剪切增稠液体的制备及其性能表征

研制了一种新型功能材料——剪切增稠液体（Shear thickening fluid，即STF）。采用溶胶凝胶方法制备纳米二氧化硅作为分散相，极性溶剂作为分散介质。用流变仪测量了二氧化硅质量分数分别为30％、40％、50％、60％和70％的体系稳态和动态粘度曲线，结果表明，在低剪切速率下，出现剪切变稀现象，在高剪切速率下，出现剪切增稠现象。从实验角度证明了剪切增稠的可逆性。并对不同固相含量的剪切增稠液体的性能进行了分析比较。     

剪切增稠液及其复合材料

剪切增稠液以其独有的剪切增稠效应引起了研究者的关注,以其为增强体开发的复合材料显著增强了基体材料的抗冲击性能。首先综述了剪切增稠液的基本性质、影响剪切增稠行为的因素、新型剪切增稠液体系和不同剪切增稠体系的增稠机理,然后概述了基于剪切增稠液制备的复合材料在防弹防割刺、抗冲击和夹层结构等领域的应用,并对其作用机理进行了阐述,最后展望了剪切增稠液及其复合材料的发展。     

剪切增稠液及阻尼器性能研究

以聚苯乙烯-丙烯酸乙酯纳米粒子为分散介质,制备剪切增稠液（Shear Thickening Fluid, STF）,研究以STF为工作介质的双出杆式阻尼器动态性能,利用流变仪测量STF流变特性。实验结果显示,STF粘度特性曲线呈现明显非线性：低剪切速率时轻微剪切变稀（shear thinning）;达临界剪切速率后剪切增稠（shear thickening）。利用MTS对阻尼器进行不同频率、不同振幅加载条件下的动态测试,结果表明,阻尼器工作在STF剪切增稠区间时,STF粘度急剧增加,储能模量、耗能模量迅速增大,阻尼器输出力跃升,表现出巨大的吸收及耗能能力。采用以有效刚度、有效粘滞阻尼建立线性模型,定性评价STF阻尼器的弹性特性、阻尼特性。     

氧化铝悬浮液剪切流变特性的研究

分析了柠檬酸铵(TAC,分散剂)稳定的氧化铝悬浮液的剪切流变行为,研究了TAC加入比例及颗粒大小对流变特性的影响.认为静态时悬浮液中存在由于颗粒布朗运动而形成的热力学颗粒簇,剪切变稀是在剪切作用下热力学颗粒簇分解的结果,而剪切稠化源于剪切作用下水力学颗粒簇的形成.通过悬浮液中颗粒成簇势垒概念的引入,提出悬浮液的低剪粘度和高剪粘度分别取决于氧化铝颗粒表面的ζ电位和Stern电位,通过加入过量的柠檬酸铵可以抑制悬浮液的剪切稠化,推导出了剪切稠化临界剪切速率与颗粒粒径关系的数学表达式.     

变截面软钢剪切阻尼器试验研究

普通软钢剪切屈服阻尼器的低周疲劳破坏常发生在加劲肋焊缝热影响区。为了提高软钢剪切阻尼器的低周疲劳性能,相关研究提出了耗能区域无焊缝的变截面软钢剪切阻尼器,并对其进行了形状优化。该文根据该优化结果,设计了5个变截面软钢剪切阻尼器试件并进行了拟静力试验研究。试验中考察了不同宽度和高度的阻尼器在往复荷载下的力学性能。试验结果显示,试件出现了不同程度的面外屈曲,屈曲程度与耗能板高度和宽度相关。在ABAQUS中建立了该阻尼器的有限元模型,并利用该有限元模型对试验结果进行了补充。根据试验与有限元计算结果,提出了该软钢剪切阻尼器屈服位移,屈服承载力以及面外变形的计算公式。     

自密实混凝土与老混凝土粘结剪切强度的塑性极限分析

该文假定了自密实混凝土与老混凝土粘结层的直剪破坏机构,选用Mises屈服条件,对新老混凝土的粘结强度进行塑性极限分析,得到粘结剪切强度的上限解τ的理论计算公式,并根据试验结果确定了公式中的主要参数,以供自密实混凝土加固工程设计参考。     

剪切增稠液在阻尼减振技术中的应用研究

阻尼减振技术是振动噪声最有效的控制手段,既有被动控制的简单性又有主动控制的可调控性的半主动控制方法是该领域的研究热点,利用剪切增稠液剪切增稠过程中的能量耗散及刚度变化并将其应用于阻尼减振中,使复合结构有响应速度快、不需消耗外界能量、自适应性强的优点.本文主要介绍了剪切增稠液的基本性能、剪切增稠液阻尼器、剪切增稠液夹层梁,对它们的研究进展和阻尼机理进行了阐述,并展望了其减振应用的发展.     

自密实轻骨料混凝土压-剪复合受力力学性能

为探究自密实轻骨料混凝土压-剪复合受力力学性能,应用液压伺服机和材料压-剪试验机,对自密实轻骨料混凝土进行单轴受压、单轴劈裂抗拉和压-剪复合受力试验研究,通过试验得到不同加载工况下自密实轻骨料混凝土破坏形态和力-变形曲线,引用文献对普通混凝土和轻骨料混凝土压-剪复合受力研究数据,对比分析自密实轻骨料混凝土压-剪复合受力性能。研究结果表明:自密实轻骨料混凝土压-剪复合受力破坏形态与普通混凝土和轻骨料混凝土相类似,随着轴压比的提高,剪切破坏断面摩擦痕迹逐步明显,混凝土碎渣也逐步提高,自密实轻骨料混凝土剪切破坏强度、残余荷载和剪切破坏位移也随之提高;剪切破坏强度提高幅度高于普通混凝土和轻骨料混凝土,残余荷载受轴压比影响提高幅度高于普通混凝土,但略低于轻骨料混凝土。基于主应力空间结合普通混凝土和轻骨料混凝土压-剪试验数据,提出混凝土压-剪复合受力统一破坏准则,同时基于八面体应力空间,提出自密实轻骨料混凝土破坏准则,所提出的破坏准则具有良好的适用性。      

纳米SiO2/聚乙二醇复合体系剪切增稠特性与机制

为分析纳米固体颗粒在剪切增稠液体(STF)稠化过程中的影响及其在中低速稳态剪切和高速动态冲击环境下发挥的作用,以纳米SiO2和聚乙二醇(PEG 200)作为分散相和连续相,以不同含量的纳米石墨和纳米金刚石颗粒为添加剂,制备STF.研究样品的摩擦系数曲线和不同温度下的流变特性,以临界剪切速率、稠化区间长度和增稠比为指标依...     

石墨烯对剪切增稠液挤压流动力学性能的影响

含有剪切增稠液的振动控制装置在服役阶段涉及挤压过程,研究剪切增稠液的挤压力学性能有着重要的意义.采用石墨烯增强纯二氧化硅纳米颗粒剪切增稠液,并利用旋转流变仪开展了挤压流动实验,测试了不同剪切增稠液的流变性能和挤压流动力学性能,得到了黏度曲线以及不同挤压速度下法向应力和临界间隙的变化规律,分析了石墨烯对剪切增稠液流变性能...     

The influences of particle–particle interaction and viscosity of carrier fluid on characteristics of silica and calcium carbonate suspensions-coated Twaron® composite

The effects of particle–particle interaction and viscosity of carrier fluid on steady and dynamic rheological responses and quasi-static penetration resistance of Twaron® fabrics treated with shear thickening and shear thinning suspensions have been investigated. The suspensions have been made by mechanically dispersing 60 nm silica (SiO₂) and calcium carbonate (CaCO₃) nanoparticles in poly ethylene glycol (PEG) with molecular weights of 200 and 400 g/mol. The CaCO₃ suspensions display shear thinning behaviour along with the total dominance of the elastic state over the viscous state while the SiO₂ suspensions exhibit shear thickening behaviour with the emergence of both the elastic and viscous states. With the increase of molecular weight of PEG, viscosity, viscoelastic modules and instability of the suspensions increase and critical shear rate and frequency of transition to elastic state diminish. The PEG200 and PEG400-contained SiO₂ suspensions-treated Twaron® composites at 35 wt.% have quasi-static penetration resistances which are nearly 2.63 and 2.48 times and maximum absorbed energies which are about 1.54 and 1.55 times higher, respectively, than those of the corresponding CaCO₃ ones. However, the influence of increasing the PEG's molecular weight is not as considerable as the effect of particle–particle interaction on the enhancement of penetration resistance performance.     

丝素蛋白/聚乳酸共混溶液的流变性能

以六氟异丙醇(HFIP)为丝素/聚乳酸(SF/PLA)的溶剂,得到了不同质量比的SF/PLA共混溶液。采用锥板流变仪研究了共混溶液的流变性能,探讨了共混溶液的非牛顿指数、流动曲线及表观粘流活化能。研究结果表明,在本实验条件下,共混溶液为非牛顿流体;低剪切速率时,SF/PLA共混液是剪切增稠流体;高剪切速率时,SF/PLA共混溶液是剪切变稀流体,添加PLA组分使共混液的黏度下降;各种比例SF/PLA共混溶液的黏度受温度影响不大。     

Effect of EVA on the fresh properties of cement paste

The improved workability effect of latex in dry mortars has not been fully clarified. The purpose of this research was to investigate the influence of the EVA copolymer on the cement hydration and on the rheological properties of cement pastes. The results pointed to a minor influence of EVA on cement hydration and to a ball-bearing effect. In fact, the shear thinning behavior of reference paste at 15 min after mixing changed to shear thickening owing to the EVA addition. This behavior could be explained by the decrease in the interparticle separation distance as consequence of the solid content increase in case of shearing detachment of weakly adhered EVA particles from the cement particles surfaces. The expected EVA plasticizing effect was observed at 60 min. Such behavior points to the stabilization of EVA on the cement particles surfaces, thus resulting in a steric barrier effect.     

Cucurbit[8]uril‐Regulated Colloidal Dispersions Exhibiting Photocontrolled Rheological Behavior

In situ photocontrol over shear‐thickening of condensed colloidal dispersions is of paramount importance in a wide range of applications including process technology and photorheological fluids. Its development and practicability, however, are hampered by the lack of well‐designed photoresponsive systems. Here, a colloidal suspension whose rheological behavior is readily switchable between shear‐thinning and shear‐thickening using an external light stimulus is reported. This smart colloidal solution contains hybrid raspberry‐like colloids prepared by employing cucurbit[8]uril as a supramolecular linker to assemble functional Fe₃O₄ nanoparticles onto a silica core. The formed raspberry colloids are photoresponsive and can be reversibly disassembled under UV irradiation.     

光固化3D打印陶瓷浆料及流变性研究进展EI北大核心CSCD

基于光固化技术原理的陶瓷3D打印因可制备尺寸精度高、表面光洁度好、显微结构均匀和力学性能优异的复杂结构陶瓷零件而备受关注,是实现高性能陶瓷零件增材制造的重要技术手段之一。该技术的核心是制备同时具有高固含量和良好打印适性要求的陶瓷浆料,其组成对固化效果和打印进程有着至关重要的影响。本文综述了立体光固化(stereolithography,SL)和数字光处理(digital light processing,DLP)两种主流光固化3D打印方法用于光固化陶瓷打印的技术方案和工作原理,比较了两者的优缺点。围绕近年来在陶瓷浆料领域的研究工作,讨论了单体/低聚物和稀释剂、分散剂、陶瓷颗粒物理性质以及固含量等对黏度、剪切稀化/增稠行为、黏弹性、屈服应力等流变行为的影响,并提出了光固化3D打印陶瓷浆料的主要发展趋势和面临的挑战,为构建高固含量光固化3D打印陶瓷浆料提供了一般性指导原则。     

Shear behaviour of full-scale prestressed i-beams made with self compacting concrete

In order to determine whether Self Compacting Concrete (SCC) is safe and effective for use in precast prestressed beams, an experimental and theoretical research program was carried out in the construction department of the Technical University of Catalunya (UPC). The purpose of this paper is to describe the shear behaviour of Full-Scale Prestressed I-Beams made with High Strength Self Compacting Concrete (SCC), with compressive strength of around 90 MPa. The influence of the following variables was studied: the concrete type (Conventional Vibrated Concrete CVC or SCC), the existence of shear reinforcement, the amount of horizontal web reinforcement and the level of prestress. Failures that resulted from the twelve beam specimen tests were consistently shear or shear/flexure failures except one beam specimen made with self compacting concrete whose failure was dominated by flexural cracks. The results obtained from the study showed that there is a reduction in shear capacity for beams made with self-compacting concrete of about 10% in comparison with beams made with conventional vibrated concrete having the same compressive strength. Tests also showed that the SCC provides more ductility for structural members than CVC. Finally all the codes predictions were clearly conservative in their estimations of the ultimate shear load for all beams specimens.

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Résumé Pour déterminer si le béton autopla?ant est sauf et effectif dans son usage dans des poutres précontraintes, une étude expérimentale et théorique a été menée au Département de Génie de Construction de l' Université Polytechnique de Catalogne (UPC). Le but de ce programme est de décrire le comportement a effort tranchant des poutres à échelle réel en béton autopla?ant de haute résistance d’environs 90 MPa. En plus d étudier l’effet du type du béton (autopla?ant ou conventionel), l’existence de l’armature transversal, la quantité des armatures longitudinale distribué le long de l’ame et le niveau du précontrainte dans le béton on été étudiés. La rupture finale dans les douze essaies, étaient cisaillement ou cisaillement/ fléchissement à l’exception d’un essaie où les fissures de fléchissement ont dominé les fissures diagonale de cisaillement. Les résultats obtenus de cette étude expérimentale ont démontré qu’il y a une diminution dans la résistance à effort tranchant dans des poutres en béton autopla?ant de l’ordre de 10% en comparison avec le béton conventionel vibré et ayant la même résistance a compression. Les essais ont montré aussi que le béton autopla?ant dote les elements structuraux avec plus de ductilité que le béton normal vibré. Finalement les prédictions des normes vigentes ont été conservatives dans l′estimation de la capacité à l’effort tranchant de toutes les poutres de cette étude.

     

高应变速率下TC11钛合金动态剪切行为与性能

采用分离式霍普金森压杆（Hopkinson Bar）装置系统,对TC11钛合金进行室温高应变速率（700-2100s^-1）动态剪切试验,通过光学显微镜、显微硬度分析仪、扫描电镜研究了TC11钛合金动态剪切行为、绝热剪切带微观组织与性能。结果表明：TC11钛合金随应变速率的提高绝热剪切敏感性增加;绝热剪切带由过渡区域的变形拉长组织和中间部位的细小晶粒组织组成,具有清晰的剪切变形流线,宽度约为10μm;绝热剪切带内的显微硬度值高于基体组织,是,由应变速率强化和应变强化与热软化相互作用的结果。     

聚乙烯醇水溶液的剪切流变行为

研究了不同浓度和分子量的聚乙烯醇(PVA)水溶液的流变性能。讨论了剪切速率和温度对PVA水溶液的表观黏度、非牛顿指数和粘流活化能的影响。实验结果表明,随剪切速率增加,不同浓度和聚合度样品间黏度的差别降低,所有PVA水溶液均显示剪切变稀行为。随PVA浓度提高,溶液的非牛顿指数是先增大后降低。同时发现剪切速率的变化影响PVA水溶液黏度的温度依赖性。