混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的形成與發(fā)展機(jī)理及控制技術(shù)研究

本項(xiàng)目將研究集料和膠凝材料體系對(duì)混凝土體積變化和收縮裂縫的影響機(jī)理，復(fù)雜應(yīng)力條件下混凝土裂縫形成和發(fā)展的機(jī)理，裂縫發(fā)展的基本力學(xué)特征與控制參數(shù)，不同幾何形狀試件中裂縫尖端弱化奇異場(chǎng)的表征因子及其雙K斷裂參數(shù)，鋼筋的橋聯(lián)作用及鋼筋混凝土的斷裂特征，建立裂縫生成及擴(kuò)展的斷裂判據(jù)，給出使用條件下裂縫的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法；研制裂縫監(jiān)測(cè)光纖光柵網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土裂縫的產(chǎn)生，確定裂縫位置，探索用混凝土電磁感應(yīng)法對(duì)裂縫特性及危害程度進(jìn)行診斷的新方法；采用一種新型纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)高性能混凝土，對(duì)已開裂部分局部加強(qiáng)，探索出對(duì)結(jié)構(gòu)裂縫無害性分散化和對(duì)裂縫控制的有效方法；研制纖維編織網(wǎng)噴射ECC復(fù)合薄層，發(fā)展對(duì)已裂結(jié)構(gòu)有效修復(fù)的新途徑。使我們能夠在對(duì)裂縫形成與發(fā)展機(jī)理深入了解的基礎(chǔ)上，給出評(píng)價(jià)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的斷裂準(zhǔn)則和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法，提出結(jié)構(gòu)裂縫診斷、控制與修復(fù)的新方法。研究工作有重要的學(xué)術(shù)意義和普遍的工程應(yīng)用價(jià)值。 2100433B

本研究以國(guó)防工業(yè)、宇航工業(yè)用微小型結(jié)構(gòu)件加工為應(yīng)用背景，系統(tǒng)開展微細(xì)切削毛刺形成及控制技術(shù)研究，主要研究工作及創(chuàng)新性成果為： 1. 基于切削實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)揭示出毛刺形成與變化基本規(guī)律 在瑞士產(chǎn)五軸加工中心（Mikron UCP800Duro）上，選用硬質(zhì)合金微細(xì)立銑刀切削6061鍛鋁和鋁合金AlSi9Cu3等，研究了切削用量、刀具幾何參數(shù)、刀面形態(tài)等對(duì)毛刺形成與變化的影響，發(fā)現(xiàn)了毛刺與虧缺形成經(jīng)歷的5個(gè)階段，揭示出毛刺形成與變化的規(guī)律。 2.建立微細(xì)毛刺形成模型，初步實(shí)現(xiàn)了毛刺形成的預(yù)報(bào) 利用Johnson-Cook (J- C) 強(qiáng)度理論，描述出工件材料Al2024-T6從低應(yīng)變率到高應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)行為，進(jìn)而給出了其高應(yīng)力、大應(yīng)變及高溫度場(chǎng)條件下的本構(gòu)關(guān)系。采用網(wǎng)格自適應(yīng)（Arbitrary lagrangian eulerian, ALE）技術(shù)對(duì)毛刺形成進(jìn)行模擬，仿真結(jié)果與實(shí)際加工基本吻合，實(shí)現(xiàn)了微細(xì)銑削毛刺形成的預(yù)報(bào)。 3.基于刀具參數(shù)和切削路徑優(yōu)化，開發(fā)出主動(dòng)控制毛刺技術(shù) 根據(jù)微細(xì)切削實(shí)驗(yàn)與分析，闡述了主動(dòng)控制毛刺的精度原則、效率原則和位置原則，提出了改進(jìn)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、調(diào)整刀具參數(shù)、優(yōu)化加工工藝和切削路徑等主動(dòng)控制毛刺的技術(shù)和方法，為實(shí)現(xiàn)少無毛刺加工開辟了途徑。 4.制定毛刺評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（草案），填補(bǔ)了我國(guó)制造技術(shù)空白 在汲取德國(guó)、美國(guó)和日本等國(guó)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范合理內(nèi)核的基礎(chǔ)上，參照現(xiàn)代機(jī)械加工零件表面質(zhì)量的要求，將毛刺精度分為12級(jí)，采用毛刺高度和厚度兩個(gè)參數(shù)綜合評(píng)價(jià)毛刺。依托國(guó)家刀具檢測(cè)技術(shù)中心，提出了“切削加工毛刺檢測(cè)方法”和“毛刺評(píng)價(jià)方法”2個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(草案) ，填補(bǔ)了我國(guó)制造技術(shù)的空白。 5.初步構(gòu)建了基于網(wǎng)絡(luò)的微細(xì)毛刺專家知識(shí)系統(tǒng) 基于ASP.NET平臺(tái)，初步搭建出網(wǎng)絡(luò)化毛刺專家知識(shí)系統(tǒng)，開發(fā)出由微細(xì)毛刺質(zhì)量知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)組成的毛刺知識(shí)專家系統(tǒng)，搭建出毛刺理論研究與工程應(yīng)用的對(duì)接平臺(tái)，為實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控制毛刺提供了技術(shù)支撐。 本研究初步建立了微細(xì)加工毛刺形成與控制理論，圓滿完成了課題研究計(jì)劃確定的各項(xiàng)任務(wù)。

本項(xiàng)目利用先進(jìn)的數(shù)碼攝像可視化跟蹤技術(shù)和數(shù)字信息計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)處理技術(shù)，進(jìn)行堤壩的滲透模型試驗(yàn)，攝錄土顆粒的移動(dòng)軌跡，確定形成管涌的臨界參數(shù)。基于散體介質(zhì)顆粒流理論及其分析方法等細(xì)觀力學(xué)手段，分析滲流與土介質(zhì)的共同作用及滲流的貼壁擠土效應(yīng)，深入研究管涌形成過程的細(xì)觀力學(xué)機(jī)理。建立關(guān)于管涌形成和發(fā)展規(guī)律的細(xì)觀理論模型，利用并開發(fā)PFC2D軟件對(duì)管涌形成與發(fā)展過程中土顆粒的移動(dòng)規(guī)律進(jìn)行細(xì)觀仿真模擬。結(jié)合堤防工程的管涌險(xiǎn)情實(shí)例進(jìn)行分析研究，為管涌險(xiǎn)情的預(yù)測(cè)和治理提供參考意見。本研究成果對(duì)防洪減災(zāi)具有重要意義。 2100433B