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润湿梯度表面限量润滑油挤压铺展与回流特性仿真研究

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表面技术 2024年

作者：刘明海李书义郭峰梁鹏安钰坤青岛理工大学机械与汽车工程学院山东理工大学机械工程学院

目的机械运动副中普遍存在着限量润滑油受挤压铺展与回流现象，其直接关系接触副供油状态，而表面润湿性是影响润滑油流动的关键因素，进而对接触副润滑性能产生重要影响。基于此，十分有必要研究润湿性梯度表面润滑油流动特性，并揭示... 详细信息

目的机械运动副中普遍存在着限量润滑油受挤压铺展与回流现象，其直接关系接触副供油状态，而表面润湿性是影响润滑油流动的关键因素，进而对接触副润滑性能产生重要影响。基于此，十分有必要研究润湿性梯度表面润滑油流动特性，并揭示其运行机制。方法基于VOF模型结合动网格技术，建立微量润滑油在润湿梯度表面挤压铺展与回流动态模型，运用数值模拟方法，探索亲油轨道两侧疏油区接触角、轨道宽度、润滑油黏度对油滴铺展与回流过程的影响。结果润湿性梯度表面的润滑油在受挤压后快速铺展，而一旦挤压作用消失润滑油就会自动回流，并且在回流阶段发现润滑油内部存在较大的压力梯度与速度漩涡。通过调整疏油区接触角(从67°至130°)改变轨道两侧疏油程度，发现润滑油最大铺展系数β与最大润湿面积An分别减小23.6%和14.3%，液膜中心高度系数hn增长时间点提前57.2%，完全回流时间减小76.9%。通过增加轨道宽度，发现无量纲轨道宽度wn从0.8增至1.4时，最大β与hn增长时间点保持稳定，但最大An增大64.2%，完全回流时间减小39.4%。在润滑油物性参数方面，增大润滑油黏度(从0.032Pa·s至0.108Pa·s)时，最大β与最大An分别减小13.5%和12.9%，但hn增长时间点延后72.2%，完全回流时间延长58.3%。此外，低黏度区间内，虽然相邻黏度值增幅最小(0.032Pa·s至0.046Pa·s)，但润滑油回流速度与An减小速度降幅最大。结论润湿性梯度表面可以抑制润滑油铺展，促进回流，其中内部压力梯度是回流的主要原因之一。随着轨道两侧疏油程度增加，抑制铺展和促进回流的效果进一步增强，回流速度增大，完全回流时间减小。增大亲油轨道宽度可提升稳定后的润湿面积，缩短完全回流时间，但轨道宽度过大导致油液分布过于分散，过小则使回流时间延长。此外，在低黏度区间，润湿性梯度表面对润滑油回流影响更显著，润滑油黏度增大导致最大铺展系数与最大无量纲润湿面积均减小，回流距离缩短，液膜中心高度系数增长点相对延后，完全回流时间延长。

关键词：润湿性梯度挤压铺展回流限量润滑油数值模拟动网格

纳米SiO/CaCO复掺对全再生粗骨料混凝土性能的影响

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复合材料学报 2024年

作者：鲍玖文罗淦马士伟宋强张鹏丁亚红陈旭青岛理工大学土木工程学院河南理工大学土木工程学院

与天然粗骨料相比，再生粗骨料因其破碎过程中产生不可避免的损伤以及附着的旧砂浆使其基本物理性能较差，制备所形成再生混凝土(RAC)因其多重界面而使其力学及耐久性能较差。为了进一步提升RAC性能，基于此，开展了不同纳米SiO2(NS)与... 详细信息

与天然粗骨料相比，再生粗骨料因其破碎过程中产生不可避免的损伤以及附着的旧砂浆使其基本物理性能较差，制备所形成再生混凝土(RAC)因其多重界面而使其力学及耐久性能较差。为了进一步提升RAC性能，基于此，开展了不同纳米SiO2(NS)与纳米CaCO3(NC)单/复掺改性全再生粗骨料混凝土(FRAC)力学及吸水性能的试验研究，其中NS掺量为S=1%、2%、3%，NC掺量为C=1%、3%、5%，并通过SEM方法在微观尺度上表征了纳米材料单/复掺对其微观形貌的改性效果。结果表明：无论纳米材料单掺还是复掺形式，在适量的掺入范围内，RAC抗压强度和劈裂抗拉强度均随着纳米材料掺量的增加而增大；但当NC掺量达到5%时，会生成过量的低碳型水化碳铝酸钙，其发生团聚后RAC强度会出现一定程度的降低，但总体仍高于未改性前的强度，当复掺比例为1%NS和3%NC时，可达到3%NS单掺的效果。RAC毛细吸水质量和吸水率随着纳米材料掺量的增加呈现下降的趋势，总体上复掺改善效果好于单掺情况，且纳米材料最佳掺量为3%。SEM结果也进一步证实，当两种纳米材料复掺量为3%时(S3C3)，RAC内部孔隙和微裂缝最少，且界面过渡区(ITZ)更致密，表明纳米材料复掺改性效果较好。

关键词：再生混凝土纳米SiO 纳米CaCO 力学性能耐久性能

杂填土地层深基坑微型桩-锚-撑组合支护体系受力特性原位试验

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第2期55卷 755-773页

作者：郝增明闫楠白晓宇张立张启军林西伟青岛理工大学土木工程学院山东青岛266520 青岛业高建设工程有限公司山东青岛266022

为深入研究杂填土地层深基坑桩-锚-撑组合支护体系受力特性,依托青岛市某深基坑工程开展微型桩-锚-撑原位试验,分析不同开挖工况下双排微型钢管桩桩身弯矩与预应力锚索轴力的演化规律,揭示该支护体系下前、后排桩的受力性状、预应力锚... 详细信息

为深入研究杂填土地层深基坑桩-锚-撑组合支护体系受力特性,依托青岛市某深基坑工程开展微型桩-锚-撑原位试验,分析不同开挖工况下双排微型钢管桩桩身弯矩与预应力锚索轴力的演化规律,揭示该支护体系下前、后排桩的受力性状、预应力锚索应力分布特征,探讨邻近建筑物、基坑暴露时间及钢支撑拆除对该支护体系内力的影响。研究结果表明:1)在基坑开挖过程中,前排桩在受力中起主导作用;当开挖至基底时,桩身最大正、负弯矩极值呈现增大趋势,且极值点不断下移,开挖面以上桩身弯矩均呈正“S”型分布。2)开挖深度增加引起开挖面上、下1.0 m范围内桩身弯矩显著增大,前排桩桩身的反弯点分别位于钢支撑下方0.5 m、开挖面位置。3)在开挖过程中,锚索轴力沿埋深方向呈现减小趋势,锚固段前端1.5 m之后的轴力基本不变或呈微小波动。4)锚索锚固段应力高度集中在锚固段前端4.0 m以内的区域,约为锚固段长度的44%,锚固段末端基本未产生轴力,可对该段长度进行优化处理。5)邻近建筑物对微型钢管桩桩身受力影响较小;随着基坑暴露时间增加,桩身弯矩呈微小增长趋势;钢支撑拆除后,前排桩的弯矩变化集中在0.38H~0.96H(H为基坑开挖深度)。6)桩-锚-撑组合支护体系能够较好地限制基坑变形,选择合理的支撑预应力是该类基坑设计的关键。

关键词：杂填土地层深基坑微型钢管桩锚索钢支撑原位试验

独立分充式大豆双排毛刷高速精量排种器设计与试验

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农业机械学报 2024年第6期55卷 101-110页

作者：李玉环赵烁杨丽宋泉李宝刚杨发展青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266520 中国农业大学工学院北京100083

为解决机械式大豆排种器高速播种质量差的问题,设计了一种独立分充式大豆双排毛刷高速精量排种器,采用双排种盘结构增加型孔数量,独立分充避免种群积压互扰,实现高速精量排种作业。通过理论分析,明确了充种、投种性能的影响因素,并确定... 详细信息

为解决机械式大豆排种器高速播种质量差的问题,设计了一种独立分充式大豆双排毛刷高速精量排种器,采用双排种盘结构增加型孔数量,独立分充避免种群积压互扰,实现高速精量排种作业。通过理论分析,明确了充种、投种性能的影响因素,并确定了型孔与导流槽相关参数。以作业速度、型孔倾角、导流槽倾角为试验因素进行了正交试验,试验结果表明:在大豆株距为8cm、排种器作业速度为9km/h时,较优组合为型孔倾角54°、导流槽倾角39°,此时合格指数为95.5%,漏播指数为2.0%,株距变异系数为13.1%。对比试验结果表明:作业速度为8~12km/h时,独立分充式排种器合格指数比常规毛刷式排种器至少提升1.3个百分点,漏播指数至少减少0.8个百分点,株距变异系数至少减少2个百分点。窄行密植农艺适应性试验结果表明:在作业速度8~12km/h的条件下,独立分充式排种器合格指数达到90.1%,漏播指数不高于4.6%,株距变异系数不大于20.1%,窄行密植种植农艺适应性较高。

关键词：大豆精量排种器独立分充双排高速

A171/GO联合改性UHMWPE纤维嵌入NBR阻尼薄膜复合材料的界面结合性能研究

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化工新型材料 2024年第5期52卷 167-171,175页

作者：王风全梁森田程刘龙郭健青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266520

超高分子量聚乙烯纤维(UHMWP)表面光滑且由于特殊的分子结构使得表面化学活性较低,在与各种基体制备复合材料时难以得到理想的层间力学性能。为改善UHMWPE纤维与阻尼材料丁腈橡胶(NBR)之间的界面结合性能,首先使用酸性高锰酸钾溶液对UHM... 详细信息

超高分子量聚乙烯纤维(UHMWP)表面光滑且由于特殊的分子结构使得表面化学活性较低,在与各种基体制备复合材料时难以得到理想的层间力学性能。为改善UHMWPE纤维与阻尼材料丁腈橡胶(NBR)之间的界面结合性能,首先使用酸性高锰酸钾溶液对UHMWPE纤维液相进行氧化,在纤维表面引入极性含氧基团;然后以乙烯基三甲氧基硅烷(A171)作为中间偶联层在UHMWPE纤维上接枝氧化石墨烯(GO),制备出GO功能化UHMWPE纤维,使得纤维表面粗糙且极性显著提高,改善了UHMWPE纤维与NBR之间的层间性能。借助分子动力学模拟软件Materials Studio(MS)构建各材料模型,从结合能、自由能等微观角度预测实验方案的可行性,并根据模拟结果制作实验试件,最后通过红外光谱分析、电子显微镜、H抽出、层间剪切实验来测试表征试件性能。模拟与实验结果表明,经改性处理的UHMWPE纤维分子短链与NBR分子间结合能提高了4.785kcal/mol;UHMWPE纤维从NBR中抽出的H抽出力提高了67.3%;使用改性后纤维制作的嵌入式共固化阻尼复合材料板阻尼层的层间剪切力提高了43.2%。

关键词：超高分子量聚乙烯氧化石墨烯接枝改性分子动力学界面结合性能

基于复杂网络和免疫策略的斜拉桥主梁施工安全风险耦合分析

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安全与环境学报 2024年第2期24卷 450-460页

作者：申建红张静青岛理工大学管理工程学院山东青岛266520 青岛理工大学城乡建设信用与风险管理研究中心山东青岛266520

斜拉桥主梁施工是一项复杂系统行为,施工过程中风险事故可能存在多条演化路径,因此具有复杂性和不确定性。为满足当前对施工安全风险管理的更高要求,提出一种基于复杂网络的风险耦合分析方法。首先,通过主梁施工作业程序分解及致险状态... 详细信息

斜拉桥主梁施工是一项复杂系统行为,施工过程中风险事故可能存在多条演化路径,因此具有复杂性和不确定性。为满足当前对施工安全风险管理的更高要求,提出一种基于复杂网络的风险耦合分析方法。首先,通过主梁施工作业程序分解及致险状态分析以识别安全风险因素;然后,基于复杂网络理论,借助邻接矩阵构建主梁施工安全风险的耦合网络模型,对特征指标进行研究分析并得出风险演化特征;最后,运用MATLAB软件对网络进行免疫仿真,包括单个节点免疫、随机免疫和蓄意免疫,以识别出关键节点并提出施工风险管控策略。结果显示:蓄意免疫的效果明显优于随机免疫,综合考虑免疫结果应优先预防和控制网络关键节点代表的风险点,从而有效降低网络效率,提高施工安全性。

关键词：安全工程斜拉桥主梁施工复杂网络风险耦合免疫仿真

共固化穿孔纤维增强阻尼薄膜结构面内力学性能研究

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化工新型材料 2024年第3期52卷 160-165页

作者：罗皓梁森孙瑞骏刘昭阳袁丽华青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266520

共固化穿孔纤维增强阻尼薄膜结构(CCPFRDFE)是一种大阻尼、高层间结合性能的新型阻尼处理模式,在空天技术、尖端武器、快速交通等领域具有广阔的应用前景。但复杂的结构为其力学性能的研究增加了难度,未知的力学性能限制了该新结构的开... 详细信息

共固化穿孔纤维增强阻尼薄膜结构(CCPFRDFE)是一种大阻尼、高层间结合性能的新型阻尼处理模式,在空天技术、尖端武器、快速交通等领域具有广阔的应用前景。但复杂的结构为其力学性能的研究增加了难度,未知的力学性能限制了该新结构的开发与应用。介绍了CCPFRDFE的制作工艺,建立了CCPFRDFE有限元模型,并搭建实验平台对有限元模型进行了验证。利用有限元模型,分别研究了纤维增强阻尼层穿孔孔径、孔距和阻尼材料厚度对CCPFRDFE面内等效弹性参数的影响规律。结果表明,增加穿孔孔径、减小孔距、增加阻尼层厚度有利于提高CCPFRDFE面内等效剪切模量,但不利于提高面内等效弹性模量。所得结果将为非连续阻尼薄复合材料的振动特性研究与大挠度设计奠定基础。

关键词：穿孔纤维增强阻尼薄膜面内等效剪切模量面内等效弹性模量有限元

基于动态安全车距的车辆跟驰模型及稳定性分析

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科学技术与工程 2024年第5期24卷 2105-2110页

作者：陈秀锋赵凤阳王成鑫曲大义谷可鑫青岛理工大学土木工程学院青岛266520 青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266520

为了更好地模拟车辆的跟驰特性,在全速度差(full velocity difference,FVD)模型的基础上考虑前车与跟随车的车头间距、速度差、速度和加速度等因素,建立了一种基于动态安全车距的改进FVD跟驰模型。构建了可变车头时距模型量化前车加速... 详细信息

为了更好地模拟车辆的跟驰特性,在全速度差(full velocity difference,FVD)模型的基础上考虑前车与跟随车的车头间距、速度差、速度和加速度等因素,建立了一种基于动态安全车距的改进FVD跟驰模型。构建了可变车头时距模型量化前车加速度对跟驰车头间距的影响程度;应用小振幅扰动分析和长波展开进行了模型线性稳定性分析,推导了改进FVD模型的临界稳定性条件;设计环形道路上微扰动数值仿真实验,分析了扰动后的车辆跟驰行为特性,解析加速度参数对模型抗扰能力的影响。研究结果表明:考虑前车加速度信息可以降低扰动演化时的波动振幅,有助于提高车流的稳定性。

关键词：交通工程跟驰模型数值仿真动态安全车距稳定性分析扰动

Bio-FeMnCeO_(x)活化PMS降解四环素效能与机制

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化工进展 2024年第6期43卷 3492-3502页

作者：刘梦凡王华伟王亚楠张艳茹蒋旭彤孙英杰青岛理工大学环境与市政工程学院青岛266520

鉴于生物合成材料在水环境修复中成本低、环境友好、高效等优势,制备了Ce掺杂生物铁锰氧化物(Bio-FeMnCeO_(x)),以盐酸四环素(TC)为目标污染物,研究了Bio-FeMnCeO_(x)制备参数(Ce剂量、培养时间及样品处理方式等)和工艺条件(pH、PMS浓度... 详细信息

鉴于生物合成材料在水环境修复中成本低、环境友好、高效等优势,制备了Ce掺杂生物铁锰氧化物(Bio-FeMnCeO_(x)),以盐酸四环素(TC)为目标污染物,研究了Bio-FeMnCeO_(x)制备参数(Ce剂量、培养时间及样品处理方式等)和工艺条件(pH、PMS浓度、Bio-FeMnCeO_(x)剂量等)对Bio-FeMnCeO_(x)活化PMS降解TC的影响。通过自由基猝灭实验和电子顺磁共振(EPR)分析TC降解的主要活性氧物质种类和贡献率,推测了TC的降解路径和降解机制,验证了Bio-FeMnCeO_(x)的循环稳定性。结果表明:①通过生物合成法成功制备了Bio-FeMnCeO_(x),将其用于活化PMS降解TC具有良好的催化活性,在pH为11.0、PMS浓度200mg/L、Bio-FeMnCeO_(x)剂量为100mg/L、反应时间为60min时,TC的降解效率可达93.75%;②通过自由基猝灭和EPR鉴定的实验发现,Bio-FeMnCeO_(x)/PMS体系主要的活性物质为·SO_(4)^(-)和^(1)O_(2);(3)Bio-FeMnCeO_(x)具有良好的实验稳定性,重复使用8次后,TC的降解效率仍高达75.71%。该研究的发现为抗生素废水治理提供了新的催化技术路线。

关键词：复合材料废水四环素降解自由基