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钢筋螺旋肋灌浆套筒连接性能试验分析

哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 110-119页

作者：魏嘉奇李明越姜洪斌哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 结构工程灾变与控制教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090

传统灌浆套筒制造过程繁琐、原材料成本高且灌浆质量难以保证,限制了中国预制装配式建筑的推广。为促进建筑行业的经济、环保和高效发展,本课题组研发了一种新型钢筋灌浆套筒连接技术,采用了“滚压螺旋肋灌浆套筒”和“类宾汉流体灌浆料... 详细信息

传统灌浆套筒制造过程繁琐、原材料成本高且灌浆质量难以保证,限制了中国预制装配式建筑的推广。为促进建筑行业的经济、环保和高效发展,本课题组研发了一种新型钢筋灌浆套筒连接技术,采用了“滚压螺旋肋灌浆套筒”和“类宾汉流体灌浆料”,钢筋与灌浆料、灌浆料与套筒之间形成了更加紧密的机械锁合,显著提高了构件连接后的承载力。该技术具有成本低廉、施工简便、灌浆质量易于保证等优点。为了探究该连接体系下钢筋的最小锚固长度及钢筋对中对接与偏置对接在连接性能上的差异,通过对34个接头试件进行单向拉伸试验,分析了试件的破坏模式及各项结构性能指标。研究结果表明:钢筋在套筒内部偏置对接与对中对接在连接性能上差别不大;滚压套筒内的内凸肋显著增强了对灌浆料滑移的阻抗作用,可提供足够的黏结锚固以达到连接性能要求。初步结果显示,在该连接方式下钢筋的最小锚固长度可采用10倍钢筋直径,并采用偏置对接方式。

关键词：螺旋肋灌浆套筒钢筋偏置对接单拉试验锚固长度黏结强度

纺织基摩擦纳米发电机在运动与健康领域中的最新研究进展

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复合材料学报 2025年

作者：白亚昕刘丽妍天津工业大学纺织科学与工程学院天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室

纺织基摩擦纳米发电机（Textile-based triboelectric nanogenerators，T-TENGs）在能源收集和可穿戴设备领域展现出巨大潜力，尤其在运动与健康领域中尤为突出。本文针对T-TENGs在运动与健康领域中的最新研究进行综述。首先，介绍了摩... 详细信息

纺织基摩擦纳米发电机（Textile-based triboelectric nanogenerators，T-TENGs）在能源收集和可穿戴设备领域展现出巨大潜力，尤其在运动与健康领域中尤为突出。本文针对T-TENGs在运动与健康领域中的最新研究进行综述。首先，介绍了摩擦纳米发电机(Triboelectric nanogenerator，TENG)的工作原理及模式；T-TENGs的关键材料，包括电极和正负摩擦电材料。其次，概述了多种制备技术，如共轭静电纺丝、湿法纺丝、环锭纺纱、二维编织、3D编织和静电纺丝膜等；以及针织、机织、非织造、刺绣和3D打印织物等不同结构的制备方法。然后，总结了T-TENGs在运动领域（如人体运动监测和不同运动项目中的应用）、健康领域（生命体征监测和健康监测与疾病的监测、预防与矫正），以及多功能运动与健康方面的最新进展。最后，讨论了T-TENGs遇到的挑战、未来发展趋势及其在多功能应用中的广泛应用前景，为T-TENGs的进一步研究和制备提供参考。

关键词：纺织基摩擦纳米发电机纤维/纱线织物复合材料运动与健康

基于人体呼吸力学的柔性可穿戴呼吸监测技术研究进展

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纺织学报 2025年第1期46卷 217-226页

作者：许君鹿楠李婷成玲牛丽郝天煦张诚天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 苏州大学纺织行业智能纺织服装柔性器件重点实验室江苏苏州215123 天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室天津300387 天津工业大学天津市光电检测技术与系统重点实验室天津300387 天津工业大学电子与信息工程学院天津300387

为促进呼吸监测技术在可穿戴纺织品领域的应用,以人体呼吸力学的相关理论为研究基础,分析了呼吸监测在不同年龄段、不同健康状况等人群下的重要作用,从基底形式和信号调制形式2个角度出发,重点总结归纳了以导电纤维和光导纤维为敏感元... 详细信息

为促进呼吸监测技术在可穿戴纺织品领域的应用,以人体呼吸力学的相关理论为研究基础,分析了呼吸监测在不同年龄段、不同健康状况等人群下的重要作用,从基底形式和信号调制形式2个角度出发,重点总结归纳了以导电纤维和光导纤维为敏感元件的柔性可穿戴呼吸监测传感器的研究进展,并分析对比了各种类型的优缺点,综述了柔性可穿戴呼吸监测技术在医疗保健、运动健身和工作生活领域的应用。总结认为:柔性可穿戴光电式呼吸监测传感器相较于电学式传感器有抗电磁干扰、测量电气安全等优势;基于强度调制原理的光纤传感器较基于波长调制原理的光电式传感器具有制作简单、信号处理硬件小、受环境干扰小等优势;提出了智能可穿戴呼吸监测设备目前存在的局限性问题。指出未来研究方向为:传感器性能需要在保证精确度的基础上实现耐用性、耐水洗性且有效地消除运动伪像;需要优化传感器的结构设计且在满足检测灵敏度和数据采集连贯性的基础上提高穿戴者佩戴舒适度;传感器需要实现在服装上的可逆性拆卸、可重复性使用和可穿戴呼吸监测一体化。

关键词：呼吸力学可穿戴电学式呼吸监测传感器光电式呼吸监测传感器呼吸监测技术

低温下玄武岩纤维混凝土劈拉强度尺寸效应试验

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哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 101-109页

作者：余文轩范美妤金浏杜修力清华大学土木水利学院北京100084 城市减灾与防灾防护教育部重点实验室(北京工业大学) 北京100124

为研究极端低温作用下结构尺寸和纤维体积分数对玄武岩纤维混凝土劈拉强度的定量影响规律和作用机制,设计了4种尺寸(边长分别为70、100、150和200 mm)、4种纤维体积分数(分数范围0%~0.5%)的玄武岩纤维混凝土立方体试块在常温和低温下(... 详细信息

为研究极端低温作用下结构尺寸和纤维体积分数对玄武岩纤维混凝土劈拉强度的定量影响规律和作用机制,设计了4种尺寸(边长分别为70、100、150和200 mm)、4种纤维体积分数(分数范围0%~0.5%)的玄武岩纤维混凝土立方体试块在常温和低温下(温度范围20~-90℃)进行了静态劈拉破坏试验。试验结果表明:不同类型混凝土的劈拉强度均随温度降低而线性增大(最大增幅接近130%),呈现出显著的低温增强效应;玄武岩纤维的掺入能略微强化混凝土劈拉强度的低温增强效应。不同纤维体积分数玄武岩纤维混凝土的劈拉强度均呈现出一定的纤维增强效应,并且随体积分数增加而增强;极端低温作用下玄武岩纤维的主导破坏模式由拔出破坏转变为拉断破坏,导致纤维增强效应随温度下降而变强。劈拉强度的尺寸效应随温度下降而更明显,但玄武岩纤维的掺入能减弱尺寸效应(最大削弱程度达25.8%)。本文研究能为玄武岩纤维混凝土材料在极端低温环境下的大规模工程结构应用提供有效参考。

关键词：玄武岩纤维混凝土极端低温纤维含量劈裂拉伸尺寸效应

硬质合金刀具表面AlCrBN/AlTiN多层涂层制备及高速干式切削钛合金性能

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中国表面工程 2025年

作者：陶朗朗陶文远方炜蔡飞薛海鹏张世宏安徽工业大学先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室安徽工业大学材料科学与工程学院

针对AlTiN涂层难以满足高速干式切削加工钛合金的苛刻需求，采用电弧离子镀技术在硬质合金刀具表面制备不同多层结构的AlCrBN/AlTiN多层涂层（交替沉积5次和10次，分别标记为AlCrBN-5和AlCrBN-10），研究多层涂层的结构、硬度、摩擦磨... 详细信息

针对AlTiN涂层难以满足高速干式切削加工钛合金的苛刻需求，采用电弧离子镀技术在硬质合金刀具表面制备不同多层结构的AlCrBN/AlTiN多层涂层（交替沉积5次和10次，分别标记为AlCrBN-5和AlCrBN-10），研究多层涂层的结构、硬度、摩擦磨损、高温性能及涂层刀具高速干式切削钛合金性能。多层涂层物相由fcc-（Cr,Al）N和fcc-（Ti,Al）N组成；多层结构可以显著提升涂层的硬度，其中AlCrBN-10涂层具有最高的硬度(4470HK0.05)；多层涂层经1 000℃真空退火处理后，仍具有较高的硬度(～2 790 HK0.05)。摩擦磨损结果表明：多层涂层可以显著降低其摩擦因数和磨损率，其中AlCrBN-10涂层的摩擦因数和磨损率最低，分别为0.56和0.21×10-15m3·N-1·m-1。涂层刀具高速干式切削钛合金结果显示：当速度为100 m/min时，多层涂层刀具的切削寿命略有提升，其中AlCrBN-5涂层刀具的切削寿命为15 min，与AlTiN涂层相比（12 min）提升25%；当切削速度提升至150 m/min时，多层涂层刀具的切削寿命显著提升，其中AlCrBN-10涂层刀具的切削寿命为280 s，与AlTiN涂层相比（80 s）提升250%；不同切削速度下，刀具前刀面和后刀面的磨损均为粘着磨损和氧化磨损。通过在硬质合金刀具表面构筑AlTiN/AlCrBN多层结构涂层，可以显著提升其硬度和高温稳定性，降低其前刀面和后刀面的粘着磨损和氧化磨损，进而提升涂层刀具的高速干式切削钛合金性能。所制备的AlCrBN/AlTiN多层涂层能有效提高刀具表面的高温和抗磨损性能，在高速干式切削领域具有较好的应用情景。

关键词： AlCrBN涂层刀具涂层高速干式切削多层涂层磨损

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泡沫混凝土填充双箭头结构的准静态压缩性能

复合材料学报 2025年第1期42卷 403-414页

作者：周宏元郭春燕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安全防护全国重点实验室北京100081

为提高三明治结构的力学和能量吸收性能,提出一种泡沫混凝土填充双箭头结构。制作双箭头结构并填充不同强度的低密度泡沫混凝土,通过试验得到准静态压缩下填充泡沫混凝土双箭头结构的变形模式、力学性能和能量吸收性能,并使用经试验验... 详细信息

为提高三明治结构的力学和能量吸收性能,提出一种泡沫混凝土填充双箭头结构。制作双箭头结构并填充不同强度的低密度泡沫混凝土,通过试验得到准静态压缩下填充泡沫混凝土双箭头结构的变形模式、力学性能和能量吸收性能,并使用经试验验证的数值模型进一步分析了胞壁厚度与泡沫混凝土强度、胞元角度等重要因素对此填充结构压缩性能的影响。结果表明:双箭头结构可约束泡沫混凝土,双箭头结构和泡沫混凝土的合理匹配可有效利用两者间的相互作用,优化能量吸收性能。泡沫混凝土填充双箭头结构平均压缩强度的增量随填充泡沫混凝土强度的升高而升高,胞壁厚度为0.2 mm时,填充强度为0.46 MPa泡沫混凝土的结构比吸能最大;胞壁厚度为0.4 mm时,填充强度为1.02 MPa泡沫混凝土的结构比吸能最大。增加胞壁厚度可提高平均压缩强度的增量,提高比吸能。调整胞元角度,可实现对平均压缩强度增量和比吸能的调控。

关键词：泡沫混凝土双箭头结构负泊松比准静态压缩变形模式能量吸收

功能可恢复SFCB-ECC-混凝土桥墩抗震性能

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哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 13-23页

作者：白玉磊靳晓杰张玉峰韩世文城市与工程安全减灾教育部重点实验室(北京工业大学) 北京100124 哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院广东深圳518055

为实现高耐久功能可恢复结构,设计了钢-FRP复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)替代钢筋,塑性铰区使用高延性水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)替代混凝土的新型组合柱。在0.13轴压比下,对SFCB-ECC-混凝土组合... 详细信息

为实现高耐久功能可恢复结构,设计了钢-FRP复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)替代钢筋,塑性铰区使用高延性水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)替代混凝土的新型组合柱。在0.13轴压比下,对SFCB-ECC-混凝土组合柱进行低周往复荷载试验研究。评估了SFCB中FRP体积分数(0%,43.6%,100%)和塑性铰区基体类型(ECC,混凝土)对组合柱抗震性能和可恢复性的影响。之后通过OpenSees进行了轴压比、SFCB配筋率和ECC强度的参数分析。结果表明:SFCB可使试件获得稳定的二次刚度,在2%位移角前,试件无需修复即可快速恢复原有功能;组合柱残余变形随SFCB中FRP体积分数增加而减少,但其初始刚度和峰值承载力也相应降低;在塑性铰区使用ECC可进一步减少残余位移,同时显著提高峰值承载力和延性;参数分析显示增大轴压比将提高SFCB-ECC-混凝土组合柱承载力,但会降低延性;随SFCB配筋率和ECC强度提高,组合柱承载力也相应增大;在实际工程中可合理设计SFCB和ECC材料特性以满足特定结构刚度、强度和可修复性的要求。

关键词：桥梁工程组合柱抗震性能 OpenSees 钢-FRP复合筋高延性水泥基复合材料可恢复

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耐高温溶液型聚芳醚酮上浆剂的制备及其应用

应用化学 2025年第1期42卷 78-85页

作者：谢雨佳谢鑫淋裴维兵李奇郭家铭袁尧刘宇长春工业大学吉林省碳纤维开发与应用重点实验室长春130012 长春工业大学化学与生命科学学院长春130012

由于碳纤维(CF)表面呈现化学惰性且润湿性差,显著影响了碳纤维/聚醚醚酮复合材料(CF/PEEK)的界面性能,上浆法作为一种简单高效的方式可以改善复合材料的界面性能,其中聚芳醚酮(PAEK)作为CF上浆剂具有耐高温和机械强度高等优点。以双酚A(... 详细信息

由于碳纤维(CF)表面呈现化学惰性且润湿性差,显著影响了碳纤维/聚醚醚酮复合材料(CF/PEEK)的界面性能,上浆法作为一种简单高效的方式可以改善复合材料的界面性能,其中聚芳醚酮(PAEK)作为CF上浆剂具有耐高温和机械强度高等优点。以双酚A(BPA)和双酚芴(BHPF)为单体,环丁砜为溶剂,180℃下合成了耐高温PAEK,并以该树脂为主浆料制备出上浆剂。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)等对PAEK的官能团结构、上浆后的CF单丝表面及复合材料断裂面的形貌进行了表征,同时也对不同浓度的聚芳醚酮上浆剂对CF/PEEK力学性能的影响进行了研究。随着上浆剂中BHPF质量分数的增加,PAEK树脂的玻璃化转变温度(T_(g))及5%热分解温度(T5%)逐渐升高,最终用BHPF单体全部替代了有毒的双酚A单体,制备出绿色环保的PAEK。与未经上浆处理的CF/PEEK相比,使用质量分数1.5%的PAEK-3上浆剂使其层间剪切强度(ILSS)提升了31.43%,而弯曲强度提高了22.1%,弯曲模量提高了26.8%。因此,使用质量分数1.5%的PAEK-3上浆剂能有效提高CF/PEEK复合材料综合性能。

关键词：碳纤维聚芳醚酮复合材料上浆剂

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碳化硅陶瓷材料的摩擦与润滑研究进展

机械工程学报 2025年

作者：罗子超刘秀波程巍李新功夏杰郑军中南林业科技大学材料表界面科学与技术湖南省重点实验室湖南工学院智能制造与机械工程学院安徽工业大学先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室

结构陶瓷材料具有高硬度、耐磨损、耐腐蚀、耐高温及化学性质稳定等突出优点，被广泛应用于摩擦学领域。随着服役工况的日益复杂，在高温、重载、强辐射等环境下，结构陶瓷摩擦元件的应用仍然面临着巨大的挑战。因此，工业界对陶瓷的摩... 详细信息

结构陶瓷材料具有高硬度、耐磨损、耐腐蚀、耐高温及化学性质稳定等突出优点，被广泛应用于摩擦学领域。随着服役工况的日益复杂，在高温、重载、强辐射等环境下，结构陶瓷摩擦元件的应用仍然面临着巨大的挑战。因此，工业界对陶瓷的摩擦性能提出了更高的要求，降低陶瓷材料的摩擦磨损成为材料科学与摩擦学领域重要课题之一。由于陶瓷材料磨损形式和机理复杂，目前未见通用的摩擦学模型可以解释所有陶瓷的摩擦磨损。本文以碳化硅陶瓷材料为例，对碳化硅的摩擦与润滑研究进展进行了综述，涵盖碳化硅陶瓷的磨损机制，水润滑技术，固体润滑复合材料，表面工程技术及制备工艺等方面，旨在促进SiC陶瓷材料在摩擦学领域的应用与发展，同时为其他结构陶瓷材料的润滑技术提供参考。

关键词：碳化硅耐磨减摩水润滑固体润滑表面技术制备工艺