建筑结构用再生混凝土水平受力构件研究进展

建筑结构水平构件混凝土用量较大,且对混凝土力学性能要求相对不高,更适合再生混凝土的结构化应用。本文总结分析了国内外学者及笔者所在课题组近年来在再生混凝土材料性能、钢-再生混凝土黏结性能以及钢筋再生混凝土板、梁和钢-再生混凝土组合板、组合梁等水平受力构件力学性能方面的研究成果。结果表明：研究学者针对再生混凝土的材料性能进行了三十余年的试验研究与机理分析,积累了充足的试验数据,并提出了相对可靠的预测模型,为其在建筑结构中的应用奠定了基础;通过对钢筋再生混凝土板与梁的受弯、受剪以及长期性能的试验研究与理论分析,提出了成套的钢筋再生混凝土水平受力构件设计方法,现已纳入了再生混凝土结构技术规程;近十年来,研究学者对钢-再生混凝土组合板与组合梁的受弯、受剪以及长期性能进行了试验研究与有限元分析,发现再生混凝土在组合结构中的应用是可行的,但相关研究尚待深入。未来仍需对再生混凝土水平受力构件设计方法的可靠度进行系统研究,并拓展再生混凝土水平受力构件的疲劳性能、耐久性能及抗火性能等研究。     

轮胎中低频噪声的降噪结构设计及性能分析

针对轮胎中低频（500～2000 Hz）噪声的吸收问题，设计了一种组合吸声结构，该结构由多孔材料和卷绕空腔结构组成。结合多孔材料和卷绕空腔的吸声原理，建立了组合式吸声结构的理论分析模型，推导了模型吸声系数表达式；利用有限元分析法，分析了组合式吸声结构在中低频频段内的吸声性能。结果表明，组合吸声结构在500～2000 Hz频段内吸声性能良好，在1092 Hz频率附近出现吸声峰值，接近完美吸声。相较于单一的多孔材料，该组合式吸声结构的吸声性能有了较大的提升；通过改变组合式吸声结构中多孔材料体积占比，研究了吸声性能的变化规律，通过绘制反射系数的复频率平面分布情况，并结合声阻抗匹配条件分析了结构的吸声机理；在阻抗管中对该组合式吸声结构进行吸声测试，验证了理论解析模型和有限元模型的正确性。将组合吸声结构与毛毡轮罩材料叠加，研究了叠加后的吸声性能，并提出了进一步提升吸声性能的措施。该组合吸声结构的吸声峰值频率可根据多孔材料体积占比调控，且总体厚度小，在轮胎中低频噪声控制中具有一定的效果。     

凝胶成型法制备多孔羟基磷灰石生物陶瓷及其性能研究

介绍了一种新型的凝胶成型法来制备多孔羟基磷灰石支架材料.利用体视显微镜等对制备的多孔羟基磷灰石孔洞结构进行观察.结果表明这种方法可以很好地控制多孔支架材料的孔洞结构与大小.孔分布均匀且内部连通,孔径在300μm～500μm之间.体外模拟试验表明羟基磷灰石具有良好的生物相容性,这种孔洞结构的特点更有利于骨细胞的生长.对压缩性能和孔隙率的测定结果表明,压缩强度和孔隙率随不同工艺参数的变化而变化.     

多孔碳质材料在氧还原电催化中的应用

氧气的电化学还原(氧还原)反应是多种能量存储与转化装置中的关键电化学步骤,氧还原的难易程度决定了这些装置综合性能的好坏。氧还原反应自身的动力学过程缓慢,通常需要催化剂来提高反应速率。碳质材料在其中发挥着非常重要的作用,常见氧还原催化剂铂、钯等贵金属及近期出现的多种非贵金属,大多是负载于各种纳米碳质材料或直接利用掺杂纳米碳质材料作为催化剂,包括各种多孔炭或基于多孔炭的材料。因此,多孔碳质材料的发展对于氧还原催化剂的研究与发展起到了促进作用。本文从多孔碳质材料制备手段出发,论述了多孔碳质材料在氧还原反应的作用,涵盖了贵金属催化剂载体到非(贵)金属催化剂等方面的研究进展。与此同时,对新型碳质材料调控多孔结构的方法加以阐述,并对未来新型多孔碳质材料用于氧还原催化剂的前景和方向进行了展望。     

泡沫混凝土在建筑工程中的应用

泡沫混凝土是利用物理方法制备泡沫，再将泡沫加入到胶凝材料、粉煤灰、填料、水及各种外加剂组成的料浆中，经搅拌、浇注成型、养护而成的多孔轻质材料。由于泡沫混凝土中含有大量封闭孔隙，所以有轻质、保温、隔热、耐火及隔音的性能。     

泡沫混凝土在建筑工程中的应用

近年来，国内外都非常重视泡沫混凝土的研究与开发，使其在建筑领域的应用越来越广。泡沫混凝土是利用物理方法制备泡沫，再将泡沫加入到胶凝材料、粉煤灰、填料、水及各种外加剂组成的料浆中，经搅拌、浇注成型、养护而成的多孔轻质材料。由于泡沫混凝土中含有大量封闭孔隙，所以有轻质、保温、隔热、耐火及隔音的性能。     

石墨质多孔炭的制备及其双离子电容储能机理

作为锂离子电池和超级电容器的结合，锂离子电容器由于兼备电池和电容器的优点而受到了广泛关注。然而因其正极双电层电容行为的储能机理，锂离子电容器的能量特性受到了较大的限制。因此，为了从根本上增强锂离子电容器正极材料性能，本研究提出了双离子电容器的储能机理。以柠檬酸钾/镁/铁为原料，合成了兼备石墨质结构与层次化多孔结构的石墨质多孔炭，并以其为正极材料，实现了兼具锂离子电容器正极离子吸附行为与双离子电池正极阴离子插层行为的双离子电容储能。由于石墨质多孔炭结构中石墨质结构在高电位下由阴离子插层反应贡献的额外平台容量以及对于材料导电性的增强，石墨质多孔炭正极材料的能量特性明显超过多孔炭及人造石墨正极，实现了从储能机理的层面的器件性能增强。     

混凝土多孔砖墙体抗震性能试验研究

该文对6片混凝土多孔砖墙体进行了低周反复荷载试验研究,研究了不同类型混凝土多孔砖墙体在低周反复荷载作用下的变形规律、破坏形式、承载能力及抗震性能,探讨了高宽比、构造柱和墙体开洞对墙体初裂荷载、极限荷载和变形性能方面的影响,提出了混凝土多孔砖墙体抗剪承载力公式,研究成果可供混凝土多孔砖砌体结构的设计与研究参考。     

基于分层壳单元与纤维梁单元组合剪力墙滞回性能分析

为系统研究带边框组合柱剪力墙组合结构的抗震性能,基于分层壳单元与非线性纤维梁单元,在ABAQUS软件中进行用户材料模型子程序二次开发。用分层壳单元模拟剪力墙,纤维梁单元模拟外围组合框架,分别对钢管混凝土组合框架、带钢管混凝土边框柱及型钢混凝土边框柱的组合剪力墙进行低周往复加载试验数值模拟。计算、试验结果总体吻合较好。在此基础上,对比分析该类组合剪力墙滞回性能、受力特征及破坏特征,数值模拟获得墙板在典型时刻的裂缝分布等与实测结果接近。研究表明,采用分层壳单元与纤维梁单元能较准确、有效模拟带边框柱组合剪力墙体系的滞回性能,亦能较好描述剪力墙裂缝发展情况。该方法可为实现高层建筑钢与混凝土混合结构体系抗震性能有效、准确的数值模拟分析提供参考。     

GFWRP管增强混凝土柱的轴压泊松比

为完善和发展GFWRP管增强混凝土柱的设计与计算理论,设计并制备了不同管径、壁厚及缠绕角的GWFRP管混凝土柱试件。进行了轴心压缩试验并对试验结果回归分析,得到GFWRP管混凝土柱轴心压缩过程中转折点及峰值点的泊松比变化方程和相应的应变预测公式,得到组合结构轴压全过程的泊松比变化预测方程。可由给定的组分材料性能预测组合构件的极限泊松比和极限应变,达到预测实际工程中GFWRP管混凝土柱抗力与变形性能的目的。通过试验及计算结果对GFWRP管混凝土与传统钢管混凝土的泊松比变化趋势进行了对比分析,发现两者变化规律完全不同。进一步探讨了GFWRP约束管的纤维缠绕角对组合结构轴压泊松比的影响。结果表明,纤维缠绕角与轴压泊松比近似成反比关系。为制定合理的GFWRP复合材料增强混凝土柱规范提供了理论依据。      

直线压缩机用多孔质气体轴承的仿真与实验

采用气体轴承的主动耗气技术可以实现直线压缩机的无油润滑和非接触运行,以保证运行可靠性。为研究多孔质轴承的结构参数和压缩机设计参数对耗气量的影响,本文以R600a为制冷工质,建立了多孔质气体轴承模型,利用Fluent对耗气量进行了仿真模拟计算,基于该模型模拟分析了多孔质材料厚度、间隙气膜厚度、排气压力、压缩机频率和排量占比对气体轴承耗气量和耗气率的影响,并通过实验测试验证了该模型的准确性。结果表明：气体轴承耗气量的仿真结果和实验测量的误差在±15%以内。根据耗气率给出了最佳的设计参数组合,为直线压缩机用多孔质气体轴承优化设计提供了参考。     

侧向撞击荷载下FRP管-混凝土-钢管组合梁抗撞性能的理论分析模型

基于ABAQUS有限元软件为平台建立了FRP管-混凝土-钢管组合结构在低速侧向撞击荷载下的有限元计算模型,该模型计算结果与现有试验结果对比后吻合良好,能够较好地模拟FRP管-混凝土-钢管组合结构在侧向撞击作用下的性能。同时利用该模型进行了有限元参数分析,通过改变冲击能量和空心率来分析它们各自对该组合结构撞击性能的影响。得出的结论是冲击能量对该组合结构跨中极限挠度影响显著,但冲击力平台值却几乎不变;空心率对该组合结构抗撞击性能影响较大,尤其是当空心率在0.6~0.8范围内时组合结构展现出良好的抗撞击性能,且当空心率χ=0.7时,FRP管-混凝土-钢管组合结构表现出的抗冲击力学性能最好。这些研究对进一步开展FRP管-混凝土-钢管组合结构的抗撞击性能研究提供了一定的参考依据。     

磁性多孔碳材料的研究进展

磁性多孔碳材料同时具有磁性和多孔性质,其拥有丰富的孔道结构、高的比表面积、高孔容、良好的活性位点和磁性可分离等优异的性能,可以很好的解决多孔碳材料在应用过程中难分离回收等问题,因此,磁性多孔碳材料已经在吸附领域得到广泛的应用.按照孔径大小、磁性强弱以及组合方式的不同将磁性多孔碳材料进行了分类,并综述了近年来磁性多孔碳材...     

硅基含能材料爆炸性能研究

采用电化学双槽腐蚀法在P型单晶硅片表面生长多孔硅膜。通过扫描电镜（SEM）、能量色谱（EDS）对多孔硅结构参数以及多孔硅含能材料性能进行了分析,同时进行了爆炸性能测试。结果表明：采用电化学腐蚀法可以制备出20nm左右孔径的多孔硅膜;通过原位装药技术形成的多孔硅含能材料在开放空间以及热能、机械撞击、电能、激光能量刺激下发生猛烈爆炸作用。     

高强钢管UHSC轴压柱整体稳定性能研究

为了解高强材料组合结构的受力性能,开展了7根高强钢管超高强混凝土(UHSC)轴压柱的整体稳定性能试验,探讨了长径比对其破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-挠度曲线以及钢管应变等力学特征的影响.试验结果表明,长径比对高强钢管UHSC柱整体稳定性能的影响机理与普通钢管混凝土柱类似,但前者组成材料弹性比例高,更易发生突然的失稳弯...     

用于光催化的金属氧化物多孔材料的研究进展

金属氧化物材料的多孔化制备受到越来越多的关注,由于其大的比表面积、较多的活性位点、便于物质传输的双连续结构等特点,在环境保护、能源、精细化工等各个领域得到广泛的应用。本文综述了几种多孔金属氧化物材料(二氧化钛、铋系半导体、氧化锌、氧化亚铜等)在光催化领域的最新研究进展,分析了多孔氧化物的制备工艺、生长机理、光催化性能,最后对多孔氧化物材料的制备、改性及光催化性能进行了总结,并对未来的发展方向进行了展望。     

多孔炭材料的设计合成及CO_2吸附分离研究进展（英文）

温室效应日渐显著,CO_2的捕集与利用已成为一个全球性的科学研究热点。碳质吸附材料因其结构的可设计性、孔隙结构发达和化学性质稳定等特点,在气体分离领域发挥着重要的作用。本文主要介绍了近年来多孔炭材料在CO_2吸附分离领域的研究进展情况,着重介绍了提高CO_2吸附分离效率的主要方法与策略,并对碳质吸附材料未来的发展趋势进行了评述。     

钢管混凝土边框内藏钢桁架组合核心筒抗震性能试验研究

提出了钢管混凝土边框内藏钢桁架混凝土组合核心筒,为了解其抗震性能,进行了1个钢管混凝土边框混凝土组合核心筒和1个钢管混凝土边框内藏钢桁架混凝土组合核心筒的低周反复荷载试验研究,2个试验模型为1/6缩尺。在试验基础上,分析比较了2个核心筒的承载力、延性、滞回特性、耗能能力、刚度衰减过程和破坏特征,分析结果表明:钢管混凝土边框内藏钢桁架混凝土组合核心筒抗震性能较好。在试验研究基础上,建立了钢管混凝土边框内藏钢桁架混凝土组合核心筒承载力简化力学计算模型与公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

多次侧向冲击下双层钢管混凝土结构的响应分析

利用落锤试验研究了双层钢管混凝土组合结构在多次侧向冲击作用下的抗冲击性能,分析了该组合结构在侧向冲击下的变形机理,并获取了双层钢管混凝土试件在历次冲击过程中的冲击力时程曲线以及历次冲击后的整体变形和凹陷变形数据。试验数据表明:外层钢管及其厚度对该组合结构的抗冲击能力和整体弯曲变形的大小有显著影响;混凝土层有效限制了结构的凹陷变形。相比于传统的空钢管,双层钢管混凝土结构在多次冲击荷载作用下显示了良好的抗冲击性能——更小的整体和凹陷变形,以及较高的吸能能力。     

多腔矩形纤维增强复合材料约束混凝土组合短柱受压性能

为改善矩形拉挤型材受力性能,提高混凝土约束效率,提出一种多腔矩形纤维增强复合材料约束混凝土组合短柱。对多腔矩形纤维增强复合材料管及其约束混凝土构件进行了轴压试验,研究了多腔结构及增设格构腹板对拉挤型材约束混凝土结构破坏模式、峰值承载力及其延性特征的影响。试验结果表明,多腔结构有效改善拉挤型材脆性破坏特征,构件破坏前有明显征兆;多腔结构有效改善拉挤型材受力性能及其混凝土约束效率,其中拉挤型材承载力平均提高53.08%,约束混凝土强度平均提高约27.45%。增设格构腹板有效改善材料界面粘结性能,延缓约束面层局部屈曲,提高结构整体变形能力,其中格构增强多腔混凝土组合构件延性系数平均为2.23,远高于无格构构件的1.88;增设格构腹板进一步提高多腔结构混凝土约束效率,结构具有更高的峰值承载力,其中多腔约束混凝土构件承载力最大提高21.17%,远高于无格构构件的7.44%。此外,提出一种简易计算模型,分别对多腔矩形纤维增强复合材料管及其约束混凝土构件的峰值承载力进行了理论计算,计算结果与试验较一致。