泡沫混凝土压缩性能尺寸效应研究

通过对不同密度(450 kg/m3、750 kg/m3、1050 kg/m3和1350 kg/m3)和尺寸(50 mm×50 mm×50 mm、100 mm×100 mm×100 mm、150 mm×150 mm×150 mm和200 mm×200 mm×200 mm)的泡沫混凝土试块进行准静态压缩试验,研究了泡沫混凝土密度对其尺寸效应的影响.首先,通过观察泡沫混凝土裂纹的开展发现随着试块尺寸的增大,首条裂缝倾向于从试块中部逐渐变为从试块四周出现.其次,试验数据表明泡沫混凝土内存在尺寸效应,且随着密度的增加,尺寸效应逐渐显著;基于试验数据研究了泡沫混凝土抗压强度、压实应变、比吸能与试块尺寸的关系.再者,将三种常见泡沫混凝土唯象本构模型(分别为Avalle模型、Wang模型、李广良模型)与试验数据对比后,发现Wang模型的预测结果较好.最后,在Wang模型的基础上,引入损伤因子和Ba?ant尺寸效应律研究了平台应力与试块尺寸的关系,建立了基于泡沫混凝土密度和尺寸的一维损伤唯象本构模型.     

利用CFD对不同尺寸上下冲击式速冻机静压腔流场的研究

为进一步优化上下冲击式速冻机的冻结效果,本文以静压腔尺寸为4 m×1. 5 m×2 m的实体速冻机为基础,保证入口压力为190 Pa、入口体积流量为2. 64 m3/s不变,提出了4 m×1. 5 m×1. 5 m、4 m×2 m×1. 5 m、4 m×2 m×2 m、4 m×2. 5 m×1. 5 m、4 m×2. 5 m×2 m等5种不同的静压腔尺寸,通过CFD来模拟静压腔尺寸变化对于速冻机内部流场的改变,从速冻机喷嘴出口风速、钢带表面气流的矢量分布、钢带表面换热强度及换热均匀性等方面来综合分析静压腔内部换热特性。结果表明:在静压腔入口流量相同、压力不变的情况下,唯有4 m×1. 5 m×1. 5 m的出口风速与原有尺寸的出口风速相差较小,其余尺寸的出口风速略小但变化幅度不明显。而该尺寸的换热强度以及换热均匀性却远不如4 m×2. 5 m×1. 5 m、4 m×2. 5 m×2 m。此外,静压腔尺寸为4m×2 m×2 m的换热强度虽然比4 m×1. 5 m×2 m的换热强度高约4. 85%,但均匀性较差,不足以成为优选设计。4 m×2. 5 m×1. 5m与4 m×2. 5 m×2...     

连乐铁路岷江特大桥方案设计研究

连乐线岷江特大桥主桥采用(100+3×180+100)m连续梁结构,通过对桥式方案及梁部结构尺寸的研究,得出较合理的结构形式,并为类似工程设计提供参考。     

氟代聚丙烯酸酯的合成与膜形貌及疏水性能

在过氧化苯甲酰作用下,利用甲基丙烯酸十二氟庚酯与丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸二甲氨乙酯、丙烯酸羟丙酯的溶液聚合反应合成了一种氟代聚丙烯酸酯(FBDH),用场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)等对其结构、成膜性及膜形貌进行了研究.结果表明,在观察尺寸为50 nm、扫描范围为5 μm×5μm条件下,观察所合成的F...     

综合管廊内燃气爆炸荷载特性实验研究和数值模拟

我国综合管廊内燃气安全问题亟待研究和解决.为了研究管廊内燃气爆炸荷载特性,在0.11 m×0.11 m×6 m的小尺寸管道内进行甲烷-空气混合气体封闭爆炸实验,研究了在不同点火能量(电极点火-2 J;化学点火-5 J)下,甲烷浓度为7.5％ ～13.5％的爆炸波的传播规律.结果表明:燃气爆炸超压峰值随浓度的增大先增加后...     

5 kW@4.5 K氦低温系统一级板翅式换热器优化设计

以5 k W@4.5 K制冷当量的CFETR TF线圈测试用的氦制冷机第一级主换热器为对象,采用混合遗传算法,在满足换热要求、压降限制、现有制造工艺和结构强度等前提下,对换热器的体积进行优化。结果表明,与常用的板翅式换热器商用软件Aspen MUSE~(TM)设计计算的结果相比,基于遗传算法的优化过程可以快速高效地搜索到以体积最小化为目标的全局最优解,其结构尺寸可由原先设计的4.485 m×0.900 m×0.863 m缩小到3.032 m×0.721 m×0.594 m。     

升温速率对7B04铝合金板材晶粒组织和超塑性的影响

采用形变热处理法制备7B04铝合金细晶板材,利用EBSD和高温拉伸等实验方法研究退火过程中升温速率对板材晶粒组织和超塑性的影响。结果表明:升温速率为5.0×10~(-3)K/s时,退火后板材的轧向和法向的平均晶粒尺寸分别为28.2μm和13.9μm,形核效率为1/1000。随着升温速率的提高,合金平均晶粒尺寸不断减小,形核效率不断提升。当升温速率提高至30.0K/s时,其轧向和法向的平均晶粒尺寸分别降低至9.9μm和5.1μm,形核效率提升至1/80。此外,板材的伸长率也随着升温速率的提高而增大,在773K/8×10~(-4)s~(-1)的变形条件下,试样的伸长率从100%提高至730%。     

高轨卫星大型光学载荷真空热试验设备研制

为满足某高轨卫星大型光学载荷真空热试验需求,研制了一套大型真空热试验设备,代号Y1H。该设备为卧式组合体结构,配备我国目前空间环境下最大的准直型太阳模拟器,有效光束直径为2 m,有效试验尺寸为φ6 m×6.5 m,极限真空度优于3×10~(-5)Pa,热沉温度低于100 K。概要介绍了该试验设备的研制方案及特点。     

AZ61镁合金薄板超塑性变形特征的SEM研究

利用扫描电镜(SEM)和超塑性拉伸实验对一次热挤压加工成型的AZ61镁合金薄板(晶粒尺寸～12μm)超塑性变形特征进行了研究.结果显示,在最佳的变形温度(623K)和应变速率(1×10-4s-1)条件下,可获得的最大的超塑性形变量为920%.在523～673 K实验温度和1×10-2～1×10-5s-1应变速率范围内,材料的应变速率敏感指数(m值)随实验温度升高和应变速率的降低而增加.较高的m值(0.42～0.46)对应于晶界滑动机制(GBS),而较低的m值(0.22～0.25)则对应于位错滑移机制.变形温度和应变速率是影响超塑性变形量和变量机制的主要因素.     

锦屏一级水电站大坝高压、高流速流道钢衬接触灌浆施工技术

锦屏一级水电站大坝设置2个放空底孔和5个泄洪深孔,其中放空底孔底部高程位于EL1750.00m,放空底孔布置有钢衬,钢衬断面均为矩形,包括渐变段和水平直段,其水平直段断面净尺寸为5.0m(宽)×9.2m(高),出口高度向下收缩至6.082m(净高尺寸);泄洪深孔底部高程EL1792.0m,泄洪深孔布置有钢衬,断面均为矩形,泄洪深孔包括渐变段和水平直段,其水平直段断面净尺寸为5.448m(宽)×9.2m(高),出口高度向下收缩。钢衬由顶衬、侧衬和底衬组成,施工为先进行钢衬安装,后进行混凝土浇筑,最后进行钢衬的接触灌浆施工。     

冲击射流与壁面射流风剖面特征比较和影响因素参数化分析

该文分别采用冲击射流模型和壁面射流模型作为下击暴流的风场模型,采用基于雷诺平均法(RANS)的RNG k-ε湍流模型进行数值模拟获得下击暴流的稳态风场。在数值模拟基础上,通过改变模型参数,如冲击射流模型中初始出流直径D_jet、出流高度与出流直径比值(H/D_jet)和出流速度V_jet;壁面射流中初始出流宽度H_jet和出流速度V_jet,分别计算得到多种情况下的下击暴流风剖面,详细分析了这些初始参数对下击暴流风剖面特征的影响。冲击射流与壁面射流风剖面的对比表明二者风速水平分量在径向各位置均吻合良好,都给出了下击暴流水平分量风剖面的主要特征;但二者的风速竖向分量在径向各位置差异较大。总体来说,在结构风工程领域中仅关心风速水平分量时,壁面射流模型也可以作为下击暴流风剖面模拟的模型。通过壁面射流模型把冲击射流的出流区域分离出来,可以在大气边界层风洞中实现大比例尺的下击暴流出流风的模拟。     

移动型下击暴流及其作用下高层建筑风荷载的数值模拟

下击暴流造成了大量的输电线塔、风机等结构的破坏,对其风场及其引起的结构风荷载研究非常迫切。该文基于RANS,利用SST k-ω湍流模型模拟了下击暴流风速特性及其作用下高层建筑的风荷载。对静止型下击暴流及其作用下高层建筑的风荷载进行了三维定常数值模拟,并将模拟结果与风洞试验结果相对比,结果表明：所建立的CFD计算模型能较好地模拟下击暴流及其作用下高层建筑的风荷载。借助于滑移网格技术对移动型下击暴流进行数值模拟,探究了相应的下击暴流风场及其对位于射流口中心移动路径上的高层建筑的风荷载。将该文模拟得到的移动型下击暴流径向风剖面与实测结果以及其他学者模拟结果相比较,吻合度较高,验证了凭借滑移网格技术能逼真地模拟出下击暴流的风场特性及其作用下高层建筑的风荷载。将静止型和移动型下击暴流的风场特性及其对建筑物的风压作用进行详细对比,研究结果表明：射流口的移动增强了运动方向的径向风速,减小了负方向的风速,并增大了建筑物表面的风压系数,这在结构设计中应予以考虑。     

建筑物风沙流场与荷载的风洞试验研究

通过风洞试验研究了同一风速下不同落沙量时的风沙流场特性,包括风速、湍流度和沙浓度的分布规律,基于流场分析的结果在该风沙环境下开展了风洞高频动态天平测力试验,探究了风沙流场中建筑物迎风面所受到的风压力和沙粒冲击力规律,并采用沿高度方向等分迎风面的方法对风沙荷载沿建筑物高度方向的变化规律进行了探究。研究结果表明：风沙流场下的沙浓度梯度分布与落沙量及高度有关。沙颗粒对风速有一定的削弱作用,而对湍流度有一定的增强作用,且沙浓度越大该削弱作用和增强作用越明显。风沙流场下建筑物迎风面所受到的风压力和沙粒冲击力之和随着高度和沙浓度的增大而增大;其中风压力随着高度的增大而增大,而随着沙浓度的增大而减小,沙粒冲击力随着高度的增加而减小,而随着沙浓度的增大而增大。     

超高层建筑外表面复杂装饰条的风荷载特性研究

为展现建筑外形的多变性,超高层建筑外表面布置的装饰条尺寸越来越大,布置形式越来越灵活多变,其抗风安全性变得越来越突出。但装饰结构由于其体量小数量多而导致风洞试验难于直接测试其风荷载,因此该文研究利用数值风洞技术分析装饰结构的风荷载问题。以上海前滩一超高层为工程背景,该建筑外围四个面共布置72根装饰条,其中外围装饰条220 m高度以下均匀布置,220 m高度以上空间曲线交错布置。通过建立包括装饰条以及周边建筑的空间几何模型,求解不同风向角下的流场分布,从而获取了装饰条上的作用风荷载。通过统计分析不同风向角下不同高度区域装饰条的法向和切向风荷载系数分布特点,得出装饰条所受风荷载表现为明显的建筑拐角区域大而建筑平顺区域小的分布规律,并分析了其原因。给出装饰条的风荷载计算可以按照建筑外形划分为拐角区域、平顺区域以及过渡区域分别加以考虑,以及各个区域风荷载系数的控制取值,该结果可供类似工程项目设计提供参考。最后选取整体建筑表面的一些典型位置,对比了该些位置处风压的风洞试验结果与数值模拟结果,验证了数值模拟的可靠性。     

强台风下带挑檐双坡低矮房屋风荷载特性大涡模拟方法适用性研究

该文基于相关现场实测和风洞试验结果,对强台风下带挑檐低矮双坡房屋气动荷载特性进行了大涡模拟(Large-eddy simulation, LES)研究。研究了台风脉动风场人工合成方法、近壁区网格划分策略及壁面边界条件等模拟参数对带挑檐双坡低矮房屋风荷载特性影响,定量分析利用大涡模拟预测强台风下低矮房屋屋面风压特性的可靠性,并基于大涡模拟全流场信息分析了低矮房屋周边钝体绕流瞬态特征。研究结果表明:基于CDRFG(Consistent discretizing random flow generation) 人工合成湍流方法可以准确模拟具有高湍流度特性的台风风场,并通过先验的网格划分策略可以实现来流湍流自保持性。大涡模拟能够得到与现场实测及风洞试验较一致的平均和脉动风压系数,且极值风压系数在30%误差范围的可靠度达85%以上。迎风挑檐会导致屋面前缘流动分离提前发生,但对迎风前缘屋面风压分布规律影响较小。挑檐下缘形成的分离泡产生较大脉动吸力,挑檐局部净风压系数未显著增大。该文有助于进一步提升强台风下低矮房屋风荷载模拟的有效性,更加深入的掌握低矮房屋的风致破坏机理,为低矮房屋的抗风设计及抗风性能优化提供重要参考。     

基于节段模型试验的千米级摩天大楼行人风环境特性研究

某千米级摩天大楼是由正三角形布置的外围3个泪滴型塔楼和中心1个圆形塔楼组成的巨型组合结构,沿其高度每隔100 m共设置10个室外平台将此4个塔楼连接起来,用于安全疏散时行人通行。由于两相邻平台之间无任何遮挡,且高空来流风速较大,给行人的舒适性与安全性带来极大的隐患,因此有必要对室外平台的行人风环境特性进行研究。考虑到风洞阻塞率的限制和室外平台上测点数量的布置要求,该文设计制作了一缩尺比为1/300的三平台式节段模型,并进行风环境试验,研究了室外平台行人高度的平均风速与阵风风速特性,并探讨不同高度和形式的挡风板对风环境特性的改善效果,为该摩天大楼的行人风环境评估奠定基础。结果表明：外围塔楼与中心塔楼之间存在明显的\     

复杂体型高层建筑表面风压及周围风环境的数值模拟

采用离散化的数值模拟方法对一幢复杂体型高层建筑及其裙房的表面风压与周围风环境进行了模拟计算,并在边界层风洞中进行了模型试验测定.数值模拟基于Reynolds时均方程,分别采用了两种湍流封闭模型:标准κ-ε模型和重整化群κ-ε模型.通过将两种模型的风压计算结果与风洞试验结果进行比较,获得了该类建筑物表面风压的分布特性,并对建筑周围的风环境作了分析和评价,为结构设计和建筑覆面设计提供了依据.     

考虑桥面风场等效气动效应的行车安全性分析

侧风作用下桥上通行车辆容易遭受行车安全问题。通过节段模型风洞试验,测试了主梁行车道位置上方一定高度范围内风场分布特性。基于车辆气动力和力矩等效的方法,采用等效风速和比例系数来考虑桥面气动绕流对车辆气动力特性的影响。在风-汽车-桥耦合振动研究的基础上,采用无量纲的侧倾和侧滑安全因子评价车辆的行车安全性,分析了风速和车速对不同类型车辆行车安全性的影响。结果表明：车辆的行车安全性随着风速和车速的增大而逐渐降低;桥面风场等效气动效应会降低集装箱车和旅行巴士的行车安全性,集装箱车RSF和SSF最大相对误差分别高达28.0%和184.3%。     

中式高耸古木塔风压分布与体型系数风洞试验研究

中式高耸古木塔是世界建筑文化遗产的重要组成部分之一,是中国的建筑瑰宝。风灾是最为常见的自然灾害之一,因此,古木塔在风荷载作用下风压与风荷载分布是需要特别关注的。该文开展了高耸古木塔风洞试验,研究了门窗封闭状态下,墙面与各层屋檐区域的风压分布规律,并计算了木塔各区域体型系数。在试验基础上,计算了风荷载层间力与倾覆弯矩,并与实测结果进行了对比。结果表明:木塔迎风面中上部风压系数最大,而背风面风压系数为负,与现代建筑表面风压分布相似,但木塔表面形状特殊,屋顶及斜侧面等位置的风压分布具有独特性。对比分析结果表明:根据风洞试验结果计算的风荷载与现场实测结果趋势一致,基底剪力与弯矩误差小于14%。该文通过风洞试验获得了复杂中式高耸古木塔的风压分布规律,可为高耸古木建筑的保护提供技术基础,也为类似仿古建筑抗风设计提供参考。     

建筑物风荷载测量技术与动态响应的研究

风荷载是建筑物的主要侧向控制荷载,测量风荷载及预测建筑物风响应是工程需要.利用高频天平能够测量建筑物静态和动态风荷载并预测建筑物的动态响应,这是一种有待广泛推广的新技术.作为技术研究,在1.4m×1.4m风洞中利用一台五分量高频天平获得了两个模型在不同流动状态大气边界层中的广义力谱,计算了相应高层建筑的动态响应,并与国际ESDU风工程计算作了比较,对试验结果的可靠性进行了分析.