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风电叶片用单向复合材料的单层厚度是非常重要的设计参数,不准确的设计取值将使得风电叶片的主梁帽和腹板粘接厚度超差,叶片结构寿命大幅度降低。本文系统地研究了两种典型的风电叶片用单向复合材料的厚度变化规律,发现单层厚度主要受原材料种类、铺层数的影响,而一些典型的工艺参数如真空度、温度等则影响很小。研究还发现总厚度与层数存在线性关系,可以用数学模型描述。此项研究为合理使用原材料进行叶片设计打下了良好的基础。基于RapidAir和MAP-BEI测试技术,对比研究了分别以玄武岩、砂岩和灰岩为人工骨料的大坝混凝土内部孔结构及界面特征.结果表明:配合比一定时,灰岩混凝土气泡数量多,间距系数和平均孔径;砂岩混凝土气泡数量少,间距系数和平均孔径,工程中应予以足够重视.界面Ca(OH)2的富集程度受骨料化学属性及物理性能(如长期吸水率)影响.上述3种骨料-浆体界面Ca(OH)2的富集程度为砂岩玄武岩灰岩,界面过渡区厚度为砂岩灰岩玄武岩,砂岩界面性能弱.依据层层接结三维角联锁机织复合材料的结构特点,建立能真实反映细观结构特征的大型精细实体几何结构模型;基于非弹性滞后能疲劳破坏准则,用有限元法计算三维角联锁机织复合材料在三点弯曲低周交变循环载荷下的变形和刚度降解,揭示疲劳过程中三维角联锁机织复合材料内部应力分布特征和变形特征,分析纱线与树脂的破坏机理,阐述该复合材料在循环载荷下发生疲劳破坏的结构效应。结果表明,经纱在疲劳过程中承担大部分的载荷,且不同的组分呈现不同的破坏扩展过程。本文研究结果和研究方法将可进一步扩展至三维机织复合材料工程结构设计。

为了改善环氧树脂浸渍后的纤维束与混凝土之间沿纤维束径向的黏结性能,通过对薄板试件进行四点弯曲试验,研究了对纤维束表面进行黏砂处理、在混凝土中掺加短切聚丙烯纤维及在纤维编织网上挂U型钩等措施的影响.结果表明:这3种措施都有助于提高纤维束与混凝土之间沿纤维束径向的黏结力,从而提高保护层混凝土的抗剥离能力,终提高构件的承载性能;黏细砂网的增果优于黏粗砂网;聚丙烯纤维掺量略低于1.0kg/m3的效果较好;加入U型钩的试件承载能力提高明显.结合理论分析、数值模拟和试验验证,探讨了混凝土中钢筋的腐蚀行为,并建立了钢筋腐蚀速率的预测模型.首先基于试验数据,修正了混凝土的电阻率模型,然后结合混凝土中钢筋腐蚀的电化学原理和宏电池腐蚀模型,分析了保护层厚度、水灰比、氯离子含量和空气相对湿度等因素对钢筋腐蚀过程控制方式和腐蚀速率的影响,并据此建立了混凝土结构钢筋腐蚀速率的预测模型.分析表明,所建立的预测模型能够合理地反映电阻和阴极控制条件下钢筋腐蚀速率的变化趋势,具有较好的预测精度和实用性.从材料层次分析了疲劳载荷与碳化作用对混凝土的耦合效应.疲劳载荷对混凝土碳化的影响可归结为它对混凝土CO2扩散系数的影响,疲劳动载荷会导致混凝土裂纹间隙因子减小,从而使混凝土CO2气扩散系数随其疲劳损伤程度增加而增大.根据混凝土承受的疲劳载荷和大气环境,建立了疲劳载荷与大气环境复合作用下的混凝土碳化寿命预测模型.计算结果表明:疲劳载荷对混凝土损伤程度越大,其服役寿命降低就越显著;混凝土抗疲劳载荷能力越强,且运营过程中承受的疲劳载荷应力水平越小,其服役寿命就越大.

在活性激发剂作用下,将粉煤灰、脱硫石膏和水泥混合,制备成一种新型的复合胶凝材料,然后在优选试验基础上确定了复合胶凝材料的基本配合比.研究了典型配合比粉煤灰-脱硫石膏-水泥净浆在复合激发剂作用下的水化过程,结果表明:粉煤灰早期火山灰活性显著提高;脱硫石膏除自身析晶、具有一定的增应外,还是粉煤灰火山灰活性理想的硫酸盐激发剂.粉煤灰3d即开始明显水化,脱硫石膏对粉煤灰水化活性激发效果明显.对建筑用PTFE(聚四氟乙烯)膜材进行单轴应力松弛和徐变试验,得到松弛模量和蠕变柔量随时间的变化曲线,然后采用广义线性黏弹性模型、分数阶模型和分指数模型分别进行数值模拟,再比较各模型预测精度.结果表明:各类模型模拟短期的松弛模量和蠕变柔量有较好的精度;随时间增长,广义线性黏弹性模型模拟的松弛模量和蠕变柔量偏离试验值,长期预测精度较差;分数阶模型对长期松弛模量和蠕变柔量预测精度较好;分指数模型可预测长期的经向蠕变柔量,但对长期松弛模量和纬向蠕变柔量的预测精度不高.采用加速度计测定了冲击荷载作用下普通混凝土与水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)试件以及试件下部钢板的振动加速度随时间的变化,并用落锤法对比了普通混凝土与CA砂浆的抗冲击破坏特性.研究表明:普通混凝土受到冲击后,其振动加速度随时间衰减不明显,且振动时间较长,其下部钢板也有类似规律;CA砂浆受到冲击后,其振动加速度表现为3个明显的衰减阶段,振动时间也要短于普通混凝土,同样CA砂浆下部钢板也有类似规律;与普通混凝土相比,CA砂浆表现出较好的吸振与隔振功能.抗冲击破坏的结果表明,CA砂浆的抗冲击性能优于普通混凝土.