复合材料B基准值统计方法的对比分析

复合材料手册(CMH-17G)中全面地更新了B基准值单点法的计算流程,主要为统计模型的选取以及离散系数的修正。为了对复合材料B基准值统计方法进行研究,本文针对T800级碳纤维树脂基复合材料,规划了两种铺层比例的开孔拉伸试验,获取了它们在室温干态和低温干态下的开孔拉伸强度值;分别研究正态分布、威布尔分布和对数正态分布下的B基准值计算流程,从而得出不同统计模型下复合材料的B基准值。研究结果表明:正态分布计算的B基准值相对威布尔分布计算的B基准值平均可提高3%;使用CMH-17G中规定的离散系数修正方法,与不修正离散系数相对比,B基准值平均下降了9%,从而对鉴定试验中未显现的变异性进行补偿,进一步确保复合材料结构的使用安全性。

钢结构受扭构件设计方法研究与探讨

由于我国的《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)对受扭构件的具体设计与计算方法没有详细介绍。为了对构件扭转的受力情况有更准确的把握及更合理的设计,详细介绍了美国钢结构标准ANSI/AISC 360-16的H3.1节受扭杆件设计方法,对该标准中的扭转强度设计值Tc的计算公式进行剖析,推导并验证了扭转强度设计值Tc所对应的构件的应力分布与应力比;探究了翼缘与腹板的宽厚比、截面高宽比对构件的扭转强度设计值Tc的影响;提出了扭转强度设计值Tc计算公式适用的截面尺寸范围建议。结果表明,在纯扭状态下构件截面厚度一致时,可以充分发挥材料性能,设计较为经济,为实际工程中钢结构受扭构件的设计与计算提供理论参照。

高强钛合金抗拉强度的理论计算

利用高强钛合金相及相界面电子结构参数的统计值、结合制备工艺及相变,提出高强钛合金抗拉强度理论计算公式,即高强钛合金的抗拉强度应为基体β-Ti的强度与合金元素的固溶强化、界面强化(涵盖析出强化)产生的强化强度增量之和。以西北有色金属研究院设计的高强亚稳β钛合金Ti-B20的实验研究为基础,分别计算Ti-B20合金在β相区固溶处理、α+β相区固溶处理及780℃固溶+时效处理后的抗拉强度,计算结果与实验研究符合较好。

云南不同烤烟品种叶片物理特性的差异分析

选择云南4个烤烟品种3个部位叶片作为研究对象,测定其12个物理指标,统计分析不同烤烟品种间的差异。结果发现,4个烤烟品种3个部位的烟叶在多数物理指标上存在显著差异。上部叶以云烟85拉力最大,为3.236 7N,中、下部叶以K326拉力最大,分别为3.303 3N、2.616 7N;上、中部叶K326耐破度最大,分别为82.666 7kPa、116.666 7kPa,云烟85次之;下部叶以云烟87耐破度最大,为110.666 7kPa,云烟85次之,说明K326、云烟85烟叶的弹性较好。上、中部烟叶以云烟87填充值最大,分别为3.463 4cm3/g、3.564 0cm3/g,下部烟叶以云烟85填充值最大,为3.430 9cm3/g,K326次之,说明云烟87填充性较强。综合来看,上部烟叶以红大、云烟85的物理特性较好,中、下部烟叶以云烟85、K326的物理特性较好。

拉扭复合载荷条件下V150钻杆的力学性能研究

深井超深井钻井中,不合适的拉扭耦合作用容易导致钻杆失效,因此有必要进行钻杆抗拉扭复合载荷能力研究.采用预扭后拉伸和预拉后扭转的拉扭复合载荷试验方法,分析了拉扭复合载荷条件下V150钻杆在拉伸应力应变和扭转应力应变之间的相互影响规律.试验发现:预扭后拉伸时,预加载切应力和拉伸屈服强度均会降低;预拉后扭转时,预加载的拉应力和扭转屈服强度均会降低;材料发生屈服时的拉应力和切应力符合拉扭椭圆强度准则,该准则的弹性变形安全范围较von Mises强度准则超出24.5%.研究结果表明,按照von Mises强度准则进行V150钻杆抗拉扭复合载荷能力设计偏于保守,而拉扭椭圆强度准则包含材料拉伸屈服强度和扭转屈服强度2个基准参数,且与试验数据吻合程度高,更具工程应用价值.

水泥砂浆塑性抗拉强度与收缩开裂的关系

研究了水泥砂浆塑性抗拉强度的实验测试方法及部分基体参数(水泥品种、水泥强度等级、外加剂种类、混合材品种及掺量)、纤维参数(纤维掺量、纤维直径、纤维长度)和实验条件(塑性失水条件、失水时间)对水泥砂浆塑性抗拉强度的影响规律,并分析了其与砂浆塑性收缩开裂总权重值的关系.结果表明:水泥砂浆的塑性收缩开裂性能主要与砂浆的塑性抗拉强度和砂浆中的毛细管收缩应力有关,且取决于该2因素的相对大小.另外,对砂浆塑性收缩开裂机理进行了探讨.

G105钻杆的拉伸和扭转失效研究

钻杆是石油天然气勘探开发过程中的重要结构件,其服役环境恶劣,易发生失效。基于弹塑性力学中的形变理论建立了纯扭矩作用下钻杆抗扭强度计算的力学模型,根据该模型可以计算钻杆在弹塑性阶段的扭矩。同时,用G105实物钻杆分别进行了轴向载荷下的抗拉测试和纯扭矩下的抗扭测试,抗拉实验得到了钻杆的屈服强度和抗拉强度及断裂时的轴向载荷,抗扭实验得到了钻杆的弹性和塑性极限扭矩。抗扭实验结果和模型的计算结果一致。研究结果为钻柱疲劳、断裂失效机理的进一步研究提供了理论依据,为钻柱强度设计提供了新思路。

杉木目测等级规格材足尺抗压和拉伸强度的设计值研究

杉木具有生长周期快、力学性能好、耐腐性强等优点,被广泛应用于工程木产品的制备,如规格材、胶合木和木基复合材料。但是由于缺少设计值,其在建筑结构领域的使用存在安全隐患。先根据加拿大NLGA分等规则,将杉木规格材分为SS(structural select)、No.1和No.2三个等级,再根据ASTM D4761-02和ASTM D198-02分别进行足尺的抗压和拉伸测试,选取正态分布和对数分布对测试数据进行拟合,利用K-S检验对正态分布和对数分布进行拟合优度检验。参照木材容许应力法和ASTM D2915-03计算杉木规格材设计值。结果表明:No.1等级规格材在15%含水率条件下的抗压和拉伸强度最小,其主要缺陷为节子,对力学性能影响较大;No.2等级规格材主要缺陷为钝棱,对强度影响不大。SS等级规格材的抗压和拉伸测试数据与对数分布拟合效果更优;No.2等级规格材的抗压和拉伸测试数据与正态分布拟合效果更佳。SS、No.1和No.2等级规格材抗压强度参考设计值分别为11.50,11.33和11.05 MPa,拉伸强度参考设计值分别为8.95,8.15和7.18 MPa。

纤维素酶处理改善生活用纸柔软度等性能的研究

采用纤维素酶处理纸浆纤维来改善纸浆手抄片柔软度并对其改善机理进行了探究。结果表明,纤维素酶处理纸浆提高了单根纤维的柔软度指数,进而改善了纸浆手抄片的柔软度。扫描电子显微镜和纸浆纤维保水值分析结果也表明,纤维素酶处理纸浆纤维能够改善纤维表面分丝帚化程度和亲水性能。当加入10 EGU/g的纤维素酶时,针叶木浆、阔叶木浆及其配抄木浆(30%针叶木浆+70%阔叶木浆)手抄片的TS7值分别较未处理纸浆提高了35. 5、18. 0、25. 2个单位。当纤维素酶用量从0增加到10 EGU/g时,针叶木浆和阔叶木浆的保水值分别增长了3. 8%和5. 0%。但经纤维素酶处理后,手抄片的抗张强度有先上升后下降的趋势。

辐射硫化高强度硅橡胶的研究

本工作利用^(60)Coγ射线辐射硫化含添加剂的硅橡胶体系,通过改变辐射硫化条件,制备了抗张强度为11.40 MPa,抗撕强度为42.03 kN/m的无引发剂残余碎片的新型高强度硅橡胶。 本文研究了辐射条件对硫化硅橡胶的凝胶分数、交联规律和交联网格分子量的影响。实验结果获得了辐射硫化硅橡胶的断裂比率与交联比率的比值(p_0/q_0为0.22)、初始凝胶剂量(D_g为800Gy)和交联G值9.1。

耐火材料高温力学性能综合测定仪的研制及实验教学应用

为了开展耐火材料高温力学性能的综合性实验教学,提升耐火材料高温力学性能实验教学效果,通过集成不同加载和加热技术、设计开放炉体结构、开发友好测控系统,研制了耐火材料高温力学性能综合测定仪。该仪器加热速率高达200℃·min^(-1),最高试验温度达1800℃,可实现高温耐压强度、高温抗拉强度和高温抗扭强度等高温力学参数的一站式测定。实验教学应用表明:该设备以其教学过程可视化、结果展示形象化和功能集成化等特点,显著调动了学生动手实践和思考问题的积极性,强化了学生理论知识的理解与掌握,实验教学效果提升明显。

粉煤灰橡胶粉改善混凝土抗裂性能研究

本文针对混凝土工程中面板混凝土裂缝问题,在混凝土中掺入废橡胶粉、粉煤灰及外加剂等,进行优化组合,调整混凝土的内部结构,经过宏观和微观试验得出结论:混凝土的极限拉伸值、抗拉强度和抗裂韧性得到了提高,混凝土的脆性和弹性模量降低,裂缝明显减少。

中低温条件下聚乳酸长丝的上浆机制

针对聚乳酸(简称PLA)长丝采用传统高温(高于60℃)碱性浆液上浆时,其结构与性能会受到严重破坏的问题,通过扫描电子显微镜研究了PLA长丝微观结构随烘燥温度、浆液温度及pH值等影响因素的变化情况,系统分析了温度、pH值对PLA长丝物理性能的影响规律。结果表明,随温度升高(高于60℃)和浆液pH值增高,PLA长丝的微观结构变化严重,PLA长丝断裂强力下降幅度较大,导致在采用传统高温上浆时不能顺利完成浆纱和织造。在中低温(浆液温度不超过60℃,烘房温度不超过70℃)、浆液为中性的条件下,对PLA长丝进行上浆实践,浆丝的增强率达到59.74%,减伸率达到7.10%,可满足织造的要求。

大坝改性PVA纤维混凝土的性能试验研究

结合溪洛渡水电站大坝工程,进行改性PVA纤维混凝土的性能试验研究。试验结果表明:适量增加外加剂掺量,改性PVA纤维混凝土可保持良好的拌合物性能。掺改性PVA纤维能有效提高混凝土的早期抗压强度、劈拉强度和极限拉伸值,减小混凝土的干缩率及自生体积收缩变形,显著提高大坝混凝土的抗裂安全系数,改善混凝土的抗裂性,其增强效果在工程应用中也得到验证,试验结果可为其他工程提供技术参考。

粉煤灰品质对碾压混凝土性能的影响

为解决某工程大坝碾压混凝土Ⅰ级粉煤灰供应不足的问题,探讨了用Ⅱ级粉煤灰替代Ⅰ级粉煤灰的可能性。对数家Ⅰ级粉煤灰和Ⅱ级粉煤灰的物理化学品质进行了试验,同时通过混凝土性能试验论证其使用效果,确定合适掺量和其它配合比参数。试验比较了粉煤灰品质对碾压混凝土抗压强度、抗拉强度、极限拉伸值、抗冻融性能、绝热温升、抗渗等对其性能的影响,讨论了粉煤灰品质指标影响混凝土各项性能的机理。在此基础上提出了大坝混凝土合理使用粉煤灰的原则。

含马来酰亚胺环水性聚氨酯纸张表面施胶剂的制备及应用

以聚酯二元醇(PCL1000)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,4-丁二醇(BDO)、二羟甲基丙酸(DMPA)、三羟甲基丙烷(TMP)、N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺(4-HPM)为主要原料,合成了含马来酰亚胺环水性聚氨酯(MWPU)乳液,探讨了聚氨酯乳液对纸张的表面施胶性能,并优化了合成工艺条件。结果表明,当异氰酸酯指数R=1.4,w(COOH)=1.4%,w(4-HPM)=1.0%时,此时含马来酰亚胺环水性聚氨酯乳液具有优异的表面施胶性能。以质量分数为2%的含马来酰亚胺环的水性聚氨酯乳液进行表面施胶时,纸张施胶度达64 s,抗张指数达到57 N·m/g,耐折度达82次。

航空用某复合材料力学特性统计分布的研究

以航空用某复合材料拉伸强度试验结果为例,探讨复合材料力学特性统计分析过程。以Weibull分布为假设分布,用循环检测法和Maximum Normed Residua(lMNR)方法对其进行异常数据剔除,采用图解法对假设分布进行参数估计,用Anderson-Darling检验法对假设分布拟合优度进行检验,最后求解出该材料拉伸强度的B基准值。结果表明,采用循环检测法和MNR方法检查异常数据,复合材料拉伸强度采用所求双参数Weibull分布表征,材料的B基准值为2 024.8MPa,为该复合材料的使用提供拉伸强度的性能数据。

路用水性环氧树脂的拉伸强度预测和极值寻优

为实现路用水性环氧树脂力学参数极值寻优,以进一步科学优化其材料组成及配比,基于不同类型原材料自身属性及其掺量的调控,制备了一系列路用水性环氧树脂;以拉伸强度为例,开展了力学参数标定试验并获取了75组有效数据,以此构建了基于小样本数据的传统多元回归方程、典型前馈式及反馈式神经网络等不同预测模型,对比分析了不同模型的拟合效果与预测精度;采用遗传算法对优选的预测模型进行优化,实现了拉伸强度极值寻优功效,回溯确定了原材料各项属性及掺量的最佳取值,为路用水性环氧树脂材料组成及配比的科学优化提供有益借鉴。结果表明:相比五元非线性回归方程和反向传播(Back Propagation,BP)模型,Elman模型的预测误差降低了25.94%~37.5%,具有较好的预测精度和稳定性;综合考虑预测精度和运算速度,推荐采用Elman神经网络(6×4×1)作为路用水性环氧树脂拉伸强度的预测模型;采用遗传算法可快速获得最优拉伸强度和相关材料组成及配比,降低试验成本,但其准确度仍需进一步优化。

粉煤灰品质对大体积混凝土性能的影响

粉煤灰是大体积混凝土重要的掺和料,其品质对大体积混凝土的性能有重要影响。为解决某工程大坝混凝土Ⅰ级粉煤灰供应不足的问题,探讨了用Ⅱ级粉煤灰替代Ⅰ级粉煤灰的可能性。试验表明,通过适当增加水泥用量和采用优质高效减水剂等方法,掺Ⅱ级粉煤灰同样可以获得物理力学性能和耐久性均较高且满足工程技术要求的大坝混凝土。讨论了粉煤灰品质指标影响混凝土各项性能的作用机理,提出了大坝混凝土合理使用粉煤灰的原则。

钼粉分级和配比对烧结钼板坯轧制性能的影响

钼粉的粒度对钼制品性能的影响已有较多研究，而与钼粉粒度分级技术对钼制品深加工性能影响的相关报道较少。研究选用了3种不同粒度的钼粉按照Ⅰ级（FSSS≥3.5μm）、Ⅱ级（FSSS：2.5~3.5μm）、Ⅲ级（FSSS≤2.5μm）3个级别进行分级，并将分级钼粉按Ⅰ级钼粉10%，Ⅱ级钼粉80%，Ⅲ级钼粉10%的比例进行配比。通过压型和烧结将原料钼粉、分级钼粉和配比钼粉分别加工成钼板坯，并将钼板坯轧制和冲压成钼箔、钼圆片。检测了钼箔的抗拉强度和杯突值，并统计分析了钼圆片的成品率。试验证明，在钼制品抗拉强度、胀形成形性能以及成品率方面，配比钼粉均优于单一粒度组成的钼粉和未分级的普通钼粉。