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关键词： 第一性原理   钨   石墨烯   力学性质   抗辐照  

摘要： 通过第一性原理计算研究了钨/石墨烯/钨复合材料相比于纯钨金属在力学与热学性质方面的变化,并用氦原子-空位缔合缺陷模拟核聚变辐照损伤评估等离子体辐照条件下的性能.计算结果表明:钨/石墨烯/钨复合材料的体积弹性模量、杨氏模量与剪切模量呈现一定程度的下降,但是提升了钨基材料的延展性;钨/石墨烯/钨复合材料的热膨胀系数有所增加,但是具有较高的最小热导率.本文阐述了石墨烯界面层可以对基体杂质与缺陷进行吸附的独特机制,通过这种机制,钨/石墨烯/钨复合材料在力学、热膨胀系数以及最小热导率有更低程度的衰减,这显示了钨/石墨烯/钨复合材料在抗辐照性能方面具有较大的应用潜力.

关键词： 稀土基抛光垫   聚氨酯材料   纳米氧化铈   力学性能   单体  

摘要： 为了开发出能在保证材料一定气孔率的同时,仍然具有较高的力学性能的稀土基聚氨酯抛光垫材料,考察了调节单体种类和比例来调控材料力学性能的可行性。首先采用一锅法,通过改变软段单体和硬段单体的种类和比例来调节材料基体中的交联程度,得到了一系列机械性能可调的稀土基聚氨酯材料。然后利用红外光谱仪、场发射扫描电子显微镜、硬度仪和万能试验机等对聚氨酯材料的表面结构、力学性能进行了系统研究,探究了不同单体以及不同单体比例对聚氨酯材料力学性能的影响规律。实验结果表明,通过调整软段单体和硬段单体的种类和比例,可以有效调控聚氨酯材料的力学性能。其中,软段单体为PPG330、硬段单体为TDI的RPU-S-4复合材料的表面硬度达到86 HA,最大断裂应力达到13.73 MPa,杨氏模量为17.71 MPa;软段单体为PPG2000、硬段单体为TDI∶PM200=0.4∶0.6的RPU-H-3复合材料的表面硬度达到78 HA,最大断裂应力达到15.62 MPa,杨氏模量为21.32 MPa。

关键词： 纤维增强复合材料   力学性能   仿生设计制造   层间性能   抗冲击性能  

摘要： 仿生螺旋结构纤维增强复合材料是受生物外骨骼和鳞片微观结构启发而设计的一种新型复合材料。该结构通过在单向铺层中引入的层间转角，能够显著降低复合材料在受载时的层间应力，从而提高层间粘接性能和抗冲击能力。本文综述并评价了仿生螺旋灵感的来源、常见的构型与制备工艺、静/动态力学性能的研究现状及应用前景，分析了仿生螺旋复合材料的动/静态力学响应及其力学机理，仿生螺旋铺层作为一种新兴设计思路对提升纤维增强复合材料刚度、强度及韧性等具有显著优势。通过总结现有仿生螺旋结构在复合材料领域的研究进展与不足，对未来的发展方向进行了探讨与展望。本文的研究成果对于设计力学性能优异的仿生复合材料具有重要的理论和实践指导意义。

关键词： 镁锂基复合材料   TiC颗粒   显微组织   力学性能  

摘要： 强度不足是限制镁锂合金材料研究和应用的难题之一，复合化是提高金属材料强度的一条有效途径。本文采用搅拌铸造法制备了颗粒增强xTiC/LA123复合材料，并对其进行轧制变形。通过XRD、SEM和力学性能测试，研究TiC颗粒对铸态及轧制态xTiC/LA123复合材料力学性能及显微组织的影响。结果表明：随着TiC含量的升高，铸态复合材料晶粒尺寸降低，强度先升后降，在TiC的质量分数为6%时强度最高，屈服强度及抗拉强度为152 MPa和156 MPa。轧制后TiC颗粒沿轧制方向呈流线状分布，且强度变化规律与铸态复合材料规律一致，随TiC含量升高先上升后降，屈服强度及抗拉强度升至237 MPa和252 MPa，比铸态分别提高了43%和44%。

关键词： 材料力学   虚拟仿真   有限元模拟   复杂变形   工程结构分析  

摘要： 结合中原区域经济特色，利用有限元分析优势，搭建了黄河水利枢纽工程中水轮发电机主轴变形的数字化虚拟仿真实验平台。该平台利用Unity 3D构建虚拟场景，基于国产有限元分析软件Simdroid进行模拟分析，根据实际工程参数提供多种互动场景和丰富的实验条件。学生可自主设计载荷工况，通过数字化虚拟仿真实验结果能够了解构件内应力应变分布和变化，提高对复杂受力变形体进行力学分析的能力，强化对材料力学理论知识理解。

关键词： 热塑性复合材料   无纺结构   碳纤维长度   纤维取向   图像识别  

摘要： 碳纤维增强热塑性复合材料因其环保、轻质高强的优势而被广泛应用。在生产加工碳纤维（CF）时，企业常面临部分纤维质量或规格不达标而只能废弃的问题，若能有效地利用这些废弃纤维，不仅能降低成本，还能提升环保效益。利用公司生产过程中的CF尾料，短切成50 mm和70 mm，采用非织造技术，将CF与改性后的聚丙烯纤维（PP）混合均匀，制备碳纤维/聚丙烯纤维混合毡（CF/PP）。经模压成型后，测试复合材料的力学性能。借助图像识别软件ImageJ统计碳纤维毡和复合材料中CF的排布情况，实现纤维取向度定性和定量表征，讨论不同长度CF的取向和力学性能的关联性。CF在梳理和铺网过程中，较多纤维沿梳理方向排列。纤维取向的定量结果显示，梳理方向（CD）上，模压过程中PP纤维熔融使得CF在层内伸直度提高，±45°范围内，50复材-CD的纤维取向分布比50毡-CD提高10.8%；纤维取向和力学性能变化趋势一致，50复材-CD与70复材-CD的纤维取向分布比值为1.16，其拉伸强度的比值为1.17，弯曲强度的比值为1.06。

关键词： 碳纤维   聚酰胺6   聚多巴胺   纳米四氧化三铁   界面性能  

摘要： 在碳纤维增强热塑性复合材料中,碳纤维(CF)与热塑性树脂基体间的界面强弱对其整体力学性能有巨大的影响。为改善CF与聚酰胺6(PA6)的界面性能,利用多巴胺(DA)的聚合与黏附特性,将纳米相四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))引入到CF表面进行协同修饰,通过简单的浸渍共沉积,利用DA的氧化自聚合在CF表面构建聚多巴胺/纳米四氧化三铁(PDA/Fe_(3)O_(4))涂层。对CF改性前后表面微观结构与化学特性进行了表征,结果表明PDA/Fe_(3)O_(4)上浆剂能够显著提高CF表面的粗糙度与化学活性,加强纤维与树脂基体的机械啮合作用与化学相互作用。与未改性CF/PA6复合材料相比,制备得到的改性CF/PA6复合材料表现出优异的力学性能,其弯曲强度、层间剪切强度分别提高了30.8%和29.1%。

关键词： 应变硬化碱激发复合材料   混杂纤维   PP纤维   PE纤维   轴拉性能   轴压性能   成本分析  

摘要： 应变硬化碱激发复合材料(SHAAC)兼具低碳环保和高韧性的优点,但高昂的成本限制了其工程应用。为降低成本,研究采用PP纤维替代PE纤维,开发了一种混杂PE/PP纤维SHAAC,并通过轴压与轴拉试验及成本分析,探讨了不同PP纤维替代率(0%、25%、50%、75%和100%,体积分数)对混杂PE/PP纤维SHAAC的轴压、轴拉性能和成本的影响。结果表明:采用PP纤维替代PE纤维时,SHAAC的轴压、轴拉强度及裂缝控制能力随着纤维替代率的增加而降低,但在PP纤维替代率低于75%时,SHAAC仍可呈现伪应变硬化和多缝开裂现象;当PP纤维替代率为50%时,SHAAC极限拉伸应变最高(8.40%),且能保持较高的轴压和轴拉性能,同时成本可降低29.00%,且综合性能与成本比值最高。

关键词： 人工智能   混凝土材料   力学性能预测   数据训练   模型优化  

摘要： 本研究聚焦于人工智能技术在混凝土材料力学性能预测中的应用。通过收集混凝土样品在不同条件下的实验数据,包括水胶比、砂石比、含水率、固化时间等关键因素,我们利用神经网络、支持向量机、决策树等多种人工智能算法对数据进行训练和学习。研究结果显示,所构建的人工智能模型能够精准预测混凝土的压强、弯曲强度及韧性等关键力学性能指标,预测结果与实际实验数据高度吻合。这一研究为混凝土材料力学性能的精准预测提供了新的方法,有助于优化混凝土材料设计,提升建筑质量。而在模型优化方面,通过正则化、参数调整等方式,进一步增强了模型的稳定性和准确性。本研究表明人工智能在混凝土的力学性能预测上有着广泛的应用前景和潜力,不仅能够提高预测精度,还能够为混凝土材料的优化设计提供有力的数据支持。

关键词： 材料力学   一流课程   教学探索  

摘要： 梳理了材料力学一流课程建设现状,分析了材料力学一流课程建设过程中存在的困境。基于一流课程建设要求,提出了精简教学内容、开展线上线下混合式教学、丰富教学模式、增设虚拟仿真实验和实践环节、引入课程思政和科研拓展等教学改革手段,为材料力学一流课程建设提供参考。