Materials：土木工程中的材料测试 (第 2 版) 特刊文章精选 | MDPI 编辑荐读
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本期编辑荐读为您精选了发表在 Materials 期刊“Testing of Materials and Elements in Civil Engineering (2nd Edition)(土木工程中的材料测试 (第 2 版))”特刊的优质文章，内容涵盖土木工程材料的无损检测、性能测试、模拟研究等主题。希望能为相关领域的学者提供参考和新的思路，欢迎阅读。
Prof. Dr. Krzysztof Schabowicz
波兰，弗罗茨瓦夫理工大学
Materials 客座编辑
研究领域：建筑材料和构件的无损检测。
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01
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Application of the Acoustic Emission Method and Artificial Neural Networks to Assess the Damaging Effect of High Temperature on the Structure of Fibre-Cement Boards
应用声发射法和人工神经网络评估高温对纤维水泥板的结构损伤
Tomasz Gorzelańczyk, Krzysztof Schabowicz and Mateusz Szymków
https://www.mdpi.com/1835126
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本文介绍了高温对纤维水泥板结构破坏作用的研究结果。作者将纤维水泥板试件暴露在不同时间段的高温环境下，然后采用三点弯曲和声发射方法对其进行测试。通过这种方式，作者确定了临界温度及其对纤维水泥板结构影响的持续时间。本文还使用了人工神经网络来分析使用声发射方法获得的数据。分析结果显示，与对比试件相比，暴露于高温环境下的试件的登记声发射事件数量显著下降。此外，暴露于高温环境的板试件，在弯曲试验期间声发射能量显著增加，该现象可归结为由脆性断裂引起的脉冲。本文还证明，仅根据弯曲强度不足以确定高温对纤维水泥板结构的破坏作用。
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原文出自 Materials 期刊
Gorzelańczyk, T.; Schabowicz, K.; Szymków, M. Application of the Acoustic Emission Method and Artificial Neural Networks to Assess the Damaging Effect of High Temperature on the Structure of Fibre-Cement Boards. Materials 2022, 15, 6460.
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02
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The Impact of Microwave Drying on the Structure of Exemplary Soils—Insights Using X-ray Microtomography
微波干燥对土壤结构的影响——利用 X 射线显微层析成像
Łukasz Kaczmarek, Małgorzata Jastrzębska and
Tomasz Wejrzanowski
https://www.mdpi.com/1796362
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在土壤干燥领域，快速微波加热正在逐步取代传统技术。由于微波引起的比热传输，干燥过程可以显著改变土壤结构，进而影响土壤的机械和过滤特性。在本研究中，作者比较了非粘性土 (中石英砂（MSa）作为示例) 和粘性土 (主要由高岭石（siCl) 组成的粉质粘土) 的结构变化。对研究土样采用三种不同的干燥方法：空气干燥、常规烘箱 (Conventional Oven, CO) 干燥和微波炉 (Microwave Oven, MO) 干燥。作者使用 X 射线显微层析 (XµCT) 研究土壤结构，并通过图像分析方法进行详细描述。研究表明，加热方式对砂的结构影响可忽略不计，但对粉质粘土的影响显著。本文对这一现象进行了讨论和解释。
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原文出自 Materials 期刊
Kaczmarek, Ł.; Jastrzębska, M.; Wejrzanowski, T. The Impact of Microwave Drying on the Structure of Exemplary Soils—Insights Using X-ray Microtomography. Materials 2022, 15, 5891.
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03
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Identification of Parameters and Fatigue Life Assessment of the Road Pavement Lower Construction Layers under Heavy Construction Traffic
重型施工交通条件下路面下部结构层的参数识别和疲劳寿命评估
Piotr Mackiewicz and Bartłomiej Krawczyk
https://www.mdpi.com/1780626
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本文分析了在 0.1 和 0.15 MPa 荷载下，用轻型挠度计测试路基和路面结构下层的结果。测试结果表明，等效层模量低于 80 MPa 的层系统在 0.15 MPa 的载荷下会出现显著的非线性现象，此时用 0.1 MPa 的荷载识别可能等效模量 (一种常用的测试方法) 或不合适——因为它可能显著高估真实模量 (超过 34%)，从而显著高估结构的疲劳寿命。在进行最终层布置之前，应施加与结构层应力条件相对应的试验荷载，尤其在施工期间或临时交通管控条件下。为了验证上述假设，作者基于弹性模型对分层路面结构进行了数值计算，并在现场测试中确定了等效模量。研究发现，特别是在应用低承载能力的路面结构层系统时，有必要使用 0.1 MPa 荷载下的动态测试来确定模量校正系数，从而确保施工阶段和最终路面结构后续操作中各层耐久性的变化的准确估计。
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原文出自 Materials 期刊
Mackiewicz, P.; Krawczyk, B. Identification of Parameters and Fatigue Life Assessment of the Road Pavement Lower Construction Layers under Heavy Construction Traffic. Materials 2022, 15, 5646.
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04
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Both Plasticizing and Air-Entraining Effect on Cement-Based Material Porosity and Durability
塑化和引气效应对水泥基材料孔隙率和耐久性的影响
Aigerim Tolegenova et al.
https://www.mdpi.com/1687890
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本文从硬化水泥混合物的含气量、和易性、抗弯强度和抗压强度以及抗冻融性等方面分析了塑化和引气效应对使用聚羧酸醚高效减水剂 (Polycarboxylate Ether Superplasticizer, PCE)、引气掺合料 (Air-entraining Admixture, AIR) 或消泡剂 (Anti-foaming Agent, AF) 混凝土的影响。作者研究了 PCE、AIR 和 AF 的复合行为对硬化水泥砂浆 (Hardened Cement Mortar, HCM) 孔隙率和抗冻融性的影响；对增塑砂浆的抗冻融性预测方法进行了评价。结果表明，夹带的空气含量对水泥砂浆的稠度和稳定性、封闭孔隙率和混凝土的耐久性有有益的影响；取决于孔隙率参数的冻融系数 KF 可用于预测冻融阻力；随着塑化 (水灰比的降低) 和引气效应 (夹带空气含量的增加)，混凝土的抗冻性增加，结垢呈指数下降，水泥基材料有可能获得良好的抗冻性。
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原文出自 Materials 期刊
Tolegenova, A.; Skripkiunas, G.; Rishko, L.; Akmalaiuly, K. Both Plasticizing and Air-Entraining Effect on Cement-Based Material Porosity and Durability. Materials 2022, 15, 4382.
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05
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Design Solutions for Slender Bars with Variable Cross-Sections to Increase the Critical Buckling Force
增加临界屈曲力的变截面细长杆设计方案
Marius Florin Botis and Camelia Cerbu
https://www.mdpi.com/1810048
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本研究旨在提供一个有限元数值模型，用于比较分析如何在 (i) 沿杆横截面逐步变化的杆和 (ii) 沿轴惯性矩连续变化 (抛物线、正弦、三角形和梯形变化) 的情况下增加杆的稳定性损失的临界力。考虑到杆在土木工程中的大规模应用，本文对一端为销连接，另一端为简单支撑的杆件进行了分析。首先，描述了用于计算截面逐步变化的杆件临界屈曲力的分析模型。然后，给出了细长杆的有限元模型和所采用的假设。基于所提出的数值模型，作者使用 MATLAB 程序计算了结果，并用逐步变截面钢筋的分析模型进行了验证；数值模型适用于惯性矩沿杆轴连续变化的杆。结果表明，通过沿杆轴的第二惯性矩的梯形变化，当弹性场中发生屈曲时，与具有恒定截面的杆相比，临界屈曲力可增加 3.556 倍。此外，某些杆的横截面呈阶梯变化，其临界屈曲力近似等于惯性矩呈正弦变化的杆的临界屈曲力 (与具有恒定截面的杆相比，增加了 3.427 倍)。
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原文出自 Materials 期刊
Botis, M.F.; Cerbu, C. Design Solutions for Slender Bars with Variable Cross-Sections to Increase the Critical Buckling Force. Materials 2022, 15, 6094.
文案审校
凌天洋 博士研究生
湖南大学土木工程学院
Materials 期刊介绍
主编：Maryam Tabrizian, McGill University, Canada
期刊发表涵盖材料科学与工程研究相关各个领域的最新研究成果，包括但不限于高分子、纳米材料、能源材料、复合材料、碳材料、多孔材料、生物材料、建筑材料、陶瓷、金属等，以及材料物理化学、催化、腐蚀、光电应用、结构分析和表征、建模等研究领域在内的学术文章。
2021 Impact Factor | 3.748 (Q1*) |
2021 CiteScore | 4.7 |
Time to First Decision | 15.3 Days |
Time to Publication | 38 Days |
*Q1 (17/80) at category "Metallurgy and Metallurgical Engineering"
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