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超声表面冲击强化对316L不锈钢疲劳性能的影响

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机械强度 2024年第1期46卷 63-69页

作者：朱蒋培漆玉婷张绍峰许家婧曹小建南通大学交通与土木工程学院南通226019 南通理工学院土木工程学院南通226002

用超声冲击方法对试件表面进行改性,可以提高316L不锈钢性能。结合拉伸试验、高周疲劳试验、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、X射线衍射(X⁃Ray Diffraction,XRD)及能量色散谱仪(Energy Dispersive Spectrometer,EDS),测试了316及316L不锈钢的疲劳性能和断裂特性。结果表明,含碳量稍低的316L不锈钢拉伸强度及疲劳强度也略低;表面超声冲击强化可提高该奥氏体不锈钢抗拉强度约19.7%,但韧性会有所降低。316、316L、冲击处理后316L三组材料的疲劳极限分别为209 MPa、204 MPa、254 MPa,均为本身抗拉极限的35%左右,拟合公式S=-64+0.45σb;含碳量高的316,其S⁃N曲线数据归一性更好,试样无侧边裂缝。疲劳断面显示,裂纹源萌生于异质相或非金属夹杂,裂纹沿晶扩展,裂纹扩展区的速度波动也归因异质相。超声冲击后316L的裂纹扩展速度明显降低,断面的起伏更大,瞬断速度更快。

关键词：超声冲击含碳量 316L 不锈钢疲劳性能

填埋场生物炭-甲烷氧化菌改性覆层的甲烷氧化特性

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农业工程学报 2024年第10期40卷 239-246页

作者：李明玉孙文静丁梧秀何朋立王晓强王艳红洛阳理工学院土木工程学院洛阳471023 东华大学环境科学与工程学院上海201620

填埋场覆盖层是一种控制甲烷逃逸的最简单可行办法,然而一般的土质覆盖层工程特性差,与微生物甲烷氧化菌的甲烷氧化效能低。生物炭施加到土体中能够改变土体的微环境和微生物活性,进而可影响生物氧化甲烷的效能。为了研究生物炭-甲烷氧... 详细信息

填埋场覆盖层是一种控制甲烷逃逸的最简单可行办法,然而一般的土质覆盖层工程特性差,与微生物甲烷氧化菌的甲烷氧化效能低。生物炭施加到土体中能够改变土体的微环境和微生物活性,进而可影响生物氧化甲烷的效能。为了研究生物炭-甲烷氧化菌改性土的甲烷氧化效率,该研究使用甲烷检测仪,测定不同pH、甲烷浓度、土样干密度和生物炭掺量下,有菌和无菌土样的甲烷降低率的变化规律。结果表明:当无机盐培养液的pH值为7时,甲烷氧化菌具有较高的氧化效能;pH值为9时,甲烷氧化菌的甲烷降低率小于pH值为7时。在一定初始甲烷浓度下,甲烷氧化菌的氧化效能随着初始甲烷浓度的增大而增大,但当初始甲烷浓度超过一定值时会抑制甲烷氧化菌的氧化效能,生物炭掺量和干密度均会影响甲烷氧化菌甲烷削减效能。随着生物炭掺量的增加,生物炭-甲烷氧化菌改性土的甲烷氧化效率是逐渐增大的;在干密度和生物炭掺量为1.20 g/cm3和15%时,无菌和有菌两种工况的甲烷降低率降幅较明显,分别为10.38%和39.72%。由此表明添加生物炭改变了填埋场覆盖层土体的微环境,提高了甲烷氧化菌的甲烷氧化效能,该研究对填埋场温室气体减排、大气污染防治及土体固碳减排具有重要学术意义和实际价值。

关键词：生物炭微观结构垃圾填埋场甲烷氧化菌甲烷降低率

碳纤维增韧注浆体试块动态压缩力学特性及其数值模拟

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中国矿业大学学报 2024年第3期53卷 600-612页

作者：朱昌星吴大志孙家鑫河南理工大学土木工程学院

为研究存在大量细微裂隙砂层的注浆加固效果，以级配砂砾为被注材料，碳纤维改性超细水泥基浆液为注浆材料，进行室内注浆试验.以注浆体试块(GCB)为研究对象，开展分离式霍普金森压杆(SHPB)冲击及其LS-DYNA模拟试验、扫描电子显微镜(SEM... 详细信息

为研究存在大量细微裂隙砂层的注浆加固效果，以级配砂砾为被注材料，碳纤维改性超细水泥基浆液为注浆材料，进行室内注浆试验.以注浆体试块(GCB)为研究对象，开展分离式霍普金森压杆(SHPB)冲击及其LS-DYNA模拟试验、扫描电子显微镜(SEM)试验，对不同应变率试块动态压缩力学性能及碳纤维增韧机理进行研究.研究结果表明：随着应变率的增加，碳纤维(CF)对试块的增强效果逐渐增大，碎块数目增加，碎块尺度降低；模拟结果与试验基本一致，试块能量耗散率呈现应变率无关性，波动范围约在40%,水泥浆耗散能占总耗散能的85%以上，1%CF试块能量耗散率均略高于0%CF试块；通过SEM图像发现，试块基体中碳纤维的失效模式主要为拉拔破坏，少数为断裂破坏，碳纤维从基体中拔出或断裂吸收能量，阻止其破坏，且纤维改变微裂纹扩展路径，从而提高试块整体的力学性能.基于MATLAB创建碳纤维随机分布的数值模型，基体中不同位置、角度的碳纤维承受的轴向应力差距较大，碳纤维与冲击方向夹角的增大，碳纤维的主要承载方式由受压变为受拉.

关键词：碳纤维注浆固结体能量耗散 SHPB LS-DYNA

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生物炭改性黏土的强度特性及其影响机制

排灌机械工程学报 2024年

作者：李明玉张艳星郭进军宋白杨魏艳卿洛阳理工学院土木工程学院

生物炭具有高孔隙率、高比表面积和强吸附等特性，在土体改良、污染土修复和吸附重金属污染物方面展现出很好的应用潜力。施加生物炭可改善土体结构，使土体的理化性质和力学稳定性得到了全面的改善，从而增加了颗粒间的凝聚力，影响土... 详细信息

生物炭具有高孔隙率、高比表面积和强吸附等特性，在土体改良、污染土修复和吸附重金属污染物方面展现出很好的应用潜力。施加生物炭可改善土体结构，使土体的理化性质和力学稳定性得到了全面的改善，从而增加了颗粒间的凝聚力，影响土体的强度特性。论文以黏土和生物炭为研究对象，利用Humboldt气动直剪仪试验装置，测定不同生物炭掺量、初始含水率和初始干密度的生物炭-黏土混合土的抗剪强度。试验结果表明：生物炭和干密度均能增加试样的强度，并与其成正比关系；随着初始含水率的增大，试样的剪应力与应变曲线由应变软化型过渡为应变硬化型，生物炭-黏土混合土的抗剪强度呈不断减小。同时，结合扫描电镜(SEM)试验结果，分析试样微观孔隙结构的演变规律，从微观层面解释了生物炭-黏土混合土强度特性变化的原因。

关键词：生物炭黏土应力-应变曲线强度参数微观孔隙结构

热轴力对双层微梁谐振器热弹性阻尼的影响分析

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力学学报 2024年第1期56卷 112-120页

作者：李世荣南通理工学院土木工程学院江苏南通226002 扬州大学建筑科学与工程学院江苏扬州225127

近年来,已有不少关于复合材料层合梁/板谐振器热弹性阻尼的研究论文发表.然而,在这些研究中热轴力(热薄膜力)对热弹性阻尼的贡献都被忽略了.众所周知,若梁/板的材料性质分布关于几何中面不对称则其物理中面将偏离几何中面.于是,热-弹耦... 详细信息

近年来,已有不少关于复合材料层合梁/板谐振器热弹性阻尼的研究论文发表.然而,在这些研究中热轴力(热薄膜力)对热弹性阻尼的贡献都被忽略了.众所周知,若梁/板的材料性质分布关于几何中面不对称则其物理中面将偏离几何中面.于是,热-弹耦合振动引起的变温场不但会形成热弯矩,还会产生热轴力(热薄膜力),二者将共同产生热弹性阻尼.文章基于Euler-Bernoulli梁理论和经典热传导理论,建立了双层矩形截面微梁热-弹耦合振动数学模型,精确考虑了热轴力对微结构内能耗的贡献.然后,采用解析方法求得了用变形几何量表示的热轴力和热弯矩,进而求得了系统自由振动的复频率以及用逆品质因数表示的热弹性阻尼解析解.作为数值算例,选取由均匀的银(Ag)和氮化硅(Si_(3)N_(4))分层组成的双层微梁,通过大量的数值实验定量分析了分层体积分数变化对热弹性阻尼的影响规律,考察了热轴力对热弹性阻尼的影响程度.结果表明,忽略热轴力将会低估层合梁谐振器的热弹性阻尼.在金属银的体积分数为70%(氮化硅体积分数为30%)时,忽略热轴力后对热弹性阻尼的低估最大可达16.3%.

关键词：双层微梁热弹性阻尼热轴力复频率解析解

高压空气爆破作用下煤体裂纹扩展及振动特性模拟试验研究

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爆破 2024年

作者：严少洋高富强杨小林褚怀保王昌叶红宇洛阳理工学院土木工程学院河南理工大学土木工程学院东北大学资源与土木工程学院

为了探讨高压气体爆破对煤体裂纹扩展和振动特性的影响，采用模拟煤体基于自主研发的高压空气爆破装置开展气体爆破试验，试验过程中利用爆破速度采集仪和爆破振动采集仪分别对表面裂纹扩展速度及质点振动进行测试，分析高压空气爆破作... 详细信息

为了探讨高压气体爆破对煤体裂纹扩展和振动特性的影响，采用模拟煤体基于自主研发的高压空气爆破装置开展气体爆破试验，试验过程中利用爆破速度采集仪和爆破振动采集仪分别对表面裂纹扩展速度及质点振动进行测试，分析高压空气爆破作用诱发的裂纹扩展发育过程及质点振动能量变化特性。运用扫描电镜（SEM）分析气爆前后试件孔裂隙演化规律。试验结果表明：在高压空气爆破设计压力为15 MPa的条件下，诱导试件表面裂纹沿围压加载方向发育扩展，裂纹发育扩展速度有 v双向不等压>v无围压>v双向等压；不同围压条件下裂纹随距致裂孔距离的增加呈快速发育和稳态发育两个阶段发育扩展；诱发质点振动信号分布在0～250 Hz的范围内，振动信号中主频带的能量较其他子频带的能量有明显的区别，振动主频带信号在0～31.25 Hz低频带较为集中。研究成果以期为优化高压气体爆破致裂孔分布和提高瓦斯抽采效果提供理论依据和指导。

关键词：高压空气爆破煤体裂纹扩展振动信号振动能量

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高校实验室搬迁风险防控体系构建及评估

实验室研究与探索 2024年

作者：李雯贵州理工学院土木工程学院

为了降低高校实验室搬迁因工作不当造成的经济损失和因不可抗力因素面临的安全风险，对高校实验室搬迁全过程进行风险点梳理，对各个风险点提出相应防控措施。基于环境影响评价理论和权重清单法构建高校实验室搬迁风险防控体系，得到实... 详细信息

为了降低高校实验室搬迁因工作不当造成的经济损失和因不可抗力因素面临的安全风险，对高校实验室搬迁全过程进行风险点梳理，对各个风险点提出相应防控措施。基于环境影响评价理论和权重清单法构建高校实验室搬迁风险防控体系，得到实验室准许搬迁指数和实验室搬迁风险防控指数。以实验室准许搬迁指数评估实验室搬迁工作能否实施，以实验室搬迁风险防控指数评估实验室搬迁工作完成程度。该体系为实验室搬迁工作拟定了风险防范具体内容、工作方法和评估标准，提高了实验室搬迁风险防御能力，保障国有资产及人员安全。

关键词：实验室搬迁风险点风险防控权重清单法风险评估

施加生物炭对土壤理化性质的影响及其农业应用

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东北农业大学学报 2024年第1期55卷 79-96页

作者：李明玉丁梧秀王新武何朋立黄强洛阳理工学院土木工程学院河南洛阳471023

生物炭是以农业生物质为原料,在限氧条件下经高温热解制成的一类高度芳香化难溶性固态物质。在土壤固碳、温室气体减排、土壤改良及微生物应用等方面均具有潜在功效。总结近年来国内外在生物炭及其改性土特性和生物炭在微生物、环境、... 详细信息

生物炭是以农业生物质为原料,在限氧条件下经高温热解制成的一类高度芳香化难溶性固态物质。在土壤固碳、温室气体减排、土壤改良及微生物应用等方面均具有潜在功效。总结近年来国内外在生物炭及其改性土特性和生物炭在微生物、环境、农业等领域的应用价值与发展前景研究,考虑生物炭基本性质,重点分析生物炭改性土理化性质、水-力特性与其基本性质相关关系以及生物炭技术应用前景。结果如下,①生物炭理化性质差异主要受制备生物炭的生物质原料和热解温度影响;②生物炭施加到土体中可改变土体理化性质,如:土体颗粒相对密度、孔隙结构和pH等,影响土体的水-力特性;③生物炭在农业、生态和环境领域的应用易受其孔隙率、比表面积和吸附性能等因素影响。研究综述添加生物炭对土体基本特性影响,指出目前研究不足,为更深入地了解生物炭技术应用及在新技术领域发展提供参考依据。

关键词：生物炭理化性质水-力特性生态环境土壤修复微生物

单边螺栓T型钢连接梁柱节点地震损伤性能评估

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建筑钢结构进展 2024年第1期26卷 22-29,53页

作者：布欣孙海粟刘欢欢王新武洛阳理工学院土木工程学院河南洛阳471023 洛阳理工学院河南省新型土木工程结构国际联合实验室河南洛阳471023

随着装配式钢结构在建筑工程领域的应用日益广泛,单边螺栓连接作为一种高效、便捷的连接方式,逐渐受到业界的青睐。H型钢梁、方钢管柱通过T型钢连接件和单边螺栓连接技术形成新型装配式钢框架结构,梁柱节点作为整个框架体系的核心,其抗... 详细信息

随着装配式钢结构在建筑工程领域的应用日益广泛,单边螺栓连接作为一种高效、便捷的连接方式,逐渐受到业界的青睐。H型钢梁、方钢管柱通过T型钢连接件和单边螺栓连接技术形成新型装配式钢框架结构,梁柱节点作为整个框架体系的核心,其抗震性能对整体结构的影响至关重要。为评估单边螺栓T型钢连接梁柱节点在地震过程中的损伤情况,开展了4种不同刚度单边螺栓T型钢连接梁柱节点的拟静力试验。通过试验,获得了单边螺栓T型钢连接梁柱节点的破坏模式、滞回性能和初始转动刚度,分析了不同刚度的T型钢连接件对梁柱节点的破坏模式、抗弯承载能力和转动刚度退化的影响。采用考虑残余变形累积损伤修正的Park-Ang损伤指数模型研究了试验中节点的损伤演化规律,结果表明:所提出的地震损伤模型能够较好地反映单边螺栓T型钢连接梁柱节点的损伤演化过程与破坏程度,为该类梁柱连接节点的优化设计和安全评估提供了理论依据和实践经验。

关键词：单边螺栓梁柱节点抗震性能损伤模型损伤评估