圆中空夹层不锈钢管水泥砂浆短柱轴压性能研究

海洋工程平台塔架结构中,圆形截面中空双钢管是主要受力构件,工程界十分关注其受压性能和耐腐蚀性能。为研究圆中空夹层不锈钢管水泥砂浆短柱的轴压力学性能,以外不锈钢管壁厚、内碳素钢管直径和是否含夹层水泥砂浆为试验变量,共设计了12个短柱试件。分析各试件的破坏情况、荷载-位移曲线、承载力、变形能力及应变特征,研究不同变量对极限承载力的影响规律。结果表明:试件破坏形态为外钢管端部或中部局部屈曲破坏;随着不锈钢管壁厚的增大,试件的轴压承载力近似呈线性增长;夹层水泥砂浆对试件力学性能影响较大,可有效提高试件承载力,抑制外不锈钢管的变形,提高试件延性;对于含夹层水泥砂浆的试件,承载力随空心率增大而减小,不含夹层水泥砂浆的试件,承载力随空心率增大而增大。根据国内外规范以及相关学者提出的理论公式,计算了试件的极限承载力,并与试验承载力进行了对比分析,给出了设计建议。

绕组形式对空心杯电机功率的影响

空心杯电机具有体积小和高功率密度等显著优势,被广泛应用于舵机系统中。针对空心杯电机绕组形式的选择大多凭借经验的问题,以相同跨距、相同转速条件下空心杯电机的输出功率为目标,对绕组形式的选择展开了研究分析。计算建立了六边形和菱形绕组的输出功率数学模型,通过仿真和实物功率测试,验证了理论的有效性。结果表明,在相同转速、相同跨距时六边形绕组形式的电机输出功率高于菱形绕组,且随着长径比的增大,六边形绕组电机输出功率的增量高于菱形绕组,在长径比是1.5~2时,具有更高的输出功率。

地震作用下钢筋混凝土圆形空心墩有效刚度研究

基于52个圆形空心墩拟静力试验数据及等效屈服位移三分量模型,分析了既有有效刚度公式对圆形空心墩的适用性;讨论了圆形空心墩有效刚度的主要影响因素,以轴压比、纵筋率、剪跨比及空心率为控制因素,标定了圆形空心墩有效刚度计算公式;并通过实尺寸及缩尺寸桥墩滞回曲线的模拟验证了建议公式的有效性。研究表明:绝大多数有效刚度既有公式在平均意义上严重高估了圆形空心墩的有效刚度,且变异系数较大;圆形空心墩有效刚度随轴压比、纵筋率和剪跨比的增大而增大,随空心率的增大而减小,剪跨比与空心率的耦合效应可通过等效剪跨比考虑,且有效刚度随等效剪跨比的增大而增大;建议公式给出的有效刚度计算值与试验值之比的均值及变异系数分别为1.04和0.21,与既有有效刚度公式相比,均值更合理而且离散性更小,提高了圆形空心墩有效刚度的预测精度;建议公式计算的有效刚度能较准确地模拟实尺寸及缩尺寸圆形空心墩拟静力滞回曲线,及相应的首次屈服刚度、加卸载刚度。

幕墙中空玻璃内外片风荷载分配比例研究

中空玻璃在我国建筑幕墙中广泛使用,但关于中空玻璃内外片风荷载分配比例的研究不充分,规范相应规定有待进一步完善。首先归纳总结了中空玻璃分荷比例的影响要素,对比分析了中、欧相关规范的优劣异同。基于内外面板挠度位移场与理想气体方程所得的中空层气体体积变化量相同的原理,建立了适用于框支式和点支式的高精度中空玻璃承载力计算模型,并进行了中空玻璃内、外面板分荷比例的参数化分析,计算结果与欧盟规范结果吻合良好。最后,针对主流面板厚度的框支式中空玻璃,考虑中空层厚度、面板大小、长宽比等影响因素,通过最小二乘法曲面拟合得到了适用于不同情况的中空层系数计算公式。

中空夹层钢管混凝土构件轴压性能有限元分析

为探明中空夹层钢管混凝土(CFDST)构件轴压性能的影响因素,在已有钢管混凝土柱轴压试验基础上,构建数值分析模型,开展长径比、空心率、内钢管壁厚、夹层混凝土抗压强度等参数对中空夹层钢管混凝土构件轴压性能的影响规律的研究。研究结果表明:研究参数范围内,轴压极限承载力随内钢管壁厚、夹层混凝土强度的增大,空心率、长径比的减小而增大。内钢管壁厚增大1 mm,轴压极限承载力提高2.9%~3.7%,承载力增长系数增大约0.7%;混凝土强度从C40增加到C90,圆截面试件轴压承载力增大了68%;方截面试件轴压承载力增大了53%;空心率每增大0.1,轴压极限承载力降低3.4%~8.7%,承载力增长系数减小约5%;圆截面试件长径比从2.2增大到7.2,承载力下降了3%。方截面试件长径比从2.2增大到5.7,承载力下降10%。长径比对构件的极限承载力影响,明显低于空心率、内钢管壁厚和内填混凝土强度对构件极限承载力的影响程度。随着试件长径比的增加,试件承载力峰值有所下降,但其承载力达到峰值时的位移量不断增大,表明构件延性有所提高。随内填混凝土强度的提高,试件的承载力峰值和达到峰值时的位移都有所提高,说明增大内填混凝土强度在提高钢管混凝土承载力的同时还能改善试件的延性性能。

Dynamics Model and Simulation of Polyethylene Terephthalate (PET) Hollow Fiber

On the basis of melt-spinning, the dynamics model of polyethylene terephthalate （PET） hollow fiber is established. The effects of spinning conditions on hollow ratio are discussed and verified. Because of the different quenching conditions, there exist differences of the hollow ratio and the vitrification distances between different cycles. The important role of the quenching conditions on the meltspinning of PEr hollow fiber is also mentioned.

水性反射隔热型涂料的制备及性能影响因素探究

研究了反射隔热涂料中重要组分对其性能的影响规律。以纯丙乳胶作为成膜物,空心玻璃微珠和金红石型二氧化钛作为功能填料,在基本配方体系基础上,通过单一变量控制法研究了空心玻璃微珠、金红石型二氧化钛的尺寸及添加量等因素对反射隔热涂料透水及耐沾污性、太阳光反射性能和隔热性能的影响规律,并制备得到综合性能优异的水性反射隔热涂料。研究结果表明,反射隔热填料不仅影响涂层的太阳光反射和隔热性能,对于涂层的耐水和耐沾污性也有显著影响。

矩形空心桥墩抗震性能研究

为研究水平地震作用下矩形空心桥墩的抗震性能,对2个不同轴压比的桥墩进行了恒定竖向荷载下拟静力试验,同时还研究了试件刚度退化、承载能力、耗能能力和延性系数等抗震性能指标,并基于ABAQUS有限元软件对试验得出的抗震性能规律进行了验证。研究结果表明:该试验破坏模式为底部塑性铰区域的弯曲破坏;ABAQUS模拟结果与试验值有良好的吻合程度,对试验值有较好的验证与补充效果;较大的轴压比形成了更强的约束,限制了桥墩混凝土裂缝的开展,提高了桥墩的承载力和刚度;轴压比大的试件耗能能力和延性系数低。

内锥型空心弹关键参数与阻力特性仿真研究

为了揭示内锥型空心弹关键参数与阻力特性之间的关系,基于30 mm口径内锥型空心弹模型,通过改变锲角和喉径比关键参数,利用计算流体动力学软件Fluent对空心弹在不同马赫数下进行数值仿真,得到了不同参数下的阻力特性。结果表明:在喉径比为0.2时,空心弹会发生阻塞现象,单独增加马赫数不能消除阻塞;消除阻塞前,在同一马赫数条件下,随着喉径比不断增加,阻力系数数值逐渐减小,尤其在阻塞临界点附近,阻力系数数值会出现骤降;消除阻塞后,随着喉径比不断增加,阻力系数数值变化不明显;消除阻塞现象所需马赫数随喉径比增加逐渐减小,喉径比越大越易于消除阻塞问题。锲角的大小对阻力特性影响较大,锲角越大,越易于造成阻塞现象;在喉径比和马赫数相同条件下,锲角越大阻力系数数值越大。在锲角和喉径比相同时,马赫数越大阻力系数值反而越小。在空心弹及类似弹丸设计时,需同时兼顾锲角、喉径比和马赫数对气动特性的影响。

机械蒸汽再压缩耦合中空纤维真空膜蒸馏系统试验

为了解决工业废水处理过程中分离效率低、运行能耗高的问题,设计搭建了一套新型的机械蒸汽再压缩(MVR)耦合中空纤维真空膜蒸馏系统,考察了耦合系统的运行特性,并开展了不同进料条件及长时间运行下系统对氯化铵溶液蒸发的试验研究。结果表明,当进料液氯化铵质量分数、进料液温度、进料液流量和真空侧压力分别为5%、75℃、10 m^(3)/h和24 kPa时,产水速率和产水电导率基本稳定在45.9 kg/h和11.9μS/cm,分离效率为99.9%,单位加热能耗(SHEC)为118.5 kW·h/t。随着进料液氯化铵质量分数的增加,产水速率减小,SHEC增加;而随着进料液温度和进料液流量增加,产水速率增加,SHEC减小。经过240 h运行试验,膜污染并未明显影响产水水质,但降低了产水速率,经膜清洗后,产水速率可恢复至原来的96.1%,该系统能够高效分离氯化铵溶液,回收能源,应用前景非常广阔。

Experimental seismic behavior of squat shear walls with precast concrete hollow moulds

This study proposes an innovative precast shear wall system, called an EVE precast hollow shear wall structure (EVE-PHSW). Precast panels in EVE-PHSW are simultaneously precast with vertical and horizontal holes. Noncontact lap splices of rebars are used in vertical joints connecting adjacent precast panels for automated prefabrication and easy in situ erection. The seismic behavior of EVE walls was examined through a series of tests on six wall specimens with aspect ratios of 1.0~1.3. Test results showed that EVE wall specimens with inside cast-in situ concrete achieved the desired “strong bending and weak shear” and failed in shear mode. Common main diagonal cracks and brittle shear failure in squat cast-in situ walls were prevented. Inside cast-in situ concrete could signifi cantly improve the shear strength and stiff ness of EVE walls. The details of boundary elements (cast-in situ or prefabricated) and vertical joints (contiguous or spaced) had little eff ect on the global behavior of EVE walls. Noncontact lap splices in vertical joints could enable EVE walls to exhibit stable load-carrying capacity through extensive deformations. Evaluation on design codes revealed that both JGJ 3-2010 and ACI 318-14 provide conservative estimation of shear strength of EVE walls, and EVE walls achieved shear strength reserves comparative to cast-in situ walls. The recommended eff ective stiff ness for cast-in situ walls in ASCE 41-17 appeared to be appropriate for EVE walls.

大空心率中空夹层钢管混凝土构件的抗撞性能研究

大空心率中空夹层钢管混凝土构件的抗撞击性能有其自身特点,利用有限元软件ABAQUS建立考虑初始几何缺陷的中空夹层钢管混凝土构件的侧向撞击模型,对比了不同初始几何缺陷组合下空心率范围为0.2~0.9构件的抗撞击性能;在此基础上讨论了初始几何缺陷对空心率为0.8构件撞击响应的影响,并对影响大空心率构件撞击响应的主要参数进行分析;最后基于参数分析结果和静态荷载作用下的荷载-局部压痕关系,给出大空心率中空夹层钢管混凝土构件在侧向撞击荷载作用下撞击力-局部变形简化预测公式。结果表明:与无几何缺陷构件相比,考虑初始几何缺陷时构件的撞击力平台值降低,局部变形增大,当空心率达到0.8时,几何缺陷的不利影响最显著,构件的撞击力平台值下降10.6%,跨中局部变形增大20.4%。提高名义含钢率和减小内钢管径厚比可有效减小初始几何缺陷对该类构件抗撞击性能的不利影响,而改变材料强度对该类构件抗撞性能影响相对较小。给出的简化计算公式可以较好地预测有无初始几何缺陷的大空心率构件在侧向撞击荷载下的撞击力-局部变形曲线。

轴压比对圆中空夹层钢管混凝土抗撞性能的影响分析

轴压比是影响圆中空夹层钢管混凝土构件抗撞性能的一个重要参数,因此,在前期试验研究基础上,采用ABAQUS建立了圆中空夹层钢管混凝土构件在侧向撞击和轴力荷载耦合作用下的有限元分析模型,研究了不同轴压比下构件抗撞工作机理,并以名义截面含钢率、空心率与材料强度为主要参数,重点分析了轴压比对构件抗撞性能的影响。结果表明:在侧向撞击和轴力荷载耦合作用下构件主要发生受弯破坏,外钢管与混凝土的塑性变形是构件的主要耗能机制;当轴压比从0增大到0.5时,构件的抗撞性能先增强后减弱;随着构件名义截面含钢率、空心率和外钢管屈服强度的增大及混凝土强度的减小,轴压比对构件抗撞性能的有利影响范围分别减小约75%、57%、15%和18%。

圆多腔体中空钢管混凝土柱抗震性能分析

为研究圆多腔体中空钢管混凝土柱的抗震性能,首先对圆实心分腔复式钢管混凝土柱试件的试验结果与有限元结果进行比对,确定了有限元模拟方法有效后,再利用ABAQUS建立了以轴压比(0.2~0.6)、剪跨比(3~5)、截面形式(圆多腔体中空截面与圆多腔体实心截面)为基本参数的12根柱模型,对其进行了低周往复加载,对比分析了剪跨比、轴压比、截面形式对模型滞回曲线、骨架曲线、延性系数、刚度退化以及耗能能力的影响规律。结果表明:剪跨比较小的模型,随轴压比的增大延性系数与耗能能力增幅明显,但轴压比对刚度退化的影响不明显;剪跨比较大的模型,在轴压比也较大时极限承载力、延性与耗能能力有显著衰减的趋势,刚度退化也对轴压比较为敏感;在轴压比较小时,圆多腔体中空钢管混凝土柱与圆实心分腔复式钢管混凝土柱相比耗能能力差异不大,但随轴压比增大,圆多腔体中空钢管混凝土柱滞回耗能有显著提高。

现浇混凝土空心楼盖与无梁楼盖钢筋配置分析

通过检测鉴定工程案例,分析现浇楼盖配筋中存在如下两个问题:其一是空心楼盖受力钢筋的最小配筋面积问题;其二是无梁楼盖柱上、跨中板带配筋构造中上下层钢筋间拉结问题。在此基础上,提出了现浇混凝土空心楼盖与无梁楼盖的钢筋配置。文中阐述的观点、方法,应引起工程技术人员重视,并为其思考与运用提供借鉴。

圆套圆中空夹层钢管混凝土压扭性能研究

为研究圆套圆中空夹层钢管混凝土的压扭性能,完成了12个该类构件在先压后扭受力下的静力性能试验,变化参数为空心率、含钢率和轴压比等。结果表明:构件的抗扭承载能力较好,在发生较大的扭转变形后,可以保持较高的承载力。钢管中截面三个测点的应变变化情况基本一致,弹性阶段外钢管测点的剪应变与构件扭转角呈线性关系。在一定的轴压比范围内(n≤0.3),构件的抗扭承载力随轴压比的增大稍有提高,构件的刚度也得到了一定程度的增强。利用ABAQUS有限元分析软件对构件的扭矩-转角曲线进行了模拟,模拟结果与试验结果吻合较好。参数化分析表明:外钢管变形较为严重,承担大部分的截面扭矩,内钢管变形较小。外钢管与混凝土接触面的法向应力和剪应力较大。混凝土强度等级对构件的抗扭承载力影响很小。随着钢材的强度等级以及含钢率的提高,构件的抗扭承载能力提高很大。

反射隔热型丙烯酸聚氨酯涂料的制备及性能研究

以羟基丙烯酸树脂为原料,通过添加助剂、钛白粉、空心玻璃微珠和纳米氧化锑锡(ATO),制备了反射隔热型丙烯酸聚氨酯涂层,研究了空心玻璃微珠、钛白粉、纳米ATO对涂层近红外反射比、太阳光反射比和半球发射率的影响。结果表明:当空心玻璃微珠添加量达到涂料质量的10%时,涂层的近红外反射比最佳,与普通白色颜料相比,使用大粒径棒状钛白粉制备的涂层具有更好的折光率和近红外发射系数;添加质量分数7%的纳米ATO浆料能够提高涂层半球发射率。制备的涂层反射隔热效果好,远超标准要求的优等品水平,可在石油石化储罐、管道、运输车辆外表面涂装,提供极佳的反射隔热效果。

铝合金-木组合柱轴心受压试验研究

为了研究矩形铝合金-木组合柱(ATC柱)的轴心受压性能,设计了9根ATC柱及9根矩形空心铝合金柱(RHA柱)进行对比试验研究,探究了不同长细比及不同铝管厚度下柱子的荷载-应变关系、荷载-位移关系,并分析其破坏机理、破坏形态,初步推导了ATC柱的极限承载力。试验结果表明:当RHA柱及ATC柱高度相同时,随着铝管厚度的增加,承载能力有不同程度的提升,并且柱子的刚度及整体稳定性也得以提升;而当RHA柱及ATC柱铝管的厚度相同时,柱子长细比越大,稳定性越弱;RHA柱在截面长边方向的抗弯刚度比在截面短边方向的抗弯刚度小;由于铝管的约束使木材处于三向受压状态,使得ATC柱的初始刚度增加,其极限承载力相对于RHA柱提高了58.4%~838.3%。基于叠加理论的计算方法得出的ATC柱极限承载力与试验结果吻合度较好。

纳米空壳材料的空心率及其红外干扰性能

采用振实密度法测定了纳米空壳材料的空心率,并对6种不同空心率的样品进行了红外干扰性能测试和机理探讨。结果表明,当空心率低于80%时,空心率的提高使样品的红外干扰性能显著增强,空心率为77.5%时样品的综合性能最优,其对红外和激光最高衰减率分别可达98%和100%,有效遮蔽时间达20 min以上。但当空心率高于80%时,晶体结构易受破坏而呈现多孔形貌,导致红外衰减性能明显下降。

薄壁不锈钢圆管柱轴压稳定性能研究

利用ABAQUS有限元软件对薄壁不锈钢圆管轴压柱的轴压稳定性能进行了数值模拟,并考察了材料性能参数、材料各向异性、初始几何缺陷、径厚比、长细比等因素的影响。分析结果表明:材料各向异性和初始局部缺陷的取值对构件轴压稳定性能影响较小,可以忽略;初始整体缺陷取值对构件轴压稳定性能影响较大,有限元模型中取构件长度的1/2000可较为准确地模拟试验结果;材料性能参数、径厚比和长细比对构件轴压稳定性能影响较大。通过对不同径厚比构件的分析,提出了防止构件发生局部屈曲的容许径厚比建议公式;通过对不同正则化长细比构件的分析,提出了构件发生整体弯曲的临界正则化长细比建议公式,公式计算结果与有限元分析结果吻合良好,可为不锈钢管柱的工程设计提供参考。