基于VARI工艺的碳纤维复合材料快速修理飞机铝合金裂纹的研究

考虑到飞机战伤抢修需求,在现有的复合材料胶接修理基础上提出了一种基于真空辅助树脂灌注(VARI)工艺的金属裂纹快速修理方法,通过静力拉伸和疲劳实验将VARI修理工艺与传统湿法胶接修理工艺、机械补强修理工艺进行对比,获得了不同修理工艺下实验件的静强度恢复率、疲劳寿命、修理时间及比静拉伸强度恢复率,借助有限元分析法深入研究了VARI修理件的损伤过程,并以比静拉伸强度恢复率为指标,利用Design Expert软件进一步优化了修理补片参数。结果表明:在三种修理工艺中,VARI修理工艺效果最佳,采用VARI修理的实验件静强度能恢复至完好实验件的90.3%,疲劳寿命相比未修理实验件增长了31.4倍;与传统湿法胶接修理相比,采用VARI修理可将修理时间缩短60.2%;与机械补强修理相比,采用VARI修理可将实验件增重降低53.5%,比静拉伸强度恢复率提高146.6%;对于长度为20 mm的裂纹,补片长度60 mm、宽度64.8 mm、铺层数目四层(即补片厚度1 mm)为最优补片参数。

水泥基混杂自修复微胶囊的二次修复特性与机理

以水泥基混杂微胶囊为研究对象,采用环扫电镜(ESEM)、激光粒度分布仪(LA)、激光共聚焦显微镜(LSM)分别表征其微观形貌、颗粒特性和修复特征,采用强度恢复率、孔结构分析水泥基混杂微胶囊的二次修复能力。结果表明:缓释微胶囊囊壁孔洞分布均匀,具有缓慢释放和多次释放特点;普通微胶囊表面粗糙易破裂,具有快速释放和破裂释放特点。水泥基混杂微胶囊一次强度恢复率相比单掺缓释微胶囊提升28.72%,二次强度恢复率相比单掺普通微胶囊提升252.34%。水泥基混杂微胶囊具备快速修复能力且可以实现二次修复,二次修复主要是缓释微胶囊发挥作用。

基于强度和渗透性的煤炭地下气化采收率分析

中深层煤炭地下气化是新型的煤炭利用技术,尚缺乏采收率评价标准。剩余煤墙强度和气体渗透性是气化后地层安全性的重要评价指标。为确保气化后地层安全性,基于强度和渗透性理论,采用有限元法对多因素影响下煤层应力分布状态进行分析,得到不同载荷作用下煤层产生裂纹的临界条件,确定不同形状气化腔、不同厚度煤层以及不同地层压力和工作压力下的最小预留煤墙厚度;采用Darcy定律对煤层渗透率进行分析。根据强度和渗透率计算地下气化过程可用于气化的煤量,结合煤炭采区回采率和油田原油采收率定义煤炭地下气化采收率,并针对不同煤层厚度、不同形状气化腔进行了采收率计算。研究结果表明,煤炭地下气化无法以回采率衡量其采收率,因气化腔的圆柱/圆锥形状特点,其采收率低于煤炭开采过程的回采率,预留安全煤墙后,煤炭地下气化采收率进一步降低。随着煤墙厚度的增加,采收率逐渐降低,但煤墙厚度对厚煤层影响较小,对薄煤层影响较大。煤层越厚,需要预留的最小煤墙厚度越大,但采收率越高,尤其是梨形气化腔更是如此。与煤炭开采不同,煤炭地下气化采收率受煤层厚度影响较大,如果采用梨形气化腔,薄煤层的开采价值较低。煤炭地下气化解决了深层煤炭的开采利用问题,由于国内外尚未建立起煤炭地下气化采收率评价方法,该研究结果可为煤炭地下气化选址、资源评价和气化工艺的制定提供参考,也可为煤炭地下气化采收率标准的制定提供参考。

不同围压下砂岩破裂特性与注浆加固效应研究

注浆是控制地下工程围岩稳定的一项重要方法,研究不同围压下破裂岩石的注浆加固强度、变形特征和强度恢复率对于工程实践有重要的参考价值。本文进行了不同浓度草酸和不同体积比脲醛树脂浆液的时变特性试验。研究发现:在同等体积比下,草酸浓度越高时,浆液的低黏度期和初始凝固时间越短;在草酸含量相同的情况下,浆液与草酸的体积比例越大时,则浆液的低黏度期和初始凝固时间愈长。通过试验研究了黄砂岩和黄砂岩注浆加固体的受力特性、失稳特性、强度特性、强度恢复率、裂隙分形维数等随围压的变化规律。结果指出:分形维数随围压的增加而减小,而注浆加固体的强度及强度恢复率与围压成正比,8 MPa围压强度下的恢复率可达27%,内聚力的恢复率约为16%。

持续荷载作用下砂浆裂缝的自修复性能及其评价指标

以高吸水树脂为自修复剂,以表面裂缝愈合率(γ)和强度恢复率(η)为砂浆裂缝自修复性能的评价指标,对比研究了预裂龄期为7 d和28 d时,不同持续荷载作用对砂浆裂缝自修复性能的影响。结果表明:相较预裂龄期为28 d的砂浆组,预裂龄期为7 d的砂浆组自修复效果较好;持续压荷载下,砂浆裂缝的自修复效果较好,其η比不受荷载作用的试件分别增大3.2%(7 d预裂龄期)和9.3%(28 d预裂龄期);持续弯曲荷载和持续扭荷载作用不利于砂浆的自修复,其中持续弯曲荷载的不利影响较为显著,持续弯曲荷载作用下,其η比不受荷载作用的试件分别低43.5%(7 d预裂龄期)和47.3%(28 d预裂龄期)。微观测试表明,砂浆裂缝中的自修复产物主要是碳酸钙,且主要集中在裂缝开口位置附近,因此采用γ作为自修复评价指标有可能高估自修复效果。

自溶型水泥基裂缝自修复材料的性能研究

混凝土结构容易开裂,裂缝的存在势必影响其整体性和耐久性。以活化海泡石复合膨胀剂和硅酸钠为修复组分、溶于碱性溶液的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为涂层材料,研制了一种适用于水泥基胶凝材料的自溶型裂缝自修复材料。以强度恢复率和裂缝修复率为评价指标,探讨了该自溶型自修复材料对水泥砂浆裂缝自修复行为的影响,并结合XRD和SEM探究了微观自修复机理。结果表明,自溶型裂缝自修复材料的掺入能够显著提升水泥砂浆的强度恢复率和裂缝修复率。当其掺量为10%时,水中养护28 d修复的最大裂缝宽度可达0.38 mm,相应的强度恢复率和裂缝修复率分别达到了97%和100%。裂缝自修复机理在于:PVB涂层薄膜在碱性溶液中逐渐溶解并释放修复组分,生成大量与水泥基材料相容性好且高强和膨胀性的结晶物质以及高黏结力的C-S-H等凝胶。

异氰酸酯自修复微胶囊水泥基材料的制备与性能研究

自修复微胶囊水泥基材料能够自发修复基体内的微裂纹。采用界面聚合法制备异氰酸酯微胶囊,利用蒙脱土改性壁材,研究掺自修复微胶囊的自愈合砂浆强度变化及自修复效果。通过工艺参数优化,确定最佳合成条件为:反应时间2 h、温度50℃、壁材3 g、芯材13.5 g、蒙脱土用量1%,此时芯材含量为61.5%。微观及宏观分析发现,微胶囊的耐碱性良好,可以与水泥基材料相容;微胶囊最佳掺量为4%,此时自愈合砂浆试件的抗压强度恢复率为117.38%。

装配式建筑玻璃幕墙接缝用密封胶性能测试

以端硅烷改性聚醚、纳米碳酸钙、增塑剂以及触变剂等为材料,制备装配式建筑玻璃幕墙接缝用密封胶,并测试不同种配料方式以及环境因素,对密封胶性能的影响。结果表明:选取DEDB类型密封胶配料中增塑剂、将纳米碳酸钙作为填料、将聚酰胺蜡作为触变剂时,密封胶的拉伸强度、断裂伸长率以及抗流性等性能最佳;在氧化锌晶须含量为0.6%时,密封胶硬度最高,拉伸宽度以及可承受最大拉力最大,且氧化锌晶须在密封胶中分散均匀,可产生网状骨架结构,能够提高密封胶的力学性能;密封胶在水湿和紫外线照射的环境中会加快密封胶的老化,浸水及照射时间越长密封胶老化速度越快;加入一定比例的三甲氧基硅烷,可延长密封胶存储时的表干时间,提升其储存稳定性。

拉伸速率对聚氯乙烯绝缘材料机械性能的影响

采用分拉法对聚氯乙烯绝缘材料进行了拉伸试验,研究了聚氯乙烯绝缘材料在同一设备、同一操作人员、同一环境和不同拉伸速率下机械性能的变化。结果表明,选择不同的拉伸速率对材料的抗张强度的影响不明显,但对断裂伸长率的影响较大。

渗透结晶材料对混凝土裂缝自愈合的影响

通过在纯水泥混凝土和粉煤灰、矿粉混凝土中掺入渗透结晶材料制备不同混凝土,同时制备基准混凝土,分别采用裂缝深度观测、强度恢复测试、抗渗恢复测试研究渗透结晶材料对混凝土裂缝自愈合的影响,并采用SEMEDS分析愈合产物。试验结果表明,渗透结晶材料可以显著改善混凝土的裂缝自愈合效果,降低开裂混凝土裂缝深度,提高混凝土强度恢复率和抗渗恢复率。对于掺渗透结晶材料的粉煤灰、矿粉混凝土,裂缝自愈合效果更优。渗透结晶材料促进了水化硅铝酸钙在裂缝处的生成和富集,从而起到促进裂缝自愈合的作用。

自修复混凝土修复效果影响因素的试验研究

为探究外界环境条件、裂缝初始宽度大小、玻璃纤维管的放置方式这3种因素对内置玻璃纤维管自修复混凝土修复效果的影响,以长城717为修复胶黏剂,以玻璃纤维管为载体制备自修复混凝土试件进行自修复试验.用修复后试件的抗折强度f1与对照组试件初始抗折强度f的比值η来表征修复效果,分析了3种因素与修复效果之间的关系.结果表明:修复效果随着外界环境条件(温度)的升高而增加,在特定的玻璃纤维管放置方式和预压荷载条件下,温度为30℃时的修复效果比-15℃时的修复效果最高提高了13.3%;在一定裂缝宽度范围内,裂缝初始宽度越小,修复效果越好,自修复混凝土能够修复裂缝初始宽度为1.0mm及以下范围内的微裂缝;玻璃纤维管的放置方式为梯形时的修复效果高于放置方式为菱形时的修复效果;当裂缝初始宽度达到约2.0mm时,玻璃纤维管的放置方式对自修复效果起主导作用.

破裂岩石加固后力学性质试验研究

地下工程开挖过程中,经常会遇到破裂结构岩石,而且完整岩石在高应力或其他因素作用下也会发生破裂。破裂岩石往往具有岩块强度较高、岩体强度较低的特点,但破裂岩石经过有效加固后能够保持较高承载能力。应用室内模拟方法,对完整岩块以及采取注浆胶结、锚杆–注浆胶结联合加固2种方法加固后的破裂岩石力学性能进行试验研究,获得破裂岩石加固后的强度恢复信息。试验结果表明,注浆胶结加固后的破裂岩石试样抗压强度可以恢复到完整岩石试样的40%～50%,无残余强度;锚杆–注浆胶结联合加固的破裂岩石试样抗压强度恢复率略大于胶结岩石试样,残余强度明显提高。

水珠对复合绝缘子表面电场畸变特性的影响

潮湿环境中,凝结在绝缘子表面的水珠会畸变其表面电场。以FXBW4-10/100型复合绝缘子为研究对象,利用COMSOL软件对10kV直流电压作用下该型绝缘子表面有无水珠凝结时的电场进行了数值模拟;以电场强度和场强畸变率为评价标准,分析了水珠相关参数(粒径、间距、电导率、相对介电常数)对该绝缘子表面电场畸变特性的影响。结果表明:水珠表面的电场强度远高于其周围电场,而其内部则反之;水珠的粒径、间距和相对介电常数对该绝缘子表面电场强度的畸变影响均较大,畸变率最高可达573%,而其电导率的影响则较小;水珠距离绝缘子中轴线越远,其场强畸变率一般越大,且多集中于复合绝缘子的边缘处,易引发污闪。

青年人和老年人听觉语义启动效应和重复效应的研究

目的:探讨不同联想强度词汇在听觉刺激条件下对青年人和老年人语义启动效应及重复效应的特征。方法:采用联想词汇库中高、中、低及无联想强度的刺激-联想词汇对作为语义启动的材料,通过检测反应时间和错误率,观察青年人(n=20)和老年人(n=20)在听觉呈现条件下的语义启动效应和重复效应。结果:两组人群反应时间在高、中、低联想强度词汇对较无联想强度词汇对明显缩短(P<0.05);同等联想强度词汇对条件下,老年人反应时间比青年人明显延长(P<0.05);第二次测验的反应时间比第一次测验反应时间缩短(P<0.05),重复效应在两组人群之间无显著差异。结论:听觉语义启动效应受词汇联想强度和年龄的影响,但重复效应不受其影响,提示言语治疗时应该根据不同年龄选择相应联想强度的训练词汇,老年人通过反复强化训练可以获得与青年人等同的学习效应。

库岸深层老滑坡间歇性复活的动力学机制研究

库岸深层老滑坡在季节性降雨和周期性库水位变动联合作用下往往表现出间歇性复活特征。在这一复活过程中,滑动期与间歇期交替出现,滑带土经历不同速率的剪切和不同时长的固结。从滑动期内残余强度的剪切速率效应、间歇期内峰值抗剪强度的恢复特征以及间歇期过渡到滑动期的孔隙水压力触发过程3个方面着手,建立了描述库岸深层老滑坡间歇性复活的动力学方程。塘角村1号滑坡滑带土试样的环剪试验结果显示:残余强度在较小速率范围内表现出负速率效应,而当剪切速率达到一定值后残余强度不再减小,且有微弱增长趋势;峰值强度在短时间内有较明显的恢复,但在较小位移后衰减至残余强度;孔隙水压力触发剪切破坏的发生滞后于所施加的水压力,这一滞后过程为孔隙水压力的扩散过程。基于试验成果,根据所建立的动力学方程,对库岸深层老滑坡间歇性复活的动力学机制进行了讨论,从而为此类滑坡的预测和防灾减灾提供有价值的参考。

微藻絮凝条件优化及絮体结构特征研究

以小球藻为原料,通过正交实验考察了藻液浓度、凝聚剂和絮凝剂用量、pH、搅拌强度对微藻絮凝效果和絮体结构的影响。结果表明,在实验范围内,浊度去除率可达96.43%;各因素中,随着藻液浓度增加,微藻絮凝效果和絮体强度、恢复率、分形维数也随之增加;适当增加凝聚剂用量,有利于提高絮凝效果和絮体强度、恢复率、分形维数;适当增加絮凝剂用量,可提高絮凝效果,但对絮体强度、恢复率、分形维数影响不明显;在酸性条件下,絮凝效果较高,在碱性条件下絮体强度、恢复率、分形维数较高;在保证药剂充分混合条件下,减小快速搅拌时间有利于提高微藻絮凝效果,但对絮体强度、恢复率、分形维数影响不明显。综合考虑絮凝效果和絮体结构两个指标,确认藻液浓度为192 mg/L、FeCl3为40 mg/L、PAM为20 mg/L、pH为5,快速搅拌为150 r/min,1 min和慢速搅拌为50 r/min,15 min时为最优组合。

氧化镁膨胀剂对混凝土早期裂缝自愈合性能的影响

对比分析了2种型号的氧化镁膨胀剂在5%及10%掺量(质量分数,下同)下对混凝土早期裂缝自愈合性能的影响,对混凝土的限制膨胀率、裂缝形态、裂缝宽度变化及抗压强度恢复率进行了试验分析.结果表明:氧化镁膨胀剂活性越高、掺量越大,混凝土的限制膨胀率越大,在相同龄期条件下,相同初始宽度的混凝土裂缝自愈合效果越好;氧化镁膨胀剂对初始宽度为0.40mm及以下的早期裂缝有较好的愈合效果,对初始宽度超过0.40mm的裂缝愈合效果相对较差;掺氧化镁膨胀剂的混凝土试件7,28d抗压强度恢复率较空白组均得到显著提高,提高幅度约为55%~68%.

复合材料层合板机械连接修理拉伸性能

带损伤孔的复合材料层合板拉伸强度会降低约55%,需要对其进行修理以恢复力学性能、满足使用要求。针对带圆形损伤孔的复合材料层合板设计了机械连接修理方案,通过轴向拉伸试验评估其修理效果。根据试验条件建立了有限元模型,分析不同的修理方案对破坏模式、破坏载荷、应力分布、钉载分配等产生的影响。试验及有限元分析（FEA）均表明,修理后的复合材料层合板,其强度恢复率达到55%~60%左右,应力集中部位主要在修理区域最外侧的钉孔旁,最终破坏模式为母板沿修理区域最外侧一排钉孔断裂。使用双面修理、增加螺栓排数、采用金属补片、适当增加补片厚度,可减缓应力集中,改善钉载分配,提高结构强度恢复率。

表面设置防火涂料高强混凝土柱的耐火极限

前期试验表明,表面设置厚度20 mm的某非膨胀型防火涂料可较好地抑制高强混凝土的高温爆裂。本文通过试验反算给出了该涂料对应不同温度区间的平均导温系数;随后,利用结构抗火分析软件SAFIR对表面设置该涂料的高强混凝土柱的耐火极限进行了计算分析,考察了截面尺寸、轴压比、荷栽偏心率及配筋率等因素的影响,在此基础上提出了相应的高强混凝土柱耐火极限实用计算公式。研究结果表明:①该涂料的平均导温系数随温度升高有所降低;②表面设置厚度20 mm的该涂料可明显提高高强混凝土柱的耐火极限,提高幅度达40%～350%。

中温固化复合材料层压板分层缺陷注射修补工艺研究

通过预埋石英砂,制备了复合材料层压板分层缺陷试样。采用注射修补法对分层缺陷试样进行了修补。使用电钻在缺陷试样单侧打注胶孔,通过注胶孔将DG-8胶黏剂注入缺陷区域,利用热补仪将注胶后的试样固化。对修补后的试样进行了无损检测、力学性能测试和微观结构分析。结果表明,修补后的试样拉伸和压缩强度恢复率均达85%以上,试样修补区的DG-8胶黏剂固化良好。