Theoretical analysis and test verification of pull-out forces in shear connectors of composite beam under negative bending moment

Abstract

A mechanical model of steel-concrete composite beams considering horizontal slip and vertical pull-out effects under negative bending moment was established based on the theory of elastic deformation. By using the principle of force equilibrium and deformation compatibility condition, the differential equation was derived and deduced using computational calculation program, in which the formula of the pull-out force in shear connectors under negative bending moment was obtained. The experiment was conducted in order to verify the reliability of theoretical results. The results show: under the same load condition, the pull-out force of a single stud increases with the increase of the stud spacing. All the theoretical results were verified by comparing with experiment results to illustrate the accuracy and reliability of the calculation method. It provides a theoretical reference for the study of the interface interaction considering horizontal slip and vertical pull-out effect in the negative bending moment region of continuous composite beams.     

单晶硅表层机械力学特性的各向异性分析

为探究挠性筋结构单晶硅材料的各向异性特性以及KOH腐蚀工艺对其力学性能的影响规律,进行纳米压痕实验,并结合原子力显微镜观察单晶硅表层3个主晶面上压痕裂纹形貌随晶向的变化规律,分析单晶硅材料表层弹性模量、硬度、断裂韧性等机械力学特性参数在(001)、(110)及(111)3个主要晶面上沿各个晶向的变化规律;分析挠性筋结构单晶硅材料(001)晶面的KOH腐蚀工艺对其材料表面机械特性的影响规律.结果表明:挠性筋单晶硅在(001)晶面上弹性模量的各向异性变化幅度明显,硬度及断裂韧性各向异性的变化幅度不大;挠性筋单晶硅在(110)晶面弹性模量和断裂韧性的各向异性变化幅度明显,硬度各向异性变化幅度不大;挠性筋单晶硅在(111)晶面硬度值、弹性模量及断裂韧性参数的变化幅度幅值均较小;确定了单晶硅表层3个晶面裂纹最易扩展的晶向方向,KOH腐蚀工艺使得单晶硅表面质量降低,腐蚀后暴露的表面微裂纹、缺陷等会使得单晶硅(001)晶面表层硬度、断裂韧性降低,从而降低了挠性筋结构的实际断裂强度.     

退火炉内罩中气体流动及钢卷传热的数值模拟

摘要：轧制力预报一直是热连轧过程控制模型的核心，浅层神经网络对复杂函数的表示能力有限，而深度学习模型通过学习一种深层非线性网络结构，实现复杂函数逼近。利用深度学习框架TensorFlow，构建了一种深度前馈神经网络轧制力模型，采用BP算法计算网络损失函数的梯度，运用融入Mini batch策略的Adam优化算法进行参数寻优，采用Early stopping、参数惩罚和Dropout正则化策略提高模型的泛化能力。基于上述建模策略，针对宝钢1880热连轧精轧机组的大量轧制历史数据进行了建模实验，对比分析了4种不同结构的前馈网络预测精度。结果表明，相比于传统SIMS轧制力模型，深度神经网络可实现轧制力的高精度预测，针对所有机架的预测精度平均提升21.11%。     

积分中值屈服准则解析厚板轧制椭圆速度场

为解决非线性Mises比塑性功率积分困难以及由此导致的轧制功率解析式难以获得的问题,本文通过建立并利用线性比塑性功率表达式对提出的椭圆速度场进行能量分析,得到了轧制力能参数的解析解.文中通过对变角度屈服函数求积分中值,构建了一个新的屈服准则,它是主应力分量的线性组合,在π平面上的轨迹是逼近Mises圆的等边非等角的十二边形,其基于Lode参数表达式的理论结果也与实验数据吻合较好.同时,根据厚板轧制时金属流动速度从入口到出口逐渐增大的特点,提出了水平速度分量满足椭圆方程的速度场,该速度场满足运动许可条件.通过相应的轧制能量分析,获得了基于线性屈服准则的内部变形功率以及基于应变矢量内积法上的摩擦功率与剪切功率.在此之上,通过泛函的极值变分导出了轧制力矩、轧制力以及应力状态系数的解析解,并与现场实测数据进行了对比,结果表明利用本文提出的屈服准则与速度场所建立的轧制力矩与轧制力模型与实测值吻合较好,其中轧制力误差小于5.3%,轧制力矩误差在6%左右.     

Effects of Environments on the Noise of Atomic Force Microscopy Cantilevers

环境对原子力显微镜悬臂噪声的影响

句宏宇 张松 崔树勋

（西南交通大学 生命科学与工程学院 材料先进技术教育部重点实验室，四川 成都 610031）

创新点说明：

1）发现了原子力显微镜（AFM）在高真空环境中具有非常小的噪声；

2）发现了AFM在液体环境中的噪声与液体粘度和悬臂运动速率之间的关系。

研究目的：

得到AFM的噪声和使用环境、悬臂种类以及仪器参数设置之间的关系，找出减小AFM噪声的有效方法。

研究方法：

模拟基于AFM的单分子力谱实验过程，通过计算AFM在高真空、大气和不同粘度液体环境中不同运动速率下力信号数值的标准差（即噪声大小），分析AFM噪声的影响因素。

研究结果：

1）V形悬臂在高真空环境中具有非常小的噪声，在大气环境中噪声有微小增大，在液体环境中噪声显著增大；

2）AFM具有较低的系统噪声，且系统噪声大小和悬臂到基底的距离相关；

3）随着悬臂运动速率的增加，V形悬臂在不同粘度液体环境中的噪声表现出相似的增大趋势。且液体黏度越大，噪声随速率增大的趋势越显著；

4）相同环境中矩形悬臂的噪声小于V形悬臂的噪声。

结论：

1）高真空环境中AFM具有较小的噪声和较高的分辨率，是进行单分子力谱实验的理想环境；

2） 在液体环境中为了获得较高的信噪比，应尽可能地减小悬臂的运动速率和液体粘度。

关键词：原子力显微镜；悬臂；噪声；高真空；粘度

     

不同掺杂设计对类金刚石涂层海水环境摩擦学性能的影响

采用UDP650型闭合场非平衡磁控溅射系统在硅片及316不锈钢基底表面制备了不同掺杂设计的类金刚石涂层(DLC、Cr/DLC和WC/DLC),通过SEM、Raman、硬度仪和划痕仪研究了涂层的结构及力学性能,利用多功能摩擦试验机考察了涂层在大气及海水环境下的摩擦学性能。结果表明,Cr或WC掺杂能显著促进DLC涂层的石墨化,同时提高涂层的结合力及韧性。在摩擦磨损试验中,由于海水的润滑作用,3种涂层在海水环境下的摩擦因数及磨损率均低于大气环境。同时,WC/DLC在3种涂层中表现出最佳的摩擦学性能,这取决于其高的石墨化程度,良好的结合力及优异的韧性。     

六盘水市煤炭行业竞争战略分析

我国是富煤贫油少气的国家，煤炭是我国最重要的一次能源。但从能源激烈的竞争市场环境而言，当前我国煤炭行业发展出现了困境。为了更好地发展六盘水地区的煤炭行业，结合竞争战略理论和六盘水市的煤炭行业发展状况，运用PEST分析法和波特五力模型对六盘水市煤炭行业进行分析，得出整合资源，结合自身优势大力吸引人才，最终达到产业转型的生态化煤炭发展战略模型。分析结果可为提高六盘水煤炭行业竞争力提供理论支持。     

Logarithmic decrease of adhesion force with lateral dynamic revealed by an AFM cantilever at different humidities

Adhesion forces between a tipless cantilever and an Au film were determined to investigate the influence of lateral velocity by recording force curves with an atomic force microscope at 20%–90% relative humidities. The sample was moved laterally, forth and back, with a frequency of 0.001–100 Hz and scan distances of 0.8, 8, and 80 μm to achieve a velocity ranging over 7 orders of magnitude. Experimental results show that at low lateral velocities (between 1.6 nm/s and 1–10 μm/s), the adhesion force either increases or decreases or remains stable with the lateral velocity without a certain characteristic trend. However, after a critical velocity, the adhesion force decreases logarithmically with the lateral velocity (between 1–10 and 16,000 μm/s). The decreasing magnitude can be as large as 97.3% of the maximum adhesion force. This decrease is well-explained by the contact time dependence of water bridges formed by capillary condensation.