摘要：数值化和智能化技术正在推动材料科学的发展,尤其是在材料设计、优化和制造方面。有限元分析、分子动力学、第一性原理计算和多尺度建模等数值化技术,能够有效预测材料性能并优化设计。同时,人工智能和大数据分析通过机器学习,促进了新材料的发现和逆向设计。智能制造结合自适应控制系统,实现了生产过程的自动化和实时优化,进而提高制造效率和精度。尽管面临数据不足和计算成本的挑战,随着技术的进步,材料科学正朝着更加精准和自动化的方向发展。Numerical and intelligent technologies are advancing materials science, especially in materials design, optimization and manufacturing. Numerical techniques such as finite element analysis, molecular dynamics, first-principles calculations, and multiscale modeling can effectively predict material properties and optimize design. Meanwhile, artificial intelligence and big data analytics facilitate the discovery of new materials and reverse design through machine learning. Intelligent manufacturing combined with adaptive control systems enables automation and real-time optimization of the production process, which in turn improves manufacturing efficiency and precision. Despite the challenges of insufficient data and computational costs, materials science is moving towards greater precision and automation as technology advances.

摘要：为了准确、快速预估沥青路面沥青层永久变形,以江西省泉南高速吉莲段为试验路段,从全温域角度出发,引入分区分级分层的思想,即温度分区、轴载分级、路面分层,建立了全温域条件下基于叠加原理的沥青路面永久变形预估方法.通过实测及模型计算得到沥青路面全年温度分布、沥青层沿深度的温度分布曲线和全年轴载分布.根据三轴重复荷载试验建立了SMA-13、AC-20、AC-25三种沥青混合料永久应变黏弹性力学修正模型,确定了不同温度区间的平均修正系数,可求解不同温度和偏应力下不同荷载作用次数的沥青混合料永久应变.通过原点增长累积和反算累积叠加两种方法计算得到设计年限内沥青路面沥青层的永久变形.计算结果表明,泉南高速吉莲段按原点法和反算法的容许永久变形使用年限分别为6年和12年。反算法准确度更可靠,更贴合实际。同时,提出了全温域条件下基于叠加原理的沥青路面永久变形预估修正模型,并建立了基于全温域温度分布的沥青路面温度区间内的平均永久变形量与荷载作用次数关系方程和永久变形与温度区间内的平均永久变形量、温度分布频率的关系方程,为全温域条件下沥青路面永久变形快速预估提供一种新方式.

摘要：针对锻模新型飞边结构——阻力墙,对其结构参数进行了优化研究。通过应用部分析因设计方法,对阻力墙结构参数的效应进行了分析,筛选出了关键因子。将得到的设计变量应用拉丁超立方抽样,对得到的样本点进行有限元模拟。以阻力墙结构参数为变量、有限元模拟结果为响应,建立代理模型。采用线性加权法将所得近似模型转化为单目标函数,利用粒子群算法进行全局寻优,最后应用遗传算法对该优化问题进行了比较和验证。结果表明,采用粒子群算法能够得到最优化的阻力墙结构参数,且收敛速度远高于传统遗传算法。

摘要：针对传统模锻工艺中飞边槽结构的不足,在综合常规飞边槽与楔形飞边槽优点的基础上,提出锻模新型飞边结构形式——阻力墙。以减少模具磨损和降低成形载荷为目标,通过优化分析得到最佳阻力墙结构参数,为阻力墙的应用提供设计依据。应用拉丁超立方方法对阻力墙结构参数进行抽样,对所得样本进行有限元模拟。将模拟结果作为响应,以阻力墙结构参数为变量,分别建立模具磨损和成形载荷的Kriging模型。基于上述近似模型,采用线性加权法将磨损Kriging模型和载荷Kriging模型转化为单目标函数,利用遗传算法进行全局寻优,得到优化的阻力墙结构参数。采用该方法,充分利用Kriging模型适合计算机仿真的优点,并利用遗传算法适合求解隐式函数优化问题的特点。以曲轴为例,验证了阻力墙的优化设计应用。

摘要：通过调节铋的前驱体与溴化物盐的相对物质的量比,采用简便的一锅溶剂热法制备了具有可调的铋含量和氧空位的Bi/BiOBr纳米复合材料。详细的表征表明,BiOBr表面上的Bi纳米粒子和{110}面上的氧空位是在此过程中同时制造的,以乙二醇(EG)用作溶剂,可将Bi^(3+)还原为金属Bi,并同时形成氧空位。光催化性能表明,Bi/BiOBr纳米复合材料在降解Cr(Ⅵ)和亚甲基蓝(MB)方面表现出优于同类材料的光催化活性,Bi/BiOBr的去除效率高度依赖于Bi的含量和氧空位。在所有制备的样品中,Bi含量为5.0%的样品在4 h可见光照射下表现出最高的光催化活性,其中Cr(Ⅵ)和MB的去除率分别达到97.3%和90.5%。机理研究表明,Bi/BiOBr纳米复合材料具有明显的可见光驱动光活性,归功于氧空位和金属Bi的表面等离子共振(SPR)效应,有助于增强可见光的收集和光生电子-空穴对的分离效率。本工作为Bi含量可控且伴随氧空位形成的异质结构材料的设计提供了一种新方法。

摘要：将金属磁记忆技术引入到混凝土内部钢筋的锈蚀检测当中,根据锈蚀试件表面的磁场变化信息来定位其锈蚀区域,同时半定量化评估其锈蚀程度.首先对钢筋混凝土试件进行定位锈蚀,随后采用自主设计的磁记忆扫描设备进行检测,分析得到沿试件固定方向的磁感应强度分布曲线B_y-y,B_y-z以及反转高度曲线z_f-y.利用B_y-y曲线交点间的区域来定位试件的锈蚀区域,根据z_f-y曲线中反转高度z_f值可半定量评估试件的锈蚀程度.结果表明:此方法可以实现混凝土未开裂期间的钢筋锈蚀检测,并能排除混凝土保护层厚度对检测效果的影响,具有较高的检测灵敏度.

摘要：为防止X70钢在强酸环境中的腐蚀行为,开发新的缓蚀剂成为迫切需求。以2-氯甲基吡啶、炔丙醇和溴代十四烷为原料,经炔化、季铵化得缓蚀剂溴化-N-烷基炔醇吡啶(NTHPB),其结构经核磁共振谱(^(1)H-NMR、^(13)C-NMR)、质谱(MS)和红外光谱(FTIR)证实。采用失重法、极化曲线法和交流阻抗法评价了NTHPB在5 mol·L^(-1) HCl中对X70钢的缓蚀性能,用扫描电镜、X-衍射仪、紫外光谱和接触角研究了NTHPB在X70钢表面的吸附行为。结果表明,NTHPB对X70钢的缓蚀性能非常优异,5×10^(-5 )mol·L^(-1)的NTHPB在60℃、5 mol·L^(-1) HCl中对X70钢的缓蚀率高达99.54%,且缓蚀率随NTHPB浓度的增加而增加,随温度的升高而降低。NTHPB在X70钢表面的吸附属于物理和化学混合吸附的自发放热过程,遵循Langmuir等温吸附规律。本研究为抗强酸、高性能缓蚀剂的开发设计指明了新的方向。

摘要：本文对排水沥青路面水稳定性进行研究,通过浸水马歇尔稳定度试验、肯塔堡飞散试验和冻融劈裂试验对比分析高黏沥青和两种温拌高黏沥青混合料的水稳定性,并引入高精度河流动力学水槽试验系统,设计冻融循环-动水冲刷-劈裂耦合试验,研究温拌高黏沥青混合料的水稳定性,在不同冲刷高度、冲刷速度和冲刷时间下对三种OGFC-13型高黏沥青混合料的质量损失率和劈裂强度比进行研究。试验结果表明:高黏沥青混合料残留稳定度有超100%的现象,三种沥青混合料浸水飞散损失量均在11%以下,且冻融劈裂强度比在95%以上,试验结果无明显差异,现行试验方法无法有效评价温拌高黏沥青混合料的水稳定性;冻融循环-动水冲刷-劈裂耦合试验中,冲刷速度和时间对高黏沥青混合料水稳定性影响最大,冲刷3 d后质量损失率可达4%,经30 L/s的速度冲刷后,高黏沥青混合料的质量损失率超过5%,劈裂强度比降至85%以下;温拌高黏沥青混合料的水稳定性可采用冻融循环-动水冲刷-劈裂耦合试验进行评价。

摘要：为扩展研究新-旧沥青界面再生融合行为的方法,量化表征界面再生融合速率、融合程度等参数,通过构建新-旧双层沥青试样模型,分别基于动态剪切试验(DSR)测试试样界面的再生流变特征,基于分子动力学系统(MS)模拟试样界面的再生机制和过程,同时验证不同试验条件下试样界面再生流变特征测试结果。研究结果表明:随着新添沥青标号的增加,新-旧沥青界面再生融合程度显著增大,再生融合速率明显提高;随着加热时间的增加,新-旧沥青界面再生融合程度逐渐增大,但再生融合速率呈指数递减;随着加热温度的增加,高标号新添沥青的界面再生融合程度和界面再生融合速率均呈线性增大,而低标号新添沥青呈抛物线形增大;分子动力学系统模拟计算结果与动态剪切流变特征实测结果具有较好的关联性,表明选取的分子结构模型和计算参数合理,采用分子动力学技术模拟新-旧沥青界面再生融合行为的方法和思路是可行的。

摘要：数字图像处理技术是一种前瞻性、智能化技术,已广泛应用于工业、交通、医学等领域。沥青混合料的均匀性直接关系到沥青路面的路用性能和使用寿命,是导致沥青路面早期破坏的主要因素之一。基于数字图像处理技术的沥青混合料均匀性评价方法具有检测频率高、费用低、操作便捷、客观性强、实时连续等特点,一直备受广大工程研究者和建设者的关注。运用数字图像处理技术评价沥青混合料均匀性时,数字图像处理和均匀性算法是决定评价结果的关键。目前,国内外研究学者重点围绕图像去噪技术、图像阈值分割方法、均匀性评价方法等方面已取得丰富的研究成果,例如分析了图像采集的影响因素、图像增强方法适应性、粘连颗粒分割原理和集料识别特征参数,利用二维图像技术或CT扫描三维图像技术分析沥青混合料集料分布,建立均匀性算法、评价指标及标准,定量评价沥青混合料的均匀性。但是,目前沥青混合料均匀性数字图像评价方法及评价标准国内外尚未形成统一的规范。沥青混合料施工过程中摊铺均匀性和压实均匀性快速、实时、连续的数字图像评价技术报道较少。因此,沥青混合料均匀性数字图像评价技术在图像采集、数字图像处理、均匀性算法、实时预警反馈、程序开发等方面仍需进一步探索和研究。本文针对沥青混合料均匀性数字图像处理技术,探讨了沥青混合料均匀性数字图像评价方法的研究进展和发展方向。首先概括了国内外沥青混合料数字图像处理技术,然后综述了沥青混合料摊铺表面和压实沥青混合料表面集料二维均匀性及结构集料三维均匀性评价方法,最后分析了沥青混合料均匀性数字图像处理技术面临的问题并展望其前景,以期为沥青混合料均匀性数字图像检测评价技术的工程应用提供参考。