高温高应变率下钛合金Ti6Al4V的动态力学行为及本构关系

采用分离式霍普金森压杆实验技术,研究了钛合金Ti6Al4V在温度为25~800℃、应变速率为2 000~7 000 s-1的冲击压缩下的动态力学行为和微观组织演变,分析了其力学响应的温度依赖性和应变率敏感性,构建了可准确表征材料塑性流动行为的修正Johnson-Cook模型。结果表明,Ti6Al4V具有显著的应变硬化、应变率强化、应变率增塑和温度软化效应。随着加载温度和应变率的升高,材料的应变硬化效应减弱。温度敏感性随加载温度的升高而显著降低。应变率敏感性因子与加载温度呈负相关,随真实应变的增大呈下降趋势。高温高应变率下细小等轴α相、拉长型α相和块状α相取代初始等轴α相成为Ti6Al4V微观组织的典型特征。考虑率-温耦合作用和绝热温升影响的修正Johnson-Cook模型能够准确地预测Ti6Al4V的塑性流动应力-应变响应。

基于密度泛函理论研究聚醚类破乳剂的构效关系

油田采出液处理工艺中化学破乳剂的使用能够大大提升工作效率并且节约成本,其中聚醚类破乳剂的应用最为广泛,研究聚醚类破乳剂的构效关系对于新型破乳剂的研发及应用至关重要。本文首先对几种聚醚类破乳剂和反相破乳剂的破乳效果进行了评价和比较,然后根据沥青质分子的结构特点及现有聚醚类破乳剂和反相破乳剂的类型,选取了相应的模型分子,通过密度泛函理论(DFT)中B3LYP/6-31G基组得到其最优分子几何构型和静电势分布图,并利用泛函M062X/6-31G基组计算了聚醚类破乳剂模型分子分别与沥青质模型分子和水分子之间的相互作用能。结合聚醚类破乳剂和反相破乳剂的破乳性能评价结果,进而分析了聚醚类破乳剂的构效关系。结果表明,由理论化学计算结果所推测的破乳剂的破乳性能差异与其实际破乳效果相一致:具有支状结构、聚合度较高的聚醚类破乳剂的效果优于线型结构、聚合度较低的聚醚类破乳剂;酚醛树脂聚醚的破乳效果优于酚胺树脂聚醚,而反相破乳剂中则是多元醇聚醚类反相破乳剂的效果较优。该工作的开展表明采用密度泛函理论进行破乳剂的构效关系研究是可行的,能够为未来新型破乳剂的制备及选用奠定重要的理论基础和提供参考依据。

不同密度硬质聚氨酯泡沫的力学性能和本构关系

目的不同密度的硬质聚氨酯泡沫(RPUF)适用于不同的工程应用,通过对不同密度RPUF力学性能开展研究,并对现有的本构模型加以修正,得到材料真实的本构关系。方法通过开展不同密度RPUF材料的准静态压缩实验(0.001 s^(−1))及不同加载速率(100~1000 s^(−1))下的动态压缩力学性能实验,得到材料的应力-应变曲线,在此基础上分析RPUF材料的密度效应及应变率敏感性,得到其真实本构关系。结果RPUF材料力学性能受到密度和应变率的耦合影响,随着密度以及应变率的增大,RPUF材料的屈服应力呈指数函数形式增大;给出了RPUF材料屈服应力与应变率及密度之间的函数关系式。结论得到了基于实验数据以及横向惯性效应修正后的Sherwood-Frost模型(M-S-F模型),研究结果可为RPUF材料在抗冲击方面的工程应用提供指导。

水力压裂体积张开度-应力扰动本构关系及压裂效果调控

储层体积张开和应力扰动是水力压裂过程中相互伴生的力学行为.前者创造了储层水力裂隙网络,包括主裂缝和分支裂缝网络,它们为游离气提供运移通道.后者是储层基质骨架上的压应力增量,包括主裂缝应力扰动和静水应力扰动,它们通过在脆性储层产生剪胀扩容或在塑性储层产生塑性变形,控制骨架基质吸附气的解吸和扩散通道.二者共同决定水力压裂的工程效果.为了进行压裂效果调控,文章建立体积张开度-应力扰动本构关系,包括体积张开度-应力扰动细观机理、数学表达式以及施加流体载荷的方法,从而将水力压裂众多影响因素融入一个模型中.水平井压裂实例表明,该本构关系揭示了水力压裂和效果评价的各主要力学特征、机制和影响因素,可以反映断裂传播机制(黏性-储存主导机制和黏性-滤失主导机制)、压裂液(水、液态CO_(2)、超临界CO_(2)和N2)以及流量对体积张开度和应力扰动的影响,为建立压裂效果调控机制:流体载荷-体积张开度-应力扰动-长效导流机制,奠定了关键理论基础.

玄武岩纤维沙漠砂混凝土本构关系及损伤特性研究

为了有效提高沙漠砂资源化利用,研究了玄武岩纤维掺量(0、0.3%、0.4%、0.5%)对沙漠砂混凝土本构关系和损伤特性的影响。结合本构模型拟合了玄武岩纤维沙漠砂混凝土的应力-应变曲线,利用声发射事件数分析了玄武岩纤维沙漠砂混凝土损伤破坏过程,并借助速率过程理论对玄武岩纤维沙漠砂混凝土的损伤程度进行了评估。研究表明:掺入适量的玄武岩纤维(0.4%)可以减小沙漠砂混凝土构件的损坏;Carrerira J模型与试验数据具有较高的吻合度;同时还发现构件在到达峰值应力附近时,声发射事件数会急剧增加;基于速率过程理论以损伤变量D与相对荷载V之间的关系建立的损伤演化曲线,可用来评估玄武岩纤维沙漠砂混凝土的损伤破坏程度。

基于截面配筋率的钢筋混凝土统一本构关系研究

为避免数值化分析中直接处理钢筋与混凝土之间的复杂关系,推导出钢筋混凝土构件轴心受压统一理论公式,做了不同配筋率与不同混凝土强度等级下的钢混棱柱体轴心受压试验,利用试验量测的荷载位移数据,结合Matlab曲线拟合工具的线性回归与拟合功能,建立了一种基于截面配筋率的能够描述钢筋混凝土材料力学性能的统一本构关系。对试验梁进行数值化分析表明,所建立的数值化模型应力应变特征与试验结果吻合较好,证明了该模型在钢筋混凝土实际运用过程中的可行性与适用性。

UHPC直拉试验方法与本构关系研究

超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete, UHPC)单轴拉伸(直拉)试验是分析UHPC抗拉性能和直拉本构关系的基础性试验,经过对其试件形状与尺寸的优化,试验成功率已得到了较大提升。但由于试件连接方式和局部加强方式的差异,各机构试验成功率参差不齐。为进一步保证直拉试验成功率,采用试验研究和数值模拟的方法系统分析了常见的四种试件连接方式和三种试件局部加强方式对试验成功率的影响,比选出最优试验方法。结果表明:面内夹持装置具有连接可靠、操作简单的优点,适合推广。但夹具的尺寸加工误差或微变形可能导致其与试件的接触面变窄、加剧夹持引发的试件应力集中,致使主裂纹位于测距范围之外;试件与夹具的接触区域进行柔性加强(粘贴碳纤维布)和刚性加强(粘贴铝片)均能有效解决上述问题,提高试验成功率。此外,采用比选的直拉试验方法,探究了钢纤维长径比和体积率对UHPC直拉损伤本构关系的影响。通过声发射(Acoustic emission, AE)监测探究了UHPC在直拉荷载作用下的损伤演化规律,利用声发射参数(累积计数比)构建损伤因子,得到了考虑钢纤维影响的UHPC直拉损伤本构关系。

超低温作用下UHPC受弯力学行为及其本构关系

研究了不同温度下超高性能混凝土(UHPC)的受弯力学行为,并利用吸能效率、声发射能量释放率和振铃计数表征了UHPC脆性失效的演变机制,构建了3种UHPC受弯本构模型.结果表明:当温度为-170℃时,UHPC的初裂抗弯强度和峰值抗弯强度分别从20℃的10.6、20.9 MPa增至21.1、42.5 MPa;在20~-170℃范围内,UHPC的脆性随温度降低先减小后增大,并在-80℃时达到最小值、-170℃时达到最大值;相较于过镇海教授和吴泽媚博士的本构模型,线性-非线性本构模型的预测精度最高、数据离散性最低.

灵芝多糖的构效关系、提取工艺及药理作用研究进展

灵芝是一种广受欢迎的药食两用真菌,因其极高的药用价值而被广泛地研究和栽培。灵芝多糖作为重要的生物活性成分,具有抗肿瘤、免疫调节、抗炎、降血糖、保护肝脏、调节中枢神经等作用。本文通过灵芝多糖的构效关系、提取工艺和药理作用3个方面做出了详细的归纳和阐述,以期为灵芝多糖的开发和综合应用提供理论依据。

石斛多糖的结构特征、生物活性、构效关系及产品开发进展

石斛是我国传统名贵的滋补药材,具有益胃生津、滋阴清热的功效,多糖是其主要的活性成分之一。通过查阅国内外近10年相关文献,系统总结常见石斛多糖的结构及生物活性。结果发现石斛多糖具有抗氧化、抗肿瘤、抗炎、免疫调节、调节肠道菌群、降血糖、抗白内障等多种功效,且石斛多糖的生物活性与结构密切相关。研究认为富含甘露糖和葡萄糖的石斛多糖显示出更强的活性,乙酰基含量越高,其免疫活性越强;糖醛酸含量越高,其抗氧化能力越强。主链上的(1→4)-α-D-Glcp和(1→4)-α-D-Manp可能是与石斛多糖活性相关的关键结构,化学修饰如硫酸化、硒化和乙酰化能够增强石斛多糖的活性,而羧甲基化则降低了其活性。本文对近年来国内外关于石斛多糖结构特征、生物活性、产品开发的研究进展进行总结,并阐明其构效关系,旨在为促进石斛多糖的深度开发和应用提供重要的参考依据。

ZL114A铝合金本构关系与失效准则参数的确定

针对航空发动机机匣材料ZL114A铝合金,构建描述该材料在较大温度范围下大变形及失效行为的材料模型。通过万能试验机及分离式霍普金森压杆试验装置测试ZL114A铝合金在常温准静态、高温和高应变率下的力学性能,分析温度和应变率对材料流动应力的影响。采用有限元程序和优化算法反求25~375℃内材料的硬化参数,结合高应变率(1310~5964 s^(-1))下材料的动态行为关系,构建包含塑性应变、温度及应变率的经验型本构模型。开展缺口拉伸、缺口压缩等试验并建立相对应的有限元模型,获取材料在不同应力三轴度下的失效应变,标定分段形式的Johnson-Cook(J-C)失效准则参数。通过不同温度下的平板侵彻试验和数值模拟验证失效准则及其参数的有效性。结果表明,ZL114A铝合金具有明显的应变硬化、温度软化及高应变率强化特性;具有应力饱和特征的Hockett-Sherby(HS)硬化模型较为准确地描述材料大变形下的力学行为;构建的材料本构关系可以描述ZL114A铝合金在大应变、宽温度、高应变率下的力学行为;分段形式的失效准则具有预测不同温度下材料失效行为的能力。

基于细胞模型和网络药理学探究儿茶素抗炎、抗癌的构效关系

目的:系统揭示茶叶儿茶素的抗炎、抗癌构效关系,并初步探究其背后的分子作用机制。方法:利用脂多糖诱导的小鼠巨噬细胞RAW264.7和人结肠癌细胞HCT116为体外炎症、癌症模型,采用格里斯试剂法与四甲基偶氮噻唑蓝比色法分析比较儿茶素的体外抗炎、抗癌活性,借助网络药理学预测各儿茶素抗炎、抗癌的关键靶点与通路,并通过分子对接技术模拟各儿茶素与关键靶点蛋白的相互作用,比较各单体与关键靶点的结合能力。结果:8种儿茶素单体均有较强的体外抗炎、抗癌活性,酯型儿茶素的没食子酰基、焦酚型儿茶素B环的邻苯三酚结构和反式儿茶素C_(2)、C_(3)的反式构象使其具有更强的抗炎、抗癌活性,但酯型、焦酚型儿茶素的没食子酰基与其B环的邻苯三酚结构间存在拮抗效应;8种儿茶素通过多靶点、多通路发挥抗炎、抗癌活性,且没食子酰基有利于儿茶素与其关键抗炎、抗癌靶蛋白IL6、TNF、AKT1通过氢键结合。本文揭示了儿茶素的体外抗炎、抗癌活性及构效关系,为系统、深入阐释儿茶素的功能特性与分子结构等关系提供了理论和技术借鉴。

H_(2)O_(2)降解多糖的作用机制及降解产物构效关系研究进展

多糖因其优异的生物活性而备受关注,但由于其大分子结构较难以被人体直接利用。近年来,关于降解多糖的研究已成为新的热点,多糖的降解的方式有很多,其中自由基降解多糖有着对降解程度的可控性以及生产成本低等独特的优势。因此有必要了解多糖降解机制以及探究降解产物的构效关系,以期对多糖高值化利用。该文首先系统全面地介绍了H_(2)O_(2)产生自由基进而介导多糖降解的研究进展,重点阐述了H_(2)O_(2)产生自由基的机制,剖析了自由基降解多糖的机理,分析了自由基对于多糖降解产物构效关系的影响。该综述对多糖降解产物的生物构效关系解析和高值化开发提供理论依据。

果胶生物活性构效关系的研究进展

果胶作为一种天然多糖类物质,已广泛应用于饮料、酸奶、肉制品等食品中。近年来,随着果胶提取表征技术的发展和功能活性的不断开发,果胶发挥生物活性的机制途径及其构效关系成为研究热点之一。该文概述果胶的结构特征,分析不同来源、不同提取条件对果胶结构的影响,探讨果胶结构与其免疫调节、抗炎、抗癌、抗氧化、降血糖等生物活性之间的关系,以期为果胶的营养化、高值化开发利用提供科学参考。

食源性降血脂肽的研究进展:来源、作用机制及其构效关系

高脂血症是全球常见疾病之一,会引发一系列其他相关疾病,严重威胁人体健康。他汀类药物广泛用于治疗高脂血症,但长期服用会引发胃肠道疾病等,对人体健康造成负担。因此,开发研究更为安全健康的新型天然活性成分很重要。近年来,从食源性蛋白中制备能有效降低血脂水平的生物活性肽逐渐受到人们的关注。食源性降血脂肽主要通过降低胆固醇、甘油三脂,抑制胰脂肪酶、脂肪酸合成酶等方式达到降血脂效果,维护机体健康,相较于药物其副作用小、更加安全。本文就食源性降血脂肽的来源进行分类,并阐述了其作用机制和构效关系的最新研究进展,对其未来研究发展趋势进行展望,以期为降血脂肽的深入研究和相关功能性食品的开发提供参考。

岩石爆破基础理论研究进展与展望Ⅰ—本构关系

岩石爆破技术在国民经济建设中发挥着重要作用,尤其在资源开采、基础设施建设等领域.本文对岩石爆破本构关系进行了深入研究和探讨,在传统本构关系研究的基础上,提出了本构关系1.0、2.0和3.0的演化阶段,分别探讨了矛盾关系、能量平衡以及最小作用量理论.本构关系1.0从岩石与爆炸、冲击荷载的相互作用出发,强调了矛与盾的关系,重点分析了岩石材料的动态力学响应;本构关系2.0以能量为切入点,将含有节理裂隙、层理和腔体等缺陷以及显著各向异性的岩石视为复杂结构材料,研究荷载输入能量与材料破坏所需能量之间的动态平衡关系,解析结构强度与输入能、耗散能及可释放应变能之间的关联;本构关系3.0关注爆炸荷载下应力波的传播规律及其与介质破坏效应的关系,特别是通过最小作用量理论来优化能量的传播路径,提高炸药能量的利用效率.这些理论不仅揭示了岩石在不同荷载条件下的力学行为,还为优化爆破设计和改善爆破效果提供了理论依据.同时,本文结合人工智能和大数据技术,提出了岩石材料工程基因的概念,通过建立岩石基因库,系统化管理岩石的物理力学参数,构建性能预测模型,提升了对岩石特性的理解和工程应用的精确度.未来,岩石材料基因库有望在矿产资源开发、地质灾害防治和基础设施建设等领域发挥更大的作用,推动工程技术的发展和应用.

往复压载下纤维增强混凝土力学行为退化及本构关系

为研究钢纤维混凝土在往复轴压荷载下的力学性能及其本构关系,开展单轴往复压缩试验,以不同纤维掺量和长径比为变量,探究钢纤维混凝土的力学行为退化及损伤演化规律。结果表明,与单调加载相比,往复加载作用下钢纤维混凝土试件强度有轻微退化;混凝土塑性应变累积随钢纤维体积掺量的增加而大幅降低,弹性刚度退化率随之增大,但对纤维长径比的影响不显著;应力退化率随卸载应变呈先减小后增大的变化趋势;基于力学行为退化现象和纤维增强效应,建立了钢纤维混凝土往复轴压下混凝土损伤演化模型,与试验结果进行比较发现该模型与试验数据吻合较好。

植物源活性物质抗菌构效关系、抗菌机理及在食品中的应用研究进展

植物中抗菌成分种类众多,其分子结构的多样性造成了其丰富的抗菌机理。植物中抗菌成分包含多糖、多酚、生物碱、萜类等,具有较低的耐药性、较强的抗菌性和广泛的抗菌谱,其主要抗菌机理包括破坏细胞结构、调控基因表达、抑制细菌代谢活动、改变细胞膜电位等。该文对国内外植物源抗菌物质进行梳理,综述了植物源抗菌物质的种类、构效关系、抗菌机理、在食品中的应用等的研究进展,旨在为天然抗菌物质在食品、医疗、化工中的应用提供理论依据及研究思路。

植物精油成分气相色谱保留指数的全息定量构效关系

气相色谱保留指数(RI)是色谱分析中的重要参数,但通过实验获取RI值的过程较为繁琐,需要建立一种简便、高效、准确的模型来预测RI值。本文搜集了60种植物精油成分的RI实验值,构建了精油成分化合物的结构性质与RI值之间的全息定量构效关系(HQSAR)模型。当碎片大小(fragment size)、碎片特征(fragment distinction)和全息长度(hologram length)模型参数分别设置为“1~4”、“C,Ch”和199时,可以建立最优HQSAR模型。利用外部测试集验证和留一交叉验证对模型进行检验,经外部测试集验证的预测均方根误差(RMSEP)、预测决定系数(Q_(F3)^(2))、一致性相关系数(CCC)和平均相对误差(MRE)分别为40.45、0.984、0.968和2.20%;经留一交叉验证的交叉验证均方根误差(RMSECV)和MRE分别为72.56和4.17%。此外,HQSAR模型的分子贡献图表明,芳香族化合物的烷基链在连接了羟基基团后,其RI值会增大;脂肪族化合物中存在的长链烷基也会导致RI值增大。研究结果表明,所建立的HQSAR模型能够用于预测植物精油成分的RI值,并为其他精油成分RI值的预测提供可靠依据。

畜禽内脏源生物活性肽的制备、活性分析及构效关系的研究进展

禽畜内脏富含蛋白质、脂肪、维生素和矿物质,具有优良的抗氧化、抗炎以及抗衰老等作用,受到国内外研究人员的关注,但我国畜禽内脏资源利用率很低,造成了资源的极大浪费。利用禽畜副产物生产高附加值产品,可减少废弃物处理不当造成的环境污染,提高副产物综合利用价值,有助于畜禽资源的可持续利用。生物活性肽主要来源于植物、动物和微生物,具有降血压、抗氧化、抗菌、抗炎等多种功效,在食品、医药以及保健品等领域有着广阔的应用前景。目前国内外有关生物活性肽的报道主要源于乳制品、植物蛋白等,以畜禽类内脏为原料的研究报道较少,部分研究者对构效关系进行了较为深入的研究。该文归纳总结了畜禽类内脏制备生物活性肽的方法,讨论了禽畜内脏来源的降血压肽、抗氧化肽、抗炎肽、抗菌肽的活性及其构效关系,为未来更深层次的研究提供新的思路与方法,并对现存的技术问题以及今后的研究方向做出了展望。