添加聚丙烯纤维的再生混凝土的力学性能研究

将聚丙烯纤维掺入到再生混凝土中，研究了聚丙烯纤维直径、长度和质量分数对再生混凝土的单轴抗压强度和劈裂抗拉强度的影响。研究结果表明：随着养护时间的延长，聚丙烯纤维再生混凝土的单轴抗压强度增大，而劈裂抗拉强度虽有波动但整体上呈增大趋势；对于龄期为7 d的聚丙烯纤维再生混凝土，纤维长度对单轴抗压强度的影响最大，最优水平为直径0.8 mm、长度20 mm、质量分数0.2%，在龄期28 d时，纤维质量分数对单轴抗压强度的影响最大，最优水平为直径0.8 mm、长度10 mm、质量分数0.2%；对于龄期为7 d的纤维再生混凝土，劈裂抗拉强度受纤维质量分数的影响最大，最优水平为直径0.4 mm、长度20 mm、质量分数0.8%，在龄期28 d时，纤维长度的影响最大，最优水平为直径0.4 mm、长度20 mm、质量分数0.4%。     

裂片型复合超细纤维截面形状与剥离性

通过对齿轮形、米字形、桔瓣形复合超细纤维截面边界长度的计算，说明了复合超细纤维的截面形状与剥离性的关系，剥离难度随两组分边界线长度的增大而增大。３种纤维比较，桔瓣形剥离难度最大，齿轮形最小。     

短纤维层间增强碳纤维复合材料层板的力学研究

以斜纹3k T300碳纤维布、环氧树脂和0.3~0.5 mm短切碳纤维为主要实验原料,使用短切纤维铺放装置将短切碳纤维定量铺放在碳纤维布表面,并铺层得到5块层间短切纤维增强的预制体,每块预制体含8层碳纤维布且每块预制体层间短切碳纤维铺放面密度分别为5,10,20,30,40 g/m2,并增设一块层数为8层、层间不含短切纤维增强的预制体作为对照组。采用真空辅助树脂灌注成型方式浸渍预制体后高温固化,得到层间含不同面密度短切纤维的碳纤维复合材料层合板,研究了不同面密度短切纤维含量对碳纤维复合材料层合板拉伸、弯曲以及层间剪切强度的影响。研究结果表明,当短切碳纤维铺放面密度为5 g/m2时,复合材料层板的拉伸、弯曲强度最好,在5~40 g/m2范围内,复合材料层板的层间剪切强度随短切碳纤维铺放面密度的增大而增大。     

二甲苯鼓泡吸收及模型研究

针对工业中一些尾气中二甲苯的回收,用二甲苯液体对其进行吸收,利于环保。通过建立鼓泡模型,给出了在不同管径下,气泡形状因子,最大气泡直径,鼓泡频率,最大上升高度等的变化规律。研究表明：气泡的形状因子随喷嘴内径和雷诺数的增大而增大;最大气泡直径随喷嘴内径的增大几乎成线性增大;鼓泡频率随喷嘴内径的增大而明显减小;最大上升高度则随着喷嘴内径的增大而增大,但幅度较小。     

基于置换法碳纤维束摩擦特性与改性

针对复合材料三维正交织造钢针置换工艺,分别采用力学分析和试验研究的方法进行了钢针置换摩擦力模型的预测以及碳纤维束磨损程度的定量分析和改性研究。通过对钢针置换摩擦力预测模型的建立,发现摩擦力与织造厚度、织造层密度成正相关并且摩擦力数值在预制体阵列中规律性分区呈现:角部区域摩擦力最大,边部区域摩擦力次之,中部区域摩擦力最小;通过对碳纤维束磨损与改性的实验研究,发现碳纤维束磨损后的最大断裂强力与钢针置换摩擦力和钢针连续置换次数成负相关,水溶性二甲基硅油可以解决碳纤维束摩擦磨损问题,使碳纤维束最大断裂强力增大了21.14%,为降低Z向纤维束损伤的理想表面处理剂。     

水刺加固喷嘴高速喷射流场的数值模拟及验证

以水刺加固喷嘴高速射流对聚合物纤维进行水力缠结加固成形的过程为研究对象,通过建立水刺加固喷嘴喷射流场理论模型,经过数值模拟研究了4个不同水刺加固喷嘴高压喷射流场的运动特征,并与粒子图像测速仪系统测试的结果进行了对比。结果表明：采用Realizable k-ε湍流模型描述水刺工艺水腔内喷嘴的喷射流场正确,建立的数值模拟计算求解方法有效,与实验测试值十分吻合;适当增大喷嘴喷口的高度,可使流体在喷嘴喷口轴向方向的速度增大;适当增大射流初始段的长度,可使流体的流量和压力增大,提高水刺非织造纤维网缠结效果;随着射流过渡段长度的增大,混合段(即过渡段和充分发展段)出口压力增大,喷射流体的速度增大,纤维网所受到的冲击力增大;适当减小喷嘴过渡段高度,混合段出口处压力增大,可以实现较大范围内喷射流体速度的增大,改善水刺非织造纤维网缠结效果。     

微轮廓挤出成型研究

在毛细管流变仪上对微轮廓的挤出成型过程中的形变进行了实验研究,所采用的微轮廓口模孔分别为三叶形和椭圆形,试验原材料为纤维级聚丙烯。结果表明,在微轮廓的挤出成型中,挤出物轮廓形状发生了明显的变化,微轮廓尺寸随挤出速度的增加而增大,随挤出温度的升高而增大,随拉伸速度的增加而减小;采用水冷却有利于减小形变;三叶形轮廓的叶片在宽度方向的形变要远大于长度方向,椭圆形轮廓的形变在短轴方向大于长轴方向。     

重力场中水平纤维悬垂液滴形状的模型研究

通过搭建可视化试验台观测了重力场中水平金属纤维表面的液滴形状，并测量了液滴形状参数，包括液滴直径、高度、接触角、接触线宽度和接触线高度。通过拟合参数关联式，求解了液滴固-液界面子模型和气-液界面子模型的描述方程，开发了一种椭球形的纤维液滴形状模型。液滴模型的轮廓预测结果和观测试验得到的液滴图像吻合度较好，可以在±10％的误差范围内描述98%的试验结果，平均偏差为4.6％。     

3D打印微流控通道快速可控制备核壳微纤维

通过3D打印技术，快速制备了能够纺制核壳型海藻酸钙微纤维的微流控通道，并实现了对纤维形貌结构的精准调控。系统研究了三相流速、通道高度、承接管长度、溶液黏度对纤维形貌的影响。实验结果表明，增大外相流速可以减小纤维整体尺寸，增大中间相流速会增加壳层厚度，增大内相流速能增加核的直径；微通道出口距离固化液的高度越大，纤维越细；承接管长度过短会使纤维不均匀；溶液黏度对纤维的形貌影响很小。3D打印技术制备的微通道相比于其他制备方法更加便捷，易于加工，且通道的批次重复性良好，非常适合用于微纤维的批量生产。此外，纤维核壳型结构使其易于负载功能性物质，在载药释放领域具有潜在应用价值。     

搭接长度对钛合金-芳纶纤维复合材料单搭接接头胶接性能的影响

采用钛合金与芳纶纤维复合材料制备不同搭接长度的单搭接接头。利用数字图像相关技术（DIC）、万能试验机等表征方法，对接头拉伸应变与极限载荷进行表征，研究了搭接长度对异质材料单搭接接头胶接性能与破坏模式的变化规律。结果表明，随着搭接长度的增加，单搭接接头极限载荷提升，胶接强度降低，高搭接长度接头出现渐进损伤；偏心弯矩引起的接头偏移减少，搭接部位纵向应变区域面积占比降低；芳纶纤维复合材料层间破坏模式增多，钛合金?胶层界面破坏模式减少，剥离复合材料层数增加。     

基于数值试验的FRP约束混凝土圆柱轴压性能研究

纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土柱(FRP Confined Concrete Column,简称"FCCC")具有承载力高、延性好等优点,目前以试验为主要研究方法,很难对其截面尺寸、混凝土强度等级及FRP层数等参数进行全面研究。首先对FCCC轴压性能的试验和数值模拟研究现状进行了归纳总结,然后基于Drucker-Prager弹塑性本构建立有限元模型,并通过现有试验结果验证了该模型的正确性;采用该有限元模型研究了截面直径为150 mm~750 mm,混凝土强度等级为C30~C80以及FRP层数为1层至5层的不同FCCC的轴压性能。结果表明:FRP层数恒定时,FCCC的轴向承载力和延性随着混凝土强度等级的提高而分别提高和降低;混凝土强度恒定时,FCCC的轴向承载力和延性随着FRP约束量的增加而提高;混凝土强度和FRP层数恒定时,FCCC的轴向承载力随着直径的增大而减小。通过数值试验的方法较全面地研究了不同参数对FCCC轴压性能的影响,可为FCCC受力性能的进一步研究和工程设计提供参考。     

悬索桥主缆防护用复合材料缠包系统环向膨胀性能试验研究

本文采用预浸料纤维增强复合材料结合丁腈橡胶设计了一套悬索桥主缆防护用组合缠包系统,并对该系统环向膨胀性能进行了试验研究。对比分析各组构件破坏模式的差异,发现构件多数在搭接过渡部位竖向断裂。通过环向承载力-径向位移曲线,分析预浸料层数及橡胶带层数的变化对构件环向承载力及径向位移的影响可得:预浸料层数的增加对构件环向承载力贡献最大,增长率为65.31%～109.01%;橡胶带层数的增加对构件径向位移影响最为显著,增长率为7.06%～23.5%。通过对构件环向应变-径向位移曲线的分析可得,试验初期加载装置压实构件导致各部位应变较小,加载过程中构件的应变值均大致呈线性增长,其中搭接部位应变最小。橡胶带的加入可使主缆变形增大时防护系统拥有更多的变形冗余,延缓外层预浸料缠包带极限应变的到来。     

三维织物厚度方向渗透率研究

复合材料的液体成型特点是树脂需在复杂结构纤维预制体中流经较长的距离,故探讨树脂在纤维织物中的流动行为尤为重要。研究了三维织物厚度、纤维细度以及纤维体积分数对类树脂液体在厚度方向渗透行为的影响,并分析了相关的流动行为规律。研究结果表明:当织物厚度较小时,树脂的渗透率随织物厚度增加而迅速下降;当织物厚度达到阈值时,渗透率因织物中孔隙减少而趋于定值。当织物的纱线细度降低时,纤维束间孔隙增大,使纤维束形状和结构发生改变,故渗透率增大;当织物厚度方向的压缩量增加时,纤维束间孔隙减少,孔隙形状趋于扁平,流动通道减少,故渗透率降低。     

导向管喷动流化床的喷动气旁路分率

在内径为182 mm的喷动流化床中安装内径80 mm的导向管,以平均粒径为2.2 mm的尿素颗粒为物料,对喷动气旁路特性进行了实验研究,分别考察了夹带区高度、导向管长度、喷嘴内径、床层高度、喷动气速和流化气速对喷动气旁路分率的影响,结果表明随着喷动气速的增大,喷动气体旁路分率先增后减。导向管安装高度越高,气体旁路分率越大。床层高度增大喷动气体旁路分率略有降低。而喷嘴直径小于50 mm时气体旁路分率随喷嘴直径增大而提高,在大于50 mm时气体旁路分率随喷嘴直径增大维持不变。当气速较小时,导向管高度增大会引起气体旁路分率增大,引入少量流化气能有效地抑制喷动气旁路。     

载体液滴经微细管成形过程动力学特性的实验与模拟

利用微细管成形及后续交联和致孔过程,可以制备尺寸可控的载体微珠或晶珠。该过程中,微滴的成形是控制粒径的关键步骤,其成形过程动力学特性的研究具有重要意义。以海藻酸钠载体液滴为对象,通过高速摄影方法,用不同内径(1.1,1.6,1.9,2.2 mm)的微细管,对微滴成形过程中的形貌特征和界面演变动力学进行了实验研究,考察了微细管内径对液滴成形、滴落下落速度、液滴直径分布、颈缩线长度等的影响规律;进而,用VOF(volume of fluid)法中PLIC(piecewise linear interface calculation)的几何重构方法追踪非牛顿流体液滴形成过程的气液交界面,对相应液滴成形过程进行了模拟。结果表明,海藻酸钠溶液滴落下落速度、平均直径及颈缩线长度随着微细管内径的增加而增大;对于浓度2%的海藻酸钠溶液,以内径2.2 mm的微细管为例,当管内流速为30 mm·s~(-1),实验所得液滴脱落时最大颈缩线长度约为9.24 mm,滴落脱落时的速度约为6.09 mm·s~(-1),液滴直径约为5.8 mm;较内径1.1 mm的微细管所得液滴的参数值分别高119.04%、129.81%、39.13%;相应模拟所得液滴颈缩线长度、脱落时的速度及直径与实验结果的最大相对误差分别为8.7%、2.1%、8.6%,与实验结果基本一致,说明该方法适于微细管内非牛顿流体如海藻酸钠溶液成滴过程的模拟。     

熔体静电纺丝中电极结构对电场和纤维的影响

采用Ansys数值模拟方法,建立了电场分析的有限元模型,研究了电极结构不同时的电场分布及其对纤维直径的影响,以及电压大小对纤维直径的影响。并进行了实验对照分析,发现电极结构包括圆板电极和圆环电极影响熔体静电纺丝的电场分布,但场强最大都出现在喷嘴处,并随接收距离的增大成不同趋势减小,但中空电极能集聚电场,稳定场强,获得更细的纤维。     

尾灯壳体流道尺寸及注塑参数优化

对某型号轿车尾灯壳体结构进行了分析,全流程跟踪了主要外观面、次要外观面、典型定位扣接特征、雾灯反射镜、位置灯反射镜的制造过程。利用正交试验法及极差分析法,对主流道形状及尺寸、冷流道形状及尺寸、冷浇口形状及尺寸、注塑初始温度,进行了研究。得出,模具主流道小端直径取Φ6.5 mm,锥度取0.5°;冷流道直径取Φ7.5 mm;冷浇口设置成方形浇口,尺寸2.0 mm×6.0 mm;注塑初始温度取205℃时,在H1I4J1K2组参数下,翘曲量更低,为0.9180 mm。通过试验验证,所得制品各扣接特征,功能完整;主要外观面,表面光洁;雾灯反射镜,没有缩瘪现象;位置灯反射镜,轮廓饱满。     

78.5升气升式环流反应器内构件优化

研究了78.5L气升式环流反应器内部结构对流动性能的影响规律, 并给出最佳区间来为工业装置提供理论指导。利用Fluent软件建立数学模型与实验装置作对比, 模拟了不同气液分离区高度与外筒高度比、导流筒长度与外筒长度比和筒内外直径比对流动行为的影响规律。结果表明:数学模型和实验结果误差较小, 可以用来预测气升式环流反应器流动行为。气液分离区高度与外筒高度比值过大会导致环流阻力增大, 从而不利于流动, 比值为0.34~0.36时流动性能最佳;导流筒长度与外筒长度的比值增大可增加气含率和环流液速, 但是比值过大会引起气泡的聚合, 从而影响流动性能, 当比值为0.60~0.62时流动性能最佳;在一定范围内增加内外筒直径比会改善流动效果, 但环隙面积过小会增加环形阻力, 内外筒直径比为0.73~0.77时流动效果比较理想。     

复合材料预制体单边弯针缝合装备技术研究

三维缝合技术不仅能够显著改善复合材料的层间性能,提高其抗分层性和抗冲击损伤容限,结合液体成型工艺,还可以实现复合材料结构整体化成型。本文以复合材料单边缝合技术为研究背景,开展复合材料单边弯针缝合装备技术的研究。首先从分析单边弯针缝合装备的功能需求和平台总体规划方案入手,设计并制造出一种单边弯针缝合头;然后针对该类缝合线迹的稳定化成型因素进行了讨论与分析,确定了在单个缝合周期内缝合头末端执行部件之间相互协调的位移时间关系曲线,确定了最佳线环形态以及缝线供需平衡关系表达式;最后通过试缝试验证明该缝合装备对纤维预制体的缝合能够形成平滑稳定的链式线迹,并最终实现良好的缝合效果。     

反应器进料汽化器工艺技术研究

我公司制造的反应器进料汽化器是全球首台采用壳程降膜的卧式降膜蒸发器,本文论述了该设备制造工艺技术,包括入口过渡管成型控制、大直径薄壁筒体圆度控制、分布装置膜头装配尺寸控制、大直径厚壁膨胀节热处理变形控制工艺技术,以及矩形管板与壳体对接和角接接头无损检测工艺技术。