散体材料结构剪阻力与自组织沉降分析

对碎石颗粒间的剪阻力进行计算分析,并进行试验研究,总结散体材料结构自组织运动特性及颗粒间作用力之间的关系,运用随机理论得出自组织发生的概率。     

滚磨光整加工中磨料颗粒堆积角的离散元参数标定

针对滚磨加工中所用磨料颗粒的离散元模拟参数具体值难以确定的问题,对现有的参数标定方法进行改进,提出一种在已有正交实验基础上考虑参数间交互作用的参数标定方法。该方法以真实再现磨料颗粒堆积角为研究目的,以磨料颗粒间静摩擦、滚动摩擦系数以及磨料颗粒与滚筒壁面间静摩擦、滚动摩擦系数为研究参数,通过合理设置各研究参数的不同水平,构建正交试验的交互作用表,可以方便地得到各个摩擦系数的具体大小,从而对各参数对堆积角的显著性进行分析排序。在LL05离心式滚磨光整加工设备所用的Φ5mm磨料颗粒上进行的模拟实验对比结果表明,标定后的摩擦系数组合能够真实再现磨料颗粒堆积角,使磨料颗粒在滚筒内的运动更加真实。     

弹塑性颗粒物质准静态变形的细观力学行为

本文介绍了对由弹塑性圆球组成的粒度多分散系统进行的轴向准静态加载和卸载的数值模拟成果。首先介绍了基于理论接触力学导出的颗粒弹塑性接触模型,进而阐明了基于颗粒离散元法对颗粒物质准静态变形模拟的基本方法。研究发现:弹塑性球颗粒系统在加载时其轴向刚度对颗粒间产生的塑性变形量及颗粒间的摩擦均很敏感。然而,颗粒间的摩擦对轴向加载时系统产生的水平应力没有很强的影响。数值模拟还提供了颗粒量级上的微力学内部变量的信息。这里引入并介绍了结构异性张量、滑动接触比率以及平均配位数。通过对这些参数的研究表明:在卸载的全过程中,颗粒间相对滑移出现,相互作用的颗粒数减少,系统内部结构产生不可恢复变形。因此,尽管在卸载应力应变曲线的初始段约为线性,但这并不意味着颗粒系统的响应如传统连续力学中假定的那样为弹性。     

基于颗粒离散单元法的获取任意相对密实度下级配颗粒堆积体的数值方法

土体的密实程度对土体的工程性质影响很大。获得给定相对密实度下的初始颗粒堆积体,是利用离散单元法进行土体细观力学分析的重要前提。基于离散单元法,首先获得颗粒在自重作用下稳定后的最松散堆积体。其次提出采用减小压实过程中颗粒间摩擦系数的拟振动压实法来模拟现实中的振动压实作用,并验证了其可行性。当压实过程中颗粒间摩擦系数为0时获得最密实堆积体。研究了拟振动压实过程中颗粒间摩擦系数与压实稳定后的堆积体孔隙率的关系。最后根据该关系可估算出获得任意给定相对密实度堆积体所需的压实过程中颗粒间的摩擦系数。研究结果表明:颗粒的配位数与粒径近似满足指数关系;通过减小压实过程中颗粒间的摩擦系数能较好的模拟振动压实效果;压实过程中颗粒间的摩擦系数与堆积体孔隙率满足负指数关系;该方法可获得任意相对密实度下的颗粒堆积体,可以为土体细观力学的数值模拟提供初始颗粒堆积结构。     

粒间摩擦对岩土颗粒材料三维力学行为的影响机制

颗粒间摩擦是影响岩土颗粒材料力学特性的重要因素之一,现有研究主要集中在粒间摩擦对颗粒集合体堆积、宏观剪切强度等的影响,而其在复杂应力路径下对岩土颗粒材料的影响机制尚不明确。采用离散单元法(DEM)进行了颗粒材料的真三轴加载路径数值试验,通过改变颗粒间摩擦系数μ来研究粒间摩擦对颗粒材料宏观力学特性的影响。对比了4种三维强度准则,发现当0.2μ≤0.5时,Lade-Duncan和Matsuoka-Nakai准则能较好地拟合不同加载路径下的数据点。采用平均接触力将颗粒体系的接触网络划分为强、弱两个子网络,分析了强、弱接触网络的配位数分布、接触力和组构各向异性等。结果表明在峰值剪应力状态,随着颗粒间滑动摩擦系数μ的增加,强接触网络中参与形成"力链"的颗粒数目基本不变,但强接触网络中颗粒间法向接触力明显增加以及法向接触力各向异性加强,这是导致宏观抗剪强度增大的主要原因。而弱接触网络的配位数分布随μ值明显变化,其对颗粒体系剪胀程度的增加贡献显著。     

结构性砂土胶结厚度分布特性试验研究

颗粒间胶结物厚度对胶结颗粒接触力学特性有显著影响,进而影响结构性砂土离散元模拟结果。为更好地模拟天然砂土的结构性,需要明晰结构性砂土中颗粒间胶结厚度分布特性,并且能在离散元模拟中反映该分布特性。本文采用人工制备结构性砂土,开展电镜扫描试验,对结构性砂土中颗粒间胶结厚度分布特性进行了研究。研究结果表明:在结构性砂土中,随着水泥含量的增加,平均胶结厚度近似线性增加;但是水泥含量对胶结厚度的概率分布规律影响不大,水泥含量不同的结构性砂土,其颗粒间胶结厚度概率分布均为先线性增大,后指数型衰减。在试验研究结果的基础上,提出了离散元模拟结构性砂土胶结厚度的方法,可以较好地反映结构性砂土中颗粒间胶结厚度指数型衰减的分布特性。     

颗粒体材料力学性质的离散元模拟

基于离散单元法颗粒流理论,对颗粒材料室内三轴试验进行PFC3D模拟,通过对比具有不同组构颗粒半径及不同颗粒胶结强度的散体颗粒试样的试验结果,定性分析探索了颗粒半径及胶结作用对于颗粒体材料力学性能的影响,发现减小组构颗粒半径以及提高颗粒间胶结强度对于颗粒力学性能都存在提升作用。     

直剪试验颗粒流模拟参数敏感性分析

利用离散元颗粒流程序PFC2D对砂土的直剪试验进行了模拟,试验中通过改变颗粒的孔隙比、接触刚度和粒间摩擦系数等微观参数的取值,来探究宏观参数如初始弹性模量和内摩擦角的变化。得到颗粒的平均配位数随孔隙比的变化曲线、不同围压下颗粒的法向重叠量随颗粒刚度的变化曲线和材料内摩擦角和颗粒摩擦系数间的关系曲线,有益于理解土体的本构模型。     

考虑土颗粒间胶结面积的粒间吸力计算

粒间吸力的计算是非饱和土有效应力原理研究的重点之一。首先考虑土颗粒间胶结面积,建立了微观状态下土颗粒相互作用的理想简化模型,推导给出了土颗粒接触点处各个力之间的相互关系,并分析了宏观上两种典型的堆积方式,从而总结得到了粒间吸力的统一表达式。而后,讨论了土颗粒间胶结面积对粒间吸力的影响。结果表明,直接使用表面张力分量来计算粒间吸力,可以简化粒间吸力的计算。最后,通过算例分析,阐明了颗粒间胶结面积对粒间吸力大小的影响。并基于多孔介质双重有效应力的假说,引入本研究给出的考虑土颗粒间胶结面积的粒间吸力公式,推导得到了适用于低含水率条件下非饱和土双重有效应力的计算公式。     

EPS颗粒混合轻量土动力变形特性离散元分析

为探究EPS颗粒混合轻量土的动力变形机理,通过对轻量土进行室内动三轴试验,并利用三维离散元软件PFC3D建立相应数值模型,得到宏观滞回曲线和细观参数影响规律、颗粒间接触力和位移场分布图。研究结果表明:EPS颗粒混合轻量土的动应力–动应变关系曲线具有应变硬化特性和应变累积性;摩擦系数和接触黏结强度主要控制破坏强度,刚度比控制初始弹性模量。试样加载过程中,随着荷载逐级递增,颗粒间接触力整体增大,按颗粒间接触力大小排列为:土颗粒–土颗粒土颗粒–EPS颗粒EPS颗粒–EPS颗粒;两端颗粒在竖直方向上向中部运动,中部颗粒在水平方向上向外围运动;由于阻尼效应,中部颗粒的位移相对于两端颗粒具有"滞后性",且宏观上表现为试样整体被压缩。     

胶粉聚苯颗粒保温材料的应用

通过简要介绍胶粉聚苯颗粒外墙保温体系 ,分析了这种保温材料的主要原材料及其新材料新工艺的特点 ,展望了这种材料在建筑工程中的应用前景     

挤塑聚苯板外墙外保温技术探讨

挤塑聚苯板具有密闭蜂窝结构,在国内常应用于外墙外保温.但是,传统的挤塑聚苯板外墙外保温由于聚苯板表面致密、低吸水性、透气性差及与邻近配套材料导热系数相差大等缺点常导致粘结失效,引起开裂、脱落.提出胶粉聚苯颗粒贴砌挤塑板外墙外保温系统,并介绍了该系统的关键配套材料和技术.经试验和实践检验,该系统克服了传统挤塑聚苯板外墙外保温系统的缺点,在保温、耐候和抗裂性能方面都有良好适用性.     

聚苯颗粒外墙外保温系统施工技术

聚苯颗粒保温浆料是目前应用最为广泛的外保温材料之一,结合工程实例,阐述了聚苯颗粒外墙外保温系统的施工技术,从而使人们在比较经济且降低能耗的前提下获得舒适的生活环境。     

钢结构围护-防火一体化材料耐火性能试验研究

根据钢结构防火保护材料的相关技术要求,通过对常见的钢结构围护材料进行评价,筛选了包括水泥基材料中的无机轻集料砂浆、胶粉聚苯颗粒、蒸压轻质加气混凝土(autoclaved lightweight concrete,ALC),保温浆料中的石膏基保温浆料、微孔硅酸钙浆料,以及保温板材中的发泡陶瓷保温板和岩棉板在内的3类可以兼作防火保护的材料,分别对以上材料进行耐火性能测试,通过试验现象及试验数据分析评价不同材料的耐火性能,并给出对应的建议构造措施。结果表明,当对这些材料采用合适的构造方式,并按照结构的耐火需求设计合适的厚度时,这几类材料均能为钢结构提供良好的防火保护,一定程度上提升了其耐火时间。验证了钢结构建筑围护与防火一体化的可行性,可为相关的设计及构造提供参考。     

胶粉含量对干粉建筑密封材料柔韧性的影响

以重庆特细砂、双飞粉、特细砂一双飞粉、聚苯颗粒为填料，可再分散乳胶粉及水泥为粘结剂，进行不同种类填料情况下胶粉含量对干粉建筑密封材料柔韧性影响的研究，结果表明，影响干粉建筑密封材料柔韧性的主要因素是胶粉含量，其次是填料种类。     

再生聚苯颗粒外墙外保温砂浆的配制

本文通过研究各组分对聚苯颗粒保温砂浆性能的影响,以再生聚苯颗粒(EPS)为轻集料,采用聚合物乳胶粉、高分子保水剂等综合改性措施配制聚苯颗粒外墙外保温砂浆,通过试验测定砂浆中各材料因素对砂浆性能的影响,从而确定砂浆的最佳配合比,优化砂浆的综合性能。     

严寒地区XPS板外墙外保温系统温度应力模拟研究

通过对薄抹灰与厚抹灰两种构造形式的XPS板外墙外保温系统进行温度应力模拟分析,选出适合于严寒地区使用的构造。利用有限元分析方法,模拟在不同温度工况下,两种构造在面层材料、XPS板厚度与拼接方式等变化时相应的温度应力状况,并对模拟数据进行比较分析。薄抹灰XPS板外墙保温构造在外界环境温度变化时,其面层砂浆产生的应力明显超过添加胶粉聚苯颗粒的厚抹灰构造,厚抹灰构造使抗裂砂浆面层的温度应力有所减小,系统抗裂能力得到提高。胶粉聚苯颗粒层达到20 mm以上的厚抹灰构造,其温度应力变化可满足系统抗裂要求,适合在严寒地区应用。     

框架结构填充墙体材料的合理选取

框架结构具有建筑平面布置灵活的特点,在高度不大的建筑中是一种较好的结构体系,同时也是目前使用的结构体系中最为常用的一种形式。在目前的情况下,框架结构建造高度不宜太高,以10层以下为宜。为研究不同的填充墙体材料对框架经济性能的影响,作者首先建立了目前常用的四种墙体材料下2层、4层、6层、8层、10层五种情况的框架结构模型,使用多级优化设计程序(MLOD)进行构件截面以及混凝土强度等级的优化,在所得到的优化模型的基础上进行钢筋、混凝土和模板费用的计算和统计,并在最终的经济分析中纳入四种墙体材料的建造费用,以得到最完整的造价分析资料。根据最终的建造费用得出了合理选取框架结构填充墙体材料的方法,为实际工程节省造价选择合理的填充墙体材料,提供了合理可行的建议和参考。     

Microbial-ecological significance of sulfide precipitation within anaerobic granular sludge revealed by micro-electrodes study

Micro-electrodes were applied to anaerobic granular sludge, which was developed in a UASB reactor, to examine intra-granule profiles with respect to pH, glucose and sulfide. When glucose was employed as a bulk liquid substrate, the micro-electrodes study demonstrated the pH behavior along granule depth: pH decrement at the granule exterior portion due to acid formation (buildup of acidity), and subsequent pH increment at the granule inner portion due to the consumption of acid (buildup of alkalinity). Sulfide micro-electrode proved sulfate reduction that mostly occurred at the granule exterior portion. Chemical equilibrium consideration evidently explained the occurrence of ferric sulfide predominantly in the interior portion, which accounts well for the morphology of a representative double-layered structure of granules grown on a low level of sulfite. Inorganic elements distribution within anaerobic granule was examined by electron probe X-ray micro analysis (EPMA) and ICP methods. The presence of crystalline calcium carbonate (calcite) was identified by X-ray diffraction analysis.