天然气管道纳米复合涂层结构设计及性能测试

为解决天然气管道易泄露、腐蚀严重的问题,首先运用有限元分析技术对天然气管道受力薄弱环节进行模拟失效分析,分析结果表明:管道内壁粗糙度对耐久性有较大影响。采用有机/无机纳米复合涂层对内壁进行了防护,提高了内壁表面光洁度,并利用纳米粒子的壁虎效应与内壁形成牢固的结合力,确保涂层无脱落、无剥离,利用纳米粒子的荷叶效应与流体介质产生自洁净效果,确保内壁无结垢。通过金相分析、显微电镜实验、XRD表征及电化学实验,综合分析了纳米复合涂层的耐久性。测试结果表明,新型纳米复合涂层不仅具有比普通涂层明显的防腐效果,而且还具有一定程度的自修复功能。     

钢构件防锈涂层工艺优化初探及加速模拟锈蚀预研

利用氰凝防锈涂料和醇酸铁红防锈涂料作为钢材表面涂料。通过模拟加速试验和对比分析,考察涂层钢件与裸钢在防锈蚀方面的性能差异。采用德国IM6工作站对锈蚀钢筋的电极电位和腐蚀电流进行了实测记录,总结了涂层钢筋的锈蚀规律,研究了涂抹方式及烧结处理对涂层耐蚀性的影响因素。研究结果表明:钢件经过全浸实验,涂层钢件的锈蚀速率比无涂层钢的明显降低,烧结处理可明显提高涂层的耐久性。     

复合隐身用超细粉体材料的制备工艺研究

以钛酸丁酯、醋酸钡、无水乙醇和冰醋酸为原料,通过溶胶-凝胶法制备了Ti/Ba比为1:1的纳米Ba-TiO3粉体;以分析纯In2O3和自制SnO2为原料,通过高温固相法制备ITO颜料粉末。采用多种胶粘剂,将纳米吸波剂BaTiO3粉体与ITO颜料粉末经超声分散后复合到玻璃基片上获得复合涂层样品。对粉体材料和涂层样品的工艺影响因素进行了系统研究。     

钒电池用复合电极板的性能研究

分别以SBS、EVA、LLDPE、LLDPE/EVA为基体,以聚苯胺/导电炭黑复合粒子为导电填料,采用机械共混法制备钒电池用复合电极板,研究不同基体复合电极板的拉伸性能及其在钒电池电解液中的电化学行为.研究结果表明:以EVA为基体的复合电极板具有较好的电化学活性及耐腐蚀性,更适合应用于钒电池中.     

氮气保护对纳米复合涂层组织与性能的影响

采用氮气保护方法改进电弧喷涂技术,制备含纳米陶瓷颗粒的粉芯丝材电弧喷涂层,研究其组织结构和高温冲蚀性能.结果表明,氮气保护提高了涂层的致密性和均匀性,组织的连续性和均匀性得到明显改善,涂层中氧化物显著减少.氮气保护使更多的合金元素熔入Fe中形成Fe基固溶体,纳米陶瓷相在基体相中呈较均匀的弥散分布状态.当氮气保护的涂层受磨粒冲蚀时,不会出现明显的层状形式流失.在本试验条件下,3种氮气保护涂层平均体积冲蚀率比无氮气保护均有显著提高.氮气保护改善了纳米陶瓷相与基体相的结合,更有利于发挥纳米陶瓷颗粒对涂层的弥散强化作用.     

Ni-ZrO_2纳米复合涂层的制备及其耐磨耐蚀性能研究

采用电火花沉积和激光熔覆技术在45号钢基体表面沉积制备Ni-ZrO2复合涂层。通过研究涂层的显微硬度分布、耐磨和防腐性能发现:在900 W功率下,电火花沉积的Ni基过渡层质量较好,过渡层厚度达到了110μm左右,且与基体冶金结合具有较高的结合力。利用激光熔覆技术在Ni基过渡层上熔覆纳米ZrO2粉体(3Y-TZP),纳米ZrO2涂层平均厚度约为20μm。Ni-ZrO2纳米复合涂层的表面平均硬度为934.19HV0.1,最高硬度可达1 145HV0.1,相对于基体,硬度提高了3.8倍。摩擦磨损和腐蚀试验发现复合涂层的耐磨性能和耐蚀性能较基体都有明显的提升。     

超高强度钢内螺纹铣削用涂层刀具及工艺研究

在火箭发动机壳体等关键部件中应用广泛的D406A超高强度钢是典型的难加工材料,尤其是该材料的内螺纹加工,对加工刀具及数控加工工艺提出了很高的要求。本文选用高性能Ti Al N和Ti N涂层刀具,采用内螺纹铣削加工方式及优化的走刀工艺,实现了D406A超高强度钢的高效、高质量内螺纹铣削。研究结果表明,Ti Al N和Ti N涂层材料硬度显著高于硬质合金材料,在切削加工润滑条件下与D406A超高强度钢对摩的摩擦系数仅为0.09和0.11,略低于硬质合金材料(0.12),因此两类涂层刀具在实际切削加工应用中具有明显优于未涂层刀具的加工寿命和加工质量。采用内螺纹铣削加工方式及优化的走刀工艺,可显著提高加工效率,获得较好的表面质量,缓解对刀具的冲击,避免接刀痕的出现。     

复合纳米材料对混凝土及水泥砂浆的性能影响

研究了加入不同比例复合纳米材料和掺30~40%四掺复合掺合料的胶砂和C40级混凝土的性能,对复配的C40级混凝土试块进行了氯离子和硫酸盐侵蚀试验、对复配净浆试块进行了扫描电镜(SEM)和差示扫描量热(DSC)测试,并讨论了复合纳米材料在混凝土中的不同加入方式。结果表明:相对于基准C40级混凝土,掺入复合掺合料和复合纳米材料配制的C40级混凝土的流动性和抗硫酸盐、氯离子侵蚀的能力均有所增强,其抗压强度提高约20%;复合纳米材料掺入减水剂用于混凝土的效果优于掺入复合掺合料用于混凝土,复合纳米材料掺入减水剂中可以很好地解决纳米材料易于团聚的问题,确定了复合纳米材料的掺入方式是将复合纳米材料掺入减水剂中,掺入量为减水剂质量的0.5-1.0%。     

纳米Al2O3弥散强化复合涂层的制备及耐磨性研究

将纳米Al2O3与Ni基自熔性合金的复合粉末用氧乙炔焰热喷焊工艺制备复合涂层，研究了纳米Al2O3的加入量对组织的耐磨性的影响，结果表明，纳米Al2O3以0．5vol%加入复合涂层的耐磨性能最好。     

钢筋砼迭合构件正常使用极限状态的计算

本文根据钢筋砼迭合式受弯构件的截面应力重分布,提出迭合构件在标准荷载下的纵筋应力σ_8、最大裂缝宽度 W_(max)及短期刚度 B_(82)的计算方法。     

污水环境下混凝土结构腐蚀状态的评判

对处于污水环境中混凝土材料的材性、碳化深度、承载能力的变化规律进行了研究,建立了污水介质中混凝土强度的腐蚀模型,并应用多层次递阶评定方法,对实际工程结构的腐蚀状态进行了评判,对其耐久性作了预测。     

钢板-纤维增强混凝土组合双连梁抗震性能试验研究

为改善小跨高比钢筋混凝土连梁的抗震性能,考虑基体材料与钢板的影响。本文提出新型钢板-纤维增强混凝土组合双连梁,并对普通混凝土双连梁、内置钢板-混凝土组合双连梁和钢板-纤维增强混凝土组合双连梁试件进行了低周反复加载试验,对双连梁的破坏过程、破坏形态、承载能力、变形能力和耗能能力等进行研究。结果表明：除了普通混凝土双连梁试件发生剪切破坏之外,内置钢板-混凝土组合双连梁试件发生弯剪破坏,钢板-纤维增强混凝土组合双连梁试件发生延性较好的弯曲破坏;加入钢板后的钢板-组合双连梁试件在峰值点处的承载力相对普通混凝土双连梁提高将近1.56倍,与钢板-纤维增强混凝土试件峰值点处承载力相差不大,表明钢板的内置可以改善双连梁开缝引起的内力损伤,纤维的加入对组合双连梁承载力提高影响不大。在破坏点处,钢板-纤维增强混凝土组合双连梁试件的累积耗能分别是普通混凝土双连梁、内置钢板-混凝土组合双连梁试件的5.26和2.2倍,表现出较好的承载能力、变形能力和耗能能力。直到试件到达最终破坏时,钢板-纤维增强混凝土组合双连梁表面混凝土仍然保持完整,从而可以达到减小甚至避免了混凝土开裂破坏,减少震后修复费用,为组合双连梁的实际应用提供一定的理论基础。     

钢筋混凝土迭合梁受力性能试验研究

研究了水电工程中广泛应用的低迭合面钢筋混凝土迭合梁的正截面受力性能。在综合分析现有高、低迭合面迭合梁试验成果的基础上，提出了水工钢筋混凝土迭合梁的二次受力特征系数β的计算公式，并讨论了纵向受拉钢筋的应力控制问题，供修订水工钢筋混凝土结构设计规范参考。     

钢腹杆PC组合梁桥抗弯性能

为研究钢腹杆PC组合梁桥的抗弯性能,开展了钢腹杆PC组合梁模型试验,研究了钢腹杆PC组合梁混凝土顶底板应变与主梁变形等随荷载的变化规律,揭示了组合梁弯曲应变沿截面高度的分布规律,得到了组合梁的破坏模式;进行了钢腹杆PC组合梁有限元参数分析,探讨了主梁高跨比和偏载效应对钢腹杆组合梁抗弯性能的影响;提出了钢腹杆PC组合梁截面开裂弯矩、钢筋屈服弯矩和极限弯矩计算方法。研究结果表明：钢腹杆PC组合梁桥的破坏过程包括弹性阶段、开裂弹性阶段、弹塑性阶段和失效阶段。在弹性阶段和开裂弹性阶段,钢腹杆PC组合梁截面顶底板变形满足“平截面假定”。钢腹杆PC组合梁跨中截面的变形与应力随高跨比的增大而减小。对于自重较小的钢腹杆组合梁桥,偏载对组合梁变形与应力的影响较大,且变形与应力增大系数随高跨比的增大而增大。与有限元和试验结果相比,本文提出的钢腹杆PC组合梁开裂弯矩、钢筋屈服弯矩和极限弯矩的计算方法具有较高的精度。     

水工钢筋混凝土叠合梁刚度计算方法

结合文献（１）的试验结果,比照文献（３）中普通混凝土梁短期刚度的推导方法,考虑水工钢筋混凝土叠合梁的受力特点,提出了水工钢筋混凝土叠合梁短期刚度理论计算公式,并参考文献（２）,对理论公式作了相应简化,验算表明,这些公式与试验结果符合较好。本文还推导了可用于挠度验算的水工钢筋混凝土叠合梁长期刚度计算公式。     

钢筋锈蚀对钢筋砼结构的影响与防治

简述钢筋砼中钢筋锈蚀的机理及对钢筋砼结构的危害。介绍了对钢筋砼结构破损的修复与防治方法     

碳纤维布与钢板复合加固RC梁抗震性能试验

碳纤维布或钢板加固混凝土构件在改善结构抗震性能上均存在不足,二者复合加固具有互补性。基于此,对6根钢筋混凝土梁（5根梁加固）在低周反复荷载作用下的抗震性能进行对比试验,对其破坏特征、滞回曲线、位移延性系数、骨架曲线、刚度退化、承载能力进行对比分析。试验结果表明：复合加固更有效地提高梁的承载力、延性和变形能力,减缓刚度退化,改善钢筋混凝土梁的抗震性能,碳纤维布与钢板能较好地协同工作。     

大掺量粉煤灰超高性能钢纤维混凝土的静动态力学行为

研究了4种不同钢纤维掺量(体积掺量分别为0%,1.0%,1.5%,2.0%)的大掺量粉煤灰超高性能混凝土的单轴压缩强度、弹性模量、单轴抗拉强度、弯曲韧性、断裂韧性、断裂能等静态力学行为,以及高速冲击、压缩作用下的应力波传播规律、应力–应变曲线和破坏特征等动态力学行为.结果表明:掺加钢纤维的大掺量粉煤灰超高性能混凝土的轴心抗压强度、弹性模量和抗拉强度略有增大,韧性指数、残余强度、断裂韧度和断裂能成倍提高;未能增加冲击、压缩作用下的应变率效应程度,但却增大动态应力–应变曲线下的面积,提高试件破坏的应变率阈值,使混凝土存在裂而不散的破坏现象.     

外粘复合材料加固钢筋混凝土梁的有限元静力分析

采用叠层梁模型并基于线源性假设，给出了开裂前的外粘复合材料加固钢筋混凝土梁的有限元模型，用MARC软件对在对称集中静载作用下的加固梁进行了静力分析。结果表明，外粘复合材料(一层／多层)可显提高梁的强度与刚度。