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关键词： 纳米硅水泥基材料   填充效果   耐久性   协同作用  

摘要： 纳米技术是一项尖端技术,已被证明对多种工程方面有益。在水泥基复合材料中加入纳米二氧化硅可以提高其强度和耐久性,本研究将纳米二氧化硅进行改性后作为添加剂,生产可持续的高性能水泥基材料。从力学性能、耐久性等方面评价了掺入改性纳米二氧化硅材料的性能。掺加1%~2%改性纳米二氧化硅可使水泥基材料的抗压强度提高8%~13%,抗折强度提高23%~26%,经过试验确定在水泥基材料中加入1%的改性纳米二氧化硅是改善上述性能最适当的利用水平。

关键词： “慕课西行”   材料力学   直播见面课   教学设计  

摘要： 2021年秋季,湖南工学院与塔里木大学同上“慕课西行——材料力学”直播见面课。见面课采用多元化的教学方式,以专题的形式开展,以起到巩固知识点、提升能力、价值塑造的作用。以弯曲应力内容为例,对材料力学直播见面课教学设计的多个关键环节进行研讨,引用传统文化元素进行课堂导入、拉近学生与力学知识点之间的距离,采用知识迁移的方式回顾知识点、强化学生记忆,设计趣味例题考查学生对知识的掌握程度、训练学生的思维,合理利用案例教学提升学生解决实际问题的能力,利用模型设计开展游戏化教学,培养学生理论联系实际的能力。总体而言,见面课取得良好的教学效果,对同类课程建设具有一定的借鉴意义。

关键词： 纳米氧化铝   力学性能   固井   油井水泥基复合材料   抗压强度  

摘要： 低温环境会降低油井水泥基复合材料的水化速率,导致水泥石力学强度发展慢,不能满足固井作业的要求。为提高水泥石早期强度,室内评价了纳米氧化铝粉末对油井水泥基复合材料流变性、失水量和稠化时间等常规性能的影响规律,同时研究了不同含量纳米氧化铝水泥石的抗压强度、抗折强度和抗冲击强度力学性能,并对水泥石进行微观分析。结果表明:纳米氧化铝会增大水泥浆流变性,改善水泥浆浆体稳定性,缩短水泥浆稠化时间,降低水泥浆失水量,在油井水泥基复合材料中应用需要掺入合适的分散剂和缓凝剂。同时,纳米氧化铝可以明显提高水泥石抗压强度、抗折强度和抗冲击强度,对水泥石早期力学性能改善效果显著。使用纳米氧化铝制备的油井水泥石微观结构致密。

关键词： 颗粒增强金属基复合材料   随机源   材料随机性   多尺度有限元  

摘要： 20%(体积分数)SiC_(p)/2009Al复合材料的准静态拉伸实验结果表明,其失效应变等力学参数具有明显的分散性。采用多尺度有限元的方法研究了两类随机源对20%SiC_(p)/2009Al宏观力学性能的影响。通过对一系列含随机源的细观多颗粒代表体积单元模型进行准静态拉伸模拟,得到了材料失效应变和断裂能各自的随机分布特征及两者之间的相关性特征,然后结合宏观试样模型,实现了实际材料内不同区域材料性能随机性的表征。研究表明,宏观有限元结果与实验数据的吻合性较好,且由于考虑了随机源的影响,宏观有限元结果还能够很好地模拟失效应变等的分散性特征。

关键词： 材料科学   工程导向   教学体系  

摘要： 阐述材料科学课程的特点、教学设计、教学实践,包括以工程实际为导向、注重教学理念,以综合能力为目标、优化教学内容,重构教学体系、建立实践平台、改进教学模式、多种考核方法相结合。

关键词： 聚酰胺10T   碳纤维   注塑工艺   纤维长度  

摘要： 以高温聚酰胺10T(PA10T)为基体,制备碳纤维增强聚酰胺10T复合材料(PA10T/CF),研究复合材料注射成型的工艺参数对复合材料力学性能的影响。通过对复合材料的纤维保留长度进行分析,得到最佳平均保留长度为295μm,同时得到优化的注塑工艺参数为注塑温度330℃,注塑压力50%(注射压力最大值的50%),注射速率70%(注射速率最大值的70%),保压压力50 MPa,模具温度30℃。分析扫描电子显微镜(SEM)表征结果可知,不同纤维含量的PA10T/CF复合材料采用优化工艺参数成型时,其样品断面呈韧性断裂且CF均匀良好地分散。

关键词： 数字图像相关技术   随机采样一致性算法   弹性区间自动定位   自动化、非接触式测量   应力及应变   弹性模量及泊松比   最小二乘拟合  

摘要： 为了对材料在拉伸变形状态下弹性模量、泊松比等力学性能参数进行动态的视觉测量,基于数字图像相关技术和随机采样一致性原理,提出了一种针对材料在拉伸变形状态下的应变、弹性模量和泊松比等多种力学性能参数的动态测量和计算方法。首先,利用数字图像相关技术,测量出了材料变形试件点对间的位移、应力及线应变值;其次,基于随机采样一致性原理,自动确定了材料的弹性区间;在变形试件的弹性区间内,运用最小二乘拟合法准确获取了材料的弹性模量和泊松比;最后,常温环境下,对两种金属材料进行拉伸实验,实时计算和显示了试件的变形情况以及试验机拉伸过程中的参数变化量。实验结果表明:采用该方法可以准确地对材料弹性模量和泊松比进行动态视觉测量,且弹性模量测量精度平均可达0.86%,泊松比测量精度平均可达0.97%。研究结果表明:该力学性能参数的动态测量和计算方法基本可以满足工业检测行业材料性能参数的测量精度标准。

关键词： 钻井液漏失   裂缝封堵   堵漏材料   特征参数  

摘要： 井漏是指钻井液大量漏入地层的现象,是油气资源勘探和开发过:程的主要挑战之一。井漏事故的发生不仅会消耗大量钻井液,同时会引发井塌、卡钻等工程事故,严重拖慢钻井进度。目前,最广泛的解决方案是使用物理堵漏材料在裂缝中形成高强度封堵带,而堵漏效果与堵漏材料特征参数密切相关。本文对堵漏材料的摩擦系数、破碎率以及抗压强度进行了测量评价,得出以下结论:1)堵漏材料的颗粒粒径越小、强度越低,摩擦系数越大;2)随着堵漏材料目数、加载压力的增加,破碎率越低;3)随着刚性堵漏颗粒粒径的增加,堵漏颗粒的强度降低。进一步分析发现,当果壳和云母的颗粒粒径增大约53%时,堵漏材料强度降低15%。测试结果为堵漏材料设计以及堵漏模拟实验提供了必要参数和参考依据。

关键词： “互联网+”   材料力学   教学改革  

摘要： 《材料力学》作为高校机械类专业学生本科必修的一门理论基础课程,在“互联网+”的发展背景下,将“线上学习”与“线下学习”相融合是一项重要措施。基于此,本文作者提出的新型教学方法实现了网络教学与传统教学优势资源的有效结合,充分利用在授课前、授课中以及课后学习时间促进学生学习主动性,提高学生学习积极性,培养学生创新能力与综合素质。

关键词： 纤维增强复合材料   孔隙   力学性能  

摘要： 纤维增强复合材料(FRCs)由于其优异的力学性能被广泛应用于以航空航天为代表的高端装备制造领域。然而,在FRCs的加工过程中,经常会形成孔隙,从而对复合材料的物理和力学性能造成很大的影响。因此认识到FRCs中孔隙的重要性,并系统分析孔隙对机械性能的影响是非常必要的。本文总结了国内外相关孔隙对FRCs的不同力学性能的研究,其中包括层间剪切、拉伸、压缩和弯曲强度以及断裂韧性和疲劳寿命,为更好地理解孔隙的影响,并合理利用孔隙制备更高性能的轻质高强FRCs提供参考。