糙面土工膜与无纺土工织物界面剪切强度及表面粗糙度变化规律

为了量化糙面土工膜表面粗糙度变化规律,研制了表面粗糙度测量仪,并进行了不同法向应力下糙面土工膜和无纺土工织物界面剪切和对应的糙面土工膜表面粗糙度试验。研究表明,糙面土工膜和无纺土工织物界面剪切强度是由糙面土工膜粗糙凸起和无纺土工织物纤维相互嵌入和拉拽作用产生的,界面的剪切峰值摩擦系数主要受到法向应力的影响,界面强度发展到残余强度,糙面土工膜粗糙凸起磨损趋于稳定,无纺土工织物纤维定向排列完成。     

节理面形貌参数相关性分析及粗糙度量化分级研究

以岩石自然节理面为研究对象,对节理面形貌进行了测量,建立了节理面三维形貌图,在此基础上计算得到了5个形貌参数,以中心线平均高度均方根为基准,对参数之间的相关性进行了研究.在形貌参数测量的基础上,选取3个形貌参数,采用模糊数学方法,实现节理面粗糙度的量化,对粗糙度进行了分级,并对形貌参数与粗糙程度指标之间的依存关系进行了研究.研究表明,中心线平均高度与均方根呈线性正比例关系,峰态系数、偏度系数及表面微凸体倾角均方根值与中心线平均高度均方根值的比值与中心线平均高度的均方根值为幂函数关系.粗糙度量化分级研究结果表明,粗糙度量化分级指标与静摩擦因数及静摩擦角有明显正比例线性关系,静摩擦因数、静摩擦角及量化分级指标与中心线平均高度均方根值的比值与中心线平均高度均方根值为幂函数关系.通过各参数相互之间的定量函数关系,可得到相关性系数,进而实现形貌参数对节理面粗糙程度及摩擦力的估算.     

粗糙度对雷诺数效应的影响

为了研究粗糙度对流线型桥梁断面雷诺数效应的影响,以及将表面粗糙度作为气动措施用于减小该类型桥梁断面雷诺数效应的可能性,利用风洞试验,在模型表面粘贴不同粒径的砂纸,改变模型表面粗糙度,测量了不同雷诺数下以及3种不同粗糙表面的流线型桥梁断面模型的三分力系数及表面压力.研究结果表明:流线型桥梁断面即使在较窄的雷诺数范围内也具有较明显的雷诺数效应;表面粗糙度对三分力系数的雷诺数效应具有一定的抑制作用.     

基于离散元法的表面形貌相互作用研究

针对摩擦过程中的表面形貌相互作用问题,文章基于离散元原理,并利用该原理的一种应用程序——颗粒流程序(PFC程序),直观地对表面形貌相互作用进行模拟;模拟结果表明在刚性光滑平面与理想粗糙表面相互作用之后,粗糙度变小,表面结构也发生较大变化;并且随着2个接触表面法向接近量的增大,粗糙表面的脱落颗粒数增加,磨损程度加剧。     

粗糙度对FRP-混凝土界面黏结性能的影响

为了揭示混凝土表面粗糙度对FRP-混凝土界面黏结性能的影响,以灌砂法实现混凝土表面的粗糙度量化评定,完成了6种界面粗糙程度的FRP-混凝土试件界面的单剪试验,探讨了混凝土表面粗糙度对FRP-混凝土界面极限黏结力、黏结强度以及黏结滑移曲线的影响规律.研究结果表明:粗糙度为0.44的试件界面黏结性能最好,极限黏结力和黏结强度较粗糙度为0.25的试件分别提高36%～51%和124%～221%.文中还建立了基于粗糙度参数的界面有效黏结长度计算模型,发现有效黏结长度在6种界面上随粗糙度的增加总体呈降低的趋势;粗糙度小于0.56时,试件界面黏结滑移曲线在脆性区间的刚度相差无几,界面越粗糙,脆性区间越窄,而在塑性阶段,6种界面试件的黏结滑移曲线以不同斜率下降,最终发生剥离破坏时的滑移值为0.04～0.37 mm.     

水汽在细微颗粒表面异质核化数值分析

建立蒸汽在同时含有不溶物质与可溶成分的粗糙颗粒表面核化特性数值实验平台,对水汽异质核化晶核形成自由能、成核速率、成核几率、成核临界饱和度、平衡水汽饱和度进行数值分析.结果表明:可溶性盐含量对成核自由能势垒、成核临界饱和度无影响,但对晶核越过自由能势垒进一步长大过程自由能及平衡水汽饱和度影响显著.用自仿射分形理论描述粗糙颗粒表面,将表面粗糙程度与接触角联系起来,研究发现:颗粒表面粗糙度降低了成核自由能势垒,引起成核速率与成核几率迅速增大,成核临界饱和度降低,而对晶核进一步长大过程中水汽的平衡无明显影响.较高的可溶性盐含量有利于核化液滴的长大;颗粒表面越粗糙,越易于核化.     

薄膜表面粗糙度对内应力测量的影响初析

薄膜表面粗糙度对内应力的测量产生复杂的影响。文章通过理论分析和计算 ,得到如下结论 :表面粗糙度使得内应力的测量值小于其真实值 ;当表面粗糙颗粒可以用球体描述时 ,粗糙度对内应力测量值的影响仅取决于球状颗粒与表平面之间的接触角 ,而与颗粒的半径大小无关 ,若颗粒恰为半球体 ,内应力测量值与实际值之比为 0 .785 4;当粗糙表面轮廓线可以用正弦曲线表示时 ,上述影响则取决于正弦波的波幅和波距之比。     

表观粗糙度对灌浆土钉拉拔摩阻力的影响探究

钻孔灌浆土钉的抗拔承载力直接影响着边坡以及挡土墙等支挡结构的稳定与安全.抗拔承载力主要来自钉体与周围土体之间的摩阻力,而界面处的粗糙情况更是影响摩阻力的关键因素之一.以往的研究并未把粗糙度的概念引入到土钉拉拔研究中.本研究提出了一种具有工程可操作性的新型土钉模型,通过在钉体表面制作不同尺寸的偏直角三角形螺纹来改变钉体表面的粗糙度.通过定义一个更为合理的表观粗糙系数,并建立表观粗糙度系数与表观摩擦系数的关系,提出了考虑土体剪胀作用与土钉制作方式而产生的装配后应力,以及表观粗糙度参数的钻孔灌浆土钉拉拔承载力的计算模型.最后,通过有限元分析软件A B A Q U S模拟粗糙土钉的室内拉拔试验,系统地研究了表观粗糙度对土钉极限抗拔承载力的影响.通过数值模拟结果表明,在钉体表面制作规则螺纹,可以显著提升钉体极限抗拔承载力;土钉极限抗拔承载力与表观粗糙角并非是线性关系.     

机织物顶破过程的有限元分析

使用有限元分析软件ABAQUS模拟机织物的顶破过程,采用宏观、细观两种建模方法分析了顶破过程中机织物的应力应变分布、能量吸收机制以及摩擦作用的影响.研究结果表明,宏观建模方法能简单、快捷地预测机织物的顶破性能;细观建模方法可以详细地描述顶破过程中的纱线伸直、纱线滑移、纱线断裂和裂口延伸.模拟结果表明,织物主应变分布决定了顶破的破坏位置;主应力分布决定了破坏延伸方向.顶破发生前,纱线应变能是主要的能量转化方式;纱线发生断裂后,应变能部分转化为摩擦耗散能和纱线动能.另外,提高织物与顶破弹子之间的摩擦作用可以显著提升织物的顶破性能.     

堆石坝面防渗膜-垫层料界面力学特性试验研究

堆石坝面防渗土工膜与垫层料界面的力学特性关系到防渗体的抗滑稳定性以及整个大坝的安全性.采用土工合成材料界面直剪拉拔仪分别对复合膜和HDPE纯膜与无砂混凝土及聚合物透水混凝土两种垫层料、加糙PVC膜与表面复合细骨料聚合物透水混凝土的界面力学特性进行了试验研究.试验结果表明：HDPE纯膜与两种垫层界面的剪应力-剪位移关系具有不同程度的应变软化特征,界面峰值强度高于残余强度;而复合膜与两种垫层界面的剪应力-剪切位移关系无明显软化现象;复合土工膜与两种垫层界面抗剪强度高于纯膜与两种垫层界面的抗剪强度;聚合物透水混凝土和无砂混凝土与复合膜界面抗剪强度差别不大,聚合物透水混凝土界面抗剪强度略低;糙面PVC膜与表面为细骨料聚合物透水混凝土的咬合力较大.     

堆石坝面防渗膜-垫层料界面力学特性试验研究

堆石坝面防渗土工膜与垫层料界面的力学特性关系到防渗体的抗滑稳定性以及整个大坝的安全性.采用土工合成材料界面直剪拉拔仪分别对复合膜和HDPE纯膜与无砂混凝土及聚合物透水混凝土两种垫层料、加糙PVC膜与表面复合细骨料聚合物透水混凝土的界面力学特性进行了试验研究.试验结果表明:HDPE纯膜与两种垫层界面的剪应力-剪位移关系具有不同程度的应变软化特征,界面峰值强度高于残余强度;而复合膜与两种垫层界面的剪应力-剪切位移关系无明显软化现象;复合土工膜与两种垫层界面抗剪强度高于纯膜与两种垫层界面的抗剪强度;聚合物透水混凝土和无砂混凝土与复合膜界面抗剪强度差别不大,聚合物透水混凝土界面抗剪强度略低;糙面PVC膜与表面为细骨料聚合物透水混凝土的咬合力较大.     

岩石表面粗糙度的三维定量分析方法

为探究一种三维定量描述岩石表面粗糙程度的方法,通过非接触式超景深三维显微设备获取岩石表面三维彩色等高图,提取并计算三维彩色等高图上各像素点的坐标信息,提出"表面轮廓体积均方根"Vp描述岩石表面粗糙程度。研究结果表明:Vp值与标准轮廓曲线的JRC值、节理剖面系数Rp值均存在指数函数正相关,Vp值越大,粗糙度越大;Vp用于对比粗糙度差异性更直观,克服了粗糙度各向异性及不同方向上存在随机性的理论缺陷,设备及像素点统计方法具有较好的经济性、高效性。     

粗糙表面及界面的理论表征

分形理论可以用于表征表面的粗糙程度．与其它常规的方法相比,例如均方根粗糙度,有许多长处．这一描述并不依赖于实验仪器的分辨率并且具有标度不变性．分形理论用于描述薄膜的表面或界面粗糙程度,可以提供许多有用的关于薄膜生长机理的线索．     

溅射效应对离子注入聚合物表面形貌的影响

采用MEVVA离子注入机引出的离子进行了聚酯薄膜改性研究,考虑到注入离子对表面溅射的强弱与离子的质量密切相关,所以选用质量大小不等的3种离子Cu,Si和C为注入离子,注入后的聚酯膜表面结构发生了很大的变化,用原子力显微镜观察了注入样品表面形貌的变化,表面粗糙度与注入离子质量密切相关.实验结果表明,注入前聚酯薄膜表面粗糙,表面突起密集地分布在表面,其高度可达20～25 nm,C和Si注入后表面突起高度下降到5 nm,随注入离子质量的增加,在注入层粗糙度增加,Cu注入后在表面形成了弥散分布Cu原子的析出纳米颗粒.Cu颗粒起伏高度可达到50 nm.这些变化对聚酯薄膜表面物理化学特性有着重要的影响.     

基于频谱分析的织物粗糙感

传统研究一般通过测试织物表面的几何粗糙度和摩擦性能来预测粗糙感,而认知科学家发现,栅栏粗糙性的辨别取决于表面纹理波动曲线的谐波成分及纹理间距.为深入揭示织物粗糙感的形成机制,基于织物的表面形貌曲线,计算平均粗糙度,统计不同波动高度下的纹理间距,并采用傅里叶方法提取频域内谐波特征,比较分析这些特征值与粗糙感之间的关系.研究表明,织物的粗糙感差异取决于表面波动曲线频域内谐波的最高峰高度,而粗糙感不仅与平均粗糙度有关,也与表面纹理间距有关.     

随机散粒岩土材料自然堆积2D数值仿真分析

采用散粒随机生成技术构建自然堆积仿真模型,分析散粒不同形态、粒径尺寸及表面粗糙程度对堆积休止角的影响,结果表明:在相同颗粒级配条件下,散粒形态越不规则,自然堆积休止角越大,且随散粒表面粗糙程度增加,休止角增大,孔隙率提高,散粒体流动性降低;通过分析不同特征下散粒的自然堆积休止角,得到散粒表面粗糙度对自然堆积休止角影响最大,形态次之,粒径最小;该方法可推广应用于松散岩土材料的流动、压实等动力学行为的模拟研究.     

中等粒度纳米金刚石用于磁头抛光的工艺

采用浮动块研磨抛光机,研究中等粒度纳米金刚石抛光液用于硬盘磁头抛光时其颗粒大小及其悬浮液的分散稳定性与磁头表面质量的关系,以及抛光各工序、运行参数与表面质量的关系.磁头表面质量采用原子力显微镜观测分析.通过对抛光过程运行参数的正交实验,对中等粒度纳米金刚石用于磁头抛光的工艺过程进行优化.实验结果表明:磁头表面粗糙度随着金刚石粒径的减小而减小,但二者并不呈线性关系;抛光液的分散稳定性比抛光液颗粒粒径更能影响表面划痕的深度;精研磨能有效去除表面划痕;而抛光能有效降低表面粗糙度,但其对划痕的消除不如精磨有效;各参数对表面粗糙度和划痕的影响程度不同,但是优化后参数取值相同.     

库水降落时坝面缺陷土工膜的局部抗滑稳定性

在分析坝面土工膜缺陷渗漏和失稳机理的基础上,采用非恒定非饱渗流理论,计算坝面土工膜防渗土石坝库水降落时的瞬态渗流场,获取膜后孔压动态分布规律,进而分析土工膜的局部抗滑稳定性随库水降落时的变化特性,同时对库水降落速度、缺陷属性、垫层透水性进行敏感性分析.结果表明:(1)库水降落速度对坝面完好土工膜的局部抗滑稳定性影响很小,但对缺陷土工膜影响显著,土工膜存在局部失稳可能,库水降落速度越大,安全系数降幅越大;(2)土工膜缺陷位置对其局部抗滑稳定性影响显著,缺陷位置越高,安全系数降幅越大;(3)缺陷尺寸对土工膜局部稳定性影响不大;双缺陷较单缺陷相比,其对土工膜局部稳定性的影响不明显;(4)垫层的透水性对土工膜局部抗滑稳定性影响较为显著,透水性好的垫层对土工膜抗滑稳定有利.     

基于分形理论和随机抽样的机加工表面粗糙度轮廓曲线几何形貌共性表征

不同表面粗糙度下的轮廓曲线几何形貌共性特征,是建立机加工金属密封面微观泄漏模型,计算气体泄漏率定量评估密封性能的基础前提.首先,通过Monte Carlo随机正态分布抽样公式结合密封表面粗糙度加工参数,模拟得到服从正态分布和预设表面粗糙度值的粗糙表面轮廓曲线.然后,依据不同样本容量和表面粗糙度下平均峰角、平均峰高和三角峰数目/样本容量等轮廓曲线形貌特征统计数据,分析得到模拟曲线几何共性特征.最后,采用分形理论中剖面位形法,通过数据拟合得到粗糙表面轮廓曲线几何形貌特征值(平均峰角和平均峰高)与分形参数(分形维数和分形标度)间的函数关系.结果表明:机加工表面粗糙度与分形维数一一对应,使得用分形参数定量描述粗糙表面轮廓曲线成为可能.     

符合Gauss分布规律的随机粗糙表面数值模拟

为了研究目标表面激光和红外光散射特性,首先必须对材料表面粗糙度进行数值模拟,这是表面散射特性研究中的基础和关键.本文按照指数自相关函数关系建立二维粗糙表面统计分布规律数值模型,对随机粗糙表面轮廓进行描述,由计算机模拟生成粗糙度相关参数,如高度平均值、相关长度和均方根高度,进而生成随机数值表面.并结合实测的抛光花岗岩表面粗糙度相关参数进行模拟,其表面状态符合Gauss分布规律.