江苏大学学报（自然科学版）

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电磁与摩擦制动集成系统切换控制策略

何仁, 汤宝, 赵强

2015, 36(2): 125-129. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.02.001

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为了研究电磁与摩擦集成制动系统中不同制动模式之间的协调关系,在分析不同制动模式的基础上,以充分利用电磁制动,尽量减少传统摩擦制动导致的磨损、噪声等危害以及保证切换过程中的制动舒适性为原则,制定了集成制动系统不同制动模式的切换控制策略,该切换控制策略包括:制动力矩管理策略和力矩协调控制策略．在所有可能的切换工况中选取了2种有代表性的工况,并在Matlab／Simulink和Matlab／Stateflow仿真平台上进行了仿真研究.结果表明:在满足制动要求的前提下,切换控制策略改善了传统摩擦制动的工作条件,并且能够有效地保证模式切换过程中的制动舒适性,提高了整车的制动性能，切换控制策略是有效和可行的．

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基于虚拟迭代技术的汽车喇叭支架疲劳分析

王良模, 赵野, 徐娟, 袁刘凯, 张汤赟

2015, 36(2): 130-135. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.02.002

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针对某汽车喇叭支架避振片断裂问题,采用虚拟迭代技术与有限元相结合的方法进行支架的疲劳寿命分析．在对半车架和驾驶室的有限元模态分析的基础上,获得了半车架和驾驶室的中性文件,采用刚柔耦合建模法建立了驾驶室、车架和虚拟台架多体动力学模型,利用虚拟迭代方法提取了喇叭支架安装点处的载荷谱并对支架进行了疲劳分析．结果表明:支架避振片处最大损伤值为31.356,将发生疲劳破坏,破坏区域与实际断裂部位一致;采取增加一片避振片的改进措施,改进后的喇叭支架避振片最大损伤值远小于1.000,满足疲劳寿命要求;在模型准确的前提下,由虚拟迭代方法获得的载荷谱可有效地应用于汽车零部件的疲劳分析中．

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小型农用柴油机甲醇／生物柴油燃烧与排放模拟

李瑞娜, 王忠, 侯令川, 李铭迪, 赵洋

2015, 36(2): 136-141. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.02.003

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针对甲醇／生物柴油在小型农用柴油机上的应用,采用3维CFD软件建立了186FA柴油机的缸内燃烧、排放仿真模型,通过对比排放污染物的试验值和计算值,验证了模型的正确性．对3 000 r·min-1,5.7 kW时,柴油机直接燃用生物柴油和生物柴油掺混15％甲醇形成的混合燃料的缸内燃烧和排放污染物进行了数值模拟．结果表明:与生物柴油相比,生物柴油掺混15％的甲醇,柴油机的滞燃期延长,放热始点对应的相位后移,缸内最大爆发压力降低不多,最大压力升高率和最大放热率略有升高;最高燃烧温度基本不变,温度场内的高温区域有所缩小;曲轴转角为370.0°～400.0°时,O2低浓度区域比燃用生物柴油时有所扩大,NOx和soot的平均体积分数同时降低．

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柴油机双层多孔喷油嘴内部空穴两相流动研究

王谦, 李念, 何志霞, 闫毅, 张亮

2015, 36(2): 142-147. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.02.004

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针对柴油机喷油嘴内部两相流动影响柴油的雾化质量、燃烧特性及整车的排放特性,而柴油机喷油嘴头部细微结构的变化显著影响喷油嘴内部流动等问题．以某型国产喷油器喷油嘴为对象,在X射线精确测量其几何结构参数的基础上建立物理模型,基于多维数值模拟软件AVL FIRE对喷孔内部空穴两相流动特性进行模拟,分析不同位置喷孔及不同喷射压力对喷孔内部两相流动特性的影响．结果表明:同一喷射压力下,上下层喷孔位置对喷孔内部空穴产生时刻、分布区域及强度都产生影响,压力分布、液相速度分布及液相湍动能分布也各不相同;不同喷射压力下,空化强度随喷油压力的增加而提高．

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循环流化床锅炉旋风分离器性能特性数值模拟

雷蕾, 袁隆基

2015, 36(2): 148-152. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.02.005

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针对旋风分离器结构尺寸设计时缺乏数学模型指导以及锅炉实际运行时旋风分离器几何结构无法优化调整等问题,选取江苏某电厂的循环流化床锅炉旋风分离器为研究对象,采用数值模拟与试验相结合的方法对旋风分离器的性能进行研究．结果表明:当锅炉负荷降低时,圆柱体与圆锥体内切向速度与轴向速度均降低,旋风分离器内部旋转流动减弱,减小了在压降中占主要部分的内部旋转损失,总压降也随之减小;锅炉处于低负荷时,正常的入口风速会对分离效率产生较大的影响;在实际运行中,可采用增大引风机阀门开度的方法提高旋风分离器入口风速,达到提高分离效率的目的．

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大型滚塑成型设备支承托轮接触疲劳有限元分析

周建忠, 朱涛, 黄舒, 蒋萍, 薛远, 王江明, 陈亮

2015, 36(2): 153-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.02.006

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滚塑成型工艺是一种极具生命力的塑料成型技术,托轮是滚塑成型设备的关键传动件与支承件,其疲劳寿命严重影响设备的使用性能．为了预测托轮的疲劳寿命周期,基于经典Hertz接触理论,在ANSYS APDL中建立了托轮-滚圈非线性接触有限元模型,研究了应力分布规律,结合ADAMS动力学仿真获得的虚拟载荷谱,利用协同仿真技术进行了疲劳寿命估计,找到了危险易损区域,并分析了该区域过渡圆角尺寸大小对托轮疲劳寿命的影响．结果表明:托轮的危险薄弱区域位于轮辐与轮缘交接处;随着其过渡圆角半径增大,疲劳寿命显著提高;但圆角半径超过某一临界值时,疲劳寿命反而降低．

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高温高压冶金用热水循环泵模态分析

刘厚林, 白羽, 董亮, 刘明明, 肖佳伟

2015, 36(2): 159-164. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.02.007

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为获得冶金用热水循环泵实际工作状态下的振动特性,对泵转动部件与静止部件进行了实体造型,并基于 ANSYS Workbench平台对无预应力模态进行了计算,分析了温度不同导致的材料性质变化对2部件模态性能的影响．以泵外特性试验为基础,应用流固耦合技术,对常温常压与高温高压2种环境下的有预应力模态进行计算,对比了不同环境下转动部件与静止部件的各阶固有频率及振幅．从临界转速方面校核了转子系统的刚度,并给出了2 部件前6阶模态下的振型．结果表明:冶金用热水循环泵零件结构和材料性质是决定其各阶固有频率的主要因素, 而预应力对各阶固有频率的影响很小;不同条件下,转动部件与静止部件各阶模态的振幅几乎没有变化,零件结构形状决定了其各阶模态下的振幅;该泵的转子是一个稳定的刚性系统．

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棉花异性纤维定位新方法

高改梨, 刘朋川

2015, 36(2): 165-170. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.02.008

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以在生产线上采集的棉花异性纤维图像为研究对象,针对目前异性纤维识别算法编程复杂、运算速度低、无法满足在线剔除异性纤维等技术问题,提出运用标准差分割图像和定位异性纤维的新方法．该方法首先提取 RGB图像的G分量并进行灰度值变换,接着运用列像素灰度值的标准差在宽度方向定位异性纤维,然后运用行像素灰度值的标准差在高度方向定位异性纤维,最后根据在图像宽度和高度2个方向异性纤维的位置信息进一步确定在输棉管道内异性纤维的精确位置．由测试含有塑料绳、地膜、麻绳、有色线和羽毛5类异性纤维的图像表明: 该算法能快速准确地分割和识别异性纤维,在PC机上运用Matlab软件处理一幅3 096像素×60像素的图像,从读取图像到得到异性纤维精确的像素位置,算法运行约0.04 s;若直接采用FPGA硬件系统运行该算法速度会更快,有望实现在线剔除异性纤维．

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乙醇水溶液体积分数和温度的
近红外激光拉曼光谱研究

邹小波, 沈乐丞, 石吉勇

2015, 36(2): 171-175. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.02.009

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为了研究乙醇水溶液近红外激光拉曼光谱随体积分数和温度的变化,首先通过便携式近红外激光拉曼光谱仪测得0～100％乙醇水溶液在10～30 ℃的拉曼光谱,然后将温度和拉曼光谱值一起用于建立体积分数预测模型, 以提高其预测精度．结果表明:带有温度值的PLS模型相关系数(Rc) 为0.997 6,校正均方根误差(RMSEC) 为 1.94,预测模型相关系数(Rp)均达到0.995 0以上,建立的乙醇水溶液联合模型性能较稳定,能够满足不同温度下乙醇水溶液体积分数的测定,满足实际在线检测的需要．进一步研究温度与乙醇水溶液的近红外拉曼光谱的关系 ,在体积分数0～100％每隔10％建立一个近红外拉曼光谱的温度PLS模型,得到11个模型的相关系数,R值在0.734 4和0.954 7之间,并且随着乙醇体积分数变大,R值越来越大．

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禽蛋裂纹在线检测系统研究

孙力, 朱叶茗, 顾颢, 袁雷明, 许登程

2015, 36(2): 176-180. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.02.010

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设计了一套以DSP(TMS320C5509A)为核心处理器的禽蛋蛋壳裂纹在线检测系统,系统以蛋壳表面声学特性为理论基础,通过敲击信号控制模块、声学信号采集与分析模块及判别信号综合模块的优化设计,可实现禽蛋滚动前行过程中蛋壳声学信号的自动激励、采集与处理．对大量完好和裂纹鸡蛋响应信号进行频谱分析,分别提取时域信号过零点数、频域信号(大于500 Hz)第1特征峰与第2特征峰各自对应的频段与幅值作为特征参数并建立相应的定性分析模型,系统通过重复试验表明,鸡蛋的裂纹在线检测率超过90％,检测速度可达4个·s-1, 完全满足在线检测的要求．

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搜索引擎指标综合特性的评价

吴胜利, 谭延之, 施化吉

2015, 36(2): 181-186. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.02.011

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对搜索引擎的检索性能进行评价是信息检索的一个重要方面,目前已经提出和使用许多各有特色的评价指标．对于如何选择出综合特性最优的评价指标,需要准确、可靠的判断方法．文中提出基于t检验的方法,并使用该方法对5种常用的评价指标进行了试验研究,包括平均查准率(average precision, AP)、前10个文档的查准率(precision at 10 document level,P@10)、可查全水平查准率(recalllevel precision,RP)、第1位相关文档的倒数(reciprocal ranking,RR)、规范化带折扣的累积收益(normalized discounted cumulative gain,NDCG)．结果表明NDCG的综合特性最好,其次是AP,然后是RP和P@10,RR最差．对于任意2个评价指标所提出的方法可以给出定量的比较结果．

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一种新的构建序列影像与呼吸信号对应关系的方法

崔学理, 刘仰川, 夏威, 高欣

2015, 36(2): 187-190. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.02.012

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构建肺部呼吸运动模型时,为了快速准确地确定序列影像在呼吸周期中的位置,提出了一种距离对应关联法,通过标记物相同时间段内在4D CT中和呼吸信号中的位移量的比较,确定4D CT和呼吸信号的对应关系．采用该方法建立双目立体视觉系统获取的呼吸信号和4D CT的对应关系,并以构建的肺部呼吸运动线性模型的模型误差验证方法的有效性．试验结果表明,基于距离对应关联法构建的肺部线性模型的模型误差在2.5 mm以内,相对于梯度对应关联法,模型误差降低超过10％；本方法简单易行、精度高,适合构建序列影像与呼吸信号间的对应关系．

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深度学习的研究与发展

张建明, 詹智财, 成科扬, 詹永照

2015, 36(2): 191-200. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.02.013

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针对以往浅层学习对特征表达能力不足和特征维度过多导致的维数灾难等现象,深度学习通过所特有的层次结构和其能够从低等级特征中提取高等级特征很好地解决了这些问题,并给人工智能带来了新的希望．首先介绍了深度学习的发展历程,并介绍了基于 restricted boltzmann machines (RBM)、auto encoder (AE)和 convolutional neural networks (CNN)的deep belief networks (DBN)、deep boltzmann machine (DBM)和 stacked auto encoders (SAE)等深度模型．其次,对近几年深度学习在语音识别、计算机视觉、自然语言处理以及信息检索等方面的应用的介绍,说明了深度学习结构在相比较于其他结构的优越性和在不同任务上更好的适应性．最后通过对现有的深度学习在在线学习能力、大数据上和深度结构模型的改进上的思考和总结,展望了今后深度学习的发展方向．

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3电机同步系统的2阶模糊免疫自抗扰控制

李慧, 刘星桥, 李景

2015, 36(2): 201-208. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.02.014

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为了解决系统快速响应和小超调之间的矛盾,进一步提高控制系统的控制性能,结合免疫控制理论和自抗扰控制(ADRC)技术提出了2阶模糊免疫自抗扰控制策略．利用生物自适应免疫机制来提高控制系统的鲁棒性能, 在一定程度上解决了小超调和系统上升时间短之间的矛盾;利用2阶自抗扰技术实现了速度和张力的强解耦;利用模糊算法实现了非线性智能免疫控制;同时对控制系统的稳定性进行了证明．仿真和试验结果表明,该控制策略要明显优于传统的PID控制,采用该控制策略的系统响应速度快,超调量小,解耦能力强,跟踪精度高,抗干扰能力强．

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无轴承无刷直流电机悬浮力新型控制策略

朱熀秋, 单龙

2015, 36(2): 209-214. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.02.015

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为了克服传统无轴承无刷直流电机悬浮力控制方法所引起的转子径向悬浮力小、控制悬浮力绕组的逆变器需通断次数多、控制系统复杂等缺点,在阐述无轴承无刷直流电机结构及悬浮力产生原理的基础之上,提出了一种悬浮力新型控制策略,即采用悬浮力绕组三相同时导通的控制策略来实现转子稳定悬浮.为验证该新型控制策略的有效性,运用有限元分析方法进行分析计算.并运用Matlab／Simulink对控制系统进行仿真试验.结果表明 ,在电机尺寸以及悬浮力绕组电流相同的条件下,转子受到的径向悬浮力较传统控制方法提高了35％;该控制系统不仅能够实现转子稳定悬浮,而且具有良好的动静态性能.

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聚吡咯／石墨型氮化碳复合材料的制备
及其导电／电化学性能

盛维琛, 吴萍, 陈桥, 陈彩凤, 陈斌

2015, 36(2): 215-219. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.02.016

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通过原位聚合反应制备出聚吡咯／石墨型氮化碳(PPy／g-C3N4)复合材料,研究不同g-C3N4质量分数对PPy ／g-C3N4复合材料的导电性能及电化学性能的影响．利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X-射线衍射技术及红外光谱对复合材料的形貌结构进行表征;利用四探针测试仪和电化学工作站测试复合材料的导电性能及电化学性能．结果表明:聚吡咯分散在g-C3N4表层或插层于g-C3N4片层中;复合材料的电导率随着g-C3N4质量分数的增加,呈现先增大后减小的趋势,当g-C3N4质量分数达到15％时,材料电导率最大;复合材料具有良好的氧化还原可逆性,同时随g-C3N4质量分数的增加,电荷容纳能力也相应提高．

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镀锌层无铬硅酸盐彩色钝化成膜机理及性能

范云鹰, 金海玲, 崔欢欢

2015, 36(2): 220-223. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.02.017

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针对镀锌层可显著提高钢铁零件的耐蚀性能,但在潮湿的环境中其表面易被腐蚀产生白锈,从而失去对基体的保护作用的问题,制备了A3钢镀锌层表面的无铬硅酸盐彩色钝化膜,以进一步提高其耐蚀性能,并使用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、中性盐雾试验和电化学工作站,研究了膜层的组分、成膜的过程及耐蚀性能．研究结果表明:钝化膜的主要成分为Zn4Si2O7(OH)2·2H2O,SiO2,ZnO和Zn(OH)2,其中性盐雾试验出白锈时间能够达到75 h,与市场上广泛应用的三价格(Cr3+)钝化膜相当．

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水热温度对稀土Ce掺杂ZnO纳米棒的
结构和光学性能影响

2015, 36(2): 224-227. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.02.018

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采用简单的水热法制备了稀土铈(Ce)掺杂的氧化锌(ZnO)纳米棒材料,主要探讨了不同水热温度对Ce掺杂的ZnO纳米棒的结构和光学性能的影响．利用X射线衍射、透射电子显微镜、X 射线能量色散谱、光致发光光谱和紫外-可见分光光度计对稀土掺杂ZnO纳米材料进行表征和分析．试验结果表明:水热温度的提高有利于稀土Ce 掺入到ZnO晶格中,且Ce以+4价成功地掺入到ZnO晶格．合成的纳米材料为直径小于10 nm的纳米棒状结构,纳米棒的长度随水热温度的提高而增长．紫外峰和缺陷峰的强度比亦随着水热温度的提高而增大,这主要是由于产物的结晶质量提高而导致的．同时,水热温度的变化也引起紫外-可见吸收光谱图中吸收峰的红移现象．

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PW／SiO2 aerogel的制备及其在芘的Friedel-Crafts酰基化反应中的催化性能

陈敏, 徐露璐, 王志伟, 魏巍, 殷恒波

2015, 36(2): 228-232. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.02.019

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采用常压干燥法制备二氧化硅气凝胶(SiO2 aerogel),并以其作为载体,采用浸渍法制备出SiO2气凝胶负载磷钨酸(PW／SiO2 aerogel)催化剂．采用BET,XRD,TEM和NH3-TPD等方法对其进行表征．将所制备的PW／SiO2 aerogel 用于催化芘与苯甲酸酐的Friedel-Crafts 酰基化反应,在温和条件下合成了重要的精细化工品1-苯甲酰芘,考察了PW／SiO2 aerogel催化性能．结果表明:当磷钨酸负载量为40％,反应温度为60 ℃,反应时间为40 min时,PW／SiO2 aerogel 达到最佳的催化活性,目标产物1-苯甲酰芘的收率和选择性分别可达75.9％和100.0％．通过5次重复试验考察PW／SiO2 aerogel催化剂的重复使用性能,可见PW／SiO2 aerogel 催化剂重复使用效果良好．

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氯离子侵蚀下预应力混凝土桥梁抗弯承载寿命函数

卫璞, 肖汝诚

2015, 36(2): 233-239. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.02.020

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通过菲克第二定律和预应力钢丝局部蚀坑模型,运用蒙特卡罗方法分析了预应力筋的开始锈蚀时间和剩余面积变化规律;利用预应力筋锈蚀计算结果,分析了抗力退化情况;结合跨中弯矩效应时变规律,运用蒙特卡罗方法分析了结构正截面抗弯承载可靠概率在寿命期内的变化;利用威布尔型寿命函数拟合了可靠概率计算结果,二者显示出较好的相合性;对主梁高度、保护层厚度、氯离子质量浓度、扩散系数和腐蚀电流密度等对寿命函数的影响进行了参数分析．结果表明:增加梁高对耐久性能影响较小,保护层厚度对寿命函数影响较大,提高耐久性能应当针对环境氯离子质量浓度、扩散系数和腐蚀电流密度等因素制定措施．

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聚合物抹灰砂浆试验

焦楚杰, 赖学全, 胡志勇, 王龙, 程从密

2015, 36(2): 240-244. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.02.021

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针对墙体抹灰层开裂、空鼓、脱落等问题,基于课题组前期成果,制备了7组不同配合比的聚合物抹灰砂浆和1组普通水泥抹灰砂浆,分别测试了各组抹灰砂浆的稠度、分层度、凝结时间、拉伸黏结强度、抗压强度和抗折强度．试验结果表明:聚丙烯纤维、乳胶粉、纤维素醚、木质纤维、膨胀剂等5种添加剂的添加,有效地改善了砂浆的流动性和保水性,提高了砂浆的工作性能和抗裂性能,降低了砂浆的压折比,增强了墙体与砂浆之间的黏结强度,延长了新拌砂浆的凝结时间．分析了上述5种添加剂改善砂浆性能的机理,优选出3组聚合物抹灰砂浆供工程应用参考．

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改进型CFRP筋黏结式锚具静载试验

刘荣桂, 陈蓓, 李十泉, 谢桂华

2015, 36(2): 245-248. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.02.022

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研究了黏结式锚具的改进方案,对改进后的锚具进行了静载张拉试验,阐述改进型CFRP筋黏结式锚具静载试验方案和主要步骤．长度为180 mm的改进式锚具可锚固单根8 mm CFRP筋,极限拉力为115 kN;长度为280 mm的直筒式锚具可锚固单根8 mm CFRP筋,极限拉力为119 kN．改进型CFRP筋黏结式锚具静载试验表明:改进方案是有效可行的．并对黏结应力的测试方法和计算方法进行了探讨,以筋材轴力为指标,对黏结应力测试数据进行检算, 当应变片间距适当时,直接在CFRP筋表面黏贴应变片,通过测点应变分析黏结应力分布的方法是可行的．在此基础上得到的试验数据经公式计算,在加载过程中误差较大,最大误差为7.20％;在极限荷载下无误差．

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