计算材料工程

计算材料工程（精选9篇）

计算材料工程 篇1

1 计算机在材料工程中的应用领域

1.1 计算机在新材料设计中的应用

理论与计算机预报新材料的结构、性能相结合, 订制有特性的新材料, 就是材料设计。材料设计包括电子层次、原子或者分子层次的微观结构设计和显微结构层次材料的设计[1], 主要是以计算机模拟技术以及计算机强大的知识数据库, 将化学和物理的理论知识和杂乱的实验报告联系在一起, 总结出最为合理的结合方式。

1.2 计算机模拟在材料科学研究中的应用

计算机模拟技术可以模拟真实的实验过程及结果, 对新材料的设计提供更多的方式选择。计算机模拟技术可以运用到材料研制以及使用的整个体系中, 在计算机上进行模拟实验, 将模拟出的结果与实际的实验结果相对比, 能够检测模型的精准性, 为无法在现实中实验的探索性实验提供模拟实验的详细方法及数据参考。

1.3 计算机在材料与工艺过程优化中的应用

计算机控制系统有效的帮助材料加工技术更快的发展, 其中, 微机以及可编程控制器 (PLC) 技术在材料加工过程中起到了重要的作用。计算机技术减轻了材料加工过程中的人工劳动强度, 使产品的质量得到了更有效的保障。微电子技术与自动化技术相互结合, 使材料制造和材料检测更加具有精准度, 生产效率得到明显提高[2]。控制技术使用数学模型在线进行控制和计算, 由计算机进行综合的管理和操纵, 使管制水平以及操纵的可靠性得到更好的保障。

1.4 计算机数据和图像处理中的应用

计算机图像处理和分析的功能可以研究显微镜下材料的结构, 对这些实验的数据进行整理, 快速提取出需要的结构数据, 例如晶体的分布情况、大小特征等, 并能将这些数据和材料整理在一起, 减少实验后期的一些麻烦, 方便后续的研究和实验。

2 计算机在材料工程中的具体应用

1) 对材料的凝固进程数据进行模拟计算, 能够确定铸件在每一个断面上的等温线散布状况、凝固前过程以及等时线的分布, 准确的对凝固的部位发生的缩孔等弊端进行分析, 确定位置及尺寸。

2) 计算机模拟技术在金属液态充型过程中一般应用SO-LA-VOF法作为根本, 并且使用体积函数进行计算自由表面, 同时对传热和流量修改方面进行研究并改良。

3 计算机在材料工程中的其它应用

1) 一直以来, 新材料新台金的设计一般采用的配方方法是从实际已知的大量的数据和经验入手, 利用各种结构不同的数学模型。通过计算机技术, 可以更准确的利用计算机中的程序进行对比, 更有效地对新材料进行设计。

2) 计算机可以更准确的计算材料研究科学中的数据, 使材料的数据处理的精准度得到明显提高, 并且节省运算时间。

3) 计算机的模拟技术, 可以根据材料的属性和客观环境条件进行推理和绘图整理, 依据实践情况预测可能出现的状况。

4) 在材料的检测方面, 计算机技术集中在材料的结构成分、物理性能的检测以及机械零部件的无损检测等方面。借助探测器, 将探测到的数据转成数字信号传送到计算机中, 再使用计算机内特殊编制的特定检测程序对这些得到的数据进行检测, 分析, 最后得到精确的结果。

4 结束语

科学技术不断发展, 计算机技术在材料科学以及工程方面会有更多的应用空间。材料科学以及工程是多种学科交织和产生的, 目前还处于探索研究的阶段, 对于它的研究大部分来自于实践以及理论经验的积累, 要使它成为一门稳定的学科还需要一段过程。计算机作为一个现代知识传播的媒介, 早已渗透到各个领域, 成为社会生产模式现代化的标志。如今材料工程已离不开计算机技术, 计算机技术的应用可以加快材料工程的进步与发展。

摘要：在材料成型加工环节, 计算机技术中的模拟技术为材料成型及加工新工艺提供了更为准确的定量预测和理论基础, 以计算试验代替传统的经验试错法, 提高未来制造模具的质量, 降低生产成本, 具有交货期短以及整体生产柔性等优势。

关键词：计算机,材料工程,材料成型

参考文献

[1]黄万.计算机在材料科学中的应用[J].包钢科技, 2005, 31 (S1) :6-8+17.

[2]曾令可.计算机在材料科学与工程中的应用[M].武汉:武汉理工大学出版社, 2004.

计算材料工程 篇2

一、单项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，只有1个事最符合题意）

1、关于项目决策与造价的关系，下列说法中错误的是__。A．项目决策的正确是工程造价合理性的前提 B．项目决策的内容是决定工程造价的基础 C．造价的高低并不直接影响项目决策

D．项目决策的深度影响投资估算精确度，也影响工程造价的控制效果

2、根据《建设工程工程量清单计价规范》的规定，关于实心砖墙的墙高度，下列说法中错误的是__。

A．外墙：有屋架且室内外均有天棚者算至屋架下弦底另加200mm B．外墙：无天棚者算至屋架下弦底另加300mm C．内墙：位于屋架下弦者，算至屋架下弦底 D．内墙：无屋架者算至天棚底另加200mm

3、下列不属于施工组织总设计编制依据的是（）。A．计划文件

B．水、电供应条件

C．工程所在地的勘察资料和调查资料

D．招标投标文件、工程承包合同或协议书

4、在组织流水施工时，将施工组织原因造成的间歇时间统称为（）间歇。A．组织 B．技术 C．流水 D．搭接

5、按投资费用性质分类定额不包括__。A．建筑工程定额 B．施工定额

C．建筑安装工程费用定额 D．工程建设其他费用定额

6、下列有关项目负债筹资的表述中，正确的是__。A．项目负债筹资不包括银行贷款

B．发行企业债券，原投资者对企业的控制权不变 C．一般情况下，融资租赁的资金成本率较低

D．通过国际金融组织贷款可以较快筹集大额资金，但利息和费用负担较重

7、按照生产能力指数法(x=0.8，f=1.1)，如将设计中的化工生产系统的生产能力提高到三倍，投资额将增加__。A．118.9% B．158.3% C．164.9% D．191.5%

8、设备更新方案的选择，多为（）方案。A．寿命期相同的互补 B．寿命期不同的互补 C．寿命期相同的互斥 D．寿命期不同的互斥

9、按世界银行和国际咨询工程师联合会建设工程投资构成，当建设项目缺乏完整、准确和详细的资料而不能完全预见的项目所发生的费用属于__。A．不可预见准备金 B．未明确项目的准备金 C．预备费

D．建设成本上升费用

10、根据我国《合同法》的规定，__的合同属于无效合同。A．因重大误解订立 B．订立时显失公平C．损害社会公共利益

D．以欺诈、胁迫手段订立

11、下列关于资金来源与运用表内容的描述，错误的是__。

A．项目资金的来源包括自有资金、长期借款等，还包括折旧、摊销、利润 B．短期贷款主要指为解决项目暂时的资金短缺而使用的借款，其本金必须在下一偿还

C．在建设期，长期借款当年应计利息若未用自有资金支付，应计入同年长期借款额

D．项目的资金筹措方案和借款及偿还计划应能使表中各的盈余资金额始终大于或等于零

12、水灰比增大而使混凝土强度降低的根本原因是__。A．水泥水化反应速度加快

B．多余的水分蒸发后形成气孔增多 C．水泥水化反应程度提高

D．水泥石与骨料的粘结力增大

13、某公司普通股每股市价20元，现准备增发4万股，预计筹资费率为6%，上一年每股发放股利2元，以后每年增长5%，则本次增发股票的资金成本率为__。A．15.64% B．10% C．16.17% D．5.11%

14、某施工机械年工作320台班，年平均安拆0.85次，机械一次安拆费28000元，则该施工机械的台班安拆费为__元。(结果保留两位小数)A．177.50 B．164.38 B．102.94 D．74.38

15、工程总承包单位的项目管理是贯穿于项目__的全面管理。A．设计全过程 B．实施全过程 C．施工安装 D．实施运营全过程

16、__常用于3m以下或普通半高矮隔断。A．小木方双层结构 B．大木方双层结构 C．小木方单层结构 D．大木方单层结构

17、我国经济合同仲裁实行__。A．一裁二审制 B．一次裁决制 C．二次裁决制 D．三次裁决制

18、某项目工程造价中，直接工程费200万元，二次搬运费2万元，大型机械设备进出场及安拆费10万元，危险作业意外伤害保险费2万元，现场管理人员工资1万元，企业劳动保险费5万元。则上述费用中，属于直接费的合计费用为__万元。A．212 B．214 C．220 D．215

19、下列项目中属于设备运杂费中运费和装卸费的是__。

A．国产设备由设备制造厂交货地点起至工地仓库止所发生的运费 B．进口设备由设备制造厂交货地点起至工地仓库止所发生的运费 C．为运输而进行的包装支出的各种费用

D．进口设备由设备制造厂交货地点起至施工组织设计指定的设备堆放地点止所发生的运费

20、工程量清单中的分部分项工程量应按（）。A．企业定额规定的工程量计算规则计算 B．设计图纸标注的尺寸计算 C．通常公认的计算规则计算

D．国家规定的工程量计算规则计算

21、适用于水性涂料的涂覆方法为（）。A．涂刷法 B．喷涂法 C．浸涂法

D．电泳涂装法

22、当合同文件规定不严谨时，工程师给予的解释导致成本增加，这属于工程索赔产生的__原因。A．当事人违约 B．合同缺陷 C．工程师指令 D．其他第三方

23、在国家规定的基本建设程序中，各个步骤次序（）交叉。A．可以颠倒，但是不能 B．不能颠倒，但是可以 C．不能颠倒，也不能 D．可以颠倒，也可以

24、__是指特定主体所控制的，但没有实物形态的资产，对生产经营长期发挥作用且能带来经济利益的资源。A．无形资产 B．无形价值 C．有形资产 D．实际价值

25、设备小管道气压试验所用的气体为（）。A．空气 B．二氧化碳

C．压缩空气或惰性气体 D．氧气

二、多项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，有2个或2个以上符合题意，至少有1个错项。错选，本题不得分；少选，所选的每个选项得 0.5 分）

1、一设备的混凝土基础，底面积为5m×5m，工作面为0.3m，挖土深1.5m，放坡系数1：0.5，则招标清单挖土工程量为（）m3。A．55.16 B．60.77 C．25 D．37.5

2、工程造价指数按其编制的方法不同分为__。A．综合指数和平均数指数 B．定基指数和环比指数 C．月指数和年指数 D．个体指数和总指数

3、泡沫灭火系统有多种类型，按设备安装使用方式分类有（）。A．固定式 B．半固定式 C．移动式 D．自动式

4、与转轮式热交换器相比，板翅式热交换器的__。A．热交换效率较低 B．温差损失小 C．阻力稍大

D．热回收效率低

5、常用于外墙装饰的涂料是（）。A．聚乙烯醇水玻璃涂料 B．聚醋酸乙烯乳液涂料 C．环氧富锌涂料

D．合成树脂乳液砂壁状涂料

6、下列各项内容中，属于建筑工程费用的是__。A．设备基础砌筑工程

B．与设备相连的栏杆设施工程费用 C．卫生设备装设、油饰工程的费用 D．被安装设备的保温、油漆费用 E．矿井开凿工程费用

7、钛及钛合金管应采用__进行焊接。A．二氧化碳气体保护焊 B．惰性气体保护焊 C．氧-乙炔焊 D．真空焊

8、涡流检测属于无损探伤，其主要特点有__。A．适用于任何材料检测 B．无需耦合剂 C．检测速度快

D．不适用形状复杂的试件

9、下列项目按1/2计算建筑面积的是__。A．有永久性顶盖的室外楼梯 B．高度为2.3m的单层建筑物 C．宽度在2.1m以内的雨篷 D．露天游泳池

10、某县建筑公司承揽了某市商品开发住宅的工程施工任务，已知直接费为1000万元，间接费费率为30%，利润率为10%，同时该建筑公司从承包工程中将地基工程以150万元的合同价分包给其他公司施工，则该工程应缴纳的税金为__万元。A．43.85 B．47.19 C．42.24 D．48.80

11、下列费用中不属于资金筹集成本的有（）。A．股票发行代理费 B．银行贷款利息 C．资信评估费

D．股票发行广告费

12、偿债备付率指项目在借款偿还期内各年可用于还本付息的资金与当期应还本付息金额的比值。可用于还本付息的资金不应包括__。A．可用于还款的折旧和摊销费 B．各种税费

C．成本中列支的利息费用 D．可用于还款的利润

13、与喷水室相比，表面式换热器的优点是（）。A．构造简单、占地少 B．对水的清洁度要求不高 C．水测阻力小 D．消耗金属少

14、某方案实施后有三种可能性：情况好时，净现值为。1200万元，概率为0.4；情况一般时，净现值为400万元，概率为0.3；情况差时，净现值为-800万元，概率为0.3。则该方案的期望净现值为__万元。A．600 B．400 C．360 D．500

15、发包人参与全部工程的竣工验收的阶段分为__。A．预验收、正式验收和验收检验三个阶段 B．验收准备、正式验收和验收检验三个阶段 C．验收准备、预验收和正式验收三个阶段 D．验收准备、预验收和验收检验三个阶段

16、室内给水系统中，对于层数较多的建筑物，当采用竖向分区给水时，各区采用的给水方式包括__。A．气压水罐串联给水方式 B．分区串联、并联给水方式 C．分区水箱减压给水方式 D．分区减压阀减压给水方式

17、固定式泡沫灭火系统的泡沫喷射可分为液上喷射和液下喷射两种方式，其中液上喷射泡沫灭火系统适用于（）。A．内浮顶储罐 B．双盘外浮顶储罐 C．外浮顶储罐 D．固定拱顶储罐

18、__适用于热水用量较大、用水点比较集中的建筑，如旅馆、公共浴室、医院、体育馆、游泳池及部分居住建筑。A．局部热水供应系统 B．集中热水供应系统 C．区域热水供应系统 D．分户热水供应系统

19、清单项目的工程量应计算其__。A．损耗工程量 B．施工工程量 C．增加的工程量 D．实体工程量

20、建筑安装工程费中的税金是指__。A．营业税和教育费附加

B．营业税、固定资产投资方向调节税 C．营业税、城乡维护建设税和教育费附加

D．营业税、城乡维护建设税和固定资产投资方向调节税

21、关于CFG桩的叙述正确的是__。

A．CFG桩是石灰、黏土加粉煤灰加水拌和形成的 B．CFG桩属摩擦桩

C．CFG桩是摩擦桩和端承桩的复合桩 D．CFG桩采用深层搅拌法施工

22、根据风险管理理论，工程建设中的风险分担的基本原则是__。A．工程建设中的风险应由业主和承包商平均分配 B．工程建设中的风险大部分应由业主承担 C．工程建设中的风险大部分应由承包商承担

D．业主和承包商谁有能力承担该风险，谁就承担该风险

23、在设计阶段应用价值工程进行方案优化控制工程造价时，研究对象的选取常通过__确定。

A．功能分析、评价 B．价值系数 C．ABC分析法 D．环比评分法

24、掺有活性掺和料的防水混凝土，水泥用量不得少于（）kg/m3。A．280 B．320 C．300 D．400

计算材料工程 篇3

大量的工程实践表明, 一个具体的水利工程建设所投入的资金中, 有50%左右是材料费用, 对工程主要材料费用进行有效的控制是控制造价、降低投资的重要一环。就近两年国际、国内的市场环境来看, 物价存在着较大的波动性, 如此一来, 合同中的材料价格和材料的现价之间的价差问题就成为了合同执行中不得不考虑的因素。所以, 招投标合同签订时, 在合同造价管理中将主要材料价差问题事先约定好是顺利履行合同、保证工程有序实施的重要因素之一。

二、控制措施分析

(一) 选择好主要材料的种类

针对一个具体的工程合同项目而言, 主要材料指的是工程合同中占到较多的投资资金、构成工程的主体材料。选择好主要材料的种类是实现主要材料费用有效控制的基础, 工程实践经验表明, 在选择上无论遗漏了哪一项都必将带来合同履行难度的加大。目前, 水利工程合同大多数涉及的主要材料是一样的, 如水泥、钢材、油料等等。不过, 有些工程也具有其不同于一般的特殊性, 比如说沥青心墙混凝土坝中的沥青;渠道工程中的塑料薄膜等等, 这些也是工程中要用的主要材料。

(二) 材料采购供应方式要明确

1、采购供应方式选择

大量的工程实践经验表明, 材料的供应方式是影响材料的价差计算方法和价差调整的难易程度的重要因素, 从目前的水利工程材料的采购供应方式来看, 主要有以下三种方式: (1) 承包商自行采购供应; (2) 业主统一采购供应; (3) 业主采购供应和承包商自行采购供应相结合。其中, 第3种采购供应方式运用得最多多, 优势也较为明显, 该方式指的是工程主要材料的采购供应由业主负责, 由承包商来负责个别主要材料或次要材料的采购供应。

2、业主采购供应和承包商自行采购供应相结合的主要优势

(1) 主要材料由业主统一采购, 量大能保证材料的质量标准一致。 (2) 大批量地采购材料, 通常情况下价格的优惠幅度较大, 有利于有效控制工程成本。 (3) 次要材料品种繁杂、量小, 对工程投资的影响相对较小, 由承包商自行采购, 保证了供应的及时和准确, 同时也降低了材料保管成本。

3、强化管理

(1) 考虑到材料的品种和规格繁、杂, 所以业主必须强化管理, 配置专业的材料采购、运输和保管队伍, 同时还要建设专用的仓库及保管设施, 保证材料的质量和供应的及时准确。 (2) 对于一个具体的工程, 采购计划的设置必须准确、及时, 不然势必对工期有所耽误, 或是造成材料库存压力的增大, 造成积压浪费。

三、价差的计算

在材料费用这一块, 通常约定仅仅对主要材料进行补差, 而工程实践经验表明, 主要材料通常又根据不同的材料供应情况, 在价差计算方式存在着差异性。

(一) 由业主从厂家直接采供的主要材料价差

1、一般做法

在招标文件中, 应该将主材供应的价格明确化, 投标单位可以将供应价格纳入工程投资, 具体实施过程中, 领用主材时, 业主依照投标供应价格进行收款, 业主对这样的材料价差实施核算, 但不计入合同的总价。

2、注意事项分析

(1) 招标时确定的供应价格要合适, 通常情况下, 定价一般稍位低于厂家的直销价比较合适。 (2) 合同中必须明确对主要材料的合同定额耗量进行核定, 同时也应该明确对于承包商领用材料超出了核定用量的部分必须采用材料的实际成本价实施收款。

(二) 由承包商自行采购的主要材料价差

大量工程实践表明, 主要材料中的油料通常情况下是由承包商自行采供的。在水利工程中, 0#柴油通常情况下是油料中的主材, 所以选择为主要油料品种即可。从工程实践的经验来看, 在合同约定中应注意以下一系列问题:

1、通常情况下, 每年实施一次调

差结算比较合理, 如此一来, 既简化了调差工作量, 同时也满足了调整价差的要求, 保证了承包方材料的成本。

2、考虑到投标价格的实际情况,

投标价格与当时的价格水平有一定的差异, 给予完全补差势必失去了投标的公平竞争性, 所以在进行实际价差计算时, 其基数最好是将当时投标时当地的油料供应商提供的价格与施工时当地油料供应商的加权平均价格综合考虑实施补差计算。

3、考虑到材料预算价格中包含了运输、材保、装卸等等费用, 所以, 在实际补差时要采用材料原价进行补差。

4、补差必须具有一定的范围。在

合同的制定上, 招、投标双方均要承担一定的市场风险, 应约定一定的差值, 比如说5%, 也就是说在95%~105%以内, 不补差, 只调整超出的差价部分, 对于高出105%的部分:调增;对于比95%低的部分:调减。

5、补差应注意投标时当地油料供

应商的材料原价和投标材料原价的差值大小, 评标中查看合理性;或者在招标时就了解好当地油料供应商的材料原价, 按照该原价明确油料的原价, 这样就一致了, 减少补差的工作难度, 避免一些可能引发的争议。

6、大量工程实践表明, 为了有效

避免在合同实施的过程中出现油料使用量的争议, 须约定油料的单位含量;投标人在编制投标文件时同时报送, 根据工程单价分析表计算其油料单位工程含量, 投标人应将各项油料单位工程含量的计算资料附上, 作为投标必备辅助资料之一, 招标时需进行复核并修正计算错误。

摘要：水利工程是一个系统工程, 工期长、材料多, 物价因素有是一个不确定的因素, 存在着较大的风险, 但又不能回避, 所以在制定合同时, 必须要做好材料价差的控制工作, 事先对补差有明确的约定, 本文就这一问题谈几点笔者的看法。

关键词：水利工程,主要材料,成本,合同,材料价差

参考文献

[1]张继群、杨亮:《谈大中型水利工程物价波动引起的材料价差处理》, 《建设与施工》, 2008, 10。

[2]徐建美:《浅析当前水利工程合同造价管理中材料价差的控制及计算》, 《水利水电工程造价》, 2008, 4。

计算材料工程 篇4

单价的计算考试题

一、单项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，只有 1 个事最符合题意）

1、按照生产能力指数法(x＝0.8，f=1.1)，如将设计中的化工生产系统的生产能力提高到三倍，投资额将增加__。A．118.9% B．158.3% C．164.9% D．191.5%

2、下列关于工程变更的说法中不正确的是__。A．工程变更总是由承包商提出的

B．工程师审批工程设计变更时应与业主及设计单位协商 C．工程的变更指令应以书面的形式发出

D．发生工程变更，若合同中有适用于变更工程的价格，则应以此价格计算变更工程价款

3、当基础断面不同，在计算基础工程量时应采用（）。A．分段计算法 B．分层计算法 C．初加计算法 D．补减计算法

4、承包人的要求和通知，以书面形式由__签字后送交工程师，工程师在回执上签署姓名和收到时间后生效。A．承包人法定代表人 B．发包人法定代表人 C．项目经理

D．总监理工程师

5、下列各项不能用于室外墙面装饰的是（）。A．陶瓷锦砖 B．釉面砖 C．防滑面砖 D．陶瓷墙地砖

6、技术组织措施、平面布置图以及其他有关投标和签约需要的设计外，还有（）。A．施工进度计划 B．降低成本措施计划 C．资源需要量计划 D．技术经济指标分析

7、继续教育的内容不包括（）。A．执业工程师所需的专业知识 B．行业自律规则和规定 C．工程项目全面造价的管理理论知识 D．国内外工程计价规则及计价方法

8、建筑物地下室所有墙体都应设置水平防潮层，其中一道设置在地下室墙附近，另一道设置的位置应当是（）。

A．室外地面散水以上150～200mm处 B．室内地坪以下60mm处 C．垫层与地面面层之间

D．室外地面散水以下150～200mm处

9、途径等来确定。A．工程费用 B．流动资金 C．工程造价 D．项目投资

10、职能分工、权利和责任，改善投资控制工作流程属于__措施。A．组织 B．经济 C．技术 D．合同

11、柱等上部结构的地下的延伸，是建筑物的一个组成部分，它承受建筑物的全部荷载，并将其传给地基。A．支基 B．撑基 C．基础 D．房基

12、按工程量清单计价方式，下列构成投标报价的各项费用中，应该在单位工程费汇总表中列项的是__。A．直接工程费 B．管理费 C．利润 D．税金

13、在项目建设地区的选择上，应遵循的原则是__。A．距原料、燃料提供地和产品消费地等距离范围内 B．靠近原料、燃料提供地和产品的消费地 C．工业项目尽可能高度集聚 D．工业项目适当分散

14、寿命周期成本评价有助于增强项目的__能力。A．竞争 B．抗风险 C．延续 D．调控

15、关于工程变更价款的计算，说法不正确的是__。A．收到变更工程价款报告之日起14天内予以确认

B．因承包人自身原因导致的工程变更，承包人无权要求追加合同价款 C．确认增加的工程变更价款作为追加合同价款，与工程款同期支付 D．承包人在双方确认变更后14天内不提出变更工程价款报告时，由工程师确定是否调整价款

16、工程造价的计算过程是（）。

A．分部分项工程单价一单项工程造价一单位工程造价一建设项目总造价 B．分部分项工程单价一建设项目总造价一单项工程造价一单位工程造价 C．单位工程造价一单项工程造价一分部分项工程单价一建设项目总造价 D．分部分项工程单价一单位工程造价一建设项目总造价一单项工程造价

17、窗口和墙垛等处的砖符合模数，满足上下错缝要求，应采用的砌砖工艺过程是（）。

A．抄平放线 B．盘角、挂线 C．摆砖

D．立皮数杆

18、项目可行性研究的核心部分是__。A．市场研究 B．技术研究 C．效益研究 D．结论与建议

19、对于国家投资的项目，施工图的建筑面积不得超过初步设计的（），否则必须重新报批。A．9.9% B．8.6% C．3.5% D．5% 20、石墙要分层砌筑，每层高300～400mm，每层中间隔（）左右砌与墙同宽的拉结石。A．0.5m B．1.0m C．1.5m D．2.0m

21、桥墩轻型化的途径之一是：在多跨桥的两端设置刚性较大的桥台，中墩均是（）。同时，在全桥除在一个中墩上设置活动支座外，其余墩台均采用固定支座。A．柔性墩 B．空心桥墩 C．柱式桥墩 D．组合式桥台

22、明沟适用于降水量大于（）mm的地区。A．1090 B．380 C．660 D．900

23、地下污水处理场及城市水、电、气、通信等公用设施。A．地表至-10m深度空间建设的地下工程。B．-30m～-10m深度空间内建设的地下工程 C．-30m以下建设的地下工程

D．一50m以下建设的深层开发建设工程

24、计算预制混凝土楼梯工程量时，应扣除（）。A．构件内钢筋所占体积 B．空心踏步板空洞体积 C．构件内预埋铁件所占体积

D．单个300mm×300mm以内孔洞体积

25、推行工程量（）模式，目的是适应我国建筑市场发展的要求和国际市场竞争的需要，逐步与国际惯例接轨。A．预算计价 B．动态计价 C．清单计价 D．静态计价

二、多项选择题（共25 题，每题2分，每题的备选项中，有 2 个或 2 个以上符合题意，至少有1 个错项。错选，本题不得分；少选，所选的每个选项得 0.5 分）

1、热水供应系统按热水管网运行方式的不同，可分为__。A．自然循环热水供应系统 B．机械循环热水供应系统 C．全日循环热水供应系统 D．定时循环热水供应系统

2、工程造价的作用是__。A．项目决策依据

B．制订投资计划和控制投资的依据 C．筹集建设资金的依据

D．评价投资效果的重要指标 E．施工成本控制依据

3、根据《建筑工程工程量清单计价规范》的规定，探伤工程量的计算方法是__。A．管材表面超声波探伤根据项目特征，以“m”为计量单位，按规定或设计技术要求计算

B．焊缝X光探伤应根据项目特征，以“张”为计量单位，按规定或设计要求计算

C．焊缝丁射线探伤应根据项目特征，以“m2”为计量单位，按规定或设计要求计算

D．焊缝超声波、磁粉及渗透探伤，应根据项目特征，以“口”为计量单位

4、BOT项目融资的优点有__。

A．扩大资金来源，政府能够在资金缺乏时可利用外资 B．提高项目管理效率，学习外国管理经验 C．发展中国家可吸收外资，引进国外技术 D．可以通过证券市场发行债券筹集资金 E．具有很强的可操作性

5、屋面防水施工的主要方法有（）。A．卷材防水 B．排水减压 C．涂膜防水 D．注浆防水 E．刚性防水

6、建筑钢材的力学特性，直接关系到钢材的工程应用，下列关于钢材力学特性说法错误的是__。

A．脆性临界温度数值越低，钢材的低温冲击韧性越好 B．冷弯性能表征钢材在低温状态下承受弯曲变形的能力 C．表征抗拉性能的主要指标是耐疲劳性 D．钢筋硬度是指钢材抵抗冲击荷载的能力 E．提高了钢筋的塑性和韧性

7、下列关于根据《建设工程量计价规范》的有关规定，下列项目工程量清单计算时，以m2为计量单位的有__。A．预裂爆破 B．砖地沟 C．砖砌散水 D．石坡道

E．现浇混凝土楼梯

8、有关对式空调器安装的叙述中，说法正确的有__。

A．空调器搬运和安装时，不要倾斜45°，以防冷冻油进入制冷系统内 B．空调器的送风，回风百叶口不能受阻，气流要保持通畅

C．窗式空调器一般安装在窗户上，也可以采用穿墙安装，其安装必须牢固可靠 D．安装位置不要受阳光直射，要通风良好，远离热源，且排水顺利

9、为提高混凝土的抗渗能力，可采用（）手段。A．提高混凝土强度等级 B．提高砂率

C．采用高密度骨料 D．掺加引气剂 E．减少水化热

10、某工程双代号时标网络计划执行到第4周末和第10周末时，检查其实际进度如下图前锋线所示，检查结果表明（）。

A．第4周末检查时工作B拖后1周，但不影响工期 B．第4周末检查时工作A拖后1周，影响工期1周

C．第10周末检查时工作I提前1周，可使工期提前1周 D．第10周末检查时工作G拖后1周，但不影响工期

E．在第5周到第10周内，工作F和工作I的实际进度正常

11、民用计量装置应与燃具错位安装，不得安装在燃具的正上方，与燃具的水平间距不得少于__mm。A．100 B．200 C．300 D．400

12、根据我国现行规定，下列关于建设项目分类原则的表述中，正确的是__。A．产品种类多的项目按其产品的折算设计生产能力划分

B．更新改造项目可根据投资额划分，也可按对生产能力的改善程度划分 C．对社会发展有特殊意义并已列入国家重点建设工程的，均按大、中型项目管理

D．无论生产单一产品还是多种产品，均按投资总额划分

E．城市立交桥梁在国家统一下达的计划中，不作为大、中型项目安排

13、温度、压力及法兰密封面的形式，可分为__。A．橡胶垫片 B．塑料垫片 C．金属垫片 D．玻璃垫片

14、弯头、异径管、活接头、温度计套管等配件，一般采用高压钢管__。A．气割 B．弯制 C．焊制 D．缩制 15、1.5人、2人。A．0.4 B．0.6 C．0.8 D．1.0

16、绝缘电线按绝缘材料可分为__。A．聚氯乙烯绝缘

B．丁腈聚氯乙烯复合物绝缘 C．交联聚乙烯绝缘 D．聚丙烯绝缘

17、工程的特点有__。A．大额性 B．动态性 C．复杂性 D．组合性 E．层次性

18、关于外墙砖砌体高度计算说法正确的有__。

A．有屋架且室外均有天棚者算至屋架下弦底另加200mm B．无天棚者算至屋架下弦另加 300mm C．平屋面算至钢筋混凝土底板 D．有框架渠时算至梁底 E．坡屋面算至梁底

19、高压钠灯的特点有__。

A．光通量维持性能好，可以在任意位置点燃 B．耐振性能好

C．受环境温度的影响小

D．它是光源中光效最高的一种光源，寿命也最长

20、夹套管道系统中，外管预制时，其长度应比内管段短__mm，以方便内管的检测和试验，并保证螺栓拆装方便。A．10～50 B．20～60 C．40～80 D．50～100

21、双代号时标网络的特点有（）。

A．可以用箭线长短直接表示总时差和自由时差 B．关键线路在图上一目了然 C．避免出现循环回路等逻辑错误 D．便于利用切割线法进行进度检查 E．适用于作业性网络计划

22、静置设备按《压力容器安全技术监察规程》分类时，不属于一类容器的是__。A．非易燃或无毒介质的低压容器 B．搪玻璃压力容器

C．高压、中压管壳式余热锅炉

D．易燃或有毒介质的低压分离器外壳或换热器外壳

23、以下说法正确的是（）。

A．装饰板墙面按设计图示墙净长乘以净高以面积计算，扣除门窗洞口及0.3m2以上的孔洞所占面积 B．装饰板柱(梁)面按设计图示外围饰面尺寸乘以高度以平方米计算，扣除0.3m2以上的孔洞所占面积

C．浴厕隔断门的材质相同者，其门的面积不扣除，并入隔断内计算

D．隔断按设计图示尺寸以框外围面积计算，扣除0.3m2以上的孔洞所占面积 E．柱帽、柱墩工程量并入相应板面积内计算

24、厚度等于或小于的钢板，按张数的10％进行__检查。A．超声波 B．力学性能 C．磁粉探伤 D．射线

25、按建筑物的自然层投影面积计算建筑面积的有（）。A．300mm以下的变形缝 B．管道井

计算材料工程 篇5

材料是人类科技进步与文明发展的基石.在许多工业领域, 传统的金属、陶瓷等各向同性结构材料已达到或接近它们的应用极限.纤维增强复合材料由于其高比刚度、高比强度以及材料性能的可设计特性, 已成为航空航天领域的首选甚至唯一侯选材料.现代大型风机叶片长度已接近80 m, 只有采用纤维增强复合材料制造, 才有可能将叶片重量降到最低, 而若采用金属如铝合金等各向同性材料加工, 要使叶片在其两个主惯性轴平面内的刚度与该平面内的最大外载之比达到相同几乎不可能.在地面交通领域, 复合材料的应用不仅能显著减轻车身自重、减少推动自身的能源消耗, 而且重心下移也增加了行车安全性.

对任何结构材料而言, 强度无疑是最重要的一项性能指标, 因为强度与灾难性破坏直接相关.只有掌握了复合材料极限承载能力的准确计算方法, 才可设计出既能满足结构承载要求, 又能将材料消耗降到最低的复合材料结构, 将其重量轻的优势最大化.反之, 若缺少有效的理论支撑, 人们只能通过加大安全系数来确保结构设计的可靠性, 这必然会导致余赘材料增多, 结构重量增大, 甚至在所设计的结构中体现不出复合材料减重的明显优势;或者须依赖于反复、多次、重复实验, 不仅耗费大量金钱, 而且导致新产品问世周期漫长.

纤维增强复合材料一般指由连续纤维与基体两种组份材料复合制成的一种新材料, 其强度不仅与组份材料的性能有关, 而且还取决于纤维含量及排列方式.复合材料的强度分析与计算分宏观力学方法与细观力学方法两大类.宏观力学强度理论依据复合材料本身通常是单层板的实验结果预测层合板破坏与强度, 细观力学强度理论则仅仅根据纤维和基体性能参数和纤维几何数据计算复合材料的破坏应力与极限强度.显而易见, 唯有细观力学强度理论才可实现由组份到结构的最优设计.

关于复合材料强度预报的难度及近期状况, 世界知名复合材料力学专家Hashin 20世纪末曾断言:“我确信即便最完整的单层板数据都不足以预测由这些单层板构成的层合板的破坏.尽管在该领域已经获得长足进展, 但我们依然还没有达到预测层合板破坏这一实际目标.我本人不知道如何预测层合板的破坏, 鉴于此, 我也不相信任何其他人能够做到.”[1]

可喜的是, 经过10多年的不懈努力, 我们不仅可以足够合理地预报复合材料层合板受任意载荷作用的极限承载能力, 更重要的是, 这种预报仅仅只需知道组份材料的原始性能数据.实现这一目标的基础是作者[2,3,4]创建的桥联理论 (bridging model) .本文简要介绍如何基于桥联理论, 计算复合材料层合板受任意载荷作用的强度.

根据《材料力学》的知识不难理解, 欲达到上述目标, 必须解决好3个极具挑战性的问题: (1) 必须能准确计算复合材料在任意载荷作用下纤维和基体中的内应力; (2) 必须要基于纤维和基体内应力, 建立起针对单层板及层合板的有效破坏判据, 即细观力学强度理论; (3) 必须能根据独立测试的组份材料性能数据准确定义纤维和基体的现场性能输入参数.以下的介绍将依照这3个方面顺次展开.

1 应力计算

实际中普遍使用的层合板一般由单向复合材料 (单层板) 按不同铺设角层叠制得, 参见图1.由于厚度远小于面内尺寸, 通常采用Kirchhoff经典薄板理论分析层合板 (称为经典层合板理论) .为方便描述, 统一采用增量求解格式.单下标如σi表示应力矢量的第i个分量, 双下标如σij表示应力张量 (矩阵) 的第i行、第j列元素.整型数英文下标 (i, j, k, l, m, n) 表示哑元 (可用其他哑元符号替换) , 实型数英文下标 (26个英文字母中除i, j, k, l, m, n之外的其他字母) 或阿拉伯数如1, 2表示实元 (不可替换) .在总体坐标系下, 层合板中任意一点的物理方程 (应力-应变关系) 为

其中, θ为铺层角, 上标“G”表示“总体”, CGij表示总体坐标系下层板的刚度, {dσi}G={dσxx, dσyy, dσxy}T, “T”表示转置, “k”表示某个单层, 上标“-1”表示求逆

dε0xx, dε0yy, dε0xy和dκ0xx, dκ0yy, dκ0xy分别是层合板中面内的应变和曲率增量, {αi}是单层板的热膨胀系数矢量 (见式 (6) ) , d T=T1-T0, T1是工作温度 (如室温) , T0为参考温度 (如固化温度) , [Sij]是单层板的瞬态 (当前) 柔度矩阵, 由桥联理论确定[2,4]

式中, Vf和Vm分别是纤维和基体的体积含量 (Vf+Vm=1) , 可由实验测定, [Iij]是单位矩阵, [Aij]是瞬态桥联矩阵, [Sfij]和[Smij]分别是纤维和基体的瞬态柔度矩阵.假定纤维直到破坏保持线弹性, [Sfij]就由Hooke定律确定.基体一般是弹-塑性材料, [Smij]由Prandtl--Reuss理论确定.[Aij]和[Smij]的显式公式见附录A, 详见文献[4].

层合板中面的应变与曲率增量不仅与施加在层合板上的机械外载有关, 而且还与温度变化引起的等效热载有关.将式 (1) 代入平衡条件, 得到经典层合板理论的基本方程为[4,5]

式 (4) ∼ (5) 中, zk和zk-1分别为第k层板的下底面和上底面的z坐标, d Nxx, d Nyy, d Nxy和d Mxx, d Myy, d Mxy分别是层合板单位长度 (宽度) 上因机械外载引起的内力和内力矩增量 (图2) , {αjf}和{αjm}分别是纤维和基体的热膨胀系数矢量, {bif}是纤维的热应力集中因子, 由下式计算[5]

任意第k个单层板总体坐标下分担的均值化外载可由式 (1) 计算, 但需在等式右边代入均值化的应变增量

经坐标变换, 得到该单层板在局部坐标下分担的载荷增量为

进一步, 该单层板中纤维和基体所承担的应力增量由桥联理论确定为[2,3,4,5]

总应力则由以下公式更新得到 (l表示迭代步数)

迭代将一直进行下去, 直到层合板产生一个极限破坏而终止.若需计算热残余应力, 只要在式 (3) 中令所有与机械外载对应的内力合力为0即可.

注1桥联理论的核心是桥联矩阵, 其元素分为自变量与因变量, 其中, 因变量由单向复合材料柔度矩阵 (见式 (2) ) 的对称性确定, 自变量最初由半经验公式确定[2,5].后来发现, 当纤维和基体均在弹性范围内, 桥联矩阵自变量可由Mori--Tanaka模型[6]中的对应参数忽略高阶小量后得到[4,7], 但独立评估表明精度更高[8].当组份尤其基体材料进入塑性变形后, 桥联模型给出的桥联矩阵显式表达式 (见附录A) 是独一无二的.

注2由于各单层板本质上是由纯基体材料“粘接”成一个层合板整体, 因此, 两相邻单层板之间存在一个厚度很薄的纯基体界面层.界面层的性能取为纯基体性能, 界面层厚度取为单层板厚度的5%[9].假定层合板厚度及纤维含量不变, 引入界面层后, 表面单层板厚度和纤维含量分别从h0变为0.975h0及Vf0变为0.975Vf0, 中间单层板厚度和纤维含量则分别从h0变到0.95h0及Vf0变到0.95Vf0.引入界面层后, 在层合板求解如式 (4) , (5) , (7) 中涉及的层数为n=2N-1, 其中N为原始层合板中的单层数.

2 破坏判据

式 (8) 和式 (9) 为层合板受任意载荷作用时纤维和基体中的内应力计算式, 需要评判这些应力是否导致单层板及层合板的破坏, 也就是要建立基于组份材料的细观力学强度理论.

2.1 单层板破坏判据

一旦纤维或基体发生破坏, 就认为所在单层板达到了破坏.只需考察组份材料何时破坏即可.

2.1.1 纤维破坏判据

纤维直径细小, 如同梁结构, 主要承担轴向载荷作用, 采用广义的最大正应力破坏判据[2,3,4] (第一强度理论) 较合适, 即纤维中的应力一旦满足下述条件, 就认为产生了拉伸破坏

其中, σ1f, σ2f和σ3f为纤维的主应力 (σ1fσ2fσ3f) , σfu, t为纤维沿轴向的拉伸强度, 幂指数q用于表征多轴拉伸对纤维强度的负面影响, 一般取3.纤维受压缩作用时应考虑多轴压缩对材料强度的正面影响, 其破坏条件是

式中, σfu, c为纤维的轴向压缩强度.

2.1.2 基体破坏判据

虽然最大正应力破坏判据只含两个材料参数 (拉伸及压缩强度) , 可能是最简单的判据, 但用于基体却并不合适, 尽管以往曾大量采用[2,3,4,5].原因是基体为连续相, 其受力与破坏形式远比纤维复杂.将最大正应力破坏判据用于控制基体破坏, 首先面临如何定义基体强度参数的难题, 因为实验测定的基体拉伸与剪切强度不等, 而基体受拉与受纯剪的第一主应力计算方式相同, 皆等于外加应力.这表明, 采用第一强度理论控制基体破坏必然导致某些加载情况下的强度计算失真.必须要考虑基体材料受不同载荷作用的强度差异, Tsai--Wu判据中包含了材料沿不同方向的强度参数.于是, 一旦下述条件满足, 就认为基体达到了破坏

式中, F1~F6为系数;X, X, Y, Y, S分别表示基体材料的轴向 (与纤维方向一致) 拉伸、轴向压缩、横向 (与纤维方向垂直) 拉伸、横向压缩及面内剪切强度, 如何确定见后文.

为表征基体的破坏模式, 可根据基体破坏时的3个主应力之和, 定义基体究竟受等效拉伸还是受等效压缩作用[2,3]

2.2 层合板极限破坏判据

必须指出, 桥联理论的早期应用中, 将最后一层破坏定义为层合板的极限破坏[2,3,5]并不很合适.研究发现[9], 在组份材料的4种破坏模式 (纤维拉伸、纤维压缩、基体等效拉伸、基体等效压缩) 中, 只有基体的等效拉伸是非致命破坏, 其他3种皆为致命破坏.就是说, 一旦出现致命破坏, 无论该致命破坏发生在哪一层, 层合板都达到了极限破坏, 相应的外载定义为层合板的极限强度, 迭代计算终止.另一方面, 非致命破坏只可能引起层合板的刚度退化, 不会导致层合板完全丧失承载能力, 哪怕所有层都出现了非致命破坏.这就有可能出现另一种极端情况, 即层合板刚度不断衰减, 变形无限扩大.为杜绝此类事发生, 人为将某一数值作为临界应变, 强加于层合板.一旦任何一个应变的绝对值达到或超过该临界应变, 同样认为层合板达到了极限破坏.对一般树脂基复合材料, 将12%取为临界应变是合适的[9].因此, 层合板的极限破坏条件有4个, 列于表1.

必须注意, 致命破坏只对原始单层板有效, 对人工引入的界面层, 即便出现基体压缩破坏也须实施刚度衰减, 只有当临界应变条件满足时才视为层合板达到了极限破坏.还须注意, 12%的极限应变只适合于一般树脂基复合材料.对其他如金属基或橡胶基复合材料, 该极限应变可能需要取不同参数.

2.3 刚度衰减

如上所述, 一旦非致命破坏出现就须对所在层的刚度予以衰减.显然, 早期桥联理论应用中曾采用过的完全刚度衰减 (将破坏层的刚度完全放弃) 格式[2,3,5]不够合理, 必须采用部分刚度衰减, 否则, 最后一层破坏将自动对应极限破坏.

研究发现[9], 非致命破坏出现时只需将基体的弹性模量予以折减, 即破坏层中基体的弹性模量按如下公式定义

其中E0m是该层基体破坏发生前的弹性模量.这种刚度衰减的物理意义是:在基体应力-应变曲线最后 (最高) 点前后的切线斜率远远小于初始弹性段的斜率.

3 输入数据

实际应用最关心如何定义组份材料的输入数据.大量实验表明[10], 单向复合材料的横向拉伸强度远低于纯基体的拉伸强度.这表明, 基体的现场强度与其原始强度存在差异.如果将纯基体的原始拉伸强度作为输入数据代入前述公式, 计算的复合材料强度必然与实验不符.但问题是, 只有基体材料的原始强度才可通过实验确定, 基体的现场强度是无法测量的.究竟什么原因导致基体现场强度与其原始强度存在差异?

众所周知, 开有圆孔的平板受面内拉伸在孔边产生应力集中, 应力集中系数最大值为3[11].换言之, 孔边材料的现场强度只有原始强度的1/3.如果在孔内充填性能与平板不同的纤维材料, 同样会产生应力集中.这是导致基体材料现场强度异于原始强度的根本原因.

应力集中对材料弹性性能的影响可以忽略.因此, 纤维和基体的 (现场) 弹性性能与其原始性能完全相同.基体的塑性性能也可通过本体材料试样的单向拉伸和单向压缩直到破坏的应力-应变曲线定义.由弹性应力场分析得知[12,13], 纤维中的内应力均匀, 因而, 纤维强度不受应力集中影响, 可取自材料手册或供应商提供的数据, 但必须说明的是, 由于直径细小, 纤维拉伸尤其压缩强度一般不会直接由试验得到, 最有可能根据近似的混合率强度公式反演确定, 鉴于此, 纤维的强度一般需应用桥联理论由单向复合材料的轴向拉压强度反演调整, 以保障更好计算精度.对于相同的纤维材料例如T300碳纤维, 一经桥联理论反演调整后将保持不变.将纤维和基体初应力为0时的温度T0取为参考 (固化开始) 温度, 由此可见, 只有基体的现场强度与其原始强度不同.当添加纤维引起的基体应力集中系数确定之后, 基体的现场强度就等于其原始强度除以应力集中系数.

根据无限域基体夹单圆柱纤维受远场横向力作用的弹性应力场[13], 导出基体横向应力集中系数K为[14]

将纯基体的单向拉、压强度分别除以应力集中系数K, 定义为式 (10) 中的横向拉、压强度, 基体的轴向与面内剪切强度受应力集中影响不大, 取为原始值

其中, σmu, t, σmu, c, Sm分别是纯基体材料在单向拉伸、单向压缩和纯剪切下的测试强度.

必须注意, 基体塑性性能计算中也必须考虑横向应力集中系数的影响, 即von Mises等效应力及偏应力公式 (见附录A) 必须由以下公式替代

应力集中系数的作用相当于:桥联理论计算出的纤维和基体中应力为平均应力, 纤维内应力场均匀, 平均应力与真实应力一致, 而基体的横向应力须乘以应力集中系数K之后, 才是其真实应力, 这时基体的塑性和强度参数均取为原始试验值.

4 算例

为评判世界上现有复合材料强度理论的优劣, Hinton等人在英国两皇家协会支持下, 组织了业内称为“Failure Olympics”的评估[15], 分5个层面共125个考题.若计算与试验对比误差在±10%内, 得分A;误差在±10%与±50%之间得分B;误差在±50%以上得分C.结果表明, 在全部19个最具代表性的参评理论中, Zinoviev小组的综合精度最高[16].桥联理论虽诞生不久也受邀参加了评估并在参评的细观力学理论中精度最好, 而且是唯一能计算纤维和基体中热残余应力的参评理论[16], 但因破坏判据、刚度衰减等考虑欠佳, 总体精度在19种参评理论中排名第8.引入新的极限破坏判据与刚度衰减后, 计算精度大幅提高, 超过了Zinoviev的精度, 但基体现场强度依然通过反演确定且基体的破坏依然采用了最大正压力破坏判据控制[9].依据本文描述的理论, 基体的拉、压、剪切强度完全采用组织者预先提供的性能数据, 其他组份材料的性能参数则与参考文献[3]盲评时所用数据相同, 重新应用于“Failure Olympics”考题计算, 综合得分精度超过Zinoviev的近10%, 得分A甚至高过了15%, 见表2.

上述结果表明: (1) 桥联理论基于原始组份材料性能数据并将Tsai--Wu判据用于控制基体的破坏所得到精度最高; (2) 考虑基体非线性与不考虑相比, 精度提高10%以上; (3) 考虑热残余应力与不考虑热残余应力相比, 可以将24%考题的精度由得分B提高到得分A.在最简单情况下, 即纤维和基体皆按线弹性处理、所有组份材料性能参数都取自原始数据、不计热残余应力的影响, 采用本文方法的计算精度也与表现最好的宏观力学Zinoviev的计算精度相当.桥联理论的优越性由此可见一斑.

5 结束语

基于桥联理论, 只需知道纤维和基体的原始性能, 就可足够合理计算出复合材料受任意载荷作用下的强度.这在理论和应用上都具有重要价值.所有的桥联理论公式都是显式、封闭的, 设计人员使用非常方便.无论行业、部门还是大型企业, 一旦建立起组份材料性能数据库, 那么, 任意一个复合材料结构的设计和开发都将可能不再依赖于甚至无需任何实验.这不仅会节省大笔试验费用, 而且会大大缩短新产品问世周期.试设想, 若能因此而使新型战机提前面世, 其社会与经济价值将难以估量.本文同时也说明, 为准确评估复合材料结构的极限承载能力, 除了要知道基体材料的拉伸与压缩应力-应变曲线外, 还必须知道复合材料固化开始时的温度.换言之, 必须提供组份尤其基体材料的非线性性能和热残余应力有关的数据, 而后两项恰恰在业界被忽视了.自先进复合材料进入工业应用60余年来, 国内外已积累有大量复合材料性能数据, 遗憾的是, 很难在这些数据库中找到所用组份材料尤其基体的塑性性能与强度参数, 极少会提供有复合材料的固化温度与成型工艺过程信息.相对耗资巨大、时间漫长的大量复合材料性能试验, 附加的基体浇铸体拉伸、压缩及剪切性能测试几乎微不足道, 但对复合材料极限承载能力的分析计算却至关重要, 而固化温度与成型工艺过程仅仅只需顺便记录一下即可.这些都说明, 复合材料的破坏分析与强度预报依然还任重道远.

有两项工作值得今后特别关注.第一项针对层合板的分层萌生问题.文献[17]曾检测到某型飞机复合材料结构有101处损伤, 其中98处为分层损伤, 可见, 分层是层合板结构中极为常见的损伤形式.几乎所有的层合板都可能发生分层, 但实际应用中特别关心的问题无疑是:在既定工况下, 层合板分层萌生对应的外载为多大?由于层合板本质上由基体将各个单层粘接在一起, 因此, 分层必然因基体应力达到临界值而萌生.第1步, 计算基体中的应力包括应力集中可由桥联理论实现, 第2步, 需要建立分层萌生判据和临界值 (现场值) 测定方法.显然, 桥联理论是研究并有可能最终解决分层萌生的最有效工具之一[18].另一项有价值的工作是, 在本文介绍的理论基础上, 发展复合材料弹-塑性性能计算、破坏与强度判定的用户子程序, 再与多功能有限元软件平台如ABAQUS, ANASYS, NASTRAN等结合, 实现对复合材料结构的极限分析与设计.

附录A 瞬态桥联矩阵[Aij]和瞬态柔度矩阵[Smij]

TiN材料电子结构的模拟计算 篇6

氮化钛(T i N)是一种新型陶瓷材料,具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀、抗热震,密度低,耐磨损以及良好的导电性、导热性等优异性能,广泛用于制备金属陶瓷、切削工具、模具,以及熔盐电解金属用电极的衬里材料,电触点和金属表面的被覆材料,还可用作高温润滑剂,新一代高级耐火材料等。

在常温常压下,Ti N具有简单的NaCl型结构,但由于其具有上述性能特点,因而成为研究的对象之一。目前国内研究工作的重点在于TiN膜的生长和性能表征等方面,通常采用物理气相沉积(PVD),化学气相沉积(CVD)或磁控溅射的方法在基体上沉积TiN膜,借助不同的实验方法研究TiN膜的物理结构和力学性能。借助x射线衍射(X R D)、扫描式电子显微镜(SEM)、纳米压痕等实验对(Ti,Al)N单层和Ti N/(Ti,Al)N多层涂层的物理和力学性能的研究结果表明:两种涂层均与基体结合紧密,TiN/(Ti,Al)N多层涂层具有更高的硬度、更低的脆性和更好的切削性能[1];采用XRD、高分辨电子显微分析和微力学探针对TiN/Si3N4、TiN/SiC、Ti N/Ti B2和TiN/SiO2纳米多层膜的微结构和力学性能进行表征,发现当S i3N4、SiC、TiB2、SiO2晶化后,多层膜均产生了硬度和弹性模量升高的超硬效应,当它们厚度增大时,多层膜的力学性能明显降低[2,3]。因此对TiN的微结构和力学性能的研究对于揭示TiN的性质具有重要的意义。但是实验研究往往会受到各方面的限制,而随着计算机计算能力的高速发展和先进算法和技术的不断开发,第一性原理计算方法已经被广泛应用于材料的原子、电子结构和物理性质的研究。国际上已有不少人用VASP(Vienna ab-initio simulation package)对包括TiN在内的过渡金属化合物的性能计算并进行了理论分析[4,5,6,7]。国内关于TiN的数值计算工作报道不多,有人曾经用C A S T E P(CAmbridge Sequential Total Energy Package)程序计算出TiN晶体的弹性常数[8]。

为了深入研究TiN的性质,本文采用了基于密度泛函理论(DFT)和广义梯度近似(GGA)的第一性原理计算方法计算TiN的电子结构和结合能。我们对TiN的晶格常数做了优化,根据优化后的晶格常数计算了其能带结构和态密度及其结合能。比较后发现我们的结果能够与已有的计算结果以及实验值大致吻合。

2. 基本理论及计算方法

2.1 基本理论

单电子近似的近代理论是在密度泛函理论的基础上发展起来的。建立于Hohenberg-Kohn定理基础上的密度泛函理论不但给出了将多电子问题简化为单电子问题的理论基础,同时也成为分子和固体的电子结构和总能计算的有利工具。基于这种理论的计算方法在材料模拟计算方面有着很广泛的应用。

2.2 计算方法

在计算过程中,应用VASP计算软件包,其中的交换关联能采用广义梯度近似(GGA)。平面截断能设为350eV,使用的能量收敛标准为1 0-5e V。采用自动的Monkhorst-Pack K点撒取方式,取11×11×11的K点网格。

3. 计算结果及讨论

3.1 体系的总能及晶格常数的优化

在计算中,我们采用fcc原胞,每个原胞里有一个钛原子和一个氮原子,相对位置为(a/2,a/2,a/2)。在第一性原理计算中得到晶格常数的计算值是一个很重要的前提工作,通常是在晶格常数实验值附近均匀选取若干点,分别计算体系的总能,然后对所计算的结果进行拟合并求得极小值,将这个极小值对应的晶格常数作为体系平衡时的晶格常数。TiN晶格常数的实验值取4.24[1],在这个实验值附近选取了9个点,间隔为0.01。拟合后得到优化后的晶格常数为4.2 6,比实验值大了0.02,误差约为0.5%,与实验结果相当吻合。

3.2 能带结构及态密度

根据优化后的晶格常数,计算了TiN的能带结构和态密度。

为了计算能带结构,我们首先进行自洽计算,得到体系正确的基态电子密度,然后固定此电荷分布,对于选定的高对称性K点进一步进行非自洽的能带计算,最后得到需要的每个K点的能级信息,这样就可以得到高对称K点的能带图。

图1是我们计算得到的能带结构和电子态密度图,态密度图中费米能级被选为能量零点,从图中可以看到TiN是金属,与实验结果一致。对能带图进行分析发现,最下面的一条独立的能带是来自于N2s电子的贡献,其上面的一系列能带是来自于Ti 3d电子和N 2p电子的贡献,而穿过费米面的能带主要由Ti 3d电子占据。由此可知,TiN的金属特性主要是由Ti的3d电子所决定的。

3.3 结合能

结合能的计算公式为[7]

其中为T i N的总能,分别为Ti和N原子的总能。计算得到的三个能量值及结合能列于表1,并且与实验值非常相近。

Ti N和VN不仅都具有相同的NaCl结构,还都是超硬材料家族中的成员。为此我们应用同样的方法计算了氮化钒VN的结合能,结果如表1所示,也与其实验值有很好的一致性,并且绘出了VN的等密度线图,如图2。从表1可以看出TiN和VN的总能非常接近。对图2中Ti N和VN(100)面的等密度线图比较后得出,它们在达到稳定状态时原子的结合方式不同。V的负电性较Ti强,束缚电子比较牢固,因而和N结合时更容易形成共价键,而Ti和N却有着更为复杂的结合方式。也正因为此,Ti与N可以形成一系列固溶体与化合物,如TiN,TiN2,Ti2N,Ti3N,Ti4N,Ti3N4,Ti3N5,Ti5N等。但是它们却具有极为相似的结构和性质,这就要求我们对TiN进行更深入的研究。

4. 结论

本文从第一性原理出发,利用密度泛函理论,应用VASP软件包首先优化了TiN的晶格参数,在此基础上计算得到了TiN的能带结构和态密度并进行了简单的分析。计算所得结合能与实验值与已有计算结果基本一致,并进行了简单的纵向比较,表明我们的计算是可行的,可以对TiN的性质进行进一步的探讨和研究。

参考文献

[1]陈利,吴恩熙等.(Ti,Al)N单层和TiN/(Ti,Al)N多层涂层的物理及力学性能研究.粉末冶金技术.2006,24(4):271～274.

[2]胡晓萍,董云杉等.TiN/Si3N4纳米多层膜的生长结构与超硬效应.真空科学与技术学报.2005,25(4):263～267.

[3]孔明,岳建岭等.纳米多层膜中的非晶晶化与超硬效应.无机材料学报.2006,21(6):1292～1300.

[4]V.P.Zhukov,V.A.Gubanov et al.Calculated energy-band structures and chemical bonding in titanium and vanadium carbides,nitrides and oxides.J.Phys.Chem.Solids,1988,49(7):841～849.

[5]A.Fernández Guillermet,G.Grimvall et al.Cohesive properties and vibrational entropy of3d transition-metal compounds:MX(NaCl)compounds(X=C,N,O,S),complex carbides,and nitrides.Phys.Rev.B,1989,40(15):10582～10593.

[6]J.H glund,G.Grimvall et al.Band-structure and cohesive properties of3d-transition-metal carbides and nitrides with the NaCl-type structure.Phys.Rev.B,1991,43(18):14400～14408.

[7]C.Stampfl,W.Mannstadt et al.Electronic structure and physical properties of early transition metal mononitrides:Density-functional theory LDA,GGA,and screened-exchange LDA FLAPW calculations.Phys.Rev.B,2001,63(15):155106～155117.

计算材料工程 篇7

关键词：烧结墙材,能耗限额,热平衡测试

2014年国家发布了《烧结墙体材料单位产品能源消耗限额》标准 (GB 30526-2014) , 新标准的出台, 严格限制了烧结墙材产品的能耗, 标准详细规定了出产1 t烧结制品允许的耗能量, 如果达不到限额值中做出的要求, 则需对生产环节中一些耗能比较大的单位进行技术改造, 笔者在撰写能耗限额标准过程中, 调查走访了全国许多企业, 看到大多数为乡镇和个体企业, 生产规模小, 年产量在2 000万块以下企业居多, 并且普遍生产实心砖, 还有很多重要设备缺失, 对资源及能源造成了极大的浪费。

因此, 国家及时出台能源限额标准, 对能源的全面科学管理对节能减排起到重要作用。

1 烧结墙体材料制品工业窑炉热平衡测试计算

窑炉能耗控制, 目前普遍采用的方法是热平衡测定工业窑炉性能。这种方法也是评估烧结墙材企业能耗水平的重要依据。热平衡测试是建立在一个热量平衡、收支平衡的基础上来进行的数据测验定、计算和分析的一个过程。

1.1 热量收入部分

我们先来谈热量收入方面, 热量收入是指针对测试窑体而言一切供能单位带入窑炉的能量, 不同的窑型其相应的热量收入也不同。比如连续式隧道窑, 其热量收入大多都包含如下几项:

a.内燃料带入反应热:在我国内燃烧制墙材十分普遍, 在坯体生产过程中, 在原料中经常会使用例如煤矸石、粉煤灰、炉渣等一些含有热值的物质, 根据这些含有的物质发热量的具体情况再掺入到黏土、页岩中, 组成发热量合适的混合料。利用发热量较为合适的原料一起来内燃烧制墙材在我国占墙材生产工艺很重要一部分, 那么内燃烧制墙材代入的热量怎么计算呢?对于烧结砖瓦窑炉来说, 我们先将干燥的坯体均匀的按产量多少多次取出, 破碎后充分混合均匀, 取出用于发热量测试适量的一部分, 并且多次进行发热量测试, 平均后即可得出公斤制品的发热量, 接下来就是计算有多少公斤了, 在热平衡计算中, 最终得出的数据是吨成品消耗的标煤, 我们可以计算在1 h之间, 窑车推进窑体了几辆, (不是一辆的用分数表示) , 再计算出一窑车有多少块制品, 以及平均一块制品的重量, 就可以计算出1 h内, 由内燃料燃烧带入窑炉的能量, 这样, 热量收入最重要的一个环节就清楚了。

b.外燃料带入显热, 一些窑炉为了余热利用或者提高产量, 用适量的外燃料进行加热, 这样, 外燃料加入窑炉中是高于环境温度的, 无形中就带入的热量, 这部分热量也要记为带入热。

c.计算外燃料带入显然就要计算外燃烧燃放热, 通过统计一小时内投入外燃料的数量以及外燃料的发热量就可以计算出1 h内外燃料燃烧放热。

d.在一些现代窑炉中, 砖坯通常先经过干燥室干燥, 这样可以提高效率, 缩短烧成时间, 从干燥室出来的砖坯有80℃甚至更高, 这时砖坯被窑车推入窑中就带入了大量的热, 这部分热也要计算入带入显热。

e.窑车在窑炉中是很重要的一部分, 其大多都由两部分组成, 一部分是耐火材料, 一部分是由钢铁构成的窑车金属部分, 它们在经过干燥后, 温度也异常高, 尤其是金属部分, 因此窑车带入热必须计算, 通过查表得到相应材料的比热, 再通过窑车与环境的温度差来计算窑车带入热量, 计算也是按1 h内带入热量来进行。需要注意的是, 若是生产工艺中没有人工干燥, 而是采用自然晾晒工艺, 砖坯和窑车和环境温度相同, 则这两项带入热为零。

关于热平衡中的热量收入计算则基本上按以上几项加和进行计算, 各别地方还有其他热量收入的也应按小时内带入显热来计算。这样就计算出1 h内带入窑炉的总热量, 再通过计算每小时出多少成品砖, 既用1 h内窑体收入热量除以1 h内产多少成品砖质量, 即可计算出窑炉烧制每吨产品收入多少热量。

1.2 热量支出部分

热量支出部分, 对于一般隧道窑来说, 主要包含如下几个方面:

1.2.1 蒸发砖坯水分消耗的汽化潜热

坯体或多或少都会含有水分, 坯体在进入窑炉加温过程中, 这些水分由液态转为气态, 排除出去, 在这个过程中消耗热量是必要的, 它属于热量支出重要的一部分, 在水分蒸发过程中用热即称为蒸发砖坯水分消耗热。

1.2.2 砖坯焙烧反应热

无机非金属材料的烧结过程是一个很复杂的过程, 其包括晶型转变、晶粒生长, 材料致密化, 坚硬化等等过程, 这些过程大多都需要吸收大量的热量, 一般砖坯在高温时焙烧反应热以仪器测试为准, 条件不具备时按照砖坯原料中Al2O3含量来估算。

1.2.3 输出热风的显热

在产品焙烧过程中, 会产生大量的高温烟气, 烟气大部分进入干燥室, 用于烘干砖坯, 这部分能量虽然属于有益的热量再循环利用, 但对于窑体来说, 属于热量支出部分, 计算时应当分别计算。

1.2.4 烟气出窑热损失

烟气最终通过循环利用排入室外, 烟气被排出过程中, 温度还是高于环境温度许多的, 此时排出的烟气带走的显热属于热量支出部分, 这部分损失的热量被称为烟气出窑热损失。

1.2.5 砖出窑热损失

国内现在普遍烧制墙体材料的工业用窑炉长度普遍在百米之内, 由于需要保持高产量, 推车速度平均在45 min左右每车, 这样导致出窑砖温度普遍过高, 有些个别窑炉出窑砖温度达到400℃, 这些砖体暴露在空气中, 造成大量的热损失, 因此, 出窑砖散热损失占热量支出很大一部分。

1.2.6 窑车出窑热损失

窑车是连同制品一起出窑的, 在制品带出大量热量的同时, 窑车也由于温度过高, 带出大量热量, 这部分热量也损失在空气中, 造成热损失, 因此窑车出窑热损失也属于热量支出一部分。

1.2.7 固体不完全燃烧热损失

在制品烧制过程中, 由于工艺和设备控制等问题, 可能会导致制品生烧或者外投燃料燃烧不充分, 这样这部分能源就被白白浪费掉了, 因此要计算这部分热支出, 将烧成的制品随机抽取后进行破碎, 通过发热量测试仪来测定制品中残余不完全燃烧制品的发热量, 灰渣也按相同方法进行测定。

1.2.8 气体不完全燃烧热损失

在制品烧制过程中, 可能会存在供氧不足情况, 这样, 一部分碳无法充分氧化生成CO2, 而是氧化成为二价碳生成CO, 这部分CO随着烟气排除窑外, 带走部分热值, 这部分未充分燃烧的碳带走的热值即为气体不完全燃烧热损失。

1.2.9 窑体表面散热

窑炉非常重要的一个性能指标是保温性能, 一个保温性能优良的窑炉在窑体蓄热、稳定性指标上达到先进水平, 这样由窑体侧墙和窑顶散去的热量会保持在一个较低的值, 从而达到节能降耗的目的, 对于窑体散热的统计测量基本上以两侧的窑墙, 窑顶和窑门窑尾放热损失为主。具体操作方法有两种:热流计法和温差法, 热流计法是通过测定单位面积内热流量的损失来加和计算, 从而求得整个窑体的表面散热。热流计法在实际操作中会遇到窑体某些部位测试人员不方便到达等弊端, 因此在实际应用中, 我们主要是使用温差法进行测定, 温度通过红外测温器可以很方便测得整个窑体各个部分的点温度, 选取温差稳定的一片区域作为一个计算单位 (通常温差在3℃~5℃左右为宜) , 通过测试表面温度与环境温度的差值, 再通过查表资料等获得相应处材料的比热, 就可计算出该区域的散热损失, 再将各个区域散热值相加即可求得整体窑体散热损失。

1.2.10 送排风机散热损失

热风的输送以及烟气的排除是通过风机辅助完成的, 热风在通过风机的同时会通过传导传热将热量传递给风机, 通常风机是由金属构成的, 金属的传热能力是很强的, 因此单位时间内散发损失的热量也是不容小视的, 计算这部分热损失需要查出风机型号, 计算其表面积, 再通过风机表面材料的比热及温度来计算其热损失。

1.2.11 其他热损失

由于设备及人为因素, 在热平衡测试中, 多少会有误差, 并且存在一部分不可探测的热损失, 我们把这部分热损失称为其他散热损失, 其计算方法是用总热量输入减去热量支出的可探测计算部分, 减后剩余的既为其他散热损失, 通常这部分热量应占到总支出热量的5%左右, 最大不得超过10%, 如果计算结果显示其他散热损失量占总热量收入超过10%, 那么在热量支出计算环节可能存在遗漏或者计算错误的情况, 应重新检查核对。

1.3 热平衡综合汇总情况

在烧结墙材制品热平衡测试中, 我们把热量支出部分的砖坯内水分消耗热和化学反应热称为有效热量, 评价一个窑炉的热效率则看有效热占总收入热量的比值, 最后转化为百分比单位既可, 对于窑体热耗指标评价则用单位时间内热量总收入除以单位时间内烧制成品砖质量即可求得单位产品能源消耗值 (kgce/t) 。

窑体热平衡热效率计算结果汇总见表1, 其直观反应了各项热量收入、支出所占的比重, 方便对窑体进行技改, 以及检查维修。

2 热平衡、热效率计算结果汇总表

热平衡、热效率计算结果汇总见表1。

计算材料工程 篇8

1 散体材料桩复合地基沉降工作机理

散体材料桩与刚性桩(如CFG桩等)不同,主要由散体材料组成,如砂和碎石等。散体材料自身没有胶结力,需要桩周土形成约束才能作为增强体。当散体材料桩复合地基受到外力时,由于散体材料没有胶结力,自然产生横向变形,受到桩周土体的约束,最终桩土协调一致共同变形。在分析碎石桩或砂桩的横向变形基础上建立的沉降计算方法,将散体桩横向变形用在极限状态分析当中。

2 沉降计算方法

2.1 复合模量法

散体材料桩复合地基桩土模量比不大,桩土应力比也不大,桩土变形协调,桩周土与桩体的强度发挥基本一致,因此实际工程中沉降量一般用复合模量法。

复合地基的沉降模量按下式计算:

Esp′=mEp′+(1-m)Es′ (1)

其中,Esp′,Ep′,Es′分别为复合地基、碎石桩、桩周土的沉降模量。

复合模量法的关键问题是复合模量的确定。很多学者对此进行了研究,如蔡飞、李广信[1]认为碎石桩桩侧摩阻力为折线分布与试验结果较一致,得到碎石桩桩体压缩模量公式为:

$E{}_p=\frac{1-2v{\rm K}{}_a}{S}{\rm P}L{}_t$ (2)

其中,Lt为载荷P对碎石桩的影响深度;Ka为主动土压力系数;v为碎石桩的泊松比。

盛崇文[2]认为弹性模量可通过载荷试验P—S曲线确定:

$E=\frac{{\rm P}}{S}$。

在此基础上进行修正可得沉降模量E′:

$E^{\prime }=\frac{wE}{1-v{}^2}$ (3)

其中,w为载荷板形状系数;E为弹性模量;v为泊松比;P为平均荷载,kPa。

对于刚性基础,盛崇文认为Esp′=nEs′,其中,n为桩土应力比,而:

Esp′=[1+m(n-1)]Es′ (4)

在盛崇文理论框架下,姜前[3]对由载荷试验推求碎石桩的变形模量进行了改进:

$E{}_p=\frac{{\rm P}{\rm H}}{S}$ (5)

其中,H为载荷P对碎石桩的影响深度;S为单桩载荷试验对应于荷载P的沉降值。

2.2 沉降折减法

复合地基加固区沉降的计算目前较多采用的是沉降折减法,考虑复合地基发挥的作用而对天然地基的沉降量进行折减的方法,其计算公式有多种。常根据天然地基的沉降量S0,由面积置换率m,桩土应力比n,通过沉降折减系数来求出,即:

S=βS0 (6)

其中,$\beta =\frac{1}{1+m(n-1)}$。

因此,重要的一点是如何求得合理的n值,也可以说是β。

郭蔚东[4]应用应力剪胀理论,提出了考虑到桩土剪胀性的桩土应力比和沉降折减系数的简明实用计算公式。

张定[5]根据刚性基础下复合地基中桩与土在荷载作用下变形的连续性和协调性,分析桩与土的应力与应变关系,并建立桩土应力比表达式及复合地基的沉降折减系数计算公式。

2.3 分段计算法

对散体材料桩复合地基桩与桩间土的相互作用进行研究,根据室内模型试验表明:在桩顶附近2倍桩径深度范围内存在应力集中现象。散体材料桩在一定深度内发生鼓胀破坏,因此,将复合地基分为鼓胀段、非鼓胀段和下卧层3段进行沉降计算。邓修甫[6,7]提出将碎石桩简化成等体积墙体,将桩体分为鼓胀段与非鼓胀段计算沉降,并推导出相应的计算公式。孙林娜[8]假定桩—土协调变形,利用弹性力学空间问题理论推导出散体材料桩复合地基的沉降计算公式。

3 沉降计算方法评述

3.1 复合模量法

龚晓南[9]通过电算模拟分析,得出结论:上部的复合加固土层压缩模量Esp′与下卧土层压缩模量Es′的比值大约为1.6～2.2。这种情况应力分布近似于均质地基。故对散体材料桩复合地基的应力分布,宜按均质地基计算较为合理、简便、实用。

3.2 沉降折减法

上述各种求沉降折减系数的方法都是在一定假设的基础上,应用不同的理论推导所得,均有一定的适应性和局限性。郭蔚东[4]是应用应力剪胀理论针对饱和黄土而推导出沉降折减系数,对其他土质有一定的局限性,另外计算桩土应力没能考虑面积置换率的影响。张定[5]根据复合地基桩土应力应变连续协调的原理,其作用机理能较好的反映实际情况,适用性较强,该法在形式上与应力修正法有相似之处,但机理分析不同,它是根据复合地基中桩土应力及变形的协调关系导出的。

3.3分段计算法

将桩体分为鼓胀段与非鼓胀段计算沉降,反映了碎石桩复合地基在深度范围内各自的工作性状,物理意义明确。邓修甫[6,7]考虑了桩径和桩距对加固效果的影响,比较合理。但不足之处在于这种方法没有考虑桩土的共同作用问题,孙林娜[8]将散体材料桩复合地基桩与桩间土的相互作用视为空间问题,比较符合实际。

4结语

上述这些方法都是基于刚性基础下桩土等应变的假定,将其用于公路和铁路路堤等柔性基础下的加固区沉降计算时,往往与实际值差异很大。另外,碎石桩本身具有良好的透水性,在荷载作用下,桩间土孔隙压力向桩体转移消散,上述这些方法都忽略了桩间土的排水固结而引起的桩间土有效应力增大和强度提高对沉降计算的影响。由于上部结构、基础、地基三部分是不可分割的统一整体,在荷载作用下,各部分的性状相互影响,所以建立考虑上部结构、基础、复合地基共同作用的沉降方法更符合实际情况。

摘要：在阐述散体材料桩复合地基沉降工作机理的基础上,总结了散体材料桩复合地基沉降工作机理及计算方法,并对沉降计算方法进行了评述,进而指出其未来的发展方向。

关键词：散体材料桩,复合地基,沉降

参考文献

[1]李广信,蔡飞.旁压试验在计算碎石桩荷载沉降关系中的应用[J].勘察科学技术,1993(6):13-15.

[2]盛崇文.碎石桩复合地基的沉降计算[J].土木工程学报,1986,19(1):72-80.

[3]姜前.计算碎石桩复合地基变形模量的新方法[J].岩土工程学报,1992,14(4):53-58.

[4]郭蔚东,钱鸿缙.饱和黄土碎石桩地基沉降计算[J].土木工程学报,1989,22(2):13-21.

[5]张定.散体材料复合地基中桩体变形模量的分析与计算[J].岩土工程学报,1999,21(2):205-208.

[6]邓修甫,王祥秋.干振碎石桩复合地基沉降计算方法探讨[J].水文地质工程地质,2003(3):92-94.

[7]邓修甫,刘新华,张琳.碎石桩复合地基沉降计算方法[J].湘潭矿业学院学报,2003,18(4):55-57.

[8]孙林娜,龚晓南.散体材料桩复合地基沉降计算方法的研究[J].岩土力学,2008,29(3):846-848.

计算材料工程 篇9

航空材料需要有良好的抗开裂性, 但目前的聚合材料抗开裂能力有限, 而且很难循环利用, 不能重铸、自愈或热分解, 废弃材料只能用废渣填埋法处理。研究小组发现的是一个新材料“家族”, 其属性可按照需要广泛调节, 也为探索研究和应用开发带来更多机会。他们开发出的两种新型材料各具特色, 包括高硬度、耐溶解、开裂自愈强化等。

这些新型聚合材料原料廉价, 通过冷凝反应大分子连在一起, 小分子形成水或乙醇。反应简单而容易调节。在250℃时, 聚合物通过共价键重组, 除去溶剂变得比骨骼还强, 但缺点是脆而易碎。它在高p H值水中分毫无损, 但在低p H值水中会选择性分解, 因此适当条件下, 能可逆地变成最初材料形式, 重新形成新的聚合结构。而且, 把聚合物与碳纳米管或其他强化填充剂混合, 高温加热后能变得更强, 拥有类似于金属的性质, 用在飞机、汽车上。