高分子固化剂-玄武岩纤维/砂土复合材料强度特性

通过单轴抗压、快速剪切和抗拉试验,对高分子固化剂（PCA）-玄武岩纤维/砂土复合材料（Sand mixed with polymers and basalt fiber,PBS）的强度特性进行较深入的研究,对比分析了高分子固化剂含量、玄武岩纤维含量（与砂的质量比）和砂土密度对复合砂土材料强度的影响,并结合试验结果和SEM分析了PCA-BF/砂土的强度增强机制。试验结果表明:PCA-BF/砂土的抗压强度、抗剪强度和抗拉强度与纯砂土相比均有明显增强,且残余抗压强度随高分子固化剂含量增大而不断提高;随着高分子固化剂含量和玄武岩纤维含量增加,PCA-BF/砂土强度先快速增大,当PCA和纤维含量分别达到3%和0.6%时增幅变缓;随砂土密度的增大,PCA-BF/砂土的抗压强度和抗剪强度持续增大,而抗拉强度先减小后增大再减小,在砂土密度为1.55 g/cm3时达到最大抗拉强度。高分子固化剂能够在砂粒之间形成空间网络,使分散的砂土颗粒连接成为一体,且纤维与土体混合后能够起到拉筋作用,从而共同作用有效改善了复合砂土材料的强度特性。      

粉粒体波面移动床振动下的传热特性

分析研究了粉粒体波面移动床在机械振动作用下的传热特性和各传热系数变化情况。实验研究发现:振动床传热模型适合两区模型。在垂直粉粒体移动方向,振动床的温度场发展要快于移动床的温度场。当振动频率为23.67Hz和振幅在一定范围内,振动床各传热系数随着流量和振幅的提高而增大。     

振动荷载作用下冻结砂土强度及破坏特性试验研究

在寒区,工程建设不可避免地涉及到冻土开挖问题,且构筑物也常常受到振动荷载的影响,为保证工程安全运营,有必要开展冻土强度及破坏特性方面的研究。以冻结砂土为研究对象,进行了一系列不同温度、振动频率下的振动荷载试验,通过分析冻结砂土的强度特性、模量特性以及破坏特性,得出以下结论:(1)冻结砂土动强度和起始屈服强度均随温度降低而显著增大,且可用线性关系表示,振动频率对动强度和起始屈服强度影响较小;(2)在振动荷载作用下,温度和振动频率对冻结砂土起始屈服模量和切线模量影响较大,且振动频率的影响程度随温度降低而增大;(3)冻结砂土动弹性模量随温度降低和振动频率增大而增大,且温度对动弹性模量的影响可用线性关系表示;(4)冻结砂土破坏应变和破坏时间变化规律相同,随温度降低而减小,但随温度的降低,动强度逐渐增大,冻结砂土脆性增强。     

双弹簧电液激振缸振幅补偿性能的研究

传统的电液激振缸随着激振频率的提高,振动幅值急剧衰减,振幅补偿性能变差。为了解决这一问题,设计了一种双弹簧电液激振缸结构。分析了双弹簧电液激振缸的工作原理,建立了其数学模型和AMESim仿真模型,研究了激振频率、补偿弹簧刚度对其活塞杆位移的影响。结果表明：当激振频率为28 Hz、补偿弹簧刚度为31 N/mm时,激振缸活塞杆的位移增大6.24 mm,相比同一条件下的传统电液激振缸增大了15倍多;在双弹簧电液激振缸的工作过程中,其活塞杆位移振幅存在振荡区和稳定区,稳定区内的振幅大小直接决定了振幅补偿效果的优劣;在补偿弹簧刚度一定的情况下,活塞杆位移振幅不与激振频率呈简单的正相关或负相关关系,而在某一激振频率下谐振现象最明显,能使振幅补偿效果达到最优;激振频率不同,则补偿弹簧最优刚度不同,随着激振频率的提高,补偿弹簧刚度应相应增大。相比于传统的电液激振缸,双弹簧电液激振缸的振动幅值有较大提升,在工程应用中能取得更好的振幅补偿效果。     

复合固化砂土力学及水稳性能试验研究

为探究经水泥、石灰和改性聚丙烯纤维复合固化砂土的力学及水稳性能,进行了系列室内试验,结果表明:随水泥掺量增加,固化砂土无侧限抗压强度和劈裂抗拉强度增大,但增长幅度减小,用一定量石灰取代水泥会降低水泥土强度,纤维可以提高水泥土强度,尤其是抗拉强度;水泥可大幅提高砂土抗剪强度和抗压回弹模量,随着纤维掺量的增加,固化土抗剪强度低于水泥土,黏聚力和回弹模量先增大后又减小,内摩擦角与黏聚力表现出负相关性;0.3%纤维加筋8%水泥固化土可以满足简易机场对基层材料的要求。     

复合固化砂土力学及水稳性能试验研究

为探究经水泥、石灰和改性聚丙烯纤维复合固化砂土的力学及水稳性能,进行了系列室内试验,结果表明:随水泥掺量增加,固化砂土无侧限抗压强度和劈裂抗拉强度增大,但增长幅度减小,用一定量石灰取代水泥会降低水泥土强度,纤维可以提高水泥土强度,尤其是抗拉强度;水泥可大幅提高砂土抗剪强度和抗压回弹模量,随着纤维掺量的增加,固化土抗剪强度低于水泥土,黏聚力和回弹模量先增大后又减小,内摩擦角与黏聚力表现出负相关性;0.3%纤维加筋8%水泥固化土可以满足简易机场对基层材料的要求。     

内螺纹低频振动冷挤压振动加工装置动力学仿真分析

基于Adams对自行设计的内螺纹低频振动冷挤压振动加工装置进行动力学仿真,并以振动杆的角位移变化情况来考察内螺纹低频振动冷挤压加工过程中挤压丝锥棱齿的角位移变化情况。首先,建立该装置的动力学仿真模型;其次,基于单因素试验和正交试验方法获得该振动加工装置参数（包括振动板相对振动杆旋转中心高度、激振力和激振频率）对振动杆角位移变化幅度的影响规律。由仿真分析可知：（1）随着振动板相对振动杆旋转中心高度的增大,振动杆的角位移变化幅度则呈现增大趋势;随着激振力的增大,振动杆的角位移变化幅度呈现增大趋势;随着激振频率的增大,振动杆角位移变化幅度则呈现增大趋势。（2）激振力的变化对振动杆角位移的影响最为显著,其次是激振频率,最后是振动板相对振动杆旋转中心的高度。     

考虑围压效应的冻土三阶段强度准则

冻土抗剪强度的围压效应是寒区工程建设与冻结法施工工程承载能力分析的基础与前提。随着围压的增大,现有冻土抗剪强度试验结果既有先增大后减小的两阶段试验规律,也有先增大后减小再增大的三阶段试验规律。为描述冻土抗剪强度的特殊规律,该文对土与冰的特性分别进行了分析,认为冻土的抗剪强度所呈现的多阶段发展规律,不仅因为其继承了未冻土的强度特征,还由于冻土中孔隙冰的存在对抗剪强度有特殊的贡献。基于此,该文将冻土抗剪强度分解为反映黏聚摩擦特性的基准强度与由于存在孔隙冰而表现出的特殊贡献强度。通过利用幂函数强度表达式作为冻土的基准强度,并进一步构建描述冻土强化弱化规律的贡献强度,从而发展得出考虑冻土复杂围压效应的三阶段强度准则。对不同类型冻土的两阶段与三阶段试验结果进行的预测表明,所建立的冻土三阶段强度准则能够合理地描述冻土的抗剪强度变化规律。     

强振动环境下缠绕式液压胶管流固耦合特性

针对TBM破岩过程产生基础振动对液压胶管内流体动态特性影响,根据层合板理论建立缠绕式液压胶管振动梁模型,并结合轴向流固耦合模型建立胶管轴向振动动力学模型。运用特征线法求解该数学模型,研究基础振动参数和胶管结构参数对流体响应特性影响,发现胶管出口压力波动幅值随基础振动振幅呈线性增加的趋势,随振动频率增加,在40 Hz左右达到最大,此时振动频率接近系统固有频率;胶管出口压力峰值随液压胶管长度增加而减小,胶管内径在8 mm到30 mm变化时,其先增大后减小,随泊松比增大而增大。研究结果表明振动沿胶管轴向分量加强了流体与胶管互动效应,可为TBM液压管系设计和抗振提供理论依据。     

正三棱柱流致振动试验研究

以典型的圆柱流致振动为参照,进行了水中弹性支撑正三棱柱在不同刚度下的流致振动试验,系统阐述了正三棱柱的振幅与主频变化特性、频谱特征及尾流模式,并揭示了系统刚度对振动响应的影响。试验结果表明,有别于圆柱"自限制"的三个响应区间,正三棱柱的流致振动响应区间分别为:涡激振动分支,涡振-驰振转变分支及驰振分支。随折合流速增大,三棱柱的振动响应并未出现抑制现象。涡激-驰振转变分支中,振幅突增和频率突降,体现了由涡振向驰振的转变趋势;涡激振动上端分支和驰振分支中,柱体振动存在"锁频"现象。系统刚度的变化会造成相同折合流速下正三棱柱尾流模式的差异,进而影响振幅和频率响应。正三棱柱最大响应振幅比为2.11,大于现有圆柱试验的最大响应振幅比1.90。相比于圆柱,正三棱柱更有利于低速水流能的开发利用。     

深厚砂土地基共振致密机理

利用颗粒离散元对深厚砂性土地基进行共振致密模拟与机理分析,详细地研究了高频共振致密过程中,土体内部孔隙率、位移、孔隙水压力的变化情况,以及振动杆杆端及杆周土体的力学特性;对振动频率、振幅及颗粒级配对共振致密效果的影响进行了分析。结果表明:高频共振致密能很好地用于处理深厚粉砂土地基,振动结束后,土体的孔隙率明显减小,表层位移明显,振动杆杆端及杆周的土体力学特性也发生较大变化;共振致密的效果受振动杆振幅、频率及土体级配状况等因素的影响,振幅和频率过大或过小都无法获得最佳致密效果。在实际工程中,应根据土体的特性确定最佳的振幅和频率。     

Numerical investigation of particle shape on mechanical behaviour of unsaturated granular soils using elliptical particles

The unsaturated soils mechanic is of significant importance for understanding and predicting the actual behavior of unsaturated soils in plenty of geo-environmental condition including tailing dams and earth dams during construction and operation, soil slopes, and shallow foundations. In this research, a micromechanical model for unsaturated assemblies composed of elliptical particles is presented so that the effect of capillary force, confining stress, and particle shape on unsaturated granular media behavior is analyzed in the pendular regime. As one of the early attempts, the toroidal liquid bridge for elliptical particles is studied in granular assemblies using modified ELLIPSE program, Discrete Element Method based program. The results show that although the strength of spherical particles grows when the saturated degree increases, the strength of elliptical particles rises and then decreases; however, the friction angle remains almost constant. Furthermore, the highest percentage of apparent-cohesion rise takes place at saturation degree of 10% at the highest eccentricity. As long as the eccentricity increases, the effect of capillary force on shear strength grows continuously. Not only do unsaturated assemblies contract more at low strains, but also they expand more after the phase transfer point at high stains. The assembly composed of particles with eccentricity of 0.15 has the highest coordination number. The coordination number constantly increases with the saturation degree for circular particles. In contrast, for elliptical particles assemblies, when degree of saturation increases, the coordination number increases at the beginning then drops.     

黄泛区粉土-玻璃纤维增强聚合物复合材料布界面摩擦特性试验

玻璃纤维增强聚合物复合材料（GFRP）强度高、耐热性好、抗碱性腐蚀能力较强,目前已广泛的应用于土木工程领域中。为了研究黄泛区粉土和GFRP布之间的界面摩擦特性,利用TZY-1型土工合成材料综合测定仪开展了直剪摩擦试验研究,分析了含水率、压实度和法向应力对界面摩擦特性的影响。结果表明,黄泛区粉土和GFRP布的界面摩擦强度随着压实度的增大而增大;界面摩擦强度在土体的含水率最优时达到最大,超过最优含水率后会下降;界面抗剪力随着法向应力的增大而增大,摩擦系数随着法向应力的增大而降低。      

HDPE振动注射试样拉伸断裂行为研究

利用自行研制的低频振动注射实验装置,研究了注射成型对HDPE哑铃试样的力学性能及拉伸断口微观形态.与常规注射相比,振动注射能明显改善试样的拉伸强度,实现注射试样的自增强.在0 Hz～0.7 Hz之间增加振动频率能明显提高试样的强度,断裂伸长率明显下降;当f＞0.7 Hz,频率增加对拉伸强度的改变不大,断裂伸长率有明显的回升.提高压力振幅能大幅度提高屈服强度,但韧性有所下降.振动注射有利于晶体取向,制件的断裂方式由常规注射的塑性变形到振动注射的塑性降低,以至于呈现脆性断裂.     

爆破振动对新浇筑混凝土强度的影响

为了分析爆破振动对新浇混凝土的影响,分别在混凝土模型浇筑后3、5、7、9、11 h进行爆破振动,通过声速仪对爆破前后混凝土的声速变化进行测量记录,同时在混凝土表面不同位置安装振动传感器用于测量振动幅值。结果表明:在爆源参数保持不变情况下,同一测点上的振动峰值随着凝固时间增加逐渐变大,说明混凝土在强度增长初期对爆破振动响应比较弱,随着水化反应进行,混凝土强度逐渐增长,其对爆破振动响应逐渐增强。另外,对于新浇筑混凝土,其内部有大量未水化水泥,即使在爆破振动作用下造成轻微的损伤,也能够完全愈合,而不影响后期强度,甚至强度因振捣作用有所提高,但也容易出现骨料下沉,导致底部强度高于上部。上述结果可为新浇混凝土在爆破振动下的安全标准提供参考。     

电流变液对活塞式结构振动的控制

本文研究了电流变液和弹簧所组成的粘弹性型活塞式结构的振动.实验表明,随外加电场强度增加,结构振动幅值减小,系统谐振峰向高频方向移动.这种效应在振动低频区段更为显著.据此可制作阻尼可控结构.     

考虑多组件疲劳损伤的组合梁剩余承载力计算方法及试验验证

针对现行规范中无法计算钢-混凝土组合梁在疲劳后的剩余承载力问题，提出考虑多组件疲劳损伤的组合梁剩余承载力的计算方法。基于材料剩余强度理论，分别引入组合梁各组件（混凝土板、钢梁和栓钉连接件）在疲劳荷载作用下的强度衰减模型；对疲劳荷载作用下的组合梁进行受力分析，得到在既定疲劳荷载幅值下各组件的疲劳应力幅；将各组件的疲劳损伤计入钢-混凝土组合梁剩余抗弯承载力计算中，并考虑疲劳加载过程中组合梁抗剪连接度的变化，建立完全抗剪连接和部分抗剪连接两种情形下的组合梁剩余承载力计算方法，并通过6个试验梁的剩余承载力试验进行验证。研究结果表明:在疲劳荷载作用下，组合梁的抗剪连接度逐渐降低，剩余承载力退化明显且不可忽略。该文建立的组合梁剩余承载力计算方法的计算值与试验值吻合较好，具有良好的计算精度与适用性，补充并完善了现有组合梁承载力的计算方法。     

P1波在非饱和土地基表面的反射特性

非饱和土是地表天然土体中最常见的一种形式。与饱和土不同,非饱和土内可传播四种体波:一种剪切波(S波)和三种压缩波(P1波、P2波、P3波)。其中P1传播特性与饱和土中的快压缩波相似:传播速度最快,且衰减系数最低。因此,该文运用非饱和孔隙介质理论阐述了弹性波在非饱和土中的传播特性,分析了平面P1波在非饱和土介质自由边界上的反射问题。根据边界条件,分别导出了在非饱和土自由边界上的四种反射波:反射P1波、反射P2波、反射P3波及反射S波的振幅反射系数及能量反射系数的理论表达式,并且在此基础上进行了数值计算。算例中讨论了四种反射波的振幅反射系数及能量反射系数受P1波入射角及地基土体饱和度变化的影响情况。结果表明:各反射波的振幅反射系数及能量反射系数不仅与入射角有关,也受到饱和度变化的影响。这些结论对土动力学的理论研究以及工程地震勘探具有一定指导意义。     

复合受剪钢纤维再生混凝土破坏机理及强度计算

为研究钢纤维再生混凝土在复合受剪状态下的力学性能,以取代率、法向应力和钢纤维掺量为变化参数,设计了102个标准立方体试件进行复合受剪试验。观察了钢纤维再生混凝土在直剪、压剪作用下的破坏形态,获取了其在直剪、压剪作用下的全过程剪切应力-位移曲线,深入分析了取代率、法向应力和钢纤维掺量对钢纤维再生混凝土剪切强度、峰值位移的影响规律。结果表明：随着法向应力的增大,剪切强度逐渐增大;随着取代率的增加,掺量为0%的钢纤维再生混凝土剪切强度随之减小,掺量为1%的钢纤维再生混凝土剪切强度先增大后减小;与掺量为0%的钢纤维再生混凝土相比,掺量为1%的钢纤维再生混凝土平均剪切强度提高了10.77%;提出了剪切强度公式,所得计算值与试验值吻合良好。     

振动共混对聚丙烯/聚碳酸酯流变性能的影响

在传统转矩流变仪上叠加机械振动制成了振动共混流变仪。实验证明，振动共混降低了70／30聚碳酸酯／聚丙烯共混物的粘度和储存模量，随着制备时的振动振幅和频率的提高，这种效果更加突出。但过大振幅振动中，低剪切与高剪切间的频繁更换，特别是明显的低剪切下相翻转转慢，导致形成了部分不稳定“双连续”相态，这时共混物粘度和模量反而比小振幅振动下制备的共混物的高。一个描述该体系表面张力／液滴半径之比与剪切速率关系的经验表达式较好地分析了流变参数与微观相形态之间的关系，说明了振动促使分散相粒子的破碎和两相的分散，确实影响共混物的相形态。振动共混对聚丙烯／聚碳酸酯流变性能的影响上海交通大学化学化工学院高分子材料研究所，上海　200240振动共混　聚丙烯　聚碳酸酯　流变性能　影响　转矩共混流变仪　相形态在传统转矩流变仪上叠加机械振动制成了振动共混流变仪。实验证明，振动共混降低了70／30聚碳酸酯／聚丙烯共混物的粘度和储存模量，随着制备时的振动振幅和频率的提高，这种效果更加突出。但过大振幅振动中，低剪切与高剪切间的频繁更换，特别是明显的低剪切下相翻转转慢，导致形成了部分不稳定“双连续”相态，这时共混物粘度和模量反而比小振幅振动下制备的共混物的高。一个描述该体系表面张力／液滴半径之比与剪切速率关系的经验表达式较好地分析了流变参数与微观相形态之间的关系，说明了振动促使分散相粒子的破碎和两相的分散，确实影响共混物的相形态。