检索结果-内蒙古大学图书馆

材料导报 2021年第16期35卷 16058-16064页

作者：彭卓朱德举史才军郭帅成李宁湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082

玄武岩织物可以增强碱激发胶凝材料的力学性能和体积稳定性,但目前关于其长期性能和耐久性的研究相对较少。基于加速老化试验、三点弯曲试验以及扫描电镜(SEM)比较了有无环氧涂层的玄武岩织物在碱激发矿渣粉煤灰水泥砂浆试件中的耐久性... 详细信息

玄武岩织物可以增强碱激发胶凝材料的力学性能和体积稳定性,但目前关于其长期性能和耐久性的研究相对较少。基于加速老化试验、三点弯曲试验以及扫描电镜(SEM)比较了有无环氧涂层的玄武岩织物在碱激发矿渣粉煤灰水泥砂浆试件中的耐久性,并与硅酸盐水泥砂浆试件的测试结果进行了对比。结果表明:相较于硅酸盐水泥砂浆试件,织物增强碱激发水泥砂浆试件经加速老化后性能劣化更为显著,老化24 d后碱激发水泥砂浆试件和硅酸盐水泥砂浆试件的强度保留率分别为68.94%和81.69%。环氧涂层能提高试件的弯曲强度,并且延缓老化初期弯曲强度的下降速率,但延缓效果随龄期延长逐渐削弱,至18 d已基本失效。相对于抗弯强度,老化腐蚀对极限弯曲应变的降低作用更为明显。硅酸盐水泥砂浆基体中的玄武岩纤维多为局部点蚀,而碱激发水泥砂浆基体中的玄武岩纤维多呈整体麻面。环氧涂层能有效延缓玄武岩织物在碱激发胶凝材料中的性能劣化,但在加速老化过程中会逐渐降解导致失效,因此需要研究更为有效的表面处理方式以提升其耐久性。

关键词：玄武岩织物增强碱激发弯曲性能耐久性表面涂层

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短切纤维及预应力对玄武岩织物增强水泥基复合材料拉伸力学性能的影响

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复合材料学报 2017年第11期34卷 2631-2641页

作者：朱德举李高升湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082

通过静态拉伸试验研究不同体积掺量的短切碳纤维、钢纤维、耐碱玻璃纤维及预应力对5层玄武岩织物增强水泥基复合材料(BTRC)拉伸性能的影响。试验结果表明:短切碳纤维、玻璃纤维可以提高基体和BTRC的开裂强度,且开裂强度随着碳纤维掺量... 详细信息

通过静态拉伸试验研究不同体积掺量的短切碳纤维、钢纤维、耐碱玻璃纤维及预应力对5层玄武岩织物增强水泥基复合材料(BTRC)拉伸性能的影响。试验结果表明:短切碳纤维、玻璃纤维可以提高基体和BTRC的开裂强度,且开裂强度随着碳纤维掺量的增加而增加;预应力使基体产生预压力,明显提高其开裂强度。短切纤维及预应力都显著提高BTRC的峰值荷载和韧性,但峰值应变基本不变;峰值荷载和韧性随着钢纤维掺量的增加而增加,体积分数为1.5vol%掺量时达到最大值;随着碳纤维掺量增加,峰值荷载和韧性先增加后减小,体积分数为1.0vol%掺量时最大。施加预应力且掺入短切碳纤维或钢纤维时,短切纤维增强的基体可以更好地承受张拉力释放后纤维束径向变形引起的环向应力,进一步提高了织物与基体界面的挤压作用力及摩擦力,从而增强效果最明显,峰值荷载分别增加50.4%和58.9%,韧性分别增加84.7%和79.5%。BTRC材料掺入短切玻璃纤维、钢纤维及施加预应力均可以增加其受力后的裂缝条数,减小裂缝间距和裂缝宽度。

关键词： DIC分析玄武岩织物拉伸试验短切纤维预应力

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不同预拉力和冲击能量下BFRP筋的横向抗冲击性能

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复合材料学报 2022年第1期39卷 371-380页

作者：朱德举李振坤郭帅成李晟易勇湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082

为研究玄武岩纤维增强树脂基复合材料(Basalt fiber reinforced polymer,BFRP)筋的低速冲击性能,通过落锤冲击试验测试了不同预拉力比值(2%、10%、20%和30%)和不同能量(12.76~31.90 J)作用下BFRP筋的低速冲击响应,同时测试了未完全断裂... 详细信息

为研究玄武岩纤维增强树脂基复合材料(Basalt fiber reinforced polymer,BFRP)筋的低速冲击性能,通过落锤冲击试验测试了不同预拉力比值(2%、10%、20%和30%)和不同能量(12.76~31.90 J)作用下BFRP筋的低速冲击响应,同时测试了未完全断裂试件的残余拉伸承载力。结果表明:BFRP筋的损伤破坏模式包括冲击面树脂破碎、部分纤维断裂和BFRP筋完全断裂。在冲击能量为19.14 J,预拉力从2%增大到10%和20%时,BFRP筋的破坏模式从冲击面树脂破碎转变为部分纤维断裂。施加预拉力提高了BFRP筋断裂时的耗能,但对峰值荷载影响较小。BFRP筋未完全断裂时,试件的残余变形、耗能和冲击时间与预拉力呈负相关;当BFRP筋完全断裂时,冲击后试样的残余变形随预拉力的增大而减小,耗能和冲击时间先增大后减小。BFRP筋的残余拉伸承载力随冲击能量的增大而减小。研究发现BFRP筋的残余拉伸承载力和试件耗能/总冲击能量(耗能比)都能较好地评估BFRP筋的损伤程度。本研究成果可以为预应力BFRP筋抗冲击设计提供重要参考。

关键词： BFRP筋低速冲击破坏模式耗能比冲击损伤

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SiC-超高分子量聚乙烯仿生柔性叠层结构防弹性能关键影响因素的仿真与试验

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复合材料学报 2020年第11期37卷 2928-2940页

作者：朱德举彭恋湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082

基于仿生学原理构建一种鱼鳞状的柔性叠层防护装具,仿生鳞片为中间厚边缘薄的双层复合结构,上下层分别为SiC陶瓷和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。采用ANSYS LS-DYNA软件的显式分析方法模拟了SiC-UHMWPE柔性叠层结构的防弹性能,主要从装具... 详细信息

基于仿生学原理构建一种鱼鳞状的柔性叠层防护装具,仿生鳞片为中间厚边缘薄的双层复合结构,上下层分别为SiC陶瓷和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。采用ANSYS LS-DYNA软件的显式分析方法模拟了SiC-UHMWPE柔性叠层结构的防弹性能,主要从装具变形量、应力传递规律、能量耗散机制和子弹残余速度展开分析,重点研究了支撑点数量、曲率半径及覆盖角对防护性能的影响。鳞片单排与多排排列时背面垫料的凹陷深度仿真结果分别为32.52 mm和24.73 mm。本文依据NIJ标准Ⅲ级要求对柔性防护装具进行实弹测试。结果表明,试件在多发子弹侵彻后,出现局部两点支撑的不利情形。该成果将对新型柔性防护装具的设计和制备具有重要意义。

关键词：柔性叠层结构防弹性能复合鳞片超高分子量聚乙烯有限元仿真

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基于犰狳外壳仿生的SiC-超高分子量聚乙烯柔性防护板的试验测试和有限元模拟

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复合材料学报 2020年第10期37卷 2561-2571页

作者：朱德举汤兴湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082

个体防护装甲的发展对提高单兵作战能力具有重要意义,基于仿生研究可以为设计高性能装甲提供新的思路。犰狳外壳由六边形鳞片紧密拼接而成,采用分层结构设计,具有很好的柔性和防护能力。本文借鉴犰狳外壳的几何排列模式,采用SiC陶瓷片... 详细信息

个体防护装甲的发展对提高单兵作战能力具有重要意义,基于仿生研究可以为设计高性能装甲提供新的思路。犰狳外壳由六边形鳞片紧密拼接而成,采用分层结构设计,具有很好的柔性和防护能力。本文借鉴犰狳外壳的几何排列模式,采用SiC陶瓷片模仿硬质壳层,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)热压板模仿软质壳层,按1∶1厚度比例设计制备仿生复合鳞片,将仿生鳞片紧密排列后封装制成一种新型柔性复合防弹插板。为了验证该种防弹插板的防弹性能并研究其破坏特征,进行弹道极限V0试验测试,结合有限元模拟分析其抗7.62 mm手枪弹侵彻的能力。结果表明:该柔性防弹插板不仅满足防弹性能要求,且具备较好的柔性,可为今后新型防弹插板的设计和优化提供参考。

关键词：防护装甲复合鳞片柔性防弹插板弹道测试有限元模拟

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树脂涂层及海水浸泡对玄武岩纤维织物增强海水海砂混凝土力学性能的影响

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复合材料学报 2024年第8期41卷 4211-4224页

作者：朱德举黄伟郭帅成湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082

为了研究不同树脂(环氧树脂、呋喃树脂、乙烯基树脂)涂层及海水浸泡对玄武岩纤维织物增强海水海砂混凝土(BTR-SSC)力学性能的影响,采用万能试验机对各树脂涂层纤维束和海水浸泡不同时间下BTR-SSC试件进行静态拉伸试验,并通过拔出试验评... 详细信息

为了研究不同树脂(环氧树脂、呋喃树脂、乙烯基树脂)涂层及海水浸泡对玄武岩纤维织物增强海水海砂混凝土(BTR-SSC)力学性能的影响,采用万能试验机对各树脂涂层纤维束和海水浸泡不同时间下BTR-SSC试件进行静态拉伸试验,并通过拔出试验评估纤维-基体界面粘结性能。结合数字图像相关分析得到裂纹与应变分布,并采用扫描电镜分析损伤机制。通过界面粘结强度计算公式实现以裂纹分布和基体强度评估界面长期性能。结果表明:3种树脂对纤维束的增强效果显著且相近(32%左右),均可显著提升BTR-SSC力学性能,乙烯基树脂涂层表现最佳,抗拉性能和界面粘结性能分别提升77%和180%。海水浸泡下BTR-SSC试件力学性能明显劣化,未处理试件仅高温浸泡14天后便脆断,环氧树脂、呋喃树脂和乙烯基树脂涂层试件浸泡7天时相对未处理试件抗拉强度分别提升81%、48%和94%,浸泡28天时仍呈多裂缝开展,界面粘结性能分别损失64%、57%和55%。该成果将有助于提升BTR-SSC在海洋环境中长期性能并促进其在海工结构中的应用。

关键词：织物增强混凝土海水海砂混凝土表面处理海水浸泡力学性能

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仿鱼鳞片结构的防护装具抗穿甲燃烧弹性能

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复合材料学报 2022年第12期39卷 5958-5965页

作者：朱德举镇鑫楼湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082

借鉴硬骨鱼鳞片的多级结构,采用软硬复合防护理念,本文提出了一种新型双层式柔性防护装具。该仿生防护装具的上层采用周期性叠加的复合鳞片构建鳞片层,下层采用多层超高分子量聚乙烯(UHMWPE)无纺布作为垫层。根据GJB 4300A-2012标准Ⅲ... 详细信息

借鉴硬骨鱼鳞片的多级结构,采用软硬复合防护理念,本文提出了一种新型双层式柔性防护装具。该仿生防护装具的上层采用周期性叠加的复合鳞片构建鳞片层,下层采用多层超高分子量聚乙烯(UHMWPE)无纺布作为垫层。根据GJB 4300A-2012标准Ⅲ级要求,对防护装具进行弹道测试和有限元仿真,验证了防护装具的抗穿甲燃烧弹性能和有限元模型的可靠性。结果表明:复合鳞片的陶瓷层厚度是影响防护装具抗侵彻性能的主要因素之一,在总厚度不变的情况下,复合鳞片的层厚比为2∶1时满足防护要求,倾斜复合鳞片对子弹的钝化作用及子弹的横向偏转,叠加鳞片的整体协同能量耗散及UHMWPE垫层的能量分散作用都是决定仿生装具防护能力的重要作用机制。

关键词：复合鳞片仿生穿甲燃烧弹有限元模型弹道测试超高分子量聚乙烯(UHMWPE)

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仿生柔性防护装具的设计及防弹性能测试

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复合材料学报 2020年第6期37卷 1411-1417页

作者：朱德举赵波湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082

依据仿生学原理,借鉴硬骨鱼鳞的微观结构及叠加模式,设计并制备了6套仿生柔性防护装具。使用了两种复合鳞片,分别为SiC陶瓷-超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合防护鳞片和Al2O3陶瓷-UHMWPE复合防护鳞片。对柔性防护装具进行侵彻测试,分析了... 详细信息

依据仿生学原理,借鉴硬骨鱼鳞的微观结构及叠加模式,设计并制备了6套仿生柔性防护装具。使用了两种复合鳞片,分别为SiC陶瓷-超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合防护鳞片和Al2O3陶瓷-UHMWPE复合防护鳞片。对柔性防护装具进行侵彻测试,分析了复合鳞片类型、覆盖角度和子弹侵彻位置对柔性鳞片防护装具防弹性能的影响。结果表明,新型柔性鳞片状防护装具均能成功抵挡速度为(445±10) m/s的手枪弹(铅芯)侵彻,垫层材料的凹陷深度为5~20 mm。SiC-UHMWPE复合鳞片防护装具的防弹性能显著优于Al2O3-UHMWPE复合鳞片防护装具。此外,柔性防护装具的防弹性能均随着鳞片覆盖率的增加而提高。本研究成果为新型柔性防护装具的设计提供理论依据和科学指导。

关键词：仿生柔性防护装具复合鳞片覆盖角度防弹性能超高分子量聚乙烯(UHMWPE) SiC陶瓷

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天然和仿生柔性生物结构的设计

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复合材料学报 2018年第6期35卷 1636-1645页

作者：朱德举张超慧刘鹏湖南大学土木工程学院长沙410082 绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082

自然界中生物材料表现出的力学性能与其结构设计形式紧密相关。柔性生物材料多为多级结构设计,其独特的功能梯度特征使其具备优异的变形能力及良好的断裂韧性。本文借鉴工程结构设计基本单元的思想提出柔性结构仿生元素理念,根据几何形... 详细信息

自然界中生物材料表现出的力学性能与其结构设计形式紧密相关。柔性生物材料多为多级结构设计,其独特的功能梯度特征使其具备优异的变形能力及良好的断裂韧性。本文借鉴工程结构设计基本单元的思想提出柔性结构仿生元素理念,根据几何形态将结构仿生元素分为:线元素、梁元素、柱元素、板壳元素、薄膜元素及组合元素。根据系统论的观点建立仿生柔性结构设计体系,归纳总结出柔性仿生结构的设计准则,并基于鱼鳞梯度结构设计新型仿生功能梯度板。通过有限元的方法对功能梯度板归一化自然频率进行分析。结果表明,类鱼鳞功能梯度板具有柔韧性及刚度软化特性。阐述了仿生柔性结构的设计方法,包括模仿设计、组合设计及选择匹配设计。

关键词：生物材料仿生柔性结构元素功能梯度设计准则

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海水与矿物掺合料对水泥基材料微结构和力学性能的影响

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硅酸盐学报 2024年第5期52卷 1477-1485页

作者：朱德举赵雪薇郭帅成湖南大学土木工程学院长沙410082 湖南大学绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室长沙410082

海水中多元离子会通过参与水化反应改变水泥水化产物组分和微结构,从而影响其力学性能和耐久性。本工作通过对孔溶液离子成分测试和水化产物矿相表征以揭示海水中多元离子与矿物掺合料耦合作用下,水泥基材料微结构和力学性能演化机制。... 详细信息

海水中多元离子会通过参与水化反应改变水泥水化产物组分和微结构,从而影响其力学性能和耐久性。本工作通过对孔溶液离子成分测试和水化产物矿相表征以揭示海水中多元离子与矿物掺合料耦合作用下,水泥基材料微结构和力学性能演化机制。采用离子色谱仪及电感耦合等离子发射光谱仪测得压滤法获得的净浆孔溶液的离子成分,同时结合X射线衍射、热重分析等微观表征研究水化产物矿相的演变规律。结果表明:海水中多元离子会促进水泥中硅酸三钙和硅酸二钙的水化,提高海水净浆孔溶液碱度,加快矿物掺合料与氢氧化钙的二次水化反应。硅灰对于孔溶液碱度的降低效果显著优于粉煤灰,也能通过生成更多水化硅酸钙凝胶实现钠离子和钾离子的有效固化。粉煤灰可以通过促进钙矾石、Friedel’s盐等铝相产物生成,实现对氯离子的有效固化,同时固化效果优于硅灰。本工作可以为海水海砂混凝土微结构和力学性能调控提供参考。

关键词：海水海砂混凝土孔溶液水化产物矿物掺合料

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