聚酯多元醇的合成与表征

为探究不同二元酸对聚酯多元醇性能的影响,以壬二酸、己二酸、1,4丁二醇为原料,通过酯化缩聚反应制得聚酯多元醇,利用红外光谱、核磁共振氢谱、凝胶色谱、热质量分析、旋转流变等测试手段对合成产物的结构进行表征,并研究醇酸摩尔比和合成工艺对合成产物酸值、羟值的影响。通过调控反应温度、反应时间等参数,确定不同反应条件下制得的聚酯多元醇的酸值、羟值,以获得最佳工艺条件,再进行减压脱醇处理后,对最终产物进行性能测试。结果表明,壬二酸聚酯多元醇的酸值为0.520 mg KOH/g、羟值为39.0 mg KOH/g、分子量为19421、完全分解的温度为514℃;己二酸聚酯多元醇的酸值为0.830 mg KOH/g、羟值为46.6 mg KOH/g、分子量为19219、完全分解的温度为438℃,说明壬二酸聚酯多元醇比己二酸聚酯多元醇有更低的酸值、羟值,更好的热稳定性和更低的黏度。因此,使用壬二酸比己二酸更适合作为原料来合成聚酯多元醇。

压载荷下Ⅰ-Ⅱ复合型中心裂纹板弹塑性屈曲载荷研究

为了研究含裂纹结构承载能力,采用有限元方法建立压载荷下Ⅰ-Ⅱ复合型中心裂纹板模型,计算裂纹板弹塑性屈曲载荷,讨论相对裂纹长度(a/w)、裂纹倾角(θ)、板宽(w)、板厚(t)、边界条件对弹塑性屈曲载荷及其变化规律的影响。对于上下夹持中心裂纹板,随着裂纹长度和裂纹倾角的增大,板宽越大,中心裂纹板屈曲载荷对裂纹越敏感,中心裂纹板承载能力受到裂纹长度和裂纹倾角的影响越明显。弹塑性屈曲载荷随着板厚的增大而增大,并且随着裂纹倾角的增大,板厚越大,屈曲载荷的下降程度越显著。上下简支中心裂纹板与上下夹持中心裂纹板的屈曲载荷变化规律基本一致,且上下夹持中心裂纹板的屈曲载荷显著大于上下简支中心裂纹板的屈曲载荷。给出不同边界条件下弹塑性屈曲载荷与相对裂纹长度、裂纹倾角的回归关系式。通过中心裂纹板弹塑性屈曲试验发现,采用压缩力学性能计算弹塑性屈曲载荷更接近试验结果,试验屈曲载荷的变化规律与有限元模拟计算结果一致。研究结果对含裂纹结构的承载能力评价具有参考价值。

防污性紫外光固化树脂的光聚合合成与性能

为解决丙烯酸树脂防污性能差以及合成时消耗能量高的问题,以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸异丁酯(BA)、丙烯酸(AA)、丙烯酸十三氟正辛酯(PFOA)和丙烯酸异冰片酯(IBOA)为合成单体,2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)为光引发剂,采用光聚合法合成含氟丙烯酸聚合物。再在聚合物中加入硅烷偶联剂(KH570)和光引发剂(TPO)混合后,在紫外光灯照射下固化成膜,得到具有良好防污性的氟硅改性丙烯酸树脂涂膜。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)对产物进行结构表征。探究(甲基)丙烯酸类单体选择及质量比,确定各单体m(BA)∶m(IBOA)∶m(AA)∶m(MMA)为42∶28∶20∶10。对聚合反应进行黏度分析,确定光聚合时间在100 s时,黏度最佳。通过X线光电子能谱(XPS)、接触角、表面自由能、综合防污性能及热重分析,确定丙烯酸十三氟辛酯(PFOA)质量分数为20%,硅烷偶联剂(KH570)质量分数为10%。此时氟硅富集在涂膜表面的数量多且有较高接触角(104.4°),防污效果好并具有良好的热稳定性。

湿热环境下纤维增强树脂-泡沫夹层结构Ⅱ型断裂理论分析

玻璃纤维增强树脂(GFRP)-泡沫夹层结构以其轻质、耐腐蚀、抗弯抗压性能优异等特点使其广泛应用于墙板、快速道路铺装等工程中。然而在服役期间,GFRP-泡沫夹层结构通常处于高湿的工作环境中,这势必对夹层结构的各项性能产生影响。在造成GFRP-泡沫夹层结构损伤破坏的诸多因素中,剥离损伤占据了很大的比例,滑移型剥离(Ⅱ型断裂)破坏不容忽视。基于一阶剪切变形的叠层板理论,对带有初始裂纹的GFRP-泡沫夹层结构进行理论分析,推导出含有相关参数的Ⅱ型临界能量释放率表达式,并用该理论值与试验值进行对比,验证其正确性。

基于gPROMS的渗透汽化过程分析与优化

本文采用Fick定律描述传质过程、Arrhenius方程描述扩散系数,建立用于乙酸酯化生产乙酸乙酯过程中粗酯渗透汽化分离计算过程的数学模型,在gPROMS软件中采用联立方程法对模型进行求解。在实际应用中采用单级膜组件较难达到分离要求,采用膜组件串联流程分离粗酯,以乙酸乙酯产品摩尔分数0.990为分离要求,以膜系统年度总费用最小为目标函数,优化膜系统的膜组件级数和单级膜组件面积。考察进料条件包括进料流率、温度和组成对最优膜系统的影响,指导不同进料条件下的优化设计。结果表明:采用3级单级膜面积为260 m^2的膜组件时,膜系统总费用较低。随着进料流率的增大,最优单级膜面积增大,当膜面积超过370 m^2时最优膜组件级数由3级增加为4级;随着进料温度的升高,最优单级膜面积减小,最优膜组件级数不变;随着进料组成中乙酸乙酯含量升高,最优单级膜面积减小,当采用2级膜组件完成分离任务时单级膜组件面积小于370 m^2,最优膜组件级数减少为2级。

混凝土空心板桥抗震性能评价及提升技术

为了确保既有混凝土空心板桥在其剩余服役期内拥有可靠的抗震性能,满足现行抗震规范要求,在全面调研的基础上,选取有代表性的空心板桥为研究对象,采用现场调研、有限元分析相结合的手段对既有空心板桥进行抗震性能评价,并针对存在的问题提出解决措施。结果表明:既有空心板桥存在桥墩箍筋配置不足、受剪承载力不满足要求、主梁支承长度不足、纵桥向未采取防落梁措施、地震作用下板式支座滑动等问题。针对上述问题,对比分析桥墩外包钢筋混凝土和粘贴碳纤维两种加固方法的加固效果,外包钢筋混凝土加固对抗剪和抗弯承载力均有所提高,但会加大桩基础的地震响应;粘贴碳纤维加固可以有效提升墩柱的剪力,对下部结构影响较小,但抗弯承载力提升较小。针对主梁支承长度不足的问题,提出一种增大主梁支承长度的装置,该装置与主梁的搭接长度亦需满足一定的要求,针对本文的分析对象,搭接长度需≥25 cm。针对支座滑移可能导致主梁落梁的问题,提出一种整体封装式抗震锚棒,可用于纵向限位,该锚棒可避免常规锚棒在施工现场安装套管、灌注填充物、封装套管等工序,可大大提高施工效率。

沙培体系下植物和生物质炭对胞外DNA残留的影响

为了研究植物和生物质炭对抗性DNA在土壤中残留变化的影响,采用沙培生菜盆栽实验,以小牛胸腺DNA为模拟抗性DNA,测定在栽培生菜和添加玉米秸秆炭处理中DNA的含量随时间的变化。结果表明:沙培期间,所有处理(对照、生菜栽培、添加玉米秸秆炭、生菜玉米秸秆炭联合处理)中,DNA的含量均呈先快速下降,之后趋于平稳的趋势。相比对照,种植生菜使DNA在快速减少后小幅增加,仅添加生物质炭的处理在培养期间DNA含量均低于对照。植物可能通过根系影响微生物量增加DNA,玉米秸秆炭可能通过吸附作用减小DNA的含量,种植生菜或添加玉米秸秆炭减缓DNA降解速率的机制可能不同。该结果为抗性DNA和抗性基因在土壤植物中迁移和传播阻控研究提供了采样时间的依据,有利于科学评价抗性基因迁移风险,但植物和玉米秸秆炭对DNA变化的影响和机制需进一步研究。

可重构三轴机床几何误差敏感性变化规律预测

机床的几何误差敏感源辨识是对机床精准设计的一项重要挑战,特别是其运动轴间的位姿关系在机床重构后会改变,如何快速地鉴别机床重构后的空间误差敏感项对后续加工有较大影响。本文以可重构三轴机床为研究对象,采用齐次坐标变换矩阵方法,提出了基于模块化误差矩阵的综合空间误差模型快速重建方法。运用矩阵微分求得各几何误差的敏感性系数,分析不同的三轴机床结构与敏感误差源变化规律的映射关系,对不同配置的机床进行敏感性规律验证。结果表明:机床在不同的重构配置下均符合该变化规律,有利于可重构机床的设计和加工精度的提高。

以羧酸盐为有机配体合成金属有机骨架材料MIL-101(Cr)

以羧酸盐取代羧酸对苯二甲酸为有机配体水热合成MIL-101(Cr),可以解决对苯二甲酸难溶于水而堵塞微孔道的问题。通过N_2吸附、X线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等方法对以羧酸盐为有机配体合成的MIL-101(Cr)进行表征。结果表明:未纯化的MIL-101(Cr)微孔结构非常清晰,BET比表面积(S_(BET))达到2 600m^2/g;产品颗粒均匀,为60 nm的小粒径晶体,远小于传统水热法产品的粒径;以羧酸盐为有机配体合成的MIL-101(Cr)无需复杂的后续纯化过程,即可得到高纯度的产品,收率达70%。

EDTA对脱硫石膏制备α-半水石膏晶体生长的影响

采用常压盐溶液法工艺以脱硫石膏为原料制备α-半水石膏,研究乙二胺四乙酸(EDTA)对脱水反应速率、产物晶体形貌的影响,并结合多种分析手段从微观角度对转晶机制进行探讨。结果表明:EDTA能显著降低脱硫石膏脱水反应速率,在0.2%~1.0%掺量下,脱水反应时间逐渐延长至4 h;EDTA对α-半水石膏晶体形貌改善作用明显,使之由细长的针棒状转变为短柱状,在1.0%掺量下晶体长径比约为1.5∶1;EDTA在晶体生长过程中会吸附在(111)晶面上,阻碍半水石膏晶体在c轴方向上的生长,但并未掺杂在产物石膏晶格中,不会改变晶体的晶型。

灌芯加固预应力混凝土空心楼板抗弯性能试验研究

为了研究灌芯加固后混凝土空心楼板抗弯性能,比较使用相同材料不同位置加固混凝土空心楼板的开裂荷载、极限承载力、跨中挠度,试验制作了6块预应力混凝土空心板试件,其中3块为未破损空心板,3块为有破损加固空心板,另取2块未加固空心板做对照,通过灌芯加固混凝土空心楼板及振动机板顶振捣,研究加固后混凝土空心楼板上述各项性能。研究结果表明:加固后空心板开裂荷载均值提高幅度为148%,极限承载力均值提高幅度为100%且跨中挠度均值提高幅度为270%。与规范相比较,各项性能均能达到正常使用状态,并能够较好地满足设计及施工要求。

考虑SSI效应的黏弹性阻尼器减震框架结构体系的简化分析

首先在频域中建立了考虑SSI效应的黏弹性阻尼器减震结构的动力平衡方程,通过模态应变能法计算出上部结构的振型频率与振型阻尼比,忽略阻尼器对结构振型的影响,并基于上部结构振型正交性假设对控制方程进行解耦,将原SSI减震结构体系等效为固定基础上的串联质点系模型,采用经典的振型分解法求解结构体系的地震反应。通过数值算例验证了简化方法的可靠性并研究了黏弹性阻尼器性能受SSI效应的影响。结果表明:当结构自由度较多时,采用本文简化方法在保证计算精度的同时可以很大程度地提高计算效率;当考虑SSI效应后,黏弹性阻尼器对结构的控制效果与固定基础相比有所不同。本文提出的简化分析方法可快速地分析建立在软土地基上的黏弹性消能减震结构地震反应。

型钢自密实混凝土黏结性能试验研究

为研究自密实混凝土强度等级、保护层厚度、型钢埋置深度、栓钉4个主要因素对型钢自密实混凝土黏结性能的影响,对24个型钢自密实混凝土标准试件进行推出试验,得到型钢自密实混凝土的裂缝形态、荷载滑移曲线以及型钢的应变分布状况。试验结果表明:试验加载过程中推出试件有3个开裂时刻和3种主要裂缝形态;试件受力过程可以划分为4个阶段:胶阶段、滑阶段、下降段和残余段;分析得到型钢应变在埋置长度上呈指数分布,且在荷载的下降段应变趋于线性分布的规律。

基于大肠杆菌MG1655载体矿化合成纳米硒的研究

根据生物矿化策略,以不同质量浓度的Na_2SeO_3溶液作为硒源,利用大肠杆菌MG1655生物还原Na_2SeO_3制备纳米硒。研究Na_2SeO_3质量浓度对大肠杆菌生长曲线的影响,用氢化物原子荧光光谱法(HG-AFS)测定Na_2SeO_3的还原效率,进一步利用扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射仪(XRD)和傅里叶红外光谱(FT-IR)等仪器对产物进行了相关表征。结果表明:大肠杆菌MG1655能将Na_2SeO_3大量矿化为粒径基本在100~250 nm左右的红色单质纳米硒颗粒,且对各质量浓度下的Na_2SeO_3的还原率均在50%以上。

自组装普鲁士蓝膜修饰丝网印刷电极构建高灵敏生物传感器

在丝网印刷碳电极上,采用层层自组装法制备普鲁士蓝薄膜,同时基于戊二醛交联法在薄膜上固定葡萄糖氧化酶,从而构建一种高灵敏度、低成本的葡萄糖生物传感器。考察组装温度和层数对薄膜形貌的影响。在最佳组装条件35℃和40层下,获得了均匀、连续分布的具有纳米立方颗粒结构的普鲁士蓝薄膜。普鲁士蓝立方结构有利于薄膜催化活性的提高,而戊二醛交联法可有效用于酶的固定并保持酶的活性,从而提高传感器的灵敏度和稳定性。在-0.05 V工作电位下,制备的传感器具有超高的灵敏度(111.834 m A/(mol·L-1·cm2)),宽的线性范围(0~1.2 mmol/L),低的检测极限(1μmol/L),同时具有优良的重复性、稳定性和抗干扰能力。本研究中,普鲁士蓝薄膜的制备及酶的固定简单易行,同时结合丝网印刷技术,可实现葡萄糖生物传感器的批量化制备,具有显著的应用前景。

阴极缓冲层对有机太阳能器件性能的影响

分别选用LiF、8羟基喹啉铝(Alq_3)和浴铜灵(BCP)作为阴极缓冲层,制备结构为氧化铟锡(ITO)/酞菁铜(CuPc)/富勒烯(C_(60))/阴极缓冲层/Al的异质结有机太阳能电池,并研究有无缓冲层对器件性能的影响。结果表明:引入缓冲层后,器件的开路电压和短路电流密度及填充因子均有很大的提高。缓冲层的厚度对器件的性能影响很大,通过优化缓冲层厚度,以LiF、Alq_3和BCP为缓冲层的器件的能量转换效率相比没有缓冲层时分别提高了374%、362%和1086%。

渗流作用下的基坑变形分析

以深厚饱和软土地区的南京某基坑工程为例,基于地下水渗流因素对基坑变形数据系统分析,总结其在渗流作用下的变形规律。进一步借助有限元软件Midas/GTS的渗流模块,开展考虑渗流前后的基坑变形模拟分析。研究表明:考虑渗流作用下的地表沉降量较之前增加约22.9%,经分析,该部分除固结沉降外多由渗流诱使地连墙位移所致;另外,渗流力对地连墙底部作用尤为明显,其位移量较未考虑渗流增大2.9mm,故渗流作用下地连墙底部加固问题应在基坑施工时给予足够的重视。

渗透系数非线性的一维热固结分析

基于考虑渗透系数非线性的饱和多孔介质一维热-水-力耦合控制方程,提出有限差分数值求解方法,并编制相应程序。利用该程序对一算例进行分析。结果表明:在渗透系数为常量的情况下解答与现有解析解答完全一致,验证了数值解和程序的正确性。考虑渗透系数随温度非线性变化的热固结,对温度场变化没有影响,但孔压消散明显加快,达到最终沉降量所需时间也减小。温度荷载越大,固结越快。

Q420高强钢角焊缝承载力特性试验及模拟分析

角焊缝是钢结构及钢管法兰连接的重要连接形式,直接影响法兰安全性。为了研究角焊缝在无劲法兰中受力状态及承载力特性,开展了双盖板正面角焊缝拉伸试验,测定角焊缝的变形特性及不同部位应变的发展规律,分析轴拉受力过程中角焊缝的应力-应变关系,计算确定角焊缝的屈服强度、极限强度和弹性模量。不同规格板厚正面角焊试件的屈服强度与其设计强度比值为1.9,极限强度与其设计强度比值为3.0,角焊缝的弹性模量与钢材基本相同。开展角焊缝试件的非线性有限元模拟,角焊缝荷载-位移曲线分析结果与试验结果吻合较好,且破坏形态与试验一致。研究表明我国《钢结构设计规范》中角焊缝的设计规定是偏于安全的。

某复杂空间结构中Y形S-SRC柱在位力学行为

复杂边界条件的准确模拟是分析Y形钢-型钢混凝土混合柱(Y形S-SRC柱)力学性能的关键。利用整体结构有限元模型提供其在位受力状态,通过单元耦合技术实现了对其的精细模拟,试验结果验证了该方法的正确性。从破坏机制、承载能力和耗能机制方面分析其在位力学行为。结果表明:Y形S-SRC柱的破坏模式为SRC柱上端混凝土压碎;主要由SRC柱耗散地震能量,塑性变形集中在SRC柱上,Y形钢柱V型口处应力集中明显。