养护温度对微膨胀复合胶凝材料性能的影响

研究了养护温度对微膨胀复合胶凝材料膨胀效能、强度、水化程度及微观构影响.果表明：标准养护条件下（20℃）,晶状钙矾石基本都生长在孔缝中,对膨胀贡献较小,凝胶颗粒状钙矾石对膨胀贡献更大;提高养护温度（40℃）能够促进膨胀剂水化,但发展更快强度限制了膨胀发展,凝胶或微晶状钙矾石对孔隙填充使中等养护温度硬化胶凝材料浆体最为密实;更高养护温度时（60℃）,硬化浆体内部生成了大量粗棒状钙矾石晶体,导致其在水化早期即产生过大膨胀,持续高温高湿环境使少量钙矾石发生分,致使后期限制膨胀率有所降低.适度膨胀对硬化浆体孔构是有益,能够使大孔明显减少,但过大膨胀会对孔构造成不利影响,大孔数量偏多.     

钢渣在复合胶凝材料的水化过程中对水泥水化的影响

通过对胶凝材料水化放热特性、水化产物的种类和水化产物中Ca（OH）2含量的测定,研究了钢渣在复合胶凝材料的水化过程中对水泥水化的影响.结果表明：在复合胶凝材料的水化过程中,水泥和钢渣只是通过改变彼此的水化环境而影响彼此的水化,钢渣并不发生类似于火山灰反应的二次水化反应;水泥-钢渣复合胶凝材料的水化诱导期比水泥的长,且复合胶凝材料的水化诱导期随着钢渣掺量的增大而延长;钢渣对水泥的早期水化有延缓的作用,而且钢渣的掺量越大,延缓作用越明显;钢渣对水泥的后期水化有促进作用,且钢渣掺量越大,龄期越长,促进作用越明显.     

水泥沥青胶凝材料的硬化机理研究

分析了一种特殊胶凝材料-水泥沥青胶凝材料的水化硬化机理.采用等温量热法、X射线衍射分析和环境扫描电镜对用阴离子沥青乳液和硅酸盐水泥配制的水泥沥青胶凝材料的水化进程、水化产物组成和微观形貌进行了观察.水泥沥青胶凝材料的水化过程仍然可以分为快速反应期,诱导期、加速期、减速期和衰退期.沥青与水泥之间没有化学反应,没有新的矿物相生成.水泥沥青胶凝材料的水化硬化过程起始于水泥的水化,当水泥的水化反应进入加速期,水化放热速率接近最大时,沥青开始破乳成膜.在水泥沥青胶凝材料硬化体中,水泥的水化产物形成骨架,沥青膜包覆其上,是连续相;两者形成互穿体系.乳化沥青中的乳化剂会延缓水泥的水化过程.     

表面活性剂对超细钛酸钡粉体制备的影响

钛酸钡是一种重要的功能介电材料,本实验采用了直接沉淀法合成纳米BaTiO3粉体,分别研究了表面活性剂种类、浓度、加入时间在合成过程中对纳米钛酸钡粉体大小的影响：结果表明,通过添加非离子表面活性剂APG,用量为0．5wt％时,能够较好地控制纳米钛酸钡粉体的大小、形状,改善纳米钛酸钡粉体的团聚情况。在沉淀反应前加入APG的方式优于反应后加入的方式。     

扰动频率对充填体力学响应的影响

稳定的充填体是二步骤矿房开采安全控制的关键。为研究不同动力扰动频率作用下充填体的力学响应,以云南某矿为例,采用FLAC3D软件建立充填体动力稳定性分析的三维数值模型,并对扰动幅值一定时,不同扰动频率下充填体的动力稳定性进行数值模拟计算;从位移场和应力场分析了充填体的破坏方式与破坏区域发展过程,得到不同扰动频率作用下充填体的动力响应规律。研究结果表明:充填体的力学响应与动力扰动频率密切相关,扰动频率的改变对充填体暴露面主应力与位移场的分布及充填体的破坏形式有重大影响。     

宇宙射线电离强度对清水空化压力特性的决定性影响

实验结果证明,处于不同海拔高度地点的清水的初生空化压力与临界空化压力值均随海拔高度的增大而增大;低大气层宇宙射线电离强度是影响清水空化特性的决定性因素．这是一项重要的科学发现．作者给出了清水随其所在地点海拔高度变化的空化压力特性．此外,还从理论上证明了经宇宙射线辐射的水中气核可以长期存在水中而不会逸出．     

涂层层数对硬脆涂层构件结合强度的影响

涂层特性与厚度对涂层/基体结合强度的影响得到了广泛研究,然而涂层层数对涂层构件结构强度影响的规律却鲜有报道.应用有限元分析方法,探索了接触载荷条件下,多层硬脆涂层构件的应力分布基本规律.提出以最大剪切应力作为涂层构件结合强度的评价标准.通过比较有限元与赫兹接触精确解析解验证了模型的可靠性.讨论了涂层层数对涂层/基体界面最大剪切应力影响的关系.结果表明：随涂层层数的增加,涂层/基体的界面突变应力沿z轴向涂层表面靠近;而x方向的最大剪切应力随涂层层数的增加变化幅度趋于平缓.     

渤海海冰孔隙率对单轴压缩强度影响的实验研究

针对2009～2010年冬季渤海出现的异常冰情,在辽东湾东岸某港区外潮沟采集海冰,加工成冰样;在控温精度0.1℃的条件下,对117个柱状冰冰样沿平行冰面方向加载,测试冰样的单轴压缩强度、密度、盐度.试验温度分别是？4℃,？7℃,？10℃,？13℃和？16℃,加载应变速率在10？6～10？2s？1,覆盖了冰的韧性破坏、韧脆过渡和脆性破坏区域.试验结果支持宽应变率范围内单轴压缩强度随孔隙率的变化曲面.由此得到冰力学行为转折点随孔隙率变化的定量表达;实现了描述单轴压缩强度在不同破坏行为下的统一数学表达式;此外,还推断出2009～2010年渤海异常冰情不会导致渤海海冰单轴压缩强度设计值的调整.     

UV光强度对甲基橙光催化降解性能影响的研究

以自制的纳米TiO2为光催化剂,甲基橙（MO）为模型污染物,在自行设计的浅池光催化反应器上进行了甲基橙光催化降解反应研究,主要研究了紫外光强度（I）对MO光催化降解速率及降解反应的表观光量子产率（Φapp）的影响。实验结果表明,紫外光强度（I）对甲基橙光催化降解反应的速率常数（k）影响较大;通过对实验数据进行拟舍,得到紫外光强度（I）与反应速率常数（k）之间的关联式;此外,在对多相光催化反应体系的光量子产率（Φapp）进行定义的基础上,通过对光催化反应体系提出几点合理假设,建立了一个可用于估算光催化反应体系光量子产率的简化数学模型。     

湿度与时间因素对高分子材料力学性能影响的研究

以尼龙6 材料作为研究对象, 从实验与理论两个方面分析湿度与时间因素对高分子材料的力学性能的影响, 对湿度-时间相关性进行了实验分析, 从实验的角度证明了它们之间存在某种等效关系, 即对材料力学性能而言, 延长作用时间与增加材料含湿率是等效的. 给出了该材料的湿度-时间等效关系, 如该材料在不同含湿率下的广义曲线, 该材料平移函数的近似方程与平移因子. 在实验分析工作的基础上, 借鉴温度-时间等效理论的分析方法, 从理论上对湿度-时间等效性进行了推导。     

中主应力对岩石材料影响的机理及理论模型研究

利用颗粒离散元法分析了中主应力对岩石在真三轴条件下峰值应力、微裂纹数目变化、颗粒摩擦耗散能、破坏方式、微裂纹分布的影响.数值模拟再现了随中主应力增大,岩石材料强度先增大后减小的变化规律.细观层面,中主应力增大使得微裂纹在加载平面上投影由均匀变得不均匀.中主应力比b大于0.5,岩样在屈服阶段产生微裂纹显著增多,颗粒摩擦耗能增大非常明显.中主应力一方面抑制了法向沿中主应力方向(或存在该方向分量)的微裂纹的扩展,这将导致岩样强度的增加.另一方面,法向沿小主应力(或存在该方向分量)的微裂纹的扩展得到了促进,这导致岩样强度的减小.这种对不同方向微裂纹扩展的抑制或者促进作用导致岩样宏观强度呈现先增大后减小的变化规律.基于Weibull统计理论,建立了能反映岩石强度中主应力效应的概率统计强度模型.采用剪应力来表示计算强度,推导出一个新的能反映中主应力和材料不均匀性综合影响的强度准则.该准则可以视为Mohr-Coulomb准则的修正,当材料绝对均匀时该准则可以退化为Mohr-Coulomb准则.通过和真三轴压缩试验结果、数值模拟结果以及常用强度准则对比发现本文强度准则能很好地反映中主应力对岩石强度的影响规律.     

材料动态性能对高速切削切屑形成的影响规律

高速切削作为一门先进制造技术已经在工业生产中得到日益广泛的应用,对高速切削过程切屑形成机理的研究有助于进一步发挥高速切削技术的优势和促进高速加工装备的发展,同时可指导优化切削参数、控制切屑形态以改善加工表面质量.高速切削切屑形态变化是工件材料在不同切削载荷下表现出的动态力学性能差异所致.弄清楚高应变率下材料动态力学性能有利于揭示高速切削切屑变形与失效机理,同时高速切削实验的合理设计与应用可以成为材料在高应变率下动态力学性能的新型测试手段.本文以高速切削过程工件材料动态性能变化对切屑形成的影响为主线,结合我们在高速切削切屑形成机理方面多年的研究成果,对高速切削过程中工件材料的强度、塑脆性和微观组织变化等方面进行了综述分析.阐明了高速切削条件下碎断切屑形成的力学条件,指出了传统切削理论在应力状态对切屑变形和失效的影响机理、切屑微观组织演化等方面研究存在的不足,最后对未来的超高速切削切屑形成机理研究进行了展望.     

混凝土强度等级对全珊瑚海水钢筋混凝土梁抗剪性能的影响

通过对全珊瑚海水钢筋混凝土梁(coral aggregate reinforced concrete beam, CARCB)和普通钢筋混凝土梁(ordinary aggregate reinforced concrete beam, OARCB)进行斜截面抗剪性能试验,研究了混凝土强度等级对CARCB的裂缝发展、破坏形态、跨中变形及抗剪承载能力的影响,建立了弯矩-跨中挠度、挠度-梁长、荷载-最大裂缝宽度的关系,探讨了CARCB抗剪承载力(Vcs)的计算模型.结果表明:随着混凝土强度等级的提高, CARCB正截面开裂荷载(Vcr)、斜截面Vcr和Vcs均逐渐增大.不同混凝土强度等级的CARCB,其裂缝宽度均随着荷载的增大而增长,加载初期,在梁跨中附近出现正截面弯曲裂缝,裂缝宽度开展非常缓慢,随着荷载的增加,在支座向集中力作用点处出现斜裂缝,斜裂缝宽度迅速增大,最终导致梁破坏.在C60的CARCB中采用有机新涂层钢筋能有效抑制钢筋锈蚀.最后,综合考虑箍筋锈蚀和高强珊瑚混凝土(coral aggregate concrete, CAC)的影响,提出了更加合理的CARCB抗剪承载力计算模型.     

大气悬浮颗粒物对钢铁材料环境腐蚀性影响程度的数学分析

采用Kelvin探针测量技术连续监测钢铁材料在雾霾环境的SKP电位,监测结果表明大气悬浮颗粒物沉积在试样表面会促进试样表面的大气腐蚀;采用数学方差分析方法研究相对湿度、悬浮颗粒物等因素对促进钢铁腐蚀的贡献率,分析结果表明在湿度影响相同的情况下,钢铁材料在含有悬浮颗粒物的大气环境中发生腐蚀的倾向性至少提高33.62%,只要这些悬浮颗粒物一直沉积在钢铁表面,其加速材料腐蚀的风险始终存在.     

基于高导热材料非均匀分布的体点导热构形优化

基于变截面高导热通道矩形单元体,同时释放上一级构造体最优和高导热材料均匀分布两个约束条件,对矩形区域体点导热问题进行构形优化.优化结果表明,单元体内高导热材料面积沿导热通道的最优分布并非均匀的.导出了高导热材料的最优分布规律,有效降低了构造体最大热阻.进一步的分析还表明,增加单元体个数并不总能降低最大热阻,而矩形区域的长宽比接近2时,矩形区域内的最大热阻最小.     

应变对量子材料新奇物性的调控

新型量子材料具有丰富的新奇物性,是现代凝聚态物理和材料科学研究的重要主题之一.常见的物性调控手段有很多,比如应变场、外电场、磁场、光场以及化学吸附等.其中,应变作为调节材料物性的有效手段被广泛地应用于研究中.本文对近年来发现的多种新型量子材料(拓扑材料和二维材料)进行介绍,并重点阐述本课题组在这些材料中应变效应的相关研究进展.在拓扑材料方面,主要介绍拓扑绝缘体、拓扑狄拉克半金属以及拓扑节线半金属中应变导致的拓扑相变等;在单层二硫化钼和黑磷中,对应变调节载流子输运和超导电性等研究结果进行讨论;最后对二维铁磁、铁电材料方面应变调节磁矩、电极化、居里温度以及磁光效应等问题进行了相关分析.     

X型超轻点阵结构芯体（I）：概念的提出、材料制备及实验

提出一种新型的超轻点阵芯体结构,在此简称为X型芯体.针对该结构提出一种钢板网冲压-钎焊技术,制备出周期性的X型点阵芯体夹层板.通过压缩和剪切性能测试表明,与具有相同密度的金字塔结构比较,X型点阵芯体结构的压缩和剪切峰值强度均提高约30%,以及更高的幅度的plateau平台.研究表明金字塔点阵中的四根杆通过俩俩交错形成X型芯体结构,杆交错形成的二维结点能有效地提高单元体在压缩和剪切变形中的非弹性屈曲抗力.     

社会对科学的影响

我今年七十二岁,差不多是美国科学促进会年龄的一半,属于推动二十世纪生物学革命的一代人.我们生活的这个世纪在科学和社会两方面都发生了巨大的变化,更大的变化仍在不断出现.     

受限空间内多孔介质材料对瓦斯爆炸特性的抑制作用

为研究多孔介质材料抑制瓦斯爆炸传播特性,基于瓦斯爆炸链式反应理论,采用47步反应机理,建立了填充有多孔介质材料的二维管道瓦斯爆炸数学模型。利用Fluent软件分别对充满体积浓度为9.5%甲烷-空气的空管道和铺设有多孔介质材料的管道模型进行数值模拟与对比分析,以研究瓦斯爆炸过程中火焰传播速度和爆炸压力波受到多孔介质材料的影响。结果表明:多孔介质材料的复杂孔隙增加了自由基与孔壁的碰撞几率,使能够参与反应的自由基减少,抑制火焰传播;一部分爆炸波被多孔介质材料吸收,且在微小孔洞中经过多次反射和散射,造成能量损失,使爆炸压力波降低。