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关键词： 汽车保险杠   AL/CFRP混合材料   低速碰撞   自适应代理模型   轻量化  

摘要： 汽车保险杠系统是交通事故发生时保护人身和财产安全的重要屏障,其耐撞性能与轻量化设计也越来越受到广泛关注。碳纤维增强复合材料(CFRP)因其质轻、高强等特点而越来越多地应用于汽车行业当中,并开始逐步取代薄壁金属结构作为汽车吸能部件。然而,因其破坏模式相对复杂,承载能力也不是很稳定。针对该结构在服役时的稳定性问题,本研究拟采用铝合金的稳态塑性变形诱导并调控其渐进失效,以提升结构的整体稳定性。汽车保险杠防撞梁作为车身上典型的薄壁安全件之一,也是影响汽车碰撞安全性的关键零部件,为此,本文以铝合金碳纤维复合材料薄壁构件为研究对象,开展轻质混合材料保险杠低速碰撞力学行为分析与抗撞性能研究。 首先,简要介绍了碳纤维复合材料的基本力学原理,并对其宏观机械性能进行了研究。依据实验规范,对CFRP板进行了拉伸、压缩及剪切实验,得到了主要的力学性能参数。 其次,根据汽车低速正面碰撞法规的要求,建立了钢制材料保险杠在低速冲击工况下的有限元模型。通过对网格的收敛性进行分析,确定了钢制材料保险杠的合适网格尺寸,从而得到了精确度较高的有限元模型。 然后,构建AL/CFRP混合材料保险杠的有限元模型,并与钢制材料保险杠进行耐撞性能对比。结果表明,AL/CFRP混合材料保险杠的耐撞性能均优于钢制材料保险杠。此外还研究了混合保险杠横梁的外层铝厚度、横梁内层碳纤维铺层层数以及吸能盒厚度在低速冲击作用下对吸能特性的影响规律。 最后,采用优化的拉丁超立方试验设计方法进行采样,并将其与自适应代理模型相结合,对低速冲击工况下的AL/CFRP混合材料保险杠的吸能特性进行多目标优化,得到Pareto最优解集。针对最优解集,采用多准则决策方法,将熵权法与TOPSIS法相结合,客观评价并确定出混合材料保险杠的最优设计参数。结果发现,优化后的AL/CFRP混合材料保险杠与初始设计相比,其PCF值下降了1.96%,SEA值提高了6.46%,重量减轻了6.2%,提高了保险杠耐撞性的同时实现了汽车轻量化目的。

关键词： 带缺陷骨料   碳化   微观分析   无损检测   碳化深度预测模型  

摘要： 目前全球砂石骨料日益紧缺,有效利用工程开挖料能大量降低碳排放,是工程建设实现环保经济目标的重要一环。由于地质条件等问题,乌江白马航电枢纽的白云岩开挖料骨料物理性能较差,带有一定的缺陷并含有较多杂质,要将这种带缺陷的开挖料应用到工程中,需要开展其物理力学性能及改性进行研究。此外,水工建筑物中的混凝土结构大多使用年限长,容易受到大气中CO2的碳化影响导致其使用寿命降低。因此,开展带缺陷骨料的力学性能与抗碳化性能研究具有重要的研究价值与工程意义。本文通过室内试验,研究了带缺陷骨料替代率、骨料粒径、硅酸钠浸泡补强骨料对混凝土的力学及碳化性能的影响,分析了硅酸钠补强作用对混凝土抗碳化耐久性能的增强机理,用无损检测的方法对碳化性能进行了分析,最后通过理论与试验数据建立了碳化耐久性预测模型。本文主要研究结论如下: （1）带缺陷骨料的物理性能低于天然骨料,压碎值、吸水率较大,随着替代率的提高,混凝土的动弹性模量、抗压强度、抗弯强度呈下降趋势。在掺入单一粒径范围的骨料后,发现其力学性能同样低于天然骨料混凝土,补强后的骨料物理性能增强,其压碎值下降8.9%,补强后混凝土的平均抗压强度提高7.5%,平均抗折强度提高5.4%。 （2）通过碳化试验,结合酚酞法及超声波、冲击波无损检测法,建立了碳化深度与碳化时间、两种波速的关系,其中碳化深度与时间呈幂函数关系,波速与时间呈二次函数关系。碳化深度随着带缺陷骨料替代率的升高呈现增长趋势,随着补强骨料替代率升高呈现下降趋势,单一骨料粒径也会对混凝土碳化深度产生不利影响。 （3）采用SEM、XRD技术对带缺陷骨料混凝土的微观形貌、成分进行微观分析。结果表明,前期碳化生成的碳酸钙能增强界面过渡区（ITZ）强度并且填补孔隙,抑制后续的碳化反应速率,硅酸钠浸泡后能在骨料表面生成硅酸钠凝胶,具有修补缺陷的作用,并进一步与水泥水化产物反应生成C-S-H提高混凝土内部密实度。 （4）基于Fick理论,建立了硅酸钠补强前后碳化深度的预测模型,得到了带缺陷混凝土的碳化使用寿命,在实际使用时带缺陷混凝土需要加厚保护层以达到规范设计要求,使用硅酸钠补强后其碳化使用寿命提高50-150年不等,达到设计使用年限要求。

关键词： 土木工程  

ISBN: (纸本)9787568942805

摘要： 本书介绍了常用土木工程材料的基本组成、技术性质、质量要求、工程应用、检测方法。全书共12章，分别为土木工程材料的基本性质、无机胶凝材料、水泥混凝土、建筑砂浆、建筑钢材、墙体材料与屋面材料、石材、木材、沥青及沥青混合料、合成高分子材料、土木工程功能材料等。

关键词： 功能材料  

ISBN: (纸本)9787522920351

摘要： 本书深入探讨了当前科研及工业领域中新兴的功能材料种类，着重分析了它们的制备方法、性能特点及其应用前景。书中首先介绍了功能材料的基本概念和分类，然后逐一剖析了各类新型功能材料，如智能材料、生物医用材料、光电材料等，详细阐述了这些材料的合成过程、结构特征、物理化学性质以及如何通过调控制备条件来优化其性能。此外，书中还讨论了功能材料在能源、环境保护、信息技术等领域的实际应用案例，并对未来的发展趋势进行了展望。

关键词： “四真三化”课程   三级矩阵   一流课程  

摘要： 将“四真三化”（简称“FT”）课程建设模式应用于土木工程材料一流课程建设，开发土木工程一级矩阵、二级矩阵、三级矩阵，厘清专业人才培养目标、毕业要求、课程教学目标、项目教学目标、课点之间的支撑关系，以课点为单位设计有效的学习产出及测量标准，以终为始开发课程，自始至终保障质量。“四真三化”模式下，引入真实工程案例，靶向“两性一度”课程目标，打造土木工程材料一流课程。