能量吸收值与纸地膜的适用性

在伸性纸地膜研制和应用中,引入能量吸收值质量指标。以塑料地膜的良好适用性为基础,试验分析纸地膜在原料、定量、工艺方面的选择方向。使纸地膜不仅具有可降解、无污染的特性,同时具有低价格、抗断裂的适用性。

金属材料夏比摆锤冲击试验吸收能量值测量不确定度的评定

本文参照GB/T229-2020版附录E吸收能量值的测量不确定度,给出了得到与试验材料一组试样的平均吸收能量KV相关的不确定度u(KV)的稳健方法,冲击试验结果的影响因素很多,为了使冲击试验结果的测量不确定度评定具有可操作性,对高强汽车钢TS700L进行不确定度评定,包含试验机误差、试验材料的均匀性和试验机的重复性、试验机分辨力、试验温度几个分量。结果表明,冲击吸收能量值82.7J的扩展不确定度U=8J,k=2.45。

循环冲击荷载下机制砂喷射混凝土动力特性研究

新建隧道钻爆施工过程中,邻近既有隧道机制砂喷射混凝土支护结构往往会承受循环冲击荷载。为研究轴压对循环冲击荷载下机制砂喷射混凝土动力特性的影响,采用改进的大直径分离式霍普金森压杆试验装置,开展4个轴压水平下的机制砂喷射混凝土循环冲击试验,分析循环冲击荷载下机制砂喷射混凝土的动力特性。研究结果表明:轴压和冲击速度对机制砂喷射混凝土的破坏形态、峰值应力、峰值应变和应变率均有较大影响,轴压的增加能够有效抑制试样的变形;轴压相同时,冲击速度越大试样破坏所需的冲击次数越少,冲击速度相同时,试样破坏所需要的冲击次数随轴压增大而不断增加;冲击速度和轴压均相同时,随着冲击次数的增加,试样峰值应力和动弹性模量不断降低,峰值应变和应变率不断增加,轴压对试样动弹性模量的影响不显著;随着冲击次数增加,试样的累计比能量吸收值呈线性增加趋势,冲击速度相同时,轴压越大,试样破坏时所需累计比能量吸收值越大,亦即轴压的增加可以显著提高试样的耗能能力,从而减缓试样力学性能的劣化进程。

SHPB试验中高低温作用后深部砂岩破碎程度与能量耗散关系分析

利用φ50 mm分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,研究了在常温下对经历-15~1 000℃温度处理后砂岩的动态破坏特性,得到了入射波能量、吸收能量、比能量吸收值、碎屑的质量分形维数与平均破碎块度之间的关系,分析了深部砂岩在破坏过程中温度对破坏程度和能量耗散的影响。结果表明,温度对岩石的破碎程度和能量耗散的影响十分显著。以20℃(室温)为分界点,碎屑的质量分形维数和平均破碎块度随温度变化趋势一致,-15~20℃随温度的上升而逐渐增大,20~1 000℃随温度的上升而逐渐减小。入射波能量、吸收能量和比能量吸收值随温度变化趋势一致,-15~20℃时,以-5℃为分界点,-5℃以下随温度升高逐渐增大,-5℃以上随温度升高逐渐减小;20~1 000℃时,以400℃为分界点,400℃以下随温度升高逐渐增大,400℃以上随温度升高逐渐减小。

养护湿度对橡胶水泥砂浆动态压缩破坏特征及能量耗散的影响

为了探究养护湿度对橡胶水泥砂浆动态压缩破坏特征及能量耗散的影响,开展了95%和50%两种相对湿度养护下橡胶水泥砂浆的分离式霍普金森压杆(SHPB)动态压缩试验。结果表明,试件的比能量吸收值与入射能和应变率均为线性正相关;增加橡胶掺量会减小比能量吸收值,但会显著增大平均破碎块度/减小分形维数;降低养护湿度会显著减小比能量吸收值以及减小平均破碎块度/增大分形维数,但随着应变率的增加,干、湿养护之间的平均破碎块度差值和分形维数差值逐渐减小;当比能量吸收值在1.0附近时,各组试件的破碎块度/分形维数相差最小,主要分布在10~25 mm/(1.85~2.20),当入射能在600~800 J时,试件的破碎块度和分形维数分布均比较集中。通过对SHPB试验中试件内部橡胶颗粒的耗能机制及试验中所伴随的不同能量进行讨论分析,印证了橡胶水泥砂浆良好的抗冲击破裂性,解释说明了在同一入射能水平下,由于橡胶颗粒的掺入和养护湿度的降低,导致反射能比率增大,透射能比率和破坏能比率均减小这一试验结果。

基于响应面法的自冲铆-粘接复合接头强度预测

为建立可快速预测铆接参数对自冲铆-粘接复合接头力学性能影响的模型,基于响应面法对AA5182、AA5052和AL1420三种铝合金板材开展了自冲铆-粘接复合连接工艺实验研究。以板材硬度、胶层厚度及刺穿压强为自变量,失效载荷值和能量吸收值为响应值,建立各因素与优化目标的响应面回归模型,并通过实验验证模型的可靠性。研究结果表明:该回归模型预测结果值与实验结果误差小于10%,即模型显著性较高,可用来预测自冲铆-粘接复合接头的静力学性能。在单因素作用下,失效载荷值受各因素影响顺序为:板材硬度>刺穿压强>胶层厚度,各因素对能量吸收值影响情况为:板材硬度>胶层厚度>刺穿压强。板材硬度对失效载荷值与能量吸收值的影响最为显著,并且随板材硬度的增加,两者皆呈先增加后减小的变化趋势。在交互作用下,板材硬度和胶层厚度对失效载荷值影响最大,刺穿压强与胶层厚度对能量吸收值影响最显著。通过对模型预测结果分析可得:在确保接头质量的情况下,适当增大刺穿压强可有效提高接头能量吸收值。使用粘接剂时,胶层厚度须控制在0.5~0.9 mm才能与其余两因素相互配合,达到最好的铆接效果。

PVA纤维增强超高性能混凝土的力学性能研究

为探究PVA纤维对超高性能混凝土(UHPC)工作性能与力学性能的影响,试验通过设置5组不同的纤维掺量探究了UHPC的力学性能。结果表明,低掺量的纤维有利于提高UHPC的流动度,当纤维掺量超过0.5%后,纤维对流动性能产生不利影响,流动度开始下降,最低为164 mm;而抗压强度随纤维掺量的变化为先上升后降低,PVA1.0组抗压强度最大,为132.89 MPa;抗折强度与抗拉强度与纤维掺量成正比,PVA2.0组试验梁抗折强度最大,为13.27MPa;随着纤维掺量的增加,荷载-挠度曲线围成的面积也逐渐增大,能量吸收值也明显增大,PVA2.0组能量吸收值最高,为78.62 kN·mm。

围压对砂岩动态冲击力学性能的影响

利用带围压装置的霍普金森压杆设备对砂岩在不同围压等级、不同应变率下的动态力学性能进行试验研究,分析砂岩单轴动态抗压强度和比能量吸收值的应变率效应,围压状态下砂岩在冲击荷载循环作用下的力学特性以及累积比能量吸收值与入射能量、围压等参量之间的关系。研究结果表明,砂岩的动态杨氏模量与静态杨氏模量相比明显增加,两者比值达3.21～3.81;而当应变率为50～100s-1时,动态杨氏模量随应变率有所增加,但变化不大。砂岩单轴动态压缩试验的比能量吸收值与应变率ε呈线性关系,而单轴动态抗压强度增长因子η(即动态抗压强度)与ε1/3成线性关系。在围压状态下,砂岩具有明显的脆性–延性转化特征,其应力–应变曲线出现明显的屈服平台,呈近似的弹塑性特征。围压的加载作用对阻止试件产生剪切失稳的作用相当明显。随着冲击荷载循环作用次数的增加,试件的杨氏模量变小,屈服应力降低,屈服应变增加。砂岩的破坏形态随围压大小不同而发生变化,砂岩从轴向拉伸破坏形态向压剪破坏形态转变的临界围压值为10MPa。在能量相同的入射波作用下,砂岩试件在低围压时比在高围压时的比能量吸收值大,且砂岩的比能量吸收值、入射波能量和围压三者具有良好的规律性,并得到比能量吸收值随入射波能量和围压变化的关系式。

硫酸钙骨水泥强化椎弓根螺钉稳定性的体内实验研究

目的：评价硫酸钙骨水泥（calcium sulfate cement，CSC）在动物体内强化椎弓根螺钉稳定性的效果，观察钉道界面及材料吸收的情况。方法：4只健康成年山羊，L2～L5每个椎体的一侧椎弓根直接拧入螺钉（空白组），另一侧填充CSC后拧入螺钉（实验组）。3个月后处死山羊，随机选择6个椎体（12个螺钉），对其两侧钉道进行显微CT扫描、骨计量学分析和组织学观察；其余10个椎体（20个螺钉）进行轴向拔出试验。结果：显微CT三维重建及骨计量学分析显示实验组钉道周围骨小梁数量及密度明显优于空白组，差异有统计学意义（P〈0．05）；组织学观察示实验组钉道周围CSC绝大部分已经降解吸收，大量新生骨组织紧密包裹螺钉，形成良好的钉骨结合，界面明显优于空白组，螺钉周围骨小梁明显较空白组致密，仅有少量骨髓腔内仍可见残留的未降解材料；实验组的最大轴向拔出力为914．80±162．88N，能量吸收值1．752±0．214J，空白组为682．50±112．15N和1．437±0．173J，两组间差异均有统计学意义（P〈0．05）。结论：CSC可以显著增强动物体内椎弓根螺钉的固定强度；随着CSC的降解吸收，大量新骨生成并紧密包绕螺钉，形成良好的钉置结合，为螺钉在体内的远期稳定性提供了良好的骨质条件。

新型丝攻结合骨水泥强化椎弓根螺钉固定的体外生物力学研究

目的评价新型丝攻结合骨水泥(PMMA)增强椎弓根螺钉稳定性的效果。方法选取34个新鲜小牛腰椎,每个椎体的一侧椎弓根直接拧入螺钉(空白组);另一侧将PMMA(2.0mL)经新型丝攻注入钉道后拧入螺钉(实验组)。24h后行轴向拔出实验和周期抗屈实验。结果实验组中螺钉的最大轴向拔出力和能量吸收值均显著高于空白组(P<0.05);实验组中的螺钉能够耐受更大的负荷或者在同等负荷下产生较小的位移。结论新型丝攻结合PMMA可以显著增加椎弓根螺钉固定的稳定性。

钉道局部点状固化技术强化椎弓根螺钉固定的生物力学研究

目的探讨钉道局部点状固化技术在体外强化椎弓根螺钉固定的效果。方法选用30个新鲜成年山羊腰椎。每一个椎体一侧椎弓根常规置钉(空白组);另一侧对钉道局部进行点状固化处理后拧入螺钉(实验组)。24h后,随机选取10个椎体行轴向拔出实验,其余20个椎体行周期抗屈实验。结果螺钉最大轴向拔出力(Fmax):空白组(637.60±109.95)N,实验组(816.50±134.88)N;螺钉拔出的能量吸收值:空白组(1.268±0.252)J,实验组(1.631±0.269)J,两组间差异均有统计学意义(P<0.05)。周期抗屈试验中,实验组的螺钉能够耐受更大的负荷或者在同等负荷下所产生的位移较小。结论钉道局部点状固化技术可以显著增加椎弓根螺钉固定的稳定性,为临床解决螺钉松动问题提供了新的研究方向,具有较好的临床应用前景。

DP780高强钢胶接点焊的工艺优化及断裂特征分析

基于Box-Behnken Design(BBD)方法,开展DP780高强钢胶接点焊工艺试验研究,建立了工艺参数(焊接电流、焊接时间、电极压力)与响应值(能量吸收值、失效载荷)之间的多元回归方程,并通过试验验证了模型的可靠性.结果表明,焊接电流和焊接时间对能量吸收值和失效载荷的影响均呈正相关性,而电极压力对能量吸收值和失效载荷的影响均呈负相关性,获得胶接点焊最优工艺参数为焊接电流8 kA、焊接时间150 ms、电极压力0.3 MPa,对应参数下接头的能量吸收值达到93.22 J,失效载荷达到17 688.46 N.在静拉伸试验条件下,胶接点焊接头存在焊核拔出和界面撕裂两种接头失效形式,且前者对应着较高的能量吸收值和失效载荷,焊核拔出的断口呈现出典型的韧性断裂特征,界面撕裂的断口呈现出解理断裂为主、韧性断裂为辅的特征.

硫酸钙骨水泥强化去势绵羊体内椎弓根螺钉稳定性的动态生物力学研究

目的评价硫酸钙骨水泥(calciumsulfate cement,CSC)在去势绵羊体内强化椎弓根螺钉稳定性的动态效果。方法12只成年雌性绵羊行去势手术1年后,并测量去势前后腰椎骨密度。取去势绵羊的L2～L5双侧椎弓根为实验对象,其中一侧直接拧入椎弓根螺钉(空白组),另一侧向钉道内注入CSC(0.5ml)后,再拧入椎弓根螺钉(CSC组),两种方法左右完全随机。于术后1天,6周,12周,24周四个时间点各随机处死3只绵羊,分别测定各组中螺钉的轴向拔出力和拔出能量吸收值,对比分析同一时间点不同方法之间和同一方法的不同时间点之间的力学指标。结果去势1年后绵羊腰椎骨密度显著下降,差异具有统计学意义(P<0.05),骨质疏松绵羊模型建立成功。空白组中各时间点之间的最大轴向拔出力(Fmax)和拔出能量吸收值(E)无显著性差异(P>0.05),而CSC组中24周螺钉的Fmax和E显著高于同组的1天,6周和12周;同一时间点,CSC组螺钉的Fmax和E均显著高于对照组(P<0.05)。结论CSC可以显著提高骨质疏松椎体内椎弓根螺钉的稳定性,强化螺钉的作用在体内是动态稳定的,并能进一步提高螺钉在体内的远期稳定性。在椎弓根螺钉强化方面,CSC可以作为PMMA的替代材料。

灰岩和白云岩动态压缩力学性能的SHPB实验

为了得到爆破荷载作用下岩石的破坏特性及爆破振动波的传播特性,利用RMT-150C多功能实验机和改进后的ф50mm的分离式Hopkinson压杆装置,分别研究灰岩和白云岩试件的静态力学特性和在5种不同应变率等级下的动态力学性能。实验结果表明,随着平均应变率的增加,灰岩和白云岩试件的动态抗压强度、峰值应变、吸收能、比能量吸收值以及破碎程度都明显增加,表现出显著的应变率效应,而初始弹性模量对应变率的相关性不敏感。从岩石的动态抗压强度和能量吸收两个方面,对比分析灰岩和白云岩动态力学性能的共性和差异性,更合理地解释了岩石在动态冲击荷载下的破坏本质。

硫酸钙骨水泥强化骨质疏松绵羊腰椎的生物力学研究

目的评价硫酸钙骨水泥(CSC)强化骨质疏松绵羊腰椎力学强度的效果。方法成年雌性绵羊4只,行去势手术后饲养1年,测量去势前后腰椎骨密度。取L2～5共16个椎体,分为CSC组和对照组,每组8个椎体。CSC组经椎弓根向椎体内注射CSC(2.0 ml),对照组不给于任何处理。CSC组于术后12周测量L2～5单个椎体的骨密度,然后处死绵羊。取出椎体行压缩实验,测量各组中椎体的最大压缩应力(σult)和能量吸收值(EAV)。结果去势1年后绵羊腰椎骨密度显著下降,与去势前比较差异有统计学意义(P<0.05),骨质疏松绵羊模型建立成功。注射CSC 12周后椎体骨密度(BMD)、σult、EAV均高于对照组(P<0.05),且椎体的σult和EAV均与BMD成正相关关系(P<0.05)。结论 CSC可以提高骨质疏松椎体的BMD,强化骨质疏松椎体的力学强度,有利于避免或减少骨质疏松椎体骨折的风险。

混杂纤维混凝土弯曲韧性评价体系

根据纤维总体积掺量为1%的混杂纤维混凝土四点弯曲试验和切口梁弯曲试验的荷载–挠度曲线、韧性指数I_n和纤维混凝土能量吸收值D_n等计算指标,结合试验力学模型以及弯曲韧性评价指标的含义,对两种试验方法下荷载–挠度曲线的精密度进行方差分析;对混杂纤维混凝土的韧性指数I_n、纤维混凝土能量吸收值D_n的离散程度进行统计分析。研究表明:对于低掺量混杂纤维混凝土而言,四点弯曲试验与切口梁弯曲试验的荷载–挠度曲线的精密度一致;采用纤维混凝土能量吸收值D_n作为弯曲韧性评价指标,其离散程度较小,所需要的试件数量较少,通过等效抗弯拉强度f_(eq1)、f_(eq2)可以建立弯曲韧性指标与强度指标之间的联系;选用切口梁法的试验方式和纤维混凝土能量吸收值D_n更适宜于低掺量混杂纤维混凝土弯曲韧性研究,有利于以韧性为基础的结构设计方法的发展。

阴离子淀粉及其在纸袋纸中的应用

就 PUS- 0 1阴离子淀粉在马尾松纸袋纸中的应用进行了探讨 ,并确定了其最佳使用量 ,当 PUS- 0 1阴离子淀粉用量 2 %时 ,抗张强度最大 ,而用量 1%时 ,伸长率最高 。

铆向组合对双铆钉自冲铆接头力学性能的影响

为探究铆向组合对双铆钉自冲铆接头力学性能的影响,制备不同铆向组合的5组双铆钉自冲铆接头,通过拉伸-剪切试验,分析各组接头的宏观失效形式,并对接头失效断口进行扫描电子显微（SEM）观察,分析其失效机理;同时运用MATLAB对接头的剪切刚度、静失效载荷、失效位移及能量吸收值进行分析。结果表明：铆接方向会影响接头的失效形式及变形程度,从而影响接头的力学性能。窄板双铆钉自冲铆接头的失效模式为板材韧性断裂,宽板接头的铆钉脱离下板。铆向影响窄板接头在弹塑性阶段的剪切刚度,但对宽板接头的刚度无显著影响。对于靠近铆接区自由端处的铆钉,当铆钉脚朝外时,窄板接头的静失效载荷最强,但失效位移、能量吸收值减小;两铆钉铆向相反时,宽板接头可获得更大的静失效载荷和失效位移。

泡沫铜夹层对单搭自冲铆接头力学性能的影响

为探究泡沫铜夹层对单搭自冲铆接头力学性能的影响,采用AA5052铝合金作为基板,以单搭形式进行铆接,对比同质AA5052铝合金接头、加入0.5 mm泡沫铜夹层的接头以及加入1.5 mm泡沫铜夹层的接头,通过试验选择各组接头的最优铆接参数,分析了铆接接头截面的成形质量。基于拉伸-剪切试验研究了各组接头的静力学性能及其失效形式,并分析了其能量吸收性能。结果表明,在AA5052自冲铆单搭接头中加入泡沫铜夹层后的接头成形质量更优,接头的钉脚张开度和残余底厚均增大。拉伸-剪切试验过程中,泡沫铜夹层的加入会使板材弯曲变形程度更大,但降低了最大拉伸位移和能量吸收值。0.5 mm泡沫铜组接头载荷下降,1.5 mm泡沫铜组接头载荷上升。0.5 mm泡沫铜夹层可有效防止接头瞬间失效,具有良好的减震缓冲功能。

5052铝合金压印-电阻点焊复合连接可行性研究

为了提高压印连接接头的强度,改善电阻点焊对铝合金连接不稳定的问题,对5052铝合金压印-电阻点焊复合连接的可行性进行了探究性试验。在焊接时间和焊接压力保持不变的情况下,将焊接电流(23-27 k A)视为唯一变量,探究了焊接电流的最优值。利用超声波水浸聚焦入射法对复合连接接头的成形性进行了检测;使用MTS材料试验机对试样进行了拉伸-剪切试验,得到了压印-电阻点焊复合连接接头的最大静拉伸载荷、失效形式及能量吸收值。结果表明:压印-电阻点焊复合连接可以实现对5052铝合金接头的有效连接且接头形貌可以利用超声C扫描进行检测;在焊接时间和焊接压力不变的情况下,适当增大焊接电流,接头的最大静拉伸载荷和能量吸收能力均有所提高,焊接电流的最优值均为25 k A;当焊接电流继续增加,接头内部结构遭到破坏。