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冻融与氯盐侵蚀耦合作用下GO-RAC的耐久性能

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建筑材料学报 2023年第11期26卷 1183-1191页

作者：郭凯佟舟张树峰潘文浩刘琳沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168 沈阳建筑大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110168

通过混凝土抗冻性快冻法试验,研究了氧化石墨烯再生粗骨料混凝土(GO-RAC)在冻融循环与氯盐侵蚀耦合作用下的耐久性能,测试分析了GO-RAC的相对动弹性模量、质量损失率、抗压强度及氯离子侵蚀情况.结果表明:冻融循环与氯盐侵蚀的耦合作用... 详细信息

通过混凝土抗冻性快冻法试验,研究了氧化石墨烯再生粗骨料混凝土(GO-RAC)在冻融循环与氯盐侵蚀耦合作用下的耐久性能,测试分析了GO-RAC的相对动弹性模量、质量损失率、抗压强度及氯离子侵蚀情况.结果表明:冻融循环与氯盐侵蚀的耦合作用加速了再生粗骨料混凝土(RAC)的劣化损伤,经历72次冻融循环后不同GO掺量GO-RAC的相对动弹性模量均降至其初始值的60%以下,宏观劣化程度较普通RAC有不同程度的降低;由于耦合初期侵蚀产物的填充致密效应,GO-RAC的抗压强度呈现先增大后减小的趋势;GO-RAC在冻融循环与氯盐侵蚀耦合作用下的Cl-分布符合Fick第二定律,表面的Cl-质量比随着耦合次数的增加呈指数形式增大,扩散系数随着耦合次数的增加先减小后增大.

关键词：氧化石墨烯再生粗骨料混凝土冻融循环氯盐侵蚀耦合作用耐久性

深部工程岩体温度与渗流耦合作用下复杂应力场反演方法

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工程力学 2024年第6期41卷 188-201页

作者：周家兴王金安李飞清华大学水利水电工程系北京100084 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

深部地质体应力场的复杂性可归因于高地温和高岩溶水压覆存环境中的岩体非线性特征和局部构造应力场重构。该文结合岩体在流-固-热多场耦合作用下的力学响应机制,建立了能够解析深部各应力测点构造信息特征的非线性反演与优化方法。系... 详细信息

深部地质体应力场的复杂性可归因于高地温和高岩溶水压覆存环境中的岩体非线性特征和局部构造应力场重构。该文结合岩体在流-固-热多场耦合作用下的力学响应机制,建立了能够解析深部各应力测点构造信息特征的非线性反演与优化方法。系统地分析了深部地质体温度场—渗流场—地应力场的耦合作用,以及温度场和渗流场对地应力场的影响机理,开展了三山岛金矿区深部岩体在不同围压及孔隙水压力作用下的三轴压缩试验,探究了深部岩体物理力学参数随不同孔隙水压及围压的非线性变化规律。提出了一种非线性特征延扩迭代算法(NCEI算法),该算法能够对各区域实测地应力数据中“弱”非线性与连续性部分的特征信息进行整体优化拟合,以及对局部构造区地应力中“强”非线性和非连续部分的特征信息进行强化解析。基于ABAQUS软件的二次开发接口,编写出多耦合计算子程序,实现了岩体地应力场—温度场—渗流场的耦合迭代计算,并对三山岛矿区深部地应力场进行了反演计算和分析。反演结果表明,考虑岩体多场耦合作用下的NCEI算法的各测点应力分量的平均反演精度为85.62%,高于BP神经网络算法与不考虑岩体耦合作用下NCEI算法的反演计算结果。因此,该研究方法可充分考虑深部地质环境的特征,为深部岩体复杂地应力场的反演与构建提供新的思路。

关键词：深部岩体地应力温度场渗流场耦合作用

锈蚀-疲劳耦合作用下钢筋混凝土梁挠度计算方法研究

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工程力学 2023年第S01期40卷 207-212,247页

作者：李鹏飞许乐欣毛燕韩旭董振华交通运输部公路科学研究院北京100088 大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026 山东金衢咨询设计有限公司山东济南250014

为探究锈蚀-疲劳耦合作用下钢筋混凝土梁的结构力学行为及刚度退化规律,设计了3组不同应力幅作用的钢筋混凝土梁锈蚀-疲劳耦合持荷试验,分析了各试验梁的疲劳寿命及刚度演化规律。结果表明,钢筋、混凝土疲劳和钢筋的锈蚀耦合作用下,钢... 详细信息

为探究锈蚀-疲劳耦合作用下钢筋混凝土梁的结构力学行为及刚度退化规律,设计了3组不同应力幅作用的钢筋混凝土梁锈蚀-疲劳耦合持荷试验,分析了各试验梁的疲劳寿命及刚度演化规律。结果表明,钢筋、混凝土疲劳和钢筋的锈蚀耦合作用下,钢筋混凝土构件的疲劳寿命显著降低,疲劳梁和锈蚀疲劳耦合梁的挠度发展曲线均呈现“突增-稳定-突增”的变化规律,且锈蚀疲劳耦合梁在第二阶段的挠度发展速率要远大于同应力幅下的疲劳加载梁。该方法在既有规范基础上分别改进了现有疲劳梁和锈蚀疲劳耦合作用下结构的挠度计算方法,可以有效考虑钢筋疲劳作用、外荷载应力幅、混凝土模量退化、钢筋锈蚀等因素的影响,其计算值与试验值吻合较好,验证了该文提出的刚度计算模型的有效性。

关键词：桥梁工程钢筋混凝土梁锈蚀-疲劳耦合作用刚度退化

碳化与列车荷载耦合作用下城市轨道交通U型梁腐蚀疲劳寿命评估

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第2期53卷 747-755页

作者：崔晨星宋力陈桂香余志武中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学高速铁路建造技术国家工程研究中心湖南长沙410075 河南工业大学土木工程学院河南郑州450001

为了研究碳化环境与重复列车荷载耦合作用下城市轨道交通U型梁的疲劳损伤演化规律以及腐蚀疲劳性能,提出一种考虑碳化锈蚀与疲劳耦合效应的城市轨道交通U型梁腐蚀疲劳寿命评估方法,研究混凝土保护层疲劳开裂对钢筋锈蚀的加速效应以及钢... 详细信息

为了研究碳化环境与重复列车荷载耦合作用下城市轨道交通U型梁的疲劳损伤演化规律以及腐蚀疲劳性能,提出一种考虑碳化锈蚀与疲劳耦合效应的城市轨道交通U型梁腐蚀疲劳寿命评估方法,研究混凝土保护层疲劳开裂对钢筋锈蚀的加速效应以及钢筋锈蚀对疲劳抗力的影响。针对某城市轨道交通高架线的30 m预应力混凝土U型梁,采用该方法评估该U型梁在设计工况下的疲劳损伤演化规律和腐蚀疲劳寿命,并分析不同列车通行频率和碳化环境对疲劳损伤演化及腐蚀疲劳寿命的影响。研究结果表明:在所设计的碳化环境和列车通行频率下,U型梁的腐蚀疲劳寿命为403 a,表明U型梁的腐蚀疲劳性能良好;碳化环境和列车通行频率对U型梁腐蚀疲劳寿命影响较大;与设计工况相比,极端碳化环境和极限列车通行频率分别导致U型梁的腐蚀疲劳寿命下降30.28%和31.27%,在两者共同作用下,腐蚀疲劳寿命下降45.41%。

关键词：城市轨道交通 U型梁腐蚀疲劳寿命碳化锈蚀耦合作用疲劳损伤演化

爆炸冲击波与碎片耦合作用下化工储罐易损性研究

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华南理工大学学报（自然科学版） 2022年第4期50卷 129-141页

作者：赵杰赖恩陈国华华南理工大学安全科学与工程研究所广东广州510640 广东省安全生产科技协同创新中心广东广州510640

开展爆炸冲击波与碎片耦合作用下储罐易损性研究有助于提升化工园区的安全水平。基于能量密度与最大塑性应变准则,综合考虑爆炸冲击波和爆炸碎片的作用顺序及强冲击荷载作用下钢材的应变率效应,建立爆炸冲击波与碎片耦合作用下化工储罐... 详细信息

开展爆炸冲击波与碎片耦合作用下储罐易损性研究有助于提升化工园区的安全水平。基于能量密度与最大塑性应变准则,综合考虑爆炸冲击波和爆炸碎片的作用顺序及强冲击荷载作用下钢材的应变率效应,建立爆炸冲击波与碎片耦合作用下化工储罐破坏失效的极限状态方程。通过有限元模拟对比分析储罐理论临界破裂速度与数值模拟结果,验证了方程的合理性。对5000 m^(3)立式拱顶储罐易损性结果分析可知:材料应变率效应可削弱爆炸冲击波与碎片耦合作用对化工储罐造成的破坏,降低储罐易损性;爆炸冲击波、碎片的作用顺序会显著影响储罐的失效概率,且碎片先于冲击波作用时储罐易损性更高;由单一变量分析可知,耦合作用下储罐的易损性与爆源强度、碎片撞击载荷均呈正相关,但与碎片撞击角呈负相关。研究结果对预防由爆炸冲击波与碎片耦合作用导致的多米诺效应事故发生及制定事故防控策略具有指导意义。

关键词：爆炸冲击波碎片耦合作用储罐易损性多米诺效应

湿地土壤硫氧化-还原过程及其与其他元素的耦合作用研究进展

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应用生态学报 2022年第2期33卷 560-568页

作者：毛立孙志高陈冰冰胡星云武慧慧福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007 福建师范大学湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地福州350007 福建师范大学福建省亚热带资源与环境重点实验室福州350007 福建师范大学地理研究所福州350007

湿地土壤硫(S)的氧化-还原过程是硫循环的重要环节,其对于维持湿地系统的稳定与健康具有重要意义。本文综述了湿地土壤S的氧化-还原过程及影响因素,并分析了其与其他元素耦合机制的研究进展。湿地土壤S氧化-还原过程的影响因素主要涉及... 详细信息

湿地土壤硫(S)的氧化-还原过程是硫循环的重要环节,其对于维持湿地系统的稳定与健康具有重要意义。本文综述了湿地土壤S的氧化-还原过程及影响因素,并分析了其与其他元素耦合机制的研究进展。湿地土壤S氧化-还原过程的影响因素主要涉及生物因子(植物、微生物、底栖动物及人类活动等)和非生物因子(温度、水分和粒度等物理因素及pH、盐度、有机质等化学因素),而其与其他元素的耦合作用主要涉及碳(C)、氮(N)、磷(P)等生源元素以及铁(Fe)、锰(Mn)等金属元素。鉴于当前湿地土壤S氧化-还原过程影响机制揭示不深入、耦合作用研究不均衡及生态效应探讨不充分等问题,未来应重点加强S氧化-还原过程的关键功能微生物研究,强化其与痕量元素迁移转化的耦合机理研究,重视其与其他元素耦合作用的生态效应研究。

关键词：湿地土壤硫氧化-还原过程影响因素耦合作用

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燃料物性参数对瓦斯煤尘复合爆炸的耦合作用

爆炸与冲击 2022年第11期42卷 171-182页

作者：郭佳琪裴蓓徐梦娇李世梁韦双明胡紫维煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454003 河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454003

为研究瓦斯煤尘复合爆炸影响因素的耦合规律,对煤粉质量浓度、甲烷体积分数、煤粉粒径、煤粉种类等4种影响因素进行了多因素与单因素实验分析。通过正交实验,将各因素对爆炸的影响进行了定量分析,结果表明,4个因素对最大爆炸压力p_(max... 详细信息

为研究瓦斯煤尘复合爆炸影响因素的耦合规律,对煤粉质量浓度、甲烷体积分数、煤粉粒径、煤粉种类等4种影响因素进行了多因素与单因素实验分析。通过正交实验,将各因素对爆炸的影响进行了定量分析,结果表明,4个因素对最大爆炸压力p_(max)的影响由强到弱依次为:甲烷体积分数、煤粉质量浓度、煤粉种类、煤粉粒径;对最大爆炸压力上升速率(dp/dt)_(max)的影响程度由强到弱依次为:甲烷体积分数、煤粉质量浓度、煤粉粒径、煤粉种类。对于体积分数为9%、11%的甲烷,复合体系的p_(max)随煤粉的质量增加而减小。当煤粉质量浓度增加到100、200 g/m3时,在与体积分数为6%的甲烷耦合作用下,会产生更强的“激励”作用,且煤粉浓度较大时,挥发分低的煤种最佳瓦斯浓度会降低。甲烷体积分数存在临界值,该临界值会改变挥发分因素的影响方式:低于此临界值时,高挥发分煤尘体系的(dp/dt)_(max)更高,(dp/dt)_(max)来临时间更短;高于此临界值时,低挥发分体系具有更高的爆炸强度。粒径影响挥发分的作用,粒径越大,挥发分的影响差异越明显。当甲烷体积分数为11%时,挥发分高的煤尘更容易受粒径的影响,直径小的煤尘体系,爆炸系数Kst更小;而低挥发分煤粉在甲烷体积分数接近当量时受粒径影响更明显。

关键词：瓦斯煤尘气粉爆炸影响因素耦合作用

地震与降雨耦合作用下堆积体滑坡模型试验及稳定性研究

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岩土工程学报 2022年第S1期44卷 58-62页

作者：杨校辉陈昆全刁显锋周廷昱兰州理工大学土木工程学院西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心(兰州理工大学)

白龙江流域堆积体滑坡时常发生且灾变机理复杂，以舟曲县江顶崖滑坡为依托，采用物理模型试验、理论分析与有限元数值模拟的手段，深入研究堆积体滑坡的变形破坏机理并改进稳定性计算模型。结果表明：(1)前缘江水冲刷对滑坡呈典型牵引... 详细信息

白龙江流域堆积体滑坡时常发生且灾变机理复杂，以舟曲县江顶崖滑坡为依托，采用物理模型试验、理论分析与有限元数值模拟的手段，深入研究堆积体滑坡的变形破坏机理并改进稳定性计算模型。结果表明：(1)前缘江水冲刷对滑坡呈典型牵引式作用，属于滑坡整体稳定性的不利因素。(2)滑坡震后降雨不利因素的叠加属于灾害链效应，地震后滑坡土体强度降低，然后降雨在滑坡土体中沿下滑方向渗透，并且降雨引起江水上涨会增强滑坡前缘江水冲刷作用。(3)在地震与降雨耦合作用下，滑坡模型中、后部裂缝发展明显，坡体前缘变形较大，变形特征与现场实际情况一致。(4)基于折线形滑裂面滑坡的不平衡推力法，综合考虑地震惯性力与渗透力的作用，改进了地震与降雨耦合作用下堆积体滑坡稳定性计算公式，计算得出耦合作用下滑坡稳定性系数较低，为不稳定状态。研究成果为此类滑坡稳定性分析与防治提供科学依据。

关键词：堆积体滑坡耦合作用模型试验稳定性计算数值模拟

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多因素耦合作用对甲烷爆炸特性的影响

爆炸与冲击 2023年第3期43卷 18-27页

作者：刘可心刘炜孙亚松西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072 西北工业大学太仓长三角研究院计算物理与能源科学中心江苏太仓215400

为了探究多因素耦合作用对甲烷爆炸特性的影响,采用1.2 L圆柱形爆炸装置,结合自主设计和搭建的可燃气体爆炸试验平台,从最大爆炸压力的角度分析了不同当量比φ(0.6~1.4)、初始温度T0(25~200℃)和初始压力p0(0.1~0.5 MPa)耦合条件对甲烷... 详细信息

为了探究多因素耦合作用对甲烷爆炸特性的影响,采用1.2 L圆柱形爆炸装置,结合自主设计和搭建的可燃气体爆炸试验平台,从最大爆炸压力的角度分析了不同当量比φ(0.6~1.4)、初始温度T0(25~200℃)和初始压力p0(0.1~0.5 MPa)耦合条件对甲烷爆炸特性的影响规律。在此基础上,基于实验获得的最大爆炸压力数据,利用1stOpt构建了甲烷最大爆炸压力与当量比、初始温度和初始压力的非线性回归预测模型。结果表明:在初始温度和初始压力耦合作用下,初始压力越高,初始温度对最大爆炸压力的影响越大;初始温度越高,初始压力对最大爆炸压力的影响越小。在初始压力和当量比耦合作用下,在研究的实验条件范围内,当φ1.2时,初始压力越高,最大爆炸压力的变化越显著。在初始温度和当量比耦合作用下,在实验条件范围内,当φ>1.15时,初始温度越高,最大爆炸压力的变化越显著。此外,通过将基于1stOpt预测模型的预测结果与实验测试结果相比较,发现二者之间的相对误差均小于10%,表明该预测模型具有较高的精度和适应性。

关键词：最大爆炸压力耦合作用甲烷-空气混合物预测模型