湿态钢纤维泡沫混凝土初期支护减震特性研究

研究目的:水是隧道结构常见地质环境,分析研究新型初期支护材料的减震性能必须考虑水的影响。因此本文在试验探究适宜作隧道初期支护的钢纤维泡沫混凝土的基础上,进一步试验分析水对其力学性能的影响;最后通过数值模拟构建三维复合式衬砌隧道结构模型,探究在不含水地层与富水地层中新型初期支护的减震性能。研究结论:(1)湿态钢纤维泡沫混凝土的动态模量随含水量的增加而增大,准静态单轴抗压强度与抗拉强度随含水量的增加而降低;(2)钢纤维泡沫混凝土初期支护有明显的减震效果,减震率最高达41.43%,围岩级别越高,减震效果越显著;在地震设防烈度升高时,减震效果提升不明显;(3)在不含水地层中,不同厚度初期支护的减震效果有边际效应,而在富水地层中没有这种边际效应,分别给出了不同工况条件下的钢纤维泡沫混凝土初期支护厚度的推荐值,可供实际施工参考。

VARI成型碳纤维泡沫夹层结构预埋件拉脱强度研究

对VARI成型碳纤维泡沫夹层结构预埋件拉脱强度进行研究,分析了不同材质的金属预埋件的拉脱强度。结果表明:进行加强处理的钢预埋件拉脱强度能够达到20kN以上,夹层板表面基本无变形,预埋件处出现脱丝现象,铝预埋件拉脱强度较低,适合载荷较小的部位。

基于常温干燥法的纤维素基泡沫制备及性能分析

传统的石油基泡沫难以降解,因而带来环境污染和安全问题。纤维素基泡沫借助其可生物降解的天然特性,逐渐成为研究热点。然而,目前的成型技术在很大程度上依赖于干燥条件(如冷冻干燥和超临界干燥),存在干燥耗时长、成本高的问题,因而难以实现泡沫的规模化生产。为解决此问题,提出一种常温干燥制备可再生纤维素基泡沫的新方法。以纸浆纤维为主料、纳米纤维素为黏结剂、聚乙烯醇作为纤维分散剂和泡沫助剂,经过充分混合、发泡、排水和干燥后,制成纤维素基泡沫。最后,测试泡沫密度、孔隙率,分析导热性能、力学性能。结果表明:制备的纤维素基泡沫具有密度低((0.015±0.002)~(0.028±0.004)g/cm^(3))、孔隙率高(>98%)、热导率低((0.060±0.003)~(0.069±0.003)W/(m·K))等特点。纤维素基泡沫在80%应变下的最大应力值为59.366 kPa,比其他文献报道的类似纳米纤维素基泡沫高37.1%。未来,纤维素基泡沫有望替代石油基泡沫,在冷链运输过程中对产品进行缓冲保护和隔热保温。

双分子层液膜法制备纤维素水基泡沫及其稳定性的研究

目的解决纤维素基泡沫制备过程烦琐、湿泡沫的稳定性差的问题。方法通过单因素试验,考察了十四醇(TDA)、阿拉伯胶(GAC)质量浓度对双膜气泡的稳定性的影响,在此基础上,采用泡沫成形法制备纤维素水基湿泡沫,通过探究合适的十二烷基硫酸钠(SDS)质量浓度、蔗渣原纤浆质量浓度和搅拌速率进一步提高纤维素水基湿泡沫的稳定性。结果TDA和GAC质量浓度分别为0.015 g/mL和0.010 g/mL时是制备双膜气泡的最佳条件。当SDS质量浓度为0.015 g/mL、蔗渣原纤浆(BF)质量分数为1.8%、搅拌速率为2000 r/min时,纤维素水基湿泡沫稳定性达到最佳。结论构建了稳定的纤维素水基泡沫,为纤维素基泡沫提供了一种简单、可行的方法。

聚丙烯纤维增强泡沫混凝土性能研究

利用体积法计算出不同干密度聚丙烯纤维增强泡沫混凝土的配合比,制备出聚丙烯纤维增强泡沫混凝土。研究不同等级干密度对其力学性能、保温性能和干燥收缩性能的影响,并在良好保温性能、强度与较低干收缩条件下,探讨聚丙烯纤维增强泡沫混凝土的最优干密度。结果表明:干密度等级越高的聚丙烯增强泡沫混凝土力学性能好,干燥收缩值变化较小,但其导热系数较大,保温性能差。具有良好保温性能、强度与较低干收缩聚丙烯纤维增强泡沫混凝土的最优干密度为800-900 Kg/m3。

UHMWPE纤维增强聚氨酯泡沫对爆炸冲击波衰减性能的影响

运用实验的方法,研究了超高分子量聚乙烯纤维增强聚氨酯泡沫对爆炸冲击波的衰减性能;观察分析了爆炸荷载前后材料的微观结构形态,分析了材料对爆炸冲击波的衰减机理,对实验结果给出了合理的解释。研究表明,UHMWPE纤维高强、高模正好弥补了聚氨酯泡沫塑料的缺陷,以UHMWPE纤维作增强剂制备而成的增强聚氨酯泡沫塑料,能极大地提高材料对爆炸冲击波的衰减性能,在冲击波防护领域有很好的应用前景;同时,纤维长度对材料的衰减爆炸冲击波性能有较大的影响。

循环加卸载下纤维增强泡沫轻质土变形特性

为了研究聚丙烯纤维增强泡沫轻质土的损伤变形特性,选用UNSAT非饱和土三轴仪开展50 kPa围压作用下的循环加卸载试验.以泊松比、弹性模量提高率及弹塑性变形趋势为参数,分析不同纤维质量分数条件下聚丙烯纤维增强泡沫轻质土的力学特性和变形规律.研究结果表明:当纤维质量分数达到0.50%~1.00%时,初次弹性模量提高率为56.88%~69.43%,纤维对泡沫轻质土内部初始缺陷的改善作用最佳;纤维增强泡沫轻质土试样的弹性模量提高率随着循环次数的增加呈先增大后减小的趋势,泊松比随着循环次数的增加而增大,在经历最初的2、3次循环荷载作用后趋于稳定直至试样破坏;随着循环次数的增加,纤维增强泡沫轻质土的轴向弹性应变与总应变之比逐渐降低,试样内部损伤变形逐渐累积.

天然纤维复合泡沫材料的制备

研究了以天然纤维作为骨架材料 ,聚乙烯醇及其衍生物为泡沫体 ,并且利用Lyocell纤维的增强作用 ,采用适当的交联加速剂 ,制备成的一种新型的可降解亲水泡沫材料。通过正交实验法探讨其最佳制备条件 。

优质隔热材料─—泡沫纤维涂料的研究

介绍了泡沫纤维涂料的组成，结合剂的研制及涂料的配制，涂料的性质及热工测试结果。

缝合碳纤维/泡沫夹芯复合材料损伤阻抗及损伤容限性能

通过真空辅助树脂传递模塑成型工艺(VARTM)技术制备了缝合和未缝合碳纤维/泡沫夹芯复合材料,并进行了低速冲击和冲击后压缩实验,利用深度测量仪检测冲击后的表面凹坑深度。使用Origin软件拟合出了表征损伤阻抗性能的冲击能量-凹坑深度曲线及表征损伤容限性能的凹坑深度-剩余压缩强度曲线。以未缝合复合材料为对比,发现缝合能有效提高碳纤维/泡沫夹芯复合材料的损伤阻抗性能及损伤容限性能。缝合及未缝合碳纤维/泡沫夹芯复合材料的损伤阻抗及损伤容限曲线上均存在拐点,并且损伤阻抗的拐点位置和损伤容限的拐点位置具有一致性。拐点之前,泡沫夹芯板以基体裂纹和层间分层损伤为主;拐点之后,出现了纤维断裂损伤。

剑麻纤维/大豆油树脂基泡沫塑料复合材料

合成了丙烯酸酯化环氧大豆油(AESO),以AESO为不饱和树脂基体,以短切剑麻纤维为增强体,制备了一种新型的基于植物资源的环保型纤维增强泡沫塑料.研究了大豆油基不饱和聚酯泡沫塑料的制备方法,考察了引发剂、促进剂以及反应温度等因素对泡沫塑料制备的影响.并在制备AESO不饱和聚酯泡沫塑料的基础上,用短切剑麻纤维作为增强材料来提高泡沫塑料的力学性能.研究结果表明,添加少量剑麻纤维即可明显提高大豆油基不饱和聚酯泡沫塑料的压缩强度.

泡沫混凝土—纤维石膏板的低周反复加载试验

对8片泡沫混凝土-纤维石膏板进行低周反复加载试验,对比研究了墙板不同构造和不同高宽比时的破坏形态、承载能力和延性系数。研究结果表明:泡沫混凝土—纤维石膏板的滞回曲线饱满度一般,加载后期呈反S型,墙体平均等效粘滞阻尼系数达到16%;墙板受到相当于小震水平的力时产生弹性变形,加载呈线性增加;受到相当于大震水平的力时,面板与顶梁板、底梁板的连接发生损伤,墙板角部上拔并出现斜压损伤。研究结果同样表明,墙板侧面的齿状凹槽构造可以增大墙体承载力,改善墙板破坏形态;多块条板的承载力高于单块条板承载力的累加值,墙体在加载过程中有明显的屈服台阶。该墙体作为填充墙具有变形能力强,初始刚度小、自重轻、耗能性能好等特点。

泡沫混凝土-纤维石膏板的制备及性能模拟研究

对现有纤维石膏板进行改进,提出了一种适合框架结构填充的泡沫混凝土-纤维石膏板,介绍了该板的制作方法,面板由纤维增强石膏内铺玻璃纤维网格布组合而成,芯材采用预制轻质泡沫混凝土,芯材作为内模板与石膏板整体浇筑一体成型;对泡沫混凝土-纤维石膏板作为填充墙板的抗冲击、单向侧推性能做了模拟分析。结果表明:泡沫混凝土-纤维石膏板具有质量轻、变形能力强等特点,并解决了传统纤维石膏板的隔声、隔热问题;墙板的抗冲击、抗弯性能符合JG/T 169—2005对隔墙条板的要求,单向侧推力作用下,结构各部分受力合理,侧推位移角为1/800时,结构处于弹性阶段。

基于耐撞性的碳纤维/聚丙烯泡沫夹芯板结构优化研究

针对汽车轻量化和耐撞性要求,制备了一种碳纤维/聚丙烯泡沫夹芯板复合结构,结合试验与仿真分析,研究该夹芯板的相关力学性能;对上下面板厚度、夹芯泡沫厚度和密度进行多目标优化,获得泡沫厚度和密度的最优方案;将该结构应用于某汽车顶盖,对夹芯泡沫的分布进行变密度拓扑优化,在保证吸能特性的前提下减轻质量;对该车顶部进行压溃仿真的结果表明,优化后夹芯板汽车顶盖的结构刚度和吸能性能明显提高,且质量大幅减轻,满足了汽车耐撞性和轻量化要求。

复合纤维增强塑料/聚氯乙烯泡沫复合板材料与气垫船

主要介绍了复合纤维增强塑料 /聚氯乙烯泡沫复合板 (FRP/PVC)材料和铝质材料的特性 ,并将它们的特性作了相应的比较 ,阐述了复合FRP/PVC材料用于气垫船上的优势 ,分析了目前未能得到广泛应用的原因。

多孔泡沫状CuO微纳米纤维的制备及用于无酶葡萄糖传感器

以静电纺丝技术结合煅烧工艺制备多孔泡沫状CuO微纳米纤维.通过SEM, IR及XRD对材料进行形貌与结构表征.样品表面粗糙且呈多孔泡沫状.利用该材料对玻碳电极进行修饰,并检测修饰电极对葡萄糖的电氧化性能,发现该电极对葡萄糖的检测灵敏度为6.17 μA·L·mmol ^-1 ·cm ^-2 ,检测限为65.3 μmol/L.同时,该电极对抗坏血酸、尿酸和乙醇表现出良好的抗干扰性.这些优良的性能取决于CuO特殊的形貌.多孔泡沫结构有助于增大比表面积从而提高与葡萄糖的反应活性.研究表明,多孔泡沫状CuO微纳米纤维在无酶葡萄糖传感器方面具有潜在应用价值.

废瓦楞纸板纤维素基发泡材料的制备及性能研究

纤维素基材料具有低成本、高强度重量比、可降解等优良性能,在发泡领域拥有广阔的发展前景。常规的纤维素基发泡材料制备方法存在高能耗、发泡剂残留、纤维素利用率低等问题。废瓦楞纸板作为原材料相较于其他纤维素原料具有来源广泛、加工成本低、利用率高等优点。本研究提出以废瓦楞纸板为主要原料,通过机械搅拌方式制备发泡材料,探究了不同发泡工艺和纸浆浓度对泡沫的性能影响,分析了纯泡沫试样和纤维素基泡沫试样的微观形貌。结果表明,纯泡沫试样的性能受表面活性剂浓度影响最大,呈现出先提高后降低的趋势。在加入纸浆后提高了泡沫的稳定性,光学显微镜、体视显微镜显示纤维在泡沫中均匀分布,干燥后的试样内部具有复杂的开孔结构,此结构增强了发泡材料的力学性能,制备出的发泡材料密度低于0.03g/cm3。此外,机械搅拌方法制备发泡材料工艺简单、无污染、成本低,具有巨大的应用潜力。

不生锈轻质泡沫纤维含量对树脂基摩擦材料性能影响

以腰果壳油改性酚醛树脂作为黏结剂,不生锈轻质泡沫纤维作为增强纤维,通过热压成型法制备了树脂基摩擦材料。研究不生锈轻质泡沫纤维质量分数(5%~25%)对树脂基摩擦材料的密度、孔隙率、力学性能和摩擦磨损性能的影响。并采用SEM对试样冲击断面、摩擦表面和磨屑形貌进行显微分析,采用EDS对磨屑进行元素分析。研究结果表明:随着不生锈轻质泡沫纤维含量的增加,摩擦材料的密度、洛氏硬度、压缩强度呈下降趋势。而冲击强度先升高,在不生锈轻质泡沫纤维质量分数为10%时达到3.9 kJ/m^(2),然后逐渐降低,但总体变化幅度较小。当不生锈轻质泡沫纤维质量分数为10%时,摩擦材料的摩擦因数稳定度较高,其摩擦表面形成了均匀的摩擦膜,摩擦磨损性能较好。

纤维柱增强泡沫夹芯板的压陷行为研究

为了研究纤维柱增强复合材料夹芯结构静态压陷力学行为,通过李兹方法与叠加原理相结合,建立全新的纤维柱增强复合材料夹芯结构的压陷力学模型,该模型回避了计算结构应变能的困难。通过理论计算可以得出,与传统泡沫夹芯结构相比,纤维柱增强复合材料夹芯结构很大程度上限制了压陷区的扩展,降低了结构的压陷损伤,有效提高了结构的剩余强度。