混凝土构件的材料损伤与维修技术研究

混凝土构件常因长期使用和各种外界因素而发生损伤,影响其结构的稳定性和安全性。因此,混凝土构件的维修至关重要。本文介绍了混凝土构件的材料损伤与维修技术,包括补补缺技术、裂缝注射技术、碳纤维加固技术、防腐蚀处理、加固加强技术以及新型技术。这些技术为混凝土结构的维护和修复提供了新的选择和可能性。混凝土是一种常用的建筑材料,应用广泛于各种建筑结构之中。由于长期使用和各种外界因素的影响,如温度、湿度、化学物质、机械损伤等,混凝土构件不可避免地会发生各种损坏和破坏。如不及时维修,将会影响混凝土构件的力学性能和结构稳定性,最终引发安全事故。因此,混凝土构件的维修至关重要。

电流对载流摩擦副材料损伤行为的影响

载流摩擦过程中材料的损伤行为是影响载流摩擦副寿命的关键。采用纯铜与QCr0.5配副,研究纯铜材料的载流磨损行为。结果表明,载流条件下磨损行为仍然包括无电条件下的主要磨损行为;电流的介入导致磨损行为发生变化,在载荷50 N、滑动速度10 m/s条件下,电流从0增加到50 A时表面温度增加5.6-7.2倍;且摩擦表面严重粗糙化,发生剧烈不均匀塑性变形,在载荷70 N、滑动速度20 m/s、电流60 A条件下,其变形层厚度约180μm;电流还直接导致材料的损伤,主要包括熔融和喷溅。

不同滑滚比下轮轨材料损伤行为

在MMS-2A滚滑试验机上采用法向载荷120N(模拟轴重16t),转速500r/min,研究京沪高速铁路用钢轨U71MnK和车轮ER8配副在不同滑滚比下的材料损伤行为。利用SEM,EDX对不同滑滚比下的磨痕及剖面形貌和磨损表面元素进行分析。结果表明:不同滑滚比下摩擦因数变化趋势反映材料损伤的过程;轮轨材料的硬化程度随滑滚比增加而增加;不同滑滚比条件下的损伤机制不同:在近似滚动条件下,轮轨材料损伤较轻,主要为氧化磨损和局部剥落。随着滑滚比增加,轮轨材料损伤逐渐发展为疲劳磨损为主,并伴随氧化磨损和磨粒磨损,且磨粒磨损程度随滑滚比的增加而增加。

三电极平面电容传感器对材料损伤的探测

通过ANSYS软件分析非金属材料厚度和介电常数分布不均匀对电容量的影响以及三电极平面电容传感器探头水平方向的有效探测范围。针对非金属材料表面下的异常或者损伤的检测,提出了一种结构简单、操作方便的三电极平面电容传感器检测法,并对非金属材料表面下的异常或者损伤进行探测定位。通过对损伤区的分析得出了一定传感器探头尺寸水平方向的有效探测范围为偏移损伤边缘50 mm。

考虑材料损伤演化的钛合金切削过程仿真及试验研究

为更精确地模拟钛合金的切削过程,将断裂力学的裂纹扩展能量理论作为材料损伤演化准则引入切削仿真,考虑刀具切屑接触面上的极限剪切应力随摩擦系数变化、摩擦系数随温度变化,建立了钛合金Ti-6Al-4V二维正交热力耦合切削仿真模型。通过钛合金车削试验及切屑金相观察试验对有限元模型进行验证,结果表明仿真的切削力、锯齿切屑形态与实验结果吻合程度较高。以该有限元模型为基础,分析了已加工表面的残余应力,预测了前角对切屑卷曲与损伤程度、剪切角、锯齿形状、刀具温度的影响。

基于材料损伤的水电站厂房上部结构地震易损性分析

水电站厂房上部钢筋混凝土框架-剪力墙结构在地震中易遭受破坏,基于材料损伤提出了上部结构抗震性能的评估方法,并采用有限元方法和增量动力分析法对厂房上部结构的地震易损性进行了分析。结果表明:水电站厂房上部结构主要的震损为墙柱的开裂以及混凝土保护层的剥落,核心区混凝土的压损伤较小,厂房上部结构具有较高的抗震安全储备,发生严重破坏甚至倒塌的概率很小;通过材料损伤可以方便地判断构件的开裂、压碎等状态,进而判断构件破坏程度;在结构无损伤或者损伤很小时,采用层间位移角或者基于材料损伤判断得到的结构易损性差别较小,在损伤程度较大时,层间位移角易出现偏差;采用材料损伤来判断结构的损伤状态是可行的,与层间位移角相比更为直接,适用性更广。

在役加氢反应器材料损伤分析

基于随加氢反应器运行 5a的试验试块 ,研究了加氢反应器运行 5a后筒体材料 2 .2 5Cr 1Mo钢的损伤。进行了化学成分分析、拉伸和冲击试验、脱氢和脱脆试验以及断口形貌分析。结果表明 :反应器运行 5a后筒体母材及其焊缝金属的拉伸性能未发生明显变化 ,而冲击韧性明显降低 ,且焊缝金属损伤程度较母材严重。经分析 。

复合材料损伤的光修复波长选择研究

针对复合材料损伤的外场快速修复这一研究热点 ,从实验出发 ,以目前飞行器上广泛采用的复合材料作为试件 ,利用全息干涉术研究了光波波长对复合材料修复的影响。实验结果表明 ,在相同的激励条件下 ,不同波长的光对复合材料损伤修复有一定的影响。

腐蚀疲劳裂尖材料损伤研究

金属环境断裂过程依赖于材料、应力与介质参数间的复杂交互作用,这些交互作用的澄清是实现材料环境断裂控制的重要基础.而裂纹尖端材料单元损伤过程的研究则是联接微观机制与宏观断裂规律的桥梁.通过对钝化和活化典型腐蚀体系下恒速长大腐蚀疲劳裂纹受力学与电化学参数扰动后的扩展动力学响应规律的系统研究,并结合多种其它分析手段,考察了不同腐蚀因素对裂尖材料的损伤作用机制.在实验基础上,对腐蚀导致裂纹闭合变化,裂纹扩展过载延迟效应,裂尖局部形变行为,裂尖氢行为及不同性质氢原子对裂尖损伤的作用等重要基本问题进行了详细分析.对损伤过程的认识方面取得了一些进展.如,指出了裂纹面腐蚀磨损通过影响裂纹闭合对变幅腐蚀疲劳过程具有重要影响;裂纹尖端位错捕集氢、应力捕集氢与表面吸附氢对损伤具有不同的作用.

模拟材料损伤的移动元胞自动机法

根据非均匀材料的细观特征,从质点运动学出发,建立了描述细观非均匀材料破坏的移动元胞自动机(MovableCellularAutomata)法的动力学动基本模型,根据弹塑性小变形理论对元胞对的运动和受力进行分析,建立移动元胞自动机法的本构模型。利用此模型计算了非均匀ZrO2陶瓷材料在冲击载荷下的破坏和断裂过程,得出模拟试样的应力应变曲线。

基于碳纳米管纱线扭电能的复合材料损伤监测

为实现航天结构制件内部损伤的全面监测,基于碳纳米管纱线扭电能特征的发现,提出了航天结构制件内部损伤实时监测新方法。采用三维六向编织技术将碳纳米管纱线嵌入到航天复合材料结构制件中,构建了新型的智能三维复合材料;证明了制件内部产生损伤时,内部的碳纳米管纱线捻度发生变化可产生扭电能;采用主成分分析和损伤指数理论对碳纳米管纱线的扭电能数据进行分析。结果表明:三维编织复合材料试件内部的树脂断裂、孔洞和试件的微小裂纹可引起扭电能的变化,碳纳米管纱线扭电能对于试件内部损伤具有很高的识别能力,损伤识别精度达到0.002 mm,该研究对推进航天结构的智能监测具有重要意义。

按钢筋混凝土框架结构的破坏状态诊断材料损伤参数

本文假定钢筋混凝土框架结构在破坏过程中混凝土材料遵循单轴受力的 Mazars损伤本构模型规律 ,引入适当的反演目标函数 ,具体运用分数法和本文提出的变量轮换搜索区间递减法对处于破坏状态的钢筋混凝土框架结构的混凝土材料的一个或多个损伤参数进行反演分析获得成功 ,从而为定量地分析结构中材料的损伤提供了有效的途径。

化工装置材料损伤和寿命预测技术的研究

文章综述了笔者及所在科研组近年来在化工静设备 ,如热交换器、塔器、反应器、工业炉、储槽、储罐 (球罐 )、压力容器和管道等的材料损伤和寿命预测技术领域的研究进展。由于各种设备结构不同 ,工况条件各异 ,导致材料损伤的机理也不相同。文章从它们的共性问题和方法论高度进行了研究。内容包括 :①按照方法论要求 ,提出了处理工程参数不确定性问题的途径 ;②用定量金相分析方法揭示金属材料服役后微观组织变化、确定其损伤程度并预测寿命。理论成果的应用取得了工程实际的成效 。

机械加工过程材料损伤及热力学行为的研究

机械加工过程中,加工的材料和被加工的材料,往往表面都会存在开裂,或者是材质下降的现象。这种现象材料大部分都跟材料预应力和塑料变形有关。这种状况,在一定程度上影响了测量的依据。

用巴克豪森噪声测量材料损伤的实验研究

试验研究了 0 9Cu PTi (耐候钢 )在整个拉伸过程中巴克豪森噪声的变化 ,得到了巴克豪森噪声强度与拉伸塑性应变之间的关系 。

苯加氢高温临氢管道服役十年后的安全状况研究(二)──工艺管线材料损伤试验研究

本文对苯加氢装置中高温高压临氢管道服役十年后的材料进行损伤试验研究，主要是力学性能测定与分析，试验结果表明经过长期高温临氢服役后，管道材料均受到脆化损伤，塑性、延性和韧性均已下降。

石化设备材料损伤及其评价技术

介绍了设备损伤评价技术及国内外发展概况，并针对我国国情及石化行业的特点提出了石化设备材料损伤及其评价方法。

基于材料损伤和失效准则的钢结构在强震下倒塌模拟分析方法

首先介绍目前结构倒塌模拟分析中存在的主要问题,之后基于材料的损伤和失效准则,提出一种适用于钢结构在强震下的倒塌模拟方法。详细介绍这种方法的原理和步骤,以一个含有薄弱层的8层钢框架结构为例进行方法验证。定义钢材的初始损伤,采用线性准则定义钢材的损伤演化规律,通过通用接触算法来模拟单元间的接触行为。获得模型的宏观倒塌形态,探讨模型倒塌前后典型楼层的水平加速度反应和竖向加速度反应的变化规律,并与相关试验研究结果进行比较,研究模型关键构件的滞回特性和失效机理。分析结果显示,所采用的基于材料损伤和失效准则的倒塌模拟方法能客观地描述结构构件累积损伤和失效的过程,同时也能较为准确地再现结构的倒塌形态。

短时超温对加氢反应器材料损伤的试验研究

通过对经模拟超温处理的2.25Cr1Mo钢的力学性能、冲击性能、断裂韧性测试及金相组织检验,研究短时超温对加氢反应器材料的损伤。试验结果表明,经860℃短时超温后,材料的强度、硬度明显提高,塑性和韧性明显降低,但仍有一定的断裂韧性值,正常操作条件下,不会危及反应器的安全运行。

基于主成分分析和高斯混合模型的耐火材料损伤信号分类

运用主成分分析方法对MgO-C耐火材料损伤实验获取的声发射参数进行消除相关性降维处理,以构造出的新参数作为损伤信号分类的指标,采用高斯混合模型聚类方法及贝叶斯信息准则将样本信号分为ω1、ω2两类,其权重分别为63%和37%。扫描电镜验证结果表明,MgO-C耐火材料受载下的损伤形式主要为基质相损伤和界面损伤两种,并以基质相损伤形式为主。