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油气爆炸载荷对储罐结构的毁伤机制及评估

油气储运 2024年

作者：蒋新生秦希卓储汇王赛林科宇中国人民解放军陆军勤务学院油料系

【目的】随着油料储存规模化程度扩大，地面储油罐的安全防护压力与日俱增，一旦发生火灾爆炸事故，极易引发多米诺事故，导致灾难性后果。为分析地面储油罐在油气爆炸荷载下失效情况，针对动荷载条件下对储油罐动力响应及损伤评估开展... 详细信息

【目的】随着油料储存规模化程度扩大，地面储油罐的安全防护压力与日俱增，一旦发生火灾爆炸事故，极易引发多米诺事故，导致灾难性后果。为分析地面储油罐在油气爆炸荷载下失效情况，针对动荷载条件下对储油罐动力响应及损伤评估开展研究。【方法】通过对不同油气体积分数与不同传播距离下油气爆炸外场超压参数进行测量分析，得到最危险油气体积分数（1.70%）下油气爆炸外场动荷载传播参数，结合量纲分析得到油气爆炸动荷载预测模型，运用仿真将动荷载作用于等比例地面储油罐模型。【结果】通过试验发现外场冲击波以出球状超压波形式向前方传播，油气持续燃烧时冲击波获得最大超压增量；通过对外场冲击波超压参数的分析拟合，得到超压参数随无量纲距离的变化规律，确定了油气爆炸动荷载预测模型，从而计算出地面储油罐在动荷载条件下的损伤准则；利用损伤准则对5 000 m3地面储油罐区内某一油罐发生爆炸时其他储油罐的动力响应情况进行评估，当储罐区发生多米诺爆炸事故时，两次爆炸事故间最大超压以超过3.5%的增量逐渐增大，爆炸时间间隔以超过20%的增量不断缩短，且爆炸序列呈现为Z字形。【结论】通过对动荷载条件下地面储油罐损伤评估分析，拟合出地面储油罐区最小布置距离，为地面储油罐安全布局、爆炸和火灾事故防控、应急救援和管理提供了科学依据与参考借鉴。

关键词：油气爆炸储罐爆炸超压储油罐结构动力响应 TNO多能法多米诺效应

有压与无压烧结雪无侧限抗压强度对比试验研究

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材料导报 2024年第5期38卷 40-45页

作者：霍海峰杨雅静孙涛樊戎蔡靖胡彪中国民航大学交通科学与工程学院天津300300 交通部机场工程安全与长期性能科研基地天津300300 中国人民解放军陆军勤务学院重庆401331 中国人民解放军国防大学北京100091

雪层烧结是全球高纬度寒区雪跑道建造的重要环节,是指雪颗粒间胶结强度随时间不断增长的过程。为确定压实雪层烧结时间设计值,并深入对比有压烧结和无压烧结雪层烧结强度变化规律,自主研发加压设备进行无侧限抗压强度试验。研究表明,无... 详细信息

雪层烧结是全球高纬度寒区雪跑道建造的重要环节,是指雪颗粒间胶结强度随时间不断增长的过程。为确定压实雪层烧结时间设计值,并深入对比有压烧结和无压烧结雪层烧结强度变化规律,自主研发加压设备进行无侧限抗压强度试验。研究表明,无侧限压缩应力-应变曲线呈现有峰值强度和无峰值强度两种形式,有峰值的情况更易发生在高压和长烧结时间下。有压烧结时雪颗粒不断受到挤压,促进雪融化成水,有利于冰的形成,故雪的密度随烧结时间延长先快后慢不断增长,而无压烧结时密度基本不发生变化,进而造成有压烧结雪样的强度和弹性模量均大于无压烧结雪样。无压烧结15 d后雪的强度增长显著放缓,故雪跑道建设过程中,在烧结温度为-10℃左右,建议取15 d作为压实雪层烧结时间设计值。研究成果可用来指导雪跑道建造中雪层强度指标和变形指标的确定。

关键词：高纬度寒区压实雪层烧结抗压强度弹性模量

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平面线聚焦菲涅尔透镜的聚焦变化研究

太阳能学报 2024年第6期45卷 396-400页

作者：杨毅马兴龙郑宏飞董玉杰吴洋吕楠中国人民解放军陆军勤务学院军事设施系重庆401311 北京理工大学机械与车辆学院北京100081

针对平面线聚焦菲涅尔太阳能聚光透镜在光线倾斜入射条件下的焦距变化问题,从菲涅尔透镜结构、材料折射率以及光线倾斜入射角对其焦距的影响出发,分析得出兼顾许用倾斜入射角范围大和焦距变化范围小的设计参数。进而示例设计宽度为200 m... 详细信息

针对平面线聚焦菲涅尔太阳能聚光透镜在光线倾斜入射条件下的焦距变化问题,从菲涅尔透镜结构、材料折射率以及光线倾斜入射角对其焦距的影响出发,分析得出兼顾许用倾斜入射角范围大和焦距变化范围小的设计参数。进而示例设计宽度为200 mm、焦距为300 mm、材料折射率为1.5的平面线聚焦菲涅尔透镜,分析其焦距变化特性,并采用缩短接收面与菲涅尔透镜之间安装距离的方法,分析得到适用于该菲涅尔透镜的最佳接收器宽度和安装位置,使其许用光线倾斜入射角范围达到±40°以上,以此维持平面线聚焦菲涅尔太阳能聚光器的有效工作时间达到接近6 h。

关键词：太阳能菲涅尔透镜线聚焦倾斜入射焦距变化

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硅灰和骨料对混凝土耐高温性能的影响

混凝土 2024年第1期 107-109,115页

作者：黄正峰欧忠文罗伟王飞王廷福中国人民解放军陆军勤务学院军事设施系重庆401311

混凝土暴露在高温下,其组成材料经历不同的体积变化与损伤时就会产生裂纹使得耐久性能与力学性能降低,胶凝材料与粗骨料在其中起着重要作用。在此对比掺入10%硅灰和采用碎石、页岩陶粒对混凝土高温后强度损失的影响与形貌变化。高温后... 详细信息

混凝土暴露在高温下,其组成材料经历不同的体积变化与损伤时就会产生裂纹使得耐久性能与力学性能降低,胶凝材料与粗骨料在其中起着重要作用。在此对比掺入10%硅灰和采用碎石、页岩陶粒对混凝土高温后强度损失的影响与形貌变化。高温后持续荷载下的徐变至关重要,所以还对比了不同骨料类型与荷载对混凝土徐变的影响。结果表明:400℃后混凝土强度明显下降,硅灰的掺入增大了强度降幅。轻骨料混凝土的残余抗压强度在高温下远高于常规混凝土,且内部由于热膨胀应力的缓解出现了较少的裂缝。当施加恒载时,500℃以下轻骨料混凝土变形大,超过500℃,普通混凝土变形高于轻骨料混凝土。

关键词：轻骨料硅灰徐变高温强度

风积砂-黄土混合料与钢界面的环形剪切力学特性

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材料导报 2024年第5期38卷 61-68页

作者：姚志华张建华辛建平穆锐空军工程大学机场建筑工程系西安710038 中国建筑西南勘察设计研究院有限公司成都610052 中国人民解放军陆军勤务学院重庆401331

黄土高原北侧与诸多沙漠接壤,形成了广泛分布的风积砂-黄土混合区。不同比例条件下的风积砂-黄土混合料会呈现不同的物理力学特征,且风积砂-黄土混合料地基现场施工和使用过程中常与其他材料产生界面接触力学行为,相关研究目前鲜有述及... 详细信息

黄土高原北侧与诸多沙漠接壤,形成了广泛分布的风积砂-黄土混合区。不同比例条件下的风积砂-黄土混合料会呈现不同的物理力学特征,且风积砂-黄土混合料地基现场施工和使用过程中常与其他材料产生界面接触力学行为,相关研究目前鲜有述及。鉴于此,本工作获得了不同掺砂率条件下的混合料最大干密度,配制相同压实度和不同掺砂率的风积砂-黄土混合料环状试样,开展不同竖向压力和剪切速率条件下的混合料与钢制界面的环形剪切试验,借助扫描电镜观测不同混合料的颗粒分布特征以及颗粒破碎特征,揭示风积砂-黄土混合料与钢制界面环形条件下的残余强度形成机制。结果表明,随着掺砂率的增大,风积砂-黄土混合料的物理力学特征由黄土向砂土过渡。竖向压力小于100 kPa条件下,混合料产生剪胀的概率增大。混合料与钢界面之间的残余强度与竖向压力呈线性关系,变化趋势符合摩尔-库仑定律。随着掺砂率的增大,风积砂颗粒破碎效应增大,混合料与钢界面之间的残余内摩擦角及残余黏聚力均会减小。剪切速率的增大会缩短混合料与钢界面之间的接触时间,两者之间的接触、咬合效应尚不足以发挥作用进而减小了界面残余强度。研究结果预测了风积砂中掺入黄土的比例,可以为风积砂地基处理提供有益参考,也可为风积砂-黄土混合料施工力学行为研究提供科学借鉴。

关键词：风积砂-黄土混合料钢界面环剪试验界面残余强度

正二十烷/十二水磷酸氢二钠/膨胀石墨复合相变蓄热储能材料的制备与性能分析

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功能材料 2024年第6期55卷 6191-6195页

作者：杨毅彭靖棠陈志莉董玉杰吴洋吕楠中国人民解放军陆军勤务学院军事设施系重庆401331 桂林理工大学环境科学与工程学院广西桂林541004

为解决十二水磷酸氢二钠的过冷、相分离、循环稳定性等问题,研发制备N-E/DHPD/EG复合相变材料,并对其各项性能进行表征分析。N-E/DHPD/EG复合相变材料过冷度降低到1℃以内,同时保持了229 J/g以上的相变焓,在保证相变焓不产生过大降低的... 详细信息

为解决十二水磷酸氢二钠的过冷、相分离、循环稳定性等问题,研发制备N-E/DHPD/EG复合相变材料,并对其各项性能进行表征分析。N-E/DHPD/EG复合相变材料过冷度降低到1℃以内,同时保持了229 J/g以上的相变焓,在保证相变焓不产生过大降低的情况下,复合相变材料过冷度问题得到很好的改善。同时,膨胀石墨的加入,极大的提升了复合相变材料的导热系数达1.086 W/(m·K)以上,且循环稳定性较好。

关键词：十二水磷酸氢二钠膨胀石墨正二十烷复合相变材料

负温条件下不同溶液拌合硫铝酸盐水泥性能演化规律及机制

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硅酸盐学报 2024年第2期52卷 624-640页

作者：张鸿飞任俊儒叶家元任雪红张洪滔翟牧楠栾政彬中国建筑材料科学研究总院有限公司绿色建筑材料国家重点实验室北京100024 中国人民解放军陆军勤务学院军事设施系重庆401311

负温条件下将与环境等温的物料现场直接拌合、浇筑、免加热养护的低温施工技术称为冷施工。为了探寻负温条件下使用冷施工方案时适合硫铝酸盐水泥水化及性能发展的拌合溶液,采用水化温升表征、力学性能测试、X射线衍射结合Rietveld精修... 详细信息

负温条件下将与环境等温的物料现场直接拌合、浇筑、免加热养护的低温施工技术称为冷施工。为了探寻负温条件下使用冷施工方案时适合硫铝酸盐水泥水化及性能发展的拌合溶液,采用水化温升表征、力学性能测试、X射线衍射结合Rietveld精修分析、扫描电子显微镜观察等方法,研究了-10℃条件下有机与无机2大类共10种溶液拌合硫铝酸盐水泥的性能演化规律及机制。结果表明:氯化钙和硝酸钙溶液可促进水化,表现为水化温升大、早期强度高,试样峰值温度分别可达23.6℃和20.4℃,12 h抗压强度分别可达21.5 MPa和16.5 MPa;两者28 d抗压强度分别为101.8 MPa和19.6 MPa。碳酸钾溶液拌合试样水化温升较大、早期强度较高,试样峰值温度可达7.7℃,12 h抗压强度可达13.9MPa,但28d抗压强度仅增长至19.3MPa。氯化镁、氯化钠和亚硝酸钠溶液水化促进作用不明显,水化温升小、早期强度低,试样峰值温度均低于5℃,12 h抗压强度均小于5 MPa,但28 d抗压强度增长明显,分别达到74.0、42.7 MPa和39.2 MPa。甲醇、乙醇、乙二醇和丙三醇溶液几乎不具备水化促进作用,水化温升不明显(试样峰值温度不超过–5℃)、12 h几乎不具备强度,且28 d后甲醇、乙醇和乙二醇溶液拌合试样的抗压强度也极低;然而,丙三醇溶液拌合试样28 d抗压强度可达到23.5 MPa。-10℃条件下宜采用氯化钙溶液拌合硫铝酸盐水泥,此条件下可获得足够高的早、后期强度。

关键词：冷施工拌合溶液硫铝酸盐水泥水化

用于微波除冰的吸波骨料选择及路面吸波功能层设计

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材料导报 2024年第12期38卷 82-89页

作者：赵静王选仓辛磊宋子豪任俊儒杨朝山长安大学公路学院西安710064 西安航空学院能源与建筑学院西安710077 中国水电建设集团十五工程局有限公司西安710064 中国人民解放军陆军勤务学院重庆401331

相比传统除冰方式,微波可穿透冰层并选择性加热路面,进而破坏冰对路面的粘附性。针对现有吸波混凝土应用于整个面层,进而导致吸波骨料利用率不足的问题,本工作设计了一种具有吸波功能层的路面结构。首先综合对比分析了三种吸波骨料与石... 详细信息

相比传统除冰方式,微波可穿透冰层并选择性加热路面,进而破坏冰对路面的粘附性。针对现有吸波混凝土应用于整个面层,进而导致吸波骨料利用率不足的问题,本工作设计了一种具有吸波功能层的路面结构。首先综合对比分析了三种吸波骨料与石灰岩的微波升温特性、微波耐久性、骨料与水泥石粘附性以及经济性能,选择综合性能较好的吸波骨料;然后探究了不同粒径的吸波骨料的升温速率和替代石灰岩后其对混凝土力学性能的影响程度,以及不同厚度的吸波混凝土上、下表面温度及上下表面温度差变化规律,推荐了最佳的吸波骨料替换粒径及功能层厚度;最后研究了石墨掺量对微波均匀性及力学强度的影响,推荐了最佳石墨掺量。结果表明:在四种骨料中,磁铁矿的综合性能较好;磁铁矿的粒径为16~19 mm时升温速率最快,且其替换相应粒径的石灰岩所制备的吸波混凝土结构强度比普通混凝土高50%,吸波混凝土功能层设计厚度为5 cm可保证材料的最优利用率。同时,3%的石墨掺量可改善微波加热的均匀性并满足力学要求。研究结果可为微波除冰应用于道路及机场路面提供参考。

关键词：微波除冰水泥混凝土路面吸波功能层升温性能加热均匀性

滚动球变换支持下的TIN-DDM地形特征线自动提取方法

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国防科技大学学报 2024年第3期46卷 167-179页

作者：董箭张志强彭认灿周唯季宏超海军大连舰艇学院军事海洋与测绘系辽宁大连116000 中国人民解放军91550部队辽宁大连116000

针对传统规则格网数字高程模型地形特征线提取方法中存在阈值难以定量调控、连接方式无法自适应调整以及地形特征线类型不完整的问题,将滚动球变换模型应用于不规则三角网数字水深模型(triangulated irregular network digital depth mo... 详细信息

针对传统规则格网数字高程模型地形特征线提取方法中存在阈值难以定量调控、连接方式无法自适应调整以及地形特征线类型不完整的问题,将滚动球变换模型应用于不规则三角网数字水深模型(triangulated irregular network digital depth model,TIN-DDM)地形特征线的自动提取,在构建临界滚动球半径关联的地形特征点定量识别判定准则基础上,引入地形形态边界点概念,采用逆向工程的建模思路,建立了以剖分单元为基础的地形特征线自动提取模型,结合地形类型判定准则的多尺度表达特性及顾及水深数值的地形特征优化模型,提出了可多尺度表达且类型完整的地形特征线自动提取方法。试验结果表明:相比于经典地表流水模拟方法,该方法可实现完整、连续且细分的TIN-DDM地形特征线自动提取及多尺度表达,且提取的地形特征线具有更高的地形重构精度。

关键词：滚动球变换不规则三角网数字水深模型地形特征线临界滚动球半径剖分单元