单轴荷载作用下混凝土强度代表体尺寸定量研究

为从细观层次研究混凝土宏观力学性能,提出了混凝土强度代表体定义,建立了基于统计特征的混凝土强度代表体尺寸确定方法.采用三维随机缺陷界面弹簧元模型,给出了确定单轴加载下的混凝土强度代表体尺寸的数值方法.分析了不同数值样本取值对混凝土单轴受拉及单轴抗压强度离散性的影响规律,以及尺寸试件变化对混凝土拉伸及受压强度仿真结果稳定性的影响规律.研究结果表明,在单轴拉伸荷载和单轴压缩荷载作用下,混凝土强度代表体尺寸分别为最大骨料粒径的5.0倍和6.5倍,与基于细观结构统计特征确定的混凝土几何代表体尺寸进行对比,证明了所提方法的合理性.     

粗骨料粒径对混凝土弯拉强度尺寸效应影响的试验研究

为获取粗骨料粒径对混凝土材料弯拉强度及尺寸效应的影响,完成27组素混凝土梁四点弯曲试验,获得粗骨料最大粒径10、20、30 mm,尺寸为100 mm×100 mm×400 mm、150 mm×150 mm×550 mm、200 mm×200 mm×700 mm混凝土试件的弯拉强度,采用Ba?ant尺寸效应理论对试验数据进行分析,提出指数型弯拉强度尺寸效应经验公式。研究结果表明：相同骨料体积率、水灰比和构件尺寸下,混凝土材料弯拉强度随着骨料粒径的增大而降低;各骨料粒径下混凝土弯拉强度均存在尺寸效应现象,小尺寸时尺寸效应现象更显著,骨料粒径30 mm时,混凝土弯拉强度随几何尺寸增大而降低趋势最平缓;Ba?ant尺寸效应率与试验结果吻合较好,但不适用于全尺寸范围,提出的指数型尺寸效应经验公式,在全尺寸范围内能够较好地反映混凝土弯拉强度,可用于混凝土材料弯拉强度尺寸效应预测。     

考虑骨料粒径影响的BFRP筋混凝土梁剪切破坏及尺寸效应

粗骨料是混凝土材料的组成之一,其粒径变化会影响混凝土梁中骨料咬合作用对抗剪承载力的贡献。为了系统地考虑最大粗骨料粒径对玄武岩纤维增强聚合物（Basalt Fiber Reinforced Polymer,BFRP）筋无腹筋混凝土梁剪切破坏的影响,采用细观尺度数值模拟方法,建立BFRP筋无腹筋混凝土梁数值模型,模拟分析构件尺寸和粗骨料粒径对BFRP筋混凝土梁剪切破坏模式和抗剪强度的影响规律。结果表明：BFRP筋无腹筋混凝土梁的抗剪强度存在尺寸效应,同时,随着最大粗骨料粒径的增大,BFRP筋混凝土梁的抗剪承载力提高,梁的剪切尺寸效应被削弱。根据最大粗骨料粒径的影响机制与规律,结合断裂力学尺寸效应律,建立了BFRP筋混凝土梁抗剪强度尺寸效应理论公式,并与模拟结果和试验数据进行对比,验证了公式的准确性和合理性。     

混凝土抗压强度尺寸效应的神经网络预测模型

为了探究各影响因素对混凝土抗压强度尺寸效应现象的作用机理,从混凝土材料层面出发,建立基于BP神经网络的混凝土抗压强度预测模型.结合大量已有试验结果,建立可考虑试件形状、截面尺寸、高宽比、养护龄期、水灰比、水泥标号和粗骨料最大粒径等7个特性影响的人工神经网络模型.根据上述输入特征,对不同截面尺寸的混凝土抗压强度进行预测分析,并研究相关因素对混凝土抗压强度尺寸效应现象的影响程度.结果表明:1)水灰比对混凝土抗压强度尺寸效应的影响较大,其值越小,抗压强度的尺寸效应越明显;2)高宽比的增大会导致尺寸效应的增强,但当高宽比大于2时,尺寸效应趋于平稳; 3)粗骨料粒径的增大会导致尺寸效应现象愈加明显,但其增长速度会随着粗骨料粒径的提高而不断降低;4)试件形状对于普通混凝土的抗压强度尺寸效应现象的影响可忽略.     

基于细观力学的混凝土轴向抗拉性能数值模拟

采用基于伸缩因子的圆形覆盖方法建立更贴近于真实情况的一系列二维随机骨料模型,采用塑性损伤模型系统地对比分析了二维随机骨料模型在不同骨料形状、骨料粒径搭配、初始缺陷、界面层厚度、界面层及砂浆强度等情况下的单轴拉伸性能.结果表明,拉伸破坏首先出现在最为薄弱的界面层;骨料形状的不同对试件拉伸性能影响较大;界面层厚度对混凝土试件脆性有所影响,对其他性能影响较小;相同试件初始缺陷的增加会导致试件弹性模量、极限抗拉强度及峰值拉应变的减小;界面强度与骨料比例、形状、初始缺陷等对混凝土试件拉伸性能影响最大;本方法可有效地模拟混凝土轴向抗拉,揭示混凝土裂纹扩展的方式及过程.     

混凝土双轴压缩强度尺寸效应机理

为了研究混凝土双轴强度尺寸效应产生的机理,考虑混凝土尺寸效应及其宏观力学非线性源于其材料组成的非均质性,结合混凝土细观结构形式,从细观角度将混凝土看作由骨料颗粒、砂浆基质和界面过渡区组成的三相复合材料,建立了尺寸分别为150 mm×150 mm、300 mm×300 mm和600 mm×600 mm的数值混凝土试件.首先通过对150 mm×150 mm方形混凝土试件进行单轴压缩力学特性模拟,采用反演法确定了界面过渡区的力学参数,进而对双轴压缩加载下混凝土的破坏行为及其尺寸效应进行了分析.研究结果表明:1)损伤破坏形式随试件尺寸发生变化,试件最终破坏消耗的断裂能不同是导致混凝土双轴压缩强度产生尺寸效应的主要原因;2)混凝土单、双轴压缩强度均存在明显的尺寸效应行为,并且Bazant尺寸效应律能够较好地描述混凝土在单、双轴压缩加载下的强度尺寸效应.     

海水海砂混凝土无尺寸效应拉伸强度与断裂韧度的确定

海水海砂混凝土（seawater sea sand,SSC）在岛礁和临海工程建设中有广阔的应用空间。海洋环境下,混凝土容易开裂,严重影响结构耐久性。为确保该新型混凝土在海洋环境下的安全服役,对SSC的断裂力学性能研究以及断裂参数的合理确定至关重要。然而采用传统方法,基于线弹性断裂理论确定的断裂参数,由于未考虑材料非均匀性的影响,不可避免存在尺寸效应。鉴于此,本文利用基于边界效应的非线性断裂理论,考虑材料的非连续性与非均匀性,确定SSC的真实断裂参数。配制最大骨料粒径d_max为10和20 mm的海水海砂混凝土,分别进行高度为100和200 mm的三点弯曲梁试验,初始缝高比为0.1~0.7；并用淡水、河砂等质量替代海水、海砂配制普通混凝土（ordinary Portland cement,OPC）作为对照组进行试验。基于边界效应模型,通过引入混凝土平均骨料粒径,得到了SSC的真实无尺寸效应拉伸强度f_t及断裂韧度K_IC,进而结合正态分布分析确定两断裂参数的均值以及具有95%保证率的上下限值,并利用得到的拉伸强度成功预测任意尺寸条件下SSC试件的极限荷载。结果表明:相同骨料级配下,与普通混凝土相比,海水海砂混凝土断裂截面上骨料断裂的比例更高,SSC的拉伸强度及断裂韧度高于OPC；随着最大骨料粒径的增大,SSC和OPC骨料断裂的比例均减小,其断裂韧度K_IC均增加,f_t降低。所提模型及相关结果可为海水海砂混凝土实际工程设计提供参考。     

再生粗骨料最大粒径对再生混凝土强度影响试验研究

为了研究再生粗骨料最大粒径对再生混凝土弯拉强度、抗压强度及折压比的影响程度，采用相同配合比下最大粒径为10、15、25和31 mm的再生粗骨料制备了4组再生混凝土棱柱体试件（100 mm×100 mm×400 mm）和4组立方体试件（100 mm×100 mm×100 mm），并通过试验获得了各组再生混凝土试块的弯拉强度和抗压强度。试验结果表明：相同水胶比下，再生混凝土弯拉强度及折压比均随再生粗骨料最大粒径的增大而减小，而抗压强度随再生粗骨料最大粒径的增大呈现出先增大而后减小的趋势。     

考虑尺寸影响的箍筋约束混凝土轴压本构模型

已有箍筋约束混凝土轴压本构关系模型大多未考虑尺寸效应的影响,或通过采用强度折减系数法来粗糙反映尺寸的影响。为研究大尺寸箍筋约束混凝土柱轴心受压性能及尺寸效应规律,根据已有箍筋约束混凝土圆柱和方柱轴压破坏试验结果,分析了体积配箍率、箍筋形式（方箍及圆箍）及试件尺寸对箍筋约束混凝土应力-应变曲线的影响。考虑体积配箍率及箍筋形式的影响,建立了箍筋约束混凝土峰值应变尺寸效应公式,并结合前期箍筋约束混凝土名义轴压强度（峰值应力）尺寸效应公式,提出了可考虑尺寸影响的箍筋约束混凝土轴向压缩全应力-应变关系模型。与试验及模拟结果进行对比发现,建立的可考虑强度和峰值应变尺寸效应的本构关系与已有试验结果吻合较好,模型计算曲线与试验曲线接近。     

基于预插黏性界面单元的混凝土细观拉伸断裂过程数值模拟

为确定预插黏性界面单元法模拟混凝土细观拉伸断裂的有效性和适用性,基于黏性裂缝模型理论,在实体单元中嵌入黏性界面单元(cohesive interface elements),对东江拱坝二级配混凝土试件单轴受拉的断裂过程进行数值模拟.按照试件的实际配比计算出各种粒径骨料的数目,采用Monte-Carlo法对混凝土骨料进行随机投放,生成试件的随机骨料模型,研究黏性界面单元的网格密度、骨料随机分布形式及界面单元的断裂参数对混凝土宏观力学性能及断裂模式的影响.结果表明:采用黏性界面单元可有效地模拟混凝土材料细观断裂破坏过程和宏观力学性能.     

分子筛炭膜的孔径分布和气体的临界尺寸

分子筛炭膜包含有分子级大小的孔，它根据气体分子的尺寸不同，表现出对气体的选择透过性，针对此提出了“气体的表现临界尺寸”的概念，它是指气体分子被截留的临界尺寸；并给出了根据膜孔径分布来决定临界尺寸的方法，讨论了这种方法的误差和气体临界尺寸在改善膜性能方面所起到的参照作用．     

大尺寸工程型面检测

目前大尺寸工程型面的高精度检测是一个急待解决的问题。利用电子经纬仪构成的交会检测系统是解决此类问题的有效途径。本文介绍了检测系统的原理，分析了检测系统的精度并以一标准尺对检测精度做了验证。最后介绍了天线型面检测数据的处理方法。     

多孔零件的尺寸标注

分析了机械制图中常用尺寸标注形式 ,结合具体零件提出了平面多孔零件或形状结构复杂零件运用数学平面直角坐标进行尺寸标注的方法     

绿色环保型蛋白浆料的合成

以明胶蛋白作为一种原料,与丙烯酸类单体进行乳液聚合,合成出一类蛋白衍生物助剂。以浆液的接枝率、接枝效率,浆纱上浆率、增强率、减伸率以及毛羽降低率等为评价指标,研究了明胶蛋白、丙烯酰胺、丙烯酸丁酯的质量比、合成温度、合成时间等合成工艺条件对纯棉纱线上浆性能的影响,确定了蛋白衍生物浆料的合成工艺:明胶、丙烯酰胺与丙烯酸丁酯的质量比为5∶4∶2,在80℃下恒温搅拌3h。     

浆料配方的经济分析

本分析了浆料配方对织物成本和织物价格的影响,提出了浆料配方的经济分析方法。     

大样本测量中拟合精度与样本量的相关性

分析椭偏光谱光度法测量中回归方程的拟合精度与样本量的关系，提出在一定的样本量范围内，测量误差与样本量的一次方成反比的近似定量关系；用拟合同线的标准差和相关系数来评价拟合精度的局限性，并指出，对测量精度产生重要影响的样本量存在着一个上界，参照由实验确定的这个上界，即可选择一个既能保证较好的测量精度，又可达到降低测试成本的样本量。     

给矿粒度对棒磨产品粒度分布和能耗的影响

使用装有扭矩测试系统的半工业规模棒磨机,研究了磨机给矿粒度和分批作业磨矿机时间对棒磨产品粒度分布及能量消耗的影响;讨论了棒磨机中的粒度选择性磨矿现象.     

粒径尺寸对红黏土持水曲线及孔径分布影响研究

为探究粒径尺寸对红黏土的持水特性及孔径分布的影响,用轴平移技术和蒸汽平衡技术对不同粒径尺寸制备的红黏土压实样开展广吸力范围内的持水特性试验和压汞试验,基于不同粒径尺寸试样的持水曲线和孔径分布曲线,揭示粒径尺寸影响土体持水特性的细观机理。具体结论如下：（1）粒径尺寸只对压实样在低吸力范围的持水曲线产生影响,表现为粒径尺寸越小,制备试样进气值则越大。（2）不同粒径制备的饱和压实样均为单峰型孔隙结构,且粒径尺寸越小,制备试样的集中孔径分布的峰值越高,分布的范围也越小,表明粒径越小的试样的孔径分布越均匀。（3）预测和实测持水曲线的比较结果显示,由于无法考虑土体干化路径下的孔隙比减小,孔径分布曲线可用于预测土体在对应吸力下的含水率,测定饱和度却低于实测的饱和度。     

高钢级管线钢晶粒度和有效晶粒度的变化规律

除了组织形态控制之外,晶粒细化是提高管线钢强韧性的关键环节.随着管线钢向着高钢级发展,其晶粒度级别增加,尤其是X100管线钢的晶粒细化现象更为突出.此外,系列管线钢的有效晶粒是不同的,各管线钢的有效晶粒尺寸并没有按照钢级的高低进行有序分布,有效晶粒尺寸和力学性能的差异密切相关.     

利用轮齿尺寸关系计算角变位齿轮几何尺寸

通过对角变位齿轮几何尺寸计算公式的研究,利用轮齿齿顶间隙不变的条件及其与中心距的关系,提出了计算变位齿轮几何尺寸的简化方法。