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关键词： 材料力学   课程思政   洛阳  

摘要： 围绕立德树人根本任务,结合新工科人才培养目标、高校地域特点,河南科技大学材料力学课程教学团队对课程思政元素开展了本地挖掘与实践。以 “压杆稳定”知识点课程教学为例,深入挖掘洛阳“天堂”所蕴含的思政元素,将其无缝融入课堂教学环节,实现了课程教学和思政教育的紧密结合,提升了新工科专业力学基础课程的协同育人效果。

关键词： 原位原子尺度   透射电子显微镜   位错   晶界   变形机制  

摘要： 原子分辨的材料力学性能实验方法具有原子分辨功能,可实现外力作用下材料的组织结构与缺陷相互作用,以及微观结构在时间-空间演化过程的观测。受制约于高空间分辨电子光学系统的要求,透射电子显微镜的物镜极靴空间极小,原子分辨的原位力学实验系统在国际领域长期没有突破,基本属于空白。本文综述了研究小组近二十年来围绕原子分辨材料力学行为的研究工作,包括研发原子分辨的材料力学行为实验系统,在实验系统基础上发展的实验方法及开展的相关科学研究。科学研究主要在多晶金属中的晶界塑性原子机制方面取得的较系统的工作,包括发现晶粒转动位错攀移机制、晶界滑移机制、晶界位错攀移与阶错(disconnection)反应机制、晶界位错锁形核与解锁机制、晶界迁移与扩散机制、晶界发射偏位错形核孪晶机制、孪晶界位错塞积与位错交滑移机制等。上述实验系统和相关科学仪器研发上取得的进展为原子尺度动态观测材料弹塑性力学行为和界面弹塑性机制的研究提供了方法学基础。晶界塑性原子机制的科学发现有助于发展先进结构材料体系。

关键词： 钨   合金元素改性   第二相改性   力学性能   抗辐照损伤  

摘要： 文章综述了合金元素对钨基材料力学性能的影响,并讨论了合金元素增强钨基材料在D、He离子等不同辐照条件下的损伤行为。重点讨论了合金元素改性、第二相与合金元素复合改性中组分设计对钨基材料性能的影响。改性钨基材料所添加的元素有Re、Ta、V等,第二相颗粒有Y2O3、La2O3、TaC、HfC、ZrC、TiC等。合金元素改性钨基材料相比于纯W在强度、硬度和韧性等力学性能以及高温热稳定性上得到了明显的改善。合金元素与第二相改性钨基材料较纯W具有更高的抗D、He离子辐照损伤性能,第二相颗粒能抑制钨在辐照下的缺陷形成和D、He元素的滞留,减少辐照损伤。

关键词： 芦苇纤维   PE   木塑复合材料   力学性能  

摘要： 以芦苇纤维作为增强体,以高密度聚乙烯(HDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)共混物作为基体,制备芦苇纤维/聚乙烯(PE)复合材料。探讨了芦苇纤维用量对复合材料力学性能以及微观结构的影响。结果表明:当LLDPE和HDPE的质量比为30∶70、芦苇纤维用量为30%时,所得复合材料的综合性能较好;静曲强度达到最高值25.9 MPa,较PE共混材料提升了12.1%;拉伸强度达到最高值22.3 MPa,较PE共混材料提升了14.4%;冲击强度为6.7 KJ·m^(-2)。

关键词： 玄武岩纤维   磷石膏   响应面法   力学性能  

摘要： 为了探明玄武岩纤维的直径、长度、掺量及其两两交互作用对磷石膏基复合材料力学性能的影响机制并实现其多目标优化,采用Box-Behnken响应面法(RSM)设计实验,并建立了复合材料28 d抗压、抗折强度的多项式回归模型。结果表明,纤维掺量对复合材料力学性能的影响最为显著,而直径与长度的交互作用、长度和掺量的交互作用分别是影响其抗压强度和抗折强度的关键性因素,这主要是源于基体在压缩和弯曲过程中的受力特性和不同参数下纤维在其中所产生的应力效应不同。对纤维参数进行优化得出最优条件:纤维直径为13µm、长度为9.439 mm、纤维质量分数为1.023%,该条件下复合材料抗压、抗折强度分别为31.878、6.347 MPa,模型验证实验相对误差分别为2.02%和5.09%,模型精确度高,拟合效果好,表明RSM可用于纤维增强石膏基复合材料的强度预测和纤维参数优化。

关键词： 开孔泡沫金属   波动应力   理想吸能效率   材料力学  

摘要： 泡沫金属材料在防护吸能领域有着重要的应用前景,深入研究泡沫金属及其相关结构的冲击力学性能十分必要。通过Φ50 mm的分离式霍普金森杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)装置对开孔泡沫金属Fe、Ni、Fe-Ni合金(50 mm×10 mm)进行动态冲击试验。试验分析了应变和应变率对其力学性能及吸能特性的影响,通过对其峰值应力、波动应力、理想吸能效率等参数的对比分析多种冲击速度下不同泡沫金属材料的抗压强度与吸能性,为建筑、航天等工程的使用提供理论基础。研究结果表明:高冲击速度下峰值应力增大且Fe-Ni合金抗压强度最高,不同材料泡沫金属均存在波动应力且压密阶段时间各不相同。应变率介于600~1150时泡沫金属Ni吸能性最优,该区间外Fe-Ni合金更优。当应变率大于1000时,Fe-Ni合金理想吸能效率增幅较大,相较于700时提高了48%、为最优理想吸能材料。

关键词： 随机纤维网络材料   力学性能   微观结构   本构关系   数值模型  

摘要： 随机纤维网络材料广泛存在于生物材料和人造复合材料中,具有密度低、孔隙率高、比表面积大、变形能力强、比性能优异和结构可调控等优势,在过滤吸收、隔热减振、化学催化、组织工程、柔性电子和航空航天等领域中发挥了重要作用。与传统的均匀连续介质相比,随机纤维网络材料具有十分复杂的内部微观结构,因而对其力学性能的研究始终围绕着探索微观结构特征与宏观力学响应之间的关系展开。针对随机纤维网络材料力学性能综述,主要包括微观结构表征和力学性能研究评述两个方面,总结了试验测试、本构关系和数值模拟等方面的研究成果及其所面临的关键问题,对随机纤维网络材料力学性能的研究发展趋势进行了展望。

关键词： 线性叠加原理   弯曲挠度   切变模量   弯扭组合变形   材料力学实验   扭转实验   实验台   实验仪器  

摘要： 为了丰富材料力学实验内容,采用弯扭实验台测量不锈钢空心圆管的切变模量。针对现有弯扭实验台,用百分表分别测得构件的弯曲挠度和弯扭组合变形,根据线性叠加原理,可以计算出扭转产生的变形,从而可以计算出切变模量。为了进一步验证实验结果,并与有限元仿真结果进行对比。与用扭转实验台测得的结果对比,误差在5%以内,与仿真结果对比误差大于10%,此方案可以提高实验仪器的使用率同时加深学生对材料力学知识和实验与理论差异的理解。

关键词： 金尾矿   碱激发   充填材料   力学性能   微观分析  

摘要： 以金尾矿为骨料、粉磨后的金尾矿(简称金矿粉)为前驱体原料,以氢氧化钠+水玻璃为碱激发剂,采用碱激发方式制备充填材料,研究了金矿粉颗粒细度、碱激发剂模数及掺量对充填体力学性能的影响。结果表明,当金矿粉磨矿时间60 min(粒度d 50为5.939μm)、碱激发剂水玻璃模数及掺量分别为1.2和60%时,充填体28 d抗压强度为854.2 kPa,满足GB/T 39489—2020《全尾砂膏体充填规范》对充填体强度的要求。在碱激发剂作用下,金矿粉发生水化反应,生成大量硅铝酸盐凝胶,形成密实稳定的结构,使充填体具有良好的力学性能。

关键词： 三维打印   碳纤维   复合材料   力学性能   混合定律  

摘要： 针对三维打印(3D打印)连续碳纤维热塑性复合材料力学性能计算需求,结合3D打印熔融沉积成型工艺特点,考虑填充率和沉积线角度等工艺参数影响,对传统复合材料混合定律进行改进,提出一种基于改进混合定律计算预测3D打印连续碳纤维增强热塑性复合材料结构件拉伸强度和模量的新方法。研究表明,在不同填充率下,所提出的基于改进混合定律计算得到的拉伸强度与实验结果更加接近,平均预测误差为1.8%;而根据传统复合材料混合定律计算拉伸强度与实际测试结果相比,平均预测误差为11.6%;相较传统复合材料混合定律,所提改进混合定律计算方法平均预测误差减小9.8%。研究结果为3D打印连续碳纤维增强热塑性复合材料结构件力学性能的可调可控打印提供了一种可行的理论计算方法。