不同应变率下聚甲醛纤维机场道面混凝土弯曲性能研究

机场道面混凝土结构在不同性质荷载作用下的力学行为受应变率的影响较大。为研究应变率对聚甲醛纤维机场道面混凝土(PFAPC)弯曲性能的影响,通过四点弯曲试验,分析不同应变率(10^-5～10^-1 s^-1)下PFAPC抗弯挠度、弯曲模量、弯曲强度及韧性指数的变化规律,并观察断口纤维的微观形貌,总结不同应变率下的纤维失效模式。结果表明：PFAPC的弯曲峰值强度、极限抗弯挠度及弯曲模量随应变率的增加呈上升趋势;与峰值强度相比,应变率对PFAPC残余强度影响较小,但随应变率增大总体呈上升趋势;与极限抗弯挠度相比,峰值挠度随应变率的增加波动上升;聚甲醛纤维在各应变率作用下主要为拔出破坏模式;PFAPC在车辆及飞机冲击作用下能吸收较大能量,呈现出一定的延性破坏特征,具有良好的弯曲韧性。     

湿筛混凝土动态受压力学性能及破坏形态细观数值模拟

湿筛混凝土通常用来代替由于骨料粒径较大而不便开展物理试验的水工全级配混凝土。为了研究加载速率对湿筛混凝土力学性能及破坏形态的影响,从细观角度出发,运用颗粒流离散元软件PFC^2D建立湿筛二级配混凝土细观数值试件,根据拟静态单轴压缩(应变速率10^-5 s^-1)试验数据标定出数值试件中砂浆颗粒之间、粗骨料颗粒之间及砂浆颗粒与粗骨料颗粒接触面之间的细观参数,进而开展应变速率为10^-4 s^-1、10^-3 s^-1、10^-2s^-1的动态加载并进行动态力学性能及破坏形态的数值模拟和机理分析。结果表明,不同应变速率下试件的应力-应变曲线形状相近,峰值应力随着应变速率的增加而增大,增长率为7.3%～37.9%,峰值应力处应变增大幅度不大。试件破坏形态与物理试验现象吻合较好,随着应变速率的增加,裂缝数量不断增加,裂缝分布趋于均匀,裂缝数量增长率平均为峰值应力增长率的4.2倍。此外,随着应变速率的增加,数值试件内部...     

聚氨酯涂层加固混凝土梁的力学性能研究

通过对混凝土试件进行试验研究,在应变率为0.000 3 s^-1和0.065 s^-1的加载条件下进行三点弯曲试验,模拟静态荷载和冲击荷载,评估聚氨酯(PU)涂层在静态荷载和冲击荷载作用下增强混凝土试件力学响应的有效性。结果表明,PU涂层(在混凝土试件的正面或反面)的应用对提高混凝土结构的延性具有积极作用,最大应变和累积应变能随着PU涂层厚度的增加近似线性增加,反面涂覆的方法在静态荷载作用下对混凝土结构的加固效率更高,采用正面涂覆的方法可增强混凝土结构的抗冲击性,通过增加涂层厚度能有效提高加固能力。PU涂层在试件的最终破坏过程中不会脱胶,这意味着材料具有良好的附着力,能有效减弱试件的破碎效应。     

低温下泡沫混凝土的动态力学性能

为了研究低温下泡沫混凝土的动态力学性能,采用φ100 mm的铝制分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对不同温度下泡沫混凝土试件进行冲击压缩试验,得到了不同温度、应变率下的泡沫混凝土的应力应变曲线、能量参数、破碎形态等。结果表明:当应变率在62.59 s^-1以下时,泡沫混凝土应力应变曲线分为线弹性阶段、屈服阶段、破坏阶段;当应变率超过62.59 s^-1时,其应力应变曲线分为线弹性阶段、屈服阶段、局部失稳、应力平台、破坏阶段;常温、0 ℃、-10 ℃、-20 ℃和-30 ℃下,泡沫混凝土的动态抗压强度以及吸收能在对应的应变率分界点前表现出显著的应变率效应,但超出该分界点后,应变率效应便不再明显;泡沫混凝土的动态峰值抗压强度与吸收能随温度的降低而提高,但峰值应变随温度降低而降低;泡沫混凝土冲击破碎后的块度随着温度的降低逐渐变大。在低温环境下泡沫混凝土的抗动载设计中,对于泡沫混凝土的峰值抗压强度、吸收能,应优先考虑温度效应的影响,而对于其峰值应变,应优先考虑应变率效应。     

不同应变速率下橡胶混凝土损伤本构模型

为获得低应变速率下橡胶混凝土的力学性能,本文进行了不同应变速率下橡胶混凝土的轴压试验,分析了混凝土细骨料的橡胶颗粒体积替换率和应变速率对橡胶混凝土力学性能的影响规律。结果表明,随着应变速率的增加,橡胶混凝土的应力-应变关系曲线和抗压强度均呈现增大的趋势,橡胶混凝土初始损伤值呈现递减的趋势,但应变速率对橡胶混凝土的弹性模量影响不显著。当应变速率从3.3×10^-5/s增加至3.3×10^-3/s时,橡胶体积替换率为0%、20%和30%的橡胶混凝土抗压强度分别增加了31%、24%、10%。当橡胶体积替换率率从0%变化到30%时,承受应变速率为3.3×10^-5/s、3.3×10^-4/s和3.3×10^-3/s的橡胶混凝土抗压强度分别减少了17%、15%、30%;橡胶混凝土的耗能随着加载速率的增加,整体呈现增大的趋势。最后基于试验数据建立了不同应变率下橡胶混凝土的损伤本构关系模型,并采用试验数据验证了新建立模型的准确性。     

熔融沉积工艺参数对热塑性聚氨酯弹性体静动态力学性能的影响

为揭示通过熔融沉积成型（FDM）工艺制备的热塑性聚氨酯弹性体（TPU）的静动态力学性能及工艺参数对其力学性能的影响,采用万能材料试验机和分离式霍普金森压杆（SHPB）实验装置对使用3种打印速率（10、40、70 mm/s）和3种喷头温度（200、220、240 ℃）制备的TPU开展准静态（0.01 s^-1）和动态（1 000 s^-1）加载下的力学性能试验,并进行工艺参数优选,同时进一步获取了材料在较宽应变率范围（0.001~2 500 s^-1）的应力?应变样本空间数据。结果表明,准静态和动态加载下,喷头温度220 ℃、打印速率40 mm/s为最优工艺参数;试样在准静态和动态下均具有应变率效应;准静态下试样超弹性特征显著,动态下结合朱?王?唐（ZWT）方程构建的材料黏弹性本构模型拟合曲线与实验曲线吻合较好;采用最优工艺参数制备的试样出现明显“微相分离”现象。     

聚丙烯纤维混凝土基本力学性能

聚丙烯纤维是一种高强聚丙烯束状单丝纤维,具有性价比高、抗裂性能优良、分散性极佳等特点。针对C30混凝土强度等级,研究了聚丙烯纤维掺量为0.4%、0.8%、1.2%,粉煤灰掺量为10%、20%、30%情况下,混凝土试块的抗压和劈裂拉伸性能。试验结果表明,在掺入粉煤灰和聚丙烯纤维情况下,当粉煤灰掺量为20%,聚丙烯纤维掺量为0.8%时,抗压强度达到最大值;对于劈裂拉伸强度,当粉煤灰掺量为30%,聚丙烯纤维掺量为1.2%时,劈裂拉伸强度达到最大值。可见,聚丙烯纤维对混凝土的抗压强度和劈裂拉伸强度具有增强、增韧的效果。     

抽水蓄能电站高性能抗裂面板混凝土力学性能试验研究

为了提升抽水蓄能电站抗裂面板混凝土的综合性能，设计了不同配合比下高性能抗裂面板混凝土的力学性能试验。结果表明：水胶比对抗裂混凝土强度、耐久性和极限拉伸变形有重要影响；水胶比设计为0.33,硅粉和聚丙烯纤维对面板混凝土的强度和抗拉特性有明显的提升作用，而膨胀剂和聚丙烯纤维可以对混凝土干缩变形、自身体积变形以及裂缝的产生起到很好的抑制作用；综合考虑混凝土的各项力学性能以及单位线性变化量，得到高性能抗裂面板混凝土的最佳配合比方案为：水胶比0.33,粉煤灰、硅灰、膨胀剂、纤维掺量分别为60 kg/m³、20 kg/m³、21 kg/m³和0.6 kg/m³。     

热变形条件下42CrMo合金材料流动应力本构方程研究

本文利用Gleeble-1500型热模拟机研究了850℃至1 150℃变形温度和0.01 s^-1至50 s^-1应变率条件下42CrMo合金材料的热变形行为。试验结果表明：在低应变条件下真应力—应变曲线达到峰值应力，随后随应变增加到高应变，流动应力持续降低，出现了一种动态流软化现象。应力水平随着变形温度和速率的增加而降低，可以指数方程的Zener-Hollomon参数为例。本文提出以应变补偿方式描述高温下42CrMo合金材料流动应力，应变速率和应变温度关系的修正模型。42CrMo合金应力—应变关系的预测结果与实验结果吻合较好。     

同轴管甲烷逆流燃烧器中火焰结构与燃烧稳定性

用骨架反应机理对同轴管甲烷逆流燃烧器进行分析能够很好地了解火焰结构与燃烧器内的温度分布,并得到各处的火焰拉伸率及相关参数。随着空气流量（Q_A）的增加,火焰形状由扁平型变化为弯曲型,并逐渐将内管管口包覆,火焰厚度逐渐减小。当量比（ER）较大时,火焰附近温度与物质的分布较为稀疏,而ER较小时,其分布较为紧密。内管壁面上热通量H_f随着的Q_A增加而逐渐加强;总的传热量H在Q_A=2540 ml·min^-1达到最大。当ER≥3.00时,火焰拉伸率κ开始时缓慢变化,在越过燃烧器内管边缘后快速增加,但最终不大于65 s^-1。在ER<1.00时,火焰呈弯曲状,长度较长,κ值变化剧烈,最大可以达到638 s^-1,并在火焰末端κ值变为负数,最小值为-262 s^-1。     

混凝土静动态轴向拉伸力学性能

为了解动荷载作用下混凝土结构响应特点,探讨轴向拉伸作用下混凝土静动态力学性能关系,通过对棱柱体混凝土试件进行轴向拉伸试验,分析了7种不同应变速率条件下混凝土试件应力--应变关系曲线、轴向拉伸强度、弹性模量、峰值应变的变化规律。结果表明:随着应变速率的不同,混凝土试件破坏形态发生了变化;混凝土动态轴向拉伸强度、弹性模量和峰值应变均随着应变速率的增加而逐渐增大;混凝土动态轴向拉伸强度、弹性模量和峰值应变增长因子同动静态应变速率比值的对数呈线性增长关系。     

早龄期补偿收缩钢纤维混凝土SHPB劈裂抗拉性能分析

为了分析早龄期补偿收缩钢纤维混凝土(SCSFRC)在冲击载荷作用下动态劈裂破坏情况,本文采用HCSA膨胀剂(掺量8％)和压痕波纹型钢纤维(体积掺量1.0％)配制7d龄期混凝土试样进行SHPB劈裂抗拉试验.通过理论分析,得出在冲击荷载作用下,混凝土试件动态抗拉强度、应变率和应变的计算公式,并利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,模拟试件在分离式霍普金森压杆实验装置上受冲击时动态劈裂破坏过程.试验结果表明:SCSFRC与普通混凝土试样整体破坏特征相似,沿对心压缩轴线表面上的破坏顺序是由从两个冲击端部向中心发展的,与有限元软件计算结果一致;从应力-应变图可以看出,钢纤维对混凝土劈裂抗拉强度提高明显,对于SCSFRC试件应变率在2.25 s-1时,动态劈裂抗拉强度达到5.30 MPa,普通混凝土应变率2.21 s"时,动态劈裂抗拉强度达到4.48 MPa,应变率相近情况下,SCSFRC劈裂抗拉强度比普通混凝土增加18.3％,且SCSFRC具有较完整的破坏形态.     

高压静电场对纤维素Iβ中甲醛扩散的影响

采用分子动力学的方法,进行了在不同高压电场作用下,甲醛分子在纤维素Iβ中扩散运动的模拟。结果表明：当电场强度从0增大到10⁹ V·m^-1时,扩散系数由5.64×10^-10 m²·s^-1增大到7.768×10^-10 m²·s^-1,增大了约38%,说明高压静电场加强了甲醛分子在纤维素Iβ中的扩散运动,提高了扩散系数;电场强度能有限增强纤维素链的整体移动,并不会破坏纤维素的稳定性;高压静电场的施加,改变了甲醛分子与纤维素Iβ相互作用,提高了静电作用、范德华作用和总相互作用。     

端面摩擦对玻璃压缩强度的影响

为了研究端面摩擦对玻璃压缩强度的影响,采用铜箔和凡士林对压缩接触面进行减摩处理,使用MTS试验机对钠钙硅玻璃样品进行应变率为10^-4 s^-1的准静态压缩试验,利用高速摄影记录了试件的破坏过程,进一步分析了玻璃强度的统计分布规律。试验结果表明:玻璃样品的接触面只有凡士林时,在压缩过程中出现显著裂纹及部分表面碎片脱落;玻璃样品在接触面加入铜箔后再涂凡士林,整个压缩过程受力均匀,未出现显著裂纹或碎片脱落,呈现为理想的均匀压缩状态。端面摩擦力的降低导致玻璃压缩强度的显著降低,这主要是因为减小摩擦力使试样端部所承受的横向约束变弱,试样处于更加接近单轴应力的状态,一定程度上减少了围压引起的强化效应。     

纳米材料对超高性能混凝土动态力学特性的影响实验研究

对掺入不同种类和含量纳米材料的超高性能混凝土分别进行了静、动态压缩和劈裂试验,分析了纳米材料种类及其含量对超高性能混凝土材料动态力学特性的影响,给出了超高性能混凝土动态增长因子曲线.结果表明:超高性能混凝土为应变率敏感性材料,超高性能混凝土的动态强度随着应变率的增大而增强;纳米材料种类对超高性能混凝土动态强度的影响不明显,但对其动态增长因子影响比较显著;纳米材料含量对超高性能混凝土动态强度和动态增长因子影响明显,适宜的掺量能够更有效地改善超高性能混凝土的动态力学性能.     

淀粉/PP基发泡包装材料静态缓冲性能分析

以淀粉/聚丙烯(PP)基发泡缓冲包装材料为研究对象，通过静态压缩试验得到材料的应力-应变曲线和能量吸收图，研究了初始应变率和湿度对该材料静态压缩缓冲性能的影响，构建了基于初始应变率和相对湿度的静态压缩本构模型。结果表明，当静态压缩时，材料的应变率效应较显著。该材料的应力和能量吸收随着初始应变率的增大而增大。当相对湿度为50%,应变为0.6时，随着初始应变率由0.002 s^-1增大至0.01、0.017、0.033、0.05 s^-1,材料的应力分别增大了5.4%、12.51%、20.97%、26.3%,能量吸收分别增大了0.69%、7.18%、12.27%和19.21%。湿度对该材料的影响较大，该材料静态压缩力学性能随着相对湿度的增大显著降低，当初始应变率为0.017 s^-1,应变为0.6时，随着相对湿度由50%增大至70%、80%、90%,该材料的应力分别下降了7.26%、19.39%和39.42%,能量吸收分别下降了17.93%、25.7%和43.84%。另外，构建了基于初始应变率和湿度的淀粉/PP基发泡材料的静态压缩...     

聚丙烯纤维对混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的影响

以混凝土试件的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度为评价指标,评价了聚丙烯纤维对混凝土抗硫酸盐干湿循环侵蚀性能的影响。结果表明,随着聚丙烯纤维长度的不断增大,混凝土试件在硫酸盐溶液中干湿循环60次后的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度值均呈现出先增大后减小的趋势,聚丙烯纤维长度为16mm时,力学性能最好;当纤维的长度相同时,随着纤维掺量的增大,混凝土试件的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度值均是先增大后减小,纤维的掺量为2kg·m^-3时,其抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度值均可以达到最大。研究结果认为,聚丙烯纤维的掺入能够有效提高混凝土试件的抗硫酸盐侵蚀能力,选择聚丙烯纤维的长度为16mm,掺量为2kg·m^-3,此时,混凝土试件的各项力学性能均可以达到最佳。     

基于金属配位键交联的聚肟氨酯的制备与性能研究

采用丁二酮肟(DMG)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚四氢呋喃二醇(PTMG)合成了线性室温自愈合的聚肟氨酯(DOU-PU),接着将不同的金属离子(Cu²⁺和Zn²⁺)分别引入DOU-PU分子链中,得到含有不同金属配位键的Cu-DOU-PU、Zn-DOU-PU弹性体,探究金属离子对弹性体力学性能及自愈合性能的影响。结果表明：DOU-PU的拉伸强度达到7.3 MPa,室温自愈合16 h的拉伸强度恢复率达到82.2%,Cu-DOU-PU和Zn-DOU-PU弹性体的拉伸强度分别是DOU-PU的1.73和2.64倍,室温自愈合16 h自愈合率分别在64.6%和65.8%。金属配位键的存在提高了弹性体的玻璃化转变温度,降低了热分解温度。     

应变速率对SiC拉伸行为影响的分子动力学模拟（英文）

采用分子动力学方法对Si C单晶应变率敏感性及其失效机理进行了研究。模拟了室温下不同应变速率对立方Si C单晶[001]方向的拉伸行为的影响。当应变速率在0.01~10 ps~(–1)时,拉伸强度随应变速率的提高而增加。拉伸过程中Si C晶体发生非晶转变导致强度提高。当应变率低于0.01 ps~(–1)时,晶体在(111)面上发生破坏,强度趋于71.4 GPa。应变率大于10 ps~(–1)时,晶体强度达到243 GPa,并未发生非晶转变。     

导向管喷动流化床中废弃印刷线路板的非金属颗粒包覆改性

以3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550)为改性剂,在导向管喷动流化床内对废弃印刷线路板的非金属颗粒(NPWPCB)进行包覆改性,研究了颗粒包覆过程中KH-550溶液(体积分数20%)用量、喷雾速率、雾化气速、床层温度及喷动气速等操作参数对NPWPCB改性效果的影响。以聚丙烯(PP)为基体、改性NPWPCB为填料,采用挤出注塑工艺制备了PP/NPWPCB复合材料。通过红外光谱图和扫描电子显微镜对改性前后NPWPCB表面官能团及复合材料冲击断面微观形貌的分析表明,KH-550可以增加NPWPCB与PP基体之间的界面黏结强度,提高PP/NPWPCB复合材料的力学性能。当KH-550溶液用量为75 ml、喷雾速率为3.2 cm·s^-1、雾化气速为58.98 m·s^-1、床层温度为80℃、喷动气速为29.49 m·s^-1时,复合材料的弯曲、拉伸和冲击强度较改性前分别提高了15.07%、17.52%和16.32%。