内置应变传感器对沥青混合料力学性能的影响

道路本体结构的智能智慧是道路工程发展的重要方向,内置应变传感器是实现路面结构应变感知的重要手段,为探究内置应变传感器对沥青混合料力学性能影响,运用离散元法,构建了内置应变传感器的沥青混合料细观模型,研究了应变传感器埋设深度和数量对沥青混合料力学性能影响,分析了沥青混合料材料公称最大粒径、级配和沥青砂浆黏结强度等对内置应变传感器工作性能影响.结果表明:随着传感器埋设深度的增加,梁试件底部三个监测点位处水平拉应力分别增加56.9%、43.5%、43.8%,越接近梁试件底部,其内部水平应力场分布更均匀;与单传感器相比,埋设双传感器的梁试件裂隙增加速度更快,在挠度为0.8 mm时裂隙数便达到267个,单传感器仅为93个;沥青混合料公称最大粒径越大,力链数越少,AC-16、AC-20的平均力链比较AC-13分别降低4.9%、11.4%;沥青混合料级配越粗,荷载传递路径越少,接触力系数量减少77.7%,接触力分布均匀性降低,最大接触力增加74.6%,导致传感器工作稳定性越差;沥青砂浆黏结强度增加,最大接触力下降11%,传感器工作稳定性越好.研究结果可为提升内置应变传感器的沥青混合料耐久性和工作稳定性提供参考.

氮、氧杂苯并菲基元取代的α-氰基二苯乙烯对硝基芳环类爆炸物的探针性能研究

快速选择性检测苦味酸(PA)、三硝基芴酮(TNF)等硝基芳环爆炸物已成为当前研究的热点之一.基于B3LYP/6-311+g(d,p)理论水平,对氮杂苯并菲基元取代的α-氰基二苯乙烯(TPN-Ar-DPA:a)、氮、氧杂苯并菲基元取代的α-氰基二苯乙烯(TPNO-Ar-DPA:b)探针分子及八个被检硝基芳环分子进行结构优化与频率计算;对a、b分子稳定结构分别计算气态和四氢呋喃(C_(4)H_(8)O)溶剂中的电子吸收光谱及荧光光谱;对a、b探针分子与硝基芳环所形成二聚体分子的结合能分别计算;最后对二聚体分子进行了简约化密度梯度(RDG)分析.研究结果表明,分子b的平面性优于a,分子b的能隙值小于a.气相与C_(4)H_(8)O溶剂中,分子b吸收光谱与荧光光谱比分子a均明显红移,但在C_(4)H_(8)O溶剂中,两个分子的荧光光谱均有不同程度的蓝移;与分子a相比,分子b与八个被检物所形成二聚体的结合能绝对值相对较大,对硝基芳香环检测物的选择性和灵敏度更好,可设计为对硝基酚(PNP)、TNF、PA、3,4-二硝基苯甲酸(DNBA)的探针分子.探针分子对硝基芳环具有较好地选择性和灵敏度,主要源于二聚体分子间存在较强的氢键作用.

基于密度泛函理论研究Ag-Co团簇的结构、电子和光学性能

基于密度泛函理论研究了7个原子Ag-Co团簇结构的稳定性、电子和光学性能.研究结果表明,7个原子Ag-Co团簇的最稳定结构都是十面体结构,Co原子数量较少时,Co原子主要占据十面体的轴向位,Ag原子主要占据赤道位,随着Co原子数的增加,Co原子逐渐替换了赤道位上的Ag原子.当Co原子数增加时,Ag-Co团簇的垂直电离势、垂直电子亲能和最高占据轨道与最低未占据轨道之间的能隙整体上都呈现出下降趋势,表明电子稳定性降低;Ag-Co团簇的吸收光谱整体出现了红移,吸收峰的强度逐渐减弱,吸收谱的宽度变窄.

基于三周期极小曲面晶胞梯度支架的设计及力学性能

背景:现阶段骨软骨一体化支架的弹性模量与天然骨软骨相差较大,植入人体后会引起应力遮蔽现象,从而导致植入物松动变形,影响骨软骨组织修复。轴向三周期极小曲面晶胞梯度支架可与人体骨软骨组织孔隙率及弹性模量相匹配,为骨软骨支架设计提供一种新的思路。目的:研究不同晶胞种类和孔径结构对晶胞梯度支架力学性能的影响。方法:使用Gyroid(G)型、Diamond(D)型Primitive(P)型3种基础晶胞,通过三周期极小曲面数学建模,在梯度区域使用不同尺寸、不同种类晶胞,共计构建6种晶胞梯度支架(G-2P-4D、P-2D-4G、D-2P-4D、G-2D-4P、P-2G-4D、D-2G-4P),进行力学实验及仿真模拟实验,评估支架的力学性能,通过计算流体动力学仿真得到了支架内流体的流动性能参数。结果与结论:有限元力学仿真和轴向压缩实验表明,P-2G-4D型与P-2D-4G型梯度支架的弹性模量相较高,分别为148.67 MPa和152.1 MPa,能够承受较高的轴向载荷,提高植入物的力学稳态;D-2P-4G型梯度支架应力分布最为均匀,可有效减少应力集中,使得连接函数区域均能够有效传递应力,减少应力遮蔽;G-2D-4P型梯度支架流动速率变化最小,为0.10-0.48 mm/s,渗透率较高,有利于植入后体液在支架内部流动。基于三周期极小曲面的晶胞梯度支架设计为骨软骨支架设计提供了新思路,仿真分析结果也为支架植入人体后的骨整合预测提供了参考。

Gyroid结构钛仿生骨支架修复下颌骨节段性缺损的生物力学性能

背景:三周期最小表面的多孔结构是最有前景的骨科生物结构之一,其中的Gyroid结构具有高比表面积、高渗透率、均曲率为零等特点。目的:通过有限元分析结合力学压缩实验测试,筛选出与下颌骨松质骨弹性模量范围相匹配的4 mm单胞Gyroid结构TC4仿生骨支架壁厚区间。方法:建立不同壁厚(0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8 mm)4 mm单胞Gyroid结构有限元模型,分析Gyroid结构的等效弹性模量,筛选出与下颌骨松质骨弹性模量范围相匹配的Gyroid结构壁厚区间,壁厚分别为0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7 mm。根据有限元分析筛选结果,以Ti6Al4V为原料,采用选择性激光熔融技术制备不同壁厚的3D打印Gyroid结构试件,进行大颗粒喷砂酸蚀处理,通过力学压缩实验测试试件的弹性模量与抗压强度。结果与结论:(1)有限元分析结果显示,随着壁厚的增加,Gyroid结构的等效弹性模量升高,其中壁厚为0.2-0.7 mm Gyroid结构的等效弹性模量在下颌骨松质骨弹性模量范围内(1.5-4.0 GPa),用于3D打印Gyroid结构试件;(2)力学压缩实验结果显示,随着壁厚的增加,Gyroid结构试件的弹性模量与抗压强度均升高,其中0.3-0.5 mm壁厚Gyroid结构试件的弹性模量在下颌骨松质骨弹性模量范围内,0.3-0.7 mm壁厚Gyroid结构试件的抗压强度符合下颌骨的力学性能;(3)结果显示0.3-0.5 mm壁厚Gyroid结构与下颌骨的弹性模量范围相适应。

溶液环境对两种菱镁矿阴离子捕收剂浮选泡沫性能的影响

浮选体系中浮选泡沫各项性能直接影响其与矿物颗粒间的相互作用.采用DFA 100动态泡沫分析仪,研究了不同pH值和Mg^(2+)环境下磷酸酯盐捕收剂的起泡性能、泡沫稳定性以及泡沫结构等的性能差异,并与传统油酸盐捕收剂进行了对比分析.结果表明,同为菱镁矿捕收剂,十六烷基磷酸酯钾(CP)捕收剂相较于传统油酸钠(NaOl)捕收剂,在pH值和Mg^(2+)浓度变化时的泡沫适应性更强,且在菱镁矿浮选中显示出更大的优势.具体来说,在相同质量浓度条件下,CP捕收剂溶液表面张力变化相对缓慢,且在所研究pH值和Mg^(2+)浓度范围内均显示相对更适宜的起泡能力和泡沫稳定性,泡沫结构也更稳定.单矿物浮选试验结果表明,菱镁矿上浮率与溶液环境对两种捕收剂泡沫性能的影响结果具有一致性.在pH值小于6.0或Mg^(2+)质量浓度超过30 mg·L^(-1)时,传统NaOl体系中菱镁矿上浮困难,浮选泡沫性能差,而CP体系中菱镁矿上浮率均保持在60%以上.本研究为磷酸酯类捕收剂在菱镁矿浮选中的应用提供了理论依据和实践指导.

聚脲涂层材料对农用拖拉机力学性能的影响规律

农用拖拉机在田间作业中经常受到严重的腐蚀影响,而聚脲涂层被广泛应用于农业机械的防腐保护中。为此,以农用拖拉机为研究对象,选取聚脲涂层厚度、纳米增强剂含量和抗腐蚀剂含量为影响因素,以抗拉强度和断面收缩率为评价指标开展三因素五水平正交试验,运用Design-Expert对数据完成方差分析和显著性检验,得到回归方程和响应曲面图,并通过分析各因素之间的交互作用及变化规律,明确聚脲涂层对农用拖拉机力学性能的影响机理,进一步探明最佳聚脲涂层参数组合。研究结果表明:当聚脲涂层厚度为0.4 mm、纳米增强剂含量为1.5%、抗腐蚀剂含量为15%时,聚脲涂层对农用拖拉机力学性能最好,满足生产要求。

一种新型压配式腰椎椎间融合器的机械性能

背景:行经皮微创椎间孔腰椎椎间融合置入椎间融合器时,由于入路操作范围狭窄,有牵拉神经根损伤或置入融合器位置不良等风险,为了解决以上问题作者课题组发明了一种新型机械结构可变形压配式cage(Press-fit cage,YP-cage)。目的:对新型腰椎融合器YP-cage的机械强度特性进行初步评估。方法:对不同尺寸9,11,13 mm高度的新型YP-cage(n=9)和聚醚醚酮-cage(n=9)进行了静态轴向压缩实验和静态轴向扭转实验,分别采集力-位移曲线计算屈服位移及载荷、极限载荷位移及刚度,屈服角位移及扭矩、极限载荷角位移扭矩及刚度,并进行对比分析。结果与结论:(1)在静态轴向压缩测试中,YP-cage在3组测试中(9,11,13 mm),其刚度、屈服载荷、极限位移和载荷极限方面均优于聚醚醚酮-cage(P <0.01),但YP-cage的屈服位移小于聚醚醚酮-cage(P <0.05);(2)在静态扭转测试中,除了9 mm组的YP-cage和聚醚醚酮-cage在极限扭转角度上差异无显著性意义,YP-cage在屈服扭矩、屈服扭转角度及极限扭矩均小于聚醚醚酮-cage(P <0.01),而YP-cage扭转刚度在9 mm组和11 mm组大于聚醚醚酮-ccage(P <0.01);(3)结果表明新型压配式机械结构椎间融合器相较于聚醚醚酮材质cage具有更高的抗压强度,但抗扭强度不如聚醚醚酮-cage。

CFRP布增强仿木梁的受弯性能试验研究

为研究粘贴CFRP布增强仿木梁的受弯性能,对3根分别粘贴1、2和4层CFRP布的增强仿木梁及1根未增强原梁进行了四点弯曲试验,分析了CFRP布粘贴层数对仿木梁破坏形态、受弯承载力、变形及应变发展规律的影响。研究表明:粘贴CFRP布改变了仿木梁的破坏形式,未增强仿木梁和粘贴1层CFRP布的仿木梁发生了受弯破坏,而粘贴2和4层CFRP布的仿木梁发生了剪切破坏;粘贴CFRP布可有效提高仿木梁的受弯承载力和抵抗变形的能力,改善效果随CFRP布粘贴层数的增加而增大,但提升幅度逐渐减小;CFRP布使得仿木梁的抗压强度充分发挥,且仿木梁横截面应变符合平截面假定,此研究可为CFRP布增强仿木梁的理论推导提供试验依据。

Si-Ga共掺杂金刚石铜复合材料界面性能的第一性原理研究

为了研究金刚石/铜复合材料界面性能,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了Si和Ga原子掺杂金刚石/铜界面结构形成能、态密度、电荷密度.结果表明:形成能越低掺杂的界面结构越稳定,所以Si原子掺杂间隙2位置的金刚石(100)/铜(111)界面模型最稳定(-7.339 eV),Si原子掺杂第一层Cu原子位置金刚石(111)/铜(111)界面最稳定(-2.846 eV),Ga原子掺杂间隙1位置的金刚石(100)/铜(111)界面模型最稳定(-5.791 eV),Ga原子掺杂第一层Cu原子位置金刚石(111)/铜(111)界面最稳定(-0.895 eV).由于Si-Ga原子共掺杂金刚石(100)和铜(111)界面形成能降低(Ef=-13.259 eV),费米能级处态密度有所增加(7.578 electrons/eV),电子转移形成键合,Si-Ga原子共掺杂金刚石(100)/铜(111)间隙位置的界面最稳定.因此Si-Ga原子共掺杂是提高金刚石/铜界面界面性能的有效手段.

基于刻蚀处理的池沸腾传热性能实验研究

为探究刻蚀处理铜板表面对池沸腾传热性能的改善效果,搭建了可视化实验平台,制备不同刻蚀浓度和刻蚀时间处理的表面,采用去离子水为工质,进行饱和池沸腾实验.结果表明,氨水刻蚀浓度越大,表面的换热性能越强,氨水刻蚀时间越长,表面换热性能越强.热流密度为43.2 W/cm^(2)时,0.05 mol/L氨水刻蚀4 h表面、0.05 mol/L氨水刻蚀5 h表面、0.05 mol/L氨水刻蚀8 h表面、0.03 mol/L氨水刻蚀4 h表面、0.05 mol/L氨水刻蚀4 h表面和0.10 mol/L氨水刻蚀4 h表面上的换热系数分别提高了46%、92%、105%、36%、45%、78%.此外,对其表面进行表征,结果说明了其优异的沸腾性能.刻蚀处理增强了表面粗糙度,有效面积,从而促进液体的补充,能够在较小的过热度下达到更高的临界热流密度.可视化研究结果表明,刻蚀表面具有更多的成核位点,更小的气泡离开直径和离开频率.这些结果显示出刻蚀表面强化池沸腾换热的潜力.

冷却风扇气动性能及噪声模拟与试验验证

为评估冷却风扇气动性能及噪声,以某摩托车用轴流式冷却风扇为研究对象,应用计算流体力学和计算声学方法,采用流体分析软件STAR-CCM+和噪声分析软件Virtual Lab对风扇性能及噪声开展研究,并与风扇性能和噪声试验数据对比验证计算模型的可靠性。结果表明:轴流式冷却风扇风量仿真值与实测值变化趋势一致,最大误差约为4.9%,总体平均误差约为2.94%。轴流式风扇转速4213 r/min及风压0 Pa时,噪声仿真值与试验值的误差为9.7%,误差低于10%,可满足工程需求。类似研究方法应用于发电机组用离心式风扇风量及噪声预测研究中,经分析得出离心式风扇入口风速试验值与仿真值间最大误差为9.17%,最小误差为5%;1 m远场噪声监测点的噪声声压级仿真值为66 dB(A),实测声压级为75 dB(A),两者差异为9 dB(A),误差约为13.6%,原因是实测噪声值中含有电机驱动系统运转的噪声。研究结果可为轴流式及离心式风扇的气动性能及噪声评估提供方法参考。

Y_(2)O_(3)弥散强化高速钢的激光选区熔化制备及性能

为提高高速钢的综合性能,利用行星式球磨机将M2高速钢(W_(6)Mo_(5)Cr_(4)V_(2))粉体与纳米尺寸的Y_(2)O_(3)颗粒进行低能球磨混合,并采用激光选区熔化制备Y_(2)O_(3)弥散强化M2高速钢.实验结果表明,球磨后的M2高速钢粉体基本呈球形,未发生严重变形,表面嵌布大量纳米级Y_(2)O_(3)颗粒.激光选区熔化成形的Y_(2)O_(3)弥散强化M2高速钢试样的致密度为98.3%,纵向微观组织主要为等轴晶和柱状枝晶,横向微观组织为等轴晶,平均晶粒尺寸为900 nm.X射线衍射结果显示Y_(2)O_(3)颗粒的加入对M2高速钢物相种类影响不大,仍由马氏体相、残余奥氏体相和碳化物组成.其抗拉强度达到了943 MPa,与未添加Y_(2)O_(3)颗粒的高速钢相比,强度提高了36%.

HTPB对PYX耐热炸药性能微观影响的分子动力学模拟

为了研究聚合物粘结剂羟基封端聚丁二烯(HTPB)对2,6-双(苦氨基)-3,5-二硝基吡啶(PYX)耐热炸药性能微观影响,基于分子动力学(MD)方法,在PYX的(011)晶面建立了PYX/HTPB的高聚物粘结炸药(PBX)模型,并对其结合能、内聚能密度、径向分布函数和力学性能进行了模拟.结果表明:PBX在298K时拥有最高的结合能,随着温度升高,结合能总体呈下降趋势;PYX和PBX的内聚能密度随着温度的升高而降低,且PBX的内聚能密度比PYX低20%左右;径向分布函数显示,PYX和HTPB分子间存在氢键和范德华力的共同作用;添加HTPB降低了PYX的刚度,并提高了其延展性.

高强度混凝土结构施工技术及性能优化

结合工程案例,介绍了高强度混凝土材料的特性表现,从强度提升、收缩变形、抗渗性能、抗裂性能等方面论述了高强度混凝土结构的优化策略,从配合设计、搅拌工艺、浇筑及养护技术等方面探讨了施工技术的改进措施,从而保证高强度混凝土结构的整体性能和施工质量。

变截面CFG桩受力性能研究

随着变截面CFG桩在工程领域中的广泛应用,研究其力学性能具有重要的理论与实践意义。探讨了变截面CFG桩的下部桩径对其力学性能的影响,特别是变截面CFG桩在不同桩径下的力学响应。利用ABAQUS有限元软件建立变截面CFG桩-土体整体有限元模型,针对直径分别为1.2 m,1.4 m和1.6 m的变截面CFG桩,在相同的上拔荷载、水平荷载和下压荷载条件下,分析了其力学响应。研究结果表明,随着小桩直径的增加,变截面CFG桩的最大应力和最大位移均呈现逐渐减小的趋势,且应力集中现象主要发生在上部较大桩体区域。该研究为变截面CFG桩的设计与施工提供了理论依据,并有助于提高其在复杂地质条件下的承载能力和稳定性,具有显著的工程应用价值。

设缝方钢管混凝土短柱轴压力学性能研究

为改善方钢管混凝土柱受力后钢管容易发生屈曲的缺陷,使用设缝钢管代替通长钢管制作相关构件并进行了轴向压力实验对两类试件的力学性能进行研究。通过研究发现钢管设缝后不承受轴向荷载作用、不发生屈曲。随着荷载增加,钢管对核心混凝土的约束效果明显,荷载位移曲线上构件B表现出良好的延性;构件B的承载力略低于构件A。实验后剖开构件发现,核心混凝土表现为被压溃破坏,但在外部钢管约束下,压溃后的构件依然能够承受荷载。相关试验现象说明设缝后钢管对核心混凝土的约束作用更明显,改善了混凝土的受力特点,核心混凝土在外部钢管的约束作用下不但核心承载力得到了进一步提高,还表现出了良好的延性。

口腔种植修复中钛基底氧化锆基台的制作和力学性能

背景:随着计算机辅助设计和计算机辅助制造技术的发展,钛基底氧化锆基台因具备良好的应用优势被广泛运用于临床,但仍存在一些问题,尚缺乏共识性的设计标准。目的:综述钛基底氧化锆基台的制作方法及基台连接、穿龈设计、基台角度和粘接对钛基底氧化锆基台各类力学性能的影响。方法:检索Pub Med数据库和中国知网2010-2023年发表的相关文献,检索词为“zirconia abutment,titanium base;氧化锆基台,钛基底”,部分经典文献延长检索时间限制,通过纳入和排除标准获取相关文献,对57篇符合标准的文献进行综述。结果与结论:建议临床医生尽量选择具有抗旋结构的基台连接或是具有莫氏锥度的非抗旋连接,当运用钛基底氧化锆基台时,种植体应放置在正确的轴向角度(植体轴向向唇侧倾斜角度不超过15°或略向腭侧倾斜);当植体轴向向唇侧倾斜角度≥30°时,应当适当降低咬合力,以降低种植体、基台及修复体机械并发症和生物并发症的风险;应尽可能选择穿龈高度较高的钛基底,并且其穿龈角度不应超过40°。Multilink Hybrid Abutment可以作为氧化锆基台与钛基底口外粘结的首选粘接剂。

复方中药添加剂对新吉林黑猪生产性能、肉品质、免疫及抗氧化性能的影响

试验旨在研究日粮中添加复方中药添加剂对新吉林黑猪生产性能、肉品质、免疫及抗氧化性能的影响。选用体重(75.68±3.28)kg、约4月龄的新吉林黑猪育肥猪40头,随机分为2组,每组5个重复,每个重复4头黑猪。对照组饲喂基础日粮,试验组在日粮基础上添加0.5%复方中草药(由黄芪、人参须、党参、山楂、陈皮和红枣配制而成),饲喂体重达到115 kg时屠宰。结果表明:与对照组相比,试验组新吉林黑猪平均日增重增加、耗料增重比降低(P<0.05),胴体斜长、宰前活重、胴体重、屠宰率增加(P<0.05),血清总抗氧化能力增强、免疫球蛋白A水平升高(P<0.05),肉色红色度加深、肌肉剪切力下降和肌内脂肪含量升高(P<0.05)。由此可见,由黄芪、人参须、党参、山楂、陈皮和红枣所配制而成的复方中药添加剂,能够提高新吉林黑猪育肥猪的生产性能,增强抗氧化能力和免疫能力,改善肉色和嫩度。

青贮甘蔗梢替代玉米秸秆对湖羊生长性能、消化代谢及肉品质的影响

[目的]本试验旨在探索青贮甘蔗梢替代青贮玉米秸秆作为肉羊日粮的可行性,并确定最佳的替代比例。[方法]选取3月龄、体重相近[(20.15±2.18)kg]的健康湖羊公羔48只,随机分成4组,每组3个重复,分别用青贮甘蔗梢替代0%(对照组)、50%(A组)、75%(B组)、100%(C组)青贮玉米秸秆饲喂,预试期10 d,正试期为60 d。试验开始和结束时测定湖羊生产性能,并采集血液样品进行血清生化分析;饲喂试验结束后,从每组不同重复各选择1只湖羊屠宰,测定其屠宰性能及肉品质;从每组不同重复再挑选3只湖羊进行消化代谢试验,测定养分消化代谢参数。[结果]B组和C组平均日增重、胴体重和屠宰率显著高于A组和对照组(P<0.05);B组和C组氮沉积量显著高于A组和对照组,A组、B组和C组的表观消化能和能量转化率均显著高于对照组;各组间血液生化指标、肉品质及肉营养成分均无显著差异(P>0.05)。青贮甘蔗梢替代75%和100%青贮玉米秸秆可以显著提高湖羊生长性能和屠宰性能,而且对湖羊血清生化指标、组织器官发育和肉品质无不利影响。[结论]青贮甘蔗梢可替代青贮玉米秸秆饲喂肉羊,且最佳替代比例为75%~100%。