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風(fēng)電葉片用單向復(fù)合材料的單層厚度是非常重要的設(shè)計參數(shù),不準確的設(shè)計取值將使得風(fēng)電葉片的主梁帽和腹板粘接厚度超差,葉片結(jié)構(gòu)壽命大幅度降低。本文系統(tǒng)地研究了兩種典型的風(fēng)電葉片用單向復(fù)合材料的厚度變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)單層厚度主要受原材料種類、鋪層數(shù)的影響,而一些典型的工藝參數(shù)如真空度、溫度等則影響很小。研究還發(fā)現(xiàn)總厚度與層數(shù)存在線性關(guān)系,可以用數(shù)學(xué)模型描述。此項研究為合理使用原材料進行葉片設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)。基于RapidAir和MAP-BEI測試技術(shù),對比研究了分別以玄武巖、砂巖和灰?guī)r為人工骨料的大壩混凝土內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)及界面特征.結(jié)果表明:配合比一定時,灰?guī)r混凝土氣泡數(shù)量多,間距系數(shù)和平均孔徑;砂巖混凝土氣泡數(shù)量少,間距系數(shù)和平均孔徑,工程中應(yīng)予以足夠重視.界面Ca(OH)2的富集程度受骨料化學(xué)屬性及物理性能(如長期吸水率)影響.上述3種骨料-漿體界面Ca(OH)2的富集程度為砂巖玄武巖灰?guī)r,界面過渡區(qū)厚度為砂巖灰?guī)r玄武巖,砂巖界面性能弱.依據(jù)層層接結(jié)三維角聯(lián)鎖機織復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)特點,建立能真實反映細觀結(jié)構(gòu)特征的大型精細實體幾何結(jié)構(gòu)模型;基于非彈性滯后能疲勞破壞準則,用有限元法計算三維角聯(lián)鎖機織復(fù)合材料在三點彎曲低周交變循環(huán)載荷下的變形和剛度降解,揭示疲勞過程中三維角聯(lián)鎖機織復(fù)合材料內(nèi)部應(yīng)力分布特征和變形特征,分析紗線與樹脂的破壞機理,闡述該復(fù)合材料在循環(huán)載荷下發(fā)生疲勞破壞的結(jié)構(gòu)效應(yīng)。結(jié)果表明,經(jīng)紗在疲勞過程中承擔(dān)大部分的載荷,且不同的組分呈現(xiàn)不同的破壞擴展過程。本文研究結(jié)果和研究方法將可進一步擴展至三維機織復(fù)合材料工程結(jié)構(gòu)設(shè)計。

為了改善環(huán)氧樹脂浸漬后的纖維束與混凝土之間沿纖維束徑向的黏結(jié)性能,通過對薄板試件進行四點彎曲試驗,研究了對纖維束表面進行黏砂處理、在混凝土中摻加短切聚丙烯纖維及在纖維編織網(wǎng)上掛U型鉤等措施的影響.結(jié)果表明:這3種措施都有助于提高纖維束與混凝土之間沿纖維束徑向的黏結(jié)力,從而提高保護層混凝土的抗剝離能力,終提高構(gòu)件的承載性能;黏細砂網(wǎng)的增果優(yōu)于黏粗砂網(wǎng);聚丙烯纖維摻量略低于1.0kg/m3的效果較好;加入U型鉤的試件承載能力提高明顯.結(jié)合理論分析、數(shù)值模擬和試驗驗證,探討了混凝土中鋼筋的腐蝕行為,并建立了鋼筋腐蝕速率的預(yù)測模型.首先基于試驗數(shù)據(jù),修正了混凝土的電阻率模型,然后結(jié)合混凝土中鋼筋腐蝕的電化學(xué)原理和宏電池腐蝕模型,分析了保護層厚度、水灰比、氯離子含量和空氣相對濕度等因素對鋼筋腐蝕過程控制方式和腐蝕速率的影響,并據(jù)此建立了混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕速率的預(yù)測模型.分析表明,所建立的預(yù)測模型能夠合理地反映電阻和陰極控制條件下鋼筋腐蝕速率的變化趨勢,具有較好的預(yù)測精度和實用性.從材料層次分析了疲勞載荷與碳化作用對混凝土的耦合效應(yīng).疲勞載荷對混凝土碳化的影響可歸結(jié)為它對混凝土CO2擴散系數(shù)的影響,疲勞動載荷會導(dǎo)致混凝土裂紋間隙因子減小,從而使混凝土CO2氣擴散系數(shù)隨其疲勞損傷程度增加而增大.根據(jù)混凝土承受的疲勞載荷和大氣環(huán)境,建立了疲勞載荷與大氣環(huán)境復(fù)合作用下的混凝土碳化壽命預(yù)測模型.計算結(jié)果表明:疲勞載荷對混凝土損傷程度越大,其服役壽命降低就越顯著;混凝土抗疲勞載荷能力越強,且運營過程中承受的疲勞載荷應(yīng)力水平越小,其服役壽命就越大.

在活性激發(fā)劑作用下,將粉煤灰、脫硫石膏和水泥混合,制備成一種新型的復(fù)合膠凝材料,然后在優(yōu)選試驗基礎(chǔ)上確定了復(fù)合膠凝材料的基本配合比.研究了典型配合比粉煤灰-脫硫石膏-水泥凈漿在復(fù)合激發(fā)劑作用下的水化過程,結(jié)果表明:粉煤灰早期火山灰活性顯著提高;脫硫石膏除自身析晶、具有一定的增應(yīng)外,還是粉煤灰火山灰活性理想的硫酸鹽激發(fā)劑.粉煤灰3d即開始明顯水化,脫硫石膏對粉煤灰水化活性激發(fā)效果明顯.對建筑用PTFE(聚四氟乙烯)膜材進行單軸應(yīng)力松弛和徐變試驗,得到松弛模量和蠕變?nèi)崃侩S時間的變化曲線,然后采用廣義線性黏彈性模型、分數(shù)階模型和分指數(shù)模型分別進行數(shù)值模擬,再比較各模型預(yù)測精度.結(jié)果表明:各類模型模擬短期的松弛模量和蠕變?nèi)崃坑休^好的精度;隨時間增長,廣義線性黏彈性模型模擬的松弛模量和蠕變?nèi)崃科x試驗值,長期預(yù)測精度較差;分數(shù)階模型對長期松弛模量和蠕變?nèi)崃款A(yù)測精度較好;分指數(shù)模型可預(yù)測長期的經(jīng)向蠕變?nèi)崃?但對長期松弛模量和緯向蠕變?nèi)崃康念A(yù)測精度不高.采用加速度計測定了沖擊荷載作用下普通混凝土與水泥乳化瀝青砂漿(CA砂漿)試件以及試件下部鋼板的振動加速度隨時間的變化,并用落錘法對比了普通混凝土與CA砂漿的抗沖擊破壞特性.研究表明:普通混凝土受到?jīng)_擊后,其振動加速度隨時間衰減不明顯,且振動時間較長,其下部鋼板也有類似規(guī)律;CA砂漿受到?jīng)_擊后,其振動加速度表現(xiàn)為3個明顯的衰減階段,振動時間也要短于普通混凝土,同樣CA砂漿下部鋼板也有類似規(guī)律;與普通混凝土相比,CA砂漿表現(xiàn)出較好的吸振與隔振功能.抗沖擊破壞的結(jié)果表明,CA砂漿的抗沖擊性能優(yōu)于普通混凝土.