基于随机开裂理论的钢筋混凝土粘结损伤拉伸弹性性能

为了研究钢筋混凝土构件在界面脱粘后导致的宏观力学性能的变化,考虑混凝土随机开裂和界面脱粘两种损伤机制,建立了钢筋混凝土单胞的拉伸损伤分析模型,基于单胞模型的拉伸损伤分析给出了界面粘结强度、界面脱粘长度、平均裂缝间距与模型等效拉伸弹性模量的函数关系.基于模型分析把钢筋混凝土的损伤过程分成3个阶段,推导得到各个损伤阶段的等...     

钢筋混凝土界面疲劳裂纹扩展模拟研究

界面脱粘是钢筋混凝土材料与结构的主要失效形式之一.基于剪切筒模型和常用疲劳加载方式,首先建立了循环荷载作用下钢筋与混凝土界面脱粘应力的计算模型;然后根据断裂脱粘准则,借助描述疲劳裂纹扩展的Paris公式,得到了脱粘界面疲劳裂纹扩展速率、扩展长度以及脱粘界面上摩擦系数与循环加载次数的关系;最后对处于循环荷载作用下的钢筋与混凝土界面进行裂纹扩展的模拟计算与分析.结果表明,摩擦系数的衰减程度是影响界面脱粘应力大小及裂纹扩展快慢的主要因素,而且材料的尺寸效应对界面疲劳特性的影响也不容忽视.     

钢管混凝土界面法向粘结强度试验研究

为研究钢管混凝土界面之间的脱粘问题,采用了对拉法和弯拉法进行了钢与混凝土法向粘结力测试,通过对试验方法和结果的分析得到了界面粘结强度值,在此基础上,进行了温度变化和核心混凝土收缩作用下的钢管混凝土截面的脱粘分析。分析表明,弯拉法是一种较好的钢与混凝土法向粘结力测试方法;混凝土强度对粘结强度没有明显的影响,钢板的表面状况对粘结强度有一定的影响,表面锈蚀的粘结强度大于表面光滑的;通过对弯拉法试验结果的分析得到钢与混凝土的法向粘结强度为0.86 MPa;在温度变化、收缩等作用下,钢管混凝土拱肋界面极易发生脱粘。首次进行了钢与混凝土法向粘结强度试验,试验的方法和结果可以为钢管混凝土拱脱粘问题的研究提供参考,促进钢管混凝土拱桥的工程应用。     

钢-混界面法向粘结强度测定及统计分析

近年来钢管混凝土的径向脱粘(简称"脱粘")问题成为研究人员关注的一个问题。脱粘往往因管内混凝土收缩或外围温度作用导致界面法向拉应力超过粘结强度引起,在实际结构中后者是主因。但目前在研究钢管混凝土脱粘问题时,对钢-混界面法向粘结强度的取值尚缺统一的认识,为此,本研究通过试验测定了钢-混界面的法向粘结强度,研究了混凝土强度等级和养护条件这两个因素的影响,并据此通过统计分析给出了粘结强度的统计量及回归公式。     

NSM-CFRP混凝土加固界面应力理论解析

目的研究内嵌式碳纤维(NSM-CFRP)加固混凝土粘结界面的脱粘机理,并且预测界面的剥离强度.方法以微元理论为基础,建立了NSM-CFRP与固化环氧树脂胶层及混凝土粘结界面应力的控制方程.通过设定的粘接应力-滑移关系,对界面失效全过程进行了分析.CFRP与固化环氧树脂胶层及混凝土粘结界面的受力破坏过程划分为3个阶段:弹性阶段、弹性软化阶段、软化脱粘阶段.对4组拉剪试验极限承载力的试验值与拟合后的计算值进行比较.结果给出了FRP-混凝土界面剪应力、相对位移(滑移量)表达式以及载荷与相对位移关系.不同粘结长度得到的极限承载力解析解与拉剪试验得到的试验值进行对比吻合较好,误差在10%以内.结论得到了计算剥离强度的表达式,极限剪应力和极限滑移量与材料的性能以及其几何因素有关,需要结合试验数据进行拟合.     

HB-FRP混凝土界面中钢扣件部位黏结滑移模型

钢扣件有效提高了HB-FRP(Hybrid Bonding FRP)与混凝土的黏结性能.为了得到钢扣件部位的界面黏结滑移模型,采用混凝土塑性损伤模型,考虑钢扣件建模,建立了HB-FRP单剪的细观有限元数值模型.对混凝土的拉压本构关系及损伤因子进行了探讨,研究了HB-FRP加固混凝土界面的黏结性能、剥离过程及破坏机制.对混凝土强度等级及钢扣件的尺寸开展了参数分析,结合参数分析结果,提出了考虑混凝土强度和栓钉直径参数的钢扣件部位黏结滑移模型.研究结果表明:若混凝土断裂能相等,混凝土受拉本构的形式对数值模拟结果影响不大.本研究提出的钢扣件部位黏结滑移模型与Wu YF模型对比,两者破坏能基本相等.     

不同温度下钢-改性聚氨酯混凝土界面黏结滑移性能试验研究

在钢桥运营过程中,铺装层与桥面板的黏结层常会因车辆碾压、温度等因素的影响而出现脱黏现象。近年来,国内出现一种新型改性聚氨酯混凝土,具有较好的工程适用性,已用于多座钢桥梁铺装工程。为研究该混凝土与钢桥面板的界面黏结性能,设计并制作该改性聚氨酯混凝土与Q345钢的层间复合试件。考虑温度的影响,分别在-10、15、40和60℃下进行斜剪试验。基于数字图像处理技术(DIC)采集试件界面的滑移量和应变,分析试件在不同温度下的破坏形态、界面黏结性能及界面应变分布规律。基于试验结果,建立钢-改性聚氨酯混凝土界面剪切强度、刚度与温度的关系式。研究结果表明：温度对试件界面黏结性能的影响显著,试件的界面剪切强度和刚度随温度升高而降低,而其界面极限滑移量与温度无明显关系,界面应变的绝对值均沿胶层方向从试件混凝土层的加载端到未加载端逐渐减小;随着温度升高,试件由脆性破坏向塑性破坏过渡;据所建立的钢-改性聚氨酯混凝土界面剪切强度、刚度与温度的关系式所得剪切强度、刚度计算结果与试验结果较吻合,可为聚氨酯类混凝土钢桥面铺装工程应用提供参考。     

钢混凝土组合结构的非线性有限元分析

提出了一种基于构件截面分层研究的钢混凝土组合梁柱单元，由于它较准确地考虑了混凝土开裂软化以及钢的应变硬化等材料非线性的影响，同时也考虑了构件各截面的中和轴变化且单元在变形过程中保持了轴向力的平衡，避免了常用梁柱单元受等轴向应变假定的限制，因而放宽了单元划分的要求．该方法简单有效，易于在计算机上实现，适合于对具有组合构件的结构作整体的极限状态分析．     

稠油热采井补贴管管柱界面粘脱分析与防治

稠油井注汽热采过程中,热应力易使补贴管与水泥环之间出现微裂缝、微环隙,致使界面出现粘脱现象,进而导致补贴失效。为延长补贴管使用周期,首先基于井下管柱三轴热应力理论与界面破坏准则,运用ABAQUS有限元软件建立热采井补贴管热力耦合三维有限元模型,模拟实际注蒸汽热采过程,得出补贴管-水泥-旧套管-水泥-地层系统的温度场、应力场分布规律及补贴管界面粘脱情况,并研究不同注汽温度、注汽压力、胶结强度等因素对补贴管界面黏结状态的影响;随后将预应力技术应用于补贴管二次固井过程中,并在不同工况下将施加预应力技术前后补贴管界面粘脱状态进行对比,界面粘脱长度显著降低;最后确定了不同温升条件下的预应力施加值,为二次固井与套损治理提供指导意义。     

4ENF黏聚解析模型分析

建立了Ⅱ型加载末端切口四点弯断裂试件黏聚模型,给出了界面破坏经历的弹性阶段、弹性-软化阶段、弹性-软化-脱黏阶段相应界面应力分布的解析表达式.为了验证该模型的正确性,对FRP-混凝土4ENF试件进行了有限元分析,在FRP-混凝土界面上设置黏聚单元,界面混凝土和胶层的非线性损伤都由黏聚单元的软化来反映.有限元分析与理论分析结果对照表明,该解析黏聚模型能精确预测4ENF的界面破坏.     

三元复合体系动态界面张力对驱油效率的影响

采用贝雷岩心开展三元体系界面张力与驱油效果之间关系的实验研究,实验结果表明,三元复合体系动态界面张力最低值越低,界面张力下降速度越快,超低界面张力作用时间越长,化学驱提高驱油效率越高。提出用超低界面张力作用指数S作为评价复合体系界面张力性能的指标,建立超低界面张力作用指数与驱油效率的关系式,得出体系界面张力和驱油效率均满足现场实际要求的复合体系的标准为S1 000。     

聚合物对孤岛沥青质模拟油/水界面性质的影响

用挂片法和双锥摆法测定了聚合物溶液/沥青质模拟油体系的界面张力和界面剪切粘度,并对聚合物浓度对其的影响进行了分析。结果表明,聚合物使沥青质模拟油/模拟水体系的界面张力增加,聚合物的存在会影响沥青质在界面处的吸附速度和吸附量,导致沥青质界面膜强度降低。聚合物浓度较低时,聚合物溶液/沥青质模拟油体系的界面剪切粘度低于模拟水/沥青质模拟油体系的界面剪切粘度,聚合物浓度较高时则相反。     

三元两相体系的界面张力模型

对于三元两相不互溶体系的界面吸附用Langmuir模型进行计算，以Margules方程修正体系的非理想性，由此导出计算界面张力的两参数模型。计算值与93个实验数据和文献数据比较表明，该模型可较好地描述体系界面张力随溶质浓度的变化情况。     

破乳剂对含聚乳状液破乳及油水界面膜作用研究

采用界面张力仪、界面流变仪和微弱电特性分析仪研究了两种破乳剂对含聚乳状液油水界面张力、界面黏弹性和油膜破裂过程以及对乳状液破乳脱水效果的影响.结果表明:破乳剂顶替油水界面上的聚合物和天然活性物质吸附到界面,使界面黏弹性降低,界面膜变薄,最终导致膜破裂,乳状液破乳;破乳剂对油水界面黏弹性的影响表现出以弹性为主的特征,对含聚的水包油型乳状液的破乳,水溶性破乳剂更适合.     

星形高分子在油水界面吸附的动态Monte Carlo模拟

用动态M onte Carlo方法,模拟了星形高分子在油水界面的吸附过程,得到了星形高分子在油水界面吸附过程中的一些动态和静态性质,如界面上吸附的高分子数、界面膜厚度、油水界面张力以及体系达到平衡所需要的时间等。研究表明:星形高分子在界面上吸附的数目由其结构和在系统中的浓度决定;星形高分子形成的界面膜是不对称的,其厚度由分子结构和浓度共同决定;系统达到平衡所需要的时间不仅与分子的浓度有关,还与其结构有关;星形高分子的支链长度越长,表面活性越大;臂数越多,表面活性越小。     

胜利原油与水的界面张力研究

采用滴体积法测定了胜利原油与水的界面张力 ,用界面移动法测定了原油油滴在水中的电迁移率。并考察了水相盐浓度、pH值对油水界面张力及油滴电迁移率的影响。研究结果表明 ,原油 水的界面张力先是随水相中NaCl浓度的增大而减小 ,而后随水相中NaCl浓度的增大而增大 ,水相中NaCl的浓度为 2 %时 ,油水界面张力出现最小值。相应地 ,油滴在水中的电迁移率则是先增大后减小 ,在NaCl浓度为 2 %时达到最大值。在水相 pH值为 2～ 12时 ,原油水界面张力随pH值的变化规律是先增大后减小 ,在pH值为 4时达到最大值 ,而油滴在水中的电迁移率却随 pH值的增大而增大     

三元体系的界面特性对驱油效率的影响机制

大量实验表明,不同碱浓度、相同界面张力的三元驱油体系的驱油效果不同。除了体系黏弹性差异之外,影响驱油效果的因素还可能与界面黏弹性有关。针对这一现象,分别使用相同界面张力、不同界面黏弹性的三元复合体系和相同界面黏弹性、不同界面张力的三元复合体系进行微观驱油实验,通过实验分析油水界面黏弹性、界面张力对驱油效率的影响机制。结果表明:三元体系的界面张力、界面黏弹性均对驱油效率有影响,降低界面张力和界面黏弹性均有利于残余油乳化及驱油效率的提高;三元体系的界面张力低、界面黏弹性低,驱油效率高;随着界面张力和界面黏弹性的降低,三元复合体系对残余油的乳化作用由乳化油滴向乳化油丝转变。上述规律与贝雷岩心实验结果一致。     

界面特性对聚合物驱油时驱替速度的影响分析

针对界面特性（界面流变特性、界面张力特性、润湿性）在聚合物驱油过程中的重要性,将油藏孔隙介质简化成具有相继收缩和扩张的波纹管模型,根据能量平衡原理建立了波纹管中聚合物溶液驱替时的界面特性参数和驱替速度之间的数学模型,用有限差分方法求解,研究了界面粘度、界面张力、润湿角变化对聚合物/油界面速度的影响。研究结果表明：润湿性变化影响界面的驱替速度,当界面的曲率方向与驱替方向相反时,无因次界面张力和无因次界面粘度的增加都使无因次界面轴向速度降低,且界面轴向驱替速度关于孔隙单元中心不对称。     

无碱二元复合体系驱油机理研究

依据毛管数理论,传统观点认为界面张力越低,采收率越高,因此超低界面张力一直是评价表面活性剂界面活性的重要指标。基于并联岩心物理模拟试验研究了界面张力与提高采收率的关系,发现非均质油藏条件下低界面张力体系采收率高于超低界面张力体系。通过室内试验研究驱油体系形成乳液状态及粒径分布规律,揭示采收率与乳液粒径之间的关系。研究认为,低界面张力体系形成的乳液液滴粒径与高渗透层喉道尺寸匹配,能够有效封堵高渗透层,迫使更多注入液转向进入低渗透层,在扩大波及体积的基础上提高洗油效率,因此低界面张力体系比超低界面张力体系具有更好驱油效果。     

纳米硒的界面化学作用

纳米硒的化学和生物学特性源于其界面特性,纳米硒与表面修饰剂之间的界面结构、界面电子结构和电子传递能力以及表面修饰的纳米硒与外部离子、分子和其他个体之间的界面化学反应与纳米硒在材料和生物学中的神奇作用密切相关.开展纳米硒界面化学研究有可能在分子水平上揭示纳米硒的生物活性和生物矿化作用的机制.