水平双轴加载下带翼缘RC 剪力墙抗震性能试验研究

为了揭示双轴耦合效应对不同截面形式带翼缘RC剪力墙多维抗震性能的影响,对3个T形截面和2个L形截面RC剪力墙分别沿其主轴方向进行了低周往复加载试验,对比分析了水平单、双轴加载下带翼缘RC剪力墙的破坏特征、滞回特性、承载力、延性、极限位移角、耗能能力与钢筋应变。研究表明:T形墙和L形墙的破坏均呈现出明显的非对称性,即破坏集中于墙肢自由端,双轴加载加重了带翼缘RC剪力墙的开裂和损伤程度,且易引起剪力墙局部损伤集中;与单轴加载相比,双轴加载不仅削弱了带翼缘RC剪力墙各受力方向的承载力与变形能力、增大了腹板塑性铰区弯曲变形在总变形中的占比、加速了耗能进程、降低了单个方向的耗能能力,并且增大了腹板与翼缘竖向钢筋的应变以及翼缘的剪力滞后效应;双轴耦合效应对L形墙损伤的影响较T形墙更为显著,并导致双轴加载下L形墙各抗震性能指标的衰减程度大于T形墙。考虑双轴受力后,中国抗震规范关于RC剪力墙层间位移角的限值仍较为安全,但安全冗余度降低。

双向拉伸聚丙烯薄膜shish-kebab结构的辐照劣化模型研究

高能射线辐照会导致电容器储能介质发生交联和降解等化学变化,进而影响到电容器的宏观电气性能和应用性能。该文以双向拉伸聚丙烯(biaxially oriented polypropylene,BOPP)薄膜典型的串晶结构(shish-kebab)为对象,研究了γ辐照积累剂量D对分子链结构和结晶特性的影响,建立了辐照劣化模型。研究结果表明,当D<10 kGy时,辐照交联和降解反应同时发生且程度相当,结晶度和大分子含量均无明显变化;当D≥10 kGy时,辐照降解反应占主导,shish晶逐渐被破坏,结晶度和大分子含量逐渐下降;当D=1000 kGy时,shish-kebab结构几乎完全破坏,薄膜内主要为片晶和无定形结构。该模型描述了γ辐照下shish-kebab结构的劣化过程,为聚合物晶体结构的辐照老化机理研究提供参考。

电容器用双向拉伸聚4-甲基-1-戊烯(BOPMP)薄膜开发与应用

聚4-甲基-1-戊烯(PMP)是一种具有等规结构的新型热塑性塑料,PMP为结晶性树脂,熔点在235℃~240℃之间,耐热性好,可在高温下使用,并具有卓越的电气绝缘和介电性能。与聚丙烯树脂相比,熔点高60℃,介电常数、介电损耗相近。随着我国电子工业的发展,PMP的用量在近年来有大幅的增长。目前世界上只有日本三井化学株式会社生产,由于产量有限、售价较高,限制了PMP在国内的应用。为此本文尝试采用双向拉伸的方法,试制聚4-甲基-1-戊烯(BOPMP)薄膜,并加工成金属化膜,试制电容器,最后对电容器的性能进行相应测试评价。采用不同牌号原料生产BOPMP薄膜,其电压击穿强度差别较大,不同频率下的BOPMP薄膜电容器损耗角正切值、介电常数均与BOPP薄膜电容器接近,但其高温下的性能有待进一步验证。如何提升BOPMP薄膜电压击穿强度及其耐热性,开发出适宜于双向拉伸的PMP粒子原料,生产出高质量的BOPMP电容薄膜,将是未来重点研究的方向。

双向拉伸聚乙烯薄膜专用料的结构剖析

利用凝胶渗透色谱仪(GPC)、差示扫描量热仪(DSC)和核磁共振波谱仪(NMR)等对2种进口双向拉伸聚乙烯(BOPE)薄膜专用料(SP3022和TF80)和国产茂金属线型低密度聚乙烯(mLLDPE)薄膜专用料(EZP2010HA)的结构和性能进行了分析对比。结果表明:与EZP2010HA相比,SP3022和TF80的熔体流动速率更低,相对分子质量及其分布更宽,密度、熔融温度、结晶温度、结晶度均更高,厚晶片含量更多,剪切黏度更小,更适合双向拉伸加工。

H形钢构件双向压弯下全过程弯矩计算模型

为探究可发展全截面塑性的H形钢构件在双向压弯加载全过程中塑性应力及两主轴弯矩的发展机制,基于经由已有实验数据校核过的建模方法,采用ABAQUS建立了不同轴压比、腹板和翼缘宽厚比的H形截面构件在不同加载角度下的参数分析模型。结合有限元分析结果,考察了双向压弯下H形截面钢构件的塑性应力发展规律,引入平截面假定,对其应力分布形式进行一定的简化处理。进一步,通过最小二乘法拟合得到相关参数,建立加载位移、塑性发展程度和宏观承载能力三者之间内在联系,构建H形钢构件双向弯矩的理论计算模型。该模型充分考虑了截面尺寸、位移加载方向角、轴压比和加载位移的影响。通过对模型计算结果的分析,验证了该模型可得到构件在加载任意时刻的应力分布形式,并为考虑一定截面塑性发展的双向抗弯设计提供更为简便的设计方法。

双向恢复力模型对基础隔震建筑风振响应的影响

为明确MSS、Casciati和Harvey and Gavin这3种常用双向恢复力模型计算基础隔震建筑风振响应的差异,采用3种模型模拟铅芯橡胶支座在水平单向和双向位移下的恢复力,对比试验或有限元结果的差异,采用3种模型对一算例在双向风荷载下隔震层位移、顶点位移和顶点加速度3个指标的差异进行了分析。研究表明:3种模型模拟铅芯橡胶支座在单向循环位移、方形和偏置方形位移下恢复力的趋势基本一致;而模拟圆形和偏置圆形位移时,MSS模型双向恢复力形状与有限元结果不同,不能较为准确地模拟支座双向耦合行为,Casciati模型误差稍小于Harvey and Gavin模型。Casciati模型和Harvey and Gavin模型计算风振响应基本一致;对于横风向响应均方根,3种模型差距不大;对于顺风向隔震层位移、顶点位移和顶点加速度均方根,MSS模型稍小,而对于顺、横风向隔震层位移峰值因子,MSS模型稍大;对于顺、横风向顶点加速度峰值因子和双向与单向模型顶点加速度最值比值随风速变化规律,MSS模型与其他模型差异较大。基于双向耦合效应模拟及风振响应指标的差异,建议采用Casciati模型考虑双向恢复力模型对基础隔震建筑风振响应的影响。

干式直流电容器全链条国产化关键技术探讨

高性能薄膜电容器广泛应用于新能源交通工具、输变电工程、医疗救治器械和电磁脉冲武器等领域,其中干式直流电容器更是柔性直流输电的重要装备。目前薄膜电容器生产过程中从原料到重要装备完全依靠国外技术,高端薄膜电容器超净聚丙烯(PP)原料完全依赖从国外进口,加工双向拉伸BOPP薄膜和电极蒸镀等大型生产设备都是从发达国家购买,严重制约了我国薄膜电容器技术研发和工程应用,特别是在当前的复杂国际环境下带来诸多隐患,一旦国外禁止向我国出售相关原料和设备,将严重影响我国高科技领域的发展。由此,在当前复杂的国际环境和我国政府提出的“双碳”目标背景下,必须下大力气着力解决影响薄膜电容器领域发展的诸多关键因素,依靠自主技术服务于新能源系统建设。在国家重点研发计划“干式直流电容器用电介质薄膜材料”重点专项支持下,本文从薄膜电容器用电工级超净PP原料入手,探讨通过相关领域科研院所与相关企业深度合作,进行电工级超净PP原料技术攻关,解决研发验证过程中存在的问题,从全局观出发力图解决我国干式直流电容器工程应用面临的重大问题,形成我国干式直流电容器全链条国产化关键技术。

接枝聚丙烯电容薄膜的高温储能特性

随着海上风电、电动汽车和油气勘探的迅速发展,对薄膜电容器的工作温度提出更高的要求。然而,当环境温度达到120℃时,目前使用最为广泛的双向拉伸聚丙烯电容薄膜充放电效率急剧下降,不能满足应用需求。该文制备了苯乙烯接枝聚丙烯(PP-g-St)双向拉伸电介质薄膜,在120℃下,PP-g-St可以将能量密度从0.23 J/cm^(3)提高到1.67 J/cm^(3)(储能效率在90%以上),同时接枝后击穿场强大幅提升,高温泄漏电流得到有效抑制,这源自于接枝后引入的深陷阱限制了载流子的输运。接枝样品中的自聚相经拉伸后与基体具有良好的相容性。该文研究为适用于高温高场条件的聚丙烯基电容器薄膜材料的大规模制备提供可能。

拉伸倍数对双向拉伸PBAT薄膜性能的影响

制备了不同拉伸倍数的双向同步拉伸聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)降解膜,采用差示扫描量热仪(DSC)、正电子湮没寿命谱仪(PALS)、透水仪和万能材料试验机研究了双向拉伸倍数对其结晶行为、自由体积、阻隔性能和力学性能的影响。结果表明,双向同步拉伸后,PBAT薄膜存在微弱应力诱导结晶和结晶不完善晶体的破裂;自由体积尺寸基本不变,自由体积分数随着自由体积孔数成正比,当开始拉伸倍数为1.5×1.5时,体积分数下降显著,从3.10%减少至2.95%;当拉伸倍数为3.5×3.5时,自由体积分数缓慢减少至2.85%;另外,有效地提高了水蒸气阻隔性能和力学性能,PBAT薄膜的水蒸气透过系数降低为未拉伸薄膜的15%,力学性能约提高了120%;且自由体积分数与水蒸气透过系数成正相关。

芳纶/玻纤经编复合材料的力学性能研究

研究芳纶/玻纤混杂纤维双轴向经编复合材料的力学性能。以芳纶/玻纤混杂纤维双轴向经编织物为增强体,将№1⁃695⁃3K A环氧树脂与№1⁃695⁃3K B固化剂混合,基于真空辅助树脂传递模塑技术制作复合材料,并与同状态下玻纤经编复合材料对比,研究两种复合材料在拉伸性能、弯曲性能和低速冲击性能上的区别。结果表明:与玻纤经编复合材料相比,芳纶/玻纤经编复合材料沿纱线加载方向的拉伸强度和弯曲强度分别提升了约20%和26%,最大冲击载荷提高了约45%。认为:芳纶/玻纤经编复合材料具有更好的力学性能,可替代玻纤经编复合材料用于工程领域。

考虑损伤效应的二向不等压深埋圆形隧道弹塑性统一解

为了研究二向不等压地应力环境下深埋圆形隧道损伤后的力学响应问题,通过考虑深部围岩的损伤效应,基于统一强度理论建立二向不等压深埋圆形隧道弹塑性解,依托华丽高速东马场隧道验证解的准确性和适用性;研究损伤效应和中间主应力对围岩应力分布和变形的影响,并探讨不同侧压力系数、剪胀系数和支护反力下深埋圆形隧道围岩的损伤程度。研究结果表明:二向不等压深埋圆形隧道开挖后,围岩峰后的损伤效应会加剧隧道的挤压变形,考虑损伤效应的变形计算结果与现场实测结果更接近;中间主应力能提高围岩的承载能力,抑制隧道的挤压变形,不考虑中间主应力会高估隧道的变形潜势;侧压力系数决定围岩损伤区的形状和大小,施工时应根据围岩不同位置的损伤程度对关键变形部位进行注浆加固;剪胀系数越大,围岩的损伤程度越大,损伤区的范围越大;支护反力能抑制围岩的损伤效应,在实际工程中需及时施作支护约束围岩变形,以改善围岩的受力情况。

正交异性钢桥面板双轴疲劳性能评估

为精确评估正交异性钢桥面板在双轴应力状态下的疲劳性能,以东营胜利黄河大桥为背景,建立该桥正交异性钢桥面板顶板、U肋、横隔板交叉连接部位焊缝的节段三维有限元模型,采用等效结构应力法对正交异性钢桥面板体系的双轴疲劳问题进行研究;通过模型试验验证正交异性钢桥面板体系的双轴疲劳特性,并进行其构造细节疲劳寿命评估。结果表明:弧形切口起焊点的疲劳裂纹萌生位置在横隔板下方焊趾处,经历裂纹萌生、裂纹稳定扩展和裂纹失效3个阶段,最终失效阶段裂纹形式为Ⅱ型裂纹主导的Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹,此为该桥正交异性钢桥面板结构体系的主导疲劳失效模式;顶板焊缝焊趾及弧形切口起焊点焊趾处于双轴应力状态,面内剪切结构应力幅对疲劳应力的影响显著,按单轴疲劳应力进行寿命预测误差较大,按单轴疲劳应力状态对结构进行疲劳寿命设计偏于不安全;基于组合等效结构应力法的计算值与试验值吻合较好,各焊接细节计算得到的最大值下的疲劳裂纹起裂位置均与试验结果一致,按双轴疲劳应力预测疲劳寿命与试验值吻合较好,疲劳寿命评价精确度较高。

城轨U型梁动力系数的理论与试验研究

城市轨道交通U型梁沿顺桥向和横桥向的受力存在差异,而按现有设计规范U型梁桥取1.40的动力系数会导致材料浪费。针对该类结构的双向受力特征,以南京地铁S6号线U型梁为工程实例,建立车桥耦合振动模型;通过对比测试和计算结果,验证了所建模型的有效性;并通过改变车辆速度和编组,分析不同响应的动力系数。研究结果表明:梁底只承受纵向拉应力,但同一截面内却同时存在横向拉、压应力;挠度、纵向应力和横向应力的动力系数最大值分别为1.231、1.216和1.362,分别出现在6车满员和6车定员编组的工况中;在确定单线U型梁的动力系数时,应该考虑列车编组的影响,并根据受力方向对动力系数值加以区别,建议在计算挠度和纵向应力时取1.30,而在计算横向应力时仍取1.40。本研究旨在提出U型梁动力系数的合理取值,并为结构优化提供参考。

双向加载下不同因素对H型钢构件板壳节段损伤域长度的影响

为研究双向加载条件下,轴压比、长细比、腹板高厚和翼缘宽厚比4个主要参数对H型钢构件损伤域长度的影响,利用有限元软件ABAQUS建立板壳模型进行有限元分析,并给出了双向加载下板壳节段损伤域长度的计算公式。分析结果表明:双向加载更加符合实际情况,所得损伤域长度偏大,提高了板壳节段取值的准确性;在一定区域内,损伤域长度与轴压比和腹板高厚比呈正相关,且增长幅度可达初始值的1倍以上,与翼缘宽厚比呈负相关,最大降幅可达50%以上。当长细比小于临界值时,两者呈负相关,最大降幅达34.28%;反之,两者呈正相关,最大增幅达58.26%。

电容器用BOPP薄膜在介电和储能性能提高中的研究进展

目前商用薄膜电容器以双向拉伸聚丙烯材料(BOPP)为主,其作为薄膜电容器的关键材料是最常用的聚合物薄膜,但BOPP薄膜作为电容器的核心材料仍存在储能密度低和使用温度偏低等问题。本文综述了近几年研究学者对电容器用BOPP薄膜在电介质材料的介电及储能性能提升方面的研究,为高性能聚合物基电介质材料的研究和发展提供了参考,并对未来的研究方向进行了展望。

中间主应力对花岗岩双轴压缩破坏过程的声发射演化特征影响

为了探究中间主应力对花岗岩双轴压缩破坏过程的声发射演化特征影响,对花岗岩于不同中间主应力下双轴压缩破坏过程的声发射信号开展了时域及频域多角度综合分析。试验结果表明:中间主应力对花岗岩双轴压缩破坏的声发射前兆有显著影响,即随着中间主应力增大,声发射累计振铃计数达到连续性急剧突变增长阶段的应力水平减小,b值的连续下降速率减小,优势频段(125~250 kHz)占比发生明显转变时的应力水平降低,但低频高幅值信号所占比例增加。得到了花岗岩双轴压缩破坏的多种声发射前兆特征,即在岩石失稳破坏前夕,声发射累计振铃计数呈现连续性急剧突变增长以及b值持续性显著下降,低频高幅值信号出现,优势频段(125~250 kHz)占比展现增加趋势。

基于晶体塑性航空钛合金热处理后的性能分析

对TC4钛合金进行不同条件下的热处理,观测热处理后的显微组织。根据金相图提取相关的晶粒数据,结合晶体塑性理论建立不同的TC4钛合金晶体塑性有限元模型,导入Abaqus软件进行双轴拉伸模拟仿真。结果表明:TC4钛合金的双轴拉伸模拟仿真较准确,其应力-应变曲线、伸长率、收缩率预测结果与试验结果一致。材料的各向异性、晶体取向、晶体塑性本构行为对TC4钛合金的弹塑性变形影响明显。

双向拉伸试样测试区域尺寸对DH780屈服行为的影响

为了探究十字双向拉伸试样测试区域尺寸对高强钢屈服行为的影响,以DH780双相钢为研究对象,参考ISO标准十字试样,开展了不同测试区域尺寸试样的双向拉伸实验对比研究;为了使小型十字试样获得的实验结果与ISO标准试样相同,通过正交实验优化了十字试样的几何尺寸。结果表明,在等双拉加载条件下,随着测试区域尺寸的减小,实验获得的双轴各向异性r值基本相同。而双轴等效屈服应力先减小后增大,其核心原因是不同尺寸试样中心测试区域的变形程度不同;对于测试区域尺寸为8 mm×8 mm的小型十字试样,其主要几何参数对实验结果的影响程度排序为:狭缝数量>臂间圆角半径>狭缝长度;优化后的8 mm×8 mm新试样与ISO标准30 mm×30 mm试样的实验屈服轨迹点相对差值相较于原始试样的6.90%减小到2.36%。

基于矿物晶体模型的非均质裂隙花岗岩双轴压缩微裂纹演化特征

为深入研究非均质矿物晶体微观结构影响下裂隙花岗岩的力学特性和损伤演化规律,结合花岗岩力学试验结果,开发了考虑矿物晶体结构影响的离散元数值模型,通过开展不同围压下裂隙花岗岩压缩试验,建立了围压和裂隙倾角双重因素影响下花岗岩应力峰值经验模型,从微观尺度上阐明了花岗岩微裂纹破裂机理。研究结果表明:(1)随裂隙倾角的增加,花岗岩抗压强度呈先降低后升高的趋势,在无围压条件下,裂隙倾角θ=31.8°时花岗岩的抗压强度最低。(2)应力加载过程中,花岗岩微裂纹演化呈空间局部化,沿晶张拉裂纹随机分布在试样内部,穿晶张拉裂纹则主要聚集在裂纹扩展阶段的断面附近,并伴随着宏观断裂。(3)随着围压的增大,总微裂纹数量逐渐增加,穿晶张拉裂纹在总微裂纹中的占比明显上升,围压为0,10,20和30 MPa时,穿晶张拉裂纹分别占总数的36.1%,45.0%,48.3%和51.4%。(4)非均质裂隙花岗岩强度特征受矿物基质空间分布的影响,正长石会阻止微裂纹的扩展和聚合。与单一剪切断面花岗岩相比,非均质性影响下“V”形宏观裂纹的花岗岩应力峰值更高。

双轴加载下成组裂隙参数对类岩石试件力学性质的影响规律

煤矿深部地层岩巷围岩裂隙分布复杂,裂隙参数对岩体力学性能影响较大。为研究深部地层裂隙岩体在掘进扰动条件下的破坏规律与力学性能,制备不同裂隙倾角和长度的成组裂隙类岩石试件,开展模拟煤矿深部巷道掘进扰动的双轴加载试验,研究类岩石试件力学特性及其影响因素。研究结果表明:成组裂隙试件强度受预制裂隙的倾角影响明显,当预制裂隙倾角为30°~45°时,试件的起裂应力和峰值应力为最小值,当裂隙倾角为90°时,试件的起裂应力和峰值应力最大。在双轴固定比例加载的条件下,裂隙倾角和长度均会对试件的强度产生影响,其中裂隙倾角对试件强度的影响最为明显,裂隙长度的影响较小。