检索结果-内蒙古大学图书馆

工程力学 2019年第12期36卷 24-36,78页

作者：冯程远李国强蒋彬辉同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 中南大学土木工程学院长沙410075

“9·11”事件发生后,火灾下钢结构倒塌研究得到了世界各国学者的广泛关注。钢材的物理、力学性能在高温下会显著降低,从而钢结构极易发生倒塌。因此,该文基于平面钢框架在单柱受火条件下的倒塌试验,应用大型商业有限元软件ABAQUS... 详细信息

“9·11”事件发生后,火灾下钢结构倒塌研究得到了世界各国学者的广泛关注。钢材的物理、力学性能在高温下会显著降低,从而钢结构极易发生倒塌。因此,该文基于平面钢框架在单柱受火条件下的倒塌试验,应用大型商业有限元软件ABAQUS的显式动力分析模块,并采用梁单元对试验进行数值模拟,重点研究了钢材高温材性模型对火灾下钢框架结构倒塌模拟的影响,提出了适用于火灾下钢框架结构倒塌模拟的钢材高温应力-应变本构模型和热膨胀系数模型的建议。该文列举了常用的三种高温应力-应变本构模型,同时考虑应变率效应的影响,通过模拟结果与试验结果的差异对比,分析了各个模型应用于火灾下钢框架结构倒塌模拟的有效性。理想高温应力-应变本构模型,会导致临界温度与失效模式模拟不准确,应用存在一定局限性;EC3高温应力-应变本构模型可较为准确地模拟准静态失效模式,但对于动力失效模式的模拟存在一定局限性;因此,对于准静态失效模式倒塌模拟,建议采用EC3或改进的EC3高温应力-应变本构模型;对于动力失效模式的倒塌模拟,建议采用改进的EC3高温应力-应变本构模型,并采用应变率效应增大系数(DIF)的方法以考虑应变率效应的影响。此外,通过四种钢材热膨胀系数模型的对比,进一步研究了钢材“相位变换”现象对火灾下钢框架结构倒塌模拟的影响。结果表明,虽然欧洲规范EC3给出了精细的热膨胀系数模型,但采用GB 51249取值的计算结果与试验符合更好,建议采用中国规范GB 51249的相关规定。

关键词：结构工程钢框架倒塌数值模拟火灾高温应力-应变本构模型热膨胀系数模型

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超高掺量粉煤灰大体积混凝土早龄期热膨胀系数

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水力发电学报 2019年第6期38卷 41-48页

作者：赵志方张广博施韬浙江工业大学建筑工程学院

作为大体积混凝土的超高掺量粉煤灰常态大坝混凝土(UHVFA)是发展前景看好的生态节能大体积混凝土。鉴于采用标准试验方法难以测试其早龄期的热膨胀系数,本文采用绝热模式和温度匹配模式(TMC)两种温度历程养护模式,完成参照混凝土(FA)和... 详细信息

作为大体积混凝土的超高掺量粉煤灰常态大坝混凝土(UHVFA)是发展前景看好的生态节能大体积混凝土。鉴于采用标准试验方法难以测试其早龄期的热膨胀系数,本文采用绝热模式和温度匹配模式(TMC)两种温度历程养护模式,完成参照混凝土(FA)和超高掺量粉煤灰混凝土(UHVFA)的温度–应力试验(TSTM试验),分离温度变形与自生体积变形。由两种温度历程下的不同龄期时间段的应变差和温度差,确定混凝土早龄期的热膨胀系数,并提出大体积混凝土的时变热膨胀系数模型。研究表明:两种大体积混凝土的热膨胀系数在早龄期具有时变性,在初凝时最大,随后迅速下降至最小值,后又增大并趋于稳定。在升温阶段,UHVFA混凝土的热膨胀系数均值大于FA;而在降温阶段,UHVFA的均值小于FA。但UHVFA在升温阶段的初、终凝时刻特征点的热膨胀系数值都小于FA。从总体看,随粉煤灰掺量的增加,混凝土的热膨胀系数有减小的趋势。

关键词：超高掺量粉煤灰大体积混凝土 TSTM试验热膨胀系数热膨胀系数模型

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碳纳米管增强堆石坝面板混凝土早龄期热膨胀系数研究

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硅酸盐通报 2021年第2期40卷 465-472,512页

作者：赵志方吴旭张振宇齐界夷张广博徐嘉铭浙江工业大学土木工程学院杭州310023 葛洲坝集团试验检测有限公司宜昌443002 中国葛洲坝集团三峡建设工程有限公司宜昌443002

热应力是引起堆石坝混凝土面板非结构性开裂的主要原因之一,热膨胀系数(CTE)与混凝土的热变形和热应力直接相关。碳纳米管(CNTs)具有良好的力学性能和一维纳米材料独有的纳米效应,有望改善面板混凝土的CTE。制备施工配合比基准混凝土(JC... 详细信息

热应力是引起堆石坝混凝土面板非结构性开裂的主要原因之一,热膨胀系数(CTE)与混凝土的热变形和热应力直接相关。碳纳米管(CNTs)具有良好的力学性能和一维纳米材料独有的纳米效应,有望改善面板混凝土的CTE。制备施工配合比基准混凝土(JC)和掺质量分数为0.1%的CNTs的面板混凝土(NC),采用温度-应力试验机(TSTM)测量早龄期混凝土在温度匹配(TMC)模式和恒温模式下的自由应变,计算早龄期混凝土的CTE值,提出面板混凝土时变CTE模型。结果表明,两种面板混凝土的CTE在终凝后快速降低至最小值,最后缓慢增至一个稳定值。CNTs的掺入提高了面板混凝土在终凝附近的CTE值,但能降低混凝土CTE的稳定值。

关键词：面板混凝土碳纳米管热膨胀系数温度-应力试验早龄期热膨胀系数模型

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电子封装用3D-SiC/Al互穿复合材料的无压熔渗制备及其界面调控

电子封装用3D-SiC/Al互穿复合材料的无压熔渗制备及其界面调控

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作者：汪冬梅合肥工业大学

学位级别：博士

高体积分数SiCp/Al复合材料因具有高导热、低热膨胀系数以及低密度等优点,特别是其具有的性能可设计性,使其在高密度、大功率、高频率集成电路及器件等领域备受瞩目,成为电子封装领域极具前景的最新型材料。但电子信息产业的迅猛发展对... 详细信息

高体积分数SiCp/Al复合材料因具有高导热、低热膨胀系数以及低密度等优点,特别是其具有的性能可设计性,使其在高密度、大功率、高频率集成电路及器件等领域备受瞩目,成为电子封装领域极具前景的最新型材料。但电子信息产业的迅猛发展对该新型电子封装材料的综合性能提出了越来越高的要求。本论文基于无压熔渗技术,以降低界面热阻提高复合材料热导率为出发点,对复合材料中SiC与SiC之间、SiC与Al之间的界面进行优化设计,制备出具有三维互穿结构的高体积分数3D-SiC/Al-Si-Mg互穿复合材料。制备用SiC粉体原料经过了圆整纯化处理以降低SiC晶体结构和几何外形等缺陷对后续所制备的SiC/Al复合材料性能影响。SiC坯体成形所用粘结剂聚碳硅烷（Polycarbosilane,PCS）高温热裂解生成SiC分布在SiC颗粒表面又可以在高温烧结SiC预制件时充当固相助烧剂。主要研究结果如下:（1）采用高Si含量的Al-15Si-10Mg合金无压熔渗未氧化的3D-SiC预制件,成功制备了具有三维互穿结构的高导热、低热膨胀3D-SiC/Al-Si-Mg复合材料。复合材料中SiC相和Al合金相分布均匀,生成有害产物Al4C3的界面反应得到了有效控制。SiC含量为67 vol%的3D-SiC/Al-Si-Mg互穿复合材料密度为3.01 g/cm3（相对密度99.2%）,热导率为224.5 W/（m·℃）,热膨胀系数（RT～300℃）为7.04×10-6℃-1,抗弯强度为277 MPa。T6处理能够进一步提升其性能,复合材料的热导率达到233.6 W/（m·℃）,热膨胀系数（RT～300℃）为7.03×10-6℃-1,抗弯强度为288 MPa。（2）低且可剪裁热膨胀系数的电子封装材料可以获得与用作芯片或基片材料比较精准的热匹配,这样可以减轻或消除微电子系统中因温度波动引起相邻元件之间产生热应力导致的机械故障,因而保证了系统工作的可靠性和稳定性。本论文采用Al-15Si-10Mg合金和粒径为F220、F800及F1000的SiC粉体无压熔渗制备出热膨胀系数低且可剪裁的高体积分数多粒径（双粒径和三粒径）分布的3D-SiC/Al-Si-Mg互穿复合材料,研究了SiC粒径分布与3D-SiC/Al-Si-Mg互穿复合材料的热导率和热膨胀系数之间的关系。优化的多粒径分布的3D-SiC/Al-Si-Mg互穿复合材料显示出比单粒径分布的3D-SiC/Al-Si-Mg互穿复合材料更好的综合性能。SiC含量为73vol%,具有F220和F800双粒径的3D-SiCF220/800/Al-Si-Mg互穿复合材料获得最高热导率值233.2 W/（m·℃）和抗弯强度283 MPa以及较低的热膨胀系数（RT～300℃）6.32×10-6℃-1。在3D-SiC预制件中使用更细小的F1000 SiC微粉因更易团聚导致其不能很好地填充进SiC网络的自由间隙空间,这会引起后续无压熔渗制备的3D-SiC/Al Al-Si-Mg复合材料中出现较多的组织缺陷,如不均匀的微观组织结构、过量Mg2Si脆性相的形成以及更多孔隙的存留,从而导致复合材料强度和热导率的减弱。SiC含量为79vol%且含有F220、F800和F1000三种粒径的3D-SiCF220/800/1000/Al-Si-Mg互穿复合材料的热膨胀系数低至5.68×10-6℃-1,与用作芯片的半导体材料的热膨胀系数极为接近。（3）基于热弹性理论建立了一个适用于三维互穿结构复合材料热膨胀系数计算的新理论模型,该模型计算的3D-SiC/Al-Si-Mg热膨胀系数值与实验测量的热膨胀系数数据相吻合。（4）3D-SiC/Al互穿复合材料中SiC与Al合金的界面结合以及界面结构和组成等界面特性在决定材料热物理性能和力学性能方面有着重要作用。本论文分别采用两种成分的Al-15Si-10Mg和Al-9Si-6Mg合金无压熔渗进未经氧化或经1000～1200℃预氧化的3D-SiC预制件中,制备出系列3D-SiC/Al-Si-Mg互穿复合材料,研究了复合材料界面调控机理。结果表明:两种Al合金制备的三维互穿复合材料均能获得较理想的界面结构和优良的热物理性能和力学性能。采用高Si含量的Al-15Si-10Mg合金熔渗进未经氧化3D-SiC预制件制备的3D-SiC/Al-Si-Mg互穿复合材料界面通过原子匹配直接结合;3D-SiC预制件的预氧化对复合材料热膨胀系数的影响可忽略不计,但使得热导率及抗弯强度均有所弱化。采用低Si含量的Al-9Si-6Mg合金熔渗进预氧化3D-SiC预制件中制备的3D-SiC/Al-Si-Mg互穿复合材料界面属于反应键合界面;界面反应产物AlN和MgAl2O4与SiC具有较好的亲和性,并且有效隔离了液态Al与SiC防止有害相Al4

关键词： 3D-SiC/Al互穿复合材料 Al-Si-Mg合金无压熔渗多粒径SiC分布热膨胀系数模型界面调控

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