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风沙环境下钢结构表面涂层冲蚀行为与侵蚀机理研究

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摩擦学学报 2010年第1期30卷 26-31页

作者：郝贠洪邢永明杨诗婷内蒙古工业大学土木工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古工业大学理学院内蒙古呼和浩特010051

风沙环境的侵蚀和劣化作用严重影响着基础设施的安全耐久性.本文根据风沙环境特点,利用气流挟沙喷射法对钢结构涂层进行冲蚀试验,研究了涂层在风沙环境下的冲蚀磨损特性、冲蚀行为和侵蚀机理.结果表明:涂层磨损量随沙剂量和冲蚀速度的... 详细信息

风沙环境的侵蚀和劣化作用严重影响着基础设施的安全耐久性.本文根据风沙环境特点,利用气流挟沙喷射法对钢结构涂层进行冲蚀试验,研究了涂层在风沙环境下的冲蚀磨损特性、冲蚀行为和侵蚀机理.结果表明:涂层磨损量随沙剂量和冲蚀速度的增加而增加;侵蚀机理为在低角度冲蚀下,涂层主要受微切削作用,而在高角度冲蚀下,主要受冲蚀挤压变形作用,由于涂层强度低而韧性较好,其在低角度冲蚀下的磨损更为严重.

关键词：风沙涂层冲蚀侵蚀钢结构

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风沙对低矮建筑整体受力影响的风洞试验研究

土木工程学报 2017年第1期50卷 63-69页

作者：李正农王尚雨宫博丛顺范涛湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室湖南长沙410082 中国科学院太阳能热利用及光伏系统重点实验室北京100190

通过风洞测力试验,研究了不同沙浓度和风速条件下风沙对低矮建筑整体受力的影响。研究结果表明:和净风工况相比,风沙对低矮建筑整体受力有着较大影响。风沙对低矮建筑平均基底剪力系数有着明显的增大作用,且沙浓度越大,增大的越明显。... 详细信息

通过风洞测力试验,研究了不同沙浓度和风速条件下风沙对低矮建筑整体受力的影响。研究结果表明:和净风工况相比,风沙对低矮建筑整体受力有着较大影响。风沙对低矮建筑平均基底剪力系数有着明显的增大作用,且沙浓度越大,增大的越明显。而对于脉动基底剪力系数的影响,除了与沙浓度有关之外,还与指示风速有关。当风速较小时,风沙增大了试验房的脉动效应,而当风速较大时,风沙减小了试验房的脉动效应。

关键词：风沙低矮建筑测力试验剪力系数

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风沙对钢结构涂层的冲蚀磨损性能研究

建筑材料学报 2015年第4期18卷 596-600,607页

作者：郝贠洪段国龙任莹冯玉江宿廷杨风利张宏杰内蒙古工业大学土木工程学院内蒙古呼和浩特010051 中国电力科学研究院北京100055

采用气流挟沙喷射法,在不同的冲蚀速度、角度、浓度和时间等风沙冲蚀参数下,对钢结构涂层进行了风沙冲蚀的模拟试验,对试验材料质量损失、抗冲蚀磨损性能和微观失效表面进行了分析.结果表明:钢结构涂层的耐磨性较差;冲蚀率随冲蚀速度呈... 详细信息

采用气流挟沙喷射法,在不同的冲蚀速度、角度、浓度和时间等风沙冲蚀参数下,对钢结构涂层进行了风沙冲蚀的模拟试验,对试验材料质量损失、抗冲蚀磨损性能和微观失效表面进行了分析.结果表明:钢结构涂层的耐磨性较差;冲蚀率随冲蚀速度呈指数增长,在冲蚀角度为45°时存在低速和高速2个冲蚀阶段;涂层的质量损失在冲角为45°时最大,90°时最小,表现出从脆性材料向塑性材料过渡的特征;低冲角时,材料破坏方式以微切削作用为主,决定材料耐冲蚀性能的主要因素是其硬度;在高冲角时,材料破坏方式以挤压凿削作用为主,决定材料耐冲击性能的主要因素是其柔韧性;涂层质量损失随下沙率的增大在300g/min时出现峰值;涂层累积质量损失随时间大致呈线性增长,冲蚀过程存在明显的潜伏期、加速期和稳定期.

关键词：风沙冲蚀磨损钢结构涂层微切削

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风沙冲蚀下钢结构涂层的界面应力与破坏准则

西南交通大学学报 2023年第1期58卷 236-243页

作者：蔺鹏臻魏亚鹏乔叶伟兰州交通大学甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室甘肃兰州730070 中国铁路设计集团有限公司土建工程设计研究院天津300308 甘肃交建项目管理公司甘肃兰州730000

为表征和评价风沙冲蚀作用下钢结构涂层界面结合强度,以西北地区风沙流特征为背景,利用接触力学和界面力学理论建立了在风沙冲蚀作用下钢结构涂层的界面应力表达式.结合断裂力学理论和有限元分析方法,确定了钢结构涂层的界面起裂位置.... 详细信息

为表征和评价风沙冲蚀作用下钢结构涂层界面结合强度,以西北地区风沙流特征为背景,利用接触力学和界面力学理论建立了在风沙冲蚀作用下钢结构涂层的界面应力表达式.结合断裂力学理论和有限元分析方法,确定了钢结构涂层的界面起裂位置.在起裂位置处建立了考虑压应力影响的界面应力破坏准则.研究结果表明:当冲蚀角度为30°和60°时,最大界面剪应力分别位于冲蚀点前侧200 mm和180 mm处,最大界面压应力分别位于冲蚀点前侧100 mm和50 mm处,涂层界面的起裂位置为最大界面剪应力处.风沙冲蚀作用下涂层的界面应力破坏准则与莫尔-库伦强度准则相似,斜率的大小取决于沙粒的冲蚀角度,且当冲蚀角度为30°和60°时,斜率大小分别为-0.599和-0.467.

关键词：钢结构涂层破坏准则界面应力风沙

风沙冲蚀作用下钢结构涂层的应力计算与分布特征

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表面技术 2022年第6期51卷 214-220,266页

作者：蔺鹏臻魏亚鹏陈星兰州交通大学甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室兰州730070 兰州交通大学土木工程学院兰州730070

目的合理计算风沙冲蚀作用下钢结构涂层的应力,并客观反映其分布特征。方法基于接触力学和结构动力学理论,建立风沙侵蚀钢结构涂层时的冲蚀荷载表达式,利用位势理论推导出在冲蚀荷载作用下钢结构涂层的应力计算公式,并结合西北地区风沙... 详细信息

目的合理计算风沙冲蚀作用下钢结构涂层的应力,并客观反映其分布特征。方法基于接触力学和结构动力学理论,建立风沙侵蚀钢结构涂层时的冲蚀荷载表达式,利用位势理论推导出在冲蚀荷载作用下钢结构涂层的应力计算公式,并结合西北地区风沙流特征对钢结构涂层不同位置处的应力分布规律进行分析。结果涂层的面漆和中间漆厚度宜分别取165~210μm和145~165μm。面漆应具有良好的抗拉、抗压和抗剪性能,以防止发生表面开裂和次表层塑性屈服现象;中间漆的抗剪和抗压强度应分别不小于250 kPa和800 kPa。钢结构建筑物的最小迎风面积应尽可能垂直于风向,以降低风沙对钢结构建筑物的冲蚀破坏。结论在风沙冲蚀作用下钢结构涂层宜设置底漆、中间漆和面漆3层,且底漆、中间漆和面漆的厚度应依次增大;面漆抗压和抗剪强度均要优于中间漆和底漆,以防止表面开裂和次表层塑性屈服。

关键词：应力分析应力分布冲蚀荷载涂层风沙钢结构

一种改进的高浓度风沙图像的动态灰度阈值分割算法

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力学学报 2018年第3期50卷 699-707页

作者：梅凡民雒遂陈金广西安工程大学环境与化学工程学院西安710048 西安工程大学计算机科学学院西安710048

风沙跃移是塑造干旱区地貌的最主要的动力,其伴生的粉尘的释放、输送和沉降不但严重地影响了大气环境质量,也引起了全球气候系统和海洋系统的变化.单个沙粒轨迹形成是理解粒-床碰撞过程和风沙两相流耦合过程的重要纽带.高浓度风沙图像... 详细信息

风沙跃移是塑造干旱区地貌的最主要的动力,其伴生的粉尘的释放、输送和沉降不但严重地影响了大气环境质量,也引起了全球气候系统和海洋系统的变化.单个沙粒轨迹形成是理解粒-床碰撞过程和风沙两相流耦合过程的重要纽带.高浓度风沙图像处理算法是深入理解沙粒轨迹形成机制的关键技术.为了实现对高浓度风沙图像精细处理,本文提出了不依赖于经验参数的动态灰度阈值分割算法,它包括背景模板去噪、绿光通道灰度化处理、图像微分、灰度方差阈值目标检测和最大类间方差灰度阈值分割等,其中背景模板去噪和灰度方差阈值目标检测等是新算法的主要亮点.高浓度风沙图像分割实验显示,扣减背景模板去除了条纹状和斑点状的稳定噪声;图像微分和灰度方差阈值目标检测显著地提高了暗沙粒识别的数量并有效地去除了随机噪声;改进算法的沙粒有效识别个数(人机判读坐标一致的沙粒数目)、查全率(计算机提取沙粒数目与人工判读的实际沙粒数比值)和查准率(有效沙粒数目与实际沙粒数目的比值)分别为461,71%和86%,显著地高于传统算法对应的85,13%和82%,这表明新算法对高浓度风沙图像的分割效果良好.避免单粒子分割和表观重叠问题是进一步完善高浓度风沙图像的分割算法的可能途径.

关键词：风沙图像分割动态灰度阈值类间方差查全率查准率

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钢结构表面涂层受风沙冲蚀机理和评价方法

摩擦学学报 2014年第4期34卷 357-363页

作者：郝贠洪任莹段国龙朱敏侠冯玉江内蒙古工业大学土木工程学院内蒙古呼和浩特100051

内蒙古中西部地区钢结构表面涂层受风沙冲蚀磨损严重.在模拟钢结构涂层受风沙冲蚀磨损试验的基础上,应用扫描电子显微镜(SEM)观测涂层在不同冲蚀条件下的冲蚀磨损部位微观形貌,分析涂层材料受风沙冲蚀磨损的损伤机理,提出了评价涂层冲... 详细信息

内蒙古中西部地区钢结构表面涂层受风沙冲蚀磨损严重.在模拟钢结构涂层受风沙冲蚀磨损试验的基础上,应用扫描电子显微镜(SEM)观测涂层在不同冲蚀条件下的冲蚀磨损部位微观形貌,分析涂层材料受风沙冲蚀磨损的损伤机理,提出了评价涂层冲蚀磨损程度的计算方法.结果表明:低角度冲蚀时微切削作用占主导,硬度起决定作用,高角度冲蚀时挤压变形占主导,柔韧性起决定作用,由于涂层硬度较低,柔韧性好,所以高角度时涂层的耐冲蚀性能较好;最大冲蚀磨损失重量出现在45°左右,是由于该材料具有介于塑性和脆性材料之间的冲蚀磨损特性;速度越大,粒子的动能越大,冲蚀磨损失重量越大;在低浓度时,冲蚀磨损失重量随着浓度的增加而增加,而在高浓度时则出现下降的趋势;评价公式的计算结果与实验结果吻合.研究结果为钢结构涂层的耐久性研究提供了理论依据.

关键词：钢结构涂层风沙冲蚀机理评价方法

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钢结构涂层受风沙冲蚀程度评价和相似性分析

建筑材料学报 2015年第5期18卷 773-777,783页

作者：郝贠洪任莹段国龙朱敏侠杨风利张宏杰内蒙古工业大学土木工程学院内蒙古呼和浩特010051 中国电力科学研究院北京100055

针对内蒙古中西部地区钢结构体系表面涂层长期遭受风沙冲蚀这一现状,采用气流挟沙喷射法,对钢结构涂层受风沙冲蚀磨损的程度进行了研究及分析;提出了评价涂层冲蚀磨损程度的计算方法,并应用相似性理论将试验结果与实际工况进行了对比分... 详细信息

针对内蒙古中西部地区钢结构体系表面涂层长期遭受风沙冲蚀这一现状,采用气流挟沙喷射法,对钢结构涂层受风沙冲蚀磨损的程度进行了研究及分析;提出了评价涂层冲蚀磨损程度的计算方法,并应用相似性理论将试验结果与实际工况进行了对比分析.结果表明：涂层的冲蚀磨损质量损失随冲蚀速度的增加而增加;最大冲蚀磨损质量损失出现在冲蚀角度为45°时,最小冲蚀磨损质量损失出现在冲蚀角度为90°时;所提出的涂层冲蚀磨损程度评价公式计算结果与试验结果基本吻合;试验条件为下沙率360g/min,冲蚀速度30m/s,冲蚀时间12min的涂层冲蚀磨损结果,相当于强沙尘暴密集区的钢结构涂层受到5.05-83.0个月的冲蚀磨损.

关键词：钢结构涂层风沙冲蚀程度评价相似性理论

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高速铁路挡风墙防风沙效果研究

实验流体力学 2012年第4期26卷 63-67页

作者：周丹袁先旭杨明智许良中黄莎张雷中南大学轨道交通安全教育部重点实验室长沙410075 中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室四川绵阳621000

正在建设的兰新第二双线是世界首条穿越大风区的高速铁路。线路穿越风区最大瞬时风速达64m/s,并伴随大量沙砾,严重威胁列车运行安全。如何在大风条件下防止列车倾覆、保护受电弓和接触网安全,避免沙砾侵道、击碎车窗玻璃成为兰新第二双... 详细信息

正在建设的兰新第二双线是世界首条穿越大风区的高速铁路。线路穿越风区最大瞬时风速达64m/s,并伴随大量沙砾,严重威胁列车运行安全。如何在大风条件下防止列车倾覆、保护受电弓和接触网安全,避免沙砾侵道、击碎车窗玻璃成为兰新第二双线亟须解决的重要问题。本文通过数值计算、风洞试验和现场试验等方法,开展了挡风墙对列车的防风沙效果研究,研究结果表明:距轨面高2.5m以上的挡风墙对列车有较好的倾覆防护效果,防沙效果也较好,但对受电弓和接触网的接触安全防护效果较差,需要另外采取措施,确保受电弓和接触网的接触安全。

关键词：挡风墙数值模拟风洞试验风沙接触网