传统成型工艺制备的导电复合材料内部导电通路分布不可控，且难以实现复合材料的电学与力学性能的匹配。利用选择性激光烧结技术快速制备了类金刚石结构石墨骨架素坯，并经过二次固化、真空压力浸渍酚醛树脂溶液以及高温碳化等后处理工艺改善石墨骨架电学以及力学性能，并将环氧树脂与之“复合”，制备了石墨/环氧树脂复合导电材料。通过正交试验，研究了石墨骨架结构特征参数对导电复合材料的电导率和抗弯强度的影响。研究结果表明：键半径R为决定复合材料电导率的主要因素，但对于其抗弯强度为较次要因素；键长L对复合材料的电导率和抗弯强度皆为较主要因素；当键长为6 mm、键半径为1.4 mm、键角为120°时，可获得力学性能和导电性能相协同的新型导电复合材料。

装药参数是影响近爆作用下钢筋混凝土构件毁伤效应的重要因素, 研究不同装药参数对构件毁伤的影响规律, 对改进战斗部设计、优化火力打击方案具有指导意义。采用长径比为5.5、装药质量为10 kg、轴线与柱轴线方向平行的圆柱形装药, 在比例距离r=0.2 m·kg-1/3处开展了钢筋混凝土单层排架结构厂房的支撑柱的近爆毁伤试验, 并设置了球形装药的对比试验。试验结果表明: 圆柱形装药的毁伤效果强于球形装药, 试验数据验证了数值仿真模型的可靠性。以圆柱形装药的长径比、炸高、药量和作用距离为研究因素, 为各因素分别确定3个水平, 利用正交模拟试验法设计并获得9种不同装药参数工况下钢筋混凝土的爆炸毁伤仿真结果, 分析得到了圆柱形装药参数对钢筋混凝土柱毁伤效应的影响规律: 圆柱形装药的药量对毁伤程度影响最大, 长径比的影响次之, 炸高对毁伤程度的影响最小; 当4.5≤L/D≤6.5时, 装药长径比越大对构件的毁伤效应越大; 当炸高分别为1/4、1/2和3/4柱高度时, 装药在1/4柱高位置处爆炸对支撑柱的毁伤效果最佳。

碲是新型先进铝合金的微合金化元素, 可提高合金强度、 塑性、 耐热性和耐蚀性。 针对先进铝合金研发、 生产和应用过程提出的微量碲的准确、 快速检验需求与国内外检测标准缺乏铝合金中碲元素分析方法的现状, 基于电感耦合等离子体原子发射光谱法开展了铝合金中碲的分析方法研究。 研究确定了样品消解方法, 考察优化了分析谱线、 观测方式、 射频功率与雾化气、 等离子体气和辅助气流量等光谱仪的工作参数。 确定的条件参数如下, 射频功率: 1.20 kW, 雾化气流量: 0.75 L·min-1, 等离子体气流量: 12.5 L·min-1, 辅助气流量: 1.0 L·min-1, 轴向观测方式, 选择214.282 nm作碲的分析谱线。 准确称取0.10 g铝合金试样, 加入5.0 mL高纯水、 5.0 mL盐酸和1.5 mL硝酸加热溶解后定容至100.00 mL。 以0.100 g高纯铝为基体, 采用基体匹配法建立铝合金中碲校准曲线溶液, 校准曲线线性相关系数达0.999。 方法的检出限为0.002%, 定量限为0.005%, 测定结果的相对标准偏差（RSD）不大于5%, 方法加标回收率为96%~109%, 合成样品的测定结果与理论值相符, 偏倚小于GB/T 20975.25—2020规定的再现性限。 该方法具有灵敏、 准确、 快速、 绿色等优点, 可用于铝合金中微量碲的分析, 填补了国内外铝合金中碲元素分析的方法空白, 为含碲新型先进铝合金的研发与应用过程的质量控制提供了技术支撑。

基于光声光谱原理的气体浓度检测是光声技术最典型的应用。 与其他光谱气体检测方法相比, 光声气体检测技术主要具有结构简单、 探测器不受波长限制、 零背景噪声、 成本低等优点。 它在气体检测领域得到了广泛的认可和应用。 作为光声光谱气体检测系统的核心部件, 光声池的性能将直接影响系统的检测结果。 因此, 光声池的优化设计已成为该领域的研究热点。 当前, 针对光声池的优化主要是基于系统静态条件, 关于光声池腔内气体流动性能及动态时间响应的研究报道较少。 由于光声池在动态检测条件下的气体扰动及系统检测噪声具有一定影响, 因而对于光声池的相关参数进行进一步的探索与优化, 改善光声池腔内气体流场分布、 动压特性及其气体浓度平衡时间对于提升光声光谱的气体检测性能具有重要意义。 为此, 以传统的圆柱形光声池为基础, 基于三维流场数值模拟方法建立了光声池腔内流场的稳态和瞬态模拟模型, 计算获得了光声池腔内气体流场分布及其气体浓度平衡响应规律, 结果表明, 减少光声池腔内气流流速及优化光声池中的过渡结构将会改善气流引发的动压波动以及缩短腔内气体浓度调节时间。 以光声池的缓冲腔与谐振腔过渡处圆角、 辅助孔数量、 辅助孔半径、 辅助孔中心圆半径以及进气速度5个参数为因素, 以谐振腔轴线中点处动压值和气体浓度调节时间为考察指标, 采用数值模拟和正交试验设计与熵权法相结合的方法, 获得了光声池的相关参数对动压值影响的主次影响顺序为: 辅助孔半径>辅助孔数>进气速度>过渡圆角>辅助孔中心圆半径; 对调节时间影响的主次顺序依次为: 进气速度>辅助孔半径>辅助孔数=辅助孔中心圆半径>过渡圆角, 为平衡指标的影响, 将多目标参数优化问题转化成单目标优化问题, 客观地给出动压值和调节时间的权重分别为0.49、 0.51。 在研究参数范围内, 获得了其最佳参数组合为: 缓冲腔与谐振腔过渡处圆角为3.0 mm、 辅助孔数量为8个、 辅助孔半径为3.5 mm、 辅助孔中心圆半径为22.5 mm、 进气速度为0.06 m·s-1, 优化后的光声池谐振腔轴线中点处动压值为9.4×10-4 Pa, 腔内气体浓度调节时间为141 s, 相较于优化前的指标, 动压值相对降低了88.1%, 调节时间相对降低了17.5%, 两项指标均得到优化提升, 优化效果较为理想。 研究方法与结论可为光声池的优化设计和拓展研究提供重要参考。

建筑固废在破碎为再生骨料过程中产生的砂粉具有填充和火山灰效应, 为实现建筑固废绿色再生利用提供新途径。本文以废砖、废混凝土为原材料制备混合型再生砂粉(再生复合微粉、再生细骨料)和再生粗骨料。采用正交试验方法结合室内击实试验、冻融试验、干缩试验探究混合型再生砂粉对水泥稳定碎石耐久性能的影响, 确定混合型再生砂粉的最佳组成, 运用SEM结合能谱分析揭示混合型再生砂粉对水泥稳定碎石耐久性能影响的机理。结果表明, 经冻融循环后试件的抗压强度损失值均小于基准试件, 最大降幅为1163%, 干缩应变最大增幅为6975%。混合型再生粗骨料对水泥稳定碎石最佳含水量、抗冻性能影响最为显著; 混合型再生细骨料降低试样抵抗变形的能力, 对其干缩性能影响高度显著。混合型再生砂粉可以有效改善混合料的密实度, 火山灰效应使试件Ca/Si比降低52.83%。极差分析可确定混合型再生复合微粉、再生细骨料、再生粗骨料最佳替代量依次为40%、20%、40%(质量分数)。研究成果可为再生材料在道路工程水泥稳定碎石基层应用提供参考。

为探究厚板激光切割过程中工艺参数对切割断面质量的影响，使用奔腾激光自主研发的30000 W超高功率光纤激光切割机对40 mm厚304不锈钢进行四因素、五水平正交试验，分析残差结果，得到各工艺参数对切割断面指标（上下切缝宽度、垂直度以及上部、中部、下部板材粗糙度值）的影响规律。结果表明：上下表面切缝宽度影响主次为离焦量、辅助气压、激光功率、切割速度；垂直度影响主次为切割速度、离焦量、激光功率、辅助气压；粗糙度影响主次为激光功率、离焦量、辅助气压、切割速度。残差分析结果表明，超高功率激光切割40 mm厚304不锈钢优化工艺参数如下：激光功率为20000 W、切割速度为200 mm/min、辅助气压为18 bar、离焦量为+11 mm。

为了解决废弃农作物青稞秸秆的资源处置问题, 将废弃青稞秸秆在室外自然焚烧后再经过煅烧及研磨处理, 从而制备成新型生物质硅掺合料。通过正交试验设计对青稞秸秆灰(HBSA)的制备条件及设计参数进行初步分析与二次验证; 采用响应面优化分析方法建立响应面预测模型, 对HBSA的制备条件进一步优化分析, 从而验证正交试验结果的合理性; 基于灰熵关联分析, 确定了HBSA的活性影响因素的主次关系; 采用多种微观测试技术对最优条件下制备的HBSA的微观结构进行测试分析, 进而揭示HBSA能够作为活性掺合料的原因。结果表明, 当二次煅烧温度为600 ℃、煅烧时间为2 h、研磨时间为2 h时, HBSA的活性最高, 相对活性指数高达1.06。响应面优化方法能够有效用于HBSA的活性制备参数设计, 响应面预测模型具有较高的预测精度, 较好地验证了正交试验结果的准确性。煅烧温度的灰熵关联度最大, 应作为HBSA制备过程中的首要控制因素。HBSA具有较细的粒度、较大的比表面积和较高的活性SiO2含量, 有效促进了HBSA的活性效应。

本文以SiO2、Al2O3、ZnO、CaO、MgO为主要原料制备锌尖晶石-透辉石体系微晶玻璃, 利用自增韧技术提高了该体系微晶玻璃的力学性能。采用正交试验研究各热处理工艺参数对该体系微晶玻璃力学性能的影响, 探究了微晶玻璃的晶相比例、微观形貌与其力学性能之间的关系。结果表明, 提高透辉石相比例可显著提高微晶玻璃断裂韧性, 但比例过高则会降低微晶玻璃抗弯强度, 因此制备高韧性、高抗弯强度的微晶玻璃时需要柱状晶体交错和粒状晶体填充其间隙, 起到协同强化的作用。基础玻璃经750 ℃保温2 h+810 ℃保温2 h+880 ℃保温2 h+950 ℃保温2 h后, 微晶玻璃断裂韧性达5.1 MPa·m1/2, 抗弯强度达255 MPa, 维氏硬度为8.3 GPa。

保温性能和抗冻性能对衡量功能一体化材料耐久性, 以及促进绿色节能、减排具有重要影响。借助正交试验方法, 以聚苯乙烯(EPS)掺量、水胶比、聚甲醛(POM)纤维掺量为影响因素, 开展EPS轻型混凝土的力学性能、保温性能及抗冻性能试验, 并对试验结果进行极差分析和AHP-CRITIC混合加权分析, 得到综合性能最佳的EPS轻型混凝土基础配合比。结果表明: EPS掺量对EPS轻型混凝土力学性能影响最大, POM纤维能显著提高EPS轻型混凝土的抗拉强度, 水胶比对EPS轻型混凝土力学性能影响最小; 当EPS掺量为35%(体积分数)、POM纤维掺量为0.9%(质量分数)、水胶比为0.21时, EPS轻型混凝土的力学性能最优; 在冻融循环下, EPS轻型混凝土冻融损伤满足二参数Weibull分布模型, 该模型能较好地反映EPS轻型混凝土冻融损伤变化规律。