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不同尺寸下CFRP 约束煤圆柱细观模拟研究

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煤矿安全 2024年第8期55卷 133-145页

作者：李庆文李莹曾杏钢徐康康张向东辽宁工业大学土木建筑工程学院辽宁锦州121001 辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000

为探究碳纤维增强聚合物(CFRP)布约束煤圆柱的尺寸效应规律,利用三维PFC-FLAC构建碳纤维增强聚合物(CFRP)布约束煤圆柱细观模型。通过已有试验数据验证了该模型的有效性,并在此基础上开展0、1、2、3层CFRP布对不同尺寸(50、100、150 mm... 详细信息

为探究碳纤维增强聚合物(CFRP)布约束煤圆柱的尺寸效应规律,利用三维PFC-FLAC构建碳纤维增强聚合物(CFRP)布约束煤圆柱细观模型。通过已有试验数据验证了该模型的有效性,并在此基础上开展0、1、2、3层CFRP布对不同尺寸(50、100、150 mm)煤圆柱尺寸效应的研究;得到了不同层数(L)下抗压强度演化规律的函数关系,以及不同层数下弹性模量演化规律的函数关系;并建立了CFRP布约束煤圆柱的修正Richart强度分析模型。结果表明:在CFRP布层数一定时,不同尺寸CFRP布约束煤圆柱的抗压强度,具有明显的尺寸效应,CFRP布约束煤圆柱的相对峰值强度增强比,随尺寸的增大而增大;直径50 mm煤圆柱随CFRP层数增加弹性模量逐渐增大,直径100、150 mm煤圆柱在0≤L≤3层弹性模量先增加后减小,具有明显的层效应规律;裂隙累积量随CFRP层数的增加而增大。

关键词：尺寸效应煤圆柱碳纤维增强聚合物强度模型单轴压缩

碳纤维布层数对煤圆柱力学特性影响的细观研究

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煤炭科学技术 2023年第8期51卷 73-85页

作者：李庆文曾杏钢张向东禹萌萌刘艺伟曹行辽宁工业大学土木建筑工程学院辽宁锦州121001 辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000 重庆交通大学土木工程学院重庆400074

为探究碳纤维布(CFRP)层数对煤圆柱力学特性的影响。利用三维的FLAC-PFC耦合方法,建立CFRP被动约束煤圆柱的连续-非连续耦合模型,基于已有0~2层CFRP被动约束煤圆柱试验数据验证了细观模型的有效性,并在此基础上开展3~7层CFRP布对煤圆柱... 详细信息

为探究碳纤维布(CFRP)层数对煤圆柱力学特性的影响。利用三维的FLAC-PFC耦合方法,建立CFRP被动约束煤圆柱的连续-非连续耦合模型,基于已有0~2层CFRP被动约束煤圆柱试验数据验证了细观模型的有效性,并在此基础上开展3~7层CFRP布对煤圆柱力学特性及能量演化的影响研究。结果表明:煤圆柱的屈服点与峰值点随CFRP层数增加而渐进重合,呈现毫无征兆的屈服即破坏状态;随着CFRP层数增加,煤圆柱峰值强度增幅呈现先增大后减小,得到了表征不同层数下CFRP约束煤样峰值强度增幅演化规律的函数,峰值应变增幅呈现先增加后减小,而后再增加又减小的规律;弹性应变能恒定时,煤圆柱轴向应变与CFRP层数无相关性,但其峰值应变与极限应变均随CFRP层数增加而增大;峰值点耗散能转化率随CFRP层数增加呈现先增大而后减小规律,建立了表征不同层数下CFRP约束煤圆柱耗散能转化率演化规律的函数;从应力-应变曲线延性特征、峰值强度增幅、峰值应变增幅、耗散能转化率及总能量增幅等5方面综合考虑,兼顾经济成本与缠绕水平原则,确定3层为CFRP约束煤圆柱的最优缠绕层数。

关键词：煤圆柱碳纤维布层数被动约束 PFC-FLAC耦合方法力学特性

加载速率对碳纤维布被动约束煤能量演化影响研究

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煤炭学报 2023年

作者：李庆文禹萌萌高森林刘艺伟曹行曾杏钢黄筱辽宁工程技术大学土木工程学院重庆交通大学土木工程学院辽宁工业大学土木建筑工程学院

为探究加载速率对碳纤维(CFRP)布被动约束煤样能量演化特征的影响规律，利用SAM-2000型电液伺服岩石力学试验系统，开展了不同加载速率下CFRP被动约束煤样单轴压缩试验。研究结果表明：CFRP被动约束煤样总能量随轴变形增加呈先以“下凹... 详细信息

为探究加载速率对碳纤维(CFRP)布被动约束煤样能量演化特征的影响规律，利用SAM-2000型电液伺服岩石力学试验系统，开展了不同加载速率下CFRP被动约束煤样单轴压缩试验。研究结果表明：CFRP被动约束煤样总能量随轴变形增加呈先以“下凹状”渐增至某平稳斜率，单层工况下平稳斜率均小于双层的，且前者斜率增速大于后者的，但最大速率时其平稳斜率为断崖式骤增；峰值点总能量及其增长比均随CFRP层数的增加而增大，且CFRP层数对煤峰值点总能量及其增长比影响的显著性明显优于加载速率的，获得了不同速率下峰值点总能量增长比的函数演化规律，并建立了兼顾考虑速率与CFRP层数的响应曲面；速率最小(大)时，峰值点耗散能率增长比均随CFRP层数增加而减小，且最大速率时其值约为速率最小时的6.03～8.87倍，1.67×10-3mm·s-1～1.67×10-2mm·s-1速率范围，峰值点耗散能率及其增长比均随层数增加而增大，获得了不同速率下峰值点耗散能率增长比的函数演化规律，并建立了兼顾考虑速率与CFRP层数的响应曲面；被动约束煤样弹性能耗比随轴变形增加，先快速陡降过渡为缓降至稳态拐点后又从缓增过渡为快速陡增的特点，呈“鱼钩”状，在峰值附近的弹性能耗比出现连续形似阶梯状突变，表明裂隙在快速发育。

关键词：加载速率煤被动约束单轴压缩试验能量耗散

不同加载速率下非均质煤样能量耗散损伤本构关系

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煤炭学报 2022年第S1期47卷 90-102页

作者：李庆文高森林胡露露禹萌萌刘艺伟曾杏钢祝青云曹行黄筱辽宁工业大学土木建筑工程学院辽宁锦州121001 辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000

为了探究加载速率对非均质煤样力学响应的影响,基于SAM-2000岩石力学试验系统,开展了不同加载速率下非均质煤样单轴压缩试验。结果表明:随加载速率增加,煤样飞溅煤屑尺度越大、飞溅距离越远、完整性越差、能量释放程度越猛烈,属于劈-剪... 详细信息

为了探究加载速率对非均质煤样力学响应的影响,基于SAM-2000岩石力学试验系统,开展了不同加载速率下非均质煤样单轴压缩试验。结果表明:随加载速率增加,煤样飞溅煤屑尺度越大、飞溅距离越远、完整性越差、能量释放程度越猛烈,属于劈-剪复合型破坏形态;峰值强度、弹性模量均随加载速率增加而先近似垂直骤增后再平稳增加,均满足有理函数Rational5关系;峰值应变先快速降低后逐渐趋于平稳,满足衰减指数函数关系;峰值点总能量随加载速率增加,先近似垂直骤增后再平稳减小,弹性能先近似垂直骤增后再平稳增加,两者变化规律均满足有理函数Rational 5关系;耗散能随加载速率增加产生2个拐点,先以近似垂直骤降至第1拐点后再近似垂直陡升至第2拐点,再快速减小;比吸能随加载速率增加先近似垂直陡增至拐点后,接着快速下降,再平缓减小;峰值时弹性能占比均高于破坏时弹性能占比,且两者之间至少相差40.12%,峰值时总能量以弹性能为主、耗散能为辅,破坏时反之亦然;推导了不同加载速率下煤样能量耗散损伤本构关系,且拟合度高。

关键词：加载速率非均质煤样单轴压缩试验能量耗散损伤本构关系

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CFRP布均匀约束煤圆柱轴压性能

复合材料学报 2022年第11期39卷 5611-5624页

作者：李庆文胡露露曹行曾杏钢高森林祝青云刘艺伟禹萌萌黄筱辽宁工业大学土木建筑工程学院锦州121001

为扩大纤维增强树脂复合材料(FRP)加固组合结构的应用范围,改善煤矿采空区煤柱的承载能力和变形能力,对碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)均匀约束煤圆柱的轴压性能进行了研究。试验结果表明:因CFRP的均匀约束,致使煤圆柱破坏时基本保持原状... 详细信息

为扩大纤维增强树脂复合材料(FRP)加固组合结构的应用范围,改善煤矿采空区煤柱的承载能力和变形能力,对碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)均匀约束煤圆柱的轴压性能进行了研究。试验结果表明:因CFRP的均匀约束,致使煤圆柱破坏时基本保持原状,断口位置约为0.25~0.5倍煤样高度范围,轴向变形能力至少提高1.5倍;单、双层CFRP约束煤圆柱的峰值强度分别提高了3.56~6.34倍、6.33~11.21倍;相同CFRP布层数时,随加载速率的增大,CFRP约束煤圆柱的强度增强比则逐渐降低,且CFRP层数越多,降低趋势越显著;CFRP层数对峰值强度的影响要比加载速率对峰值强度的影响更显著,加载速率对破坏时间的影响要比CFRP层数对破坏时间的影响更显著。获得了兼顾加载速率与CFRP层数的强度增强比三维可视化映射函数;建立了CFRP布约束煤圆柱的修正Richart强度分析模型,整体绝对误差评价指标表明模型性能优越,精度较高。

关键词： CFRP 均匀约束约束煤圆柱强度增强比强度模型

基于超临界CO2溶胀的老化沥青胶砂的再生性能与机理研究

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基于超临界CO2溶胀的老化沥青胶砂的再生性能与机理研究

作者：曾杏彬广州大学

学位级别：硕士

沥青路面的养护翻新工程会产生大量废旧沥青混合料（Reclaimed asphalt pavement,简称RAP）,每年翻修养护产生的废弃料数量高达有2亿吨之多。经精细分离处理后得到的RAP粗集料沥青含量较低且变异性较小,再生利用率较高。然而,由于RAP细... 详细信息

沥青路面的养护翻新工程会产生大量废旧沥青混合料（Reclaimed asphalt pavement,简称RAP）,每年翻修养护产生的废弃料数量高达有2亿吨之多。经精细分离处理后得到的RAP粗集料沥青含量较低且变异性较小,再生利用率较高。然而,由于RAP细料沥青含量高达8%-10%,再生剂/新沥青难以在较短的施工搅拌过程中与RAP细料内部旧沥青充分融合,严重影响再生沥青混合料性能,降低了路面的耐久性。因而在再生沥青混合料的级配设计中RAP细集料的掺配率较低,使得这些沥青含量高的RAP细集料处于低利用状态,未发挥其最大化可用价值,削弱了再生混合料的经济优势。鉴于此,本研究提出利用超临界CO2流体预处理RAP细集料的再生技术,期望在较低温度下促进再生剂更高效扩散渗透进入老化沥青胶浆内部,使得再生剂与老化沥青充分融合,提高RAP细集料的再生性能。本研究首先分析了基于超临界CO2溶胀的沥青、沥青胶浆和再生剂的物化特征,在此基础上研究了超临界CO2再生沥青胶浆高低温性能特征和沥青胶砂力学性能和高低温性能,最后采用分子动力学模拟探讨了再生剂在超临界CO2状态下的扩散机理。主要结论如下:（1）超临界CO2溶胀前后的沥青和再生剂红外光谱结果表明,超临界CO2溶胀沥青过程未有新的官能团产生,该过程属于物理变化,溶胀后的老化沥青胶浆体积蓬松,试件表面出现大量微细孔。（2）DSR试验结果表明,经过超临界CO2溶胀的再生沥青胶浆复数剪切模量、车辙因子和疲劳因子小于常规再生沥青胶浆,而相位角则相反。BBR试验结果表明,经过超临界CO2溶胀的再生沥青胶浆相较于常规再生沥青胶浆,低温抗开裂性能增强更明显。（3）单轴压缩试验和直接拉伸试验结果表明,与旧料沥青胶砂相比,常规再生沥青胶砂的抗压强度降低了19.4%,抗拉强度则下降了37%,超临界CO2再生沥青胶砂的抗压强度下降幅度更大,达到了35.3%,抗拉强度下降了46%。（4）锥入度试验结果表明,与旧料沥青胶砂相比,在60℃、70℃和80℃时,常规再生沥青胶砂的抗剪强度分别下降27%、22%和18%,超临界CO2再生沥青胶砂的抗剪强度分别下降41%、43%和53%。（5）沥青胶砂弯曲梁流变试验的结果表明,与旧料沥青胶砂相比,在-18℃、-12℃、-6℃时常规再生沥青胶砂的低温系数下降28%、34%和48%,超临界CO2再生沥青胶砂下降40%、45%和57%。超临界CO2再生沥青胶砂在低温下的抗开裂性能表现要优于常规再生沥青胶砂。（6）分子动力学模拟结果表明,与再生剂-老化沥青两相模型体系对比,CO2-再生剂-老化沥青体系中再生剂能随着CO2的扩散,被携带扩散渗透到老化沥青内部,与沥青分子更容易结合,补充沥青轻质组分。

关键词： RAP细集料沥青再生超临界CO2 溶胀渗透分子动力学

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初始含水率对城市污泥压缩及强度特性的影响

西华大学学报（自然科学版） 2021年第3期40卷 57-61页

作者：杨瑞敏汤友胜曾杏钢王梦茹何心宁安徽科技学院建筑学院安徽滁州233100 东南大学岩土工程研究所江苏南京210096

城市污泥具有含水率高、有机物含量高等特点,对污泥的处理及资源化利用影响较大。本文对不同初始含水率的污泥进行标准固结与无侧限抗压强度试验,研究初始含水率对污泥一维固结及强度特性的影响。结果表明:污泥的初始含水率越高,压缩性... 详细信息

城市污泥具有含水率高、有机物含量高等特点,对污泥的处理及资源化利用影响较大。本文对不同初始含水率的污泥进行标准固结与无侧限抗压强度试验,研究初始含水率对污泥一维固结及强度特性的影响。结果表明:污泥的初始含水率越高,压缩性越大;初始含水率低于最优含水率(约45%)时,压缩指数随含水率增大显著增大;含水率超过最优含水率后,压缩指数的变化趋于稳定;当初始含水率超过70%后,压缩指数随含水率的增大呈陡增趋势。初始含水率低于或接近最优含水率时,污泥表现出一定的结构性,当初始含水率高于最优含水率后,污泥的结构性逐渐丧失。初始含水率低于或接近最优含水率时,污泥应力应变关系呈软化型,超过最优含水率后,应力应变关系呈硬化型。本研究能够为污泥的处理和资源化利用提供一定的理论基础和技术支撑。

关键词：初始含水率城市污泥标准固结压缩特性无侧限抗压强度

新型手性三齿PNN配体锰配合物催化的芳香酮类化合物的不对称氢化反应研

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化学学报 2024年第7期82卷 736-741页

作者：江杏杏武卫龙任慧莹张凤莫文枝卢志强三峡大学生物与制药学院湖北宜昌443002 洛阳师范学院化学化工学院河南洛阳471934

非贵金属相较于贵金属具有廉价、低毒的特点,因此发展用于酮的不对称催化氢化的高效、低毒的非贵金属催化剂在近些年受到广泛关注,其中手性三齿PNN和PNP配体的锰配合物在多种酮的催化不对称氢化中表现出优异的性能,但就底物类型和催化... 详细信息

非贵金属相较于贵金属具有廉价、低毒的特点,因此发展用于酮的不对称催化氢化的高效、低毒的非贵金属催化剂在近些年受到广泛关注,其中手性三齿PNN和PNP配体的锰配合物在多种酮的催化不对称氢化中表现出优异的性能,但就底物类型和催化效率而言仍有待进一步提升.基于此,本工作将廉价易得的8-氨基喹啉骨架引入面手性二茂铁中合成了一系列含芳胺NH的三齿PNN配体L1~L4,并将其Mn配合物成功用于简单芳基酮、苯并环烷酮、α氨基酮等的催化不对称氢化(达到98%ee,1000 TON).反应使用K_(2)CO_(3)作碱,EtOH作溶剂,对(S)-phenylephrine的重要中间体β-氨基醇2-49进行克级规模制备,证明了该催化体系具有潜在的工业应用性.对配合物Mn-L的高分辨质谱和红外光谱的初步表征和分析,暗示其结构中含两个CO.

关键词：芳胺NH 手性PNN配体锰配合物催化不对称氢化手性醇

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基于先验知识和网格监督的手部姿态估计

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 138-147页

作者：孙迪钢张平华南理工大学计算机科学与工程学院广东广州510006

手部自遮挡和深度信息缺失使得由单目RGB图像进行三维手部姿态估计存在关节相对深度估计不够准确、生成的姿态违背手部生物力学约束等问题。为解决此问题,文中结合手部结构中蕴含的先验知识以及手部网格信息,提出一种基于先验知识和网... 详细信息

手部自遮挡和深度信息缺失使得由单目RGB图像进行三维手部姿态估计存在关节相对深度估计不够准确、生成的姿态违背手部生物力学约束等问题。为解决此问题,文中结合手部结构中蕴含的先验知识以及手部网格信息,提出一种基于先验知识和网格监督的深度神经网络。手部骨架的铰链式结构意味着关节三维位置在二维图像平面和深度方向的投影之间存在着特定关系,但个体之间的手部结构差异导致难以对其进行直观的形式化描述,为此文中提出通过学习来对其进行拟合。同一手指的关节位置和骨骼长度、同一手指的不同分段以及不同手指的弯曲方向之间也存在特定关系,文中将其设计为损失函数,用于监督网络训练。所提出的神经网络在估计手部姿态的同时并行生成手部网格,通过网格标注监督网络训练,优化姿态估计,且不增加网络复杂度。使用混合数据集对神经网络进行了训练,以进一步提高其泛化能力。实验结果表明,所提方法在多个数据集的内部交叉验证精度、跨数据集验证精度、模型的时间和空间复杂度等方面都优于其他方法,手部结构先验知识和网格监督在提升姿态估计精度的同时保持了神经网络结构的紧凑性。

关键词：手部姿态估计手部形状估计先验知识手部网格