沥青加铺旧混凝土路面复合结构行为分析

目的为探求圆形均布荷载作用下双层地基上沥青加铺旧水泥混凝土路面复合结构的受力性能.方法采用弹性地基上的多层薄板理论,建立了双层地基上多层复合路面的统一计算模型.结果得出了有沥青加铺层刚性路面的求解方法,其混凝土板底弯沉及应力值与AN-SYS有限元分析结果吻合较好.同时对有沥青加铺层的旧水泥混凝土复合路面进行了参数分析.结论混凝土板底最大弯沉随沥青层和旧混凝土板厚度、弹性模量及路基回弹模量增大而减小;混凝土板最大应力值随沥青层和旧混凝土板厚度、沥青层弹性模量及路基回弹模量的增大而减小,并随混凝土板弹性模量增大而增大.其中混凝土板厚度和路基回弹模量影响最为显著.     

柔性可延展薄膜制备工艺进展研究

柔性可延展薄膜具有独特的柔性、延展性,显示出了其在柔性电子领域广阔的应用前景。文章综述了可实现金属薄膜延展性的结构、导电高分子材料薄膜与石墨烯薄膜的制备方法及应用,最后对柔性可延展薄膜的发展前景进行了展望。     

脉冲激光沉积制备TiN/AlN多层薄膜的研究

采用脉冲激光沉积(PLA)法,在单晶Si试样表面沉积制备了一系列TiN/AlN硬质多层膜,并采用基于免疫算法的免疫径向基函数(IRBF)神经网络对AlN厚度建立预测模型,设计出具有可控调制周期和调制比的TiN/AlN多层膜。X射线衍射(XRD)结果表明,小调制层周期下,过高或过低的工艺条件下薄膜通常为非晶态,适当的工艺条件下TiN、AlN形成具有强烈织构的超晶格柱状晶多层膜;与此相应,纳米多层膜产生了硬度和弹性模量异常增高;随着调制比增加,使纳米多层膜形成非晶AlN层和纳米晶TiN层的多层结构,多层膜的硬度和弹性模量逐渐下降。XPS结果表明,薄膜界面由Ti+4、Ti+3离子组成,N的负二价、三价亚谱结构预示着非当量TiN、AlN的形成。AFM研究显示,薄膜的调制周期均在10~200 nm范围内,且薄膜表面较均匀;当多层薄膜调制周期在50 nm以下时,薄膜的纳米硬度值明显高于TiN和AlN的混合硬度值,达30 Gpa。     

简支箱梁桥沥青铺装层层间接触分析

通过ANSYS软件建立了简支箱梁桥足尺模型,桥面铺装层间采用接触方式,分析了简支箱梁桥在中部偏载作用下沥青混凝土铺装上下面层厚度、弹性模量、层间粘聚力以及层间脱空面积变化对铺装层产生的影响.计算分析结果表明:沥青铺装层上下层厚度变化对铺装层内纵横向拉应力影响明显,增加铺装上层厚度可以减少铺装下层的拉应力和剪应力,增加铺装下层厚度对层间抗剪作用影响不敏感;增加铺装上层弹性模量能减小铺装下层拉应力和剪应力,增加铺装下层弹性模量不能提高铺装层抗剪效果;层间粘聚力大于0.25 MPa时,铺装上下层各应力基本不变;随着铺装层间脱空面积的增大,铺装层上下层相关应力增大,在脱空处容易产生破坏.沥青铺装层层间存在脱空时,铺装层上层纵横向拉应力和剪应力大于铺装层下层的对应应力.     

FOLED薄膜封装技术研究进展

通过分析柔性有机电致发光显示器件(FOLED)的劣化机制,指出对其进行有效封装是提高其稳定性的关键。并从器件的封装保护角度出发,综述了显示器件封装方法和封装技术的发展现状。对比介绍了采用玻璃或金属薄板等刚性材料作为衬底和封装层的传统封装方法和现在常用的薄膜封装方法,得出薄膜封装技术是实现器件柔性显示和提高其稳定性的有效途径。关于FOLED薄膜封装技术,常通过原子层沉积法镀覆无机阻隔层,并以无机-有机薄膜交替复合形成多阻隔封装层,以显著提高器件的阻隔性能,延长器件的使用寿命。但其沉积周期较长,不利于工业化生产。改善有机相薄膜的渗透性能,优化无机阻隔层的沉积工艺及降低镀膜工艺的生产投入,将成为未来轻量化薄膜封装技术的研究重点。     

柔性复合材料薄膜结构双向拉伸实验研究

柔性复合材料薄膜层合结构为新设计的薄膜材料,采用多层纤维薄膜和树脂叠合压制而成。根据薄膜的工作受载特点,以及对此结构力学响应分析的需要,针对205μm的不含铜薄膜、280μm的不含铜薄膜、220μm的含铜薄膜、305μm的含铜薄膜等四类不同纤维树脂薄膜进行了纵横向等速的双向拉伸试验,确定该类薄膜在弹性阶段的平均弹性模量,并相互进行比较,实验方法和分析结果可为同类材料的实验和分析提供参考和借鉴。     

衬层弹性变形对水润滑结构润滑性能的影响分析

以水润滑轴承为例,利用有限元耦合算法数值计算了水润滑结构的弹流润滑模型,从理论上分析了具有不同弹性模量值和厚度值的橡胶衬层弹性变形对水润滑结构水膜压力、水膜厚度和摩擦磨损特性的影响规律。研究表明:衬层弹性变形对水润滑结构的弹流润滑性能有着非常大的影响,其影响效果在弹性模量值和厚度值较大时更为明显;相同的工况下,随着衬层弹性模量值的减小,水润滑结构的轴向和周向水膜厚度皆升高,水膜压力降低,压力作用区域扩大,弹流润滑效果更好,从而减轻了结构的摩擦磨损;一定程度上,衬层弹性模量的降低和衬层厚度的增加在增强水润滑结构的弹流润滑效果上是等效的。     

含柔性垫层的刚性挡土墙土压力计算方法

在刚性挡土墙与填土之间设置柔性垫层能减小作用于挡土墙的土压力，但目前仍缺乏针对设置聚苯乙烯土工泡沫（EPS）柔性垫层的刚性挡土墙土压力计算方法。将EPS柔性垫层的压缩量视为墙后填土的位移量，考虑挡土墙后土拱效应，基于挡土墙土压力-位移的关系曲线，引入迭代法进行收敛计算，得到设置EPS柔性垫层的刚性挡土墙土压力计算方法。该计算方法的优势是可在EPS柔性垫层压缩量未知的情况下求解土压力，即可应用工程设计阶段。建立FLAC3D有限差分数值模型，对推导的理论解进行验证，并对EPS柔性垫层减载效果进行分析。结果表明：基于土压力-位移关系曲线并采用迭代法得出的墙后设置EPS柔性垫层的刚性挡土墙土压力理论解具有较好的合理性。在EPS柔性垫层弹性模量不变的情况下，EPS柔性垫层减小土压力的效果随着EPS柔性垫层厚度的增加而增强；在EPS柔性垫层厚度一定的情况下，随着EPS柔性垫层弹性模量的增加，其减小土压力的效果逐渐减弱。     

丝网印刷柔性薄膜天线力电性能表征

为降低天线结构重量、提高天线与结构一体化效率,制备了一种可卷曲且易与结构共形的柔性薄膜天线.基于天线基本理论和丝网印刷工艺技术设计并制备了薄膜微带准八木天线.将薄膜天线辐射层看作颗粒增强复合材料,利用Mori-Tanaka复合材料细观力学方法预测其有效弹性模量,与拉伸叠加法结果吻合良好.基于内聚力模型,利用ABAQUS有限元分析软件模拟了薄膜天线基体/辐射层在90°剥离条件下的界面剥离过程,揭示了天线基体与辐射层之间界面破坏机理,得到薄膜基体/辐射层的界面剥离强度,通过90°剥离实验验证了内聚力模型的有效性.有限元得到的剥离强度为64N/m,与实测值误差为8.11%,吻合良好.最后,仿真和实验研究了柔性薄膜天线的反射系数和辐射方向图性能,仿真得到的薄膜天线谐振频率为3.02GHz,与实验谐振频率误差为2.37%,且在谐振频率处阻抗匹配良好.结果表明:本文设计制备的柔性薄膜天线具有良好的力学和电磁性能,在航空航天轻量化结构中有广泛的应用前景.     

封装集成工艺中带状功率器件的翘曲研究

基于子结构法对封装集成工艺中带状功率器件的翘曲问题进行了研究,讨论了子结构法和非子结构法的优劣.采用实验性设计(Design of experiment,DoE),分别研究了嵌入式系统封装中低边芯片和高边芯片厚度、环氧模塑封(Epoxy mold compound,EMC)材料厚度、以及玻璃纤维(Prepreg)材料Z向弹性模量和EMC弹性模量对带状翘曲的影响.结果表明:子结构方法能够高效、简便和准确地模拟带状功率器件的翘曲问题;芯片、EMC厚度的变化对封装工艺中带状功率器件翘曲变形影响较大,Prepreg的Z向弹性模量和EMC的弹性模量E的变化对封装工艺中带状功率器件翘曲变形影响较小.     

水泥-乳化沥青混凝土在桥面铺装结构中的力学行为

为了减少桥面铺装在运营中的各类病害,将水泥-乳化沥青混凝土应用于桥面铺装的下层,并取代防水粘结层,对其适用性进行了研究.采用有限元力学分析方法,通过变换结构层的厚度来模拟该桥面结构层的力学行为.结果表明:当增大水泥-乳化沥青结构层的厚度时,各层之间的剪应力均减小,与桥面板之间的剪应力减小幅度较为明显,该层本身所承受的压应力也随之减小,当该层的厚度增加到3 cm以上时,上下层之间的剪应力下降幅度开始减缓.通过对新型桥面铺装结构力学行为特点进行研究,表明该材料适用于中、小型混凝土桥.     

水泥混凝土桥面铺装力学行为数值分析

为了分析桥面铺装层的力学特性及其影响因素,结合桥面铺装的结构形式建立了有限元模型,分析了不同水平制动力系数、铺装上下面层材料模量组合及铺装层厚度变化对铺装层内力学状态的影响规律．结果表明,不同的水平载荷对铺装层内的主应力影响较小,而对铺装层内的剪应力影响较大;随着水平载荷的增加,铺装层及防水粘接层内的最大剪应力呈线性增大的趋势;随着铺装层组合模量的提高,铺装层内的主应力变化较小,而层间剪应力相应减小,但变化的幅度较小;增加铺装层的厚度对主应力的影响很小,随着厚度的增加层间最大剪应力减小．研究结果可为桥面铺装材料的选择和结构设计提供理论参考．     

考虑层间接触的旧水泥混凝土路面 加铺厚沥青层的力学分析

基于试验路段省道120线的路面技术状况,利用有限元软件ABAQUS建立旧水泥路面加铺厚沥青层的三维力学分析模型,并考虑了旧路面与加铺层的层间接触和旧路面间接缝.首先计算分析了结构的温度场,然后分析了结构在温度荷载和车辆荷载耦合作用下调平层厚度对结构力学响应的影响及各结构层的功能需求.得出以下结论：在典型高温天气下,面层顶部的温度高于55℃;温度场变化幅度较大的范围在0~30 cm,增加加铺层厚度可降低因旧路面结构引起的温度应力;加铺层承受了较大的竖向变形,上面层和调平层承受较大的拉应力,是路面由上而下开裂和由下向上疲劳开裂的主要原因;上面层承受着较大的压应力和剪应力,同时下面层和调平层也承受了较大的剪应力;增加调平层厚度,可有效降低调平层的拉应力、压应力和剪应力,可以较大降低对旧路面结构的抗拉强度要求,从而增强了结构抗反射裂缝能力和抗疲劳能力;根据力学分析,给出了各加铺层混合料设计建议.研究成果为改善道路材料设计和提高加铺结构耐久性提供力学理论依据.     

不平顺路面对交通荷载引起的地基振动影响

为研究不平顺路面对交通荷载引起的成层地基振动的影响,建立交通荷载-不平顺路面-双层地基耦合模型,分别采用单相弹性介质理论与Biot饱和两相介质理论模拟地基上、下层土体,采用Kirchhoff薄板理论模拟路面系统,采用正弦曲线模拟不平顺路面;通过线性Hertzian接触模型得到不平顺路面引发的车轮-路面动力荷载. 采用Fourier变换求解系统控制方程,通过快速Fourier逆变换（IFFT）求得时域结果. 数值研究结果表明,不平顺路面引发的车轮-路面动力荷载对成层地基振动响应的影响不容忽视. 当上层土体模量较小时,动力荷载引起的地表加速度大于轴重荷载引起的加速度,是引起地表振动响应的主要因素;随着上层土体模量增大,动力荷载引起的振动相对减小,但仍不可忽略. 此外,动力荷载是引起下卧饱和土地基超静孔压响应的主要因素.     

桥涵桥面混凝土铺装与复合铺装结构设计

结合桥面混凝土铺装的试验研究和有限元分析结果，对桥面混凝土铺装破坏的力学机理进行了阐述，初步提出了其设计标准。同时对复合铺装结构的计算模型作了探讨，并对复合铺装结构由于沥青混凝土加铺层与下部混凝土结构存在的弹性模量的差异。引起的下部桥梁结构应力重分布进行了分析。     

混凝土桥沥青混凝土加铺体系受力分析

基于某高速公路上的一座装配式简支板桥的现场试验研究和有限元分析结果，分析了沥青混凝土加铺体系受力特点，提出了该类桥型桥面沥青混凝土加铺层设计时的控制指标。结合试验研究结果，对由于沥青混凝土加铺层与下部混凝土结构存在的弹性模量差异引起的结构应力重分布进行了计算分析。最后讨论了加铺层厚度、胎压变化2个因素对加铺层受力的影响。     

公路隧道复合式路面结构的力学性能研究

建立了公路隧道复合式沥青路面结构的三维有限元分析模型,对单轴双轮轴载作用下的隧道复合式路面结构接缝处沥青混凝土内部和界面处应力进行了分析比较,确定偏载为最不利加载位置,提炼出关键的设计指标：纵缝边缘加载位中心对应的沥青层底水平拉应力和接缝处沥青层顶面竖向剪应力。通过对不同沥青层厚度、不同弹簧刚度以及不同基岩模量和基层模量下沥青层应力曲线响应进行探讨分析,确定出接缝具有较好的传荷能力,可以有效降低沥青层的厚度,设置模量较高的基层,有利于降低对接缝传荷能力的依赖。     

路基与半刚性基层间过渡层结构设计

路基与半刚性基层间的过渡层缺乏针对性的设计方法,在分析过渡层设置机理的基础上,通过对不同模量和不同厚度情况下过渡层的补强作用进行分析,提出补强递增系数以及最佳补强理论,并结合我国典型半刚性基层路面结构提出过渡层设计的经济模量及厚度。结果表明,过渡层的模量和厚度越大,补强作用越明显,但其补强效率越低;当过渡层模量为200~500 MPa,且厚度不小于20 cm时,过渡层的补强效率较高。     

路基与半刚性基层间过渡层结构设计

路基与半刚性基层间的过渡层缺乏针对性的设计方法,在分析过渡层设置机理的基础上,通过对不同模量和不同厚度情况下过渡层的补强作用进行分析,提出补强递增系数以及最佳补强理论,并结合我国典型半刚性基层路面结构提出过渡层设计的经济模量及厚度。结果表明,过渡层的模量和厚度越大,补强作用越明显,但其补强效率越低;当过渡层模量为200~500 MPa,且厚度不小于20 cm时,过渡层的补强效率较高。     

干线公路沥青路面设计参数对结构应力的影响

为了合理选择干线公路沥青路面结构设计参数,提高其在使用年限内的性能,应用BISAR程序,选取代表路段,分析了干线公路沥青路面结构参数对基层底面应力的影响,并采用正交试验法进行了结构层参数变化的敏感性分析.研究结果表明:面层底部压应力与基层底部拉应力随着各结构层厚度的增大均逐渐减小,而路面各结构层模量的变化对结构层应力影响不同,面层底部压应力与基层底部拉应力基本随着面层与基层模量的增大而上升,而随着底基层与土基模量的增大则减小.对基层层底应力,各因素影响显著性程度不一样,基层与底基层厚度与模量的变化对其影响显著.因此在干线公路沥青路面设计与施工中,应注重基层与底基层的厚度与刚度.