NMMO工艺纤维素膜的制备及其强度性能研究

对N-甲基吗啉-N-氧化物(简写为NMMO)工艺纤维素薄膜的制备工艺做了简要描述,并对该工艺法成膜的强度性能的影响因素进行了研究,以期为优化NMMO工艺纤维素薄膜的制膜工艺、提高薄膜的强度性能提供理论基础.实验结果表明:随着铸膜液浓度由6%增加到10%,薄膜的拉伸强度从1.43 MPa提高到了13.25 MPa,断裂伸长率也从27.2%提高到了46.0%;随着溶解温度从100 ℃升高到120 ℃,薄膜的拉伸强度从1.71 MPa下降到1.33 MPa,断裂伸长率从32.7%下降到24.4%;随着刮膜速度从1 m/min增大到3 m/min,薄膜的拉伸强度从1.43 MPa提高到7.54 MPa,断裂伸长率由27.2%增长到40.1%;随着凝固浴温度从10 ℃升高到30 ℃,薄膜拉伸强度从2.23 MPa降低到1.3 MPa,断裂伸长率由38%下降到22.7%.     

不同卸载速率下煤岩采动力学响应试验研究

深刻认识采动应力路径下岩体力学响应的加载速率效应,是科学界定实际工作面推进最优速率的重要基础。基于平煤矿区煤岩初始地应力环境,定量分析了千米级赋存深度煤岩保护层开采条件下应力演化特征,展开更为符合真实应力状态的不同加载速率下煤岩体力学行为实验模拟,同时与未考虑采动试验结果进行对比分析。研究结果表明：（1）常规三轴压缩试验,试样强度受加载速率影响较小,在1~4 MPa/min时并无明显变化,达到5 MPa/min时强度才有明显的上升,约为115 MPa。（2）随加载速率增加,采动过程中煤岩体强度呈现下降后上升再下降的趋势,1 MPa/min和4 MPa/min加载速率下煤岩体强度达到最大,其峰值应力约为64 MPa,较3 MPa/min提高了12%。（3）低加载速率下试件内部的微小裂隙可以充分发育、扩展,试样裂隙密度随加载速率增加呈减小趋势,其中1 MPa/min约为5 MPa/min的1.61倍,适当降低开采速度可提高瓦斯抽采效率。（4）不同开采速度煤岩在整个采动过程中体积应变不仅出现了相对初始状态的压缩现象,还出现了破坏阶段的体积膨胀,可将其作为采动特征,明显区别于未考虑采动下的体积压缩,且采动下煤岩强度明显偏小,破损程度更大。研究成果可为类似地质条件开展保护层开采设计奠定一定的理论基础。     

箍筋约束高强混凝土轴压力学性能试验研究

试验旨在研究箍筋约束对于混凝土轴压力学性能：强度、延性和随机性的影响.试验采用C70高强混凝土、方形箍筋约束试件,静态加载,每种试件得到5至7条全曲线样本.结果发现,当配箍率从1.1%提高到3.4%时,峰值强度提高47%,延性提高76%,同时标准差曲线峰值从8.95MPa降低到6.52Mpa,说明箍筋约束明显提升高强混凝土的力学性能,并减小其随机性.     

CRTM成型工艺参数对玻璃纤维增强复合材料空隙率及弯曲性能的影响

牵伸速率和注胶压力是影响CRTM成型工艺空隙率和弯曲性能的重要因素.采用CRTM成型工艺在不同牵伸速率和注胶压力下制作复合材料平板,并对其进行空隙率测定和三点弯曲实验.结果表明:注胶压力为0.5MPa时,牵伸速率由10cm/min增加到70cm/min,空隙率由1.836%增加到4.534%;牵伸速率为35cm/min时CRTM复合材料平板的弯曲强度最大,为806.5MPa;牵伸速率为35cm/min时,注胶压力由0.1MPa增加到0.7MPa,平板的空隙率从8.895%降低到1.654%,平板的弯曲强度先增加后趋于平缓.     

间接拉伸试验评价沥青混合料高温性能的研究

采用间接拉伸试验,对不同温度、不同加载速率、不同沥青含量及不同级配下的沥青混合料间接拉伸试验(IDT)强度进行了研究,结果显示:温度和加载速率是影响试验结果的两个重要条件.通过将间接拉伸试验结果与车辙试验结果进行对比分析后发现,当试验温度为40℃和加载速率为50mm/min时,混合料的IDT强度与车辙结果之间的相关性最好,可以作为评价沥青混合料高温性能的力学指标,建议在沥青混合料设计过程中采用.     

早龄期低钙粉煤灰基地聚物混凝土拉伸徐变特性

对早龄期低钙粉煤灰基地聚物混凝土拉伸徐变特性的把握,能够为受拉状态地聚物混凝土的应力解析及开裂预测提供重要的参数依据。采用自制混凝土拉伸徐变试验装置,通过恒定应力下的混凝土拉伸徐变试验获取混凝土比徐变、徐变增长速率等徐变特性,研究不同初始加载龄期（2、3、4 d）对低钙粉煤灰基地聚物混凝土拉伸徐变的影响。结果表明：高温密封养护可以使低钙粉煤灰基地聚物混凝土短时间内达到强度稳定状态;低钙粉煤灰基地聚物混凝土的拉伸徐变特性与普通水泥混凝土相似,试验初期阶段徐变增长速率较快,随持荷时间的增加,徐变增长速率迅速下降;在同一应力强度比下,初始加载龄期越大,比徐变越小,试验初期阶段的徐变增长速率也越小;相较于试验中期阶段与后期阶段,初始加载龄期对试验初期阶段的徐变影响更大。     

三维连通网状SiC陶瓷/Zr基非晶复合材料单轴压缩性能研究

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对三维连通网状SiC陶瓷/Zr基非晶复合材料进行不同应变率下的动态压缩实验,并与准静态压缩实验结果比较.利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了复合材料的相组成和断口形貌.结果表明:在压缩条件下三维连通网状SiC陶瓷/Zr基非晶复合材料的断裂发生在弹性变形阶段,断裂前几乎观察不到塑性变形;复合材料的准静态压缩强度达到了1 270 MPa,高于在动态压缩中的断裂强度1 100 MPa.试样发生纵向劈裂和剪切断裂,准静态下试样形成的破片数量较多,动态加载条件下试样破碎成数量较少的较大块体.三维连通网状SiC陶瓷断口形貌为层片状、台阶式的解理断裂,非晶合金发生粘性流动,在变形过程中形成脉状花样,在高应变率加载条件下,非晶热软化严重,断口形貌复杂多样.     

真三轴加载条件下混凝土的力学特性

采用真三轴设备对100mm×100mm×100mm的立方体混凝土试块进行静态加载。首先,保持三个轴向的应力相同,施加应力到设计值p。然后,在保持最小主应力(Z轴)恒定并且X轴应变速率与Y轴应变速率之比也恒定的条件下,单调地增加Y轴应变。通过这种复杂加载试验,研究了混凝土的强度和体积特征。结果表明:在应力-应变混合路径加载的真三轴试验下,混凝土的抗压强度随着最小主应力的增大而增大,随着加载应变速率比的增大而线性递减,都大于单轴抗压强度,最高可达单轴抗压强度的3.4倍;混凝土试块在只经历静水压的加载历史时,初始剪切模量不受影响,不同组剪应力-剪应变关系曲线初始段都存在重合现象。峰值体积应变随着最小主应力和应变速率比的增大而增大,体积先减小后增大,出现扩容现象;当最小主应力为10MPa时,混凝土的峰值强度和峰值体积压应变几乎同时出现,并随着最小主应力的增大,两者出现的时间间隔增大,峰值体应变滞后。     

花岗岩和混凝土动态拉伸性能研究

为了研究岩石类材料在高加载率下的动态拉伸性能,利用纯铜波形整形器改进后的分离式Hopkinson压杆装置(SHPB),在不同加载率下分别对花岗岩和混凝土试件进行了动态巴西圆盘实验.基于实验结果,分析了岩石类材料的动态拉伸破坏时间、劈裂破坏模式、动态拉伸应变和拉伸应力的加载率相关性规律.通过对比研究表明岩石类材料在高加载率下抗拉强度的加载率敏感性远大于其抗压强度,混凝土的动态力学性能的加载率敏感性大于花岗岩.     

正交复合材料层板冲击拉伸力学性能研究

以CFRP和GFRP 2种复合材料为例,研究正交复合材料在冲击载荷作用下的拉伸力学性能。首先,介绍了Hopk inson杆冲击拉伸实验设备以及实验技术,对实验中涉及的试件连接技术问题进行了分析讨论,并提出了相应对策。推导了应力、应变的计算公式。对CFRP、GFRP层合板进行了冲击拉伸实验研究,得到不同加载率下2种层板的应力-应变(σ-ε)曲线,以及断裂强度、拉伸模量、断裂应变随加载速率的变化规律,以期对复合材料层板在冲击拉伸情况下动态力学行为和变形、破坏机理获得初步认识。     

Dynamic tensile behaviour and crack propagation of coal under coupled static-dynamic loading

The fracture behaviour and crack propagation features of coal under coupled static-dynamic loading conditions are important when evaluating the dynamic failure of coal. In this study, coupled static-dynamic loading tests are conducted on Brazilian disc(BD) coal specimens using a modified split Hopkinson pressure bar(SHPB). The effects of the static axial pre-stress and loading rate on the dynamic tensile strength and crack propagation characteristics of BD coal specimens are studied. The average dynamic indirect tensile strength of coal specimens increases first and then decreases with the static axial pre-stress increasing. When no static axial pre-stress is applied, or the static axial pre-stress is 30% of the static tensile strength, the dynamic indirect tensile strength of coal specimens shows an increase trend as the loading rate increases. When the static axial pre-stress is 60% of the static tensile strength, the dynamic indirect tensile strength shows a fluctuant trend as the loading rate increases. According to the crack propagation process of coal specimens recorded by high-speed camera, the impact velocity influences the mode of crack propagation, while the static axial pre-stress influences the direction of crack propagation. The failure of coal specimens is a coupled tensile-shear failure under high impact velocity.When there is no static axial pre-stress, tensile cracks occur in the vertical loading direction. When the static axial pre-stress is applied, the number of cracks perpendicular to the loading direction decreases,and more cracks occur in the parallel loading direction.     

超高性能轻质混凝土的循环拉伸力学性能

超高性能轻质混凝土(ultra-high performance lightweight concrete, UHPLC)是一种具有高拉压比和拉伸应变强化特性的轻质水泥基材料。为了阐述UHPLC与钢筋在钢筋屈服点之前的协同受拉机制,针对一种密度为1 789 kg/m~3、抗压强度为63.1 MPa、极限拉伸应变约为2.4×10~(-3)～2.8×10~(-3)、极限抗拉强度约为6.9～7.8 MPa的UHPLC,采用自主研发的拉伸测试装置,研究其循环拉伸力学性能,分别考虑了4种加载条件(循环应变分别是2.0×10~(-4)、5.0×10~(-4)、1.0×10~(-3)、1.5×10~(-3))。试验结果表明:不同加载条件的UHPLC的循环拉伸应力-应变曲线的包络线与单调拉伸应力-应变全曲线具有较高的重合度;循环加载曲线的残余应变、加载刚度、卸载刚度均反映了桥接微裂纹的纤维脱黏状态,残余应变越大,说明纤维的脱黏长度越长,将导致UHPLC的加载、卸载刚度降低;UHPLC在循环加载作用下的累积应变小于其极限拉伸应变时,多次循环加载主要是对已脱黏部分纤维的循环拉伸作用;UHPLC的循环加载刚度退化率与累积残余应变的关系符合幂函数关系,拟合度为0.99。UHPLC的循环拉伸加载刚度本质上由纤维参与受拉的有效长度(脱黏部分)决定,可用累积残余应变来表征。     

锯片基体材料的非调质生产工艺

为了降低锯片基体生产成本并提高产品质量,以特定Si-Mn系试验钢为研究对象,采用TM CP工艺对新型锯片基体材料进行了研究.利用扫描电子显微镜、拉伸试验机等试验设备对基体材料的组织和力学性能进行了分析测试.结果表明,当轧后冷速为32.3℃/s时,可以获得以细小束状贝氏体为主的显微组织,且该冷速下基体材料的抗拉强度、屈服强度可以分别达到1 315与1 030 M Pa,冲击吸收功可以达到53.9 J,同时试验钢的弹性模量与弹性极限分别为198.5 GPa和915.4 M Pa.此外,经过8万次循环载荷作用后,试验钢的三点弯曲永久变形高度为0.21 mm,试验钢表现出较好的综合机械性能.采用非调质工艺生产的Si-Mn系贝氏体钢可以用作锯片基材.     

Effects of Strain Rate on the Mechanic Performance of Lattice Materials

Split Hopkinson pressure bar (SHPB) was utilized to explore the effects of loading strain rate on the dynamic compressing strength of the titanium alloy lattice material.Results reveal that the yield strength of alloy lattice material reaches 342 MPa initially and then drops to 200 MPa before it rebounds to 252 MPa while the loading strain rate correspondingly increases from the static value 1 401/s to 2 084/s.Numerical simulations were then carried out to explore the possible reason underlying.Results show that the lattice structure changed the stress distribution and caused significate stress concentration at finite strain with high strain rate.It is believed that the strain rate strengthening effect and layer-wise failure mode are the main reasons of the above mechanical properties change.     

N-J水电站岩爆区应力释放孔预裂控制的爆破分析

为了对N-J水电站引水隧洞岩爆区进行卸压分析,对施工区的SS-1砂岩进行岩爆倾向性试验,采用弹性能量指数作为岩爆倾向判断指标,试验结果表明施工区具有强烈的岩爆倾向,说明了进行钻孔卸压的必要性。运用扩展有限元方法对钻孔预裂爆破进行数值模拟,模拟不同抗拉强度的岩体(4、6、8、10 MPa)在不同钻孔间距(0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 m)的孔内预裂爆破情况,分析了爆破过程的能量耗散率、裂缝贯穿最小冲击力等。数值分析结果表明:预裂爆破能量耗散率随卸压孔间距的增加而增大,基本呈指数型增长趋势;岩爆区的计算冲击应力小于岩石极限动态抗拉强度时,爆破不会使钻孔壁产生压碎破坏;在施工现场应对钻孔间距进行合理布局,以保证良好的卸压效果。     

聚丙烯/聚丙烯接枝丙烯酸/蒙脱土纳米复合材料的制备及性能

用悬浮接枝法制备了接枝率为2 2%的聚丙烯接枝丙烯酸作为相容剂,用十六烷基三甲基溴化铵对钠基蒙脱土进行了有机化处理,使蒙脱土的层间距从1 2nm增加到了3 84nm。通过熔融插层法制备了插层型聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料(Polypropylene/MontmorilloniteNanocomposites,PNC),复合材料中蒙脱土层间距比有机蒙脱土的层间距又有小幅度的增加。当蒙脱土含量为2%,相容剂用量为15%时的复合材料力学性能最好,缺口冲击强度和拉伸强度分别达到12 12kJ/m2和35 77MPa,分别比纯1PP增加了180%和4 3%,蒙脱土的加入起到了增韧和增强的双重作用。     

受低速冲击后玻璃／环氧层板刚度与强度的关系

本文给出了受低速冲击后的玻璃/环氧层板剩余拉伸刚度和剩余拉伸强度的实验研究结果。对三组试件的冲击能量分别为4.07,7.36和10.90焦耳。试件的剩余刚度分布范围从9.26GPa至21.94GPa:剩余强度分布范围从143MPa至615MPa。对于实验结果的分析表明,这三组试件的剩余刚度与剩余强度之间的关系可由一个简单的幂函数表达式来描述。     

Experimental and numerical investigations on the tensile mechanical behavior of marbles containing dynamic damage

To investigate the degradation mechanism of static tensile mechanical behaviors of marble containing dynamic damage, multiple impact loading tests were performed on the disc marble samples, and then static Brazilian tests were conducted for the damaged samples. Besides, coupling modeling technology of finite difference method (FDM)—discrete element method (DEM) was used to carry out the numerical investigation. The results show that after multiple impacts, more white patches appear on the surface, and some microcracks, macro-fractures as well as pulverized grains are found by optical microscopic. The static tensile strength decreases with the increase of the dynamic damage variable characterized by the ultrasonic wave velocity of sample. The interaction between grains in the damaged sample becomes intense in the subsequent static loading process, causing a relatively large strain. The volume of the fragments falling off around the loading points becomes larger as impact number increases. As the dynamic damage increases, the absorbed energy of sample during the static loading first decreases and then tends to be stable. Both the stress concentration and the breakage of the force chains are the root causes of the degradation of the static tensile strength.     

High strain rate compressive strength behavior of cemented paste backfill using split Hopkinson pressure bar

The stability of cemented paste backfill(CPB) is threatened by dynamic disturbance, but the conventional low strain rate laboratory pressure test has difficulty achieving this research purpose. Therefore, a split Hopkinson pressure bar(SHPB) was utilized to investigate the high strain rate compressive behavior of CPB with dynamic loads of 0.4, 0.8, and 1.2 MPa. And the failure modes were determined by macro and micro analysis. CPB with different cement-to-tailings ratios, solid mass concentrations, and curing ages was prepared to conduct the SHPB test. The results showed that increasing the cement content, tailings content, and curing age can improve the dynamic compressive strength and elastic modulus. Under an impact load, a higher strain rate can lead to larger increasing times of the dynamic compressive strength when compared with static loading. And the dynamic compressive strength of CPB has an exponential correlation with the strain rate. The macroscopic failure modes indicated that CPB is more seriously damaged under dynamic loading. The local damage was enhanced, and fine cracks were formed in the interior of the CPB. This is because the CPB cannot dissipate the energy of the high strain rate stress wave in a short loading period.     

丝素/水性聚氨酯膜的制备及表征

首次采用丝素粉体和水性聚氨酯按不同比例混合,经热压法成功制备出丝素/聚氨酯共混薄膜。红外光谱、X-射线衍射、动态力学分析及拉伸实验结果表明：聚氨酯的加入,促进了丝素蛋白分子β-折叠结构的形成,导致丝素结晶度提高;丝素含量越大,共混膜中聚氨酯的玻璃化温度越低,共混膜的拉伸断裂强度和初始模量越高;当丝素含量从0到70%变化时,试片的断裂强度由0.6MPa增大到10.4MPa,断裂伸长率从1065%下降到47.5%。聚氨酯的加入改善了共混膜的弹性,韧性随聚氨酯含量的增大而增大。