。
圖2 碳纖維壓縮破壞機理
圖2c顯示了錯位晶粒的彎曲。在壓縮載荷下，失向晶粒會受到嚴重的彎曲力，并可能在拉伸或壓縮時失效。
展開 哥廷根大學(xué)張凱教授課題組《Small》：兼具可調(diào)結(jié)構(gòu)色和力學(xué)性能的三維中空結(jié)構(gòu)材料
然而，這些技術(shù)通常僅限于制備1D/2D結(jié)構(gòu)（纖維或薄膜）。雖然已經(jīng)證明了3D/4D打印可以獲得兼具復(fù)雜結(jié)構(gòu)和有序CNC的潛力，但這種具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)通常具有非連續(xù)表面，尤其是在垂直方向上。此外，這些技術(shù)中的許多參數(shù)會影響CNC在三維成型結(jié)構(gòu)中的排列，例如ink的固有流變性/粘度、剪切速率、噴嘴幾何形狀和凝固劑的選擇。另一個關(guān)鍵問題是結(jié)構(gòu)體的力學(xué)性能，在含有CNC的三維復(fù)合材料中，有序排列的CNC如何發(fā)揮作用？是否還有其他影響因素？
圖1 含有CNC的類雙曲面3D結(jié)構(gòu)的制備過程。
近日，德國哥廷根大學(xué)張凱教授課題組通過“拉伸-松弛-干燥”動態(tài)共價水凝膠的方式制備了具有類似雙曲面的中空三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)（圖1）。這種方法的特點是CNC在里面是有取向的，且曲面具有連續(xù)性：基于機械拉伸和空氣干燥過程，動態(tài)水凝膠中的CNC可以單軸排列；除了力學(xué)增強之外，還提供額外的光學(xué)雙折射現(xiàn)象（圖2）；所獲得的類雙曲面結(jié)構(gòu)參數(shù)可由原始水凝膠的形態(tài)和機械拉伸的條件控制；類雙曲面結(jié)構(gòu)的表面可以通過空氣干燥過程進一步優(yōu)化，從而獲得光滑、連續(xù)和彎曲的表面。更為重要的是，研究發(fā)現(xiàn)這種3D形狀結(jié)構(gòu)的機械性能不僅依賴于CNC的有序排列，而且與結(jié)構(gòu)固有的幾何形狀有很大關(guān)系（圖3）。這些結(jié)果將為設(shè)計和制造具有固定形態(tài)、力學(xué)性能和功能的先進材料提供新的視角。
圖2 類雙曲面3D結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì)。
展開 .: 空間不均勻性作為結(jié)構(gòu)特性表征金屬玻璃的結(jié)構(gòu)-性能相關(guān)性
【引言】
晶態(tài)材料的力學(xué)性能可以通過引入溶質(zhì)原子、位錯、孿晶和晶界等晶體缺陷，用固溶強化、Taylor應(yīng)變強化和Hall-Petch晶界強化模型來定量描述。然而對于無序的金屬玻璃，還缺乏可以準確定義材料力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)參量。
【成果簡介】
為描述結(jié)構(gòu)無周期性的金屬玻璃的力學(xué)行為，自由體積（free volume）、流變單元、以及剪切轉(zhuǎn)變區(qū)域（STZs）等概念已被引入金屬玻璃彈性-塑性轉(zhuǎn)變的研究中，來描述結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性。盡管流變單元和STZ理論是基于金屬玻璃結(jié)構(gòu)不均勻性是剪切局域化及剪切軟化起源的假設(shè)，有關(guān)金屬玻璃結(jié)構(gòu)不均勻性和宏觀力學(xué)性能之間的關(guān)系仍未明確建立起來。受實驗技術(shù)的限制，還未能描述金屬玻璃空間不均勻性，并確定其和宏觀力學(xué)性能之間本征關(guān)聯(lián)的定量關(guān)系。
近日，上海交通大學(xué)尖端物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究中心團隊在Nature Communications上發(fā)表了題為“Spatial heterogeneity as the structure feature for structure–property relationship of metallic glasses”的文章。該工作報道了納米尺度空間不均勻性是金屬玻璃固有的結(jié)構(gòu)特征，和強度及形變行為有著本征關(guān)聯(lián)。金屬玻璃的強度和楊氏模量可以通過空間不均勻性特征長度倒數(shù)的平方根來定義。此外，時間相關(guān)的應(yīng)變弛豫的拉伸指數(shù)也可以通過特征長度來定量描述。該研究有力證明了空間不均勻性可作為描繪金屬玻璃力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)參量。
展開 
大會進行中：西門子汽車性能工程線上研討會，想要的都有：NVH、結(jié)構(gòu)輕量化、整車系統(tǒng)、平臺架構(gòu)、汽車性能、電子系統(tǒng)...
研討會關(guān)鍵詞
● 汽車復(fù)雜系統(tǒng)的平臺構(gòu)架開發(fā)
● 汽車性能集成與全流程的性能驗證平臺系統(tǒng)
● 整車系統(tǒng)性能仿真與多屬性平衡、整車能量管理
● NVH性能開發(fā)
● 安全性能開發(fā)
評估電動汽車的結(jié)構(gòu)性能
設(shè)計電動汽車以提高結(jié)構(gòu)性能
電動汽車制造商在保持輕量化設(shè)計的同時，要優(yōu)化驅(qū)動范圍面臨越來越多的挑戰(zhàn)。充電后，電動汽車通常有望提供200英里或200英里以上的續(xù)航里程，至少需要70-80 kW-h的電能。這種口徑的電池系統(tǒng)通常重達500公斤或更多。雖然增加電池續(xù)航力和減少車輛重量似乎是相互沖突的目標(biāo)，但可以通過車輛結(jié)構(gòu)內(nèi)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化來設(shè)計電池組周圍的保護結(jié)構(gòu)。
制造商正在探索可折疊的多功能電池組結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)最佳的行駛里程/車輛重量平衡。通過用吸收能量的電池組組件和外殼代替底盤中的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，制造商可以管理車輛的重量要求并提高其效率和續(xù)航里程。電池盒外殼應(yīng)在發(fā)生碰撞事件時成為負載路徑的一部分。因此，至關(guān)重要的是，外殼的設(shè)計不會對車輛的耐撞性產(chǎn)生不利影響，也不會增加電池在碰撞中損壞或?qū)Τ藛T造成傷害的可能性。
傳統(tǒng)上，設(shè)計人員避免將電池組放置在車輛前部附近。車輛的前部專門用于能量消耗和負載路徑管理，以實現(xiàn)正面碰撞安全，這是車輛碰撞中最常見的碰撞方式。因此，電池組通常沒有被設(shè)計成結(jié)構(gòu)部件。然而，最近，車輛制造商現(xiàn)在正在考慮將電池組的結(jié)構(gòu)接合作為正面和傾斜沖擊期間能量耗散的一部分。我們在Exponent的團隊可以通過進行仿真和測試來評估電池組和外殼設(shè)計以及在各種撞擊情況下的放置情況，從而幫助實現(xiàn)提高車輛性能和耐用性以及在不同碰撞模式下保護乘員的總體目標(biāo)。
評估電動汽車的耐撞性和結(jié)構(gòu)性能
電動汽車的安全預(yù)防措施遠遠超出了美國國家公路交通安全管理局（NHTSA）的聯(lián)邦機動車安全標(biāo)準（FMVSS）。多年以來，測試已經(jīng)發(fā)展到包括碰撞后檢查，以檢查是否將高電壓從機箱中隔離出來，揮發(fā)性氣體的泄漏以及系統(tǒng)的物理損壞。
展開 碎屑物沖擊時擋板結(jié)構(gòu)的支護性能模擬
無擋板
側(cè)面：
正面：
方形擋板
側(cè)面：
正面：
三角形擋板
側(cè)面：
正面：
通過上面的動圖可以非常明顯的感覺到擋板結(jié)構(gòu)對后一段的碎屑物有非常突出的支護性能。
這里看一下運行到5s的時候的力鏈圖：
無擋板：
這里可以明顯的看出，前緣的碎屑物和后緣有力學(xué)上的不連續(xù)性。
方形擋板：
三角形擋板：
可以看到擋板間形成的土拱有效的抵抗了后緣碎屑物的沖擊。
這里再看一下沖擊力的大小，下圖為三角形擋板支護時的沖擊力，由于初始的顆粒沒有阻礙，所以初期會有很多顆粒以比較大的速度沖擊頂板上，導(dǎo)致初期有比較大的波動。這里用FFT每50點進行平滑處理，處理后的為紅色線。
因為數(shù)據(jù)量比較大，origin沒抗住，這里用excel簡單畫了一下：
可以看出擋板結(jié)構(gòu)對碎屑流有比較好的支護性能，方形擋板略優(yōu)于三角形，但是三角形耗材少，具體工程指導(dǎo)得按實際來。
展開 加勁肋對單管塔結(jié)構(gòu)抗震性能影響
1 .研究背景
隨著我國信息化進程加快，移動通訊基站建設(shè)數(shù)量也越來越多，因為單塔筒結(jié)構(gòu)架設(shè)方便、適應(yīng)性強，因此在4G、5G基站建設(shè)中此類結(jié)構(gòu)形式被頻繁使用。此類單塔筒結(jié)構(gòu)屬于高聳薄壁結(jié)構(gòu)，其徑厚比可超過100，被稱作大徑厚比結(jié)構(gòu)[1]。此類結(jié)構(gòu)在地震等往復(fù)荷載作用下極易發(fā)生屈曲破壞，造成倒塌，引起局域網(wǎng)絡(luò)中斷。為了保證高聳結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，通常在塔筒底部設(shè)置加勁肋，對于此類結(jié)構(gòu)底部加勁肋的抗震性能，規(guī)范《YD 5131-2005 移動通信塔桅設(shè)計》中只從構(gòu)造角度進行了規(guī)定，并未對其耗能性能進行說明。本文選取某單塔筒式通訊信號塔為研究對象，如圖1所示。為研究加勁肋設(shè)置對于結(jié)構(gòu)抗震性能的影響，選取結(jié)構(gòu)底部10m范圍內(nèi)的區(qū)段為研究對象，鋼材為Q345鋼。
2.有限元模型建立
為研究不同加勁肋設(shè)置形式對結(jié)構(gòu)抗震性能的影響，分別建立無加勁肋結(jié)構(gòu)，三角形加勁肋及梯形加勁肋結(jié)構(gòu)形式，加勁肋個數(shù)為0個、4個、6個。其建立有限元模型時，筒體、法蘭及加勁肋均采用C3D8R實體單元，材料模型按照《道路橋示方書 V 耐震設(shè)計篇》給出的雙折線模型計算，鋼材彈性模量E=200GPa，屈服強度fy=345MPa，極限強度fu=490MPa，強化剛度取初始剛度的1%，有限元模型如圖2所示。
加載方式的確定
擬靜力實驗加載制度參照文獻“小野潔，藪本篤，秋山充良，大西宵平，白戸真大，西村宣男，軸圧縮力と1方向正負交番曲げを受ける スパイラル鋼管の耐震性能とその評価法[J]，土木學(xué)會論文集F Vol.66 No.2,301-318,2010.6”及《建筑抗震試驗規(guī)程 JGJT101-2015》確定，其中結(jié)構(gòu)屈服位移按照公式下列公式計算。
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