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陶瓷材料表面三维离面位移场测量研究

陶瓷材料表面三维离面位移场测量研究

作者：冯家辉广东工业大学

学位级别：硕士

陶瓷材料一般具有硬度高、耐高温、耐磨性能极好、重量轻的优良特点,在航空航天、医疗、手机、汽车等多个领域中有着广阔的应用前景。但是因为陶瓷材料是脆性材料,其力学特性为确保使用安全发挥关键作用,为此需要在生产过程中重点关注... 详细信息

陶瓷材料一般具有硬度高、耐高温、耐磨性能极好、重量轻的优良特点,在航空航天、医疗、手机、汽车等多个领域中有着广阔的应用前景。但是因为陶瓷材料是脆性材料,其力学特性为确保使用安全发挥关键作用,为此需要在生产过程中重点关注。非接触式检测技术作为目前检测领域中主要的检测手段,保证生产过程对产品的非接触,准确检测生产产品的质量,关于对陶瓷材料进行相关的品质检测,提高产品应用过程中的可靠性,具有重要地位。作为非接触测量的一种,激光波数扫描干涉测量方法拥有高稳定性、抗干扰能力强、高信噪比的优良特点。本课题研究的主要工作是:(1)搭建一套以激光波数扫描干涉测量技术为理论基础的测量系统,(2)并且验证该系统能够应用于具有弱反射特性的陶瓷材料检测领域,为陶瓷材料力学特性测量提供新方法。本文首先介绍关于陶瓷材料在无损检测领域中的方法,重点描述了激光波数扫描干涉测量方法在国内外的研究现状以及目前所得到的研究成果。从理论基础和光路系统设计两方面重点对激光波数扫描干涉测量方法进行了详细的描述,包括波数扫描方法、波数监测方法、随机傅里叶变换理论和光路系统的整体结构及其各硬件设备选择指标。然后对离面位移场的测量原理从公式推导上进行详细描述,并且在前文的对波数扫描干涉测量的基础理论说明下,进一步阐明了能有效提高抗噪能力、减少噪声点的傅里叶变换-干涉频谱非线性最小二乘算法的基本原理。接下来在完整理论和硬件系统支持的情况下,通过测量系统测量了氧化铝陶瓷片的离面位移场,并且对测量系统的实验操作过程、对样件实验方法、数据的获取及其后续的数据处理步骤进行了详细的说明。论文的最后给出了实验过程所获得的氧化铝陶瓷材料测量数据,即在不同受力情况下陶瓷材料的离面位移场分布图,对数据结果在不同角度下进行力学分析,并对比无缺陷和含缺陷的氧化铝陶瓷片的实验数据,进行详细的结果分析说明。从实验结果可以看出,氧化铝陶瓷片的离面位移场位移量在不同受力下,变形量随受力增大而增大,总体呈线性变化。通过实验数据的分析结果,一方面从理论上验证了波数扫描干涉测量技术的正确性,另一方面表明了该测量系统的可行性,具有全视场非接触测量特点。并证实了激光波数扫描干涉测量方法在陶瓷材料力学特性检测领域的可用性,在该领域提供一种新方法。

关键词：陶瓷材料变形场傅里叶变换离面位移场激光波数扫描干涉

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多因素影响下PCSB梁干接缝直剪性能研究

多因素影响下PCSB梁干接缝直剪性能研究

作者：冯家辉广东工业大学

学位级别：硕士

目前预制工序常采用短线法匹配浇筑梁段,但是短线法匹配浇筑也存在许多问题,如多次移动梁段且调整架设模板,而且需要在预制场建立导线控制网和水准控制网,进行三维线形控制,调整并纠正预制梁保证桥梁线形。为了克服匹配浇筑法的缺点,本... 详细信息

目前预制工序常采用短线法匹配浇筑梁段,但是短线法匹配浇筑也存在许多问题,如多次移动梁段且调整架设模板,而且需要在预制场建立导线控制网和水准控制网,进行三维线形控制,调整并纠正预制梁保证桥梁线形。为了克服匹配浇筑法的缺点,本文提出一种新颖的接缝构造,用于非匹配浇筑施工。非匹配浇筑施工是通过在干接缝的剪力键和剪力槽之间设置间隙,剪力键比对应的剪力槽小,能够满足组装时的拼接误差,还能使得混凝土梁段之间能够独立制作。剪力键是预制节段混凝土桥梁的接缝中的必要构造,本文重点研究了非匹配干接缝的剪切破坏机理、初始阻力和残余阻力的摩擦系数、剪力键支承能力和抗剪强度折减。在试验测试中,由于部分约束和接触位置的影响,间隙接缝的抗剪承载力降低17.75%-42.43%。数值模拟分析了底部接触位置、间隙高度和剪力键基底高度对接缝强度折减的影响,结果表明全接触的抗剪承载力高于部分接触的抗剪承载力,而左接触易造成剪力键完整性的缺损,导致强度显著降低。车辆荷载、风荷载和地震荷载等不利因素会致使桥梁构造的受力发生改变,可在危险截面处采用高性能混凝土梁段,来抵御过高的剪力。通过非匹配浇筑,可实现不同类型的混凝土梁段。本文针对不同混凝土组成的复合接缝的抗剪性能展开研究,试验结果表明,复合接缝的受力分区可分为断裂区域、剪切区域和压碎区域。由于传递到剪力槽的应力超过了剪力槽的抗压强度,复合接缝的剪力槽出现的压碎现象,数值模拟的应力分布也证实了这一点。从复合接缝的抗剪承载力来看,相比未添加钢纤维的试件,添加钢纤维试件的抗剪峰值提高20%以上。虽然非匹配浇筑的干接缝会存在线形问题和接触问题,但是如果能够对非匹配构造的剪切行为继续展开深入研究,相信非匹配浇筑能够成为实现。

关键词：匹配接缝间隙接缝等强度接缝复合接缝推出试验有限元分析

体外预应力无腹筋超高性能混凝土梁的抗剪性能试验探索

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复合材料学报 2022年第2期39卷 707-717页

作者：姜海波冯家辉肖杰田月强孙向东陈志荣广东工业大学土木与交通工程学院广州510006 中路杜拉国际工程股份有限公司广州510627 广东省交通规划设计研究院股份有限公司广州510507

为研究超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)无腹筋梁的抗剪性能,本次试验共制作9根体外预应力无腹筋UHPC梁,试验参数包括预应力的大小、剪跨比、纵向配筋率和钢纤维掺量,通过四点加载方法分析试验构件的破坏形态、开... 详细信息

为研究超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)无腹筋梁的抗剪性能,本次试验共制作9根体外预应力无腹筋UHPC梁,试验参数包括预应力的大小、剪跨比、纵向配筋率和钢纤维掺量,通过四点加载方法分析试验构件的破坏形态、开裂强度和极限强度。试验结果表明:无预应力无腹筋UHPC梁在剪跨比为1.0加载时发生弯曲破坏,设置钢绞线25%极限强度张拉值使无腹筋UHPC梁的正截面抗弯能力得到强化,弯矩增幅为157%,使试验梁从弯曲破坏转变为剪切破坏。张拉25%和40%控制应力的UHPC梁的开裂荷载分别提高了1.2倍和2.6倍,有效抑制了裂缝的形成。体外预应力张拉40%控制应力,剪跨比为1.0和1.5时UHPC梁均发生剪切破坏,但是剪跨比增大至2.0时,UHPC梁发生弯曲破坏,受压区混凝土压溃。规范中的抗剪公式均低估了体外预应力无腹筋UHPC梁的抗剪承载力,其斜截面抗剪强度的实验值与计算值之比的平均值分别为2.28和3.21。

关键词：桥梁工程超高性能混凝土四点加载抗剪性能无腹筋梁体外预应力

基于实体多向切割试件的UHPC纤维取向敏感性研究

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土木工程学报 2022年第12期55卷 117-127页

作者：邱明红刘琼伟邵旭东李盼盼冯家辉刘斌湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室湖南长沙410082 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 香港大学中国香港999077

为研究纤维取向对超高性能混凝土(UHPC)受力性能的敏感性,文章首先对单侧浇筑的UHPC平板进行多向切割(0°、45°和90°),然后对棱柱体切割试件进行四点弯曲试验,分析切割角度和流动距离对UHPC弯拉性能的影响。最后对切割试件的纤维取向... 详细信息

为研究纤维取向对超高性能混凝土(UHPC)受力性能的敏感性,文章首先对单侧浇筑的UHPC平板进行多向切割(0°、45°和90°),然后对棱柱体切割试件进行四点弯曲试验,分析切割角度和流动距离对UHPC弯拉性能的影响。最后对切割试件的纤维取向系数的敏感性和法国UHPC规范推荐值的适用性进行分析和评估。结果表明:(1)单侧浇筑与UHPC流动会使得钢纤维趋向于平行UHPC流动方向分布;(2)UHPC弯拉性能存在各向异性,对纤维取向较为敏感。0°切割试件的平均弯曲初裂强度和平均弯曲峰值强度最高,45°切割试件次之,90°切割试件最低;(3)不同角度切割试件的弯曲初裂强度受UHPC的流动距离影响有限,弯曲峰值强度受UHPC的流动距离影响较大。随UHPC的流动距离的增加,0°和45°切割试件的弯曲峰值强度先提高后降低,90°切割试件的弯曲峰值强度略有提高;(4)UHPC的整体纤维取向系数和局部纤维取向系数均对切割角度较为敏感,UHPC流动距离对整体纤维取向系数影响相对较小,但对局部纤维取向系数影响较大;(5)综合该文和统计的实体切割模型的试验结果,验证法国UHPC规范纤维取向系数的推荐值是可行的。

关键词：桥梁工程纤维取向多向切割四点弯曲试验弯曲峰值强度超高性能混凝土(UHPC)

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一种新型简易张力检测装置的设计

机械工程与自动化 2021年第6期 98-99,104页

作者：吴慧冯家辉九州职业技术学院江苏徐州221116

针对现有的张力传感器结构复杂成本高、在实际工作过程中密封性难以达到要求、在高温高湿的环境下工作时容易造成传感器内部零件损坏的问题,设计了一种新型简易张力检测装置。通过简单的机械零件组合,用测力弹簧替代张力传感器获得张力... 详细信息

针对现有的张力传感器结构复杂成本高、在实际工作过程中密封性难以达到要求、在高温高湿的环境下工作时容易造成传感器内部零件损坏的问题,设计了一种新型简易张力检测装置。通过简单的机械零件组合,用测力弹簧替代张力传感器获得张力值,降低了成本,简化了结构。

关键词：张力检测全密封装置设计

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搅拌站用新型砂石输送带的清理及回收装置

广东建材 2024年第9期40卷 159-162页

作者：谭锐新冯家辉佛山市建通混凝土制品有限公司

搅拌站砂石输送带在使用时皮带上会沾着带水的颗粒,此时如果不及时清理输送带,表面的花纹会被填满,从而导致与后续的砂石摩擦力减小,引发运送能力降低。传统混凝土搅拌站投料输送带机头部使用的清扫器,通常采用单一的橡胶清扫器或者聚... 详细信息

搅拌站砂石输送带在使用时皮带上会沾着带水的颗粒,此时如果不及时清理输送带,表面的花纹会被填满,从而导致与后续的砂石摩擦力减小,引发运送能力降低。传统混凝土搅拌站投料输送带机头部使用的清扫器,通常采用单一的橡胶清扫器或者聚缘脂刮板清扫器,这种设备存在清扫不彻底、细碎石及细砂有返料的现象[1],且清扫效率通常只有60%~70%左右,还会带给设备维护保养和环保不利影响。本文研究一种新型装置对上述现象作出改善,提高砂石运输能力、提高砂石资源的利用率、延长输送带的使用寿命,提升了混凝土行业绿色生产水平、为社会创造一定的经济效益。

关键词：砂石输送带清洗装置回收装置

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预制节段RPC梁干接缝直剪性能试验研究

公路交通科技 2021年第1期38卷 59-68页

作者：姜海波黄承旺冯家辉王添龙李培森广东工业大学土木与交通工程学院广东广州510006 东莞市路桥投资建设有限公司广东东莞523000

为了探索预制节段RPC梁干接缝在荷载作用下的直剪性能,制作了20个RPC推出试件,采用了直剪试验的方法进行研究,分析了钢纤维类型(type-2000,type-2850)、键齿数量(整体式、单键齿、三键齿)、水平正应力(1 MPa,2 MPa)和混凝土强度这4种因... 详细信息

为了探索预制节段RPC梁干接缝在荷载作用下的直剪性能,制作了20个RPC推出试件,采用了直剪试验的方法进行研究,分析了钢纤维类型(type-2000,type-2850)、键齿数量(整体式、单键齿、三键齿)、水平正应力(1 MPa,2 MPa)和混凝土强度这4种因素对RPC梁干接缝直剪强度的影响,记录了RPC梁干接缝在直剪荷载作用下的开裂荷载、极限荷载、残余荷载、接缝的竖向相对位移和横向位移等数据,并根据试验数据绘制了荷载-位移曲线,观测了RPC梁干接缝的裂缝开裂形态和破坏模式。此外,测试了RPC材料的弹性模量、泊松比等力学性能。试验结果表明:预制节段RPC梁干接缝的开裂荷载约为极限荷载的42.6%~70.6%。水平正应力对各种类型接缝的直剪承载力均有明显的提高,其中,对三键齿接缝的提高最大。随着混凝土强度的增大,预制节段梁干接缝的直剪强度呈显著提高的趋势,在水平正应力为2 MPa的情况下,RPC单键齿干接缝的直剪强度是普通混凝土单键齿干接缝的直剪强度的2.38倍;RPC三键齿干接缝的直剪强度是普通混凝土三键齿干接缝直剪强度的3.17倍。RPC三键齿干接缝不会同时发生破坏,而是具有明显的顺序破坏现象。钢纤维对预制节段梁干接缝的抗开裂能力和极限承载力有较大的提升作用,但钢纤维类型对RPC干接缝的直剪强度的提升不大。

关键词：桥梁工程直剪强度直剪试验干接缝预制节段活性粉末混凝土

上承式UHPC箱型拱桥方案设计与受力性能研究

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公路工程 2024年

作者：张小华曹君辉冯家辉廖卓文广西交通设计集团有限公司湖南大学土木工程学院桥梁工程安全与韧性全国重点实验室湖南大学土木工程学院

广西防城港市某涉海大桥是一座上承式钢筋混凝土拱桥，为提升通行能力，需在现状桥位附近再建两座拱桥。切合上述需求，提出了上承式超高性能混凝土（UHPC）箱型拱桥设计方案，新方案中每座拱桥包含3片UHPC拱肋，每片拱肋分为4个预制节... 详细信息

广西防城港市某涉海大桥是一座上承式钢筋混凝土拱桥，为提升通行能力，需在现状桥位附近再建两座拱桥。切合上述需求，提出了上承式超高性能混凝土（UHPC）箱型拱桥设计方案，新方案中每座拱桥包含3片UHPC拱肋，每片拱肋分为4个预制节段，由于拱肋节段自重较轻，可在现有拱桥上拼装成半拱后，吊装形成完整的UHPC拱肋，进而显著提升施工效率。为探明新型UHPC拱桥的受力状态，对该方案建立了Midas整体有限元模型，分别考虑施工过程和运营状态进行计算。计算结果表明：在施工过程和正常使用极限状态下，UHPC拱肋的最大拉应力和压应力均满足受力要求。参考相关技术标准对UHPC拱肋进行了偏心受压和抗剪内力验算，进一步验证了结构的安全性；此外，UHPC拱桥稳定性和刚度同样满足设计要求。

关键词：超高性能混凝土(UHPC) 上承式拱桥有限元分析应力计算承载力验算

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Z-80CTC在烟草测湿中的应用

华侨大学学报(自然科学版) 1985年第1期6卷 72-80页

作者：张秋凝杜民冯家辉华桥大学电子工程系华桥大学电子工程系原物理系80级毕业生

本文主要介绍利用Z-80 CTC的计数、定时功能与FX555计时器构成A/D转换器,并利用它对烟草等介质的含水率进行测试的一种系统。

关键词：测湿含水率含水量 Z-80CTC 烟丝湿度表计时器实验设备 555 烟草