摘要：为制备兼顾多孔性和高强度的水凝胶,本研究利用循环冷冻和冷冻干燥联用设计和制备了一系列聚乙烯醇水凝胶。从聚乙烯醇溶液的浓度、循环冷冻次数、单次冷冻时长三个方面对水凝胶的力学性能、内部微观形貌、含水量进行了研究。结果表明：以质量分数14%浓度的聚乙烯醇水溶液经过3次循环冷冻过程（16h冷冻,8h解冻）和液氮冷冻冰干后的支架,再经溶胀平衡后得到的PVA水凝胶具有最佳的力学性能,此时PVA水凝胶的拉伸强度为5.74MPa,断裂伸长率为347%;改变循环冷冻次数可有效地调节PVA水凝胶的含水量;水凝胶力学性能提高来源于体系结晶度的增大。

摘要：为了研究贮料重度对仓壁卸料压力和流态的影响,该研究进行了室内试验和数值模拟分析。室内试验采用自主设计的半圆柱形平底圆筒仓,仓壁嵌入定制的压力传感器量测仓壁压力,通过摄像机记录流态演化过程。贮料选用重度不同平均粒径为5.5 mm的陶球颗粒(以下简称陶粒)和大豆,各进行了5组卸料试验。并进行了离散元(discrete element method,DEM)数值模拟。最后,综合试验结果和数值模拟结果,结合颗粒物质力学基本原理,分析了贮料重度对流态演化及仓壁压力分布的影响。结果表明:陶粒和大豆的流态演变过程相似;静止区边界在卸料前期和中期处于稳定状态,贮料静止区角度为54.03°,高度为0.310 m,卸料后期,表面流动边界面开始与静止区边界面以28.5°相交,并最终滞留在仓底附近形成角度为28.5°,高度为0.120 m的“滞留区”;贮料重度越大,仓壁压力变化越剧烈;峰值压力作用点在距离仓壁底部约3/10高度处;在卸料最初(卸料时间5 s,占总卸料时长的1.43%),陶粒和大豆的仓壁压力均发生剧烈突增:陶粒峰值增幅为263%,大豆峰值增幅为257%,该现象为实践中筒仓破坏多出现在卸料初期提供了试验支持。基于细观层面的力链网络演化,证实了重度大的陶粒通过力链网络传递到仓壁的压力更大,仓壁压力波动性与力链的断裂、重构和结拱起始、结拱完成和拱塌落有直接的对应关系。研究建立了从细观力链网络传递、力链断裂、重构与宏观仓壁压力分布的直接联系,研究结果可为筒仓结构设计提供理论支撑与试验依据。