板厚对UHPC薄板抗弯性能的影响

薄壁薄板结构是超高性能混凝土(UHPC)一个重要应用,而厚度减小会影响到钢纤维的取向和分布,并直接影响力学性能,如抗弯性能等。对5~50 mm UHPC薄板的抗弯性能进行研究,并通过三维视频显微镜和图像法研究由厚度引起的纤维分布取向变化,发现板厚大于20 mm后所能承受的破坏荷载快速增加,但抗弯强度随板厚减小而增加,纤维取向性(沿长度方向)也逐渐增强,尤其是对厚度为5~10 mm的薄板。抗弯强度变化主要取决于钢纤维取向性和厚度因子,而后者对超薄板影响较大。

熔压温度对光纤面板抗弯强度的影响

光纤面板在微光夜视、空间探测、核诊断、医学诊疗等领域有着广泛的应用,在使用过程中对强度有一定要求,目前缺少相关研究,本文研究了熔压温度对光纤面板x、y、z三个方向抗弯强度的影响,采用三点弯曲法测试光纤面板的抗弯强度。结果表明:熔压温度为660℃时,二次复丝之间熔合不充分,存在间隙,光纤面板抗弯强度较低,x、y、z方向抗弯强度分别为107、93、114 MPa;熔压温度为670℃时,二次复丝之间间隙消除,但依然存在界面,抗弯强度有所提升,x、y、z方向抗弯强度分别为110、109、125 MPa;熔压温度为680℃时,二次复丝充分熔合,此时光纤面板抗弯强度在x、z方向满足复合材料混合定律,分别为123、127 MPa,y方向芯玻璃作为增强相对皮玻璃起到增强作用,抗弯强度为113 MPa。本文研究对提高光纤面板强度以满足装管和使用需求具有重要意义。

黏结剂喷射制备陶瓷型芯抗弯强度、尺寸精度及表面质量影响因素的研究进展

黏结剂喷射因具有低成本和可控性优势而在陶瓷型芯的制备中得到广泛的应用,但制备陶瓷型芯的抗弯强度、尺寸精度和表面质量一般较低,而这些不足可以通过改变制备工艺参数来进行改进。综述了粉末、黏结剂、成形工艺和后处理工艺这4个方面的参数对陶瓷型芯抗弯强度、尺寸精度和表面质量的影响,提出了提高黏结剂喷射制备陶瓷型芯抗弯强度、尺寸精度和表面质量的未来发展方向。

加工因素对HDPE基木塑复合材料静曲强度的影响

为了研究木塑复合材料加工因素对复合材料力学性能的影响,采用正交实验法以静曲强度为评价标准,利用极差分析和方差分析法分析了螺杆转速、造粒温度、偶联剂质量分数和木粉含量等加工因素对力学指标静曲强度影响的顺序及各因素的最佳水平,确定了木塑复合材料静曲强度的各加工因素的最佳参数组合;系统地分析了各加工参数对木塑复合材料力学性能指标静曲强度的影响。结果表明,影响木塑复合材料静曲强度的主要加工因素由大到小依次为偶联剂质量分数>木粉含量>转速>造粒温度;得到最佳静曲强度的加工因素参数组合为转速150 r/min、造粒温度145℃、偶联剂质量分数为5%、木粉含量为60%;木粉含量及偶联剂质量分数对材料的静曲强度具有显著性影响,转速和造粒温度对材料静曲强度影响的显著性较低,其中,随着偶联剂含量的增加,静曲强度呈明显上升的趋势;当木粉含量从30%增大至70%时,材料的静曲强度呈先增加后减小的趋势。

圆形截面钢管混凝土受弯构件塑性发展系数的双因素计算模型研究

为了综合考虑截面几何和材料特性对圆形截面钢管混凝土(CFST)受弯构件抗弯强度的影响,选择截面厚径比和材料强度比作为自变量,研究建立了圆CFST受弯构件截面塑性发展系数的二元函数计算表达,并建立了截面抗弯强度计算模型。首先在确定厚径比和强度比取值范围的基础上,设计1 656个圆CFST受弯构件的数值模型,利用纤维模型法计算确定每个构件的截面抗弯强度和塑性发展系数。然后选择截面钢管壁厚与外径之比、钢管强度与核心混凝土强度之比作为自变量,通过回归分析建立圆CFST构件的截面塑性发展系数的二元函数表达式,据此提出了圆CFST构件截面抗弯强度的计算模型。最后通过与试验数据、现行设计规范和研究文献中不同计算模型进行对比分析,验证了建立的圆形截面钢管混凝土受弯构件的截面塑性发展系数和抗弯强度计算模型具有更高的精度和适用性。

混杂纤维自密实混凝土弯曲韧性试验研究

为探究改性碳纳米管对混杂纤维自密实混凝土弯曲韧性的影响,通过分析不同纤维掺量下混杂纤维混凝土的劈裂抗拉强度试验和压弯强度试验,研究其荷载-挠度曲线,分析等效抗弯强度值和弯曲韧性比。结果表明:两种纤维分别在宏观和微观尺度上发挥着不同的阻裂效果,共同提升自密实混凝土的劈裂抗拉强度,同时也提高了混凝土的初始弯曲韧性比和初始等效抗弯强度,使混掺纤维自密实混凝土的初始弯曲韧性比增加了23.1%;在自密实混凝土试件三分点加载试验中,钢纤维掺量为1.8%,碳纳米管掺量为0.3%时,混凝土峰值荷载最高,达34840.2 N。

热压法制备多孔氮化硅陶瓷

以CaF_(2)作为α-Si_(3)N_(4)粉末的烧结助剂,同时充当多孔氮化硅陶瓷的造孔剂,采用热压烧结工艺在较低温度下制备多孔氮化硅陶瓷。研究烧结助剂的含量对多孔氮化硅陶瓷显气孔率、抗弯强度的影响,分析材料的组分并观察断口结构。结果表明:在温度1450℃,压力0.55T的条件下,当CaF_(2)添加量为6.0wt%时,多孔陶瓷的性能较为优异,其孔隙率为38.8%,α-Si_(3)N_(4)→β-Si_(3)N_(4)的相变程度为38.5%,抗弯强度为137.1 MPa。

叠合板底板弯折钢筋与附加钢筋连接试验研究

为研究边缘叠合板U型钢筋和叠合区域预制底板钢筋弯折高度的影响,进行了1个现浇板和4个叠合板受弯性能试验,对比分析了试验板的裂缝发展、破坏模式、挠度、承载力以及钢筋应变情况.结果表明:配置U型钢筋的叠合板承载能力和变形能力与现浇板接近,U型钢筋的销栓作用限制了裂缝沿叠合斜面的发展;预制底板钢筋采用90°弯折措施的叠合板在叠合区域根部开裂以后,随着荷载的加大,叠合板的裂缝宽度沿叠合斜面发展很快,不利位置出现在板的叠合斜面处,导致叠合板承载能力和刚度降低;预制底板90°弯折钢筋叠合板在破坏时,叠合斜面根部位置钢筋达到了屈服强度,表明底板钢筋弯折构造措施可以让钢筋充分发挥性能.最后,提出了采用预制底板90°弯折钢筋边缘叠合板的设计建议.

配筋空心方钢管高强混凝土纯弯构件受力性能有限元分析

目的 研究配筋空心钢管高强混凝土构件的抗弯性能,推动其在建筑结构中的应用。方法 采用有限元分析软件ABAQUS建立配筋空心钢管混凝土构件有限元模型,在验证模型准确的基础上,分析构件的受力全过程及钢材屈服强度、混凝土抗压强度、钢管壁厚、钢筋直径、普通钢筋数量对构件受弯性能的影响。结果 纯弯试件在荷载作用下受力过程可分为3个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和强化阶段;试件破坏形态均为受弯破坏,表现出较好地延性。结论 组合构件在弯矩作用下可以很好地协同工作;钢材屈服强度和钢管壁厚的增加对构件承载力的提高影响最显著,建议配置普通钢筋数量在6~8根为最优。

碳纤维增强复合材料黏结型锚固体系弯拉性能试验研究

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)黏结型锚固体系的弯拉性能,对设计的锚固体系试件进行了10组轴向拉伸试验与12组弯拉试验。在锚固体系优化基础上研究了CFRP筋直径、弯曲半径改变下试件的极限承载力、破坏模式、锚固效率及CFRP筋荷载‒应变关系。结果表明,锚固体系的弯拉承载力折减量系数随CFRP筋弯曲半径的增大而减小,CFRP筋直径越大试件承载力折减量系数越大,并且CFRP筋横向约束有利于弯拉极限承载力的提高。此外,CFRP筋荷载‒应变曲线的非线性变化是试件失效前的典型特征。弯曲半径和CFRP筋直径的比值与锚固效率系数为线性关系,比值在2.4‰以下时试件的弯拉锚固效率系数小于80%,试件呈不均匀断裂和剪切的破坏形式。

U型组合再生混凝土-高强混凝土梁抗火性能

为突破单一混凝土材料在受力和抗火两方面的性能难以协同优化的难题,该文创新性地提出U型组合再生混凝土-高强混凝土梁(简称为RAC-HSC组合梁),系统地开展了火灾试验和常温、火后受弯试验,综合分析了不同工况下组合梁的性能表现。研究表明:火灾下,RAC-HSC组合梁的耐火性能显著优于高强混凝土整浇梁,其梁内温度较低,跨中挠度较小,跨中未出现明显裂缝,且未观察到爆裂现象;常温及高温后的受弯试验中,RAC-HSC组合梁的屈服荷载、极限承载力及初始刚度均显著优于再生混凝土梁,基本达到或超过普通混凝土整浇梁和高强混凝土整浇梁的水平。该文所提出的U型组合再生混凝土-高强混凝土梁是混凝土构件“抗火-受力一体化设计”的有益尝试。

高硅含量Si/SiC材料显微特征与力学性能研究

以α-SiC粉、炭黑、鳞片石墨和酚醛树脂为主要原料,采用等静压成型方式结合反应烧结工艺制备得到高硅含量的Si/SiC材料。基于颗粒级配原料,研究了不同碳源引入方式对Si/SiC材料的物相组成、微观形貌、主要物理性能的影响规律及调控机制。研究表明,经1700℃反应烧结后,高硅含量(不低于25%)的Si/SiC材料的物相主要为α-SiC、β-SiC和Si。在制备碳/碳化硅坯体时,石墨与酚醛树脂复合能使碳源更均匀地分散在坯体中,增加坯体的致密度;在反应烧结时,石墨和树脂残碳与硅反应产生的膨胀效应使多孔坯体孔径尺寸降低,优化游离Si的分布。含8%树脂和1%石墨的反应烧结得到的高硅含量Si/SiC材料的体积密度为2.97 g/cm^(3),常温摩擦系数为0.335,抗弯强度为206 MPa。

杨树刨花尺寸对定向刨花板性能的影响研究

将5种不同宽度的杨木刨花按不同比例混合并制备定向刨花板(OSB),考察了不同刨花宽度组合对板材内结合强度(IB)、弹性模量(MOE)、静曲强度(MOR)的影响。结果表明:不同宽度、不同比例的刨花可显著影响OSB的制备过程和板材质量。研究揭示了刨花宽度组合对OSB性能的影响机制,对进一步提高OSB产品质量,提高资源利用率,减少人造板生产碳足迹和降低生产成本具有一定的参考意义。

核桃壳/酚醛树脂生物质复合材料选择性激光烧结工艺参数研究

黑龙江省作为农林业大省,盛产核桃,这种果壳来源丰富且产量高,同时也伴随着大量农业废弃物的产生。为改善这一现状,需要对废弃核桃壳进行合理资源利用。选取废弃核桃壳作为粉末基体材料,将碳含量丰富的酚醛树脂粉作为黏结剂,制备用于选择性激光烧结的核桃壳/酚醛树脂生物质复合材料,不仅可以扩大生物质复合材料粉体的种类,还可以通过该技术的三维性,定制复杂结构的多孔碳前驱体,在海水淡化、新能源方面作出贡献。建立四因素三水平的正交试验方案,通过方差分析法和综合加权评价法,探讨激光功率、扫描速度、扫描间距和分层厚度4因素对烧结件密度、弯曲强度和Z轴精度的影响规律,确定最优激光烧结工艺参数组合,使用扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)对成型件烧结断面进行表征。试验结果表明,激光功率对烧结件密度、弯曲强度和Z轴精度的影响最大,扫描速度对烧结件密度和弯曲强度的影响最小,扫描间距对Z轴精度影响最小;最优工艺参数组合为激光功率10 W、扫描速度2 m/s、扫描间距0.1 mm、分层厚度0.12 mm。

竹复合材料制备牙科纤维桩灭菌前后的力学性能变化及生物相容性研究

背景竹纤维是一种产量丰富的天然植物纤维,其力学性能可与玻璃纤维相媲美,是一种临床应用前景广阔的生物材料。目的研发一种低模量高强度的竹纤维复合材料作为牙科纤维桩材料。方法采用树脂传递模塑法制备竹纤维复合材料,将竹纤维复合材料随机分为两组,分别用于力学性能实验和生物相容性实验。力学性能实验分为对照组和灭菌组,对照组未灭菌,灭菌组通过121℃和2.2 MPa的高压灭菌器灭菌30 min。高精度微力学试验机分析灭菌前后竹复合材料的力学性能变化和断裂形式的荷载-位移曲线变化。扫描电子显微镜观察灭菌前后竹复合材料的表面形貌和断裂形貌。生物相容性实验包括CCK-8细胞毒性实验、细胞周期和凋亡实验、溶血实验。CCK-8细胞毒性实验分为阴性对照组、空白对照组和浸提液组,阴性对照组为正常培养基培养的细胞,空白对照组为无细胞的正常培养基,浸提液组为制备不同浓度(25%、50%、75%、100%)的竹纤维复合材料浸提液;细胞周期实验分为阴性对照组和处理组,阴性对照组为正常培养基培养的细胞,处理组为100%浓度的浸提液;细胞凋亡实验分为对照组和处理组,对照组为正常培养基培养的细胞,处理组为100%浓度的浸提液;溶血试验为实验组、阴性对照组和阳性对照组,实验组为100%浓度的浸提液,阴性对照组为0.9%氯化钠注射液,阳性组为蒸馏水,进一步验证竹纤维复合材料的生物相容性。结果未灭菌的对照组与灭菌组相比,弯曲模量[(9±2)GPa vs(11±4)GPa]和弯曲强度[(498±95)MPa vs(496±30)MPa]差异均无统计学意义(P>0.05)。载荷-位移曲线显示,未灭菌的对照组相比灭菌组有较好的断裂模式,未灭菌的对照组呈梯度破坏,灭菌组呈脆性断裂。扫描电镜显示,未灭菌的对照组和灭菌组的纤维和树脂表面形貌结合较好;未灭菌的对照组的断裂形貌为纤维拔出,灭菌组的断裂形貌为树脂基体的整体断裂。CCK-8结果显示,在短期内竹纤维复合材料100%浓度的浸提液吸光度值与阴性对照组相比,差异有统计学意义(P<0.01),100%浸提液的增殖能力最强。细胞周期结果显示,100%浓度的浸提液在第5天有较好的细胞增殖周期,与阴性对照组相比,差异无统计学意义(P>0.05)。细胞凋亡结果显示,100%浓度的浸提液在第5天无诱导细胞凋亡的作用,与阴性对照组相比,差异无统计学意义(P>0.05)。溶血试验表明,实验组竹纤维复合材料浸提液的溶血率为2.69%,溶血率<5%,与阳性对照组相比,差异有统计学意义(P<0.01)。结论灭菌前后的竹纤维复合材料力学性能相对稳定,且该复合材料具有良好的生物相容性,具有制备牙科纤维桩材料的潜力。

乙二醛法脱水加固饱水榉木的机制研究和温度对性能的影响

乙二醛法是我国目前应用最广的脱水加固木质文物保护方法。采用傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等方法研究了乙二醛法脱水加固饱水榉木的试验过程,分析了脱水填充机制以及温度对脱水加固饱水榉木性能的影响规律。结果表明:乙二醛进入饱水榉木内部后交联聚合形成乙二醛聚合物直接作用于细胞内部,与细胞壁结合,支撑细胞加固细胞壁;试样的增重率升高,收缩率降低,色差明显增加。乙二醛法处理的温度升高(40℃相对于20℃)能提高乙二醛在榉木试样内部的扩散和浸入量,增加乙二醛聚合物在榉木内部的含量,提高试样增重率和弯曲强度,降低收缩率,有利于木材细胞形状的恢复和保持,缩短脱水加固工艺处理的时间,对表面活性剂的效果影响较轻。

碳纳米管增强硬质合金的制备及性能研究

为改善硬质合金中增强体碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)的团聚问题,采用化学镀Ni方法对CNTs进行表面改性,利用气压烧结工艺制备了WC-10Co-CNTs硬质合金和WC-10CoCNTs/Ni硬质合金。对镀Ni前后CNTs的表面形貌、结构及成分进行了分析表征,并研究了CNTs和CNTs/Ni对硬质合金组织及性能的影响。结果表明,CNTs经化学镀改性处理后,表面包覆了致密的纳米Ni颗粒,团聚现象明显改善;在WC-10Co中添加CNTs或CNTs/Ni后可以有效地细化硬质合金的晶粒,降低孔隙率;和未添加的比较,添加质量分数0.1%的CNTs的硬质合金和添加质量分数0.1%的CNTs/Ni的硬质合金抗弯强度分别提高了17.5%和28.2%,热扩散系数分别提高了23.5%和42.8%。

芥菜型油菜茎秆抗倒伏相关性状的组织观察与QTL初定位

倒伏是严重降低油菜产量、品质和影响机械化生产的重要影响因素之一。培育和应用抗倒伏性强的油菜品种是实现油菜机械化生产和高产的重要措施,而提高抗倒伏能力的重点是提高茎秆强度。因此,本研究以包含197个芥菜型油菜株系的重组自交系(RILs,recombinant inbred lines)群体为研究材料,2023年分别在贵阳和贵定两个环境条件下测定了该群体的茎粗、茎秆鲜干比、茎秆充实度、茎秆密度、茎秆抗折力和茎秆抗折强度等6个性状,6个性状均表现出较大的变异,变异系数为14.29%~41.35%,且符合正态分布。相关性分析显示,两个环境条件下,茎秆充实度与茎秆密度、抗折强度二者之间均呈极显著正相关。进一步对茎秆抗折强度表现为高中低的3类材料进行茎秆微观结构观察,相比较于低抗倒材料,高抗倒材料的皮层更厚、维管束个数更多、维管束排列更紧密与维管束面积占比更大。QTL初定位检测到4个QTL与茎秆茎粗有关;2个QTL与茎秆鲜干比有关;2个QTL与茎秆充实度有关;2个QTL与茎秆密度有关;4个QTL与茎秆抗折力有关,可解释的表型变异为4.1%~5.1%;9个QTL与茎秆抗折强度有关,可解释的表型变异为7.5%~11.0%。本研究的开展可为后续芥菜型油菜抗倒伏相关基因的克隆提供基础数据信息,并对油菜抗倒伏育种有一定参考价值。

烧结气压对氮化硅陶瓷力学性能的影响

在氮化硅陶瓷气压烧结制备过程中,除烧结加热制度外,氮气压力对其性能影响也很大,为了制备出性能更为优异的氮化硅陶瓷,本文采用气压烧结法在不同压力下制备氮化硅陶瓷材料,研究氮气压力对氮化硅陶瓷材料力学性能的影响。结果表明:当氮气压力达到4 MPa左右时,获得的氮化硅陶瓷材料综合性能最佳,α相几乎全部转变为β相,β-Si_(3)N_(4)晶粒长径比约为5.5,相对密度约为97.9%,抗弯强度约为(671.83±30.00)MPa、维氏硬度(HV)约为1670.25±50.00、断裂韧性约为(7.83±0.3.0)MPa·m1/2;通过分析氮化硅陶瓷材料腐蚀面和压痕裂纹的微观结构,发现适当的氮气压力能促使裂纹在扩展路径上更易发生偏转、分叉等增韧机制,消耗裂纹扩散能量,从而提高氮化硅陶瓷材料的断裂韧性,本研究对氮化硅陶瓷材料的增韧具有一定的指导意义。

蜂窝纸箱替代瓦楞纸箱的可行性研究

为了评价蜂窝纸箱在运输包装上替代瓦楞纸箱的可行性,解决瓦楞纸箱成本高、夹抱变形、堆码鼓包等问题,本研究在温度40℃和相对湿度90%的潮态工况下,对两种纸板及其纸箱制品的含水率、挺度、抗弯曲强度、抗压强度等性能进行了测试。测试结果表明,在潮态工况下同厚度蜂窝纸板与瓦楞纸板相比含水率更低,纵向挺度提高了4.6倍,平压强度提高了1.8倍;同尺寸蜂窝纸箱与瓦楞纸箱相比其抗压强度保持更稳定,成本更低,能满足热水器产品实际长途运输要求。并且在相同使用工况下,蜂窝纸板的抗弯曲性及纸箱的抗压稳定性均优于瓦楞纸板及纸箱,故在实际包装应用时,蜂窝纸板除了具有内衬缓冲功能外,还适用于运输包装外箱。