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钢桥疲劳裂纹扩展行为研究及可靠度更新分析

土木工程学报 2024年第7期57卷 1-9,70页

作者：苏三庆李俊廷王威刘馨为左付亮邓瑞泽西安建筑科技大学陕西西安710055

疲劳断裂失效一直是导致钢结构桥梁发生破坏的重要原因之一。为了更好地利用断裂力学对此失效行为进行研究,开展桥梁钢板件标准疲劳裂纹扩展试验。利用金属磁记忆无损检测技术监测疲劳裂纹扩展行为,分析疲劳裂纹扩展过程中磁信号的变化... 详细信息

疲劳断裂失效一直是导致钢结构桥梁发生破坏的重要原因之一。为了更好地利用断裂力学对此失效行为进行研究,开展桥梁钢板件标准疲劳裂纹扩展试验。利用金属磁记忆无损检测技术监测疲劳裂纹扩展行为,分析疲劳裂纹扩展过程中磁信号的变化情况。从理论及试验两方面探讨疲劳裂纹扩展长度磁信号量化方法,确定磁特征参数与裂纹扩展长度之间定量关系式。随后将所提关系应用于疲劳裂纹扩展剩余寿命预测确定性研究,并通过试验结果对其进行验证。最后考虑疲劳裂纹扩展的随机性及损伤信息更新的必要性,进一步开展疲劳可靠度评估研究。研究结果表明:磁信号梯度最大值可以较好地对裂纹扩展长度进行量化表征,剩余寿命预测结果与试验结果误差均在20%以内,基于磁信号的可靠性评估方法可以配合我们更好地制定桥梁维修及养护策略。

关键词：疲劳裂纹扩展金属磁记忆断裂力学疲劳寿命评估可靠度分析

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装配式站台雨棚抗震性能试验研究

铁道工程学报 2024年第7期41卷 69-74,86页

作者：常玉珍况久毅西安建筑科技大学西安710055

研究目的:为提高施工速度、降低成本,促进装配式技术在铁路设施建设中的发展和应用,提出基于“榫卯型”节点的装配式站台雨棚结构体系。为研究“榫卯”连接的装配式“Y”形单柱站台雨棚结构的抗震性能,设计并制作单层单跨两榀铺屋面板... 详细信息

研究目的:为提高施工速度、降低成本,促进装配式技术在铁路设施建设中的发展和应用,提出基于“榫卯型”节点的装配式站台雨棚结构体系。为研究“榫卯”连接的装配式“Y”形单柱站台雨棚结构的抗震性能,设计并制作单层单跨两榀铺屋面板装配式站台雨棚试件,通过低周反复加载试验分析破坏模式、滞回特性、承载力、延性和耗能能力等抗震性能,并采用有限元软件ABAQUS对试件进行参数分析。研究结论:(1)试件滞回曲线呈现出捏拢效应,表现出剪切滑移特征;(2)试件的极限层间位移角为1/17,试件的位移延性系数大于4.5,表现出良好的变形能力和延性;(3)塑性铰依次出现在扁梁梁端和预制柱柱脚,破坏模式为“梁铰”机制;(4)参数分析表明,随着雨棚柱纵筋配筋率的增加,雨棚的初始刚度、极限承载力和延性均增加,随着扁梁与柱线刚度、雨棚板板高增大,结构初始刚度、极限承载力增大,但结构延性降低;(5)本研究可为装配式站台雨棚在铁路设施施工应用以及工程设计方面提供依据。

关键词：装配式站台雨棚榫卯型节点拟静力试验抗震性能参数分析

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润湿性影响薄液膜沸腾传热的分子动力学研究

物理学报 2024年第9期73卷 26-35页

作者：白璞王登甲刘艳峰西安建筑科技大学绿色建筑全国重点实验室西安710055 西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院西安710055

纳米尺度下表面润湿性如何影响薄液膜沸腾传热仍是一个具有挑战性的研究. 本研究采用分子动力学方法探讨壁面润湿性影响纳米尺度薄液膜沸腾换热的机制. 结果发现: 亲水表面能够显著地提升沸腾换热性能, 有较早的沸腾起始时间, 较高的... 详细信息

纳米尺度下表面润湿性如何影响薄液膜沸腾传热仍是一个具有挑战性的研究. 本研究采用分子动力学方法探讨壁面润湿性影响纳米尺度薄液膜沸腾换热的机制. 结果发现: 亲水表面能够显著地提升沸腾换热性能, 有较早的沸腾起始时间, 较高的升温速率、热流密度和界面导热率, 以及较小的界面热阻. 通过建立二维表面势能模型, 揭示表面润湿性影响纳米尺度沸腾换热的机理. 亲水壁面的表面势能为-0.34 eV, 而疏水壁面的表面势能仅为-0.09 eV, 提升表面润湿性强化沸腾传热的本质原因是表面势能绝对值的提高. 此外, 通过计算分子间的相互作用能, 揭示了纳米尺度下亲疏水壁面的成核机理. 水分子-亲水壁面、水分子-疏水壁面和水分子内部的相互作用能分别为 1.57, 0.26 和 0.48 eV/nm^(2). 亲水表面的界面能大于水分子内部的相互作用能, 因此亲水表面上气泡成核发生在水膜内部;疏水表面上的界面能比水分子内部的相互作用能弱, 疏水表面的气泡成核发生在固/液界面处. 本研究揭示了表面润湿性如何影响纳米尺度薄液膜沸腾传热和气泡成核的主要机制.

关键词：润湿性表面势能相互作用能薄液膜沸腾分子动力学

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近场地震作用下风力发电塔结构振动台试验研究

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土木工程学报 2024年第8期57卷 49-57页

作者：徐亚洲孟莹丁艳琼西安建筑科技大学陕西西安710055

为研究近场脉冲型地震和竖向地震分量对风力发电塔结构地震响应的影响,以2MW风力发电塔结构为原型,按缩尺比为1/20进行模拟地震振动台试验。选用脉冲型地震Westmorland记录和Chi-Chi记录以及普通地震Taft记录和El-Centro记录作为输入地... 详细信息

为研究近场脉冲型地震和竖向地震分量对风力发电塔结构地震响应的影响,以2MW风力发电塔结构为原型,按缩尺比为1/20进行模拟地震振动台试验。选用脉冲型地震Westmorland记录和Chi-Chi记录以及普通地震Taft记录和El-Centro记录作为输入地震动。对比分析结构的动力特性,脉冲效应对结构地震响应的影响,竖向地震分量对结构的地震响应的影响。试验结果表明:在试验过程中风力发电塔结构一直处于弹性工作状态;脉冲型近场地震动对结构的加速度响应、位移响应和应变响应具有显著的影响;竖向地震动分量对塔顶水平加速度响应和水平位移响应的影响较小,但对结构的竖向加速度和竖向位移有显著的影响。因此为提高风力发电塔结构的抗震能力,在结构设计中应更加考虑近场地震的脉冲效应和竖向地震效应的影响。

关键词：风力发电塔脉冲效应竖向地震地震响应振动台试验

纳米罗勒精油/聚乙烯吡咯烷酮-聚乙烯醇水凝胶伤口敷料制备及性能表征

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复合材料学报 2024年第2期41卷 748-760页

作者：徐密张良何志仙西安建筑科技大学化学与化工学院西安710311 西安建筑科技大学分析测试中心西安710311

罗勒精油(Basil essential oil,BEO)是一种绿色、安全的抑菌剂。然而,BEO的强挥发性限制了其在抑菌伤口敷料领域的应用。本文采用纳米沉淀法制备了纳米罗勒精油(BEO@Zein(玉米醇溶蛋白)),然后将其负载在以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚乙烯醇... 详细信息

罗勒精油(Basil essential oil,BEO)是一种绿色、安全的抑菌剂。然而,BEO的强挥发性限制了其在抑菌伤口敷料领域的应用。本文采用纳米沉淀法制备了纳米罗勒精油(BEO@Zein(玉米醇溶蛋白)),然后将其负载在以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚乙烯醇(PVA)为基材的水凝胶上,通过冻融循环形成了BEO@Zein/PVPPVA水凝胶伤口敷料,对BEO@Zein和水凝胶的微观形貌和结构进行表征,对水凝胶的抑菌性能、力学性能、溶胀保湿性、降解性、血液相容性进行研究。结果表明:BEO@Zein形成了以BEO为核、Zein为壳的纳米球形结构(平均粒径为56.3 nm),显著降低了BEO挥发性。BEO@Zein/PVP-PVA水凝胶可以缓慢释放BEO,从而表现出优异的缓释抑菌性能。因此,BEO@Zein/PVP-PVA水凝胶具有良好的抑菌持久性(超过72 h)。此外,水凝胶还表现出显著的抗细菌生物膜性能。BEO@Zein/PVP-PVA水凝胶的力学性能、溶胀保湿性、降解性和血液相容性均表现良好。研究表明:BEO@Zein/PVP-PVA水凝胶是一种良好的伤口敷料材料。

关键词：伤口敷料抑菌性能纳米罗勒精油纳米沉淀法水凝胶

电沉积NiCu合金锚定Co_2P纳米线调控电子结构增强的析氢反应

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高等学校化学学报 2024年第4期45卷 87-95页

作者：刘文欢王康康窦嘉阳张彤琛董社英西安建筑科技大学化学与化工学院西安710055

发展高效稳定的析氢反应(HER)是实现电解水技术广泛应用于工业的关键.本文以泡沫镍(NF)为基材,通过水热-热解-电沉积法合成了具有三维高分散非均相的HER催化剂CuAl@Co_(2)P/NF.研究发现,晶面与非晶面异质结的形成增加了该催化剂自身的... 详细信息

发展高效稳定的析氢反应(HER)是实现电解水技术广泛应用于工业的关键.本文以泡沫镍(NF)为基材,通过水热-热解-电沉积法合成了具有三维高分散非均相的HER催化剂CuAl@Co_(2)P/NF.研究发现,晶面与非晶面异质结的形成增加了该催化剂自身的活性位点,各元素之间的协同作用使体系内Co原子核外电子重新排布,降低了对吸附H^(*)的吸附能力,加快了析氢反应过程中的反应动力学.该催化剂在碱性和酸性介质中均表现出良好的HER活性和稳定性,电流密度为10 mA/cm^(2)时的过电势分别为83和27 mV,尤其在碱性环境下连续工作72 h后的电位基本保持不变.

关键词：磷化物镍铜合金异质结电催化析氢反应

激光二极管端泵方形Tm:YAG复合晶体的热效应

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红外与激光工程 2024年第3期53卷 129-138页

作者：任嘉欣李隆李昕阳杨恒鑫纪玉潇张春玲西安建筑科技大学理学院陕西西安710055 西安建筑科技大学应用物理研究所陕西西安710055

为了有效解决激光二极管端面泵浦激光晶体引起的热效应问题,引入复合晶体的概念,通过两种复合晶体模型(即单端键合和双端键合)来降低激光晶体的热效应。根据激光二极管端面泵浦激光晶体工作特点,建立端面泵浦方形Tm:YAG复合晶体热模型,... 详细信息

为了有效解决激光二极管端面泵浦激光晶体引起的热效应问题,引入复合晶体的概念,通过两种复合晶体模型(即单端键合和双端键合)来降低激光晶体的热效应。根据激光二极管端面泵浦激光晶体工作特点,建立端面泵浦方形Tm:YAG复合晶体热模型,利用热传导理论,用有限元分析法对复合晶体的温度场、热应力场和形变量进行了数值计算,分析了单端/双端键合方式、未掺杂晶体长度、增益晶体长度对方形复合晶体内部温度场及形变量的影响。结果表明,平衡状态下,激光二极管泵浦功率为30 W、泵浦光斑半径为400μm时,YAG晶体厚度c_(1)为1 mm,增益晶体厚度c_(2)为1.5 mm,方形单端键合和双端键合的Tm:YAG复合晶体内部最大温升分别为81.2、77.9℃;内部最大应力分别为146、104 MPa;热形变量为0.468、0.172μm。可见,复合晶体能有效缓解晶体的温升和热形变,且双端键合的方式降低晶体热效应的效果更好。当增益晶体厚度为2.6 mm以上时,两种键合方式对复合晶体内部最大温升的影响基本保持一致。该研究为方形Tm:YAG复合晶体的增益晶体厚度、未掺杂晶体厚度的选择提供了参考依据,也为实现Tm:YAG激光器高功率输出目标提供了理论指导。

关键词：激光二极管温度场热形变复合晶体单端键合双端键合

高比电容MOF衍生的介孔球状Co_(3)O_(4)/NiO/CuO

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材料导报 2024年第12期38卷 1-7页

作者：高雅倩赵亚娟谢会东胡昌宇王逸博王康康杨厂西安建筑科技大学化学与化工学院西安710055 西安建筑科技大学工程综合实训中心西安710055

通过溶剂热合成了CoNiCu-MOF金属有机框架化合物,并通过后续的煅烧制备了Co_(3)O_(4)/NiO/CuO电极材料。对材料的形貌和比表面积进行表征,并测量了材料在不同扫描速率下的循环伏安曲线和不同电流密度下的恒流充放电曲线以及循环稳定性... 详细信息

通过溶剂热合成了CoNiCu-MOF金属有机框架化合物,并通过后续的煅烧制备了Co_(3)O_(4)/NiO/CuO电极材料。对材料的形貌和比表面积进行表征,并测量了材料在不同扫描速率下的循环伏安曲线和不同电流密度下的恒流充放电曲线以及循环稳定性。将所得材料作为正极,活性炭作为负极组装了超级电容器器件,测量了器件的电化学性能。结果表明:Co_(3)O_(4)/NiO/CuO材料具有多孔结构和较大的可用比表面积(50.24 m2·g^(-1))。当电流密度为1 A·g^(-1)时,Co_(3)O_(4)/NiO/CuO的比电容高达3682.2 F·g^(-1)。所组装的Co_(3)O_(4)/NiO/CuO//AC非对称超级电容器的能量密度在1.45 V的电势窗口内达到186.8 Wh·kg^(-1),功率密度高达7249.8 W·kg^(-1)。Co_(3)O_(4)/NiO/CuO是一种性能优良的超级电容器电极材料,具有广阔的应用前景。

关键词：超级电容器金属有机框架电化学活性炭

激光二极管端泵Yb:YAG晶体的温度场及应力场

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红外与激光工程 2024年第3期53卷 110-117页

作者：李昕阳李隆任嘉欣贺政隆石镨宁江浩张春玲西安建筑科技大学理学院陕西西安710055 西安建筑科技大学应用物理研究所陕西西安710055

为了解决激光二极管端面泵浦Yb:YAG晶体引起的热效应问题,通过对晶体工作特点的分析,建立了周边冷却恒温、端面与空气存在热交换的有限元热模型。利用泊松方程,对Yb:YAG晶体的温度场、热应力场、热形变场和热透镜焦距进行了数值计算,并... 详细信息

为了解决激光二极管端面泵浦Yb:YAG晶体引起的热效应问题,通过对晶体工作特点的分析,建立了周边冷却恒温、端面与空气存在热交换的有限元热模型。利用泊松方程,对Yb:YAG晶体的温度场、热应力场、热形变场和热透镜焦距进行了数值计算,并定量分析了激光二极管泵浦光的高斯阶次、光斑半径和泵浦功率对激光晶体温度场的影响。研究结果表明:若激光二极管泵浦功率为50 W,耦合到泵浦面的光斑半径为400μm时,晶体尺寸为3 mm×3 mm×4 mm、掺杂浓度为5.0 at.%的Yb:YAG晶体端面的最高温升为59.2 K,最大热形变量为0.64567μm,晶体内稳定时最大应力为2.380×108 N/m^(2),热透镜焦距为19.99 mm,该条件下激光器可正常运行。研究结果为全固态Yb:YAG激光器的设计提供了理论依据。

关键词：热效应温度场有限元分析 Yb:YAG激光器端面泵浦