作为一种重要的中长波红外窗口材料,元素级ZnS具有良好的光学性能和力学性能。目前，高超声速飞行器的发展迫切需要开展元素级ZnS红外窗口的高温性能研究。本文研究了不同温度下元素级ZnS的高温性能，结果表明，元素级ZnS的辐射率随着波长增大而增加，且同一波长下随温度的升高而增加，500 ℃时，在3～5.5 μm平均法向光谱辐射率小于0.05，7～10.5 μm平均法向光谱辐射率小于0.10。在2～9.5 μm，温度对透过率影响并不大，在9.5 μm后，随着温度的升高，透过率明显降低。折射率、热光系数和线膨胀系数随温度的升高而增大。温度对弯曲强度几乎无影响，弹性模量随温度升高而降低，800 ℃时的弹性模量与室温下的相比下降约30%。

以风积沙混凝土为研究对象, 采用核磁共振、场发射扫描电子显微镜及能谱仪观测不同风积沙掺量及不同浓度硫酸盐侵蚀作用下混凝土的微观孔隙结构、微观形貌及产物特征。结果表明: 随着风积沙掺量增加, 风积沙混凝土抗压强度先增强后减弱, 孔隙率先降低后增加, 风积沙掺量为40%(质量分数)时力学性能最好; 随着硫酸镁浓度的增加以及侵蚀周期的延长, 风积沙混凝土相对动弹性模量先增加后降低; 当硫酸镁浓度为3.5%、风积沙掺量为40%时, 风积沙混凝土浸泡360 d时仍满足标准要求, 此时风积沙混凝土孔隙率为2.553%, 其中少害及有害孔占比达到63.8%, 且产生较多针棒状钙矾石; 当硫酸镁浓度为5.0%(质量分数)时, 孔隙率增加至2.879%, 少害及有害孔比例降低至57.3%, 钙矾石富集程度进一步增加。

选用CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)体系无碱铝硅玻璃为研究对象, 设计8组Fe2O3组分变量, 利用高温熔融法制备试验样品。利用XRD、SEM、TG-DSC等测试方法, 先后对无碱玻璃样品的物相、析晶动力学、析晶行为和弹性模量等物化性能进行测试分析, 进而探讨Fe2O3含量及晶化处理对无碱玻璃弹性模量的影响。结果表明: 适量添加Fe2O3可以提升CMAS体系无碱玻璃的弹性模量, Fe2O3的质量分数为1.50%(F-6#)时, F-6#无碱玻璃弹性模量最大值为97.87 GPa, 析晶活化能为347.1 kJ/mol, 析晶指数n为1.383 4, 为表面析晶。经整体析晶法晶化处理后, F-6#微晶玻璃析出的主晶相为钙长石相(CaAl2Si2O8), 晶体尺寸为200~400 nm; 经烧结法晶化处理后, F-6#微晶玻璃析出的主晶相为钙长石相(CaAl2Si2O8), 晶体尺寸为300~500 nm。随着热处理温度的升高, 析出主晶相数量变多, 尺寸变大, 但主晶相种类并未改变。由于钙长石的弹性模量小于基础玻璃, F-6#无碱玻璃析晶后所得微晶玻璃样品的弹性模量有所降低。

针对高原地区桥墩混凝土服役环境的特点，探究矿物掺合料对桥墩混凝土性能的影响效果。采用Box-Behnken Design响应面法(RSM-BBD)设计了15组试验，详细研究了粉煤灰、矿渣和硅灰掺量对混凝土强度和冻融性能的影响规律。以28 d抗压强度、200次冻融循环后混凝土质量损失率和相对动弹性模量为响应值构建响应面模型，旨在揭示响应参数和目标响应值的相关关系及多目标响应值条件下桥墩混凝土的合理配合比。结果表明，与基准组混凝土相比，适量的矿物掺合料有利于提高混凝土强度，增强混凝土的耐低温冻融性能。混凝土的强度和抗冻融性能主要受单因素的影响，其中矿渣和硅灰能提高混凝土的抗压强度，粉煤灰和硅灰则可以提高混凝土的抗冻融性能。各因素的交互作用对混凝土各性能有不同程度的影响，其中矿渣和硅灰掺量的交互作用对28 d抗压强度影响显著，粉煤灰与硅灰掺量的交互作用对质量损失率影响显著，粉煤灰与矿渣掺量的交互作用对相对动弹性模量影响显著。基于目标响应值和响应优化，本试验条件下矿物掺合料的合理配合比为粉煤灰、矿渣和硅灰掺量分别为20%、15%和10%(质量分数)。

为探究复合石灰石粉-粉煤灰-矿渣混凝土的抗冻融性能，对三种胶凝材料体系的混凝土，在四种不同水胶比下，进行快速冻融试验与压汞试验。从外观损伤、质量损失、相对动弹性模量及孔隙结构等方面研究其抗冻融性能退化规律。结果表明：在相同条件下，适当降低水胶比可以提高混凝土的抗冻融性能；与普通混凝土相比，由石灰石粉、矿渣和粉煤灰等矿物掺合料与水泥组成的复合胶凝材料体系，提高了混凝土抗冻融性能；因矿渣活性高于粉煤灰，“20%(质量分数,下同)石灰石粉+15%粉煤灰+15%矿渣”混凝土抗冻融性能弱于“20%石灰石粉+30%矿渣”混凝土；矿物掺合料能细化混凝土孔径，提升抗冻融性能。通过理论分析与试验数据回归，建立了不同胶凝材料体系下复合石灰石粉-粉煤灰-矿渣混凝土冻融损伤模型。

为了合理地设计和利用再生混凝土,在再生混凝土均匀化过程中,综合考虑原生骨料界面处较大的孔隙率、砂浆处的孔洞和微裂缝,以及骨料界面效应,同时结合扭转变形原理、Mori-Tanaka方法、微分法和Christensen三相模型,建立了一套可预测骨料界面效应下含初始缺陷再生混凝土弹性模量的模型。计算结果表明,当再生骨料取代率由0%增加到100%(质量分数)时,再生混凝土的弹性模量会降低24.4%,新水泥砂浆和原生骨料弹性模量的下降会导致再生混凝土的弹性模量出现不同程度的降低,预测模型能较好地预测界面效应下含初始缺陷再生混凝土弹性模量,并实现参数化分析。

为了研究不同龄期下自密实混凝土(SCC)与普通混凝土(NC)试件抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量的发展规律和差异,设计并浇筑了8组不同龄期(3、7、14、28、56、120、200、400 d)下的SCC与NC试件(强度等级均为C40),测试不同龄期下SCC、NC立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量。根据试验结果对比分析不同龄期下两种混凝土力学参数的发展规律与差异。结果表明,长龄期下两种混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量发展规律近似,均为早期(28 d以前)增长较快,后期(200 d以后)增长缓慢且趋于稳定。同强度等级下的SCC抗压强度及劈裂抗拉强度大于NC,弹性模量小于NC。长龄期(400 d以后)下SCC抗压强度比NC高25%左右,劈裂抗拉强度比NC高9%左右,弹性模量比NC小8%左右。NC实测弹性模量与规范公式计算值较吻合,SCC实测弹性模量大约为规范公式计算值的85.9%,采用NC弹性模量规范计算公式预测SCC弹性模量时需乘0.859进行修正。

当前基于视场分离技术的光学引伸计只能提高单个方向的应变测量精度，而在与之垂直方向上的测量精度不够高，即无法同时实现双向高精度应变测量，限制了其应用范围。因此，提出了一种双向视场分离技术，该技术由4个相同斜方棱镜旋转而成，并与远心镜头结合，设计了一种双向高精度光学引伸计。开展了不锈钢试样的循环加载实验来验证上述光学引伸计相较于普通光学引伸计的优越性。此外，还进行了不锈钢试件的4次单轴拉伸实验，该双向光学引伸计与电测法所测得的弹性模量和泊松比的最大误差分别为0.62%和2.86%，4次平均误差分别为0.41%和1.38%，表明该光学引伸计具有很高的应变测量精度。

为了快速准确地测量薄壁结构的局部弹性模量，提出了Lamb波双模共振法，采用脉冲激光作用薄板表面诱导产生Lamb波，结合频谱中的零群速度（ZGV）共振和厚度共振计算薄板的局部泊松比和局部体波波速，进而结合所测密度求得局部弹性模量。为了验证双模共振法的准确性，实验采用高频纵波探头和纳米压痕仪测量了相关参数。结果表明：Lamb波双模共振法利用S₁模态ZGV共振结合其他模态厚度共振或ZGV共振，能够快速准确地计算出薄板的局部泊松比和局部体波波速，这对于实现薄壁结构件弹性模量的在线监测具有重要意义。

采用熔融法制备了含有不同晶核剂的非化学计量比堇青石微晶玻璃, 通过DSC、XRD、FE-SEM、UV-VIS-NIR等测试方法研究了不同晶核剂对微晶玻璃析晶与性能的影响, 并用经典动力学方程(Johnson-Mehl-Avrami)分析了微晶玻璃的析晶动力学。结果表明,以P2O5和P2O5+ZrO2为晶核剂的微晶玻璃晶化机制均为表面晶化, 而以P2O5+ZrO2+TiO2为晶核剂的微晶玻璃则倾向于整体析晶。三组微晶玻璃在950 ℃晶化时主晶相为μ-cordierite, 当温度升高到980 ℃时开始转变为α-cordierite, 引入TiO2使α-cordierite的含量增加, 析出的晶体更加复杂致密。随着晶化时间延长, 与其他晶核剂相比, P2O5+ZrO2+TiO2组合晶核剂微晶玻璃在相同晶化时间内结晶度更高, α-cordierite含量的增加显著提升了微晶玻璃的力学性能, 但降低了透过率。在800 ℃/10 h+980 ℃/3 h热处理制度下, 以P2O5+ZrO2+TiO2为晶核剂的微晶玻璃弹性模量可达103 GPa, 断裂韧性为1.27 MPa·m1/2, 透过率为82.3%, 可满足用作移动终端领域的性能要求。