基于P波模量的原位胶结充填体强度预测模型研究

原位胶结充填体质量评价通常采用单轴抗压强度作为表征指标,由于在现场工程中无法快速、准确获取充填体的强度值,因此需要建立一种参数易于获取且准确的原位胶结充填体强度预测模型。基于胶结充填体物理力学参数的内在联系,从量纲平衡的角度探索了胶结充填体单轴抗压强度与P波模量的关系。根据C矿和I矿两种原位胶结充填体的密度、P波速度及取芯强度的测试数据,采用线性拟合的方法获得了基于P波模量的原位胶结充填体强度预测模型。通过对C矿和I矿的强度预测模型拟合效果分析可知,P波模量与取芯强度呈正相关性,且拟合效果较好,证明原位胶结充填体强度预测模型精度高,具有很强的实用性。     

强风雨环境下高速列车空气动力学性能研究

为研究强风雨环境对高速列车空气动力学性能的影响,利用Lagrangian discrete phase model模拟雨滴在空气中的运动,并考虑空气与雨滴之间的相互作用,采用相间耦合方法实现强风雨环境模拟。通过开展强风环境下高速列车空气动力学计算及重力作用下的雨滴降落计算,验证计算模型的准确性。在此基础上,开展不同侧偏角、不同降雨强度条件下的高速列车风-雨两相流计算,研究强风雨环境下高速列车的流场特性及气动载荷特性。计算结果表明:当侧偏角相同时,随着降雨强度的增加,受雨滴撞击的影响,头车迎风侧的正压有所增大,头车背风侧的负压有所增大,列车横向气动性能恶化。强风雨环境下,气动载荷系数随着侧偏角和降雨强度的增加而增大,且近似与降雨强度成线性关系。当侧偏角相同时,气动载荷系数增加百分比随着降雨强度的增加而增大;当降雨强度相同时,气动载荷系数增加百分比随着侧偏角的增加而减小。强风雨环境下,高速列车气动载荷系数可以近似拟合为关于侧偏角和降雨强度的二次多项式,且降雨强度的二次项可以忽略不计。     

超音速激光沉积WC/Cu复合涂层的微观结构及耐磨性能表征

针对纯铜具有良好的导电、导热和加工性能,但同时也具有硬度低,耐磨性能差的特点。采用超音速激光沉积(Supersonic laser deposition,SLD)和冷喷涂(Cold spray,CS)技术在纯铜表面制备了WC/Cu复合涂层,并对所制备涂层的微观结构、相组成、显微硬度和摩擦磨损性能进行了对比分析。研究结果表明,CS涂层的厚度约为1128μm,WC含量为7.73%,显微硬度为147.4HV0.2,但涂层/基体结合处存在明显间隙。SLD涂层厚度随着激光功率的逐渐升高而增加,最高涂层厚度达2344μm,WC含量可高达17.22%,显微硬度可达161.3HV0.2,且涂层/基体结合良好。SLD涂层能基本保留原始粉末的相组成,但高激光功率下制备的样品存在轻微氧化。SLD涂层相比于CS涂层和铜基体具有更小的摩擦因数、磨损宽度以及磨损量,表现出更好的耐磨性能,为铜及其合金的表面性能优化提供了一种新方法。     

氩气中1000℃下热处理对碳钢Q235工件表面金属铝粉涂层性能影响

为了增强承重普碳钢件的耐海水腐蚀性能和耐500℃高温性能,将两种没有气味的环保型水性纯铝粉涂料在室温下喷涂至Q235普碳钢片表面,制得单层和双层两种铝粉涂层.将涂层试样浸泡在室温质量分数为3.5%的NaCl的模拟海水中,考察涂层的抗腐蚀性能.为提高单层涂层的耐腐蚀性和双层涂层的粘接强度,研究了1000℃氩气处理对涂层性能的影响.实验结果表明:原始单层铝粉涂层试样泡在盐水中2天后就开始生锈,而经过1000℃氩气加热处理10 min后,涂层在10天内都没有生锈,同时涂层的粘接强度由11.6 MPa增加到14.0 MPa;原始双层铝粉涂层试样泡在盐水中10天内没有生锈,经过1000℃氩气加热处理10 min后,涂层防腐蚀性能没有降低,而涂层的粘接强度由9.9 MPa增加到11.3 MPa.XRD表征结果表明,原始双层铝粉涂层表面只有金属铝,经过1000℃氩气加热处理10 min后,涂层表面也出现了极少量Al_2O_3.SEM表征表明:经过1000℃氩气加热处理10 min后,单层涂层中球形铝粉颗粒熔化形成了片状颗粒,片状颗粒层在垂直于涂层方向的间隙明显减少,这可能是单层铝粉涂层经1000℃氩气加热10 min后防腐性能明显提高的原因;球形铝粉颗粒熔化也导致了涂层粘接强度的增加.     

气化灰基腻子粉的制备与性能研究

为实现气化灰综合利用和降低腻子粉制备成本，研究了利用气化灰替代水泥制备腻子粉的技术可行性。以气化灰和 42.5水泥为主要原料，配以少量的羟丙基甲基纤维素和可分散性乳胶粉，制备气化灰基腻子粉，实验考察原料配方变化对腻子粉的性能影响。研究结果表明：利用气化灰替代水泥制品制备腻子粉具有可行性。其中，气化灰替代 50%水泥时，腻子粉的粘结强度为 0.82 Mpa，各项性能均优于建筑外墙用腻子粉标准 JG/T 157—2009要求。在相同条件下，气化灰替代不超过 70%的水泥时，腻子粉的粘结强度及其他指标均满足建筑外墙用腻子粉标准 JG/T 157—2009要求。     

混料含水率对电解锰渣免烧砖性能的影响

以电解锰渣、水泥、骨料和水为主要原料制备电解锰渣免烧砖,在成型压力为10 MPa,水泥、骨料添加量分别为23％和25％的条件下,研究混料含水率对电解锰渣免烧砖各项性能的影响.结果 表明:混料含水率从20％增加至40％时,电解锰渣免烧砖抗压、抗折强度均先增大后减小,体积密度基本保持不变,线收缩率先减小后增大最后趋于稳定,吸水率和饱和系数总体先减小后增大.最适宜混料含水率为30％,此时砖样抗压、抗折强度均满足国家免烧砖MU10标准规定,其他性能参数均符合国家免烧砖一等品要求.     

基于正交试验的岩层相似材料配比研究

为获得不同密度和力学强度的相似材料配比,选用石膏、碳酸钙及河砂3种原材料配置低强度相似材料,设置水量为1/7、1/9,测试了试件的物理力学等指标参数。试件的破坏形态主要呈现剪切破坏和劈裂破坏;水量为1/9和1/7的试件抗压强度分别为30.7～357.3 kPa、46.4～426.2 kPa,可以满足不同配比下岩层相似材料的力学要求。当水量为1/9时,碳酸钙:石膏质量比是影响相似材料单轴抗压强度的主要因素;当水量为1/7时,砂胶比是影响相似材料单轴抗压强度的主要因素。实验结果为煤层开采相似材料模拟试验提供了理论依据。     

基于3D打印技术复制砂浆节理的剪切试验及峰值抗剪强度模型

为进一步研究节理三维形貌特征与节理峰值抗剪强度的关系,首先采用巴西劈裂试验获取了自然劈裂岩石表面,通过三维扫描技术获取了节理面形态的高精度点云,通过逆向建模得到了自然岩石表面的立体模型,结合3D打印技术制作出了与自然岩石表面一致的PLA模具,以3D打印获得的底模通过水泥砂浆浇筑了含有自然结构面形貌的相似节理面试样。PLA模具与复制材料差异较大,复制材料在凝结过程中不易与PLA模具黏结,进而使脱模过程较为方便,不会破坏节理面。同时PLA模具可重复进行相似材料复制工作,具有可重复使用的优点。然后进行了具有5组形貌面的20个水泥砂浆节理面在4种不同法向荷载情况下的结构面剪切试验,得到了结构面剪切位移-荷载曲线。研究了结构面峰值抗剪强度、峰值位移、剪切刚度影响因素。节理经过剪切后形貌面出现不同程度的磨损,其磨损范围与等效高差分布范围基本一致,并且在等效高差为剪断破坏模式且成片的区域磨损较为严重。在新粗糙度指标基础上提出了新的峰值抗剪强度模型,经试验对比显示出新模型的有效性。在新模型基础上提出了一个简化模型。对比发现新模型简化后其计算精度较新模型有所降低但由于所需参数减小计算较为方便,新模型简化结果精度虽然有所下降但是还是比Barton公式精度高。     

焙烧铁尾矿制备透水砖试验研究

为了改善尾矿制砖的力学性质，解决尾矿堆积问题，采用焙烧铁尾矿、水泥和粉煤灰为胶凝材料，2.36~4.75 mm粒级铁尾矿为粗骨料，通过搅拌、成型和养护工艺制备透水砖，探究了焙烧铁尾矿用量、水胶比、目标孔隙率和振动时间对透水砖性能的影响，对比未焙烧尾矿制备透水砖的性能。结果表明：① 焙烧尾矿制备透水砖最佳试验条件为：焙烧尾矿掺量60%，振动时间40 s、水胶比0.3，目标孔隙率20%；此时，透水砖抗折强度为3.34 MPa，符合国家标准Rf3.0，抗压强度为15.44 MPa，符合国家标准MU15，透水系数为2.58×10-2 cm/s，符合国家标准A级标准，实测孔隙率为23.41%。② 焙烧尾矿掺量为60%时效果最佳；未焙烧尾矿掺量为50%时效果最佳，抗折、抗压强度分别为3.38 MPa和14.54 MPa，透水系数符合国家A级标准；焙烧尾矿比未焙烧尾矿多替代水泥10%的情况下，力学性能焙烧尾矿透水砖较好，而透水性能则未焙烧尾矿透水砖较好。