不饱和聚酯树脂包覆层与改性双基推进剂的化学相容性研究

利用差式扫描量热法(DSC)和真空安定性法(VST)研究了分别以氢氧化铝(ATH)、六(4-醛基苯氧基)环三磷腈(PNCHO)、六(4-羟甲基苯氧基)环三磷腈(PNOH)和六(2,4,6-三溴苯氧基)环三磷腈(PNBr)为填料的四种不饱和聚酯树脂包覆层(UP-1,UP-2、UP-3和UP-4)与改性双基推进剂主要组分硝化甘油(NG)、硝化棉(NC)、黑索今(RDX)和奥克托今(HMX)及典型改性双基推进剂的相容性。DSC测试结果表明，UP-1、UP-2、UP-3与改性双基推进剂的主要组分NC、NG、RDX和HMX均具有良好的化学相容性，而UP-4与RDX属于轻微敏感；VST测试结果表明，UP-1、UP-2和UP-3与粒铸改性双基推进剂、浇铸改性双基推进剂均具有良好的化学相容性，UP-4/粒铸改性双基推进剂混合体系和UP-4/浇铸改性双基推进剂混合体系属于中等反应等级。     

沥青混合料低温临界开裂温度的确定

为了同时考虑沥青混合料在降温过程中温度应力的累积和松弛作用,确定临界开裂温度,对试件进行了线收缩系数试验,并利用间接拉伸试验确定其抗拉强度和蠕变柔量,由蠕变柔量和松弛模量的关系得到松弛模量的Prony系列表达式;由Boltzmann叠加原理,得到温度应力公式,计算出不同降温速率下产生的温度应力,根据低温抗拉强度曲线,确定出沥青混合料的临界开裂温度,并对结果予以验证。结果表明:该方法考虑了应力累积和松弛二者的综合作用,能够较好地反映沥青混合料的低温开裂特性,其计算结果与约束试件温度应力试验结果相近;该方法不仅适用于恒定降温速率,还适用于现场连续变速降温工况;随温度的降低或降温速率的增加沥青混合料内部温度应力累积速度加快,临界开裂温度随降温速率增加而升高。      

改性双基推进剂制备中硝化甘油的连续加料与计量技术

为了实现改性双基推进剂制备过程中硝化甘油的安全输送和精确计量,利用乳化喷射器、直管质量流量计及数据处理器(PLC)对硝化甘油(NG)与水的混合液进行了连续加料与计量试验研究。利用Fluent模拟软件对NG的乳化喷液过程进行模拟分析,得到最佳的乳化喷射器结构参数为:喉管直径14.33 mm,喉管长度60.03mm,喉嘴距12.00 mm;在此结构参数下进行模拟分析得到:乳化喷射器出口处NG最大体积分数小于30%,且所占节点比率小于0.05,说明NG与水混合均匀,确保了NG安全连续输送。研究了质量流量计在不同管道压力下对计量精度的影响,当管道压力为0.25~0.31 MPa时,能满足质量流量计的检测要求,计量误差≤1.0%,能满足改性双基推进剂连续制备的工艺要求。     

沥青混合料黏弹性主曲线模拟及换算

基于时间-温度等效原理将不同温度下沥青混合料的储存模量和蠕变柔量进行平移形成主曲线,采用广义Maxwell和Kelvin模型分别模拟沥青混合料的松弛和蠕变特性,利用Prony级数表达式和Laplace变换实现黏弹性主曲线间的相互换算,并将换算结果与试验结果进行了比较。结果表明,广义Maxwell和Kelvin模型可以较好地模拟沥青混合料黏弹性主曲线,储存模量和蠕变柔量主曲线相互换算结果与试验结果规律基本一致,松弛模量实际结果应介于由储存模量和蠕变柔量换算的松弛模量主曲线之间,这可为沥青混合料黏弹性力学研究及黏弹性参数的获取提供有益参考。     

基于LM算法的粘弹性材料剪切松弛模量的拟合

在对粘弹性材料进行有限元计算时,需要材料的剪切松弛模量,必须对经验公式或实验数据进行转换。根据KWW经验公式与广义Maxwell剪切松弛函数的对应关系,列出了求解松弛时间与剪切松弛模量的超定非线性方程组,用LM优化算法得到了方程组的最优解。初步讨论了初值的选取方法。根据此方法得到的松弛时间与剪切松弛模量的拟合曲线的拟合度达到了0.99以上。所提出的方法也适用于用实验数据(随时间变化的应力应变)求解材料的剪切松弛模量。     

热致非晶态形状记忆聚合物的热粘弹性参数及回复行为

分别采用非线性拟合应力松弛主曲线及单个常频率条件下变温动态力学分析(DMA)实验中储能模量与损耗角正切曲线的方式,获取热致非晶态形状记忆聚合物(SMP)多重松弛模型中的热粘弹性参数。结合广义有限变形粘弹性理论和KAHR33参数热变形模型在有限元软件平台研究了该SMP的自由回复与约束回复行为。仿真结果与实验数据相符较好,说明该建模方法的合理性及获取的热粘弹性参数的准确性。相比构建应力松弛和储能模量主曲线而言,单个DMA实验数据更易得到,因此对其拟合能大幅减少实验成本。     

基于RVE单元的石砌体有效模量计算方法EI北大核心CSCD

石砌体结构的力学性能研究已经取得一定的成果,但很少有研究考虑构造的随机性对石砌体结构性能产生的影响。该文基于代表性体积单元(RVE单元),针对几何构造具有一定随机性的石砌体,提出了一种有效模量计算方法,并与文献的试验和数值模拟结果对比,证明了所得有效模量的准确性。分别根据该方法和有限尺度测试窗法,对比分析了藏式古建石砌体的有效模量,并探讨了RVE单元尺寸大小对有效模量的影响。最后提出了一个基于所得有效模量建立砌体整体式模型的建模方法,并与传统分离式建模和基于有限尺度窗口法的整体式建模进行对比分析。研究结果表明:该方法与有限尺度测试窗法所得有效模量的数值大小和变化趋势相近,但该方法弥补了有限尺度测试窗法不能获得泊松比的缺陷;RVE单元尺寸的增大,使得其组元分布逐渐向完整结构的组元分布接近,导致大部分的Voigt、Reuss有效模量分量呈现先快后慢的收敛趋势;单元尺寸变化对厚度方向的轴向模量几乎没有影响,对其他面外的模量分量影响较小,对面内的模量分量影响较大;基于该方法所建整体式模型,可以在节约计算成本的同时,较为精确复制分离式模型的宏观变形。     

X射线应力测定中的交相关定峰法

在Ｘ射线应力测定过程中，定峰方法会显著影响应力测量结果的精确度。介绍了一种新的定峰法－交相关定峰法的原理，并将其度试验结果与用传统的半高宽定峰法定峰的试验结果作了比较。     

CrMoWV钢的应力松弛行为及其预测

以12Cr-1Mo-1W-0.25V耐热钢550,600℃的8760h松弛实验数据作为对象,研究短时间松弛数据准确而有效预测长时间松弛应力的方法。在采用松弛模型对长时间松弛应力进行直接拟合外推时,发现模型参数与所采用拟合数据的时间长度呈规律性的变化。提出考虑模型参数规律变化的时序参数法,以高精度预测长时间松弛应力。通过对比时序参数法与直接拟合外推法的预测结果,认为时序参数法在用短时间松弛数据预测长时间松弛应力上具有明显优势,预测结果的准确性较直接外推法高。     

硝酸异丙酯对双基推进剂的热分解性能影响研究

为研究云爆剂中硝酸异丙酯渗露对双基推进剂的热分解性能影响,采用加速量热仪(ARC)对双基推进剂在加入硝酸异丙酯环境下的热分解情况进行测试,得到其绝热分解的温度、压力时间曲线,利用速率常数法计算出样品的活化能和指前因子等动力学参数。研究发现在加入硝酸异丙酯后,双基推进剂的起始热分解温度升高,表观活化能变大,表明硝酸异丙酯会提高双基推进剂的热稳定性。     

早龄期水泥混凝土拉伸徐变实测与模型

该研究研发了混凝土早龄期拉伸徐变测量装置,并能够测量直接拉伸强度和拉伸弹性模量。对测得的拉伸徐变进行模拟,采用现存模型对数据进行验证,认为现存模型不能够精确预测混凝土早龄期拉伸徐变。根据实测拉伸徐变数据对现存模型进行修正,建立了更能代表实际工程情况、用于混凝土结构物应力计算的拉伸徐变模型,提供了可用于结构物应力计算的松弛模量。     

界面层性能对碳纤维复合材料(CFRP)性能的影响

本文报导了一种崭新的提高CFRP韧性及耐湿热性能的方法,即用等离子体处理及聚合接枝改性碳纤维表面,向CFRP中引入既可塑又防水的混杂界面层,使CFRP韧性提高148%,材料破坏过程由脆性破坏转变为韧性破坏,材料的模量、层间剪切强度(ILSS)、玻璃转化温度(T_g)、松弛活化能不但没有下降,而且都有所提高,耐湿热性能也有很大的改善,ILSS强度保留率由92.73%提高到99.79%。     

Elastic properties of thermoplastic elastomers based on poly(tetramethylene oxide) and monodisperse amide segments

The elastic properties of thermoplastic elastomers based on poly(tetramethylene oxide) and monodisperse amide hard segments (HS) were studied in compression and tensile mode as well as with stress relaxation (SR) measurements. For these copolymers the compression set values were low and increased with the modulus and temperature. At low strains (<50%) the tensile set (TS) values were low and the strain recovered almost completely with time. Furthermore, the TS values increased with strain, due to a deformation of the crystallites and a strain hardening of the polyether segments. During the SR measurements, two processes were observed: a fast initial decay in the first 10 s followed by a relaxation process that was dependant on the logarithm of time. The initial decay during the first seconds increased with the modulus of the copolymers and with the applied strain. The SR values for the second process, normalised to the stress at 100 s, were independent of the strain (within the range of 25–300%) and only little dependant on the modulus of the system. In comparison to the literature data the copolymers with the monodisperse HS displayed improved elastic properties and low SR values.     

三维四向编织复合材料体胞模型的修正

基于弹性理论建立了三维四向编织复合材料的交叉模型。这种模型简单,易于计算,易于程序化,但弹性常数计算结果有一定误差。本文作者总结了影响三维编织复合材料弹性常数的因素,并首次对三维编织复合材料的交叉模型进行了两次修正。每次修正的原因与结果不同。首先对传统的单向复合材料的体胞模型进行修正;基于此,又考虑了编织体结构的纤维束的曲线弧度的影响,并应用正弦曲线模拟了纤维束的曲线弧度,对模型进行第二次修正。由修正后的交叉模型应用MATLAB计算了三维编织复合材料的弹性模量和拉伸载荷下纤维束截面的应力情况。由两次修正的交叉模型计算的弹性常数与试验结果符合较好。由应力大小分析了三维编织复合材料破坏的应力解释。      

夹层结构剪切试验方法分析与改进

为验证现行夹层结构压剪试验方法对高剪切模量夹层结构的适用性 , 应用有限元分析了影响该试验方法测量精度的因素 , 结果表明加载金属板端部弯曲效应对试验精度有较大影响 , 对高剪切模量芯材的夹层结构影响更甚 , 当剪切模量高于 100 MPa时其误差可超过 6 %。根据对试验系统参数的分析 , 提出了一种改进的压剪试验方法 , 改变加载方式降低弯曲效应 , 对于剪切模量小于 500 MPa的夹层结构 , 可以将弯曲效应引起的误差降低到小于 3 %; 同时发现新的加载方式对夹具尺寸参数变化的灵敏度降低 , 有利于提高试验的可靠性。      

The effect of crumb rubber modifier on the resistance of asphalt mixes to plastic deformation

This research analyzed the response of bituminous mixes manufactured with rubber to plastic deformation. For this purpose, a set of asphalt mixes containing different percentages of crumb rubber modifier (CRM) added by the dry process as well as the wet process were tested. It also compared the performance of a CRM mix to that of a mix made with high-performance polymer-modified bitumen. The mixes were assessed with the wheel-tracking test and the cyclic triaxial test. Their bearing capacity was also evaluated by determining their stiffness modulus at different temperatures. The results obtained showed that for the dosages and percentages of crumb rubber used, the addition of wet-process and dry-process CRM to asphalt mixes with conventional bitumen increased their resistance to plastic deformation. In fact, the performance of some CRM mixes was superior to that of the mix with high-performance modified bitumen. It also increased their stiffness modulus and creep modulus values and improved their resistance to plastic deformations caused by vehicle traffic loads.     

Improved relaxation time coverage in ramp-strain histories

Standard methods for deriving relaxation data from measurements invariably involve some form of ramp-type deformation history, the initial portion of which is typically not employed for modulus evaluation. In fact, the “ten-times-rule” or a variant thereof is widely used at the expense of short term data acquisition. This paper suggests a simple if (not) obvious method to extend the range of relaxation data that can be acquired from a single test at a single temperature. The method draws on new computational developments for inverting ill-conditioned systems of equations which allows the determination of relaxation parameters nearly routinely and trouble-free. We demonstrate this process for extraction of relaxation characterization from ramp strain histories through (a) numerical evaluation with a virtual test sequence, as well as through (b) data measured in the laboratory. Limitations regarding the time range over which the relaxation modulus can be extracted from laboratory measurements in terms of equipment resolution and stability are discussed. With these constraints in mind it appears feasible to extend the time range by three to four decades towards shorter times when compared with the application of the “ten-times-rule”. Similar treatments apply to the acquisition of creep compliance data.     

基于数字图像相关技术测量刨花板材料力学参数

刨花板作为一种人造板材,其表面多孔性致使应变片的粘贴过程十分困难,且涂胶量的多少会直接影响测量的精度。基于对样品变形前后图像分析的数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)技术被用于测量刨花板的力学参数。相比于传统的贴应变片法,该技术具有高精度、非接触性及全场测量等优势。“横观各向同性”模型被考虑用来模拟刨花板的力学行为。于是,表征材料力学性能的弹性张量取决于5个独立的弹性参数:纵向、横向弹性模量EL、ET,纵向、横向泊松比νL、νT及纵向剪切模量GL。为了实现这一测量过程,刨花板被切割成一批梁样品,随后被应用于三点弯曲试验。通过比较感兴趣区域(Region Of Interest,ROI)内网格节点位移的测量值与铁木辛柯梁理论解析解,及有限元模型修正(Finite Element Model Updating,FEMU)方法的应用,4个弹性参数ET、GL、EL和νL被成功测量。对比相关文献,该文的测量方法简单易行,测量结果准确,可应用于刨花板材料并推广至各向异性材料的弹性参数测量之中。     

MCM-41 填加量与偶联修饰对复合材料拉伸性能的影响

通过溶液共混法制备出MCM-41/ 环氧树脂、偶联修饰MCM-41/ 环氧树脂纳米复合材料。研究了填充MCM-41 介孔分子筛颗粒的偶联修饰以及不同的填充颗粒含量对分散性和复合材料拉伸性能的影响。结果表明: 在MCM-41/ 环氧树脂纳米复合材料中, MCM-41 仍保持着长程有序的孔道结构。修饰后的MCM-41 变成亲油性, 有利于增强颗粒与环氧树脂间的界面结合和纳米网络结构的形成, 使MCM-41 颗粒更能均匀分散在聚合物基体中, 提高复合材料的拉伸性能。修饰后的MCM-41 填加量为2.5 %(质量分数) 时, 拉伸强度达到最大值,比基体树脂提高99.2 % , 杨氏模量提高了110 %。