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1、地基基礎(chǔ)要求
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基于全級配三維細觀混凝土隨機模型分析方法,系統(tǒng)研究了混凝土中砂漿和骨料等各組分的受力特點,通過現(xiàn)場試驗以及數(shù)值模擬分析,揭示了骨料降低砂漿強度的作用機理,提出混凝土宏觀抗壓強度與砂漿抗壓強度間的修正關(guān)系,并討論了骨料體積分數(shù)及混凝土強度分別對該修正系數(shù)的影響規(guī)律.研究表明:骨料的加入會降低水泥基材料的強度;混凝土材料的強度小于相同配比條件下的砂漿;用混凝土強度參數(shù)代替砂漿參數(shù)進行細觀層次分析會造成較大誤差,應(yīng)進行修正;修正系數(shù)隨骨料體積分數(shù)增加而線性增長,與混凝土強度關(guān)系不大.通過對5根預(yù)損短柱采用不同加固方式和1根對比柱進行偏心受壓試驗,研究了不同BFRP加固方式各柱的破壞過程、極限承載力;對比分析了不同加固方式縱向受力鋼筋、玄武巖纖維筋、混凝土、玄武巖纖維布的應(yīng)力-應(yīng)變及荷載-撓度關(guān)系。研究結(jié)果表明,單獨采用BFRP筋嵌入式加固鋼筋混凝土偏心受壓短柱效果不明顯,而采用嵌入式BFRP筋和外包BFRP布混合加固效果更為理想,表現(xiàn)出一定的復(fù)合加固效應(yīng)。在試驗研究的基礎(chǔ)上,根據(jù)本文的基本假定進行了承載能力計算并給出了簡化設(shè)計方法,可為定量分析研究提供參考。在復(fù)合材料層壓板機械鉆孔加工中,分層損傷是影響鉆孔連接裝配性以及材料使用壽命嚴重的一類缺陷。超聲相控陣因其檢測速度快、靈活性好、結(jié)果顯示直觀等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料缺陷檢測研究中。為了提高相控陣檢測復(fù)合材料分層缺陷的檢出率和成像質(zhì)量,研究了陣元數(shù)、焦距、脈沖寬度分別對成像檢測結(jié)果的影響,獲得了各參數(shù)變化的影響規(guī)律及鉆孔分層缺陷相控陣成像檢測各參數(shù)設(shè)置,為后續(xù)利用相控陣技術(shù)開展復(fù)合材料層壓板鉆孔分層缺陷檢測方法研究提供參考。
利用自行設(shè)計的加載裝置研究了單摻礦物摻合料(礦渣、粉煤灰、硅灰)的素混凝土在單軸持續(xù)壓荷載作用下的氯離子滲透性,并提出了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型.結(jié)果表明:單軸持續(xù)壓荷載顯著影響混凝土的滲透性,氯離子擴散系數(shù)與應(yīng)力比近似滿足拋物線的數(shù)學(xué)模型.摻入礦物摻合料可以改善混凝土抗氯離子滲透性,改善效果硅灰,礦渣次之,粉煤灰差.摻入礦物摻合料的混凝土,其氯離子擴散系數(shù)隨礦物摻合料摻量的增大而近似呈負指數(shù)函數(shù)減小.對于摻礦物摻合料的混凝土,其滲透性與抗壓強度不具相關(guān)性.目前樹脂基復(fù)合材料已經(jīng)成為航天飛行器熱防護系統(tǒng)的基本材料之一。本文從設(shè)計的角度,闡述了樹脂基復(fù)合材料在航天飛行器熱防護上的應(yīng)用現(xiàn)狀及其研發(fā)與使用需求,重點討論了樹脂基復(fù)合材料的高性能低成本技術(shù)、設(shè)計/評價一體化技術(shù)等亟待解決的問題。首先采用數(shù)值模型得到水泥漿體的模擬微觀結(jié)構(gòu),然后將其離散化為像素.根據(jù)該離散化微觀結(jié)構(gòu)建立具有擴散性能的格構(gòu)單元組成的三維格構(gòu)網(wǎng)絡(luò),求解固定離子濃度邊界條件下通過水泥漿體的離子流量和內(nèi)部離子濃度分布,并預(yù)測材料的擴散系數(shù).在求解離子濃度分布的過程中,比較了差分法和共軛梯度法的優(yōu)缺點,發(fā)現(xiàn)采用共軛梯度法更快捷.后用穩(wěn)態(tài)氯離子擴散試驗驗證了該模擬方法的可靠性,并預(yù)測了水泥漿體的氯離子有效擴散系數(shù)隨水膠比和養(yǎng)護齡期的變化關(guān)系.
碳纖維復(fù)合材料具有比重小,比強度和比模量高,耐疲勞等特點。針對某汽車傳動軸的強度和臨界轉(zhuǎn)速要求,設(shè)計了一種碳纖維復(fù)合材料汽車傳動軸,并采用Abaqus有限元分析軟件對傳動軸進行了仿真分析,仿真結(jié)果顯示了復(fù)合材料傳動軸在受扭轉(zhuǎn)載荷情況下的應(yīng)力應(yīng)變分布情況以及失效情況,碳纖維軸管應(yīng)力應(yīng)變分布均勻,仿真結(jié)果與設(shè)計理論相吻合,并與實驗結(jié)果相驗證,說明所設(shè)計的碳纖維復(fù)合材料傳動軸的性能可以滿足汽車傳動軸的要求。用卡波姆凝膠配制與流變混凝土漿體流變性能等效的透明漿體,通過可視化物模試驗?zāi)M得到流變混凝土骨料的運動規(guī)律.基于真實與模擬介質(zhì)流動圖像、振動骨料分布實時一致性原則,分析了拌和物流動過程形變、振動骨料沉降特點及其形成機理.結(jié)果表明:流變混凝土基于等效流變性能的可視化模擬方法獨特可行,可直觀獲取骨料沉降運動規(guī)律以及速度場、位移場等運動形態(tài)參數(shù),為進一步研究流變混凝土的本構(gòu)關(guān)系及顆粒接觸模型提供基礎(chǔ).通過抗壓強度、X射線衍射(XRD)、紅外光譜(IR)、壓(MIP)和掃描電鏡(SEM)測試,分析了砒砂巖地聚物材料的力學(xué)性能、反應(yīng)產(chǎn)物及微觀結(jié)構(gòu),討論了粉煤灰摻量、養(yǎng)護齡期對砒砂巖地聚物材料力學(xué)性能及微觀結(jié)構(gòu)的影響.結(jié)果表明:粉煤灰摻量和養(yǎng)護齡期對砒砂巖地聚物材料的抗壓強度、孔隙結(jié)構(gòu)有較為顯著的影響,粉煤灰摻量為13%(質(zhì)量分數(shù))時,砒砂巖地聚物材料的90d抗壓強度可達20.3MPa,其孔隙率減小,孔隙結(jié)構(gòu)得到明顯改善.砒砂巖地聚物材料的反應(yīng)產(chǎn)物主要為無定型水化硅鋁酸鈣類凝膠.