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聚酯纤维泡沫混凝土力学性能及孔结构研究

材料导报 2024年第1期38卷 105-112页

作者：王述红贡藩尹宏修占国东北大学资源与土木工程学院沈阳110819

纤维的掺加可有效地改善泡沫混凝土抗压强度低、脆性特征显著的缺陷,增强其工程适用性。本工作针对聚酯纤维对泡沫混凝土力学性能的改善开展试验研究,选定密度等级为700 kg/m3的泡沫混凝土,考虑不同纤维体积掺量(0.1%、0.2%、0.3%和0.4%... 详细信息

纤维的掺加可有效地改善泡沫混凝土抗压强度低、脆性特征显著的缺陷,增强其工程适用性。本工作针对聚酯纤维对泡沫混凝土力学性能的改善开展试验研究,选定密度等级为700 kg/m3的泡沫混凝土,考虑不同纤维体积掺量(0.1%、0.2%、0.3%和0.4%)对其抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度以及延性的影响。结果表明:纤维掺量为0.1%时,材料表现出较优的抗压和劈裂抗拉性能,28 d强度分别增加了86.4%和91.3%;纤维掺量为0.2%时,材料表现出较优的抗折性能,28 d抗折强度提升了39.1%。试样破坏形态和应力-应变曲线表明,聚酯纤维可有效地提升泡沫混凝土的延性。最后,运用图像分析处理法分别获得了五组试件的孔结构参数,从细观孔结构的角度讨论了聚酯纤维对泡沫混凝土抗压强度的影响机理。

关键词：泡沫混凝土聚酯纤维力学性能孔结构图像处理

PVDF纳米纤维膜对工业除尘滤料的性能强化

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东北大学学报（自然科学版） 2024年第3期45卷 422-429页

作者：柳静献杜月东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

为了利用聚偏氟乙烯(PVDF)纤维膜的细直径和热/压电性提升过滤效率,用静电纺丝方法制备了PVDF纤维膜,通过SEM和XRD表征了PVDF纤维膜形貌和β晶相转化,并将PVDF纤维膜附着在PPS滤料上制备成PPS/PVDF复合滤料,对其过滤效率及压差特性进行... 详细信息

为了利用聚偏氟乙烯(PVDF)纤维膜的细直径和热/压电性提升过滤效率,用静电纺丝方法制备了PVDF纤维膜,通过SEM和XRD表征了PVDF纤维膜形貌和β晶相转化,并将PVDF纤维膜附着在PPS滤料上制备成PPS/PVDF复合滤料,对其过滤效率及压差特性进行了评估.结果表明:PVDF纤维膜无串珠结构,纤维直径分布在270~780 nm,中值427.3 nm,晶型结构以β晶相为主.随着风速升高,PPS/PVDF纤维膜复合滤料过滤效率下降更小,证明PVDF纤维膜的压电效应对微细粒子过滤效率有改善作用.随着温度的提高,PVDF纤维膜呈现热电性,复合滤料的过滤效率上升,当温度升高到70℃,其对小粒径0.3μm粒子过滤效率提升幅度最大为28.37%.

关键词：过滤效率压差特性聚偏氟乙烯压电性热电性

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压电过滤材料的传感性能及其在口罩中的应用

煤炭学报 2024年第7期49卷 3017-3024页

作者：王晨赫伟东毛宁柳静献东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

在劳动保护领域,实时监测劳动者的生理健康状态受到越来越多的关注。因呼吸中包含大量生理学信息,开发具有传感功能的可穿戴设备用于监测佩戴者呼吸状态成为研究热点。传统的商用呼吸监测装置价格昂贵、体积大、不易携带,限制了其在一... 详细信息

在劳动保护领域,实时监测劳动者的生理健康状态受到越来越多的关注。因呼吸中包含大量生理学信息,开发具有传感功能的可穿戴设备用于监测佩戴者呼吸状态成为研究热点。传统的商用呼吸监测装置价格昂贵、体积大、不易携带,限制了其在一线生产场所的使用,例如高粉尘质量浓度的矿山作业环境。为此,基于聚偏氟乙烯(PVDF)的压电性能,利用静电纺丝技术制备出具有传感性能的柔性PVDF纳米纤维膜,将高透气性碳纤维毡与PVDF纳米纤维膜设计为具有三明治结构的传感模块并嵌入到口罩中。传感模块将呼吸气流产生的机械能转化为电能,通过对电信号数据的采集和分析,完成对呼吸强度和呼吸频率的实时监测。结果表明:嵌有传感模块的口罩在不同呼吸状态下产生的压电信号有明显差异,在低强度(15 L/min)、中强度(50 L/min)和高强度(85 L/min)3种呼吸状态下,输出压电电压峰值分别为300、700、1100 mV,电压峰值出现频率分别为18、16、14次/min。因此,基于压电信号电压峰值及其出现频率的分析,可以实现佩戴者呼吸强度和呼吸频率等呼吸参数的实时监测。此外,研究通过XRD、FT-IR、TG等分析方法确定了PVDF纳米纤维膜的压电性与其β相晶体含量有关,为进一步改善PVDF纳米纤维膜的压电性能提供了依据。研发的具有传感功能的口罩可用于矿山工人劳作状态的实时呼吸监测,在工人工作状态异常时反馈给管理人员以便于及时采取处理措施。

关键词：聚偏氟乙烯传感模块呼吸信号监测口罩

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基于升降轨SAR数据的连续箱梁桥精细变形

东北大学学报（自然科学版） 2024年第3期45卷 391-400页

作者：魏恋欢王啸天敖萌李鑫东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

针对桥梁精细变形监测问题,提出一种考虑由温度引起的桥梁变形(简称温度变形)的升降轨合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)数据融合方法.首先,以连续箱梁桥为研究对象,分别使用升降轨SAR数据集,基于小基线子集干涉测量法(small ... 详细信息

针对桥梁精细变形监测问题,提出一种考虑由温度引起的桥梁变形(简称温度变形)的升降轨合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)数据融合方法.首先,以连续箱梁桥为研究对象,分别使用升降轨SAR数据集,基于小基线子集干涉测量法(small baseline subsets interferometric SAR,SBAS-InSAR)提取视线向(line-of-sight,LOS)变形;然后,利用最小二乘法构建温度变形模型,分离周期性温度变形与长期性趋势变形;最后,结合桥梁结构特征,基于时空插值和奇异值分解方法实现升降轨数据融合,提取温度变形、纵桥向(即桥梁延伸方向)及垂直向趋势变形,分析桥梁变形机制及变形成因.结果表明,该方法可提取精确的桥梁温度变形及三维变形,为桥梁健康监测提供可靠的方法支撑.

关键词：小基线子集连续箱梁桥温度变形建模数据融合三维变形

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连通设备粉尘爆炸泄压面积确定方法

东北大学学报（自然科学版） 2024年第2期45卷 276-281页

作者：李刚周雷张晓宇张凯东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

国内外相关标准提供了单体设备的泄压面积计算方法,但连通设备的准则尚属空白.通过FLACS数值模拟,以玉米淀粉为爆炸介质,探究了连通设备内的泄爆压力和压力上升速率.结果表明:当管道长度一定时,传爆容器内最大泄爆压力随泄压面积增加而... 详细信息

国内外相关标准提供了单体设备的泄压面积计算方法,但连通设备的准则尚属空白.通过FLACS数值模拟,以玉米淀粉为爆炸介质,探究了连通设备内的泄爆压力和压力上升速率.结果表明:当管道长度一定时,传爆容器内最大泄爆压力随泄压面积增加而降低;在设置相同泄压面积时,传爆容器内的最大泄爆压力随管道长度的增长而增大,且达到最大泄爆压力的时间也随之延后;传爆容器所需最小安全泄压面积大于同等大小单体设备的泄压面积,说明现有单体设备的泄压面积计算方法对于连通设备不适用.通过数值拟合,对标准中单体设备的泄压面积计算公式进行修正,使其满足连通设备安全泄压要求.研究结果为连通系统的防爆设计提供参考和依据.

关键词：连通设备粉尘爆炸数值模拟泄爆压力泄压面积

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基于壳聚糖的复合抑菌空气滤料制备与评估

东北大学学报（自然科学版） 2024年第2期45卷 270-275页

作者：柳静献赵琪东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

由于新冠疫情的暴发,人们对于室内空气质量有了更高的要求.探索既能过滤细微颗粒物,还能抑制和消杀微生物细菌、防止二次污染的过滤材料具有重要意义.以质量分数为1%的聚四氟乙烯(PTFE)乳液配制出不同壳聚糖质量浓度的浸渍液,利用直接... 详细信息

由于新冠疫情的暴发,人们对于室内空气质量有了更高的要求.探索既能过滤细微颗粒物,还能抑制和消杀微生物细菌、防止二次污染的过滤材料具有重要意义.以质量分数为1%的聚四氟乙烯(PTFE)乳液配制出不同壳聚糖质量浓度的浸渍液,利用直接浸渍后处理工艺制备出壳聚糖/涤纶/聚四氟乙烯复合抑菌空气滤料.利用大肠杆菌为实验菌落验证其抑菌性能,并对其织物特性、捕集效率及压差特性进行了研究.结果表明,壳聚糖质量浓度为12.5 mg/mL时复合滤料初始阻力最小,对PM_(2.5)粒子捕集效率达到93.88%,品质因子为0.02013,分别比原始滤料提高19.56%,0.0044,且对大肠杆菌的抑菌率为84.12%.综上所述,壳聚糖质量浓度为12.5 mg/mL,PTFE乳液质量分数为1%的浸渍液制备的壳聚糖/涤纶/聚四氟乙烯复合抑菌空气滤料兼具良好的过滤能力与抑菌效果.

关键词：壳聚糖复合抑菌空气滤料抑菌捕集效率过滤性能

基于t-SNE的多参数岩体结构面分步聚类方法

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岩土力学 2024年第5期45卷 1540-1550页

作者：李新正王述红侯钦宽董福瑞东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

结构面聚类是进行岩体稳定性评价的重要步骤。常用聚类方法多以产状作为分组依据,忽略了结构面物理特性指标对岩体稳定性的影响。针对分组依据单一化的不足,综合考虑结构面倾向、倾角、迹长、张开度、填充状态和粗糙度的影响,提出一种... 详细信息

结构面聚类是进行岩体稳定性评价的重要步骤。常用聚类方法多以产状作为分组依据,忽略了结构面物理特性指标对岩体稳定性的影响。针对分组依据单一化的不足,综合考虑结构面倾向、倾角、迹长、张开度、填充状态和粗糙度的影响,提出一种基于学生分布随机邻近嵌入(student-distributed stochastic neighbor embedding,简称t-SNE)的多参数岩体结构面分步聚类方法。首先,利用t-SNE算法对除产状外的结构面特征进行数据降维;进而利用模拟退火算法搜索K-means算法的全局最优初始值,并采用分步聚类思想完成聚类。研究表明:所提方法有效地解决了高维空间样本稀疏的问题,同时保留了数据的局部结构与全局结构。新方法相比于传统方法能对空间分布相似区内结构面的物理特性进行精确划分,分组精度更高,且在避免复杂权重值计算的条件下,能有效区分产状与物理特性参数对岩体稳定性的影响差异。最后,将所提方法应用于中国新疆某露天矿坡结构面实测数据分析中,所得分组结果合理可靠,进一步证明该方法在实际工程中的有效性。研究方法可为多参数岩体结构面的分步聚类提供参考。

关键词：岩体结构面多参数分步聚类 t-SNE K-means算法

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流化床反应室内铁矿石的临界流化特性

东北大学学报（自然科学版） 2024年第4期45卷 592-599页

作者：李志明韩跃新孙永升唐志东东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

U型反应室是悬浮焙烧装备的核心部件,明确其内物料的临界流化特性具有理论与实践意义.为此,自行搭建了冷态试验系统,并以赤铁矿粉、氧化铝粉为原料,研究了松动风量、物料性质对物料临界流化特性的影响规律,并对原有经验公式进行了修正.... 详细信息

U型反应室是悬浮焙烧装备的核心部件,明确其内物料的临界流化特性具有理论与实践意义.为此,自行搭建了冷态试验系统,并以赤铁矿粉、氧化铝粉为原料,研究了松动风量、物料性质对物料临界流化特性的影响规律,并对原有经验公式进行了修正.结果表明:临界流化气速随物料粒度、密度的增加而增加;在松动室床层为固定床的条件下,临界流化气速随松动风量的增大而减小;修正后的过程方程与试验数据吻合较好,可用于反应室内物料流化行为的预测.研究结果利于悬浮磁化焙烧技术实体化,对该技术工业应用具有一定的指导意义.

关键词：悬浮磁化焙烧炉流化床反应室冷态试验降速法临界流化特性

基于调整局部滤袋渗透率的袋式除尘器流量分配方法

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煤炭学报 2024年第7期49卷 3007-3016页

作者：林秀丽胡晓峰闫彩莲柳静献东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

矿山开采、矿石破碎等过程产生大量粉尘,袋式除尘器是去除含尘气流中颗粒物的有效设备。袋式除尘器在运行中存在滤袋过滤风量分配不均问题,现有增加导流板的方式增加了结构的复杂性。为解决中箱体下进风袋式除尘器滤袋质量流量分配不均... 详细信息

矿山开采、矿石破碎等过程产生大量粉尘,袋式除尘器是去除含尘气流中颗粒物的有效设备。袋式除尘器在运行中存在滤袋过滤风量分配不均问题,现有增加导流板的方式增加了结构的复杂性。为解决中箱体下进风袋式除尘器滤袋质量流量分配不均的问题,提出一种基于调整部分滤袋渗透率的滤袋质量流量均匀分配方法。首先,选择Realizable k-ε双方程模型进行模型袋式除尘器流场的数值模拟,通过数值模拟结果与模型实验的结果对比验证了模拟方法的正确性;然后建立安装160条滤袋的中箱体下进风除尘器几何模型,利用数值模拟方法分析了0.5~1.2 m/min过滤风速下除尘器内流场特征、滤袋的质量流量分配规律和均匀性;最后以1 m/min过滤风速下滤袋质量流量分配不均问题为例,设计了减小质量流量大的出口侧滤袋渗透率的方法;并根据达西公式和滤料阻力计算公式,给出了渗透率与滤料厚度、纤维直径和填充率之间的关系。结果表明:本研究模型下,过滤风速增高会使滤袋质量流量分配更不均匀,除尘器出口侧滤袋的质量流量逐渐增大;将流量偏大区域的8~10列滤袋的渗透率由2.0×10^(−11) m^(2)减小到1.7×10^(−11) m^(2),可使滤袋质量流量分布均方根偏差由0.158降低到0.099,且除尘器初始阻力的增长仅为6.1%,方法具有可行性。在滤料制作过程中可进行滤料渗透率的调整,故通过调整局部滤袋渗透率使滤袋质量流量分布均匀的方法可行。

关键词：流量分配渗透率过滤风速袋式除尘器质量流量