结合结构面统计的侧向岩石压力计算方法

岩体抗剪强度取决于结构面分布及其性质,侧向岩石压力的计算常用岩体等效内摩擦角参数,而边坡规范中岩体等效内摩擦角的取值难以反映实际岩体结构面分布及其性质的影响。为确定合理的支挡结构侧向岩石压力值,提出对现场岩体结构面性质包括产状、隙宽、迹长、间距、粗糙度进行统计,进而结合现场结构面统计的蒙特卡洛随机模拟结果和RMR地质评价系统,对岩体结构面进行定量评价。利用评价结果和Hoek-Brown准则拟合得到岩体等效摩尔库伦强度参数,由此计算侧向岩石压力。通过与现有方法进行对比发现,采用本方法得到的岩体等效内摩擦角计算所得的侧向压力更符合实际。     

搅拌摩擦焊接材料流动模型及在缺陷预测中的应用

为了研究搅拌头倾角对搅拌摩擦焊接过程的影响机理,基于DEFORM-3D软件建立了带倾角的FSW三维热-力耦合模型,模拟了搅拌摩擦焊接过程中焊缝区材料的三维运动轨迹,对比分析了有无倾角时FSW过程中材料流动行为的差异. 结果表明,前进侧材料绕搅拌针旋转后大部分沉积于搅拌头后方前进侧区域,返回侧的材料大部分被搅拌头旋推至后方而沉积;采用倾角可以增强搅拌头后方材料从返回侧运动至前进侧区间的流动性,同时还有利于增强材料在厚度方向的运动能力. 根据模拟的材料流动行为对接头缺陷进行了趋势预测,预测结果与试验结果吻合良好.     

飞秒激光加工单晶金刚石制备正前角磨削工具

目的制造一种磨粒有序排布、具有正前角的无结合剂端面金刚石磨削工具。方法采用波长为1030 nm、脉宽为250 fs的钛蓝宝石飞秒激光对单晶金刚石(SCD)进行烧蚀加工,首先研究加工工艺参数(特别是烧蚀轨迹间距)对金刚石加工效率及表面质量的影响。采用预先设计的激光扫描路径,基于优化后的工艺参数在SCD表面加工出微磨粒阵列结构,各磨粒呈方锥台形结构,其顶部倾斜角约为100°。在此基础上,对微磨粒阵列进行烧蚀加工,将所有微磨粒顶部的倾斜角减小至小于90°。结果当激光烧蚀轨迹间距为10.0μm时,烧蚀加工表面RMS粗糙度最小。确定了一种微磨粒边缘倾斜角小于90°且磨粒有序排布的新型无结合剂金刚石端面磨削工具的激光制备方法和工艺,采用该工艺加工的磨削工具表面质量好,轮廓精度高,磨粒平均正前角约为9.80°。结论采用飞秒激光可以高质量、高效率地制备出磨粒有序排布的新型正前角无结合剂金刚石端面磨削工具,该工具有望在硬脆材料磨削中减小磨削力,提高材料表面完整性。     

玻璃表面二氧化硅基超疏水膜的研究进展

超疏水表面带来一些可贵的界面性质,包括防结冰、防污染、防氧化等。对于工业产品中常用的玻璃等无机材料,研究人员参照自然界超疏水物质的结构和成分,借助含碳、氟等元素的物质,通过各种方法,合成具有微米-纳米二重粗糙结构和低表面能的有机-无机杂化涂层与基材结合,从而制备超疏水表面。因玻璃表面亲水性的固有性质,在平板显示、触摸屏、太阳电池盖板、玻璃幕墙等领域,解决既能满足光学性能指标,又能实现疏水性和抗污染性的问题尤为重要。首先讨论了粗糙表面的固液复合接触和非复合接触两种理论模型,进而阐述了超疏水玻璃的实现要素和基于二氧化硅的超疏水膜的制备方法。梳理了以溶胶-凝胶法为基础的玻璃表面二氧化硅基透明超疏水膜的制备技术进展,根据涂膜次数、溶胶组成、膜层粗糙结构的实现方法等,将现有制备技术分类、归纳为三种制备路线：共前驱体合成改性二氧化硅溶胶制备单层超疏水膜,表面改性法制备多层结构超疏水膜,添加二氧化硅颗粒引入粗糙层法。指出了各种方法的超疏水原理、膜层特点,分析了部分制备实例的疏水性、粗糙结构、光学透过率等性质的影响因素。对于溶胶-凝胶法制备的SiO2基超疏水玻璃,实现超疏水性的同时,如何保持玻璃良好的透明性以及膜层的耐磨性、持久性,是需要重点研究的方向。     

有机硅防护剂对铝酸盐水泥砂浆防护性能的影响

采用接触角测试仪、红外光谱(FTIR)仪、X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)表征和分析了有机硅烷涂覆量对铝酸盐水泥砂浆防护性能的影响规律.结果表明:采用1次涂覆方式时,铝酸盐水泥砂浆试件的吸水率随有机硅烷涂覆量的增加先降低后趋于稳定,吸水率均降低90%以上,符合规范要求;铝酸盐水泥砂浆试件接触角随有机硅烷涂覆量的增加先增大后减小,试件表面由亲水性变为疏水性,当有机硅烷涂覆量为250g/m~2时砂浆试件接触角达142.66°;有机硅烷渗透深度随涂覆量的增加先增加后减少,当有机硅烷涂覆量为250g/m~2时其渗透深度可达10.73mm.机理分析表明,有机硅烷与铝酸盐水泥砂浆只是在毛细孔内壁发生了水解缩合反应,形成了网状硅氧烷憎水膜层,并未形成新的物质.     

悬挂缸倾斜的连通式油气悬架刚度特性研究

油气悬挂缸的安装角度对连通式油气悬架刚度特性具有重要影响,从悬挂缸安装角度出发,推导了连通式油气悬架系统的理论刚度计算公式,并利用MATLAB建立了其模型。利用ADAMS和AMESim建立了相应的联合仿真验证模型,并搭建了实验测试平台。针对连通式油气悬架系统进行了侧倾刚度和垂直刚度的理论计算、仿真和实验测试,通过理论计算、仿真和实验测试结果的对比分析,证明了理论计算公式的正确性。在此基础上,分析了悬挂缸不同安装角度的侧倾和垂直刚度特性。分析结果表明:随着悬挂缸安装角度的增大,连通式油气悬架的侧倾刚度减小,侧倾刚度的非线性特性变弱,其垂向刚度增大。     

悬臂式多级离心风机气动力计算

对一种悬臂式多级离心风机进行研究,通过改变回流器出口角和叶轮叶片进口角等参数,分析叶轮进口气流角的变化,以及对风机性能的影响。根据该风机气动力的计算结果和风机性能测试实验结果及对比分析,拟合得到了本文风机的压力—流量关系计算经验公式和流量—功率关系计算经验公式。计算结果表明:增大叶轮叶片进口角,会使压力变化曲线更平缓,减小回流器叶片出口角可以降低能耗,为悬臂式多级离心风机的设计和改进提供参考。     

基于干涉原理的机床摆动式回转轴位置精度测量

摆动式回转轴线的角位置精度是五轴机床的关键精度参数之一,由于机床结构限制,采用传统的测量方法很难实现高效、准确的测量。以雷尼绍的带分度工作台的激光角度干涉仪为研究对象,在分析回转轴转角误差干涉法测量原理的基础上,采用同步控制回转轴及线性轴的运动方式,对其应用到摆动式回转轴角位置精度测量的工作原理及测量过程的关键技术进行了详细探讨,获得了典型摆动式回转轴位置精度测量过程中的运动关系模型。在某车铣复合中心的B轴上进行实验,并分析影响测量精度的主要因素,提出了控制措施的建议。结果表明该方法可作为通用方法,推广至其他同类型的激光角度干涉仪,用于测量多种结构五轴机床的回转轴角位置精度,可大幅度提高测量的便携性和高效性。     

围压和裂隙水压力对岩石中椭圆裂纹初始开裂的影响

根据线弹性理论,导出了椭圆裂纹边缘的切向应力的表达式。分别给出了单向压力、双向压力、单向压力与裂隙水压力共同作用3种情况下椭圆边缘开裂点的位置、开裂方向和最大切向拉应力值。根据最大拉应力理论,给出了最大切向拉应力和临界载荷公式。结果表明,开裂点、开裂角、最大切向拉应力和临界载荷随椭圆的纵横轴比和倾角的不同而变化,由此可得到最危险的倾角。     

群钉连接件在桥梁工程中的应用

介绍了群钉连接件的国内外研究状况,阐述了群钉连接件在桁架组合桥、连续组合箱梁桥、大跨度斜拉桥桥塔等桥梁工程中的使用情况,并总结了群钉连接件的优点,以进一步推广群钉连接件的广泛应用。