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应变率与短纤维掺量对TR-HDC单轴拉伸力学性能影响试验研究

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工程力学 2024年第7期41卷 202-211页

作者：董志芳邓明科王波高永辉何涛商丘师范学院建筑工程学院河南商丘476000 西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055

为研究纤维织物增强高延性混凝土(TR-HDC)在不同应变率和短纤维掺量下的单轴拉伸力学性能,该文设计了25组TR-HDC薄板试件进行单轴拉伸试验,研究应变率(10^(−5) s^(−1)~10^(−1) s^(−1))和短纤维掺量(0%~2%)对TR-HDC开裂模式、破坏机理和... 详细信息

为研究纤维织物增强高延性混凝土(TR-HDC)在不同应变率和短纤维掺量下的单轴拉伸力学性能,该文设计了25组TR-HDC薄板试件进行单轴拉伸试验,研究应变率(10^(−5) s^(−1)~10^(−1) s^(−1))和短纤维掺量(0%~2%)对TR-HDC开裂模式、破坏机理和抗拉强度的影响。结果表明:TR-HDC在单轴拉伸荷载作用下具有多缝开裂特征,随应变率的增大,试件裂缝间距略有增大趋势,同时短纤维掺量越高,多缝开裂模式越稳定;应变率和短纤维掺量增加可显著改善界面性能,抑制纤维织物的滑移失效;随应变率的提升,TR-HDC的力学性能呈现出一定的应变率敏感性,同时增加短纤维掺量,其开裂和峰值强度也呈现出显著的增长趋势。基于线性对数关系和多因素耦合提出的预测模型可统一TR-HDC静态与动态抗拉强度计算方法,为其工程应用提供了理论依据。

关键词：纤维织物高延性混凝土应变率短纤维掺量单轴拉伸抗拉强度

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氧化改性对污泥生物炭去除酸性矿山废水中Cd(Ⅱ)的影响

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有色金属（冶炼部分） 2024年第6期 122-133页

作者：张晶然李琳琳卢许佳谭维佳商丘学院土木建筑系河南开封475000 西南交通大学土木工程学院成都611756 长安大学地质工程与测绘学院西安710054

采用KMnO_(4)氧化改性制备一种新型污泥生物炭(KBC)用于处理酸性矿山废水中Cd(Ⅱ)。通过批量吸附试验考察了溶液初始pH、共存离子、投加量、吸附时间及污染物浓度对改性生物炭去除Cd(Ⅱ)的效能,并通过表征技术探究改性生物炭对Cd(Ⅱ)的... 详细信息

采用KMnO_(4)氧化改性制备一种新型污泥生物炭(KBC)用于处理酸性矿山废水中Cd(Ⅱ)。通过批量吸附试验考察了溶液初始pH、共存离子、投加量、吸附时间及污染物浓度对改性生物炭去除Cd(Ⅱ)的效能,并通过表征技术探究改性生物炭对Cd(Ⅱ)的去除机理。结果表明,KMnO_(4)氧化改性提高了KBC中含O基团的数量、比表面积及石墨化程度。批量吸附试验表明,在最佳条件:温度25℃、投加量1 g/L、吸附时间300 min及pH=5.0时,原始污泥生物炭(BC)和KBC对Cd(Ⅱ)的最大吸附量分别为53.27和99.22 mg/g。此外,共存离子NaCl浓度对BC和KBC对Cd(Ⅱ)的吸附几乎没有影响。经过4次重复试验后,BC和KBC对Cd(Ⅱ)的去除率分别为64.05%和90.34%。Cd(Ⅱ)与含O基团的络合、Cd—π相互作用及静电作用是BC和KBC去除水溶液中Cd(Ⅱ)的主要机理。KMnO_(4)氧化改性能够有效提高污泥生物炭对酸性矿山废水中Cd(Ⅱ)的处理。

关键词： KMnO_(4)氧化改性污泥生物炭吸附性能 Cd(Ⅱ) 机理

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非圆弧拱面内自由振动实用解析

振动与冲击 2024年第4期43卷 125-133页

作者：胡常福朱顺顺张鑫罗文俊华东交通大学土木建筑学院南昌330013

针对非圆弧拱面内线性自由振动没有解析的现状,提出了一种变系数平衡微分方程近似解析方法来解决该问题。基于笛卡尔直角坐标系下非圆弧拱线性应变与Hamilton原理,推演了非圆弧拱面内自由振动变系数平衡微分方程;基于陡拱与浅拱面内振... 详细信息

针对非圆弧拱面内线性自由振动没有解析的现状,提出了一种变系数平衡微分方程近似解析方法来解决该问题。基于笛卡尔直角坐标系下非圆弧拱线性应变与Hamilton原理,推演了非圆弧拱面内自由振动变系数平衡微分方程;基于陡拱与浅拱面内振型没有显著差异的基本假定,将该变系数平衡微分方程对应的常系数平衡微分方程的通解,代入变系数平衡微分方程,得到该变系数平衡微分方程的不平衡差;当该不平衡差沿全拱积分为零时自振频率误差最小,进而得到非圆弧拱面内自振频率高精度实用解析。基于所提出的变系数平衡微分方程近似解析方法,推演了非圆弧两铰拱与无铰拱面内自振频率实用解析,并阐明了非圆弧拱与同参数直梁面内自振频率的逻辑关系。抛物线、悬索线、悬链线与组合线等常用非圆弧两铰拱与无铰拱自由振动算例结果表明:该研究的基本假定得到了严格检验;自振频率与有限元结果吻合较好,非圆弧拱前十阶自振频率中,两铰拱自振频率最大相对误差为7.71%,无铰拱自振频率最大相对误差为4.34%;非圆弧拱与同参数直梁面内自振频率的比例系数,可为行业规范条文修订提供参考。

关键词：非圆弧拱自由振动 Hamilton原理变系数微分方程实用解析

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双波导辐射对岩石裂纹扩展机理的影响

工程科学与技术 2024年第2期56卷 108-117页

作者：温森杜林王倩张敏邓珂河南大学土木建筑学院河南开封475004

通过微波辐射能够使岩石迅速升温并产生扩展裂纹,从而大幅降低岩石强度,有助于解决全断面隧道掘进机(TBM)在破碎高强度硬岩地层时面临滚刀磨损严重、破岩效率低下、工程成本剧增等问题。为此,本文采用离散元软件PFC2D建立玄武岩的三相矿... 详细信息

通过微波辐射能够使岩石迅速升温并产生扩展裂纹,从而大幅降低岩石强度,有助于解决全断面隧道掘进机(TBM)在破碎高强度硬岩地层时面临滚刀磨损严重、破岩效率低下、工程成本剧增等问题。为此,本文采用离散元软件PFC2D建立玄武岩的三相矿物(斜长石、橄榄石、辉石)模型,并进行双波导辐射模拟,探究波导间距(60、70、80、90及100 mm)、辐射时间(0、0.04、0.06、0.08及0.10 s)和围岩压力(5、10、15及20 MPa)对岩石损伤裂纹扩展的影响规律。结果表明:采用微波功率密度1×1010W/m3对玄武岩进行辐射加热时,为达到辅助破岩的效果,辐射时间不宜低于起裂时间(0.04 s)。微波辐射导致强吸波矿物(辉石)和弱吸波矿物(斜长石)间形成较大的温度梯度和热应力且最易产生损伤裂纹,所以裂纹产生的位置主要与岩石矿物的位置分布具有重要关系。在微波辐射岩石过程中,裂纹首先在辐射区域产生,继而在热膨胀和热应力作用下扩展延伸并在波导间的岩石区域形成裂纹贯通;随着波导间距的增加,波导间岩石裂纹贯通时所需要的微波辐射时间逐渐增加。围岩压力对裂纹的产生和扩展具有抑制和约束作用,其变化对岩样损伤裂纹的生成位置和扩展路径无明显影响,通过延长微波辐射的时间可以弥补因围压增加而减少的裂纹。

关键词：微波辅助 PFC2D 裂纹辐射时间波导间距围压

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纳米颗粒填充玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能

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塑料工业 2024年第3期52卷 76-82页

作者：韩庆付颖刘凯文商丘职业技术学院河南商丘476100 江西工程职业学院建筑工程系江西南昌330025 郑州大学土木工程学院河南郑州450001

为探究纳米颗粒[纳米氧化铁(NFe)、纳米二氧化硅(NS)、多壁碳纳米管(MWCNT)]填充玻璃纤维增强环氧树脂复合材料(GFRP)的力学性能,对纳米颗粒质量分数分别为0.1%、0.2%、0.5%、1.0%的纳米颗粒/GFRP材料开展了拉伸、压缩、弯曲及冲击力学... 详细信息

为探究纳米颗粒[纳米氧化铁(NFe)、纳米二氧化硅(NS)、多壁碳纳米管(MWCNT)]填充玻璃纤维增强环氧树脂复合材料(GFRP)的力学性能,对纳米颗粒质量分数分别为0.1%、0.2%、0.5%、1.0%的纳米颗粒/GFRP材料开展了拉伸、压缩、弯曲及冲击力学性能试验,并结合扫描电镜(SEM)分析了纳米颗粒的种类及质量分数对试件力学性能的影响规律。结果表明,随着纳米颗粒质量分数的增加,试件拉伸强度均先增大后降低,纳米颗粒的良好分散性及与树脂间的黏聚力能够提升试件的拉伸强度,但过量纳米颗粒的掺入会形成积聚现象,使得试件拉伸强度降低。相较于GFRP试件,掺入纳米颗粒的质量分数为0.1%、0.2%、0.5%和1.0%时,MWCNT/GFRP抗压强度的增幅分别为25.31%、36.04%、26.84%和27.25%,弯曲强度的增幅分别为58.74%、63.21%、40.89%及43.11%,纳米颗粒的掺入使得试件抗压强度、弯曲强度、冲击强度均得到改善,颗粒种类及质量分数的不同使得试件力学性能提升效果存在差异。SEM试验结果表明,外荷载作用下纤维出现断裂、分层现象,纤维与纳米颗粒间存在的摩擦效应增强其力学性能,颗粒的积聚使得试件力学性能降低。

关键词：纳米复合材料玻璃纤维增强聚合物纳米颗粒环氧树脂力学性能微观结构

不同吸水环境下碱渣固化淤泥毛细吸水和强度性质

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材料导报 2024年第9期38卷 143-148页

作者：何俊罗时茹龙思昊朱元军湖北工业大学土木建筑与环境学院武汉430068

地下水位以上的固化淤泥中存在毛细吸水现象,可能会对固化淤泥的耐久性产生不利影响。以碱渣、矿渣和电石渣对淤泥进行固化处理,开展不同吸水环境下固化淤泥的毛细吸水、无侧限抗压强度、X射线衍射和核磁共振试验,研究毛细传输系数和强... 详细信息

地下水位以上的固化淤泥中存在毛细吸水现象,可能会对固化淤泥的耐久性产生不利影响。以碱渣、矿渣和电石渣对淤泥进行固化处理,开展不同吸水环境下固化淤泥的毛细吸水、无侧限抗压强度、X射线衍射和核磁共振试验,研究毛细传输系数和强度的变化规律及其微观机理。研究表明,固化淤泥毛细管系数与吸水系数之比为2.3~3.2;固化淤泥的吸水系数和毛细管系数随碱渣掺量的增加先减后增,在碱渣掺量为25%(质量分数,下同)时最小,对应毛细孔体积也最小;随着水中含盐量增加,更多的钙矾石生成并发生氯化钠的迁移和聚集,毛细孔体积增多,孔径增大,毛细吸水能力增强,导致固化淤泥的毛细吸水系数和毛细管系数增大,无侧限抗压强度降低。在海水环境下毛细吸水使碱渣固化淤泥强度损失比水泥固化淤泥更严重。以碱渣等工业固体废弃物作为淤泥固化剂时,需考虑毛细吸水对固化淤泥耐久性的不利影响。

关键词：碱渣固化淤泥毛细吸水吸水环境毛细水传输系数无侧限抗压强度

不同力学激励形式探索La基非晶合金微观结构非均匀性

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物理学报 2024年第4期73卷 224-234页

作者：张剑郝奇张浪渟乔吉超西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072

非晶合金力学行为与其微观结构非均匀性之间本征关联,是固体力学研究领域至今未能很好解决的重要科学问题之一.单一力学激励形式并不能有效地描述非晶合金微观结构非均匀性,特别是结构与动力学的关联.如何探索非晶合金结构信息,须将诸... 详细信息

非晶合金力学行为与其微观结构非均匀性之间本征关联,是固体力学研究领域至今未能很好解决的重要科学问题之一.单一力学激励形式并不能有效地描述非晶合金微观结构非均匀性,特别是结构与动力学的关联.如何探索非晶合金结构信息,须将诸多因素综合,在不同力学激励下研究非晶合金微观结构非均匀性与变形机理.本研究以La_(62)Cu_(12)Ni_(12)Al_(14)非晶合金为模型体系,利用动态力学分析仪研究非晶合金动态弛豫行为.基于准点缺陷模型,对模型合金体系α弛豫和β弛豫进行了分离.借助于拉伸应变率跳实验,探索非晶合金高温流变行为.确定非晶合金塑性流变过程中弹性、滞弹性以及塑性变形的贡献.本研究从非晶合金动态力学弛豫行为和宏观塑性流变行为出发,尝试揭示微观非均匀性对非晶合金在不同激励形式中缺陷的激活、扩展和融合的物理本质.

关键词：非晶合金微观结构非均匀性动力学弛豫高温变形准点缺陷模型

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植物纹样的自然属性与视觉感知的关联探析

分子植物育种 2024年第3期22卷 916-921页

作者：黄芳商丘职业技术学院商丘476000

植物纹样,作为自然界中的一种独特美学表现,历来为人们所喜爱和研究。本研究深入探讨了植物纹样的自然属性,如色彩、形态和纹理等,与人类的视觉感知之间的紧密关联。系统介绍了植物纹样在自然中的多样性及其对视觉的基本影响。随后,结... 详细信息

植物纹样,作为自然界中的一种独特美学表现,历来为人们所喜爱和研究。本研究深入探讨了植物纹样的自然属性,如色彩、形态和纹理等,与人类的视觉感知之间的紧密关联。系统介绍了植物纹样在自然中的多样性及其对视觉的基本影响。随后,结合生物学、心理学和艺术学等多学科视角,分析了人类如何识别、解读和感知这些纹样,以及不同文化和历史背景下这些感知的差异性。进一步探讨了现代技术,如数字化技术和虚拟现实等,如何为我们提供全新的植物纹样体验和感知方式。本研究不仅有助于我们更好地理解植物纹样与视觉感知之间的关联,更为艺术设计、建筑和景观规划等领域提供了重要的理论指导和应用价值。

关键词：植物纹样视觉感知文化差异数字化技术多学科视角

低温作用下改性骨料-钢纤维再生混凝土弯曲性能试验

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复合材料学报 2024年第2期41卷 884-897页

作者：苏骏黄福王淞波许子扬杨海鑫李扬湖北工业大学土木建筑与环境学院武汉430068

为探究低温作用对改性骨料-钢纤维再生混凝土弯曲性能的影响,将再生骨料通过水泥净浆改性处理后,分别设置30wt%、60wt%再生骨料取代率,掺入适量钢纤维制成净浆改性再生混凝土(CRAC),以我国北方寒区温度为背景设置20℃、0℃、-20℃、-40... 详细信息

为探究低温作用对改性骨料-钢纤维再生混凝土弯曲性能的影响,将再生骨料通过水泥净浆改性处理后,分别设置30wt%、60wt%再生骨料取代率,掺入适量钢纤维制成净浆改性再生混凝土(CRAC),以我国北方寒区温度为背景设置20℃、0℃、-20℃、-40℃、-60℃的温度梯度,将CRAC经低温作用进行抗压强度及四点弯曲性能试验,对其进行等效弯曲强度及弯曲韧性分析,同时结合SEM从微观结构角度揭示其宏观性能改变机制,在此基础上给出了低温作用下再生混凝土的纤维增强效应表达式。结果表明:经低温作用CRAC弯拉强度显著提升,较常温最大可提升约168%;随温度的进一步降低,受冰晶生长作用及改性骨料特性影响,再生骨料取代率为60wt%的CRAC耗能能力较30wt%表现更优;同时低温作用下钢纤维体积掺量为1.5vol%的CRAC强度及韧性性能提升效果最佳,研究结论为低温作用下再生混凝土的性能优化设计及推广应用提供参考。

关键词：改性骨料再生混凝土低温作用弯曲韧性纤维掺量微观结构