简支梁桥横向分布加载装置及板梁模型试验研究

针对一种新型桥梁横向分布加载装置和3个不同有效铰缝高度的有机玻璃板梁桥实验模型,通过对模型梁进行横向加载实验,实测横向分布分析值与铰接板法理论分析值吻合较好.实测结果表明,铰缝有效高度对板梁的横向分布略有影响,铰接板法理论对工程设计是偏安全的.该实验加载装置装拆方便,占用空间小,不受场地限制,教学效果良好,可推广应用于相关高校同类专业实验教学中.     

复合材料控制臂的多区域铺层结构优化

使用碳纤维复合材料设计某乘用车悬架控制臂,对4个区域的铺层结构进行优化设计.首先以各角度铺层厚度为设计变量对控制臂模态频率、质量和各工况应变能进行优化;然后以前三阶模态频率为目标,弯曲刚度参数作为设计变量优化铺层顺序.针对设计变量间存在的工艺约束条件使样本空间不规则且优化变量较多的问题,利用聚类分析进行试验设计确定训练近似模型需要的样本点,并用高斯过程回归方法建立近似模型以减少计算时间,验证模型R2在0.9以上.两步优化后,对比复合材料初始铺层各性能指标均有不同程度改善,复合材料质量减少11.4％;对比原钢制控制臂,各性能均满足要求,质量降低37.1％.     

新型限力输出保护功能柔性夹钳的设计与参数评估

柔性夹钳因具有微/纳精密操作能力, 常应用于微操作系统中, 但因抓爪无法提供恒定输出力或恒力范围小, 容易造成操作对象的损伤或脱落。根据放大模块与常力模块串联的结构形式, 设计了一种具有常力特性的柔性夹钳。基于伪刚体法, 建立放大模块中桥式机构与杠杆机构的刚度和放大率数学模型, 通过对倾斜导向梁进行分析, 得到常力模块的力-位移关系式, 计算出恒定输出力为42.5 N, 输出范围为370 μm。最后, 结合不同柔顺梁的结构参数, 运用MATLAB仿真探究了各关键参数对常力特性的影响。研究结果可为常力柔性夹钳的构型设计和分析提供一定的理论支撑。     

ZnMn2O4/Mn2O3/CNT复合正极材料的制备及其在水系锌离子电池的应用

锰基化合物具备高容量、高能量密度和高工作电压等特性，是水系锌离子电池（AZIBs）商业应用过程中的首选正极材料。然而，材料存在的电导率低、锰溶解、静电斥力效应和结构稳定性差等缺点，严重阻碍其大规模应用。采用表面活性剂辅助溶剂热法成功合成了碳纳米管（CNT）包覆ZnMn2O4/Mn2O3（ZMO/MO）复合材料，并探究了CNT包覆量对材料电化学性能和动力学过程的影响。采用X射线衍射和扫描电子显微镜对材料的结构和形貌进行表征。与纯相ZMO/MO相比，经CNT包覆的正极在0.1 A g-1电流密度下具有良好的循环稳定性和更高的倍率性能。并用循环伏安曲线和电化学阻抗探究了电极的动力学特性，两相复合提高了Zn2 扩散速率，CNT的包覆改善了材料的电荷传递。     

金寨抽水蓄能电站边坡支护形式研究

依托金寨抽水蓄能电站，针对抽水蓄能电站边坡支护形式开展研究，通过对比分析喷锚支护、网格梁混凝土支护以及TBS喷播植草护坡的安全性、施工进度、成本、稳定性、效果等，提出了不同类型边坡支护形式的方案选择原则及策略，提出边坡支护可以将不同类型的支护方式组合使用。     

基于蜻蜓翅脉结构的连续碳纤维增强树脂基复合材料仿生设计与增材制造

以具有轻质高强优异性能的蜻蜓翅脉结构为设计灵感，在分析翅脉网格结构抗冲击原理的基础上，设计了传统和仿生两类对比结构。采用熔融挤出3D打印机成功制备了具有不同结构的连续碳纤维增强聚乳酸复合材料试样，并对不同结构复合材料试样的拉伸性能和抗冲击性能进行了测试和对比分析。研究分析结果表明：由于拉伸力方向上的连续碳纤维含量相对较少，限制了仿生结构复合材料抗拉强度的提高，但仿生结构的平均抗拉强度为传统结构的1.18倍；当仿生结构复合材料试样受到冲击力时，其内部六边形结构的连接角度会发生变化，从而极大消耗冲击能量，同时具有六边形网格结构的连续碳纤维可以有效阻碍裂纹的扩展，因此仿生结构的平均冲击韧性可以达到传统结构的2.46倍；仿生蜻蜓翅脉结构可以显著提高增材制造复合材料的综合力学性能，且对于抗冲击性能的提高具体突出效果。连续碳纤维增强树脂基复合材料的有效可行的仿生蜻蜓翅脉结构设计和增材制造，可极大扩展其在高冲击载荷领域中的相应应用。     

不同剪跨比的无腹筋UHPC梁抗剪承载力有限元分析

为探讨剪跨比对无腹筋UHPC梁抗剪承载力的影响，文中采用ABAQUS有限元软件，以剪跨比为主要参数，对3种不同剪跨比的无腹筋UHPC简支梁的抗剪承载力进行数值分析，与试验结果相比较，吻合较好。在此基础上，考虑不同的剪跨比进行参数分析，结果表明：随着剪跨比的增大，无腹筋UHPC梁的抗剪承载力降低，且降低速率逐渐减小；剪跨比越大，纵筋配筋率对抗剪承载力的提高幅度越小。文中采用的有限元分析方法为无腹筋UHPC梁的抗剪承载力设计和计算提供参考。     

非对称独塔混合梁斜拉桥的异形索塔不同状态力学性能分析

以一座跨度为314 m的不对称混合梁独塔斜拉桥为工程背景,首选建立整体桥梁有限元模型研究了不同施工阶段的桥梁结构受力特征;再通过实体有限元分析了"佛手"型曲线性索塔锚固区的局部应力分布规律.结果表明:最大悬臂状态的桥塔最大位移和应力要明显大于桥塔自立状态和满堂支架状态;桥塔最大变形在塔顶第一个锚固区,约为0.742 m;锚固区混凝土塔应力分布规律为从上到下、顺桥向从左到右应力增大,施工和成桥阶段最大应力分别为70.1 MPa和76.2 MPa.     

基于VOCs传感器敏感材料的研究进展

挥发性有机化合物(Volatile organic compounds,VOCs)检测是环境治理的重要环节,而开发快速、灵敏的检测系统仍然面临挑战。基于智能系统的VOCs传感器能够实时监测空气中污染物浓度,从而严格把控排放标准,减小VOCs对环境和健康的影响。通过调控材料及构筑方法能够制成适用于识别和快速捕获VOCs的敏感元件,从而获得传感性能优越、安全可靠的气敏传感器。本文以敏感机制为出发点,介绍了聚合物、金属氧化物、复合材料及新材料作为敏感膜的研究进展,重点讨论了VOCs与敏感膜的相互作用机制。基于此,分析了提高VOCs检出浓度和响应速度的构筑方法。最后,展望了基于光学效应的光致发光型和手性向列型敏感膜材料在VOCs智能检测领域的前景和面临的挑战。     

TEMPO氧化修饰的天然多糖纳米纤维增强复合材料及其功能化研究进展

纤维素和几丁质具有相似的结构，是自然界中储量丰富的两类天然多糖。经2, 2, 6, 6-四甲基哌啶氮氧化物(TEMPO)氧化修饰制备的纤维素和几丁质纳米纤维，不仅具有多糖类物质的良好亲水性、生物可降解性、生物相容性及丰富的官能团(羟基、羧基、乙酰氨基和氨基等)所带来的特定化学性质，而且还具有纳米纤维的纳米尺寸效应、大比表面积、高表面活性、高结晶度和手性液晶相结构等特点，已成为生物质纳米材料领域的研究重点之一。本文对TEMPO氧化修饰制备天然多糖纳米纤维的方法及剥离机制进行了总结，同时重点综述了TEMPO氧化修饰的天然多糖纳米纤维在薄膜、凝胶、导电、医用、电磁屏蔽及环境等复合材料的增强和功能升级等方面的研究进展，强调了纤维素和几丁质纳米纤维的官能团及纳米尺寸在复合材料中的增效机制。最后，对天然多糖纳米纤维的发展方向及其在各领域应用的机遇与挑战进行了展望。