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冷喷涂金属颗粒变形行为数值模拟研究进展

表面技术 2024年第8期53卷 1-10页

作者：陈进殷强郑志明邢亚哲长安大学材料科学与工程学院材料成型及控制工程系西安710061

理解冷喷涂中的颗粒变形和沉积行为一直是科学工作的焦点。由于颗粒撞击基底后的瞬时变形行为难以通过实验观测,因此多数研究工作聚焦于数值模拟。总结了一些颗粒撞击基底的建模方法,在前人研究的基础上,针对每个模型的原理及优缺点,分... 详细信息

理解冷喷涂中的颗粒变形和沉积行为一直是科学工作的焦点。由于颗粒撞击基底后的瞬时变形行为难以通过实验观测,因此多数研究工作聚焦于数值模拟。总结了一些颗粒撞击基底的建模方法,在前人研究的基础上,针对每个模型的原理及优缺点,分析了每个方法的适用场景,给出了改善模型的方法。综述了颗粒特性、入射角度、气体预热温度等对颗粒变形行为的影响,其中粒径大小、颗粒形状等是影响颗粒变形行为的主导因素,因此重点探讨了颗粒特性的影响。颗粒的撞击变形是影响冷喷涂涂层残余应力分布的重要因素,对涂层残余应力的相关数值模拟研究进行了综述,分析了颗粒变形与颗粒残余应力的关系。最后就目前冷喷涂残余应力建模较单一的形势,探讨了如何建立一种新模型以分析涂层残余应力。

关键词：冷喷涂颗粒瞬时变形数值模拟有限元法颗粒特性涂层残余应力

生物基树脂改性沥青流变特性评价及体系融合行为

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材料导报 2024年第2期38卷 269-275页

作者：蒋修明丁湛孙超岳磊栗慧峰栗培龙长安大学公路学院西安710064 长安大学水利与环境学院西安710054 长安大学旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室西安710054 长安大学道路结构与材料交通运输行业重点实验室西安710064

受石油资源储量和供应的限制,将生物质材料引入石油沥青已经成为一个热门话题。本研究以麦草秸秆液化产物为原材料合成三种生物基树脂(BPF、BPU和BPF-PU),并将其用于生物沥青的制备,旨在探究生物基树脂对沥青流变特性的影响及二者之间... 详细信息

受石油资源储量和供应的限制,将生物质材料引入石油沥青已经成为一个热门话题。本研究以麦草秸秆液化产物为原材料合成三种生物基树脂(BPF、BPU和BPF-PU),并将其用于生物沥青的制备,旨在探究生物基树脂对沥青流变特性的影响及二者之间的交互作用。首先,通过频率扫描和多重应力蠕变恢复试验分析了树脂对沥青胶结料黏弹特性和高温抗车辙性能的影响;其次,借助流变学理论对树脂-沥青体系的相态结构进行了分析;最后,从荧光显微结构和官能团分布特征的角度探究了二者之间的融合行为。结果表明,BPF和BPF-PU能够增加沥青中的弹性成分,提升其高温抗车辙性能,而BPU则会强化沥青的黏性响应;三种树脂能够较为均匀地分散到基质沥青中,并与其形成稳定的相态结构,这可能是因为树脂与基质沥青之间形成了醚键(C-O-C)。本研究有助于为农作物秸秆的增值转化和生物沥青的开发提供新的思路,但在生物沥青性能的全面评价方面需要进一步研究。

关键词：农作物秸秆生物基树脂生物沥青流变特性融合行为相态结构

插电式混合动力汽车全生命周期评价及情景模拟

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环境科学 2024年

作者：张硕曹自强张春梅陈轶嵩长安大学汽车学院

为研究插电式混合动力汽车（PHEV）生命周期过程中资源消耗与环境效益，基于全生命周期评价方法（LCA），选取丰田雷凌PHEV为代表车型进行清单分析和计算，分析其材料资源消耗、化石能源消耗和环境影响的评价结果。同时进一步选取纯电... 详细信息

为研究插电式混合动力汽车（PHEV）生命周期过程中资源消耗与环境效益，基于全生命周期评价方法（LCA），选取丰田雷凌PHEV为代表车型进行清单分析和计算，分析其材料资源消耗、化石能源消耗和环境影响的评价结果。同时进一步选取纯电动汽车（BEV）和混合动力汽车（HEV）作为对比车辆，对车辆运行使用阶段中不同运行工况、动力电池衰减和不同行驶里程阶段等关键因素进行情景模拟研究。结果表明，锂和铜等金属资源的生产与使用会产生大量的材料资源消耗，车辆运行使用阶段能源消耗是车辆全生命周期化石能源消耗增加的主要原因。在不同行驶工况情景模拟研究中讨论了城市工况、高速工况以及激烈驾驶工况，发现BEV在这3种工况中资源消耗与环境负效益最低。研究讨论了动力电池衰减至90%和85%时的两种情景，发现BEV对于动力电池衰减更为敏感。在车辆行驶里程情景中讨论了1万、5万、10万和15万km里程节点，同时考虑了私家车和出租车两个用车场景，发现在车辆行驶里程累计5万km及以上时，BEV与私家车场景中的PHEV资源消耗与环境负效益反而高于HEV和出租车场景中的PHEV。

关键词：城市道路交通环境排放物材料资源消耗化石能源消耗全生命周期评价(LCA) 情景模拟

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沉积型锂矿的成矿特征及锂赋存状态研究进展

金属矿山 2024年第5期 28-40页

作者：程宏飞周轩平长安大学地球科学与资源学院陕西西安710054

随着新能源汽车和锂电池的快速发展,锂资源已成为许多国家的重要战略资源。然而,全球锂资源分布不均,中国当前锂资源的对外依存度高达75%,但待开发的沉积型锂矿较丰富,其锂的成矿特征和赋存状态制约着其分离提取和高效开发利用。通过梳... 详细信息

随着新能源汽车和锂电池的快速发展,锂资源已成为许多国家的重要战略资源。然而,全球锂资源分布不均,中国当前锂资源的对外依存度高达75%,但待开发的沉积型锂矿较丰富,其锂的成矿特征和赋存状态制约着其分离提取和高效开发利用。通过梳理现阶段沉积型锂矿的研究成果,介绍了全球锂资源的主要类型及其特点,分析了沉积型锂矿的形成地质背景和时空分布特征,认为沉积型锂矿已成为全球新型锂资源的重要类型,具有储量大、分布广、开采成本低等优势而表现出巨大的开发价值和广阔的利用前景。总结出3大特征:①沉积型锂矿通常分为火山岩黏土型、碳酸盐黏土型/伴生型和贾达尔型,其主要分布在北美洲、南美洲、欧洲和亚洲等地区,成矿时代多为新生代,部分与铝土矿和煤系伴生的沉积型锂矿形成于古生代或中生代。②火山岩黏土型锂矿多形成于封闭的湖相沉积盆地,成矿物质主要来源于火山岩浆活动;贾达尔型锂矿中锂的主要来源为不同时期的河流沉积物和火山喷发物质;碳酸盐黏土型/伴生型锂矿中锂主要来源于沉积环境,其富集过程通常与风化沉积作用有关。③火山岩黏土型锂矿中锂主要赋存在锂皂石、伊利石和锂蒙脱石中。碳酸盐黏土型/伴生型锂资源中矿物组成不同,锂的赋存状态主要有3种:①赋存在锂绿泥石的层间氢氧化物层中;②赋存在伊利石结构八面体或假六方环中;③赋存在高岭石结构八面体中。贾达尔型锂矿中锂主要存在于矿物贾达尔石的晶体结构中。最后,展望了中国沉积型锂资源的研究方向和开发利用前景,以期为中国锂资源的地质勘察高效开发提供支撑。

关键词：沉积型锂矿黏土矿物锂含量赋存状态

基于指数分析的农户离散差异化研究——以宝鸡为例

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干旱区资源与环境 2024年第3期38卷 82-91页

作者：马超群员学锋王晓峰任朝霞徐和平长安大学土地工程学院西安710054 陕西省土地整治重点实验室西安710054 长安大学经管学院西安710054

农户离散是农村“空心化”“空巢化”“空废化”和“空壳化”等为典型的“农村病”的根源,对共同富裕带来极大不利影响。文中在总结相关理论的基础上,指出了影响农户分离有5类因素。通过对宝鸡市临邮、凤翔、扶风三县的实地调查,获得了2... 详细信息

农户离散是农村“空心化”“空巢化”“空废化”和“空壳化”等为典型的“农村病”的根源,对共同富裕带来极大不利影响。文中在总结相关理论的基础上,指出了影响农户分离有5类因素。通过对宝鸡市临邮、凤翔、扶风三县的实地调查,获得了27个乡镇、46个村981户农村家庭包括拉力指标、推力指标、离散指标和个性指标在内的问卷调查资料和访谈材料。基于农户家庭离散指数模型和相关分析方法,分析了农村家庭分离的差异、农村阶层的变化以及返乡障碍。结果表明:农村分离是一个多尺度复合、多因素驱动、多主体差异化的响应过程,农村居民的分离将导致农村社会的异化,加剧农村两极分化,并形成一种不断强化的正反馈过程。文中讨论提出了离散的类反渗透机制,指出要有效解决农村分离问题,必须从从动因、意向、障碍和行动能力多方面切入。

关键词：农户离散离散指数差异化宝鸡市

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西准噶尔构造带包古图组的岩石组合及其时限

地质学报 2024年第7期98卷 2053-2063页

作者：李永军李伟王绪龙段丰浩朱钊郑孟林杨高学张越迁长安大学地球科学与资源学院陕西西安710054 中国石油新疆油田公司勘探事业部新疆克拉玛依834000 长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 中国石油新疆油田公司勘探开发研究院新疆克拉玛依834000

包古图组是新疆西准噶尔增生造山带西北缘石炭纪密西西比亚纪重要沉积记录。确认其完整的沉积序列、岩石组合及其与上覆和下伏地层的接触关系,对解析本区晚古生代盆地构造演化具有重要意义。本文新实测的白碱滩北红山梁剖面上,出露了岩... 详细信息

包古图组是新疆西准噶尔增生造山带西北缘石炭纪密西西比亚纪重要沉积记录。确认其完整的沉积序列、岩石组合及其与上覆和下伏地层的接触关系,对解析本区晚古生代盆地构造演化具有重要意义。本文新实测的白碱滩北红山梁剖面上,出露了岩石组合截然有别,色调区分性极强的两大套地层,上部深灰—灰黑色调“(含碳)细碎屑岩”与其下伏鲜红色调的“硅质岩-凝灰质硅质粉砂岩间夹中基性火山岩”为连续沉积(整合接触),分属包古图组和红山梁组。本文于包古图组底部和红山梁组顶部分别获得345.1 Ma和365.9 Ma的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄,限定其时代分别为密西西比亚纪和晚泥盆世。这一新发现,不仅确立了包古图组是区内石炭纪最老地层单位,佐证了包古图组老于希贝库拉斯组这一久争悬疑,而且使得区内密西西比亚系有了完整的地层序列,揭秘了石炭系最底部的沉积建造及其岩石组合,也为完整认识泥盆纪—石炭纪这一重要时期的盆地沉积特征及其构造演化提供了新资料。

关键词：密西西比亚系包古图组岩石组合顶底时限锆石U-Pb年龄西准噶尔构造带

氯盐环境下预损伤UHPC-HPC组合梁抗弯性能

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交通运输工程学报 2024年第1期24卷 117-130页

作者：梅葵花亢文波刘洋卢德利孙胜江韩方玉武彦池长安大学公路学院陕西西安710064 江苏苏博特新材料股份有限公司江苏南京211103 得克萨斯理工大学土木、环境和建筑工程系得克萨斯拉伯克79409

为了提高普通钢筋混凝土梁的耐久性,设计了一种超高性能混凝土(UHPC)-高性能混凝土(HPC)组合梁新型结构,开展了锈蚀后UHPC-HPC组合梁的抗弯性能试验,研究了氯盐侵蚀后组合梁抗弯承载力降低的机理,分析了腐蚀程度、截面形式与预损伤对其... 详细信息

为了提高普通钢筋混凝土梁的耐久性,设计了一种超高性能混凝土(UHPC)-高性能混凝土(HPC)组合梁新型结构,开展了锈蚀后UHPC-HPC组合梁的抗弯性能试验,研究了氯盐侵蚀后组合梁抗弯承载力降低的机理,分析了腐蚀程度、截面形式与预损伤对其抗弯性能的影响;引入钢筋屈服强度折减系数、截面积折减系数与混凝土预损伤系数,提出了锈蚀后UHPC-HPC组合梁抗弯承载力计算方法,并验证了计算方法的可行性。分析结果表明:锈蚀后梁体抗弯承载力降低主要原因为钢筋抗拉强度下降,梁体刚度退化与韧性减弱,钢纤维阻裂效果削弱;锈蚀后UHPC-HPC组合梁的破坏表现为跨中附近出现1条主裂缝或加载点附近出现2条主裂缝;UHPC-HPC组合梁的受力过程分为线弹性、裂缝发展和屈服3个阶段,梁体截面混凝土应变基本符合平截面假定;侵蚀时间越长,组合梁的开裂荷载和承载力降低越大,通电快速侵蚀10 d时,降幅分别达16.2%和10.9%;锈蚀后T形梁比矩形梁开裂早,前者的开裂荷载比后者降低8.1%,后期刚度下降较快;预损伤显著影响梁的整体刚度,预加载后梁的整体刚度降低,混凝土损伤后的预损伤系数为0.984;锈蚀率越大,钢筋的屈服强度与截面积折减系数越小,变化趋势符合二次抛物线;锈蚀后UHPC-HPC组合梁抗弯承载力的计算值与实测值吻合良好,两者之比的平均值为0.998,标准差为0.020。

关键词：桥梁工程 UHPC-HPC组合梁抗弯性能抗弯试验氯盐侵蚀预损伤系数折减系数

黑色岩系型战略性关键矿产资源研究进展及主要科学问题

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矿物岩石地球化学通报 2024年第1期43卷 14-34页

作者：温汉捷周正兵马万平朱玉长安大学地球科学与资源学院西安710064 东华理工大学核资源与环境国家重点实验室南昌330013 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

本文对近年来黑色岩系型战略性关键矿产的分布规律和超常富集机制等方面的研究进展进行了归纳总结,并对战略性关键矿产资源研究进行了展望。黑色岩系分为黑色页岩、煤系地层和富碳质磷块岩等沉积地层,其中黑色页岩中发生超常富集的关键... 详细信息

本文对近年来黑色岩系型战略性关键矿产的分布规律和超常富集机制等方面的研究进展进行了归纳总结,并对战略性关键矿产资源研究进行了展望。黑色岩系分为黑色页岩、煤系地层和富碳质磷块岩等沉积地层,其中黑色页岩中发生超常富集的关键金属有Se、Te、Re、Cd、Tl等稀散金属,以及PGE、Co等稀贵金属;煤系中可见Ga和Ge的超常富集(形成独立的Ga、Ge矿床),同时也可见稀土金属、稀贵金属的富集;磷块岩中常显著富集稀土,尤其是中重稀土。黑色岩系中的关键金属主要源自大陆风化、海水、热液以及生物摄取。在风化沉积作用中,硫化-还原水体环境形成的泵吸效应,有机质的还原作用,富有机质沉积体系中有机质、铁锰氧化物、磷灰石、黏土矿物等的络合和吸附是关键金属发生富集的主要机制。黑色岩系可为热液叠加过程提供成矿金属,调节热液体系的氧逸度和硫逸度,促进超大型战略性关键矿产的形成。此外,黑色岩系富集的金属在地球层圈物质循环中的聚散行为还可对其他相关成矿系统产生影响。黑色岩系中战略性关键金属的超常富集与大陆边缘、裂谷等环境下缺氧-硫化的沉积事件相关。大气氧含量的变化、超大陆的聚合和裂解、洋流环流模式的改变、冰期以及大规模火山活动导致的海洋缺氧事件等区域地质事件均可是控制黑色岩系型战略性关键金属形成及时空分布的主要因素。黑色岩系是表生风化沉积中的一种重要类型,今后应更加重视黑色岩系等表生风化沉积作用在战略性矿产资源形成中的重要性,建立和发展相关的成矿理论。

关键词：黑色岩系战略性关键矿产资源超常富集机理成矿过程

公路建设碳排放核算与岩土工程低碳措施及碳补偿研究综述

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中国公路学报 2024年

作者：包含王耿晏长根兰恒星谢永利长安大学公路学院中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室

交通运输领域碳排放量约占全球总量的四分之一，我国作为交通大国，交通碳减排工作面临巨大挑战。近年来，学者们在碳排放核算与减排举措等方面开展了广泛研究。本文聚焦于公路建设阶段，从碳排放核算、排放端减碳及固碳端补偿三个方面... 详细信息

交通运输领域碳排放量约占全球总量的四分之一，我国作为交通大国，交通碳减排工作面临巨大挑战。近年来，学者们在碳排放核算与减排举措等方面开展了广泛研究。本文聚焦于公路建设阶段，从碳排放核算、排放端减碳及固碳端补偿三个方面对前人研究进行综述。结果表明：碳排放量核算方法绝大部分使用LCA生命周期理论模型，贯穿整个公路建设阶段，其中基础数据核算集中在排放因子法，以及与人工智能相结合的软件、平台等工具；排放端减碳主要围绕绿色土力技术、固体废弃物资源化利用技术及绿色高效工程管理三个方面，从根源上完成减碳的目标；碳补偿研究包括固碳端补偿措施与固碳效果评价，碳补偿措施集中在利用边坡植被的光合作用固碳与采用新材料增加碳汇两方面，固碳效果采用主客观结合分析法进行评价。通过分析发现，目前研究仍存在亟需解决的问题，如排放因子缺乏统一标准，使得核算误差较大；减排措施的具体减排比例欠缺综合评估方法，且与人工智能结合不紧密；碳补偿措施不够丰富，固碳效果评估方法主观性较强。未来研究应集中探讨核算方法的准确性；提出更为有效的碳减排措施，增强减排效果评估研究；采取更加多元的碳补偿措施，建立具有普遍适用性的补偿效果评估方法。本综述论文可为交通岩土领域碳减排研究提供更为全面的借鉴，助力“双碳”战略目标实现。

关键词：岩土工程公路岩土绿色技术综述碳排放核算减碳与碳补偿