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锈蚀Q345C钢材疲劳性能试验研究及数值模拟

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卸荷与补偿路径下深部岩体力学特性与变形破坏特征

工程力学 2025年第1期42卷 53-63页

作者：彭建新赵洋王贤基刘意彭彦庆长沙理工大学桥梁工程安全控制教育部重点实验室长沙410114 长沙理工大学土木工程学院长沙410114 广东省高速公路发展股份有限公司佛开分公司广州510000

为了研究桥梁常用Q345C结构钢锈蚀损伤后的疲劳性能，开展了Q345C钢材电化学加速锈蚀试验和拉伸疲劳试验，得到了不同锈蚀损伤程度下Q345C钢材的蚀坑深度分布特征和疲劳寿命，给出了50%和97.7%存活率下的S-N曲线，并对不同锈蚀率试件的... 详细信息

为了研究桥梁常用Q345C结构钢锈蚀损伤后的疲劳性能，开展了Q345C钢材电化学加速锈蚀试验和拉伸疲劳试验，得到了不同锈蚀损伤程度下Q345C钢材的蚀坑深度分布特征和疲劳寿命，给出了50%和97.7%存活率下的S-N曲线，并对不同锈蚀率试件的疲劳断口特征进行了对比分析，通过3D扫描逆向建模并结合ABAQUS/FE-SAFE进行疲劳寿命仿真分析。结果表明：随着锈蚀率的增大，锈蚀区域由点蚀为主向均匀锈蚀为主转变;锈蚀对疲劳性能降低与应力水平有关，低应力水平下锈蚀对疲劳性能的降低尤为显著;未锈蚀试件97.7%存活率的S-N曲线与BS 7608规范接近且略大于钢结构设计规范GB 50017−2003，而锈蚀损伤试件97.7%存活率S-N曲线均低于常用疲劳规范曲线，且200万次等效疲劳强度明显降低;锈蚀试件断口存在明显的疲劳台阶且断裂后塑性变形小，试件的断口裂纹扩展面积比与应力水平和锈蚀率均呈反比;锈蚀试件疲劳寿命仿真结果与试验相比误差最大仅为6.32%。

关键词：桥梁工程疲劳性能锈蚀 Q345C钢数值模拟

来源：博看期刊评论

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煤炭学报 2025年

作者：戚敏杰赵光明刘崇岩许文松王坤安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室

为了研究应力补偿对单面卸荷砂岩力学特性与变形破坏特征的影响，采用真三轴扰动卸荷岩石测试系统对砂岩进行不同中间主应力单面卸荷实验和应力补偿路径下岩体破坏实验，基于Mg-C强度准则研究了两种应力路径对卸荷岩石强度参数的影响，... 详细信息

为了研究应力补偿对单面卸荷砂岩力学特性与变形破坏特征的影响，采用真三轴扰动卸荷岩石测试系统对砂岩进行不同中间主应力单面卸荷实验和应力补偿路径下岩体破坏实验，基于Mg-C强度准则研究了两种应力路径对卸荷岩石强度参数的影响，分析了应力补偿后卸荷岩石的力学特性和变形特征。结果表明：在本研究范围内，即使是在非常规真三轴状态下，中间主应力σ2的增大同样可以有效提高岩石的承载能力和稳定性，使岩石由塑性向脆性转化；两种应力路径下卸荷岩石的破坏模式存在差异，岩石的整体破坏模式随着σ2的梯次增大由张拉向张拉-剪切复合再到剪切破坏发展，卸荷面附近的破碎区逐渐由深部向浅部转移，而随着卸荷面补偿应力σ，3的梯次增大，整体破坏模式由张拉-剪切复合破坏向剪切破坏转变，卸荷面附近的破碎区逐渐由浅部向深部转移；岩石在单面卸荷与应力补偿支护过程中，伴随着ε3的扩容与压缩，ε2基本上无明显变化，但是ε1和εv发生两次明显的回弹变形，且ε1和εv的变形与ε3同步；应力补偿可以有效补偿卸荷引起的岩石应力损失，提高砂岩的内聚力和破坏强度，使砂岩加卸载期间的补偿系数η（m1）、η（m3）、η（mv）逐渐增大，但对内摩擦角和η（m2）影响较小；在任意补偿应力条件下压裂系数ξ（m2）和ξ（m3）均为负值，岩石在σ2和σ3方向处于扩容状态，而ξ（m1）和ξ（mv）正好相反，在任意补偿应力条件下均为正值，岩石处于压缩状态。

关键词：真三轴单面卸荷中间主应力卸荷效应应力补偿

渗流–应力耦合下砂岩广义应力松弛特性与流变破坏机制研究

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岩石力学与工程学报 2025年

作者：陈奕安赵光明许文松许江彭守建安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室

围岩长期强度的研究对地下空间稳定性评价有着重要的工程意义。利用自主研发的可视化三轴压缩伺服控制试验系统实现在渗流–应力耦合下砂岩的广义应力松弛试验。研究结果表明：在α=3和∞方向上试件发生破坏时，其产生较大应变的范围会... 详细信息

围岩长期强度的研究对地下空间稳定性评价有着重要的工程意义。利用自主研发的可视化三轴压缩伺服控制试验系统实现在渗流–应力耦合下砂岩的广义应力松弛试验。研究结果表明：在α=3和∞方向上试件发生破坏时，其产生较大应变的范围会逐渐向宏观断裂区域集中，并呈现出张拉–剪切破坏的趋势。采用指数型函数对破坏条件下砂岩的应变变化速率进行拟合，效果较好。试件渗透率随流变的进行呈现出先快速下降再缓慢上升的趋势。随着渗透水压的升高，流变后砂岩试件的孔隙率持续增加，分别为1.72%,3.52%和12.86%，断裂面整体破坏严重。在流变过程中砂岩中黏土矿物的水解与侵蚀作用加剧，造成矿物颗粒结构的松散，从而形成宏观断裂。同时，孔隙水压也会对矿物颗粒产生水解与物理作用，导致晶体上剥落大量的岩屑并附着于其表面。从断裂力学的角度来看，渗透水压的增大也会引起砂岩中裂纹的扩展速度加快，使得应力水平对砂岩广义应力松弛特性的影响越来越显著，导致在高渗透水压作用下砂岩更容易产生断裂。孔隙水压也会造成砂岩内胶结物质溶解破坏，脱离晶体表面并形成明显的裂纹，导致渗流–应力耦合下砂岩的破坏模式主要为沿晶断裂。

关键词：岩石力学广义应力松弛渗流–应力耦合流变特性断裂特征流变破坏机制

芽孢杆菌激发作用下烟煤生物甲烷生成潜力研究

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煤炭学报 2025年

作者：郑春山赵呈才柳炳俊薛生杨洋周天尧张迅王俊煜安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽理工大学安全科学与工程学院安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室

在煤层中添加营养物质（有机氮源为主）通常能够激发原有微生物产甲烷潜力，然而向四种不同挥发分的烟煤（PS 37.50%；ZJ 33.02%；QN 25.19%；ZZ 14.01%）中添加营养物质未见明显甲烷生成，故在第30天向所有样本中各添加1mL产气荚膜梭... 详细信息

在煤层中添加营养物质（有机氮源为主）通常能够激发原有微生物产甲烷潜力，然而向四种不同挥发分的烟煤（PS 37.50%；ZJ 33.02%；QN 25.19%；ZZ 14.01%）中添加营养物质未见明显甲烷生成，故在第30天向所有样本中各添加1mL产气荚膜梭菌和枯草芽孢杆菌，分析了各烟煤产甲烷潜力变化规律，探究了产甲烷过程中古菌、细菌等微生物组成结构演变过程，并通过非靶向代谢组学分析，揭示了芽孢杆菌菌群作用下煤中含碳化合物降解的显著性差异代谢物变化规律。结果表明，芽孢杆菌激发作用下甲烷产量显著增加，在第54天甲烷产量峰值为PS (145.222μmol/g)、ZJ (127.556μmol/g)、QN (116.314μmol/g)、ZZ（84.1054μmol/g）。自T1至T2时期（T1为仅添加营养物质培养30天，T2为添加降解菌后培养30天），各培养组古菌Shannon多样性指数显著减小，产甲烷菌属Methanosarcina (39.74%～87.48%)、Methanoculleus (0.84%～18.72%)和Methanomassiliicoccus (2.44%～12.49%)成为古菌优势菌种，含量占比大幅增加。而细菌的Shannon多样性指数显著增加 (PS:由4.17±0.19到7.35±0.11；ZJ:由4.72±0.17到7.35±0.07；QN:由4.48±0.21到6.29±0.10；ZZ:由5.58±0.07到6.57±0.07)。基于KEGG代谢通路及非靶向代谢组学分析，四组样本中产甲烷代谢功能基因相对丰度大幅度增加（PS:由8.79%到35.61%；ZJ:由5.56%到31.67%；QN:由7.54%到31.35%；ZZ:由8.45%到27.23%），其中氢营养型（EC:23.1.101、EC:1.***.7.12）与甲胺营养型（EC:2.***.1.248）相对丰度较高。差异代谢物主要包括苯环、杂环和脂肪族三类化合物，功能菌的添加加速了这三类化合物的降解，为产甲烷古菌类群提供可利用底物，强化了微生物对烟煤的产气潜力。

关键词：降解功能菌产甲烷代谢代谢通路非靶向代谢组产甲烷潜力

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含共用热电供给站的多微能网架构及容量规划

电网技术 2025年

作者：李菀晴贾燕冰韩肖清王子辉煤电清洁控制教育部重点实验室(太原理工大学) 电力系统运行与控制山西省重点实验室(太原理工大学)

针对冷-热-电耦合的多微能网多种能源季节不平衡的问题，构建更适宜其运行的框架并开展规划方案研究，对于提升系统运行经济性和稳定性具有重要的意义。本文通过研究青海地区代表性气候，基于冷-热-电多能耦合系统季节波动及互补性分析... 详细信息

针对冷-热-电耦合的多微能网多种能源季节不平衡的问题，构建更适宜其运行的框架并开展规划方案研究，对于提升系统运行经济性和稳定性具有重要的意义。本文通过研究青海地区代表性气候，基于冷-热-电多能耦合系统季节波动及互补性分析，提出了一种含共用热电供给站的多微能网架构，通过跨季节储热和短期储电相协同，实现多微能网日内和跨季节多时间尺度的平衡，并通过热电耦合实现冷热电资源转换，提升系统运行效能。针对该运行框架提出了基于时序运行模拟的优化规划模型，以共用热电供给站和微能网内风光电站的投资成本、弃风弃光惩罚成本和多微能网联盟系统运行成本最低为目标，实现各微能网风光资源和共用热电供给站的最优容量配置。算例结果表明，本文所构建的含共用热电供给站的多微能网框架及规划模型可以有效降低系统建设和运行成本，实现微能网跨季节时间尺度的功率平衡、降低弃风弃光率，为冷热电多微能网系统规划提供有效解决方案。

关键词：多微能网共用热电供给站季节互补季节性储热容量规划

脉动拉伸应力对聚丙烯玻璃纤维片材结构与性能的影响

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高分子材料科学与工程 2025年

作者：殷小春夏天何光建冯彦洪华南理工大学聚合物成型加工工程教育部重点实验室

基于输运空间容积的周期性变化产生脉动拉伸应力的原理研制了叶片式熔体脉动泵送装置，将脉动变化的拉伸-压缩应力作用于聚丙烯/玻璃纤维熔体上以实现复合片材的增强挤出，实验研究了脉动泵送装置转轴转速对片材微观结构和宏观力学性能... 详细信息

基于输运空间容积的周期性变化产生脉动拉伸应力的原理研制了叶片式熔体脉动泵送装置，将脉动变化的拉伸-压缩应力作用于聚丙烯/玻璃纤维熔体上以实现复合片材的增强挤出，实验研究了脉动泵送装置转轴转速对片材微观结构和宏观力学性能的影响规律。结果表明，脉动泵送装置对玻纤的分散及其沿挤出方向的取向均有促进作用，所制片材沿挤出方向拉伸强度随转速的提高先升后降，在泵送转速为30 r/min时达到最大值42.64 MPa，较直接挤出片材（30.92 MPa）提高了37.9%。表明叶片式熔体脉动泵送装置对玻纤填料增强聚丙烯体系具有适用性，为PP/GF 的增强提供了有效途径。

关键词：脉动拉伸应力玻璃纤维取向复合片材拉伸强度

激光热丝高效沉积Inconel 718熔覆层组织与性能

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焊接学报 2025年

作者：苏国兴石玗朱明张刚兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室

对工程构件表面进行强化改性或增材修复能够有效提升零件的服役寿命，减少材料和能源消耗，响应我国绿色和可持续发展战略.本文采用激光热丝沉积工艺在316L不锈钢表面制备了Inconel 718熔覆层，沉积过程中的线能量仅为81.4 kJ/m，焊丝... 详细信息

对工程构件表面进行强化改性或增材修复能够有效提升零件的服役寿命，减少材料和能源消耗，响应我国绿色和可持续发展战略.本文采用激光热丝沉积工艺在316L不锈钢表面制备了Inconel 718熔覆层，沉积过程中的线能量仅为81.4 kJ/m，焊丝沉积速率高达3.1 kg/h.对Inconel 718熔覆层的微观组织、相组成、显微硬度及耐磨性能进行了研究.结果表明：Inconel 718熔覆层的微观组织由垂直于基材表面和层道界线向熔覆层中心生长的柱状树枝晶构成.γ-Ni相是Inconel 718熔覆层中的基础相，在柱状树枝晶晶间区域检测到了呈“链状”和“岛状”分布的Laves相.Inconel 718熔覆层的平均显微硬度为268.89 HV1，比316L不锈钢基材的显微硬度高37%.Inconel 718熔覆层的平均摩擦系数为0.53，摩擦质量损失为316L不锈钢基材的23.9%，磨损表面由细微的划痕和少量的剥落构成，磨损机制为粘着磨损.

关键词：激光热丝沉积 Inconel 718 沉积速率微观组织耐磨性能

壳聚糖基自愈合水凝胶在生物材料领域的研究进展

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化工新型材料 2025年

作者：王怀念王蕾王慧芳太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室

壳聚糖因具有良好的生物降解性和生物相容性，成为生物医用水凝胶的理想基体材料。然而，壳聚糖基水凝胶在物理损伤后易断裂失效。壳聚糖基自愈合水凝胶利用动态化学键的可逆解离-重构自主修复网络裂纹，从而维持水凝胶结构的完整性和... 详细信息

壳聚糖因具有良好的生物降解性和生物相容性，成为生物医用水凝胶的理想基体材料。然而，壳聚糖基水凝胶在物理损伤后易断裂失效。壳聚糖基自愈合水凝胶利用动态化学键的可逆解离-重构自主修复网络裂纹，从而维持水凝胶结构的完整性和初始功能，延长材料的使用寿命。综述了壳聚糖与不同天然聚合物或合成聚合物复合的自愈合水凝胶的最新研究进展，进一步讨论了其在医用伤口敷料、智能生物传感器、细胞培养及组织工程支架等生物医用材料领域的应用。针对壳聚糖基自愈合水凝胶的研究现状，对其未来向智能化、绿色安全、多功能化和便携化发展以适应更广泛的应用场景进行了展望。

关键词：水凝胶壳聚糖自愈合生物医学医用

考虑路面自重与循环荷载影响的路基结构模量特性研究

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中国公路学报 2025年

作者：刘超超鲁文龙郑健龙吕松涛张良奇湘江实验室长沙理工大学极端环境绿色长寿道路工程全国重点实验室长沙理工大学德通智能科技股份有限公司

现行路基回弹模量测试方法未考虑上覆路面结构约束效应与真实车辆荷载特性的影响，导致测试的回弹模量难以反映路基实际承载能力，给公路建设带来众多不确定性。为此，本文提出了一种路基动静回弹模量原位测试方法，在以套环模拟路面结... 详细信息

现行路基回弹模量测试方法未考虑上覆路面结构约束效应与真实车辆荷载特性的影响，导致测试的回弹模量难以反映路基实际承载能力，给公路建设带来众多不确定性。为此，本文提出了一种路基动静回弹模量原位测试方法，在以套环模拟路面结构层自重及约束效应的基础上，研究车辆荷载特性（荷载频率、荷载幅值）对路基结构模量的影响，并通过开展不同尺寸承载板与不同宽度套环下的路基动静态回弹模量试验研究，寻找最佳承载板与套环加载组合，以优化动静回弹模量原位测试方法结构体系，为测试新建或改扩建路基在其实际服役期的刚度水平提供重要手段。试验结果表明：路基回弹模量与动载频率、动载幅值均成正相关，与承载板尺寸成负相关，对于Φ30cm承载板在未装配套环时，动载频率从1Hz增加到10Hz，回弹模量测试值增加了119%；动载幅值从0.1MPa增加到0.35MPa，回弹模量测试值增加了38.7%。此外，相同尺寸承载板下，路基回弹模量测试值随着套环所模拟的上覆路面结构约束范围的增大先增大后趋于稳定，对于30cm承载板，在套环宽度达到20cm时趋于稳定，较未装配套环时模量提高了13%；对于20cm承载板，在套环宽度达到30cm时趋于稳定，较未装配套环时模量提高了35%，对于10cm承载板，在套环宽度达到35cm时趋于稳定，较未装配套环时模量提高了31%。同时，本文基于原位试验结果建立了不同尺寸承载板下路基回弹模量转换模型、相同承载板不同宽度套环测试下回弹模量转换模型及不同荷载频率测试下回弹模量转换模型，以实现各尺寸承载板与各宽度套环组合在不同频率动载下测试结果之间的相互转换，并通过实际工程现场试验验证了转换模型的准确性。

关键词：道路工程路基动态回弹模量足尺试验路面自重循环荷载