掺轻质砂超高性能混凝土的轴拉力学性能

为研究轻质砂对不同试件尺寸下超高性能混凝土(ultra high performance concrete,UHPC)拉伸应变强化性能的影响,采用轻质砂对原黄砂进行等体积替代,完成9组不同轻质砂体积率(0~35%)和不同试件厚度(30~100 mm)的单轴拉伸试验,并同步进行声发射实时探伤测试。结果表明:轻质砂体积率对UHPC弹性极限点对应应力和对应应变的影响较小,但轻质砂体积率由0增加到35%时,UHPC的极限抗拉强度和极限拉应变分别由10.6 MPa和2.35×10^(-3)提高到了19.4 MPa和4.3×10^(-3);轻质砂体积率大于15%时,UHPC的应变强化程度得到显著提升,试件内部产生的损伤点数更多且分布更均匀,展现出良好的裂缝控制能力;在相同轻质砂体积率下,UHPC的应变强化程度随试件厚度的增加而降低,且试件内部的损伤点趋于集中,表现出明显的尺寸效应。

超深井用160钢级超高强度高韧性套管的研制及组织表征

根据超深井开发要求对超高强度高韧性套管的合金化技术和制造工艺进行研究,开发出具有优异韧性和抗延迟断裂性能的BG160V超高强度高韧性套管,并分析了该BG160V套管在不同服役温度下的强韧性以及微观组织。工业性试制的性能检测结果表明:该套管的屈服强度达到1100 MPa以上,0℃横向夏比冲击功超过名义屈服强度的10%,满足超深井油气资源开发对套管性能的要求;管体晶粒度达到11级,平均有效晶粒尺寸2.45μm,细小的晶粒是材料具有良好韧性和抗延迟断裂性能的主要保证。

超高分子质量PVC树脂合成及性能研究

介绍了超高分子质量PVC树脂的合成工艺。以合成的平均聚合度为5000的超高分子质量PVC树脂为研究对象,对其常规质量性能、粒度、颗粒形貌、加工性能等进行表征和分析研究。结果表明:超高分子质量PVC树脂具有较好的孔隙结构和塑化性能,具有较好的柔韧性、耐磨性等力学性能,适用于弹性体制品生产。

深井超深井大尺寸井眼钻具疲劳失效分析与防控

地球深部蕴藏着丰富的油气资源,随着深井超深井钻井数量的递增,钻具失效(断钻具、钻具刺漏)事故呈现逐年递增趋势。为进一步明确深井超深井大尺寸井眼钻具失效原因、减少钻具失效事故,梳理了近年来中国石油西部三大油田钻具失效情况及特征,并以西部油田某口典型超深井?444.50 mm井眼连续5次断钻具事故为对象开展原因分析。首先基于弹性动力学密哈顿原理(Hamilton’s principle)和纽马克方法(Newmark-β)建立了钻具动力学模型,结合雨流法和Miner疲劳损伤累积理论实现对钻具运动、受力及疲劳寿命的定量评价,并验证了模型的准确性,最后提出了大尺寸井眼预防断钻具配套工艺措施。研究结果表明:(1)深井超深井中钻具失效主要发生在上部大尺寸井段,失效位置多集中在下部钻具接头或本体尺寸较小的薄弱位置;(2)因钻具横向振动诱发高频弯曲应力是导致钻具疲劳失效的主要因素,持续剧烈的横向振动在数小时内会导致钻具疲劳失效;(3)提高下部钻具组合刚度、使用“高钻压+低转速”参数钻进有助于降低钻具横振强度;(4)因钻具组合刚度偏小、钻井参数不合理导致下部钻具剧烈横向振动,叠加“中性点”在钻具接头及本体尺寸较小等薄弱位置反复交替,是典型案例井连续断钻具的直接原因。结论认为,建立的模型可以定量评估钻具疲劳失效情况,提出的预防措施可为深井超深井大尺寸井眼预防钻具失效提供技术参考。

万米深井上部大尺寸井眼钻柱动力学特性研究

油气勘探已向更深、更复杂的超深层的万米勘探新领域推进,但上部大尺寸井眼给万米深井的钻井提出了巨大挑战:岩石硬和返速低导致钻速慢,大尺寸井眼内剧烈振动导致钻具裂纹多发,钻压小则钻速慢,钻压稍大则下部振动快速加剧从而导致大尺寸钻具使用寿命远低于预期。为此,在对比研究了深地川科1井(以下简称SDCK-1井)和毗邻8000 m超深井上部井段钻柱振动问题基础上,基于全井钻柱系统动力学模型和数值仿真方法,针对性研究了大尺寸井眼中的钻柱动力学特性。研究结果表明:①井眼尺寸越大,钻头和下部钻具的振动越剧烈,SDCK-1井二开大尺寸井眼与邻井中等尺寸井眼相比(井深500 m处),其钻头及下部钻具振动强度均值分别增加了48.0%和41.5%,比SDCK-1井三开中等尺寸3000 m井深的钻头及下部钻具振动强度均值分别高了29.0%和2.9%;②相同井眼尺寸和岩石特性情况下,下部钻具组合比钻柱整体长度对钻头振动的影响更大,优化下部钻具组合能够明显改善钻头振动,保护钻头,同时还可以提高钻头破岩能量利用效率实现钻井提速;③在大尺寸井眼中钻头破岩激励向上传播,横向振动衰减慢于轴向振动衰减,大尺寸钻头扭矩更大且钻压和扭矩波动更加明显,因此从保护下部钻具的角度出发,大尺寸井眼钻具组合对抑制横振更加有效;④大尺寸井眼中下部钻具弯矩和弯矩波动更大,现场频繁出现的钻具裂纹除受控于整体振动强度较大以外,交变弯矩是裂纹发生的重要原因。结论认为,该研究成果揭示了超深井大尺寸井眼中钻柱的动力学特性,指出了应着重控制横振和交变弯矩,该认识可以为超深井上部大尺寸井眼钻井提供技术指导。

超小规格轮胎硫化胶囊夹具的设计及应用

介绍超小规格轮胎硫化胶囊夹具的设计及应用。在不改变现有硫化胶囊夹具结构的基础上,调整固定方式,采用锁紧螺母取代螺栓固定夹具。针对下钢圈/下压环与中心机构导向套没有足够连接空间的问题,增加分体式过渡转换接头。增加过渡转换接头后中心机构导向套衍生高度增大,为与模具高度匹配,在硫化机热板下方增设垫层。实际使用验证表明,新设计的硫化胶囊夹具使用方便、操作简单,不易损坏胶囊,硫化轮胎外观质量改善明显。

基于疲劳裂纹特征尺寸的TC4焊接接头疲劳强度预测模型

文章旨在构建TC4焊接接头的超高周疲劳强度预测模型。在应力比为-1的情况下对TC4焊接接头展开超高周疲劳试验。结果表明,TC4焊接接头的S-N特性呈连续下降的趋势,P-S-N曲线的拟合效果很好。通过扫描电镜对断口表面裂纹形貌的观测,疲劳寿命低于1×10^(6)循环周次时,其疲劳失效形式既有表面失效也有内部失效;疲劳寿命高于1×10^(6)循环周次时,其疲劳失效形式主要为内部失效。最后,虑及失效机理,构建了基于内部缺陷尺寸、细晶粒区尺寸的TC4焊接接头疲劳强度预测模型,其预测疲劳强度误差更小,预测结果更精确。

超高压及热处理后不同果块竹笋软罐头质地差异的研究

为了改善不同果块竹笋软罐头的质地及提高其食用品质,该文探究了超高压(ultra-high pressure,UHP)及热处理(thermal processing,TP)对半条状、丝状、片状及丁状等不同果块竹笋的硬度、汤汁黏度及pH、相对电导率、微观结构、纤维素及木质素含量、果胶含量及酯化度等影响。结果表明,经UHP和TP后,与热烫对照相比,半条状、丝状、片状、丁状果块硬度分别下降了3.2%、8.6%、14.7%、23.5%和37.4%、46.2%、52.4%、64.8%;加工后罐头汤汁黏度及pH随着果块体积的减小而升高,TP汤汁黏度远高于UHP;微观结构显示UHP后细胞排列更为紧密,而TP后细胞间隙增大,且TP电导率远高于UHP,果块越小加工后细胞破损越严重、电导率越大;与TP相比,UHP竹笋有更高的螯合性果胶(chelator soluble pectin,CSP)和碱溶性果胶(sodium carbonate soluble pectin,NSP)以及更低的水溶性果胶(water soluble pectin,WSP),果块越小加工后其CSP、NSP越低,WSP越高;UHP果胶酯化度显著低于TP,但不同果块之间酯化度无显著差异;UHP/TP后不同果块纤维素及木质素含量未产生显著变化。综上,加工后不同果块竹笋的质地保持效果由高到低依次为:半条状>丝状>片状>丁状,且与TP相比,UHP能更好地保持竹笋质地。

非高斯项对超低浓度动态光散射测量的影响

采用去除和保留非高斯项方法,分别反演了不同分布宽度颗粒的模拟动态光散射数据,并通过相应的光强自相关函数(autocorrelation function,ACF)与平均粒径对应的光强ACF间的差值,计算出不同分布宽度颗粒的粒度信息在光强ACF中的分布。结果表明,对于窄分布颗粒,在较低噪声水平下,去除与保留非高斯项对颗粒粒度分布反演无明显影响。随着噪声水平的增高,去除非高斯项反演的性能指标优于保留非高斯项。对于宽分布颗粒(变异系数一般大于3%),保留非高斯项则可得到更为准确的反演结果。产生上述结果的原因在于,不同分布宽度颗粒对应的非高斯项中的粒度信息含量不同。与窄粒度分布相比,宽分布颗粒对应的非高斯项包含更多的粒度信息,去除非高斯项会导致粒度信息丢失,从而降低反演结果的准确性。由于光强ACF的长延迟时段含有较多噪声,窄分布颗粒的反演不仅不能通过保留非高斯项获益,而且还会因噪声增加使反演结果的准确性降低。

小粒径超薄磨耗层在高速公路预防性养护中的应用

为探究小粒径超薄磨耗层的施工应用效果,依托湖南省常安高速(益阳段)路面预防性养护工程开展施工应用研究。通过对该养护项目所涉及的原路段路况评价,从小粒径超薄磨耗层所涉及的原材料、沥青混合料配合比设计及路段的工程应用控制要点进行全面分析。结果表明:采用OGFC-5级配的小粒径超薄磨耗层混合料具有良好的路用性能,具备良好的高温性能、低温性能、耐久性及水稳定性,原路面在加铺小粒径超薄磨耗层后,路面状况指数PCI、行驶质量指数RQI及车辙深度指数RDI分别达到了93、92、94,路面状况评级由良变为优,平整度提升了35%,摆式摩擦至提升了39%,构造深度值提升了32%,道路的行车舒适性及抗滑性能得到显著提升。

超大尺寸不溶性阳极溶铜工艺脉冲电镀研究

研究了超大尺寸不溶性阳极溶铜工艺脉冲电镀,探索超大尺寸电镀均匀性、不溶性阳极+溶铜粒工艺+脉冲电镀的电镀能力与药水的稳定性。经过试验开发,使超大尺寸不溶性阳极+溶铜粒工艺+脉冲电镀实现了均匀的电镀,提高了电镀的生产效率,其工艺在设备保养、药水维护、成本节约等方面有明显的优势。

晶粒度对半导体行业中超高纯气体阀门的影响

在半导体行业中,对于超高纯气体的使用至关重要。在超高纯气体输送和控制过程中,如何保证其纯度是一个至关重要的因素。而要想保证纯度,对于阀门和管道的内壁粗糙度、材料的机械性能、材料表面的抛光效果、弯曲管道的内壁折弯情况、表面钝化程度、焊接工艺的质量等都有极其高的要求。很多厂家都在想办法通过提高工艺的技术要求,或通过改善工艺方法等来优化最终的完工效果,多数采用在原材料上的控制,但关注更多的是原材料的机械性能、化学成分、热处理效果等方面,经研究发现,原材料的晶粒度是影响这些工艺的一个非常重要因素。

含粗骨料UHPC的强度尺寸效应与性能研究

研究了胶凝材料组成比例、钢纤维类型(平直型、端钩型)对含粗骨料超高性能混凝土(UHPC)强度尺寸效应、工作性和收缩性能的影响,分析了减缩剂掺量(0~2.0%)对含粗骨料UHPC收缩性能、力学性能、抗氯离子渗透性能和孔结构的影响。结果表明:适当增加粉煤灰掺量有利于改善含粗骨料UHPC的工作性,降低收缩;掺入钢纤维降低了含粗骨料UHPC的工作性,但抑制了收缩,且端钩型钢纤维抑制效果更显著;掺入1%钢纤维能够有效降低含粗骨料UHPC的强度尺寸效应,且平直型钢纤维的降低效果更好;掺入减缩剂明显降低了含粗骨料UHPC的收缩,但会使抗压强度降低,总孔隙率增大,抗氯离子渗透性能变差。

四川盆地西部地区超深井大尺寸井眼井壁失稳机理及防治对策

四川盆地纵向发育多套地层且地质结构复杂,深井超深井钻探过程中上部地层裂缝发育,井眼尺寸大,导致井壁坍塌复杂事故风险较高。为明确超深井大尺寸井眼失稳机理,针对四川盆地西部(以下简称川西)地区双鱼石区块超深井上部沙溪庙组地层开展了岩块XRD衍射、扫描电镜、直接剪切实验等,分析了岩样矿物组成和层理结构特征,测试了不同含水量与弱面强度之间的关系;并基于钻井液裂缝滤失、裂缝内压力分布以及井周应力分布,建立了考虑井眼尺寸效应的裂缝性地层坍塌压力计算模型;最后分析了沙溪庙组地层井壁失稳机理,提出了预防井壁失稳的技术对策。研究结果表明:①沙溪庙组地层为层理性泥页岩,微裂隙发育,Ø444.5 mm大尺寸井眼对地层坍塌压力具有显著影响,尺寸效应不可忽略;②由于裂缝的存在,盲目增加钻井液密度稳定井壁的方式可能造成更严重的坍塌后果;③原始地层压力、裂缝倾角对坍塌压力有不同程度的影响,增加钻井液黏度虽有利于降低坍塌压力,但实际应用意义不大;④提高泥饼质量、降低钻井液滤失量是保证裂缝性地层井壁稳定的重要且合理的方法。结论认为,该机理认识揭示了多场耦合作用下裂缝性地层大尺寸井眼井壁失稳机制,为四川盆地深井超深井钻井过程中大尺寸井眼井壁失稳预防和控制提供了理论参考。

配碳方式对超细WC粉末性能的影响

为了改善超细WC粉末的性能,尤其是降低其压制压力,本文研究了配碳方式对超细WC粉末性能的影响。结果表明:碳黑类型、配碳器类型、配碳时间和晶粒长大抑制剂碳化铬的添加次序对WC粉末性能有显著影响;碳黑类型影响WC的总碳和氧含量,对粉末的压制压力没有明显影响;配碳器类型对WC总碳和氧含量没有明显影响,与卧式配碳器比较,立式配碳器制备的WC粒度较小,压制压力更大;配碳时间对总碳、氧含量、粒度都没有明显的影响,配碳时间过长会提高压制压力;碳化铬添加次序对总碳没有明显的影响,添加碳化铬会增加WC的氧含量,降低WC粉末的粒度,增加压制压力。

超宽带低损耗带状线-共面波导垂直互联设计

随着电子技术向更高集成度和小型化发展,三维电路布局日益普及,其中毫米波信号在表层与内部电路间的有效传输变得尤为关键。本研究设计了一种新型超宽带低损耗的带状线-共面波导垂直互联结构,以应对互联结构中寄生电感和电容引起的信号反射和辐射问题。通过等效电路模型分析和参数初步设计,结合三维场仿真优化,确定了最终设计参数。该互联结构采用0.2 mm直径的通孔实现连接,并具有仅0.8 mm直径的隔离环,保证了结构的简洁性和易于加工的特点。仿真结果表明,该设计可实现DC~80 GHz的宽带覆盖,S_(11)小于-13 dB,S_(21)大于-0.4 dB,显示出优异的性能。为了匹配测试系统,设计了测试板转换至同轴接口的转换结构,使其工作频率达到40 GHz。实际测试结果显示,在DC~40 GHz范围内,回波损耗小于11 dB,插入损耗小于0.4 dB,进一步验证了设计的有效性和实用性。

超细碳酸氢钠干粉灭火剂灭火性能评价

采用球磨工艺制备了碳酸氢钠超细干粉灭火剂,基于正交实验法研究了球磨转速、球磨时间、球料比(质量比)对干粉灭火剂粒径和临界灭火质量浓度的影响,优化了制备工艺。结果表明:随着球磨转速和球料比的增加,灭火剂D90粒径和临界灭火质量浓度呈下降趋势,随着球磨时间的增加,D90粒径和临界灭火质量浓度呈先下降后增加的趋势;灭火剂粒径和临界灭火质量浓度存在线性相关性,相关系数达到了0.95;球磨转速对粒径和临界灭火质量浓度的影响最显著,其次是球料比和球磨时间;当球磨转速为500 r·min^(-1)、球磨时间为40 min、球料比为1.2时,超细干粉灭火剂的D90粒径为17μm,临界灭火质量浓度为21.7 g·m^(-3),表现出较好的灭火性能。

地质标准物质的粒度测量与表征实践

样品粒度是粉体地质标准物质的一项重要特性指标。长期以来地质标准物质的粒度一直是采用筛分法或沉降法检测,最终大多以加工样品通过一定筛目(一般为-200目)的比例来表达;近年来超细标准物质研制引入了以激光粒度仪为代表的粒度检测与分析的现代方法,并可以直观的粒度分布图和简洁明晰的特征粒径等多种方法来表达粒度分布特征,大大提升了粉体地质标准物质粒度分布特性的测量及表征水平。文章在前期采用激光粒度仪测量超细标准物质粒度分布特征工作的基础上,用此法测量了当今广泛使用的典型地质标准物质的粒度分布,为这些标准物质的正确使用和取样不确定度评价提供了重要依据;同时就今后地质标准物质乃至地质分析样品的粒度检测与表征提出建议。

地质标准物质粒度测量与表征的现代方法

地质标准物质是地质材料分析的计量标准,在分析质量监控、仪器校准和分析方法评价中发挥着重要作用。地质标准物质大多为粉体材料,而粒度是粉体材料的一项重要特性指标。长期以来,地质标准物质的粒度一直采用过筛法检测;近年来在超细标准物质研制中引入了以激光粒度仪为代表的现代粒度分析方法,并以直观的粒度分布图和简洁的特征粒度来表达分析结果,大大提升了粉体地质标准物质粒度特性的测量及表征水平。在此工作基础上,测量了正在广泛使用的典型地质标准物质的粒度分布,获得了前所未知的粒度分布信息,为这些标准物质的正确使用和取样不确定度评价提供了有益的资料。简单地介绍了检测粉体材料颗粒特性的现代方法,讨论了地质分析与粒度分析在概念上的差异,并就今后地质标准物质乃至地质分析样品的粒度检测与表征方法提出了建议。

气流粉碎法制备超细硅酸钙粒子的研究

采用超音速气流粉碎法进行硅酸钙的超细粉碎 ,借助激光粒度仪和TEM进行超细粒子粒径和形貌表征。得到了平均粒径 1 1μm、粒径分布 0 4～ 3μm、粒子大小形状基本一致的超细硅酸钙样品。研究表明 ,气流粉碎后的超细粒子易于形成软团聚 。