河北工业科技

研究与开发

  • 碳纳米管增强水泥基复合材料的二维代表单元研究

    吴正昊;应黎坪;杨宏明;彭一江;

    为了从细微观尺度上研究碳纳米管-水泥基复合材料的损伤破坏过程和破坏机理,从碳纳米管-水泥基复合材料中选取尺寸为100μm×100μm的代表单元,建立二维代表单元的细微观层次的数值模型。以势能原理的基面力元法为理论基础,对代表单元进行数值模拟,探究在单轴受压状态下碳纳米管-水泥基复合材料的力学性能变化,并绘制破坏裂纹的发展过程图和最大主应力分布变化过程图。结果表明,该代表单元模型能够较真实地模拟复合材料在单轴压缩状态下的损伤破坏过程,通过数值模拟不同含量的复合材料代表单元模型,发现增强体的含量影响着复合材料的强度及韧性,选择合适的含量范围有利于提升材料的力学性能。通过数值模拟的方法分析碳纳米管增强水泥基复合材料的作用机理,拓展了基面力元法的应用范围,节约了计算资源,其结果丰富了碳纳米管-水泥基复合材料力学性能的研究,可为相关工程应用及基础研究提供参考。

    2020年04期 v.37;No.182 211-217页 [查看摘要][在线阅读][下载 2692K]
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  • 二次纤维水泥土力学特性研究

    张明飞;王立娜;徐永浩;饶碧玉;熊凯;郭延辉;

    为弥补水泥土材料受压破坏后承载能力迅速衰减的缺陷,借鉴纤维改善水泥基材料性能的方法,以废纸降解获得二次纤维制成的二次纤维水泥土为研究对象,通过无侧限抗压试验分析其抗压强度、变形特征和破坏形态,提出考虑纤维掺量的应力-应变关系,探索水泥土改良新措施及废纸资源利用新途径。结果表明,1)养护28 d时,同样产生1.42%应变时,水泥土强度下降39%,而掺量为2%的二次纤维水泥土强度下降仅为27%,掺入2%二次纤维不仅可以提高水泥土强度0.42%,也可使水泥土达到峰值应力时产生的应变延后1.82%;2)纤维掺量存在一个阈值,当掺量高于阈值时纤维水泥土强度随养护时间的增加而降低,当掺量低于阈值时变化规律则相反;3)掺入2%和4%的二次纤维使水泥土由中部劈裂破坏转变为土体典型的剪切破坏,破坏时保留了水泥土产生裂纹较少,无明显挤压变形等优点。添加二次纤维可以在保持强度的同时减少水泥土工程缺陷,研究结果丰富了纤维水泥土理论,可为水泥土工程应用及基础研究提供参考。

    2020年04期 v.37;No.182 218-224页 [查看摘要][在线阅读][下载 2518K]
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  • 水泥土统计损伤本构模型研究

    吴中俊;

    为了探索工程实际中水泥固化土的应力-应变关系及水泥土变形规律,参考岩石统计损伤本构模型的思路来构建水泥土统计损伤本构模型。假设水泥土微元强度服从Weibull概率密度分布,并引入初始损伤系数η,建立单轴压缩荷载下水泥土的统计损伤本构模型。根据应力-应变曲线峰值点的极值性进行模型参数求解,分析不同水泥掺量、不同龄期的水泥土累积损伤的扩展过程。通过对水泥土单轴压缩试验数据进行验证与分析发现,随着水泥掺量以及龄期的增加,水泥固化土模型参数η值增大,m值,F_0值减小,表明龄期和水泥掺量能够抑制水泥固化土损伤发展。新建立的水泥土统计损伤本构模型拟合效果较好,并能较好地反映水泥土的应变软化特性,可为水泥固化土的应力分布特点和变形规律研究提供一定参考。

    2020年04期 v.37;No.182 225-229页 [查看摘要][在线阅读][下载 852K]
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  • 降雨及渗流条件下层状砂质板岩边坡变形破坏模式研究

    毋远召;马文礼;魏占玺;董顺德;

    为增强边坡在恶劣条件下的稳定性,针对降雨及渗流条件下的层状砂质板岩边坡进行研究,采用边坡模型试验和有限元模拟方法,研究了边坡的变形破坏形态和位移变化情况。结果表明,边坡的变形破坏是一个持续发展的过程。主要从坡体中部开始,形成一个D字状的位移曲线,随着降雨时间的增加,最终坡体完全被破坏;当降雨强度分别为600 mm/d和800 mm/d时,边坡中部出现塌落,其降雨时间分别为16 800 s和13 300 s,说明了强降雨对边坡失稳有被更大的加速作用;通过对边坡模型试验和有限元模拟试验的结果对比表明,层状砂质板岩边坡破坏形态和位移变化趋势基本保持一致,验证了模型试验监测数据的准确性和有效性。研究结果为降雨及渗流条件下层状砂质板岩边坡变形破坏机理提供了实验依据和数值模拟参考,可为类似砂质板岩边坡渗流问题研究提供借鉴。

    2020年04期 v.37;No.182 230-236页 [查看摘要][在线阅读][下载 2443K]
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  • 矢流送风下高大空间厂房颗粒物浓度控制特性研究

    李琪;张晓东;崔明辉;

    为了更有效地排除高大空间厂房内的污染物并达到节能的目的,运用计算流体力学方法研究了侧上圆角送风和屋顶中间半圆送风方式下的高大空间厂房内微小颗粒物的浓度分布情况,即在不同污染源强度下对应不同换气次数的浓度分布规律。结果表明,无论哪种送风方式,换气次数越多或者污染源强度越低时,空间内产生的颗粒物浓度越小;越接近地面靠近回风口,颗粒物浓度越大,越有利于其排出;且在相同情况下,采用屋顶中间半圆送风方式时,靠近回风口处的颗粒物浓度均高于采用侧上圆角送风方式时的颗粒物浓度。因此,高大空间中,一定颗粒物浓度水平下,相比其他送风方式,屋顶中间半圆送风方式需要的换气次数较少,更能达到节能目的。研究结果能够为相关企业进行厂房内粉尘污染控制提供参考。

    2020年04期 v.37;No.182 237-245页 [查看摘要][在线阅读][下载 9445K]
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应用技术

  • 钻孔咬合桩在复合地层中的应用研究——以杭州地铁3号线工业大学站为例

    陈用伟;刘俊;

    钻孔咬合桩多用于软土地层,采用全套管钻机软切割法施工,但在上软下硬的复合地层中,全套管法成孔困难,无法保证桩体的垂直度,以致于咬合效果达不到设计要求。为了解决此类工程问题,依托杭州地铁3号线一期工程工业大学站基坑工程,研究了钻孔咬合桩在上软下硬复合地层中的适应性及应用情况,并与其他围护方式在可实施性、安全性、经济性、施工效率等方面进行了综合比较。研究结果表明,在复合地层中采用旋挖钻机硬切割法施工咬合桩,成孔效率高,桩体垂直度高,止水效果好,能产生更好的工期效益、社会效益和经济效益。并且钻孔咬合桩能够很好地适应复合地层,经济性好,施工效率高,解决了复合地层中钻孔咬合桩的施工工艺和设备选型问题。研究过程及结果可为复合地层中的基坑工程施工提供借鉴与参考。

    2020年04期 v.37;No.182 246-252页 [查看摘要][在线阅读][下载 3801K]
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  • 断层模型音频大地电磁测深数值模拟及应用

    沈煜;

    为探究音频大地电磁测深(AMT)对断层模型识别的效果,对不同倾角的断层模型进行数值模拟研究。采用MT2DModeling软件进行正演模拟,得到的初始模型加入10%的噪声后再采用Occam方法进行反演,数值模拟结果表明:1)音频大地电磁测深整体上对断层模型较为敏感,TE模式的纵向分辨率高,对模型的上下边界识别较为清晰,TM模式的横向分辨率高,对模型水平方向边界识别更好;2)对于不同电性组合断层模型,AMT对相对低阻断层的模型识别效果优于相对高阻断层的模型,其中TM模式对于高阻的识别效果要好于TE模式;3)对于不同倾角的低阻断层模型,TM模式对于反演结果上、下盘梯度变化率反应明显,即变化率大的方向为倾斜方向;4)TE模式正演结果对于断层倾角变化的反应明显,可以作为识别断层倾角的参考。通过对AMT法在琼北锦山地区活动断裂(马袅-铺前断裂东段)勘测的实际资料及钻孔结果进行分析,得到了断裂空间展布的定量认识,表明断裂自第三纪以来均有剧烈活动,活动期次已达到全新世。研究结果为海南地区开发建设提供了地质地球物理依据,也为其断层活动性、岩浆活动性等的进一步探究打下了良好的研究基础。

    2020年04期 v.37;No.182 253-259页 [查看摘要][在线阅读][下载 6318K]
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  • 基于MES的工件加工及尺寸检测工位控制系统

    赵相博;潘松峰;吴贺荣;

    为了加速传统汽车企业的转型升级,提高汽车产品生产效率和生产质量,节约产品生产时间,根据作业要求,针对工业4.0智能工厂中的工件加工及尺寸检测工位,设计一款汽车发动机零件加工及搬运控制系统。以MES为基础,结合可编程控制器控制机器人、RFID、气动元件相关组件,搭建出工件加工及尺寸检测工位控制系统,对生产现场进行信息化管控,加工完成后,通过视觉检测系统对零件孔径进行检测。结果表明,控制系统运行稳定,能够顺利完成汽车零件的自动搬运与加工,所加工产品满足生产计划要求,产品合格率及生产效率得到大幅度提升,对制造企业的数字化改造具有一定的参考价值。

    2020年04期 v.37;No.182 260-265页 [查看摘要][在线阅读][下载 2569K]
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  • 净化隔断板自动生产线面板安装装置设计

    牛虎利;王渊;郑帅杰;张嘉钰;

    为了解决净化隔断板生产过程中人工安装面板效率低、质量差、劳动强度大等问题,设计了一种全自动面板安装装置。主要包括上料装置、送料装置和面板固定装置3部分,利用气缸、直线模组和电动旋转台驱动整个装置将待安装面板送至吸盘架上,然后采用真空吸盘完成面板的固定。先后用ANSYS workbench对关键零部件进行有限元仿真分析,用UG对净化隔断板面板自动安装一体化装置进行运动仿真分析。结果显示,所设计的装置大大提高了面板的安装效率和安装质量,降低了工人的劳动强度;所采用的零部件的刚度和强度能够满足实际生产要求。自动化装置的安装效率约为人工安装的7.35倍。具有通用性强、结构简单、自动化程度高等优点,提高了净化隔断板的生产效率,顺应了生产线的自动化、无人化的发展趋势。

    2020年04期 v.37;No.182 266-272页 [查看摘要][在线阅读][下载 3631K]
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编审园地

  • 向本期载文的审稿专家致谢

    本刊编辑部;

    <正>本期《河北工业科技》共发表论文12篇。这些论文的发表是与有关专家的认真审读、细查资料、推敲分析、中肯评价分不开的。对此,本刊编辑部特向这些专家表示敬意,对他们的辛勤劳动表示感谢。本期载文的审稿专家名单如下(按姓名的汉语拼音字母顺序排列):

    2020年04期 v.37;No.182 272页 [查看摘要][在线阅读][下载 44K]
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智慧水运专栏

  • 中西部地区黏性土质边坡降雨动态渗流的非饱和特性分析

    周娟;朱峰;

    为了解降雨过程中非饱和土质边坡结构的变化规律,基于有限元数值计算方法和非饱和土体力学特征关系理论,探讨了在不同降雨工况作用下某实际工程项目的边坡渗流过程与坡体内力分布的耦合特性,归纳了降雨过程中边坡内土体饱和度变化、孔隙水压力分布以及土体塑性区分布随降雨时长变化规律。结果表明,1)降雨初期边坡表面土体的饱和度和孔隙压力变化较为迅速,随着降雨过程的持续进行,坡体中非饱和土体的容重和饱和度不断增加;2)在土体饱和度和容重增加的同时,土体的渗透系数与渗流状态也发生显著改变,容易在坡脚渗出点位置造成局部塑性破坏区以及侵蚀破坏,从而降低结构的整体安全性;3)当降雨强度大于土体下渗速度时,会在坡体表面形成径流,从而引起表面侵蚀破坏,因此建议对于强降雨地区,应设计坡体表面排水通道。研究结果为强降雨地区的边坡结构加固以及排水设计提供了依据,可以为已有边坡工程的评估与改造提供参考。

    2020年04期 v.37;No.182 273-279页 [查看摘要][在线阅读][下载 3701K]
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  • 西非某深水斜坡式防波堤设计要点分析

    许建武;

    为了优化复杂地质条件下强涌浪海域的斜坡式防波堤设计,确保工程质量与施工安全,提出了西非某深水斜坡式防波堤工程的初步设计方案,并进行了物模试验验证。在现场勘查的基础上,研究了不同水位和波浪组合情况下断面的护面块体、护脚、胸墙、低堤顶的混凝土路面的稳定性,测量了越浪量以及堤后波高,对腐木段地质处理以及防波堤分期建设等提出了针对性的施工建议。结果表明,1)5 t与8 t中国扭王块在西非10~16 s涌浪环境下是适用的;2)涌浪对于护面块体的稳定有明显的影响,近岸段需增加压脚块石,以确保护面块体的局部稳定;3)越浪量标准可分级为运营工况(q≤0.5 L/(s·m))和校核工况(q≤20 L/(s·m));4)腐木地质强度随着木质结构的腐烂程度而逐渐减弱,可使用开山砂和风化岩作为换填料来处理;5)对于低堤顶的混凝土路面的设计,要优先考虑越浪对结构稳定性的影响,同时在运营期间限定人员车辆可作业的波高。研究成果较好地解决了复杂地质条件下防波堤易出现的稳定性及沉降等问题,对类似海岸涌浪环境下的工程建设具有参考价值。

    2020年04期 v.37;No.182 280-285页 [查看摘要][在线阅读][下载 2066K]
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药物研发专栏

  • 基于相关性的麻黄配方颗粒HPLC特征图谱研究

    王迎春;麻景梅;王梦;曹文利;李军山;牛丽颖;

    为更好地评价麻黄配方颗粒、饮片和水煎剂的一致性,分别建立麻黄配方颗粒、饮片和水煎剂的HPLC特征图谱,使用Wondasil C_(18)(4.6 mm×250 mm,5μm)色谱柱,以乙腈-0.1%磷酸为流动相梯度洗脱,柱温为30℃,流速为1.0 mL/min,检测波长为210 nm,分别得到10批麻黄配方颗粒、饮片和水煎剂的特征图谱,并进行关联性分析。结果表明,麻黄配方颗粒HPLC特征图谱中的13个共有峰均能在水煎剂中得到追踪,11个共有峰可在饮片中得到追踪。经方法学考察认为,所建立的麻黄配方颗粒HPLC特征图谱方法稳定,具有较高的重复性、稳定性及可信度,可用于麻黄配方颗粒、饮片和水煎剂的一致性评价,也可为麻黄配方颗粒的质量控制提供参考。

    2020年04期 v.37;No.182 286-290页 [查看摘要][在线阅读][下载 1820K]
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