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一种新型手性负泊松比结构的减振性能

复合材料学报 2024年第1期41卷 477-484页

作者：刘旭畅李爽杨金水哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院哈尔滨150001 哈尔滨工程大学青岛创新发展基地青岛266000

负泊松比结构作为一种典型的超材料结构,凭借其独特的变形机制与吸能特性,在航空航天、汽车交通等领域被广泛应用,但关于其减振特性的研究相对较少,研发同时具有高承载和优异缓冲吸能、阻尼减振等性能的多功能负泊松比结构的研究则更稀... 详细信息

负泊松比结构作为一种典型的超材料结构,凭借其独特的变形机制与吸能特性,在航空航天、汽车交通等领域被广泛应用,但关于其减振特性的研究相对较少,研发同时具有高承载和优异缓冲吸能、阻尼减振等性能的多功能负泊松比结构的研究则更稀缺。受星形及内凹形负泊松比结构启发,提出了一种新型手性负泊松比结构,设计并使用3D打印技术制备了4种不同几何参数的构型。在前期的研究中,已发现该新型结构表现出优异的静力学性能及能量吸收特性。基于此,本文通过实验与数值模拟相结合的方式表征新型结构的减振性能,并与传统非手性负泊松比结构进行了对比。研究结果表明:该新型手性负泊松比结构负泊松比效应越强,减振性能越优。相关结果与规律可为新型手性负泊松比减振结构的设计提供理论指导。

关键词：负泊松比手性结构减振结构超材料 3D打印星形内凹形

颗粒级配和表面纹理对饱和砂-钢界面剪切强度的影响

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岩土工程学报 2024年第2期46卷 335-344页

作者：李逸凡李大勇张雨坤潍坊学院建筑工程学院山东潍坊261041 山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东青岛266590 中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580

钢桩和钢制吸力基础广泛应用于海洋工程,土体与基础结构界面力学特性决定着其承载能力。通过饱和砂-钢界面排水剪切试验,揭示了颗粒级配、表面纹理和法向边界条件对界面剪切特性的影响规律。研究表明:由于颗粒剪切方式和孔隙水压力消散... 详细信息

钢桩和钢制吸力基础广泛应用于海洋工程,土体与基础结构界面力学特性决定着其承载能力。通过饱和砂-钢界面排水剪切试验,揭示了颗粒级配、表面纹理和法向边界条件对界面剪切特性的影响规律。研究表明:由于颗粒剪切方式和孔隙水压力消散方式的不同,常法向应力(CNL)下剪应力-位移曲线出现明显的应变软化现象。变法向应力(VNL)下,界面剪切强度随法向应力的增大不断提高。对于光滑和凸起构造,界面摩擦角随不均匀系数C_(u)的增加基本呈线性增长。对于凹槽构造,界面摩擦角随C_(u)的增加而减小。饱和砂-粗糙度钢板界面剪切效能的发挥受水的影响显著,砂与钢板之间水膜的存在减弱了砂颗粒和钢界面的摩擦,使得界面摩擦性能不能完全发挥。

关键词：界面剪切特性颗粒级配表面纹理构造法向边界条件界面摩擦系数

摩尔比对MMOS水泥力学性能和变形行为的影响及机理

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建筑材料学报 2024年第8期27卷 733-743页

作者：巴明芳马哲洋纪璐鑫崔嘉铭柳俊哲宁波大学土木工程与地理环境学院浙江宁波315211 青岛农业大学建筑工程学院山东青岛266109

研究了原材料摩尔比(n(MgO)∶n(MgSO4)∶n(H2O))对改性硫氧镁(MMOS)水泥力学性能和变形行为的影响,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及热重分析(TG)等测试技术对其机理进行分析.结果表明:MMOS水泥的抗... 详细信息

研究了原材料摩尔比(n(MgO)∶n(MgSO4)∶n(H2O))对改性硫氧镁(MMOS)水泥力学性能和变形行为的影响,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及热重分析(TG)等测试技术对其机理进行分析.结果表明:MMOS水泥的抗压强度和抗折强度随着水硫比和氧硫比的提高均呈提升趋势.其中原材料摩尔比为10∶1∶12时,水泥力学性能最优.不同摩尔比MMOS水泥在56d龄期内均呈膨胀变形,其中总变形随水硫比和氧硫比的提高呈减小趋势;自收缩变形随水硫比的提高而减小,随氧硫比的提高呈先增后减趋势.这主要是由于硬化后不同摩尔比MMOS水泥中的水化产物Mg(OH)2和5·1·7相(5Mg(OH)2·MgSO4·7H2O)含量各有不同.当Mg(OH)2含量减少,而5·1·7相含量增加时,MMOS水泥的膨胀变形量降低,同时其抗折强度和抗压强度有所提升.

关键词：摩尔比改性硫氧镁水泥力学性能体积变形机理分析

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张弦式钢-竹组合工字形梁的短期受弯性能

哈尔滨工业大学学报 2024年第1期56卷 93-102页

作者：单奇峰童科挺丁静姝李玉顺宁波大学土木工程与地理环境学院浙江宁波315211 青岛农业大学建筑工程学院山东青岛266109

为研究张弦式钢-竹组合工字形梁的受弯性能,以预应力水平、张弦及加载方式为基本参数,设计制作了12根张弦式钢-竹组合工字形梁进行受弯试验,观察分析了加载过程中组合梁的试验现象、破坏特征,探究了各参数对组合梁承载能力、应变分布、... 详细信息

为研究张弦式钢-竹组合工字形梁的受弯性能,以预应力水平、张弦及加载方式为基本参数,设计制作了12根张弦式钢-竹组合工字形梁进行受弯试验,观察分析了加载过程中组合梁的试验现象、破坏特征,探究了各参数对组合梁承载能力、应变分布、变形性能等的影响规律,并推导得出了张弦式组合梁承载力的近似计算公式。结果表明:张弦式组合梁的整体性能优良、组合效应突出,具有良好的变形性能及承载能力;张弦试件的破坏形态主要为翼缘竹材撕裂、局部钢材屈曲等破坏;施加预应力及提高预应力水平能有效增加组合梁的变形性能,以及在相同挠度控制条件下的承载能力,且采用二点张弦布置预应力筋时可获得更好的效果;张弦式组合梁跨中截面应变分布符合平截面假定,且随着预应力水平提高而中性轴下移;最后,基于理论计算得出的承载力与试验值较为接近且相对保守,近似计算公式具有较好的适用性。

关键词：组合结构张弦式钢-竹组合梁受弯性能张弦方式承载力计算

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钻井废弃泥浆固化土力学特性试验分析

材料导报 2024年第7期38卷 120-125页

作者：吕絮刘俊伟高嵩孟鋆国振青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033 中石化石油工程设计有限公司山东东营257026 浙江大学建筑工程学院杭州310000

石油开采过程中产生大量钻井废弃泥浆,直接排放会造成环境污染,对钻井废弃泥浆进行处理势在必行。针对钻井废弃泥浆采用固化处理方法,并对固化土的力学特性进行系统试验分析。研究结果表明:固化土的应力应变曲线为应变软化型,发生脆性破... 详细信息

石油开采过程中产生大量钻井废弃泥浆,直接排放会造成环境污染,对钻井废弃泥浆进行处理势在必行。针对钻井废弃泥浆采用固化处理方法,并对固化土的力学特性进行系统试验分析。研究结果表明:固化土的应力应变曲线为应变软化型,发生脆性破坏;曲线峰值随着围压的增加和养护龄期的延长而升高;随冻融循环次数的增加而降低,6—8次后趋于稳定,冻融循环对固化土的强度影响明显。固化土发生刚度软化现象,E-ε曲线整体呈下降趋势,刚度随着围压的增加和养护龄期的延长而增加,随冻融循环次数的增加而降低,无量纲化割线模量与无量纲化主应力差的关系曲线由两部分组成,呈现倒C型。对固化土力学性能的研究有利于废弃泥浆的资源化再利用。

关键词：钻井废弃泥浆固化剂静力特性冻融循环

小冲杆试验评价固体氧化物燃料电池NiO-YSZ阳极机械强度

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硅酸盐学报 2024年第1期52卷 9-18页

作者：宋明胡佳旺蒋文春张玉财钮瑞艳仝佳佳中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580 中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266580

目前我国在固体氧化物燃料电池(SOFC)核心部件阳极-电解质-阴极组件(PEN)陶瓷材料强度评价方法及相关标准方面仍为空白,亟待制定切实可行的测试方法及进行系统性的研究。本工作以平板式阳极支撑SOFC的氧化镍-氧化钇稳定氧化锆(NiO-YSZ)... 详细信息

目前我国在固体氧化物燃料电池(SOFC)核心部件阳极-电解质-阴极组件(PEN)陶瓷材料强度评价方法及相关标准方面仍为空白,亟待制定切实可行的测试方法及进行系统性的研究。本工作以平板式阳极支撑SOFC的氧化镍-氧化钇稳定氧化锆(NiO-YSZ)陶瓷材料为研究对象,通过小冲杆试验、力学建模与分析,结合逆向有限元法、试样断口微观分析及Weibull失效概率模型,得到了脆性NiO-YSZ陶瓷材料的弹性模量、特征强度和Weibull模量等力学性能参数。提出了基于小冲杆微试样试验的平板式SOFC关键构件NiO-YSZ机械强度的评价方法。为PEN陶瓷材料的强度表征与微观结构优化提供了测试手段与数据支持。

关键词：固体氧化物燃料电池氧化镍-氧化钇稳定氧化锆阳极小冲杆试验机械强度 Weibull分布

基于速凝浆液流–固相变特性的裂隙岩体注浆扩散机制

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岩石力学与工程学报 2024年第5期43卷 1190-1203页

作者：张连震黄长鑫张庆松裴妍李志鹏杨文东刘军王晓晨中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580 山东大学土建与水利学院山东济南250061 山东交通学院交通土建工程学院山东济南250357 山东建筑大学土木工程学院山东济南250101

速凝类浆液流–固相变特性对裂隙岩体注浆扩散过程具有显著影响。为揭示速凝浆液裂隙岩体注浆扩散机制,以水泥–水玻璃浆液(C-S浆液)作为典型速凝浆液,提出采用基于屈服应力、黏度均随时间变化的Bingham流变本构模型描述速凝浆液流–固... 详细信息

速凝类浆液流–固相变特性对裂隙岩体注浆扩散过程具有显著影响。为揭示速凝浆液裂隙岩体注浆扩散机制,以水泥–水玻璃浆液(C-S浆液)作为典型速凝浆液,提出采用基于屈服应力、黏度均随时间变化的Bingham流变本构模型描述速凝浆液流–固相变特性,并通过室内试验获得C-S浆液的屈服应力、黏度时变方程,在此基础上建立速凝浆液裂隙注浆扩散过程理论模型。开展恒定注浆速率下的C-S浆液裂隙注浆模拟试验,获得注浆压力–时间关系与浆液压力空间分布情况,并对理论计算结果进行正确性验证,揭示速凝浆液屈服应力与黏度的时空分布特征,以及静水阻力、流体相阻力、固体相阻力三者在注浆扩散过程中的变化规律。研究结果表明:在C∶S体积比为1∶1,2∶1,3∶1三种工况下,C-S浆液的剪切应力–剪切速率关系均符合Bingham流变本构关系模型,随着C∶S体积比的增加,浆液流–固相变起始时间与结束时间均显著缩短,浆液屈服应力与黏度峰值均显著增加;相比试验结果,基于屈服应力与黏度均随时间变化的Bingham模型、屈服应力固定的Bingham模型、Newton模型的注浆压力计算结果最大误差分别为12.73%~19.62%,20.12%~29.44%,21.84%~31.35%,说明前1种模型优于后2种模型;在整个裂隙注浆扩散过程中,浆液流体相阻力先由0%快速增加至峰值,然后缓慢下降,固体相阻力在整个注浆扩散过程中一直呈近似线性增加趋势。不同C∶S体积比对注浆结束时刻的流体相阻力占比、固体相阻力占比影响不显著,注浆结束时刻的流体相阻力占比为81.7%~82.9%,固体相阻力占比为15.7%~17.3%。

关键词：岩石力学速凝浆液流–固相变特性裂隙注浆流变本构关系模拟试验

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滚动轴承局部故障时变刚度系统动力学分析

振动与冲击 2024年第9期43卷 241-248页

作者：郭宝良赵玉秀史丽晨李玲段志善西安建筑科技大学机电工程学院西安710055 西安思源学院图书馆西安710038

针对滚动轴承局部故障动力学建模问题,通过分析各滚动体在进入、退出载荷区和陷入故障时的变化情况,基于Hertz接触理论,定义了接触变形保留因子,提出了滚动轴承等效时变刚度函数,建立了局部故障滚动轴承单自由度时变刚度动力学模型,并... 详细信息

针对滚动轴承局部故障动力学建模问题,通过分析各滚动体在进入、退出载荷区和陷入故障时的变化情况,基于Hertz接触理论,定义了接触变形保留因子,提出了滚动轴承等效时变刚度函数,建立了局部故障滚动轴承单自由度时变刚度动力学模型,并进行了理论分析和试验研究。研究结果表明:当滚动体进入或退出载荷区时,载荷区中承载滚动体数量增加或减少,引起系统等效时变刚度的小幅增加或减小;当滚动体陷入故障时,因接触变形保留因子的不同使得其有效接触刚度不同程度降低而导致系统等效时变刚度的减小。系统等效时变刚度的变化引起载荷区中其他滚动体的接触变形和接触力产生不同幅度的变化,从而平衡外部径向载荷,对载荷区中心附近的滚动体的影响较为明显,但不影响各滚动体的有效接触刚度。系统等效时变刚度发生突变,导致系统振动。当外环故障时,等效时变刚度等幅变化;当内环故障时,等效时变刚度的变化受到内环旋转的调制而幅值不同。提出的单自由度时变刚度动力学模型与实际更加吻合。

关键词：滚动轴承局部故障动力学等效时变刚度

Fe^(3+)与碳量子点共修饰TiO_(2)复合催化剂微结构调控及可见光下降解双酚A

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硅酸盐学报 2024年第6期52卷 2057-2067页

作者：高博史焕鑫薛怡然陈柠邢玉鲁张留科赵璇马丙瑞赵宝秀刘杰青岛理工大学环境与市政工程学院山东青岛266525 吉林建筑大学材料科学与工程学院长春130119

针对TiO_(2)光谱响应范围较窄、光生载流子易复合的缺点,本研究采用溶胶–凝胶共混法成功制备了微结构可控的Fe^(3+)与碳量子点(CDs)共修饰TiO_(2)的复合催化剂Fe^(3+)/CDs–TiO_(2)。结果表明,Fe^(3+)与CDs共修饰不仅拓宽了TiO_(2)光... 详细信息

针对TiO_(2)光谱响应范围较窄、光生载流子易复合的缺点,本研究采用溶胶–凝胶共混法成功制备了微结构可控的Fe^(3+)与碳量子点(CDs)共修饰TiO_(2)的复合催化剂Fe^(3+)/CDs–TiO_(2)。结果表明,Fe^(3+)与CDs共修饰不仅拓宽了TiO_(2)光谱响应范围,而且形成的界面化学键为光电子转移提供通道,抑制载流子的复合,提高光电子转移效率,当Fe^(3+)与CDs的负载量为0.5%(质量分数)和1.5%时,复合材料对双酚A的降解效果最佳,可见光下光照120 min,BPA降解率可达92.8%,Fe^(3+)/CDs–TiO_(2)循环使用7次后,去除率保持在86%以上。Fe^(3+)/CDs–TiO_(2)降解双酚A光催化反应符合一级反应动力学方程,反应速率常数为0.02216 min^(-1),自由基捕获实验证实空穴是降解BPA的主要物种,光催化降解产物毒性逐渐消减。

关键词：铁离子/碳量子点–二氧化钛光催化降解双酚A