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关键词： 热塑性聚合物   注塑成型   短纤维增强复合材料   纤维取向   力学性能  

摘要： 短纤维增强聚合物基复合材料（SFRPC）具有复杂的细观结构，掌握纤维取向分布（FOD）规律是短纤维复合材料力学建模的前提。然而，由于纤维取向统计需要收集大量的纤维信息，通过传统手动标注读取显微图像的方式人工成本高且耗时长，统计效率与精度均难以保证。本文利用图像分析算法捕获纤维截面几何特征，发展了相应的纤维取向分布图像处理技术，实现了FOD信息的快速统计。探究了图像分析算法中关键参数的合理取值范围，并针对挤出注塑成型工艺制备的短玻纤增强和短碳纤增强聚醚酰亚胺复合材料（SGF/PEI 和SCF/PEI）进行微观结构表征，将统计的纤维状态信息传递至类层合板（LAA）与Fu-Lauke模型框架，进而预测了不同体积分数下两种复合材料的模量与强度，预测结果与有限元模拟结果、拉伸试验测试结果均吻合良好。本文将纤维取向分布图像处理技术与复合材料力学性能预测方法相结合，有助于更高效准确地理解短纤维增强复合材料的构效关系，对于复合材料结构设计具有较高的指导作用。

关键词： 材料力学   课堂理论教学   实验教学   教学改革   创新能力  

摘要： 材料力学作为一门能解决工程实际问题的独立学科，既在机械、航空航天等工科专业的基础课与专业课间起桥梁作用，也是后续力学课程的理论基础。本文通过分析材料力学课程的特点与现状，针对现行教学中存在的问题，提出课程教学方法的改革方案与研究思路，并从课堂理论教学和实验教学两方面进行了探讨。同时讨论了如何加强实验教学和理论教学的有机结合、考核制度和课程达成度的完善等，以期达到提高教学质量、培养新工科背景下高素质创新型人才的目的。

关键词： 高熵合金颗粒增强钛基复合材料   拉伸破坏   有限元仿真   界面层   随机分布  

摘要： 为了研究界面层厚度对HEAp/Ti复合材料力学性能的影响以及拉伸过程中复合材料的破环行为，使用ABAQUS有限元分析软件对单颗粒和多颗粒模型进行不同界面层厚度建模。模拟结果表明随着界面层厚度的增加，界面层上的应力也变大。复合材料拉伸破坏主要是基体开裂和界面脱粘。在拉伸过程中，复合材料的裂纹首先在界面层处萌生，随着载荷的增加，裂纹沿颗粒在基体中扩展。

关键词： 金属材料   室温   拉伸   影响因素   Q235低碳钢  

摘要： 以Q235低碳钢材料为例,研究了拉伸速度、样品尺寸、预拉伸因素在室温下对金属材料力学性能测试的影响。随着拉伸速度的增加,金属材料抗拉强度和屈服强度都有不同程度提高,断裂伸长率有所降低。随着样品尺寸的减小,金属材料抗拉强度,屈服强度有所增加,断裂伸长率有一定程度降低。当尺寸过小时,金属材料抗拉强度和屈服强度有所下降。预拉伸后,材料抗拉强度几乎不变,屈服强度有明显提高,预拉伸使材料断裂伸长率降低。

关键词： 高分子材料   力学性能   体育器械  

摘要： 体育器材的力学性能设计需要了解拟用材料的机械性能。高分子复合材料的力学性能通常不像传统材料那样容易获得,在这种情况下,可以将微观力学建模与CAD软件结合使用。基于高分子复合材料部件之间部分界面粘附的假设,使用微观力学模型来预测复合材料的弯曲模量。研究发现,部分粘附模型既实用又准确。部分粘附模型通过考虑界面处的“有效剪切值”来解释部件之间的粘附。该模型与玻璃、木材和碳纤维增强聚乙烯的实验数据进行了比较。结果表明,碳纤维的粘附系数在0.1之间,玻璃纤维为0.5,木纤维复合材料为0.8。结果表明,与模拟高分子材料的综合结构相比,使用微观力学模型预测高分子复合材料的力学性能可以减少计算机处理时间和文件大小,且不会降低模拟精度。

关键词： 材料力学   HTPB复合固体推进剂   空化冲击   绿色回收   全级配   细观损伤   界面相   FDP算法  

摘要： 为研究高频空化冲击作用下的HTPB复合固体推进剂热力耦合行为及细观损伤机制,提出一种考虑颗粒/基体间实际界面相的三维全级配HTPB固体推进剂细观模型构筑方法,区别于在颗粒/基体界面间嵌入虚拟内聚力界面单元的传统细观模型,进一步建立起空化微射流冲击作用下的固体推进剂热力耦合细观力学模型,分析了细观尺度上的固体推进剂破碎规律、损伤行为、局部应力应变和温度分布情况。结果表明,空化微射流作用在AP颗粒上后,导致AP颗粒直接破裂,随着冲击程度的增加,AP颗粒与HTPB基体间界面层受到冲击作用而破裂;固体推进剂在空化微射流冲击后的最大应力值为34.27MPa、应变值为1.314;应力波传递过程由于受到AP颗粒、Al颗粒和界面相的阻碍作用而发生传递路径的改变;空化冲击固体推进剂过程的最大温度值由于断裂能、内能和摩擦能的逐渐累积而呈现出逐步增长的变化特征,且最大温度值为24.59℃,在距离空化微射流较远位置的固体推进剂由于传热系数较低而无明显温升。

关键词： 职业本科   材料力学   OBE理念  

摘要： 本文以职业本科“材料力学”课程为载体,结合发展中遇到的问题,探索职业本科课程如何在OBE理念的指导下进行教学设计,并将OBE理念贯穿于教学设计的各个环节。对职业本科发展进行了改革与探索,并确定课程目标、改革陈旧的教学模式、改进课程的教学方法和对课程教学评价进行多元化设计。上述改进可以明显改善学生学习的积极性并提升学生职业能力和操作技能,这为OBE理念在职业本科教学改革中应用提供良好的借鉴。

关键词： 材料力学   梁受力分析   教学方法  

摘要： 梁构件的受力分析是材料力学教学当中的重要内容,完整并透彻掌握不同类型梁构件在不同外力、支撑方式下的剪力、弯矩分布是后续梁截面应力、挠度以及强度等核心教学内容的基础。现阶段梁剪力、弯矩的教学主要采用固定例题讲解的方式,缺乏互动性及多样性,制约了材料力学的教学效果。采用MATLAB梁受力分析工具箱实时演示不同截面形状、尺寸梁构件在不同支撑条件、载荷下的剪力弯矩分布及变化,极大地拓宽了授课方式的多样性与交互性,提高了材料力学的教学效率与效果,促进了学生学习的积极性,满足了学生课后自主探索的需求,值得推广使用。

关键词： 超材料   神经网络   力学性能   预测  

摘要： 超材料是具有特殊机械性能的工程结构材料,可以通过设计单胞结构,定制超材料的力学性能。提出一种基于多保真度神经网络的超材料力学性能预测方法,采用拉丁超立方采样与物理试验、有限元分析等方法,构建包含两个保真度数据集的初始数据库。基于低保真度数据集,训练获得低保真度神经网络。冻结低保真度神经网络的通用特征层,对特定特征层基于高保真度数据集进行重训练,获得多保真度神经网络。将待预测结构件作为多保真度神经网络的输入,多保真度神经网络的输出即为预测得到的超材料力学性能。研究表明,所提出的方法预测精度与效率显著优于传统方法,为超材料的优化设计奠定了基础。

关键词： 混杂SiC颗粒   铝基复合材料   卷积神经网络   力学性能预测   相场裂纹扩展本构  

摘要： 目的提高混杂SiC颗粒增强铝基复合材料的韧性,利用卷积神经网络预测其力学性能,以得到力学性能关键因素的影响规律。方法首先,通过实验得到了铝基复合材料的力学性能数据。其次,基于相场裂纹扩展本构,采用Python代码批量生成了不同构型参数的代表性体积单元,并利用Abaqus软件进行了有限元仿真(FEM)。通过代码实现了建模与仿真的一体化构建,利用得到的仿真数据,建立了神经网络模型,并实现了对复合材料力学性能的预测。建模前,对数据进行预处理和筛选,以提高数据质量并降低模型复杂度。最后,建立卷积神经网络,并优化模型的超参数。结果通过建立的神经网络模型,实现了对复合材料力学性能的有效预测。极限强度的预测误差保持在−7%~8.5%,能耗的预测误差保持在−5%~6%,预测精度较高。结论通过结合实验、仿真和卷积神经网络模型,可以更有效地预测混杂SiC颗粒增强铝基复合材料的力学性能,从而为材料设计和制备提供指导。