灌浆插筋式模块钢结构连接节点力学性能试验研究

针对模块钢结构建筑间的连接问题,提出了一种新型的由钢筋与CGM灌浆料组成的灌浆插筋式模块钢结构连接节点形式,并采用试验和理论分析的方法,对节点柱的轴压性能、轴拉性能和抗弯性能进行了深入研究,提出了相应的承载力计算方法.研究结果表明:①在轴向压力作用下,此节点上下两侧空钢管发生屈曲破坏,轴压承载力约为钢管截面屈服承载力的97%,表明此节点具有较好的抗压承载能力;不同钢筋直径试件的荷载-位移曲线基本一致,表明节点的抗压承载力与钢筋直径无关;②在轴向拉力作用下,试件在节点的连接缝隙处发生分离,灌浆料表面呈现了斜向裂缝;在钢筋直径为14~18 mm的范围内,构件的极限抗拉承载力为钢管极限承载力的28%~32%,并且随着钢筋直径的增大,试件的极限抗拉承载力增大、延性减小;③在弯矩作用下,试件一侧受拉、另一侧受压,在节点的连接缝隙处钢管发生分离,受拉区灌浆料形成斜向裂缝;在钢筋直径为14~18 mm的范围内,构件的抗弯承载力为钢管承载力的37%~47%,并且随着钢筋直径的增大,试件的极限抗拉承载力增大、延性减小,试件的屈服位移和极限位移均增大.

新型耗能连接正交胶合木剪力墙抗侧力性能试验

为研究基于软钢屈服与橡胶剪切变形双重耗能机制新型连接的正交胶合木剪力墙抗侧力性能,考虑顶部竖向荷载、墙体高宽比、耗能连接件可更换性等因素,对6榀2.4m高足尺试件进行了单调及低周往复加载试验,并与普通金属连接正交胶合木墙体进行对比试验,获取并分析了剪力墙的破坏过程、力学性能参数及各项因素对抗侧力性能的影响规律。结果表明:新型耗能连接正交胶合木剪力墙在侧向力下的损伤主要集中在耗能连接的软钢耗能段屈服断裂与耗能橡胶脱胶破坏,墙体板材与自攻螺钉未见损伤;增大顶部竖向荷载可有效提升墙体的抗侧力性能,而增大高宽比主要可增加墙体的变形能力与延性;与普通金属连接墙体相比,耗能连接墙体的最大承载力相近,但延性提升26%,耗能能力提升38%,最大层间位移角可达1/23,且在原位替换耗能连接修复的墙体与原墙体的抗侧力性能相近,表明新型耗能连接正交胶合木剪力墙具有较好抗震性能,可实现强震后连接可更换、结构可修复的设计目标。

基于改进的频率选择表面结构的性能分析与优化设计

研究了频率选择表面(FSS)的设计和分析的方法,旨在对FSS结构的等效电路建模、单元形状优化和性能验证展开深入探讨。介绍了十字单元的等效电路模型,并通过Matlab编程实现了等效电路分析。利用参数优化和迭代的方法,设计了具有出色的入射角稳定性和通带透波特性的阵列单元。在FSS结构的层叠设计中,选择了单层结构作为最终方案,具有适应性强、重量轻等优点,并通过实验验证了设计结构的性能,其在X波段和Ka波段的测试数据与仿真结果高度一致。

结构参数对CFRP三螺栓胶螺混合接头连接性能的影响研究

通过实验和数值模拟研究了不同结构参数对三螺栓的碳纤维增强复合材料(CFRP)胶螺混合接头连接性能的影响机制。建立了基于三维Hashin失效准则的有限元模型,并借助超景深设备Keyence VHX-6000对接头的失效区域进行观测,探究了搭接长度、螺栓孔间距和间隙配合关系对接头连接性能的影响。结果表明:增加搭接长度能够使接头的受力分布由接头边缘向中间转移,使接头性能提升了29.9%;减小螺栓孔间距能够提高接头两端胶接区域的连接性能,使接头性能提升了15%;由于三螺栓受力不均,因此两端螺栓孔为间隙配合时,能够增加中间螺栓的受力,使接头性能提升了6.9%。接头的连接性能随着搭接长度的增加而增加,但是增速逐渐减小至零;随着螺栓孔间距的增加,接头的连接强度先缓慢增大后快速减小,最佳螺栓孔间距为15 mm;两端的螺栓为间隙配合时能够增加接头的连接性能,最佳螺栓孔直径为5.2 mm。

深角联芳纶1414织物复合材料拉伸性能研究

为了提高复合材料的整体性,采用混纱-薄膜浸渍技术,结合正交试验设计优化的热压工艺,制备了单片和4片层合的三维深角联芳纶1414/PA6复合材料。测试分析了含胶量、铺层方式等因素对复合材料拉伸性能的影响。结果表明:三维深角联芳纶1414/PA6复合材料最优热压工艺为225℃、5 min、4 MPa;含胶量为32%时,材料经向断裂强度最高;含胶量为38%时,材料纬向断裂强度最高;铺层方式均为0°时,材料纬向断裂强度最高;铺层方式均为0°/90°时,材料断裂强度最低。

聚合物锂电池材料生产回转窑联接结构设计

介绍了聚合物锂电池材料回转窑生产工艺流程中高温焙烧窑与冷却回转窑的3种联接方式及各自的优缺点。根据工业上应用广泛的高温焙烧窑与冷却回转窑承插结构的缺点,提出了在高温焙烧窑末端增加隔热板及将旋转的填料密封改为静止填料密封并引入气封装置等改进措施,使高温焙烧窑与冷却回转窑承插结构更加广泛地在锂电池材料生产工艺流程中应用。

新型材料在古建筑木结构修复中的应用

通过分析古建筑木结构的物理和力学性能,确定木结构损坏程度,利用墩接法对木桩糟朽部分进行剔补处理,采用化学加固材料对古建筑木结构裂缝进行嵌补修复,利用碳纤维布材料对木结构的弯垂部位进行补强处理,从而完成基于新型材料的古建筑木结构修复处理。根据试验结果可以看出,新型材料应用于修复古建筑木结构后,木结构的力学性能明显优于修复前。

112Gbps高速材料板内层互连缺陷问题探究

随着5G网络的扩展和6G技术发展快速推进,传输速率需求也从56 Gbps逐步攀升到112 Gbps,各板材生产商也陆续推出112 Gbps级别的高速材料。因112 Gbps高速材料相比56 Gbps高速材料的树脂体系发生变化,在板材认证过程中发现不同材料厂商推出的112 Gbps级别的高速材料均发现内层互连缺陷(Inner Connection Defect,以下简称ICD)问题。文章将探究产品结构、钻孔及除胶工序对ICD产生的影响,通过试验验证的方法解决改善该级别高速材料的ICD问题,为112Gbps高速材料的加工提供技术参考。

复合材料热结构螺栓连接刚度试验分析方法

本文以C/SiC螺栓为例,研究复合材料热结构连接刚度的试验分析方法。分析了常温下预紧力矩与螺栓轴向力之间的关系,考虑高温对预紧力的影响并给出了预紧力矩修正公式。针对高温条件下难以获得螺栓真实预紧力、从而影响对热结构连接刚度进行正确判断的难点,建立了一种在高温条件下通过动力学试验获取结构连接刚度的技术途径,并采用典型连接件开展了相关的试验研究。

用冻结法修建地铁联络通道施工力学研究

采用三维有限元方法,模拟研究了冻结法施工条件下修建盾构隧道与联络通道组成复杂空间结构的施工力学行为。研究结果表明:因联络通道施工,将引起交叉部管片在整体上由“轴心受压向偏心受压”转变以及沿交叉部管片上下截面“整体受拉”的严重不利受力状况;与联络通道施工前相比较,交叉部管片呈现出沿纵向内力大幅度显著增长的受力特征(最大弯矩增长了9倍之多)。因此,对交叉部管片设计,不仅要求检算其横向内力满足技术规范,还应加强对其纵向结构强度的专门设计,以确保交叉部管片安全。

小卫星结构的发展与展望

从结构构型、结构材料、结构连接方式和结构评价指标四个方面论述了小卫星结构的发展现状,分析了小卫星球形或准球形壳体结构、箱板式卫星平台结构、框架式立方星结构、基于特殊需求的专用化结构及多功能一体化结构的特点及其适用范围,指出了未来小卫星结构通用化、小型化、专用化、多功能一体化的多元发展趋势,提出了小卫星结构材料、连接方式和评价指标方面的发展建议,旨在为小卫星结构的创新发展提供参考。

微反应器中的微制作技术

探讨了微反应器制作技术的创新与优化,分析了微反应器的基本结构与常用材料,总结了它的三种主要加工技术,即硅体微加工、超精密加工与LIGA工艺,以及四种常用的连接方法,即键合技术、高能束焊接、扩散焊与粘接,指出了在选材、加工、连接等方面应注意的问题,并给出了相应的实例,其中包括一台利用铁-铬-铝不锈钢片制作的甲醇重整制氢微反应器,它采用放电加工和湿法刻蚀技术,用扩散焊实现了连接密封,经100 h的连续试验表明,该微反应器可以与10 W的燃料电池配套使用。最后指出了目前在该领域存在的主要问题。

池州长江公路大桥主桥桥塔上横梁锚固结构设计

池州长江公路大桥主桥为主跨828m的双塔双索面单侧混合梁斜拉桥。桥塔上塔柱设置6道钢结构上横梁,上横梁均采用箱形断面,竖向中心距均为13.5m。单个钢横梁长7m、宽5.5m、高7m,划分为4个块段,各块段间采用M30高强度螺栓进行拼接。斜拉索分组锚固于各道钢横梁横隔板之间的锚固构造内,形成索塔体外锚固体系。钢横梁端部与桥塔上塔柱接触位置设置预埋钢板,通过高强度螺杆及剪力钉将钢横梁与混凝土上塔柱牢固连接。每道钢横梁外部设置封闭钢珠结构。采用有限元软件对桥塔上横梁锚固结构进行受力分析,结果表明结构受力均满足规范要求。

FRP材料组合结构桥梁的新技术

FRP材料轻质高强、又具有良好的耐腐蚀性,将它与钢材、或与混凝土、或与两者共同形成组合构件使用更具有发展前景。主要从组合结构的角度对FRP材料组合结构桥梁的研究成果以及连接技术加以介绍。

一种复合材料—钢连接结构极限承载能力试验与数值研究

夹芯复合材料因其结构力学性能优异,耐腐蚀,已被广泛运用于船舶行业。首先,以复合材料甲板室中的夹芯复合材料—钢连接结构为对象,通过试验,得到夹层板的载荷位移曲线,推断出夹层板的极限载荷。然后,对经典层合板理论、Reissener夹层板理论、Hoff夹层板理论和杜庆华夹层板理论进行对比分析,并选用Hoff夹层板理论为理论模型,通过有限元软件模拟分析,并与试验结果进行对比,验证了分析结果的可靠性,可为复合材料连接结构设计提供有益的指导。

新型深交联结构碳纤维机织物酚醛树脂基摩擦材料及其制备方法

设计预制体结构参数与织造工艺参数,制备2.5D深交联结构的碳纤维机织物;优化填料配方,采用溶液浸渍、真空辅助相结合的成型工艺,制备出新型深交联结构碳纤维机织物酚醛树脂基摩擦材料。测试了复合材料的密度、孔隙率,研究了材料的剪切性能和弯曲性能,并对其细观形貌和界面结合效果进行观察分析。结果表明:深交联碳布密度为0.84g/cm3,对应的复合材料密度为2.37g/cm3,该新型深交联结构碳纤维机织物酚醛树脂基摩擦材料弯曲应力达到729MPa,剪切强度为262MPa,界面结合良好,具有优异的抗弯强度、剪切强度和结构整体性。

考虑连接性的三明治阻尼复合结构拓扑优化设计

三明治阻尼复合结构的力学性能取决于阻尼层材料的性能,综合考虑该结构的阻尼性能和可制造性要求,提出了一种面向结构宏观性能并考虑连接性的三明治阻尼复合结构拓扑优化设计方法。以最大化结构模态阻尼比为目标,考虑微结构刚度相材料的连接性,通过组合强制性连接约束法和非线性扩散法,构建了连接性约束下的阻尼复合材料微结构的优化设计模型,并结合3D打印技术实现了三明治阻尼复合结构的制造。运用所提方法对典型结构进行优化设计,得到了刚度相保持连接的阻尼复合结构,且优化后的结构阻尼变大,结构的频率响应变小,实现了三明治阻尼复合结构材料结构设计制造协同优化设计。仿真和实验结果表明,在微结构上存在最优的阻尼材料体积分数使优化后的三明治结构频率响应最小。

灌浆套筒连接技术及其应用

首先介绍了灌浆套筒连接技术的原理与优势,以及该技术的研究历程与发展现状。以某近海风力发电工程为例,列举了两种灌浆套筒连接形式,介绍了同济大学针对这两种连接节点分别在偏心受压与轴心受压作用下以及偏心受压和偏心受拉的循环作用下的承载力、变形等性能进行的试验研究,并对试验研究结果进行了简要的分析总结。指出灌浆套筒连接技术具有广阔的前景和应用空间,同时也提出了当前国内研究的不足以及需要解决的问题。

草浆废液制备生物质固沙材料及其在植被恢复上的应用(系列报道之二) 生物质固沙材料的结构特性

以禾草纤维制浆废液为主要原料,在合适的条件下经羟甲基化和交联等改性反应后合成新型生物质固沙材料。对生物质固沙材料在反应过程中结构特性变化的研究表明,麦草碱木质素与尿素、甲醛发生了相当程度的缩合,交联产物的大分子量组分有较大幅度提高,而半纤维素与脲醛不能发生交联反应。合成固沙材料的交联反应主要发生在木质素的愈创木基和对-羟基苯基结构上,并且愈创木基结构和对-羟基苯基结构发生交联反应的概率基本相同。生物质固沙材料的固沙强度与木质素C5位交联程度呈现良好的线性关系。

智能结构中光纤智能夹层系统的研究

根据光纤自诊断系统模块化、集成化要求,提出并研制了光纤智能夹层。这种智能夹层易于制作,且制作过程中光纤传感器完好率达100%,智能夹层的埋入对复合材料拉伸强度影响较小。在此基础上,对光纤智能夹层试件进行了轴向拉伸试验。试验表明,在一定应变范围内,单膜交错光纤中光强-应变之间具有良好的线性关系,可以在埋入复合材料之前进行标定。利用智能夹层内的光纤传感器网络和先进的信息处理技术,可以建立结构损伤主动、在线和实时监测系统。