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题名氧化石墨烯水泥基复合材料的性能及研究进展
被引量：10
- 1
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作者
曾纪军
高占远
阮冬
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机构
天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室
澳大利亚斯威本科技大学科学、工程与技术学院
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出处
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第S01期198-205,共8页
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基金
国家自然科学基金(51708391)
天津市自然科学基金(18JCYBJC22700,20JCQDJC00850)。
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文摘
水泥基材料在建筑领域应用广泛,但其存在抗弯强度低、抗裂性和韧性差等缺点,因此改善水泥基材料性能一直是建筑材料领域研究的热点之一。氧化石墨烯(GO)是在石墨烯基面和边缘修饰了含氧官能团的一种二维衍生石墨烯材料,具有蜂窝状的结构形貌,亲水性、分散性和反应活性好。将GO加入水泥基材料中,可促进花状形貌晶体的形成,并加速水化进程的成核速度,使其形成致密的交联结构,进而细化水泥浆体的空隙,有效降低孔隙率,从而增强水泥基材料的力学性能,但流动性等有所降低。因此研究人员主要从微观作用机理、静态力学性能及耐久性等方面开展了深入研究,并取得了丰硕的成果。GO自身较大比表面积的结构性质致使水泥基复合材料流变性差,利用硅灰(SF)和氧化石墨烯包覆硅灰(GOSF)等外加剂对GO进行改性,从而提高GO水泥浆体的流动性。基于微观结构作用机理,对比不同GO掺量、试件尺寸、水灰比下的抗压强度和抗弯强度的增长率,分析GO水泥基复合材料的力学性能的增强机理。GO对水泥基材料抗压、抗拉、抗弯强度增长率存在较大差异,其中抗弯强度提高幅度最大。GO对硅酸盐水泥力学性能的提高程度较磷酸镁钾水泥更为显著。对于动态力学性能,不同应变率下裂纹扩展路径存在差异,在高应变率下GO的增强效应更为显著。水泥基材料工作环境中各类离子化合物及酸碱度对其基体有消极的影响,GO对其耐久性有明显的提高作用。本文对近年来GO水泥基复合材料的研究状况进行梳理,分析其微观结构作用机理、流动性、力学性能及耐久性等,阐述了目前国内外的研究状况及存在的问题,并展望了GO水泥基复合材料未来的发展趋势。
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关键词
氧化石墨烯
水泥基复合材料
微观作用机理
流动性
力学性能
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Keywords
graphene oxide
cement-based composites
microscopic mechanism
fluidity
mechanical property
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分类号
TU528
[建筑科学—建筑技术科学]
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题名氧化石墨烯对混凝土微观结构及力学性能的影响
被引量：7
- 2
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作者
曾纪军
高占远
阮冬
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机构
天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室
澳大利亚斯威本科技大学科学、工程与技术学院
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出处
《功能材料》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第12期12123-12128,共6页
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基金
国家自然科学基金(51708391)
天津市自然科学基金(18JCYBJC22700,18JCQNJC77900)。
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文摘
为探究氧化石墨烯(GO)对混凝土微观结构及力学性能的影响,配置了5种掺量的GO分散液,对其不同龄期立方体混凝土试件进行抗压、劈裂抗拉试验研究。利用扫面电镜分析了混凝土的微观结构,并给出了力学性能提高的微观作用机理。研究表明:GO混凝土的微观结构致密紧凑有秩,粗骨料界面水化凝结更加完整,致使混凝土抗压和劈裂抗拉强度有较为明显的提高。GO掺量为0.07%和0.09%时,混凝土抗压和劈裂抗拉的强度增幅分别为30.64%和29.71%,掺量为0.07%时两者均提高较大。GO对混凝土的延性有一定提高效果。
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关键词
氧化石墨烯
破坏机理
微观形貌
抗压
劈裂抗拉
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Keywords
graphene oxide
failure mechanism
micro morphology
compression
splitting and tensile
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分类号
TU528
[建筑科学—建筑技术科学]
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题名基于骨架提取的拓扑优化最小尺寸精确控制
被引量：4
- 3
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作者
闫晓磊
陈佳文
张树忠
张勇
黄晓东
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机构
福建省汽车电子与电驱动重点实验室(福建工程学院)
华侨大学机电及自动化学院
澳大利亚斯威本科技大学科学、工程与技术学院
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出处
《工程力学》
EI
CSCD
北大核心
2021年第5期239-246,共8页
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基金
国家自然科学基金项目(51905100,51505085)
福建省高校杰出青年科研人才培育项目(GY-Z160148)
闽江学者科研基金项目(GY-Z17015)。
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文摘
受到可制造性的约束,拓扑优化技术目前多用于结构的概念设计,因此,研究直接面向加工制造的拓扑优化方法很有必要。该文基于启发式BESO(Bi-directional Evolutionary Structural Optimization)算法,提出了一种高效的可精确控制结构最小尺寸的拓扑优化方法。通过灵敏度插值,细化边界单元,改进BESO算法,解决边界不光滑问题;采用拓扑细化方法,提取拓扑结构的骨架构型;以此为基础,判定结构中不满足最小尺寸约束的部位,基于改进的BESO算法,实现拓扑优化结构的最小尺寸精确控制;此外,在优化过程中,通过松弛施加最小尺寸约束的方法,有效避免优化早熟问题。数值算例表明了该拓扑优化方法的有效性。
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关键词
拓扑优化
尺寸控制
结构骨架
可制造性
形函数
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Keywords
topology optimization
length scale
structural skeleton
manufacturability
shape function
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分类号
TU311
[建筑科学—结构工程]
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题名一种密度约束的拓扑优化方法
被引量：4
- 4
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作者
闫晓磊
谢露
陈佳文
花海燕
黄晓东
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机构
福建省汽车电子与电驱动重点实验室(福建工程学院)
澳大利亚斯威本科技大学科学、工程与技术学院
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出处
《机械科学与技术》
CSCD
北大核心
2021年第3期350-355,共6页
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基金
国家自然科学基金项目(51905100)
福建省高校杰出青年科研人才培育计划(GY-Z160148)
+1 种基金
福建省客车及特种车辆研发协同创新中心项目(2016BJC012)
闽江学者科研基金项目(GY-Z17015)。
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文摘
拓扑优化方法是改善结构性能、实现结构创新设计的有效手段。本文采用浮动映射技术,提出了一种密度约束的拓扑优化(Density-constrained topology optimization,DCTO)方法。该方法不同于SIMP方法,采用线性无惩罚材料插值模型,通过准则优化,首先找到结构的最优“厚度”(材料相对密度)分布,然后通过浮动映射函数不断对材料相对密度施加约束,使其逐渐趋于0/1分布。所提出拓扑优化方法的材料相对密度直接代表了材料在结构中的“厚度”分布,其求解原理与SIMP方法有着本质区别。数值算例表明,该方法得到的拓扑结构边界更清晰、光滑,且可避免材料插值模型选取问题。
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关键词
拓扑优化
Heaviside映射
材料插值模型
变密度
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Keywords
topological optimization
Heaviside projection
material interpolation model
variable density
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分类号
TH12
[机械工程—机械设计及理论]
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题名石墨烯水性分散工艺参数优化研究
被引量：1
- 5
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作者
孙延法
高占远
阮冬
曾纪军
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机构
天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室
澳大利亚斯威本科技大学科学工程与技术学院
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出处
《混凝土》
CAS
北大核心
2022年第1期127-130,134,共5页
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基金
国家自然科学基金(51708391)
天津市自然科学基金(18JCYBJC22700)。
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文摘
为提高石墨烯在水性溶液中的分散效果,充分发挥表面活性剂的作用,综合考虑表面活性剂掺量、超声功率和超声时间对石墨烯水性分散工艺参数进行优化。选取CO890、PVP、SL、P-123、Tween80等5种表面活性剂,采用吸光度表征石墨烯的分散效果,比较表面活性剂的分散效果,并确定最佳的分散工艺参数。研究表明:优化后的分散工艺参数可高效分散石墨烯。CO890、PVP、SL、P-123、Tween80质量配合比分别为5、1、1、5、9时分散效果最优;SL的最佳超声功率为300 W;超声时间控制在60、70 min为宜,时间过长会起反作用。分散效果最优的为P-123,最差的为PVP,但差距较小。
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关键词
石墨烯
表面活性剂
超声功率
超声时间
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Keywords
graphene
surfactant
ultrasonic power
ultrasonic time
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分类号
TU528.041
[建筑科学—建筑技术科学]
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