寒区低温环境下泡沫沥青冷再生混合料性能研究

我国西藏、青海等省区全年气候寒冷,平均气温低,昼夜温差和年温差大,冻融循环频繁,公路建设普遍面临着生态环境脆弱、建筑材料数量匮乏且质量较差等问题。针对上述寒区气候特点,采用5℃、10℃、22℃、40℃、60℃和110℃分别模拟低温、室温、中温和高温养生条件下泡沫沥青冷再生混合料现场养生条件,基于室内试验分析了寒区低温环境温度对泡沫沥青冷再生混合料力学性能、路用性能、耐久性能的劣化影响;进而基于数字图像处理技术和工业CT无损检测技术,探讨了养生温度对泡沫沥青冷再生混合料内部泡沫沥青分散性状及微细观空隙结构的影响规律。结果表明:随着养生温度升高,泡沫沥青冷再生混合料的单轴贯入强度、无侧限抗压强度、动态回弹模量等力学指标均呈指数函数关系增大;相较于标准养生条件,在低温条件下拌和、养生的泡沫沥青冷再生混合料,其高温稳定性、抗反射裂缝性能及抗疲劳性能下降明显,并且环境温度越低,泡沫沥青冷再生混合料的综合路用性能降低幅值越大。升高养生温度后,泡沫沥青在破坏试件界面的分散面积增大,微细观空隙直径减小,并且微细观空隙结构中体积小于0.05 mm3的空隙占比增大。养生温度对泡沫沥青冷再生混合料的作用机理主要在于提高养生温度对泡沫沥青分散性状的促增作用和微细观空隙结构的细化作用。建议在泡沫沥青冷再生路面施工期间加强施工和养生期间的温度控制,并且结合寒区施工季节温度调整室内配合比设计养生温度。本研究成果可为泡沫沥青冷再生技术在寒区的推广应用提供借鉴。

典型压电材料在液氮低温环境下的压电性能

对压电材料进行阻抗测试可以获取压电振子等效电路的谐振频率和模型参数。对压电材料在室温及液氮低温下的性能进行测试。结果表明:不同压电材料在室温与液氮低温下的谐振频率、介电常数、机电耦合系数、介质损耗等参数存在较大的差异;在液氮低温环境下,压电材料的谐振电阻、谐振频率、介质损耗都存在不同程度的增大,介电常数、平面机电耦合系数均存在不同程度的减小,液氮低温环境会对BaTiO3及钛酸锶钡的介质损耗造成不可逆的影响。

低温环境对乳化炸药爆炸性能的影响

在低温条件下乳化炸药爆炸性能的下降会严重影响爆破效果,研究药体温度改变后乳化炸药爆炸性能的变化规律具有一定的工程应用价值。为此,设计了一系列乳化炸药药体温度精确控制装置,对药体温度为25、0、-5、-10、-15℃的乳化炸药的爆速、猛度、做功能力及空中爆炸冲击波超压进行测量,并观察乳化炸药的微观结构。实验结果表明:当药体温度由25℃降至-15℃时,炸药的爆速由4227 m/s降至3291 m/s,猛度由13.0 mm降至5.2 mm,做功能力由323 mL降至208 mL,爆炸冲击波超压由284.9 kPa降至115.8 kPa。随着药体温度的降低,硝酸铵析晶量增加,乳胶粒子的局部结构被破坏,致使乳化炸药的微观结构发生变化,爆炸性能降低。低温环境对乳化炸药猛度的影响最大,对爆速的影响最小;随着温度的降低,爆炸性能的降幅增大。在工程应用中,需综合考虑爆炸性能的降幅进行爆破参数设计。

低温环境下野外自然好氧堆肥理化特征及微生物群落结构变化

[目的]研究低温环境下野外自然好氧堆肥理化特征及微生物群落结构变化,实现低温季节养殖废弃物的资源化利用。[方法]以猪粪和稻壳为原料在低温环境下进行自然好氧堆肥处理,对堆肥过程中温度、pH、含水率、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N和种子发芽指数(GI)进行分析,选取细菌16S rDNA V3~V4区和真菌ITS序列进行高通量测序,比较好氧堆肥过程中不同阶段微生物群落多样性及组成差异。[结果]当环境温度为-6.7~6.4℃时,整个堆肥过程高温阶段持续11 d,经过38 d的好氧堆肥处理,堆体含水率、pH、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N等指标均趋于稳定,堆肥结束时GI达到了122.12%,表明堆肥产品完全腐熟。低温条件下堆肥不同阶段样本微生物群落分析表明,Acinetobacter是堆肥初期和升温阶段优势细菌属,而Pseudofulvimonas和Ensifer在堆肥高温阶段丰度最高,Parapedobacter为堆肥末期优势细菌属。Ascobolus是堆肥初期优势真菌属,而Mycothermus为好氧堆肥升温、高温和腐熟阶段的优势菌群。细菌群落功能预测结果表明,氨基酸转运和代谢、碳水化合物运输和代谢等是堆肥过程中细菌的主要代谢功能。理化指标与微生物多样性相关性分析表明,堆肥过程中pH与属水平上丰度较高的微生物相关性强,含水率、温度、NH_(4)^(+)-N和发芽指数次之。[结论]低温条件下野外自然好氧堆肥可顺利进行并完全腐熟,这为低温环境下野外自然好氧堆肥提供了依据。

低温环境下考虑电池寿命的微电网优化调度

储能系统作为微电网重要组成部分,为微电网协调能量供需提供了解决方案。然而,在低温环境下,储能系统中电池寿命的快速衰减严重影响了系统的经济性和安全性。因此,该文提出一种低温环境下考虑电池寿命的微电网优化调度混合整数模型,来仿真微电网优化调度过程和高效计算储能充放电计划。首先,基于阿伦尼乌斯方程,分析低温环境中电池寿命的受影响机理;接着,采用考虑充放电次数和放电深度的电池寿命方程,构建电池全温度范围的老化模型;最后,构建考虑电池自发热和全温度范围的寿命衰减模型,并通过可行域凸极点组合方法对模型进行转化和简化,来避免模型中非线性项目导致无法获得全局最优解的困境。算例验证和对比分析表明,该文提出的模型能在低温环境中降低系统运行成本,减缓电池衰减速率,延长近一倍的电池寿命。

低温环境下硅灰改性煤矸石混凝土孔隙结构演变

针对低温环境下煤矸石混凝土服役寿命短的问题,本文采用内掺硅灰(SF)的改性方法,对不同水胶比(0.45、0.35、0.25)和SF掺量(0%、5%、10%、15%,质量分数)的煤矸石混凝土试件进行冻融循环试验和核磁共振试验,测试各组试件质量损失率、相对动弹性模量和孔隙结构分布,并分析冻融循环作用下孔隙结构演变对煤矸石混凝土抗冻耐久性的影响。结果表明:经50次冻融循环后,煤矸石混凝土的质量损失率由负转正,水胶比为0.25的试件逐渐发生碱-骨料反应,经75次冻融循环后,SF使相对动弹性模量提高了13.60%~62.98%,掺入SF可以改善煤矸石混凝土的质量损失率、相对动弹性模量及抑制碱-骨料破坏;在冻融过程中胶凝孔(r≤0.01μm)和细毛细孔(0.01μm<r≤0.05μm)逐渐转变为粗毛细孔(0.1μm<r≤10μm),粗毛细孔数量是决定冻融破坏是否发生的主要因素,SF掺入后延缓了粗毛细孔增加速率,提高了煤矸石混凝土的抗冻耐久性;建立了基于宏观尺度(相对动弹性模量)与细观尺度(不同孔径积分面积)的冻融损伤模型,考虑不同孔径的细观尺度冻融损伤模型同样适用于煤矸石混凝土,并且当水胶比为0.35、SF掺量为10%时,煤矸石混凝土可在西北地区低温环境下服役4 714 d。

低温环境下桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道混凝土温度效应试验研究

为探明低温环境下CRTS Ⅱ型板式无砟轨道混凝土结构的温度效应,制作了1∶4无砟轨道-简支箱梁结构缩尺模型,通过开展低温环境下温度荷载试验,分析了轨道结构的温度分布、结构应力以及纵向位移时程变化规律。试验结果表明:CA砂浆层对温度的竖向传递具有阻滞效应,最不利温度结构出现于轨道板-CA砂浆层间界面,整体温度分布呈“锄形”;纵向方向中间应力值均大于两侧的应力值;轨道结构竖向位移及纵向位移与温度均呈现明显的线性关系;最后指出CRTS Ⅱ型板式无砟轨道低温适应性较差,严寒地区应尽量减少该结构类型的采用。

低温环境复合材料力学性能数值反演方法

碳纤维增强复合材料在航天飞行器结构应用日益广泛,目前复合材料强度分析中,通常采用单层板试验预测层合板的失效。但由于复合材料单层力学性能受自身厚度和相邻铺层角度的影响,即原位效应。而在极端低温环境中,复合材料原位效应将更为凸显,采用单层板试验去分析层合板的响应,得出的结果精度难以满足工程需求。因此,本文提出将低温-力耦合试验与建模优化相结合的数值反演方法,获取复合材料力学性能参数,提升强度分析精度。

低温环境下新能源汽车动力电池预热策略研究

为进一步提高新能源汽车在低温环境下的使用性能,优化动力电池的活性与使用寿命,该文以市场常见新能源汽车为例,进行动力电池预热策略研究,在现有新能源汽车动力电池设计的基础上加装低温预热装置,并在单个电池表面加装电加热膜,使其具有良好的预热与散热效果,优化低温环境下电池的使用性能,借助SolidWorks构建仿真模型,对所提方法进行仿真验证。结果表明,所提方法能够使电池具有良好的使用性能,可作为低温环境下新能源汽车动力电池的预热策略。

低温环境条件下电力设备红外测温缺陷识别方法

输变电系统中采用红外线设备进行运维诊断时要求环境温度大于0℃,但对于东北地区冬季低温环境下带电设备缺少红外诊断相关依据,因此需对典型电气设备/连接件的金属接触点温度与环境温度的关系开展研究。本文在实验室环境下搭建了低温环境红外测试系统,获得了不同环境温度时设备金属接触点温度的变化规律,揭示了3种接触电阻在不同负荷电流、环境温度时对测试温度的影响规律。测试结果表明:当接触电阻小于20μΩ时,环境温度、负载电流对接触点温度梯度的变化几乎无影响;而当接触电阻大于20μΩ时,负载电流的影响显著增加,且0℃可作为温度梯度变化的分界点。基于此在考虑接触电阻下提出了低温红外测温的修正方法,可修正低温环境对红外测温结果的影响,文中的分析及试验结果为低温环境下红外检测时结果的修正提供了实践依据,同时准确判断电气设备接触异常等问题,为高寒地区电气设备运维策略的制定提供重要理论支撑。

低温环境下超声自冲铆接头力学性能

作为一种新型的机械连接技术,自冲铆接技术已广泛应用于车身制造中。该文选用5A06铝合金作为试验板材,使用自冲铆接工艺与超声焊接工艺制备自冲铆接头与超声自冲铆接头,通过常温拉伸与低温拉伸方法探究超声振动对自冲铆接头力学性能的影响。结果表明:超声金属焊接能够有效地提升自冲铆接头在常温与低温环境下的力学性能;低温下超声自冲铆接头脆性增加,一定程度上降低了接头的稳定性,出现了多种失效形式;低温下自冲铆接头与超声自冲铆接头断口呈脆性断裂形貌;在超声自冲铆接头内部观察到超声固相焊痕,接头内部出现了冶金连接。以上结果说明超声金属焊接有效提升了自冲铆接头的抗低温性能。

低温环境对枪械零件冲击疲劳的影响研究

通过对某型号自动步枪进行低温环境和室温环境下的实弹射击实验,探究低温环境对枪械零件冲击疲劳的影响。低温环境下,击锤零件的疲劳寿命显著降低,与材料轴向疲劳性能测试结果不符。通过对失效零件进行宏观和微观观察,排除加工或者材料缺陷的影响。结合微观断口形貌和力学性能测试数据分析,结果表明:冲击疲劳相对于正常轴向疲劳来说,温度降低,疲劳敏感性升高;冲击疲劳寿命与材料强度和塑性韧性有关,低温回火后冲击韧性较低,随回火温度降低,冲击韧性低于冲击疲劳抗力的下限,疲劳寿命降低。对于长期在低温条件下服役的枪械零件,需要提高材料的低温冲击韧性,保证符合设计寿命需求。

带有经济器空气源热泵在超低温环境下制热运行实验研究

选择用带有经济器的空气源热泵机组(简称热泵机组)系统进行制热工况研究,设计4组实验对其制热性能进行研究。结果表明:在各实验工况下,主电子膨胀阀存在最佳开度,最佳开度为保证一定过热度范围所对应的最大开度,在最佳开度下,热泵机组最大值热量为额定工况的85.99%、76.58%、57.46%、38.25%,能效分别为2.21、2.08、1.95、1.55。补气电子膨胀阀的开启可以有效提升制热量,但随着补气阀开度的增大,系统能效有所降低,若以能效比作为热泵机组优化运行目标,可能导致制热量不足。此外,补气回液也是影响热泵机组制热量和能效的主要因素,在补气口未回液时,热泵机组制热量分别提高了18.35%、12.14%、25.95%,但补气口回液时,制热量降低了15.22%。

低温环境手部皮肤温度与心理参数的响应规律

为了减小低温环境中人员手部冻伤风险并提高工作效率,通过手部冷应激试验来揭示局部冷暴露下手部皮肤温度与心理参数的响应规律。首先,招募了12名男性受试者参与试验;然后,利用人工气候室模拟低温环境,受试者穿着防护服暴露于16℃环境中,手部暴露于16℃(对照组)和-10℃(试验组)2种工况;最后,在试验期间连续测量手掌、手背、大拇指、食指、中指、无名指、小拇指7个部位的皮肤温度,以及心理参数包括手部热感觉(TSV)和手部疼痛感(PSV)。结果表明:随着局部冷暴露时间的增加,手部皮肤温度会呈现先急剧降低,后趋于稳定的变化趋势;试验组的大拇指与手背的温差最大;手部皮肤温度与TSV呈线性关系(R^(2)=0.86),手部皮肤温度为30~35℃时手部处于舒适状态,25℃左右时感觉凉爽,10~15℃时感觉很冷;手部皮肤温度与PSV呈非线性关系(R^(2)=0.98),相较于TSV滞后,疼痛感发生于手部皮肤温度为15~20℃之间,之后手部皮肤温度呈指数曲线急剧下降,当手部皮肤温度为12℃左右时,疼痛感无法忍受。应注重低温环境下的手部防护,裸手处于-10℃的环境时最大冷暴露时间不应超过10 min,既要保证手部的舒适性,也要保证作业时的灵活度。研究成果可为降低冻伤发生概率、设计保暖服装、研发个体防护装备等提供基础数据与技术支撑。

低温环境下电热手套对医护人员手部灵活性的影响

为探究电热手套在低温环境下的御寒能力及其对医护人员户外采样时手部灵活性的影响,利用气候室提供的-20℃低温环境,对穿戴不同手套的受试者进行手部皮肤温度变化和抓取试验,并记录抓取试验中受试者手部主观热感。研究结果表明:在-20℃的低温环境下,与受试者手部初始平均温度相比,30 min内受试者穿戴加热状态的电热手套时手部皮肤平均温度提高7.275℃,穿戴医用采样手套时手部皮肤平均温度降低21.425℃;与医用采样手套相比,电热手套能够有效减小低温对手部灵活性的影响。从室温到低温环境,20 min内受试者穿戴电热手套时的工效提高4.3%,对手部灵活性的影响率从常温时的42.1%降至低温时的39.6%;穿戴医用采样手套时的工效下降19.2%。综合受试者手部主观热感,所研制的电热手套可在低温环境中长时间保证手部工作的灵活性。研究结果可为医护人员户外采样用电热手套的研制提供参考。

低温环境下创伤救治决策分析

低温环境作为特殊的战场环境,对创伤伤员的伤情进展、评估、处置均与常温环境不同。本文阐述了低温环境对人体的影响,创伤性低体温的产生机制、结局影响及分级,同时从暴露于低温环境的冷损伤和对创伤救治的不良影响进行分析讨论,详尽分析体温管理的处置原则、风险因素识别与监测手段及防治措施等体温管理决策,以期指导一线人员规范救治程序,细化低温环境下快速有效开展评估与处置,提高整体院前战创伤救治水平。

沉香温胃丸对低温环境下胃溃疡的防治作用

目的 研究低温环境下胃溃疡防治中沉香温胃丸的应用价值。方法 于2023年4月至2024年3月选取大鼠进行动物实验,选取36只大鼠,根据管理方法分组,均匀分设6组,包括空白组、胃溃疡模型组(造模组)、奥美拉唑用药组(西药组)、低剂量中药组、中剂量中药组、高剂量中药组,其中中药3组均为沉香温胃丸用药,比较各组胃溃疡指数、血清白细胞介素6(IL-6)指标、胃黏膜蛋白浓度血清丙二醛(MDA)指标。结果 胃溃疡指数比较,造模组最高,用药4组较低,空白组最低(P <0.05)。血清IL-6指标比较,造模组IL-6指标较高(P <0.05),用药4组、空白组IL-6指标无统计学意义(P> 0.05)。蛋白浓度比较,造模组MDA指标较高,其次为用药4组,空白组最低(P <0.05),用药4组MDA指标无统计学意义(P> 0.05)。结论 沉香温胃丸可缓解大鼠胃溃疡病情,减轻局部炎性反应,改善胃溃疡指数,促进胃黏膜修复,疗效与西药奥美拉唑相近,应用价值较高。

低温环境对土木工程材料和结构的影响

土木建筑工程的施工很容易受天气因素的影响,尤其是在低温环境下,不仅施工人员会作业困难,各种建筑工程材料的性能也会受到影响,若继续施工,建筑的施工质量可能达不到设计规范与标准的要求,最终导致建筑结构、使用寿命受到影响。这也正是北方严寒地区很少开展土木建筑工程施工的主要原因。下文具体分析低温环境对混凝土、钢材等工程材料的性能和结构的影响,以指导施工企业更好地进行施工。

一种平面密封单向阀低温环境下开启性能优化

某平面密封单向阀在常温环境下的开启压力不大于0.25 MPa时,密封性和流量均满足要求,但在低温-55℃,保温2 h后,在低温状态下通入0.5 MPa压力的氮气,活门不能瞬间打开,延迟1~2 min才缓慢开启。低温环境下单向阀的开启性能不稳定,开启时间延迟等问题亟须解决,若开启时间较长,会影响整个系统的各项性能,造成严重的质量事故。因此,必须从产品的结构设计、工作原理和环境条件等方面进行分析,找到低温环境下引起产品开启时间延迟的主要原因,并采取有效措施,提高单向阀低温环境下的开启性能。

低温环境下电气系统的性能分析与改进策略

在极寒环境下,电气系统性能的稳定性受到严重考验,深入分析低温环境对电气系统的多方面影响,包括温度对电气元件性能的直接影响、导体与连接器的性能、电气元器件的工作特性、控制系统与传感器的性能等方面。通过详细剖析低温环境中常见的问题,如冷启动、导体与电缆的脆化与老化、热管理等,提出了一系列具体可行的电气系统改进策略,包括加热系统的设计与应用、导体与电缆材料的优化选择、电路设计与保护措施等,为在寒冷环境中提升电气系统性能提供了一定深度和实用性的研究基础。