混凝土桥梁承载力综合评价体系研究北大核心CSCD

为准确评估在役混凝土桥梁的承载力,首先,选取影响桥梁结构承载力的平均锈蚀电位、氯离子含量、混凝土相对炭化深度、裂缝平均宽度、混凝土截面损失率和混凝土实测强度推定值等6个主要因素,基于模糊数学理论和非确定性层次分析法(AHP),将影响因素分级,构建各因素模糊关系矩阵,同时,采用改进的实数遗传算法,确定各因素的最优权重,计算得出承载能力综合折减系数,构建承载力综合评价体系;然后,选取10片损伤程度不同的室内缩尺梁,开展破坏试验,验证所建立的承载力综合评价体系的有效性。结果表明:相比于现行规范中的承载能力评价方法,采用综合评价体系计算得出的承载能力折减系数与实测值更为接近,计算结果更为可靠。     

集输管道腐蚀缺陷非开挖评价方法研究北大核心CSCD

为省去开挖取样步骤,以提升腐蚀缺陷检测过程的安全性与经济性,建立了一种集输管道腐蚀缺陷的非开挖评价方法。利用ANSYS软件进行有限元分析,结合铁磁学相关理论建立集输管道腐蚀缺陷磁信号模型;分析腐蚀缺陷影响参数对磁感应强度梯度模量的影响;综合模型与GB/T 35090—2018《无损检测管道弱磁检测方法》,建立该评价方法,并在新疆油田某管道进行了工程验证。结果表明,该方法计算出的腐蚀缺陷综合评价指数F与实际开挖后检测得出的腐蚀缺陷综合评价指数F绝对误差分别为-0.02和-0.01,相对误差分别为-3.13%和-1.61%。该评价方法较现有腐蚀缺陷评价方法可省略开挖取样点步骤,使检测过程更加安全、经济、环保。     

基于IAHP和灾变链式方法的城市油气管道风险诱因与预警研究北大核心CSCD

城市油气管道穿越城区街道、建筑和居民区等特殊地段,保障其安全运行具有重要意义。为实现城市油气管道风险早期预警,基于城市与野外长输油气管道风险对比分析,识别城市油气管道风险预警指标;建立城市油气管道风险预警指标体系,采用区间层次分析法对预警指标重要度进行定量排序,确定关键预警监测点;并依据灾变链式理论,构建城市油气管道重大事故灾变链式模型,研究管道风险演化过程,发现灾变前兆进行断链减灾。研究结果表明:"腐蚀"及"第三方破坏"占据城市油气管道失效致因比重最大,风险因子"油气管道与市政管道距离"以及"城市工程施工作业"应作为城市油气管道重点监测点。同时,围绕城市油气管道风险预警需致力于孕源断链。     

FPSO系统火灾风险因素综合评价方法及应用北大核心CSCD

采用基于结构熵权和多属性理想现实比较分析的方法对浮式生产储油(FPSO)系统的火灾风险进行定性和定量分析。利用改进的结构熵权法对评估指标进行赋权,通过计算火灾风险因素实际评判矩阵与理想评判矩阵间的偏差度对其排序,以识别影响系统安全的关键火灾风险因素;通过与多准则妥协解排序法、逼近理想解排序法等方法的计算结果进行对比,验证该方法的合理性和优越性。结果表明,油气处理及储存区电气故障、特定危险区域误操作、特定危险区域明火、油气处理及储存区域碰撞或摩擦火花、油气处理及储存区明火是重要程度较高的5个火灾风险因素。     

基于组合模型的船用齿轮箱系统故障评估方法研究北大核心CSCD

为了对船用齿轮箱系统故障进行安全评估,实现对船用齿轮箱系统的维护与管理,提出了一种基于组合赋权和多属性边界逼近区域比较法的船用齿轮箱系统故障评估模型。首先,对现有船用齿轮箱系统故障的影响因素进行梳理、提炼、归纳和总结,并构建船用齿轮箱系统故障的评价指标体系;然后,利用最优最劣法确定各评价指标的主观权重,利用指标相关性的指标权重确定方法获取各评价指标的客观权重;最后,依据最小二乘法计算各评价指标的组合权重,并基于多属性边界逼近区域比较法计算各方案的综合评价值。研究表明,该模型可以有效实现船用齿轮箱系统故障的安全评估。该模型的提出可以为现实生活中船用齿轮箱系统故障评估问题提供决策参考,弥补了现有评价方法的不足。     

基于概率风险分析的地铁车站疏散性能评估

为研究火灾风险对地铁车站特殊空间结构人员疏散的影响,首先提出了一种基于蒙特卡罗模拟的地铁车站火灾风险概率定量方法作为地铁车站性能设计的技术依据,然后对各种可能的火灾场景建立各自的火灾风险极限状态方程,最后通过对方程进行蒙特卡罗模拟得到各火灾场景下人员死亡的概率,以此来评估社会风险值。将天津小白楼车站的社会风险值与英国的社会风险标准做对比,结果表明天津小白楼车站的社会风险值处于可忍受风险区域。     

静电场驱动的镁铝合金粉尘爆炸特性研究北大核心CSCD

为了揭示静电因素驱动下的镁铝合金粉尘的爆炸特性,基于直流高压发生器和20 L球形爆炸测试装置,搭建了静电环境粉尘爆炸特性测试系统,测定了静电电压为3 kV、6 kV、9 kV与粉尘质量浓度为250 g/m^(3)、500 g/m^(3)、750 g/m^(3)、1000 g/m^(3)耦合条件下镁铝合金粉的爆炸特性。结果表明:静电场的存在主要影响爆炸时间和最大压力上升速率(dp/dt)_(max),对最大爆炸压力无显著影响;在同一质量浓度下,峰值压力时刻t_(max)随电压上升而缩短,如250 g/m^(3)下,静电场电压9 kV时峰值压力时刻t_(max)是压力0时的52.5%;将粉尘云爆炸过程按喷粉时刻、粉尘着火时刻、最大压力上升速率(dp/dt)_(max)时刻、峰值压力时刻t_(max)四个时刻划分为3个阶段(即t_(2)、t_(3)、t_(4)),静电场的存在使t_(2)和t_(3)缩短,对t_(4)则影响较小,整体而言静电场会加速镁铝合金粉尘爆炸过程。该研究可为深入认识静电环境下镁铝合金粉尘的爆炸机理和镁铝合金粉尘爆炸事故防治提供参考。     

基于网格的左右不对称积水车辙安全分析北大核心CSCD

为定量研究横向不对称的积水车辙对行车安全的影响,对比分析了基于水漂和基于侧滑在不同速度下的危险路段长度,建立了三维积水车辙-附着系数-整车车辆的模型。以车辙积水深度和轮胎-路面三维有限元模型计算轮胎与积水路面之间的附着系数为输入,以达到危险偏移量的时间为安全评价指标,利用临界反应时间作为侧偏时间的危险阈值,设计试验分析了车辙横向划分间距、左右积水深度差和轮距、积水宽度等对积水车辙行车安全性分析的影响规律。结果表明:使用单倍轮胎接触宽度可满足准确性分析的要求;基于侧滑的风险评估方法相较于水漂法保守,基于侧滑的危险路段长度均比基于水漂的危险路段长。车速降低,危险路段长度降低;在满足路段通行能力的前提下,可通过降低车辙路段行车速度来进行风险控制。     

基于DEMATEL-ANP-GRA的大型泵站运行安全综合评价北大核心CSCD

为保证大型泵站的安全运行,构建了一套完整的大型泵站运行安全综合评价体系,确定大型泵站运行的安全等级,明确安全管理要点,指导开展检修、维修等工作。首先,基于事故致因理论,结合大型泵站运行特点从“人员-设备-环境-管理”方面识别出20个评价指标;然后,运用决策与实验室法和网络层次分析法确定各评价指标权重;最后,运用灰色关联度分析法构建大型泵站运行安全综合评价体系,并以南水北调中线某大型泵站为例进行了实例计算。结果表明:大型泵站运行安全管理工作的重点为金结机电运行情况、金结机电缺陷情况、维保实施情况等;南水北调中线某大型泵站运行安全等级为1级,处于安全状态。     

低压细水雾系统扑救锂电池箱火灾的试验研究北大核心CSCD

为了提升动力锂离子电池系统的安全性,除了一些常规保护措施(电池冷却、电量监测、过热报警等)外,增加抑制锂离子电池早期热失控及火灾的防护系统也是必要的。针对某型电动客车锂离子电池箱的50 Ah三元锂离子电池,开展了锂离子电池单体火灾试验、锂离子电池箱火灾抑制试验及锂离子电池早期热失控抑制试验,验证低压细水雾灭火系统对于锂离子电池箱热失控安全防护的效果。结果表明,该类型三元锂离子在800 W功率的加热下,会瞬间发生爆燃,燃烧时间为69 s。低压细水雾系统成功实现了对动力锂离子电池箱内火灾及单颗锂离子电池早期热失控的抑制。在锂离子电池火灾及早期热失控抑制的过程中,均未观察到复燃及模组间热失控的传播。     

基于神经网络的热动力学建模与绝热诱导期预测北大核心CSCD

准确的热动力学模型是研究物质热分解机理与放热过程的前提。提出了一种基于组合神经网络的热动力学建模方法,构建了2个神经网络模型,分别用于较低转化率及其他转化率下建模,以转化率、温度作为神经网络的输入,放热速率的对数作为神经网络的输出。在此基础上,采用迭代计算法获取绝热诱导期(TMR_(ad));将该模型用于20%二叔丁基过氧化物的甲苯溶液和具有复杂放热过程的芳香重氮液的热分解过程。结果表明:所建立的组合神经网络模型拟合效果较好,与机理模型获得的TMR_(ad)结果较为接近;20%二叔丁基过氧化物甲苯溶液的T_(D24)(TMR_(ad)为24 h的温度)分别为85.4℃和87.6℃,芳香重氮液的T分别为50.4℃和49.4℃。     

军机飞行安全预警的集对分析-可变模糊方法

为了深化军机飞行安全管理,需开展飞行安全预警工作,而安全预警方法是影响军机飞行安全预警结果是否合理可靠的关键因素。从"人、机、环境、组织因素"4个方面构建了军机飞行安全预警的指标体系;用集对分析方法中综合联系度代替可变模糊集方法中的相对差异度,提出了飞行安全预警的集对分析-可变模糊方法。运用集对分析-可变模糊方法对4个样本进行预警分析,并将其结果与模糊综合评价和灰色综合评价的预警结果进行对比分析。3种方法对样本2、3、4的预警结果一致,而对样本1集对分析-可变模糊方法的预警结果为Ⅲ级,模糊综合评价法和灰色综合评价法的预警结果为Ⅱ级。通过分析可知,样本1的综合安全状态倾向于Ⅲ级。结果表明,集对分析-可变模糊方法的结果更为合理,方法是可行的、有效的。     

山脚地形下天然气管道泄漏扩散的特性分析北大核心CSCD

为了研究山地天然气管道泄漏扩散的影响情况,掌握山地管道泄漏扩散的规律,以西南山地天然气管道沿线高后果区为工程背景,建立山脚地形下管道泄漏扩散模型,采用计算流体动力学(CFD)软件Fluent研究不同泄漏孔径、不同风速对山脚地形下泄漏扩散的影响情况。结果表明:随泄漏孔径增大天然气射流核变粗、变长,射流初始截面和初始速度变大,射流的高度和幅度也变大,泄漏的影响区域变大;随泄漏孔径增加山脚地形下射流中心线的偏转程度变大,山脚处聚集的甲烷质量分数越来越高;在有风条件下,风速作用使甲烷在山脚处产生了聚集,且聚集的甲烷质量分数超过使人窒息的甲烷质量分数10%,随风速增大山脚处甲烷聚集的质量分数先增加后减小,且沿山坡向上扩散的甲烷质量分数先增加后减小。     

考虑岩体强度参数时效性(流变)的边坡稳定性研究北大核心CSCD

受流变特性的影响,岩体的力学参数具有时效性。为得到边坡时效安全系数,在FLAC数值模拟软件中,通过对岩体抗剪强度参数先折减再流变、先流变再折减及强度参数随流变时步折减(老化理论)3种方式将流变分析与强度折减法相结合,实现了理想弹塑性与黏弹塑性分析的有机结合。研究了时效安全系数的物理意义,利用边坡特征点水平位移增量量化表征了岩体流变特性对稳定性的影响程度;采用岩体强度参数的初始瞬时值和长期强度值,计算得到了考虑边坡时效性安全系数的上下限值。结合黄山石灰石矿山工程实例分析得到:采用抗剪强度参数长期值和瞬时值进行流变分析的结果与现场实际监测数据误差较大,强度参数随流变时间折减时最大误差为5.03%,拟合度最高,模拟结果最接近工程实测分析,能够为边坡长期稳定性评价及滑坡预警预测提供理论依据;将边坡设计的永久性过渡到时效性,流变计算5 a,边坡的安全系数由1.35降低至1.25,表明未来5年边坡处于稳定状态。     

基于最小径集的系统故障概率分配方法研究

为准确、快捷地解决在复杂系统中的可靠性分配问题,在基于最小割集的可靠性分配方法的基础上建立了基于最小径集的系统故障概率分配模型.该模型的分配思想不是对系统所有的单元都进行分配,而是选择最有可能导致系统发生故障的单元进行分配.最小径集分配法只需对最小径集中的基本事件直接进行分配计算,从而大幅度减少了中间计算工作量.它的另一个突出优点是‘能提供多个可选择的分配方案,因为每一个最小径集都代表1种分配方案.根据安全系统工程的优化思想,提出了不可靠度分配方案的选择原则:在基本事件数相同的最小径集中选择概率较大的最小径集;在概率接近的最小径集中选基本事件数较少的最小径集.对于最小径集中基本事件的分配,根据概率重要度来分配是合理的,因为重要度越大的基本事件对系统的影响就越大,分配的概率就应该越小.通过矿井火灾事故树的举例,进一步描述了基于最小径集的系统故障概率分配方法的定量计算过程.研究表明,基于最小径集的系统故障概率分配法是工作量最小的分配方法,还可以进行分配方案的比较选择.     

基于区间模型的套管强度可靠性评估北大核心CSCD

为了弥补传统安全系数法以及可靠性理论在套管可靠性评估中的缺陷,基于区间理论提出了1种适合套管可靠性评估的非概率可靠指标,给出了套管三向强度可靠性评价模型以及相关参数最大、最小值取值方法。研究了外载变化区间均值和偏差对非概率可靠指标的影响规律。结果表明:均值增加,可靠指标线性降低、容许的载荷区间最小值增加;偏差增加,可靠指标非线性降低,并且降低率降低。套管强度影响因素变化区间偏差与可靠指标近似成线性逆相关关系。     

面向道路交叉口的疏散人群分流模型北大核心CSCD

为合理制定道路交叉口人流分配规则,考虑道路交叉口处人群聚散特点,建立疏散人群分流模型。根据人群疏散过程,构建带容量限制的人群疏散路网;耦合后序路段实时拥挤度和最短剩余路长,计算交又节点处的人流分配概率,分析疏散路段人流传递关系,厘定疏散路网人群移动规则;考虑路段实时拥挤程度,修正路段人流疏散速度,计算疏散路网人流疏散时间,表征分流人群疏散效率;以上海市某中学人群紧急疏散为例,对比分析疏散人群分流模型和传统基于最短路径人群疏散模型的应用效度。结果表明:与基于最短路径人群疏散时相比,在道路交叉口引导疏散人群分流使疏散时间减少13.34%,疏散效率更高,人群时空分布更加均衡,充分发挥了疏散路网的疏散能力。     

改进的一次二阶矩计算埋地管道失效概率方法及其应用

为探究不同影响因素对埋地管道运行安全的影响,基于改进的一次二阶矩计算方法,综合考虑埋地管道环向受力和纵向受力的特性,依据应力-强度理论和钢制管道结构设计规范建立了埋地管道失效结构功能函数;通过对ABAQUS软件中的UVARM模块进行二次开发,建立了腐蚀、温度和不均匀沉降耦合作用下的三维管道-地层整体模型,模拟不同管道参数下的管道状况.运用该方法对工程实例进行了计算,分析可靠指标和失效概率的分布情况.结果表明:埋地管道工作内压与管道失效概率呈正相关关系,管道壁厚和管径与失效概率呈负相关关系;在影响参数变化相同的条件下,管道中部失效概率变化最快,两端的失效概率变化较慢.该模型计算结果体现了管道不同部位失效概率的特点,在管道设计、维护和风险评估方面有一定的借鉴意义.     

不同接触条件下爆源爆炸对钢板破坏影响的试验研究北大核心CSCD

为明确钢板在爆炸冲击载荷作用下的响应结果,开展了爆源与钢板在不同接触条件下的爆炸试验,探究了钢板与爆源直接接触及其与爆源间隔多孔介质接触时,不同药量爆源爆炸对钢板的影响,主要分析了钢板与爆源接触面和背面的破坏形态,并对爆源爆炸作用下钢板的破坏过程进行了推测,最后对破坏部位样品进行了扫描电镜检测和金相检测分析。结果表明:爆源与钢板直接接触爆炸时,钢板接触面会形成与爆源接触部分形状相同的圆形凹坑,背面会形成圆形的层裂断面,后续冲击波使钢板破坏处穿孔;爆源与钢板间隔多孔介质爆炸时,钢板接触面出现轻微凹陷,背部形成层裂断面;爆源爆炸使钢板发生断裂的方式为准解理断裂,钢板的金相组织在爆炸过程中受到的影响非常微小。     

单一事件故障状态中管理者和操作者的收益关系研究北大核心CSCD

为了更深刻地了解系统故障演化过程(System Fault Evolution Process,SFEP)中事件故障状态受管理者和操作者安全和不安全行为的影响,基于量子博弈模型提出了单一事件故障状态量子博弈模型,并对管理者和操作者的收益情况进行了研究。首先论述了利用量子博弈研究单一事件故障状态的可行性并提出假设;其次研究了管理者和操作者在博弈后的期望收益;最后探讨了管理者和操作者混合策略中各行为的实施概率,得到了针对事件故障状态变化的量子博弈模型。结果表明该博弈一般是非对称博弈。管理者采取安全行为且操作者采取不安全行为对双方收益的影响最大;操作者选择安全行为的概率越大,管理者越有利;管理者选择安全行为的概率越大,操作者越有利;确定了双方采取混合策略时各自的期望收益;最后通过实例说明了模型的使用方法。该混合策略具有纳什均衡非博弈演化稳定性,可应用于空间故障网络(Space Fault Network,SFN)的系统故障状态量子博弈分析。