计算混凝土中邻近集料表面间距平均值的体视学方法

借助于体视学中的平均自由程公式,给出了计算水泥基复合材料平均邻近集料表面间距平均值的方法,并给出了两种计算集料的表面积的方法:基于集料表面积近似计算的解析解法和混凝土样品截面的线采样分析法.结果表明:采用截面线采样分析法能够很好地近似计算混凝土中邻近集料表面间距的平均值,也提供了一种计算不规则形状集料粒子体系表面积的思路,混凝土中邻近集料表面间距的平均值大小只与混凝土中集料的体积分数、集料的密度以及集料的比表面积有关,而与集料的粒径分布(或粒径范围)无关.

计算混凝土中平均最邻近集料表面间距的正十二面体模型

带状模型是以解析解的方式研究混凝土中集料尺寸分布和集料体积分数对平均最邻近集料表面间距影响的模型。但是,由带状模型的计算公式计算浆体的体积无法得到正确的结果。鉴于上述缺点,提出采用单一粒径球形粒子体系的正十二面体模型。以符合Fuller分布集料为例,结合数量基平均粒径方法,采用正十二面体模型研究了集料尺寸分布和集料体积分数对平均最邻近集料表面间距的影响。研究结果表明:随着集料体积分数的增加和集料细度的提高,平均最邻近集料表面间距减小;对所研究的集料体积分数(60％～75％)和集料尺度分布(Fuller分布)而言,平均最邻近集料表面间距值在90～232μm之间变化;在给定的集料分布下,集料体积分数在55％～75％范围内,平均邻近集料表面间距与集料体积分数之间近似呈线性关系。

砂浆中邻近集料表面最近间距分布的数值模拟

采用具有粒子动态混合密实功能的SPACE系统,实现了高集料体积分数模型砂浆结构的生成.从而,以3种细集料粒径分布的模型砂浆(其中一种的粒径范围为0.125～1.34 mm,另外两种的粒径范围为0.25～5.00mm)结构为例,研究了集料细度和集料体积分数(ψ=40%～70%)对邻近集料表面最近间距分布的影响.结果表明,集料细度增加和集料体积分数增大都会使大尺度邻近集料表面最近间距出现的概率减小、小尺度邻近集料表面最近间距出现的概率增加,且峰值概率的位置向小间距方向偏移.另外,邻近集料表面最近间距的分区段累计概率结果分析表明,3种模型砂浆结构的邻近集料表面最近间距分布的57%以上小于10μm.最后,邻近集料表面最近间距的平均值的分析结果显示,当集料体积分数在40%～70%之间变化时,邻近集料表面最近间距的平均值在54.6～1.1μm之间变化;当砂浆中集料的体积分数在50%～70%之间变化时,邻近集料表面最近间距的平均值与集料的体积分数基本上呈线性关系;单位砂浆体积下集料的表面积的变化对邻近集料表面最近间距的平均值有影响,但二者之间的比值并非常数.

混凝土中邻近集料表面最近间距分布的计算机模拟

混凝土中邻近集料间界面过渡区的相互影响程度、混凝土中原生裂纹的尺度范围以及中心质假说中集料效应圈的范围等都涉及到混凝土中最邻近集料表面间距分布的问题。由于常规的实验方法无法给出混凝土中集料空间分布的信息,同时以往的计算机模拟方法由于采用随机分布方式分布粒子,导致无法得到较高集料体积分数的模型混凝土结构,而采用具有粒子动态混合密实功能的SPACE系统,模拟了高集料体积分数混凝土的结构。在假定模型混凝土中集料的最小粒径为1mm的前提下,以符合Fuller分布为例,研究了模型混凝土中集料粒径分布和集料体积分数对邻近集料表面最近间距分布的影响。

水泥基复合材料邻近集料表面最近间距分布的解析解(英文)

依据Torquato的最邻近表面函数公式,推导出了水泥基复合材料邻近集料表面最近间距分布的解析解。采用计算机模拟方法生成了一个模型,选取邻近集料表面最近间距概率密度分布曲线和累计概率分布曲线两个参数,对比模拟结果与理论结果之间的差别。通过比较发现,该理论解析解与模拟试验结果能够很好地吻合。利用该解析解,研究了在常用集料体积分数下,符合Fuller分布的砂浆和混凝土中邻近集料表面最近间距分布及邻近集料表面最近间距平均值随集料体积分数和集料细度的变化关系。

新拌水泥浆体中邻近胶凝材料粒子表面最近间距分布的解析解

依据Torquato的最邻近表面函数公式,推导了新拌水泥浆体邻近水泥粒子表面最近间距分布的解析解,并采用计算机模拟生成了1个水泥浆体结构模型,选取邻近粒子表面最近间距概率密度分布曲线、区间概率曲线和累计概率分布曲线这3个函数检验模拟结果与理论结果之间的差别。结果表明,该解析解与计算机模拟实验结果吻合良好。利用该解析解,以Rosin-Rammler分布为例,研究了胶凝材料细度以及水胶比对邻近水泥粒子表面最近间距分布及其平均值的影响。结果显示,水泥细度对邻近粒子表面最近间距平均值的影响高于水胶比的影响。邻近粒子表面最近间距解析解的获得,不但为基于不同粒径分布以及尺度范围粉体之间搭配的高粉体初始堆积密度的实现提供了依据,而且对多尺度模拟方法中选取各级模型的尺度、量化粉煤灰浆体中粉煤灰颗粒的微集料效应、了解邻近集料间的交互作用程度以及界面重叠程度等问题具有参考价值。

混凝土相邻粗集料表面最近间距分布的数值模拟

在球形粒子假设的基础上,采用计算机模拟方法研究了集料细度以及集料体积分数对相邻粗集料表面最近间距分布的影响。结果表明,相邻粗集料表面最近间距随集料体积分数的增加以及集料细度的增大而减小。

表面粗糙度间距参数Sm、S的测量方法探讨

Sm、S参数概念阐述及测量表面粗糙度间距参数Sm、S的探针法、光切法、干涉法和照相法。以上四种方法的长处与欠缺分析 ,实际运用。

两弹性接触粗糙表面的最小二乘法拟合解

GW干接触模型在算法上存在5个缺陷,会引入工程上无法接受的误差.根据Hertz接触理论和抛物柱面函数的离散值,对两接触粗糙表面的接触行为进行了研究.当粗糙表面峰高的概率密度为Gauss分布时,给出了7个量纲一的参数与量纲一的表面间距的关系,给出了最小二乘法拟合解.计算表明:量纲一的最大名义压应力为0.573 2,平均弹性接触硬度系数约为3.2,接触压应力系数约为0.32.研究结果说明:单峰接触面积与名义压应力几乎无关,接触压应力与名义压应力几乎无关,接触面积与载荷近似成正比,接触点数与载荷近似成正比.

两弹塑性接触粗糙表面的严格解析解

GW干接触模型存在5个缺陷。当相糙峰高度的概率密度为Gauss分布时,给出了数学期望接触点数、总接触面积、总载荷、总电导的严格解析解,采用软件Maple计算了抛物柱面函数。实例计算表明接触点数与载荷近似成凸弧形直线正比例关系;量纲一的间距是联系接触点数、总接触面积、总载荷、总电导的纽带,它依赖名义压应力,但对名义压应力的变化不敏感;接触面积与载荷很接近直线正比例关系,在弹性接触条件下存在一个准"弹性接触硬度",接触压应力等于准弹性接触硬度,名义面积对接触面积几乎无影响。

横倾状态下地板表面形貌对人体步进摩擦的影响

人体在行走过程中足底与地面之间产生的间歇性摩擦现象称为步进摩擦,地板表面形貌作为步进摩擦的重要影响因素之一而受到广泛关注.现有研究成果多是基于水平路面,对坡度道路,特别是横倾状态下地板表面形貌对人体步进摩擦的影响研究较少.本文作者以普通碳钢作为地板材料,机械加工出不同的表面形貌,利用止滑试验机研究了水平状态下地板表面形貌与其能够提供的最大临界摩擦系数的关系,利用步进摩擦试验平台研究了横倾状态下地板表面形貌对人体步进摩擦的影响.结果表明:水平状态下,随着表面粗糙度的增大和表面纹理间距的减小,临界摩擦系数与人体行走实际所产生的有效摩擦系数均增加,防滑性能提高;横倾状态下,随着路面横倾角度的增大,有效摩擦系数及其侧向分量增大,侧滑风险提高;地板表面纹理排列方向对有效摩擦系数的影响明显,横向分布的防滑性能优于纵向.

天然气水合物颗粒间液桥力的理论研究

天然气水合物聚集堵塞管道是安全输气的一大威胁,而天然气水合物颗粒间的液桥力是决定天然气水合物颗粒聚集与否的主导力。为此,对天然气水合物颗粒间的液桥力进行了相关理论研究,明确了液桥力为静态液桥力和动态黏性力之和,进而分析了接触角、半填充角、颗粒表面间距、颗粒粒径对天然气水合物颗粒间液桥力的影响。结果表明:接触角、半填充角、颗粒表面间距的增加以及天然气水合物颗粒粒径减小都可以有效降低甚至消除天然气水合物颗粒间的液桥力;通过添加表面活性剂增大接触角、添加防聚剂控制天然气水合物颗粒粒径以及增大体系中的水含量来增大半填充角都是降低颗粒间液桥力、防止颗粒聚集的有效手段。同时,还研究了液桥力与液桥破裂能、液桥体积的关系,结论表明:在颗粒表面间距大于液桥临界破裂距离的1/10时,液桥力随液桥体积增大而增大,而液桥破裂能与液桥体积无关。

机床支撑地脚结合部法向粗糙接触建模

基于对起伏和凹凸不平的表面微观几何学形貌统计分析,考查衡量微接触点的2个弹塑性变形区域,建立机床支撑地脚结合部的实际接触面积、法向接触负载与法向接触刚度的理论解.该理论解综合考虑了材料的弹性、弹塑性与塑性变形规制.计算及分析结果显示:地脚结合部的实际接触面积、法向接触负载和法向接触刚度均随着混凝土地坪与标准平板之间间距的减少而增长,但随着塑性指数的扩大而上升.微接触点高度的概率密度关乎结合部法向接触参数的程度最大.通过有限元仿真对地脚结合部法向接触参数辨识结果进行验证,计及地脚参数的有限元模型得到的谐响应分析和法向接触刚度结果与试验结果一致.结合部法向接触参数的理论考究以及仿真分析为粗糙表面接触特性的扩展探索奠定了基础.

颗粒间作用力对水泥-石灰石粉浆体屈服应力的影响机制

通过RHEOLAB QC型旋转黏度计测试了水泥石灰石粉浆体的屈服应力,采用EDLVO理论定量分析了浆体颗粒间作用力,探究了颗粒间作用力对浆体屈服应力的影响机制.结果表明:颗粒间的范德华力是主要的远程力,而在近程时静电力和水合作用力也具有重要作用;浆体总颗粒间作用力的差异主要由颗粒表面间距决定;当D-F拟合度增加时,总颗粒间作用力表现为排斥力先增后减,屈服应力先减后增.

水合物颗粒间的静态液桥力

对于油包水型乳状液水合物生成体系,未参加反应的水滴与已生成的水合物颗粒接触时,水滴在水合物颗粒间以摆动液桥的形式存在,液桥力包括静态液桥力和动态黏性力。由于水合物颗粒的强亲水性,颗粒表面接触角较小,减小半填充角能降低液桥力,因此通过促进水滴的完全转化以减少自由水量,可达到降低液桥力的目的。当体系含水量较高时,半填充角较大,增加接触角能减小液桥力。表面间距、半填充角和接触角不变时,液桥力随粒径增大而增大,半填充角越大,液桥力也越大。液桥力随表面间距的增加而减小,超过一定分离距离后液桥失稳,液桥力消失。

功率半导体器件的场限环研究

分析了场限环结构原理,总结了影响击穿电压的相关因素.采用圆柱坐标对称解进行分析,讨论了给定击穿电压情况下场限环结构的电场分布和峰值电场表达式及各种确定场限环个数的方法的.最后用流行的2-D半导体器件模拟工具MEDICI对器件终端进行相关模拟,尤其是表面电荷对带场限环的击穿电压和优化环间距的影响做了大量的分析模拟.得出的结论与文献中的数值模拟结果相符合,对设计优化场限环有一定的指导性.

球形滚压模型及参数相互作用分析

建立了球形滚压模型,考虑了工件的初始粗糙峰的力学性能、工件—工具接触面的几何形状、加工表面的实际状况以及初始加工表面粗糙峰尖端间距对滚压工具压力的影响。定义了滚压过程的特定参数对粗糙峰尖端滑移的影响,计算了在各种滚压条件下的粗糙峰尖端滑移和滚压力的最佳值,通过理论分析验证了分析结果。

依据修正GW理论的结合部法向接触研究

考虑两半球体单峰塑性接触时球台体积守恒建立实际接触面积、法向接触载荷、塑性指数的解析解,通过中间自变量———两接触粗糙表面的间距,建立了机械结合部法向接触的力学模型.计算与分析结果表明:在给定法向总接触载荷下,两接触粗糙表面的间距随塑性指数的增加而增加;对于非常光滑表面或硬材料,接触几乎始终为弹性;表面越粗糙或材料越柔软,更多塑性接触会出现,未计及塑性接触的GW理论低估两接触粗糙表面的间距;在给定法向总接触载荷下,总接触面积随塑性指数的增加而减小;在非常高塑性指数下,弹性接触所占比例极少;在较低塑性指数下,塑性接触面积对总实际接触面积的贡献非常小;修正GW弹塑性接触理论适用于法向接触载荷极大的情况.