带裂缝混凝土氯离子扩散作用试验研究及数值模拟

为了准确评估带裂缝工作混凝土结构的耐久性能,针对氯离子在带裂缝混凝土中的扩散过程进行研究。提出了无损制备裂缝的方法,可高效易行地在混凝土侧面及内部产生裂缝。对带裂缝的水泥砂浆试件进行氯盐溶液浸泡试验,深入研究了单缝和双缝试件中氯离子的扩散作用,修正了氯离子的扩散系数,并对带裂缝混凝土的氯离子扩散过程进行了数值模拟。研究结果表明：氯离子会沿裂缝发展方向及垂直于裂缝发展方向扩散,随着水灰比的减小,砂浆试件的抗氯离子扩散性能明显提高,在一定范围内,当裂缝间距增大,双缝间的氯离子扩散交互影响作用明显减小,ANSYS软件的模拟结果与试验数据吻合良好。     

固液混合油辣椒多相流灌装的数值模拟

以固液混合油辣椒多相流的灌装过程为主要研究对象,采用流体力学计算软件Fluent对其灌装过程进行数值模拟,分别对直径为36、48、60 mm的计量缸在灌装过程中的密度场、各相体积分数的分布状况进行研究。数值模拟结果表明:随着灌装机构计量缸直径的增大,灌装流场的密度均匀性变好,高密度和低密度区域明显减少,直径为60 mm的计量缸其固液混合油辣椒多相流流体的各相体积分数和密度分布比其他两种较好,体积分数与初始设定基本吻合,研究结果为灌装装置的结构设计和灌装工艺提供了理论依据。     

钛渣流态化氯化流动特性的数值模拟

基于双流体模型,结合钛渣的物性参数,采用Fluent软件对钛渣流态化氯化过程的数学模型进行了模拟,通过不同的临界流化速度,对钛渣流态化氯化的流动特征进行了研究。结果表明：Grace修正公式适合钛渣流态化氯化最小流化速度的计算;在最小流化速度下,床层首先形成乳相,随着流化时间的延长,在中部形成小气泡;在完全流化速度下,床层首先经历节涌过程,然后进入完全流化。     

农产品空气能热泵烘房温度场的数值模拟与验证

农产品热泵烘房温度场均匀性是影响农产品干燥品质的重要因素。本文选用5HGR-35型农产品热泵烘房,通过交互式CAD/CAM系统(UG)软件建立热泵烘房3D模型,运用理论分析与计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)模拟相结合的方法,研究其内部温度场分布情况,对现有结构烘房的温度场建模模拟,分析模拟结果并对现有结构进行优化。通过模拟得出结论:送风速度越大,烘房内热空气更新越快,换热效果越好。综合温度场分布以及农产品烘干要求,烘房内合理的送风速度为11 m/s左右;在11 m/s风速下,烘房空载时在15 min左右达到设定温度(65℃);小推车设计高度加大300~310 mm烘房内部温度场更均匀;烘房顶部均匀加入3块长×宽×高=2900 mm×20 mm×300 mm的挡板,可以使烘房内部温度场更均匀;小推车与烘房之间及相互之间保持30 mm左右间隙摆放更有利于烘房内部温度场的分布;验证试验中,模拟温度与实测温度吻合性良好。上述结论对烘房的进一步优化设计具有一定的指导意义。     

太阳能辅助热泵干燥粮食的数值模拟研究

粮食的干燥过程实质上是多孔介质热湿耦合传递的过程.基于多孔介质热质传递理论,通过数值模拟的方法,针对利用太阳能辅助热泵干燥粮食时热风随时间变化的情况,采用综合温度和空气绝对湿度作为瞬态边界条件来对干燥过程中粮食内部温度和水分的变化进行模拟研究.模拟结果显示小麦水分在干燥150 h后达到安全水分13.6％(干基),而实验结果显示小麦水分在干燥135 h后达到安全水分13.6％(干基),二者对比相差不大,并且模拟温度与试验温度吻合较好.     

板坯连铸结晶器内凝固坯壳的三维数值模拟

基于流场和温度场的计算,对断面为1 780 mm×225 mm的板坯结晶器进行数值模拟,考虑3种不同水口条件下,钢液流动对凝固壳的冲刷,计算出凝固壳厚度的三维分布特征,并与二维切片法的计算结果进行了对比。结果表明：有水口时结晶器角部位置凝固壳最大值为约45 mm,宽面和窄面中心凝固厚度壳最大值为24 mm,分别比无水口条件下凝固壳薄1~2 mm;钢液的扩散会使凝固壳在距离结晶器角部300 mm和顶部400 mm的位置形成约深度2.5 mm的凹陷;同时钢液会冲刷整个结晶器窄面的凝固壳,在窄面中心最严重;对比不同的水口,凸底水口冲刷最大,凹底最小。     

热带太平洋中部地区热力异常对我国南方冬季降水影响的数值模拟

为了分析冬季热带太平洋中部海温升高对中国南方冬季降水的影响,本研究利用国际太平洋研究中心的区域气候模式（IPRC-RegCM）对2008年初南方典型的大范围雨雪天气过程进行数值模拟。结果表明：该模式能够较好的模拟出此次持续性降雨（雪）过程的雨带分布。且当在热带太平洋中部海域加入扰动热源后,中国南方大部分地区均以上升气流为主,南海地区水汽输送增强,有利于我国南方雨雪天气的发生。     

尾矿坝变形细观力学机理的颗粒流数值模拟

以新建四川省盐源县平川铁矿黄草坪尾矿库为工程背景,通过堆坝模型试验与室内土工试验,获得尾矿坝干滩面几何特征、颗粒分布规律及尾矿力学性质。基于离散元理论,采用PFC 2D数值模拟软件进行双轴试验,与土工试验结果对比,得到尾矿细观力学参数,并分析尾矿坝颗粒接触力分布、颗粒位移与坝体结构变形特征。结果显示：1)初期坝中颗粒间接触力较大,形成的力链大致呈45°倾斜向上;坝体尾矿颗粒接触力随着埋深的增加而增大,在基岩凸起处接触力较大且集中。2)初期坝颗粒位移不明显,堆积坝少数尾矿颗粒沿坡面向下滚动,具有较大位移;尾矿堆积坝存在较为典型的滑移面,滑移面上部区域颗粒位移较大。3)初期坝结构变化不明显,尾矿堆积坝中靠近初期坝内坡面附近结构变形显著。     

冷却干燥通风过程中粮仓内热湿耦合传递的数值模拟

基于多孔介质传热传质的理论,建立了一种冷却干燥通风过程中粮仓内热湿耦合传递的数学模型。借助数值模拟的方法,对冷却干燥通风过程中粮仓内温度和水分的变化进行了模拟研究,得到了冷却干燥通风过程中粮堆内部热量传递和水分迁移的基本规律。     

不同熔化速率下的电渣重熔过程数值模拟分析

电渣重熔能提高钢锭的质量,从而满足特种行业的需要,其过程伴随着复杂的物理现象,存在着磁流体流动、传热和传质以及电化学等多方面的影响。通过耦合电磁以及流动和温度方程对电渣重熔过程的三维瞬态进行了数学模拟,研究了熔化速率对重熔过程的影响。结果表明：电流密度、焦耳热和电磁力都随着熔化速率的增大而增大,当熔化速率由14.4 kg/h增加到27.0kg/h,电流密度、焦耳热和电磁力最大值的增大比例超过100%。随着熔化速率的增大,温度最大值有小幅的增加,而且速度最大值的增大幅度接近50%;金属熔池深度则由27 mm增大到38 mm,不利于保证铸坯的质量。     

Frost resistance and chloride ion diffusion of silica fume concrete in a marine environment

The properties of silica fume concrete in natural sea water are studied, with special focus on the relationship between the freeze thaw durability and chloride ion diffusion coefficients. The influence of various factors on concrete resistance to frost and chloride diffusion is studied, including the water cement ratio, equivalent silica fume dosage substitution for cement, and the amount of air entraining agent and compared with that of ordinary concrete. The results show that adding silica fume cannot improve the frost resistance of concrete but it increases resistance to chloride diffusion. Both the frost resistance and chloride diffusion properties can be improved simultaneously when silica fume is used with an air entraining agent. A silica fume content of approximately 10% is the optimum value for the composite resistance to frost and chloride diffusion. A new assessment method (R value method) is proposed to evaluate the composite properties of frost resistance and chloride diffusion of marine concrete.     

多点锚固体外无粘结CFRP预应力加固RC梁的抗弯性能

在梁侧或梁底用波形齿横向张拉CFRP片材并锚固的体外预应力加固混凝土结构技术,对3根完全相同的7 m跨T形截面梁进行加固：其中2根梁侧面加固;1根梁底部加固。试验表明：多点锚固体外无粘结CFRP预应力可以依据构件的弯矩来调整各段的加固量从而更有效的利用CFRP材料的高强性能;梁底与梁侧加固对提高构件的抗弯刚度差别不大;波形齿能彻底解决预应力CFRP片材的锚固问题。以该3根加固梁的试验结果为基础,提出了梁体极限状态下塑性绞区长度的体外无粘结预应力碳纤维加固受弯构件的抗弯承载力公式,以及考虑二次效应的有效惯性矩法的挠曲变形的计算公式,通过与试验值的对比分析可知,所提出的方法可供设计参考使用。     

HDPF加固钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为了研究高延性聚酯纤维加固钢筋混凝土柱的抗震性能,共进行了7根柱的低周反复试验,其中,3根在未加固状态下进行试验,4根柱粘贴高延性聚酯纤维加固后进行试验,针对位移延性系数、等效粘滞阻尼系数、总耗能、承载力和纤维带的应变进行了研究与分析。研究结果表明：未加固柱的承载力、耗能能力和延性都比较低,采用高延性聚酯纤维加固后的试件裂缝发展缓慢,加固后柱的承载能力、耗能能力、延性均有不同程度地提高;在塑性铰区域内增加局部配筋,能够提高纤维布的约束效果。     

孔隙分形修正的混凝土中氯离子扩散系数

在已有的氯离子扩散理论和孔隙分形理论的基础上,提出小孔的孔轴线分形维数表征氯离子扩散的曲折度、大孔的孔表面分形维数修正孔隙率,并推导得到基于孔隙分形修正的氯离子扩散系数模型。通过分析龄期为14 d和28 d不同配比混凝土的基于孔隙分形的氯离子扩散系数模型的计算结果和快速氯离子扩散试验(ASTM C1202)电通量,发现两者之间有良好的线性关系。采用基于孔隙分形修正的氯离子扩散系数代入Fick第二定律的解析解,对试验后各组混凝土中不同扩散深度的氯离子浓度进行拟合,计算结果与实测值吻合情况较好。     

RC加气混凝土砌块组合墙加固框架抗震性能试验研究

RC加气混凝土砌块组合墙（简称组合墙）是由混凝土梁柱网格与加气混凝土砌块组合形成的一种轻型网格式抗震墙,可用于框架结构的抗震加固。笔者进行了1/2比例空框架试件、组合墙试件和组合墙加固框架试件的低周反复荷载试验,分析了各试件的主要破坏过程,对比了组合墙加固框架前后试件承载能力、刚度等抗震性能变化。试验结果及分析表明：组合墙加固框架后承载力、抗侧刚度有较大幅度提高,中大震及大震阶段其承载力、等效刚度约为空框架和组合墙单独受力之和的0.9倍,两者具有良好的协同工作性能;加固试件的破坏过程基本上遵循填充砌块混凝土框格外框架的破坏顺序,能够发挥组合墙多重抗震防线的特点,采用RC加气混凝土砌块组合墙加固框架是一种较为经济实用的加固方法。     

表层嵌贴预应力CFRP板条加固钢筋混凝土梁的应力传递行为

表层嵌贴预应力FRP板条加固钢筋混凝土结构技术可充分发挥FRP材料强度,且不需设置永久锚具,具有较大的潜力。以试验得到的嵌贴FRP混凝土粘结滑移关系为基础,建立了嵌贴预应力CFRP板条与混凝土的粘结应力微分方程,并根据边界条件推导了方程的解析解,得到了嵌贴预应力CFRP板条放张后界面粘结应力、CFRP拉伸应力的分析模型。与试验结果的比较表明,该模型得出的界面粘结应力及CFRP拉伸应力与试验结果吻合较好。在此基础上,考虑放张后CFRP混凝土界面不出现剥离的条件,分析了粘结界面能抵抗的最大容许预应力。     

高强钢绞线网加固混凝土粘结性能试验研究

通过高强钢绞线网聚合物砂浆加固层与混凝土结构的剥离破坏试验,对加固层与混凝土界面的剥离破坏特征进行了研究。探讨了单侧加固、植筋加固及U型加固等不同的加固方式对加固层抗剪承载力及抗剪强度的影响。试验结果表明,采用U型加固等增加粘结面积的方式能有效提高加固层粘结面抗剪承载力,但同时会削弱加固层的抗剪强度,而在界面上植入抗剪钢筋后,能同时提高聚合物砂浆加固层的抗剪承载力及抗剪强度。根据试验结果,提出了最小植筋率的建议值。     

Experimental analysis of strengthening effect of corroded reinforced concrete beams strengthened with bolted steel plates

In order to study the mechanical behavior of corroded reinforced concrete beams strengthened with bolted steel plates, this paper designed 12 reinforced concrete beams. These beams were corroded by using accelerated electrochemical corrosion method with a designed corrosion ratio of 10%. The pre-compression experiments were performed for all RC beams before strengthening and the maximum crack width was controlled as 0.2 mm. According to the thickness of concrete cover, the beams were divided into 3 groups. Each group was composed of one comparative beam and three tested beams strengthened by steel plates bolted with study according to the thickness of steel plates which were 3 mm, 4 mm and 5 mm, respectively. It was shown that the strain distributions along the height of the strengthened beams at middle-span were in good agreement with the plain section assumption basically. The serviceability performances of corroded RC beams were significantly improved and these ultimate bearing capacities increased obviously. The steel plate bolted with stud effectively reduced the crack width and the extension height of reinforced concrete beams. It was indicated that an increase of steel plates with 35 mm resulted in a decrease of deflection by 13%51% when beams had the same thickness of concrete cover and corrosion ratio. Influence of the thickness of concrete cover on the ultimate bearing capacity was not obvious.