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[期刊] 实验技术与管理  [作者] 张垚  陈虎  康爱红  
沥青混合料的抗裂性能在很大程度上决定了沥青路面的使用寿命,其粗集料骨架及细观介质成分(FAM)等内部结构组成的差异又会影响沥青混合料的抗裂性能。纤维因其优异的物理力学特性被广泛应用于提升沥青混合料的抗裂性能,为了有效表征纤维沥青混合料的瞬时损伤演化并评估其断裂特性,开发了一种新型测试方法,通过原位动态拉伸(ISDT)试验对沥青混合料细观损伤断裂性能进行表征。为了研究纤维沥青混合料细观损伤与宏观断裂性能之间的关系,设计添加和不添加纤维的沥青混合料,进行宏观半圆弯拉(SCB)及细观ISDT试验,定义荷载-位移曲线的特征参数表征其抗裂性能,并实时观测细观裂纹密度扩展情况。结果表明,随着纤维用量的增加,沥青混合料和FAM的断裂能和断裂韧性有相当的增加趋势,且沥青混合料及FAM的裂纹萌生及扩展存在滞后效应。因此,ISDT试验是评价纤维沥青混合料细观损伤断裂性能的一种有效手段。
[期刊] 林业科学  [作者] 邵卓平  
木材承载时细观结构上的损伤会在木材中扩展,并且损伤和缺陷在载荷下的演化行为决定着木材的宏观力学行为。木材的细观损伤基元可以归纳为4类:1)胞、壁层间界面损伤;2)细胞壁屈曲与局部塌溃损伤带;3)微孔洞损伤与汇合;4)微裂隙损伤(区)。追踪分析木材从变形、损伤到断裂破坏的全过程,探明微结构演化与宏观行为关系,有助于揭示木材破坏的机制,并从中获得新的木材构造与其强韧功能相互关系的认识,对研发能够克服木材缺点、具有特殊强韧性能的新型木基复合材料具有重要指导意义。
[期刊] 实验技术与管理  [作者] 肖鹏   陈家骏   康爱红   孔贺誉   邓续康   张垚  
为探究不同种类纤维(玄武岩纤维、玻璃纤维和聚酯纤维)对环氧沥青混合料抗开裂和耐疲劳性能的提升效果,在混合料配比设计的基础上,采用车辙试验、低温小梁试验、浸水马歇尔试验以及冻融劈裂试验等对其进行路用性能测试。通过冲击试验,探究纤维对环氧沥青混合料的三种增韧效果:在环氧沥青混合料中添加纤维可以不同程度提高其路用性能;低温性能再加入纤维后,提升效果较为明显;添加玄武岩纤维路用性能优于玻璃纤维和聚酯纤维。
[期刊] 实验技术与管理  [作者] 张垚   颜子超   康爱红   娄可可   肖鹏  
本研究基于低温弯曲实验、冻融劈裂实验和约束试件温度应力实验,模拟北方高寒地域环境纤维沥青混合料的低温耐受性,探究了沥青种类、玄武岩纤维长度和直径对沥青混合料低温性能的影响规律。研究结果表明:在高寒大温差条件下,沥青种类对沥青混合料低温性能具有显著影响,其中SBS改性沥青>70#基质沥青;在相同纤维掺量下,三种直径的玄武岩纤维对AC-13混合料低温性能的改善作用为7μm>16μm>25μm;三种长度(3 mm、6 mm、12 mm)的玄武岩纤维对AC-13混合料的性能改善呈先增后减趋势,6 mm长度的纤维对低温性能改善效果最佳。该研究成果可为玄武岩纤维在寒冷地区道路上的应用提供实验参考,也可作为教学案例应用于土木工程领域研究生课程,用来研究高寒地区道路工程路面材料的特殊设计需求。
[期刊] 林业科学  [作者] 邵卓平  陈品  查朝生  季坤  
以2种针叶材、2种阔叶材为试材,研究无缺陷试件和含横纹裂纹试件在弯曲破坏过程中材料内部微结构演化的声发射特性,并利用声发射特征参数对几种损伤类型进行辨识。结果表明:1)无缺陷试件在加载初期声发射事件发展较为缓慢,且出现的主要是一些低振幅的AE信号,而大量高振幅AE信号出现在峰值载荷附近及韧性断裂阶段;2)利用声发射监测含裂纹试件在三点弯曲载荷下的损伤并断裂全过程,可以明显地识别裂纹尖端启裂和扩展的不同阶段;3)声发射信号的特征与损伤模式有关,胞壁断裂对应的AE特征为高幅值、高能量及长持续时间,而胞壁界面损伤与层裂损伤和细胞屈服与压溃损伤对应的AE特征为低幅度、低能量及短持续时间;4)木试件在低...
[期刊] 北京林业大学学报  [作者] 李玲  李大纲  徐平  诸学清  
该文研究了在疲劳/蠕变交互作用下竹木复合层合板的断裂损伤行为.结果表明,在交变载荷最大值为竹木复合层合板破坏载荷的75%时,其疲劳/蠕变断裂曲线为三段式曲线;在交变载荷最大值为破坏载荷的55%时,6h内其疲劳/蠕变曲线为两段式曲线.随着蠕变时间的增加,层合板的断裂寿命降低.在交变载荷最大值为破坏载荷的75%时,蠕变时间为300s时,层合板的疲劳/蠕变负交互损伤程度大于蠕变时间为180s的.疲劳/蠕变交互作用下层合板的破坏形式主要为纤维撕裂、界面剪切破坏和层间开裂3种形式的综合表现.
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)  [作者] 满轲  刘晓丽  宋志飞  郭占峰  柳宗旭  于云鹤  
基于直切槽半圆盘弯曲(notched semi-circle bend,NSCB)试件及断裂韧性测试方法,分别对北京房山花岗岩样品实施了静态和动态断裂韧性试验,获得了其静态与动态断裂韧度的定量关系,发现在文中采用的中高应变率条件下,动态断裂韧度值为静态断裂韧度值的1.3~2.6倍。采用不同表面形貌刻画技术(SEM、激光共聚焦显微镜、高速摄像机等)对破坏岩样的表面形貌进行观测与表征,获得了岩石表面的三维重构及其粗糙度,其静态和动态断裂都是呈I型裂纹拉伸破坏模式,动态与静态裂纹扩展差异的原因在于应力波在岩样内部界面处的来回反射,诱导微裂纹的萌生、汇合与贯通;裂纹传播过程均经历了加速阶段和减速阶段,裂纹传播速度与其表面三维形貌重构的相对高度变化趋势一致,同样与表面粗糙度变化规律相吻合。岩石静态与动态行为的本质区别是:材料在动态加载时所表现出来的率效应(惯性效应),与材料自身由物理、几何引起的结构效应,此两类效应存在相互抵消、此消彼长的本质属性。
[期刊] 中南林业科技大学学报  [作者] 谢昭彬  薛明  易文  何佼龙  
针对橡胶沥青与常规沥青材料的微观结构及力学性能差异,选用国内外在橡胶沥青混合料中使用较多的AR-AC-13矿质级配,选取实际路面常见的3种空隙率,依据正交试验思路安排试验,采用冻融劈裂强度比评价混合料的水稳定性。通过对3种空隙率橡胶沥青混合料冻融强度比的对比分析,探讨了空隙率对橡胶沥青混合料水稳定性的影响。
[期刊] 实验技术与管理  [作者] 张垚   贾思林   吴正光   寇长江   郭翔宇  
再生骨料是一种将建筑垃圾中的混凝土块等废料加工而成的再生产品,它可以替代部分天然骨料加入沥青混合料中铺筑路面,有助于减少对天然石材的开采,降低沥青路面的成本。为了研究再生粗骨料沥青混合料的黏弹性特征,针对4种取代率的再生骨料沥青混合料,采用不同频率和温度下的动态模量试验,通过Sigmoid函数建立动态模量和相位角的主曲线,探究再生骨料的掺量(0%、17%、37%、56.7%)对AC-20沥青混合料动态黏弹性特性的影响变化。研究结果表明:在相同频率、相同温度下随着再生骨料掺量的增加,沥青混合料的动态模量减小,这种现象在低温高频条件下表现得更为明显。低温和常温条件下(–10、5、20℃),沥青混合料的相位角随着再生骨料掺量增大而减小,随着频率增加而减小,在中高温条件下再生骨料掺量的变化对沥青混合料相位角的影响规律并不统一。通过动态黏弹性拟合参数结果分析发现Sigmoid模型的拟合参数变化趋势与再生掺量增幅之间存在着较大的相关性。该研究聚焦于道路工程中建筑垃圾资源化利用的环保设计需求,可为建筑垃圾应用于道路养护工程提供试验参考,可作为教学案例应用于工程领域的研究生课程。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)  [作者] 王腾  胡岱松  张嘎  
土石混合料的强度与变形特性对于灾害防治及工程安全具有重要意义。该文以理想铝棒材料模拟砾石,对土石混合料进行了系列化的平面应变试验。试验结果表明:土石混合料的强度和变形特性与含石量及砾石的形状密切相关,含石量增加以及砾石磨圆度变差都会增加混合料的峰值强度和剪胀特性。试验过程中观测了砾石运动情况,结果表明:砾石主要通过提供转动阻力来阻碍剪切带的形成与发展,从而提高土石混合料的峰值强度。
[期刊] 北京林业大学学报  [作者] 李振瑞  李芸琪  林兰英  刘杏娥  
【目的】借鉴复合材料中纤维拔出方法探究木材/酚醛树脂(PF)胶合试件真实的界面剪切强度,分析拔出木条的断裂形貌和细胞壁层的破坏模式,为揭示木材胶合界面的断裂机理提供理论支撑。【方法】根据前期试验条件探索,分别制备得到两种类型木材胶合试件:早材木条/PF树脂和早–晚材木条/PF树脂。利用万能力学试验机和超景深三维显微镜测得的数据计算出平均界面剪切强度,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)表征手段分析界面相内聚合物分子间作用形式、拔出木条的宏观断裂形貌、微观尺度细胞壁层破坏模式以及裂纹的萌生与扩散。【结果】载荷–位移曲线表明:拔出过程中木条/PF树脂界面相均发生脆性断裂,早材木条/PF树脂的界面剪切强度为(1.23±0.12)MPa,而早–晚材/木条/PF树脂的界面剪切强度为(3.66±0.11) MPa,约为早材木条的3倍。FTIR分析得出:木材与PF树脂聚合物分子间被证实发生化学交联反应,增强界面相黏结性能。SEM结果显示:拔出后埋入顶端早材木条试样的断裂类型为剪切破坏,而埋入底端早材木条的断裂类型为拉伸–剪切破坏共存;拔出后早–晚材木条试样的断裂类型以碎片化拉伸破坏为主。AFM图像表明:拔出后早材木条试样以跨壁层破坏为主,起始裂纹发生在厚度变化较大的相邻管胞壁的S_2层,随后沿着S_1/S_2界面扩展;拔出后早–晚材木条试样晚材细胞S_2层起始裂纹同时沿着CML/S_1和S_1/S_2界面扩展;此外,交叉场区域容易发生应力集中,外部拉力载荷使得射线细胞发生剥离或整体脱落。【结论】PF树脂在早材和晚材中渗透差异导致两种类型胶合界面的剪切强度差异,早材木条和早–晚材木条自身结构和性能的差异性是造成拔出后界面断裂形貌差异的主要原因。
[期刊] 林业科学  [作者] 褚淑祎  肖继波  张立钦  陈斌  
研究竹纤维生物膜载体生物接触氧化处理浙江临安横畈镇污水处理厂厌氧池出水效果,考察水力停留时间(HRT)和气水比对CODCr,NH4+-N,TN和TP的去除效果。结果表明:竹纤维生物膜载体反应器12天内即完成挂膜启动;HRT在8~15h范围内,随着HRT增加,CODCr处理效果增强;HRT对NH4+-N,TN和TP的去除效果影响较小;试验范围内气水比对CODCr的去除效果无明显影响,NH4+-N和TN的去除率随气水比的增加显著降低,分别从91.46%和46.12%降低至69.21%和36.43%,TP去除率则随气水比增加从29.18%升高至36.40%。竹纤维生物膜载体生物接触氧化反应器与污水处...
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)  [作者] 曾天辰  孙跃文  赵中玮  丛鹏  
改进型气冷反应堆(advanced gas-cooled reactor,AGR)作为二代堆型,在英国大量装备,目前已经进入设计寿期末期,能否顺利延寿,很大程度上取决于作为堆芯支撑和慢化作用的石墨构件的结构完整性。针对“全堆芯石墨构件原位多维度损伤探查”这一技术挑战,该文采用迭代图像重建算法(simultaneous algebraic reconstruction technique,S ART)对直线计算机断层成像(computed tomography,CT)检测方案进行模拟计算。基于已知的堆内环境和石墨构件的几何参数建立模型,探究了堆内背景辐射场对直线CT成像检测的影响,模拟了对石墨构件内部裂纹以及质量损失缺陷的检测和重建。估算结果证明该方案具备一定可行性,能为延长AGR堆延寿提供重要的参考数据。
[期刊] 实验技术与管理  [作者] 李傲   王玉娟   郭晓阳   邓存宝   李岩峰   徐家骅  
为促进超声波激励煤层瓦斯促抽技术的实际应用,深入探索超声空化损伤煤孔隙的科学内涵,该实验借助自主研发的煤孔隙超声空化损伤致裂实验系统和原位X射线纳米CT扫描技术,测试不同超声空化条件下煤孔隙结构变化,研究煤微观孔隙系统损伤的超声空化诱导机理。实验结果表明:超声空化效应能够使狭缝孔隙形态向球型转变(转变率超20%),有效改善煤微观孔隙空间结构,连通孔隙团体积能得到提升。此外,超声空化效应能增加直径小于6nm的喉道尺寸,主要诱导原始小尺寸孤立孔隙与连通孔隙团沟通,还可诱导非连通微观孔隙相互连接,以增强煤微观孔隙拓扑结构。超声空化对于提升煤体渗透性和促进瓦斯抽采具有很大的实际应用价值。
[期刊] 中国农业大学学报  [作者] 赵亚平  王书茂  焦群英  魏文军  黄立明  
为对钢筋混凝土梁进行动力破损评估,建立了钢筋混凝土梁的分离式有限元模型,推导了四节点矩形粘结单元的刚度矩阵。采用该模型计算了健康和局部破损梁的振动特性参数,计算结果与实际测试结果相吻合;计算及实际测试结果均表明,固有频率是进行钢筋混凝土梁损伤定性辨识的重要指标;曲率模态振型和应变模态振型对于钢筋混凝土梁的局部损伤较位移模态振型敏感。基于曲率模态振型和应变模态振型可以进行钢筋混凝土梁的局部损伤诊断。
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