双掺矿物掺合料轻骨料混凝土性能试验研究

试验研究了粉煤灰、矿渣粉复合掺合料对LC30页岩陶粒轻骨料混凝土坍落度、抗压强度、抗冻融性能、抗碳化性能和自由收缩性能的影响规律。结果表明:总掺量不变时随着粉煤灰相对掺量的增加,坍落度逐渐增加;矿物掺合料提高了混凝土后期抗压强度,总掺量为30%、粉煤灰矿渣粉掺入比例2∶3时28 d抗压强度高于基准试验组14.3%;总掺量一定时掺入比例为2∶3的试验组,混凝土抗冻性能、抗碳化性能和抗自由收缩性能最佳;掺入比例一定时,掺量为30%的试验组的力学性能和耐久性能更优。     

泡沫胶凝法制备轻质钙长石耐火材料的工艺研究

以煅烧矾土、煅烧高岭土、硅灰石、蛋白质发泡剂、明胶、聚乙烯醇、硅溶胶和聚合硫酸铝为原料,采用泡沫胶凝法制备了轻质钙长石材料,主要研究了蛋白质发泡剂加入量、明胶加入量、硅溶胶和聚合硫酸铝的加入时机以及硅溶胶加入量等对泡沫胶凝成型工艺的影响,并分析了烧成后轻质钙长石材料的物相组成、显微结构和性能。结果表明:1)蛋白质发泡剂-水泡沫体系中蛋白质发泡剂的体积分数为15%时,体系的发泡倍数达到最大;每100 mL蛋白质发泡剂-水泡沫体系中加入1.2 g明胶时,泡沫的沉陷率最小,稳定性最好;将聚合硫酸铝促凝剂分散到黏稠泥浆中,制成泡沫泥浆后,在高速搅拌下按1 L泡沫泥浆加入137 mL硅溶胶的比例缓缓加入硅溶胶,搅拌结束15 m in后体系发生胶凝。2)按试验确定的最佳工艺成型并于1 280℃保温0.5 h烧成后的轻质钙长石材料,以钙长石为主晶相,并有少量刚玉相;烧成后的轻质钙长石材料为多孔结构,其气孔多为封闭气孔,且分布较均匀,平均孔径约200μm;烧成后的轻质钙长石材料的性能参数已达到,有的甚至已超过德国的Jm23砖。     

极限挖掘载荷下挖掘机铲斗轻量化设计

为研究如何在满足强度要求的前提下降低铲斗的质量,提出一种基于连续挖掘轨迹和极限挖掘力的铲斗轻量化设计方法。基于连续轨迹理论选定当挖掘机器人动臂处于主挖区内,由铲斗、斗杆液压缸交替挖掘的4段轨迹作为研究前提,计算并分析了连续轨迹上极限挖掘力的数值变化规律;使用APDL语言建立铲斗参数化模型,以极限挖掘力为外载荷研究铲斗结构强度的变化规律;以铲斗质量和应力为优化目标建立铲斗结构优化模型,使用遗传算法对铲斗进行优化。结果表明：铲斗液压缸挖掘时铲斗的应力、变形明显大于斗杆挖掘;优化后铲斗的质量减少了5.27%、最大应力减少了6.23%,验证了优化方法的可行性。     

硬脂酸对轻质碳酸镁改性的研究

利用硬脂酸对轻质碳酸镁进行改性,研究了硬脂酸的用量、反应温度、反应时间对改性效果的影响,最终确定了最佳的改性条件。测定了改性轻质碳酸镁的沉降体积、吸油值和活化度并用红外光谱和热失重进行表征。实验结果表明轻质碳酸镁经改性后,亲水表面变为亲油表面;硬脂酸与轻质碳酸镁之间并不是简单的物理吸附,而是发生了化学反应,形成了新的化学键。     

基于等刚度条件的薄壁结构的一种材料替代轻量化设计分析方法

通过对板壳结构有限单元的弯曲应变能和膜应变能进行分析,得到一个采用不同材料的薄壁结构的刚度之间的近似解析关系式。将其与结构刚度的有限元计算分析过程相结合,提出一种不同材料但等刚度的薄壁结构的迭代设计方法和材料替代轻量化分析方法。分析得到的薄壁结构关于板壳的弯曲应变能占总的应变能的比例  的等刚度曲线,可用于直观地评价材料替代得到的等刚度结构的轻量化效果,可指导薄壁结构的轻量化设计。分析表明,材料替代对薄壁结构刚度的影响不仅与材料的弹性特性和板壳厚度相关,还与给定载荷下结构的  参数相关。对于铝板替代钢板的薄壁结构设计问题, 越高,则等刚度铝板结构的轻量化效果越明显。通过对一个悬臂薄壁钢板曲梁结构和一个典型车身接头结构的材料替代设计和轻量化分析,验证了提出的设计、分析方法的有效性和结论的正确性。