超高性能混凝土(UHPC)在桥面板体系中的应用2020年度研究进展

超高性能混凝土（UHPC）与正交异性钢桥面板的组合是近年来桥梁工程中新材料、新构造研究的典型范例。UHPC桥面板的刚度较大,可以有效减小桥面板中的局部变形,从而明显降低正交异性钢桥面板中的疲劳应力幅,改善其抗疲劳性能。从新构造、剪力连接件性能、组合桥面板基本力学性能、组合桥面板疲劳性能及UHPC材料与构件力学性能等几个方面对UHPC-正交异性钢桥面板组合体系的研究进展进行综述,其内容主要为2020年以来发表的工作,部分兼及更早的研究成果。     

堆石坝面板声发射源组合定位方法

堆石坝上游侧的混凝土面板是关乎大坝安全的重要防渗结构。针对现有声发射源定位方法在大尺度、时变性结构中定位效率与精度的不足,提出了一种兼顾大尺度与波速扰动影响的声发射源组合定位方法。首先,为减少声发射源定位计算中的无关搜索域,发展了一种分布式声发射传感器阵列,并基于各声发射传感器到时权重,建立了关于子监测阵列快速识别与声发射源区域二次细分的控制方程。其次,为进一步提高声发射源定位精度,改进了传统灰狼算法,并以细分的声发射源区域作为搜索域,以波速作为未知量,发展了一种基于改进灰狼算法的未知波速下声发射源定位方法。混凝土面板上的断铅试验结果表明：本文定位方法有效减少了至少75%的无关搜索域,且定位精度优于已知波速的声发射源定位方法,为水工结构健康监测提供了有益参考。     

草莓叶水提物对UVB致皮肤损伤的保护作用

为了评价草莓叶水提物(SLWE)延缓皮肤衰老功效,对SLWE成分、抗氧化活性、抑制非酶糖基化(NEG)能力进行了测定;探讨了SLWE对人包皮成纤维细胞(HFF-1)细胞活率、HFF-1中透明质酸(HA)、人Ⅰ型胶原蛋白(COLⅠ)、羟脯氨酸(HYP)、人基质金属蛋白酶1(MMP-1)、人基质金属蛋白酶9(MMP-9)含量的影响.在中波紫外线(UVB)致HFF-1损伤模型基础上,考察了SLWE对保护组活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)、MMP-1和超氧化物歧化酶(SOD)的影响,探讨SLWE对UVB致HFF-1损伤保护机制.结果表明,SLWE富含VC、槲皮素、绿原酸、没食子酸及儿茶素类物质,其中,槲皮素含量12.86 mg/L,表儿茶素含量10.13 mg/L.SLWE自由基清除能力良好,清除不同自由基能力依次为O2–·>DPPH·>ABTS·>亚铁离子螯合>·OH;体积分数为1％的SLWE水溶液对NEG的抑制率为87.17％;体积分数大于3％的SLWE水溶液可提高HFF-1中HA、COLⅠ和HYP含量(p<0.05),体积分数为6％的SLWE水溶液可降低MMP-1含量(p<0.01),表明SLWE具有提升皮肤含水量,增加胶原含量,抑制胶原降解,实现延缓衰老的功效;SLWE可有效降低因UVB刺激而产生的ROS,体积分数6％的SLWE水溶液可显著降低MDA含量,抑制MMP-1表达,提高SOD活力,说明SLWE有助于缓解氧化应激造成的细胞损伤.     

考虑特征瞬变的导线微风振动在线监测及预警技术

针对现有导线振动监测以秒平均振幅和秒平均频率衡量导线微风振动程度带来的误差,提出了一种考虑振动特征瞬变的导线微风振动在线监测及预警技术。根据压电材料的正压电效应设计一种振动监测传感器,测量距悬垂线夹89 mm处的加速度时程曲线。以获得瞬时幅值和瞬时频率为目标,采用经验模态分解（empirical mode decomposition, EMD）结合相关性判断得到符合原始信号振动机制的特征模态函数（intrinsic mode function, IMF）,经希尔伯特变换（hilbert transform, HT）提取瞬时参数,并利用瞬时幅值和瞬时频率计算导线对应动弯应力下各单元损伤参数,通过数值方法证明其有效性。经振动台试验对比分析,导线在有效损伤频段0~60 Hz内,该方法得出的各项疲劳损伤参数与计算值的吻合度均在86.77%以上,且主要疲劳损伤参数最大试验误差为8.02%,平均试验误差为0.92%,说明该方法可以作为振动导线疲劳寿命预警的有效依据。     

矿用轮胎全寿期管理与成本优化措施分析

收集国内大型露天矿矿用轮胎使用数据,在轮胎损伤类型数据的基础上,分析了轮胎损伤的原因;TKPH值是轮胎选型和使用寿命预测的关键指标,以此为基础构建轮胎全寿期管理的内容和流程,并采用轮胎全寿期管理系统对轮胎进行管理,取得了很好的效果;以纳米比亚某大型露天铀矿为案例,分析该露天矿轮胎使用现状和维护成本构成,提出了合理优化成本策略。研究结论表明,矿用卡车运行过程中轮胎胎体温度和压力异常是造成轮胎损伤的主要原因,严重影响轮胎使用寿命;加强轮胎全寿期管理,做好轮胎选型、保管、搭配与安装、使用、维护、修补等是降低轮胎损伤、延长轮胎寿命的重要管理手段。采用吨矿岩轮胎摊销成本Ca和吨公里轮胎消耗成本Cb作为该露天矿轮胎使用的考核指标。吨矿岩轮胎摊销成本Ca为0.7元,占采矿成本的5%～6%,可衡量轮胎在采矿成本中占比大小;吨公里轮胎消耗成本Cb为0.276元,可以作为矿山轮胎管理水平和轮胎使用数量预测的依据。     

铜冶炼企业产品质量控制的探索与实践

为了保持阴极铜化学成分和质量长期稳定,某铜冶炼企业对阴极铜化学成分进行监控,对铜冶炼生产系统中电解工序物料、产出后又重回本系统物料、贵金属系统中产出物料、外购原料中物料的杂质总量进行分析,提出了减少杂质对阴极铜质量影响的措施,为阴极铜质量的稳定创造了良好的生产条件,并提升了企业适应复杂原料市场的能力。     

热损伤岩石物理力学特性演化机制研究进展

为深入了解温度作用下岩石热损伤演化机制,对超深钻探、深地实验室、核废料处置库、地热资源开发等地下岩体工程的安全性和稳定性做出合理性评价,本文通过分析整理国内外文献,系统综述了温度作用下岩体变形破坏方面的研究进展与成果。简述了高温作用下岩石的物理力学特性,侧重总结了岩石物理力学参量随温度变化的演化规律。重点分析了深部岩石材料在高温条件下岩体结构及相关物理场探测技术的最新研究成果,梳理了声发射(AE)、超声波(UT)、X射线分析（XRD）、偏光显微镜(PM)、扫描电子显微镜(SEM)、核成像技术（NMR）以及CT扫描技术等先进的辅助试验设备在热破裂分析中的应用。归纳总结了国内外学者采用的热力耦合模型和数值分析方法及适用条件,简略阐述了温度作用下岩石力学参量变异性特征。最后,指出了当前岩石热损伤研究中存在的一些局限性,并从深部地下工程建设方面展望了未来的发展方向,即多尺度、多场?相探究岩石热损伤机理,宏?细?微观角度系统分析岩石热损伤演化规律。      

基于磁记忆检测的桥钢箱梁翼缘损伤状态力磁关系

金属磁记忆检测技术由于其能够快速便捷的对铁磁性构件的损伤进行识别,且被认为具有识别隐性损伤的能力,而被广泛研究。为推进金属磁记忆检测技术在桥钢箱梁损伤检测方面的应用,对桥钢箱梁进行了静力受弯试验,提取其变形最严重的上翼缘磁信号分布,建立了损伤区域力与磁信号和磁信号梯度的关系曲线,并提出用磁场梯度指数来表征钢梁的受力和损伤状态。结果表明:上翼缘磁信号曲线与应力变化形态正好相反,磁信号曲线在进入塑性后发生反转变为负值,且随应力变化的速度增快,可以判断构件进入塑性状态,即将发生损伤;磁场梯度曲线在损伤最严重的区域出现最大值,且随着荷载的增大,磁梯度最大值点不断向钢梁中间移动,由此可以进行破坏状态的预警;磁场梯度与应力关系曲线可将构件整个受力过程明显的区分为初始、屈服、塑性、损伤4个状态;可以用磁场梯度指数来进行构件受力状态与损伤状态的表征。该研究可为金属磁记忆检测技术在桥钢箱梁损伤状态的定量评估和预警方面的应用提供依据和参考。      

基于RHT模型双孔同时爆破均质岩体损伤的数值模拟

为探究双孔爆破时炮孔间距和额外自由面对爆破过程中爆破损伤的影响,基于RHT（Riedel-Hiermaier-Thoma）损伤本构建立了多组三维数值模型,利用模型损伤云图研究不同爆破条件下的岩石爆破过程,通过自定义变量—有效损伤率的变化探究炮孔周围岩石损伤的时空演化过程。结果表明：随着炮孔间距的增加,岩石有效损伤率逐渐递减,相同截面处的有效损伤率在炮孔间距最小的方案中最大,相邻炮孔间的爆破能量叠加作用随炮孔间距的增大而减弱,合适的炮孔间距可以获得更加理想的爆破效果;岩石有效损伤率随着自由面到炮孔中心处距离的增大而逐渐减小,爆破能量倾向于向自由面方向传播,额外自由面对爆破能量分布的影响随自由面与炮孔间距的增大而减弱。数值模拟结果对研究双孔爆破能量的传递法则具有一定的借鉴意义。     

基于FEM分析轧制预变形对AZ31B镁合金热轧板材边部损伤的影响规律

基于FEM(finite element method)研究了轧制预变形对AZ31B镁合金热轧板材边部损伤的影响规律。选用Normalized Cockcroft&Latham损伤模型,在轧制温度为400℃、轧制速度为0.5 m·s^-1的条件下,对规格为50 mm×20 mm×15 mm的AZ31B镁合金板材预先使用凸度轧辊制备不同形状的板坯,使板坯中部的变形量一致,边部比中部分别高出2,4和6 mm,然后分别进行多道次、小压下率和单道次、大压下率平辊轧制模拟仿真。结果表明,轧制预变形能够显著降低镁合金板材边部的损伤,经多道次轧后板材边部的拉应力减小,应力三轴度降低,边部与中部的应变差值减小,边部金属与中部金属流动趋于同步,且在预设仿真方案范围内边部凸度越大,轧后板材边部的损伤值越小,最小损伤值为0.729。对镁合金板材预变形后可实现单道次、大压下率轧制,板材的边部温度和应变速率均有所增加,有利于降低轧制过程中的边部损伤。研究结果可为少或无边裂镁合金板材轧制工艺制定提供理论依据。