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机织角联锁变密度复合材料的面外压缩力学特性

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纺织学报 2024年第7期45卷 63-71页

作者：王遵钦刘东炎王晓旭张典堂生态纺织教育部重点实验室(江南大学) 江苏无锡214122

为研究变密度结构设计对三维机织角联锁复合材料面外力学性能的影响,设计制备了三维机织角联锁不变密度复合材料、三维机织角联锁经纱变密度复合材料和三维机织角联锁纬纱变密度复合材料。结合扫描电子显微镜、数字图像相关技术和X射线... 详细信息

为研究变密度结构设计对三维机织角联锁复合材料面外力学性能的影响,设计制备了三维机织角联锁不变密度复合材料、三维机织角联锁经纱变密度复合材料和三维机织角联锁纬纱变密度复合材料。结合扫描电子显微镜、数字图像相关技术和X射线计算机断层扫描等检测技术,对角联锁变密度复合材料的面外压缩力学行为、内部损伤量化和渐进损伤等进行了测试与表征。研究结果表明:上疏下密角联锁纬纱变密度复合材料展现出优异的压缩性能,其压缩比强度比不变密度复合材料高3.40%;同时,上疏下密角联锁纬纱变密度复合材料损伤体积仅为11.64 mm 3,远低于不变密度复合材料的26.90 mm 3。进一步分析得到,不变密度复合材料压缩破坏以剪切失效为主,而上疏下密角联锁纬纱变密度复合材料则为基体开裂。

关键词：角联锁织物碳/环氧复合材料变密度结构设计面外压缩计算机断层扫描技术损伤机制

水灰比对薄喷衬层材料抗拉性能影响的宏微观试验研究

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材料导报 2024年第8期38卷 277-283页

作者：陈庆发杨文雄吴家有牛文静广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004 广西大学资源环境与材料学院南宁530004 广西防灾减灾与工程安全重点实验室南宁530004

薄喷衬层材料TSL865作为一种新型高分子喷涂支护材料,可快速有效地抑制地下工程围岩变形、破坏。抗拉性能是TSL865材料的优势特征,但其受水灰比的影响规律与作用机制目前尚不清晰。为此,本研究开展两方面的工作:(1)通过开展宏观拉伸试验... 详细信息

薄喷衬层材料TSL865作为一种新型高分子喷涂支护材料,可快速有效地抑制地下工程围岩变形、破坏。抗拉性能是TSL865材料的优势特征,但其受水灰比的影响规律与作用机制目前尚不清晰。为此,本研究开展两方面的工作:(1)通过开展宏观拉伸试验,分析水灰比对TSL865试样应力-应变曲线特征、抗拉强度和抗拉韧性等力学性质的影响规律;(2)通过开展微观孔隙结构试验,分析水灰比对TSL865试样微观孔径分布、比表面积等几何性质的影响规律;计算不同水灰比下TSL865试样的孔径分形维数,从试样微观孔径结构分布特征角度,解译水灰比对TSL865试样抗拉性能的影响机制,并获取最佳水灰比。研究结果表明:TSL865试样的应力-应变曲线可以分为弹-塑-延-脆四个阶段,且柔性特征显著;TSL865试样抗拉性能较好的原因是其2~10 nm的无害孔占比较大;水灰比与试样的抗拉强度、孔径分形维数呈负相关关系,通过调节水灰比来改变TSL试样的微观孔隙结构,从而影响TSL试样的抗拉性能,其最优的水灰比为1∶2。研究成果有助于全面了解TSL865材料的抗拉性能与宏细观破断机制。

关键词：薄喷衬层材料 TSL 水灰比抗拉性能孔隙结构地下工程

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单分子光谱在化学领域的应用进展与展

Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第2期37卷 125-136,I0101页

作者：谢明一田玉玺南京大学化学化工学院介观化学教育部重点实验室江苏省机动车尾气污染控制重点实验室南京210023

单分子光谱在过去三十年的时间里已经发展为不可或缺的重要研究手段,基于单分子光谱发展出的多种技术也在生物、化学、物理和材料领域取得卓越成果,特别是基于单分子光谱技术发展的超分辨显微成像技术在生物领域得到了广泛应用.相对而言... 详细信息

单分子光谱在过去三十年的时间里已经发展为不可或缺的重要研究手段,基于单分子光谱发展出的多种技术也在生物、化学、物理和材料领域取得卓越成果,特别是基于单分子光谱技术发展的超分辨显微成像技术在生物领域得到了广泛应用.相对而言,单分子光谱在化学领域的应用远未达到预期的广度本文综述了单分子光谱在化学领域中的重要应用,包括单分子成像、单分子传感、单分子催化和单分子光物理研究等方面.另外,本文还展望了单分子光谱在化学反应过程研究方面的应用潜力.

关键词：单分子光谱成像传感催化反应动力学光物理机制

泡沫混凝土填充旋转薄壁多胞方管负泊松比结构面内压缩性能

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复合材料学报 2024年第2期41卷 839-857页

作者：刘浩周宏元王小娟张宏北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为改善薄壁金属管件的力学及吸能性能,提出了一种泡沫混凝土填充旋转薄壁多胞方管负泊松比结构(RSTFC)。对薄壁多胞方管(TMST)、旋转薄壁多胞方管(RTMST)和RSTFC试件进行准静态面内压缩试验,研究了3类不同试件的变形模式、载荷-位移曲... 详细信息

为改善薄壁金属管件的力学及吸能性能,提出了一种泡沫混凝土填充旋转薄壁多胞方管负泊松比结构(RSTFC)。对薄壁多胞方管(TMST)、旋转薄壁多胞方管(RTMST)和RSTFC试件进行准静态面内压缩试验,研究了3类不同试件的变形模式、载荷-位移曲线和吸能性能。试验结果表明:TMST、RTMST和RSTFC试件均表现为压缩破坏;对比于TMST试件,RTMST试件因发生旋转变形可有效降低载荷峰值,同时吸收更多能量,压溃力效率和能量吸收分别增大了73.2%和33.6%;泡沫混凝土的存在促使铝管在试件旋转过程中发生了一定程度的变形及泡沫混凝土不断压缩变形,因此填充有200 kg/m^(3)泡沫混凝土RSTFC试件的压溃力效率和能量吸收较RTMST试件分别增大了22.5%和8.9%。基于试验验证的数值结果表明:铝管和泡沫混凝土之间承载能力的相互匹配决定了RSTFC试件的力学及吸能性能,可通过调整泡沫混凝土密度、铝管壁厚和泡沫混凝土填充方式等实现对RSTFC试件变形模式、载荷传递与吸能性能的调控。因两个周期性结构试件具有相对更高的比吸能和压溃力效率,建议在实际工程中应用。

关键词：负泊松比结构旋转薄壁多胞方管泡沫混凝土准静态压缩变形模式吸能性能载荷传递

木葡糖酸醋杆菌运动相关基因的敲除及对细菌纤维素合成的影响

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生物工程学报 2024年第6期40卷 1856-1867页

作者：刘嘉恒王旭彭昭君辛波钟成天津科技大学食品营养与安全国家重点实验室天津300457 天津科技大学教育部工业发酵微生物重点实验室天津300457

细菌纤维素(bacterial cellulose,BC)是由细菌合成的高分子生物聚合物,具有持水性高、结晶度高、纯度高等优良特性,广泛应用于食品、医疗、化妆品和功能膜等领域。木葡糖酸醋杆菌(Komagataeibacter xylinus)是BC合成研究的模式菌株。在... 详细信息

细菌纤维素(bacterial cellulose,BC)是由细菌合成的高分子生物聚合物,具有持水性高、结晶度高、纯度高等优良特性,广泛应用于食品、医疗、化妆品和功能膜等领域。木葡糖酸醋杆菌(Komagataeibacter xylinus)是BC合成研究的模式菌株。在细菌中,运动相关基因与BC合成有关,而在木葡糖酸醋杆菌CGMCC2955中,尚不清楚运动相关基因的功能及其对BC合成的影响。本研究利用λ-Red重组系统敲除细菌运动相关基因motA、motB、mot2A,以此构建了敲除菌株K.x-ΔmotA、K.x-ΔmotB、K.x-Δmot2A及双敲菌株K.x-ΔmotAB。结果表明:敲除菌K.x-ΔmotAB的BC产量最高,达到(5.05±0.26)g/L,与野生型菌株相比,提高24%左右;同时,该菌株合成的BC的孔隙率最低,达到了54.35%,并具有更优越的力学性能,杨氏模量可达5.21 GPa。在木葡糖酸醋杆菌CGMCC 2955中敲除运动相关基因之后,并未降低BC的产量,反而促进了BC的合成,进一步加深了醋酸菌中运动性与BC关系的认知;并且敲除motA和motB基因后,降低了BC的孔隙率并提升了BC的力学性能,为BC合成及膜结构调节改造提供了参考。

关键词：木葡糖酸醋杆菌细菌纤维素运动相关基因基因敲除

自黏结预应力CFRP修复含缺陷钢板的疲劳性能

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中国公路学报 2024年第4期37卷 224-238页

作者：陈卓异刘雁王升旗严子卓彭晖长沙理工大学桥梁工程安全控制教育部重点实验室湖南长沙410114

为研究预应力CFRP加固含中心缺陷和双边缘缺陷钢板的疲劳性能,基于团队自主研发的自黏结型预应力CFRP施加装置,开展了2种缺陷类型和3种缺陷长度下预应力CFRP单面加固含缺陷钢板在拉伸循环荷载下的疲劳试验,分析了试件的两阶段预应力,讨... 详细信息

为研究预应力CFRP加固含中心缺陷和双边缘缺陷钢板的疲劳性能,基于团队自主研发的自黏结型预应力CFRP施加装置,开展了2种缺陷类型和3种缺陷长度下预应力CFRP单面加固含缺陷钢板在拉伸循环荷载下的疲劳试验,分析了试件的两阶段预应力,讨论了有限黏结长度下试件的破坏模式、疲劳寿命以及荷载循环次数-钢板表面应变分布规律。利用ABAQUS建立有限元模型,通过计算结果分析了不同疲劳裂纹长度下钢板、CFRP和胶层的应力分布,讨论了胶层刚度的退化规律,探讨了CFRP和预应力对裂纹尖端应力强度因子幅ΔK的影响,并基于裂纹闭合效应的Paris模型预测了缺陷钢板的疲劳寿命。结果表明:有限黏结长度下,自黏结预应力CFRP加固钢板具有更长的光滑断裂面,更长的疲劳裂纹稳定扩展区域,可以较好增加钢板的临界裂纹长度;预应力可以提高CFRP的加固效果,使CFRP承担更多的荷载,改善钢板和胶层应力分布,降低缺陷区域应力集中程度,延缓胶层刚度退化时间;CFRP和预应力可以有效降低裂纹尖端应力强度因子幅ΔK,提高钢板疲劳寿命;基于有限元计算的ΔK和裂纹闭合效应的Paris公式,可以准确预测缺陷钢板的疲劳寿命,预测值与试验值误差小于10%。

关键词：桥梁工程预应力CFRP 有限元分析缺陷钢板疲劳性能应力强度因子

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地震响应下时程单元的逐段自适应算法

工程力学 2024年第S1期41卷 1-6页

作者：袁全袁驷清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

有限元求解运动方程时,按最大模控制误差的自适应步长算法,大都要求荷载是连续可微的函数,但是对于离散形式的地震荷载,会出现单元跨时段而导致算法不适用的问题。针对这个问题,该文提出了一种基于二分法调整步长的逐段自适应步长算法,... 详细信息

有限元求解运动方程时,按最大模控制误差的自适应步长算法,大都要求荷载是连续可微的函数,但是对于离散形式的地震荷载,会出现单元跨时段而导致算法不适用的问题。针对这个问题,该文提出了一种基于二分法调整步长的逐段自适应步长算法,可有效避免单元跨段的问题。该文中给出相关算例,验证了本法的有效性和可靠性。

关键词：运动方程地震响应离散荷载有限元法自适应步长

可溶性大豆多糖对大豆脲酶诱导碳酸钙沉积固化风积沙效果的影响研究

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岩土工程学报 2024年第4期46卷 823-832页

作者：亓永帅高玉峰何稼周云东严柏杨河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210024

大豆脲酶诱导碳酸钙沉积用于固化沙漠风积沙具有潜在价值,为提升固化的均匀性及效果,在提取的大豆脲酶溶液中加入可溶性大豆多糖(SSPS)用于诱导碳酸钙沉积反应过程。首先,在液体环境下分析了SSPS对大豆脲酶溶液特性及反应生成碳酸钙的影... 详细信息

大豆脲酶诱导碳酸钙沉积用于固化沙漠风积沙具有潜在价值,为提升固化的均匀性及效果,在提取的大豆脲酶溶液中加入可溶性大豆多糖(SSPS)用于诱导碳酸钙沉积反应过程。首先,在液体环境下分析了SSPS对大豆脲酶溶液特性及反应生成碳酸钙的影响,随后土体环境中采用单相灌注法固化风积沙,测试了胶结试样的无侧限抗压强度和三轴固结不排水剪切特性,并结合SEM探究了固化机理。结果表明:SSPS的添加量为1,3g/L时虽轻微抑制脲酶活性,但几乎不影响溶液黏度,且更利于液体环境下生成方解石晶体,同时土体环境中提升了固化风积沙的强度以及改善了单相灌注固化的均匀性,其中3 g/L添加量时效果更佳。SEM观察分析显示,添加SSPS后,液体环境下生成了尺寸更大且更紧密的碳酸钙晶体,土体环境中更多更紧密的碳酸钙晶体分布在沙颗粒间接触点处,从而增强了胶结作用效果。

关键词：大豆脲酶可溶性大豆多糖风积沙土体固化无侧限抗压强度

降阶单元的新进展:内置了最大模误差估计器的自适应有限元法初探

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工程力学 2024年第3期41卷 1-8页

作者：袁驷杨帅袁全王亦平清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

该文基于初值问题中降阶单元的成功实践,进一步对一般边值问题提出无需超收敛计算、无需结构化网格、无需结点位移修正的降阶单元;进而提出以降阶单元作为最终解,且内置了最大模误差估计器的自适应有限元算法。该文对这一研究进展做简... 详细信息

该文基于初值问题中降阶单元的成功实践,进一步对一般边值问题提出无需超收敛计算、无需结构化网格、无需结点位移修正的降阶单元;进而提出以降阶单元作为最终解,且内置了最大模误差估计器的自适应有限元算法。该文对这一研究进展做简要介绍,并给出一维和二维边值问题的初步算例,以展示本法的可行性、有效性和可靠性。

关键词：有限元法边值问题降阶单元最大模自适应有限元法