针对制造系统在加工过程中,由于机床退化水平提高导致的系统质量损失增加、维护成本升高和能效降低等问题,提出一种面向能效的多约束集成维护策略。基于伽马过程建立机床退化状态与质量损失、维护成本的关系,并设立质量损失和维护成本约束,通过离散化能耗递增过程得到系统的有效能效模型,提出以能效为优化目标的多约束集成维护策略,采用模拟退火算法找到最优解和约束组合。实例分析和策略对比验证了所提维护策略的优越性和有效性。

为了研究结构修补用细石灌浆料高温后的性能,试验分析了不同温度(200、400、600、800、1000℃)、不同冷却方式(自然冷却、浸水冷却)对细石灌浆料表观状态变化、质量损失、强度损失的影响规律,建立了温度与质量损失、温度与残余抗压强度的函数关系式。结果表明:在200~1000℃高温后,试件的颜色由灰色变至黄白色,温度越高,试件表面裂纹越严重;温度的升高以及高温持续时间的延长会导致试件质量损失以及强度损失的加剧;当温度为200℃时,两种冷却方式的抗压强度基本一致,升高至400℃及以上时,自然冷却试件的抗压强度高于浸水冷却;基于试验数据建立的拟合关系式的拟合效果较好。

研究了不同机制砂取代率对混凝土表观密度和高温后混凝土试件颜色变化、质量损失以及抗压强度的影响,建立了机制砂取代率与混凝土的表观密度、不同机制砂取代率下的温度与混凝土的质量损失率、不同机制砂取代率下的温度与混凝土的抗压强度损失的关系。结果表明:随着机制砂取代率的提高,混凝土的表观密度逐渐增大;当温度为200~1000℃时,混凝土试件颜色由灰色变至红色再到白色,且温度越高试件开裂及脱落现象越严重,质量损失也越大,全机制砂混凝土的质量损失低于全河砂混凝土;当温度为200℃时,混凝土的抗压强度损失率逐渐降低;当温度超过200℃时,混凝土的抗压强度损失率先升高后降低,20%机制砂取代率下,其抗压强度损失率最高,全河砂混凝土的抗压强度损失率最低;基于试验数据建立的拟合函数的拟合度较高。

为探究混凝土的劣化规律,对混凝土的力学性能进行了预测,以试验室数据为基础,构建了各项力学性能指标的灰色GM(1,1)预测模型,预测各项指标的劣化规律。结果表明:以盐溶液作为冻融介质会加快试块的破坏,且不同盐溶液对试块的破坏程度存在一定差距;获得的灰色GM(1,1)预测模型精度满足要求,可用于预测灌区内混凝土建筑物的力学性能。研究成果可以为寒旱灌区混凝土建筑的寿命预测与后期维护提供参考,也可为不同类型混凝土的各项性能预测提供研究方法。

通过冻融循环试验,结合冲击波无损监测技术,研究了钢渣、矿渣掺量对透水混凝土抗冻性能的影响。结果表明,掺入钢渣或矿渣后,透水混凝土的质量损失随着冻融次数增加逐渐增大,相对动弹性模量随着冻融次数的增加不断降低,相对弹性波速在冻融后期衰减明显。掺入适量的钢渣、矿渣可以提高透水混凝土的抗冻性能,其中,单掺钢渣或矿渣的抗冻性能比双掺更好,最佳掺量为15%。冲击弹性波法测定的动弹性模量与规范规定的共振法测定结果一致性较好。研究成果可为透水混凝土的设计及耐久性评价提供参考。

通过室内实验,研究了引气剂对混凝土的质量损失、动弹性模量、相对动弹模、极限抗压强度及应力-应变曲线规律的影响。结果表明,混凝土的质量、动弹性模量、极限抗压强度均随着冻融次数的增加而减小,引气剂可以减缓混凝土的质量、动弹模、相对动弹模、极限抗压强度及承载能力的下降幅度,适当添加引气剂有助于增强混凝土的抗冻性能及耐久性。

我国"三北地区"桥墩基础长期处于盐碱冻融环境,严重影响了桥墩基础混凝土的耐久性。以1%、2%、4%和6%的Na_2SO_4、NaCl和Na_2SO_4+NaCl作为腐蚀溶液,进行了最大冻融循环120次的不同配比粉煤灰混凝土长期性能室内试验,分析了腐蚀溶液、腐蚀溶液浓度、冻融循环次数、水灰比和粉煤灰掺量等因素对粉煤灰混凝土质量损失率和动弹性模量变化率的影响规律。研究结果表明:(1)相同条件下,溶液对粉煤灰混凝土的质量损失率和动弹模变化率的腐蚀作用:Na_2SO_4+NaCl>NaCl>Na_2SO_4;(2)粉煤灰混凝土的质量会在硫酸钠溶液中出现冻融前期增加而后期损失加剧的现象;(3)粉煤灰混凝土盐碱冻融循环过程中的质量损失和弹性模量减小随水胶比的增大而增大;(4)粉煤灰混凝土的质量损失率和动弹模变化率均随粉煤灰掺量呈现出减小的趋势。

利用正交试验,比较普通混凝土在水、氯盐溶液、硫酸盐溶液和氯盐+硫酸盐复合溶液中冻融环境下的抗压强度、质量损失和膨胀率。试验结果表明,配置良好的混凝土,水泥应控制在一定范围内;相对氯离子,硫酸根离子对混凝土性能的影响更大。

为研究防火密封胶在不同火灾场景下的燃烧及理化性能变化,针对特高压直流换流站中可能出现的标准、电力及碳氢火灾情况,研究3种升温模式对防火密封胶燃烧过程的影响及燃烧后不同时刻的理化性能变化。燃烧过程重点关注质量变化,理化性能重点关注腐蚀性、耐水性、耐酸性、耐碱性、耐油性、耐湿热性和耐冻循环性等,进而比较3种升温模式对防火密封胶的影响。结果表明:电力和碳氢火灾的前期危险性远高于标准火灾。燃烧120 min后,3种升温模式下防火密封胶的总失重率基本相同,均达到85%。火灾升温后,防火密封胶的耐水性和耐酸性都被严重破坏。电力火灾和碳氢火灾较标准火灾对防火密封胶的耐湿热性和耐冻融循环性影响更大。

针对反冲洗过滤器内滤芯滤饼的冲蚀状态无法直接观测,且滤饼的内部结构难以用传统的几何学进行描述的问题,采用EDEM模拟仿真方法,对滤饼中颗粒的凝聚机制进行简化,将所过滤的物料外形简化为球形颗粒,以煤-细砂岩物料颗粒柔性面作为滤饼层的模型,进行不同冲击速度与冲击角度的高压水滴冲刷,模拟滤饼的剥落,分析不同冲击角度下的滤饼表面形貌。结果表明:滤饼质量损失与bond键断裂数随着冲击速度的增大而增大,随着冲击角度的增大呈先增后减趋势,在冲击角度为30°附近取得峰值;该值所对应的滤饼表面形貌图上裂纹数量较多。此仿真方法用来模拟滤芯滤饼在实际给定参数的反冲洗动态冲蚀过程,得出剥离滤饼层的最佳冲击角度,加快滤饼脱离滤芯的速度,降低反冲洗过滤器开发成本,缩短设计周期。