不同温度条件下水工沥青混凝土动态抗压特性研究

为研究水工沥青混凝土动态力学性能，对水工沥青混凝土在不同温度条件下进行了动态抗压试验。试验结果表明：水工沥青混凝土的破坏模式具有显著的应变率效应，应变速率为10-5/s和10-4/s时，破坏模式主要为黏结破坏；应变速率为10-3/s和10-2/s时，破坏模式主要为黏结破坏和骨料开裂。温度对试件应力应变特性有显著影响，当应变速率不小于10-4/s时，-5℃和0℃时试件呈现应变软化现象；5℃时应变软化逐渐向应变硬化转变。当温度恒定时，水工沥青混凝土的吸能能力、弹性模量、抗压强度随应变速率增加而增加。对弹性模量和抗压强度的动态增强因子进行分析，给出了水工沥青混凝土在不同温度条件下弹性模量动态增强因子随应变速率变化的经验公式，非线性单轴动态强度S准则较好地反映了水工沥青混凝土在地震响应速率下动态抗压强度的增长特性。     

再生骨料水工沥青混凝土拉伸性能试验研究

为更大化地提高再生骨料在工程中的利用效率及工程效益，本文将再生骨料应用于水工沥青混凝土。针对水工沥青混凝土防渗体在工作环境中可能出现的结构拉裂破坏等问题，在温度为-10～10℃及应变速率为10-5～10-2 s-1条件下对再生骨料水工沥青混凝土拉伸性能展开试验研究。结果表明：随着温度的降低或应变速率的增加，试样的拉伸强度、拉伸模量增加，峰值应变减少，试样破坏截面中骨料断裂比例增加。基于试验结果采用对数型动态增强因子定量描述了应变率对拉伸力学参数的影响规律。与相同工况下天然骨料水工沥青混凝土拉伸性能对比，分析了两者拉伸性能的异同。结果表明再生骨料水工沥青混凝土各项拉伸力学性能较天然骨料水工沥青混凝土虽有一定程度的下降但其各项性能依旧满足规范设计要求。     

温度对水工沥青混凝土弯曲性能影响的试验

本文针对-30℃~ 25℃温度条件下的水工沥青混凝土开展了小梁弯曲试验,重点分析温度对水工沥青混凝土面板的各项力学性能指标的影响。试验结果表明：（1）温度对水工沥青混凝土的应力-应变特性有着密切关系。在-30℃~ 0℃温度区间,应力-应变曲线近似成线性关系,试件的应力达到峰值后发生断崖式下跌,呈脆性破坏;在0℃~ 25℃温度区间,试件应力达到峰值后经历一定程度的塑性变形后断裂,呈延性破坏。（2）水工沥青混凝土随着温度升高,其抗弯强度、弯曲模量逐渐降低,变形能力提高;随着温度的降低,峰值应变减小。（3）研究提出的经验公式较好反映了水工沥青混凝土在不同温度条件下弯曲性能的变化特性,与试验结果吻合较好。     

水工沥青混凝土直接拉伸力学性能试验研究北大核心CSCD

水工沥青混凝土的拉伸力学性能对深入研究高土石坝防渗体结构拉裂破坏等问题至关重要。针对现有水工沥青混凝土直接拉伸试验存在的问题,本文研发了可温控的直接拉伸试验装置,在-30~15℃环境中开展了直接拉伸力学性能试验研究;基于Mohr-Coulomb准则,分析了黏聚力和内摩擦角随温度变化的规律。试验结果表明:当温度小于0℃时,拉应力与应变大致呈线性关系,试件达到峰值应力随即断裂;当温度大于0℃时,试件达到峰值应力后经历了一定程度的塑性变形而后断裂,并随着温度的升高,塑性变形的范围越大。当温度由-30℃升高至15℃时,拉伸强度和黏聚力随温度的升高先增大后减小,温度为-20℃时,拉伸强度和黏聚力最大;拉伸模量随温度的升高而降低;峰值应变随温度的升高而增大;内摩擦角随温度的升高先减小后增大,温度为0℃时,内摩擦角最小;在拉伸荷载作用下,试件断裂面中骨料断裂的比例随温度的升高而减小。此外,本文提出的经验公式较好反映了拉伸强度、拉伸模量、峰值应变、黏聚力及内摩擦角随温度变化的规律,与试验结果吻合较好。     

非饱和水工混凝土水力系数反演研究

实际水工建筑物大部分区域的混凝土一般处于非饱和状态，当水工混凝土在服役过程中受到水的作用时将发生非饱和吸水，导致混凝土内部含水量增加进而产生湿胀变形，影响到长效服役混凝土水工建筑物结构应力应变状态。为了获得准确的非饱和水工混凝土水分扩散系数和湿胀系数，提出了一种基于“实测湿胀应变-正交设计-神经网络-数值计算”相结合的非饱和水工混凝土水分扩散系数和湿胀系数的反演方法，结合室内开展的典型龄期下浸水的非饱和水工混凝土湿胀试验数据，展示了提出反演方法的可行性。结果表明，水胶比0.5的水工混凝土在28 d龄期浸水时的水分扩散系数、形状系数和湿胀系数分别为3.98×10-12 m²/s、6.07和3.08×10^-3。     

碾压混凝土单轴动态力学性能研究

考虑到地震作用下大体积碾压混凝土结构响应的特点,对两种级配的碾压混凝土进行了单向应力状态下的动态拉、压试验,系统研究了应变速率对碾压混凝土单轴强度及变形特性的影响,分析了在不同应变速率下强度、峰值应变、极限应变以及弹性模量等特性的变化规律及其发生机理。结合碾压混凝土动态强度增量、弹性模量、峰值应变等与应变率之间的拟合公式,给出了描述碾压混凝土在不同应变速率下应力-应变全曲线的表达式,并对碾压混凝土的动态破坏过程进行了探讨,为开展碾压混凝土高坝的动力反应分析打下了基础。     

LED红蓝光光强及光周期对草莓匍匐茎生长和开花结果的影响

为探究不同LED红蓝光及光周期对草莓匍匐茎生长和开花结果的影响，以期找到最高效的植物工厂草莓育苗光环境配置，以“章姬”草莓为研究对象，设置了300μmol·m^-2·s^-1和500μmol·m^-2·s^-1两个光强，定植前25 d统一采用12/12 h光周期，25 d后设置12/12 h、16/8 h、24/0 h这3种光周期，共6种光环境处理。研究结果发现，25 d前草莓匍匐茎数增长缓慢，50 d前子苗数增长缓慢，50～65 d时间段子苗数增长速度最快。500μmol·m^-2·s^-1光强处理下，草莓株高、茎粗、地上部干鲜重、子苗数均显著高于300μmol·m^-2·s^-1光强下。其中，500μmol·m^-2·s^-1,24/0 h光周期处理下，产生了最多的子苗数、开花数和结果数；500μmol·m^-2·s^-1,16/8 h光周期处理...     

含水量及剪切速率对黄土抗剪强度特性的影响

为了进一步研究黄土抗剪强度特性的影响因素,对不同含水量的重塑黄土进行了不同剪切速率的直剪试验。试验结果表明,含水量及剪切速率对黄土的抗剪强度及抗剪强度参数有重要影响,抗剪强度及粘聚力随着含水量及剪切速率的增大均呈现增加后减小的变化趋势,且基本符合二次多项式的关系;内摩擦角随含水量及剪切速率的增大而减小。以库伦公式为基础进一步分析得到了考虑含水量和剪切速率的黄土抗剪强度的计算公式。     

混凝土冲击劈拉实验与细观离散元数值仿真

本文进行了混凝土霍普金森压杆冲击劈拉实验,实验结果反映了混凝土动态抗拉强度的应变率效应,实验观察到高应变率下混凝土的动态劈拉破坏模式。采用本文作者提出的基于背景网格的混凝土细观力学预处理方法,建立了混凝土颗粒离散元细观力学模型,对实验进行了细观数值仿真模拟;无论是在动强度提高规律还是动态破坏模式方面,细观数值仿真与实验结果均符合得较好,验证了该模型研究高应变率条件下混凝土材料动态力学性能的合理性与有效性;通过对不同应变率条件下数值仿真模型能量消耗的分析,说明在高应变率条件下,更加分散的裂纹形态与能量需求的增加是导致混凝土动强度提高的主要机理,加深了对混凝土材料动力特性的认识。     

不破碎颗粒材料三轴数值试验的模拟

水工材料的力学特性和细观机理难以用现有的连续体力学理论予以解释,颗粒滑移是影响水工材料强度和变形的一个重要因素。该文以钢珠构成的颗粒材料的室内三轴试验为基础,采用颗粒流方法对其细观力学特性及变形破坏过程开展一系列三轴数值试验研究,初步探讨不破碎散体材料一些细观变形机理。研究结果表明：围压越高,初始模量越大,初始泊松比越小;当摩擦系数大,颗粒刚度比小时,初始模量较大;加载过程中孔隙比随轴向应变的增大而增大,且孔隙比增大的速率随围压的增大而减小;低围压条件下,应力变形曲线呈小幅软化和硬化交替波动的形式。高围压条件下,应力变形曲线表现为以硬化为主要趋势的软化和硬化交替波动的形式;应力～应变曲线的波动主要是由于颗粒间局部咬合结构的破坏和重新调整所至。     

复合材料输电线杆应力－应变关系研究

采用自制的复合材料动态变温拉伸实验装置,研究了玻璃布-环氧层板（GFRP）在0 ℃、-30 ℃低温环境下的冲击拉伸力学性能,获得了在0 ℃、-30 ℃时GFRP材料的动、静态拉伸力学性能参数。结果表明：在10-5／s到1/s应变率范围和低温条件下GFRP材料具有明显的应变率效应和温度效应。在低温环境下,当应变速率提高时,拉伸强度明显增大;和室温情形相比,在低温环境下,GFRP材料的拉伸强度有所提高。实验还发现,在低温环境下GFRP材料具有动态韧性。     

冻融循环后砂岩卸荷过程应变能转化特征研究

为了探究寒区隧道围岩在开挖卸荷状态下的力学性质，研究经历不同冻融循环次数的砂岩在三轴卸围压过程中的应变能转化特征。结果表明：（1）随冻融循环次数增加，卸荷屈服过程中峰值强度明显降低，塑性变形过程中出现明显平台阶段；（2）应变能转化过程可分为四个阶段，在峰前卸荷过程中，轴压吸收的应变能主要转化为弹性应变能储存，而冻融循环产生的损伤则加剧了以上过程；（3）峰后应力跌落过程中，存储的弹性应变能迅速释放，耗散能迅速增加，环向回弹变形做负功消耗的应变能迅速增大；（4）破坏表现出张剪破坏特征，随冻融循环次数的增加，张裂纹数量增加，颗粒破碎更为明显。本研究对进一步揭示冻结岩石卸荷损伤破坏规律有着重要的意义。     

细粒硫酸盐渍土抗剪强度特性试验研究

影响天然硫酸盐渍土强度的因素众多,规律难以探索,为确定含盐量对硫酸盐渍土抗剪强度的影响,通过直剪试验研究了不同含盐量的硫酸盐渍土抗剪强度特性,研究表明:在直剪应力状态下,剪应力–剪切位移关系曲线有应变硬化(加工硬化)和应变软化(加工软化)两种形态,取决于含盐量、含水量、法向应力等因素。抗剪强度包线近似为折线型,与传统结构性土体包线形态一致,表明了硫酸盐渍土在直剪应力状态下仍然属于结构性土体。易溶盐含量对抗剪强度影响较大,总的变化趋势是:随着含盐量的增加,相同法向应力作用下的硫酸盐渍土的抗剪强度有不同程度的先减小后增大再减小的特点。     

水利工程流道混凝土结构修复材料及应用

水工流道混凝土冲蚀破坏十分常见,现有修复材料难以获得耐久性良好的修复结构。为达到更好的修复效果,通过室内试验对研发的组合修复材料进行水工环境下的力学性能、抗冲磨性能及热相容性测试;进行修复结构力学分析,最后在工程引水流道和溢流面进行了现场修复试验。结果表明：环氧界面剂与原混凝土之间的湿黏结强度达3.95 MPa,水下抗冲磨砂浆抗压强度达85.99 MPa,在柔性纳米陶瓷涂料保护下抗冲磨强度可达2545.2 h/(kg/m2),优于国内已有其他同类修复材料;与混凝土相容性好,可在高低温环境中适应混凝土的变形;该组合材料修复结构在-20℃ ~ 40℃环境下不会发生开裂或剥离破坏,结构整体性良好;现场修复效果良好,经过多次泄洪后,表面未出现任何明显损伤,可推广应用于同类工程。     

不同加载速率下干燥与饱和混凝土抗压性能试验研究分析

在准静态及中低加载速率下,开展了饱和与干燥混凝土力学性能变化的试验研究。与干燥的混凝土相比,饱和混凝土的峰值应变减小,弹性模量增大,饱和混凝土的强度对加载速率较为敏感:准静态加载条件下饱和混凝土的强度有所降低,随着加载速率提高饱和混凝土强度增加的较多。本文针对试验现象进行了机理分析,将饱和混凝土的力学性能的变化归结为混凝土孔隙和裂纹中的自由水对混凝土基体有着不同的作用形式;根据应力应变曲线的特点,探讨了饱和与干燥混凝土的统一应力应变全曲线方程;建立了不同加载速率下饱和与干燥混凝土的强度率相关模型,通过与试验数据的对比,本文模型可以较好地反映两种状态混凝土力学性能的变化趋势,     

4H-SiC LDMOSFET沟道迁移率影响因素的研究

为了研究4H-SiC金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）沟道迁移率和界面态密度的影响因素,通过在N型4H-SiC（0001）外延片上制备不同沟道长度和宽度的横向扩散MOSFET（LDMOSFET）,其干氧氧化的栅极氧化层在不同温度和时间的NO和/或N₂气氛中退火,测试了其输出和转移曲线,提取了有效迁移率和场效应迁移率,利用亚阈值摆幅法提取了界面态密度,并探讨了漏源电压、晶圆位置、温度对迁移率和界面态密度的影响。结果显示,LDMOSFET的沟道尺寸对沟道迁移率和界面态密度有显著的影响,增加NO的退火温度和时间可以提高沟道迁移率,1 250℃40 min NO退火和1 200℃70 min NO退火的LDMOSFET的常温峰值迁移率均约为45 cm²·V^-1·s^-1,沟道迁移率随测试温度的增加而增加,且高栅压下栅压比测试温度对迁移率的影响更大。     

架空输电线路导线压接握着力试验与分析

为了进一步探讨架空输电线路导线的压接质量,采用基于应变测量法的导线压接握着力试验,在3组9根不同工况下的液压导线压接管上粘贴应变片,通过应力与应变的变化规律分析导线压接质量。实验结果表明,随着荷载的逐渐增加,压接管的应变逐渐增大,初始阶段应变较小,之后应变值出现拐点并迅速增大,当压接管的应变达到极限拉应变后呈塑性延断;压接导线破坏特征主要表现为导线中钢芯被拉断后压接管塑性延断或铝线在压接处破断;3种不同工况下导线压接握着力均大于导线设计使用拉断力的95%,压接规程中提出的压接时钢压接管系统额定工作压力不低于80MPa,铝压接管系统额定工作压力不低于63 MPa[1]是可行的,压接保持时间对拉断力的影响不显著。     

泥沙颗粒级配对高速水流空化空蚀的影响

在小型循环式水洞中试验研究了非黏性沙颗粒级配对高速水流空化空蚀的影响。首先,在循环式水洞内筒中配制8种泥沙小于某粒径不同重量百分比(P<2%、12%、33%、47%、56%、70%、86%、100%)的挟沙水样,用红外测沙仪测定了挟沙水样的含沙量。利用压力数据采集系统实时量测了泥沙小于某粒径不同重量百分比P下水洞工作段(空化区、空蚀区)的压力;其次,试验采用不同强度混凝土试件,在相同含沙量S、小于某粒径不同重量百分比P的工况下,进行历时4 h的空蚀破坏试验。试验结果表明：在含沙量S=12 kg/m³,喉部流速V=38.6 m/s条件下,空化区测点压力随小于某粒径重量百分比P的增大而降低,促进了空化的发生;空蚀区测点压力则随小于某粒径重量百分比P的增大而升高,增强了空蚀的强度;混凝土试件强度相同时,混凝土试件的空蚀量随泥沙小于某粒径重量百分比的增大而增加;保持含沙量S和小于某粒径重量百分比P不变,高强度(f_cu=17.8 MPa)混凝土试件的抗空蚀能力明显比低强度(f_cu=13.7 MPa)试件高。     

内掺微生物水工混凝土的抗渗性能试验研究

有效改善水工混凝土防渗体的抗渗性能是提高其耐久性的关键。本文通过开展内掺科氏芽孢杆菌的水工混凝土抗渗试验,分析内掺不同浓度科氏芽孢杆菌对水工混凝土抗渗性能的影响规律;通过氮吸附试验,分析水工混凝土试样的微观孔隙特征,揭示内掺科氏芽孢杆菌对水工混凝土抗渗性能的影响机制。结果表明：内掺矿化微生物可显著提升水工混凝土的抗渗性能;随着内掺微生物浓度的增大,混凝土28 d水渗透性系数降幅呈先大后小的趋势,当内掺微生物浓度为9.8×10⁷ cells/mL时,混凝土的水渗透性系数降幅最大,28 d混凝土水渗透性系数减小了92%;氮吸附微观分析可知,混凝土内掺微生物可减少中大孔数量、细化孔隙,最可几孔径峰值降幅达47.65%,有效改善了混凝土内部的孔隙结构,降低了孔隙连通性,致使水工混凝土的抗渗性能有效提高。     

燃煤CO2发电系统两级压缩优化

相对于燃煤水蒸汽发电机组,高参数燃煤CO₂发电系统在效率、体积及选材方面都是具有潜在优势的新型发电系统。对燃煤CO₂发电系统中压缩冷却流程进行优化研究,以压缩机总耗功和系统效率为评价指标,采用EES软件模拟分析。首先分析常规燃煤CO₂发电系统中压缩机部分耗功及压缩机出口温度的变化规律,在此基础上依据能量梯级利用原理,提出优化系统。结果表明:压缩机总耗功随着低压压比增大先减小后增大,即低压压缩机存在最佳低压压比,当主蒸汽参数为30MPa/600 ℃时,最佳低压压比为1.66,系统效率为44.1%;低压压缩机出口温度随低压压比增加而增大,而高压压缩机出口温度变化趋势相反;优化压缩冷却流程,得到系统效率提高且随低压压缩机入口温度和压比增大而增加,当低压压缩机入口温度为160 ℃时,系统效率为46.2%,最佳压比为1.325。