乏燃料反应器中的主传动系统为面齿轮传动,其处在高温浓硝酸中工作且要求地震条件下不被损坏,为合理设计其强度,研究了该面齿轮传动的动载特性。阐述了面齿轮啮合原理和特性;基于集中质量法建立了面齿轮传动的动力学模型,考虑了制造与安装误差、时变啮合刚度、齿面腐蚀、地震等因素对其动载特性的影响,推导了面齿轮传动系统的微分方程;利用龙格库塔法求解该微分方程,获得了安装误差、地震和腐蚀等因素作用下面齿轮传动的动载荷,进一步分析了激励因素对动载系数的影响规律。结果表明,腐蚀和地震是引起动载系数大幅增加的关键因素;在所考虑的多因素综合作用下,动载荷小于驱动载荷的2倍。

为研究西部氯盐渍土地区混凝土中氯离子结合能力,采用高浓度氯化钠溶液,进行了混凝土长期浸泡试验,对混凝土中结合氯离子含量分布规律、结合氯离子含量与自由氯离子含量的关系、氯离子结合能力随扩散深度和浸泡时间的变化规律,以及环境对氯离子结合能力的影响进行了研究。结果表明,结合氯离子含量沿扩散深度呈现出先增长后降低的规律,存在含量峰值,在同一扩散深度处,约为自由氯离子含量的56%。氯离子结合能力试验值沿扩散深度和浸泡时间呈波动变化规律,其值明显高于其他氯离子环境,受环境影响明显。

采用湿-烘循环的试验方法，以PVA纤维体积掺量和烘干温度为参数，研究了PVA纤维增强水泥基复合材料（PVA-FRCC）的抗氯离子侵蚀性能。结果表明：湿-烘循环作用下，随着PVA纤维体积掺量逐渐增加，PVA—FRCC试件氯离子平均侵蚀深度变化幅度较小，而氯离子最大侵蚀深度逐渐降低。与同等条件下混凝土相比。氯离子最大侵蚀深度约降低20．9％-48．9％，同时，同一侵蚀深度处自由氯离子浓度明显降低。随着烘干温度的升高．PVA—FRCC试件氯离子平均和最大侵蚀深度增长明显；相同侵蚀深度处自由氯离子浓度明显增加。PVA纤维体积掺量和烘干温度对PVA—FRCC抗氯离子侵蚀性能有较明显的影响。

通过运用灰色理论,建立满足精度要求的GM(1,1)模型,预测冻融环境中PVA-FRCC使用寿命。结果表明:GM(1,1)模型的方差比C<0.35,小误差概率P>0.95,精度良好,可用于PVA-FRCC的寿命预测与分析;掺入PVA纤维可延缓PVA-FRCC相对动弹性模量的下降趋势,PVA纤维掺量为1%的PVA-FRCC相对动弹性模量下降曲线最平缓;在相对气温很低的长春,PVA纤维体积掺量为1%的PVA-FRCC抗冻使用寿命可达143年。

对纤维体积掺量为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCC)圆饼试件进行了自由落锤冲击试验,应用对数正态分布对试件的冲击失效概率进行了分析。结果表明,在相同失效概率时,PVA-FRCC试件初裂冲击次数与终裂冲击次数随着PVA纤维体积掺量的增大而增大;在相同PVA纤维体积掺量时,试件初裂冲击次数与终裂冲击次数随着失效概率的增大而增多;相同失效概率时,试件终裂冲击次数明显多于初裂冲击次数。对数正态分布可较好地分析PVA-FRCC的冲击失效概率。

研究了钢筋约束聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(Polyvinyl alcohol fiber reinforced cementitious composites,简称PVA-FRCCs)的单轴受压力学性能。通过抗压试验获得棱柱体试件的应力-应变全曲线,计算获得峰值应力、峰值应变、弹性模量等参数,并系统地分析了纤维体积掺量、掺合料(粉煤灰和硅灰)对上述参数的影响。此外,通过对试验数据和已存模型的比较,获得了一个能够描述其应力-应变全曲线的非线性本构模型。

分析了PVA纤维水泥基复合材料在盐冻环境下的损伤原理及特性,以快速盐冻试验下实测数据为基础,验证了基于损伤原理提出的混凝土冻融抛物损伤模型,并基于抛物模型对盐冻环境下PVA纤维水泥基复合材料进行了寿命预测。

通过不同PVA纤维体积率在3d、7d、14d、28d、56d、90d及120d龄期的立方体抗压强度试验,得到纤维体积率和龄期对PVA纤维增强水泥基复合材料立方体抗压强度变化规律的影响并建立了预测模型。结果表明,PVA纤维的掺入不能增加立方体的抗压强度,但可以提高抗压强度前期的增长速率,增强前期强度,弥补了粉煤灰的掺入导致PVA-FRCC立方体抗压强度前期不足的缺陷。并且,PVA纤维具有阻裂作用。龄期影响着抗压强度的增长速率在整个过程中的变化。所建立的PVA纤维增强水泥基复合材料立方体抗压强度预测模型,拟合优度较好,误差较小,并具有收敛性,符合PVA纤维增强水泥基复合材料抗压强度的发展规律。