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关键词： 道路工程   智能感知器件   离散元模拟   沥青路面   力学特性  

摘要： 埋入式智能感知器件势必会与路面沥青混凝土材料产生交互影响,为研究器件布设深度、数目、形状以及分散情况对沥青路面材料力学特性及破坏形式产生的影响,利用PFC2D数值模拟软件,从细观角度出发,采用离散元数值模拟的方法建立了在单轴压缩模拟试验条件下沥青试样埋入智能感知器件后的离散元模型,通过模拟沥青混凝土试样在不同影响条件的破坏模式,分析了不同路面埋设深度、器件数目、器件形状和分散状态对含智能感知器件沥青混凝土试样的力学特性及破坏形式的影响规律。研究结果表明:内含智能感知器件的沥青混凝土试样的力学特性及破坏形式受器件数目影响较大,且试验过程中产生的应力集中现象多发生于感知器件边缘与沥青混合料接壤处;器件单元的形状外轮廓会对试样裂缝的开展产生引导作用,矩形感知器件影响下的沥青混凝土试样,其破坏裂缝多呈“V”字形开展,而梯形的智能感知器件在相同的试验条件下容易诱发试样内部产生沿梯形侧边45°的斜裂缝。在各种因素影响条件下,含智能感知器件的沥青混凝土试样以3个器件在试样中呈对角分布状态时的强度最低,稳定性最差,此种分散情况会造成试样最大化程度的破坏。

关键词： 材料力学   理论课程   实验课程   教学改革   项目式教学  

摘要： 材料力学在理论教学和实验教学过程中仍存在着一些问题,如有些教师的理论教学抽象、脱离实际工程应用,实验教学则简单乏味、缺乏新意。在国际化背景和应用型创新人才培养目标下,理论结合工程实际以及双语教学尤为重要。采用项目式的实验教学方法,通过优化力学实验内容、增加先进测试手段和有限元仿真分析,让学生以团队协作方式参与材料力学的实验课程,可全方位锻炼学生的动手操作能力、语言表达能力和论文撰写能力。

关键词： 氧化石墨烯   水泥基材料   力学性能   微观结构   分子动力学模拟  

摘要： 通过力学性能试验及扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等微观测试手段研究氧化石墨烯（GO）对水泥基材料力学性能及微观结构的影响。试验结果表明，相对于空白试样，掺量为0.02wt%的GO能够明显提高水泥净浆试块早期的抗压、抗折强度，同时GO的掺入改变了氢氧化钙（CH）晶体的聚集状态，细化了CH晶体尺寸，使水泥石结构更加致密。为了从原子/分子层面探究GO对水泥水化反应的影响机理，采用分子动力学模拟软件Materials Studio（MS）模拟水泥水化产物CH在GO表面的移动和聚集状态以及掺入GO前后，CH力学性能的变化。模拟结果显示，随着水化反应的进行，钙离子与氢氧根离子向着亲水含氧基团位点处移动，逐渐聚集在GO分子周围，加速CH晶体的形成，且掺入GO后，CH微观结构模型的杨氏模量相比未掺入GO的模型提高了26.9%，说明GO能够有效提升CH水化产物的力学性能，模拟结果与力学和微观性能试验结果具有较高的吻合度。

关键词： 明辨性思维   材料力学   专题化   教学改革  

摘要： 文章以《材料力学》课程为中心,以明辨性思维理念为指导,从课程目标的理念化融入、课程内容的专题化改革和第二课堂的实践探索三方面出发,明确教学大纲的明辨性思维育人目标,开展《材料力学》课程的明辨性思维教学改革研究.在工程案例引导下培养学生自主学习理论知识、独立分析工程问题和自我反思学习效果的能力,强化学生的明辨性思维能力,为《材料力学》课程专题化教学改革积累经验.

关键词： 本科力学   教学改革   教学评价   专题化设计   分权式考核  

摘要： 传统的力学教学模式通常是教师单向的强输出方式.文章通过实践开展了一些创新性教改探索,在教学方面,将传统知识点进行"模块式"重组,实现了"专题化"教学;在人才培养方面,按照学生专业特点,分类制定培养方案;在课程考核方面,基于不同的培养方案类别,设计不同的考核内容构成比例,并做适当地调整和侧重.通过近三年材料力学分权式教改项目的实施,实现了分类人才培养.在建立和完善复合型、创新型本科力学人才系统培养制度上,提供了一种探索方案.

关键词： 医用钛合金   多孔材料   增材制造   组织   力学性能  

摘要： 钛合金多孔材料具有与人体骨匹配的弹性模量,可有效解决金属植入物与人体骨弹性错配;其内部存在的大量孔隙有利于周围细胞的长入和新骨的生长,从而促进骨组织形成。近年来,增材制造(3D打印)技术被用于钛合金多孔材料制备,该方法可以精确控制孔隙参数,并且克服了因金属高熔点造成的制备困难。本文综述了作者团队在3D打印医用Ti-6Al-4V、纯Ti以及低模量钛合金多孔材料组织及力学性能的研究结果。对于Ti-6Al-4V两相合金,其疲劳性能受多孔结构设计和多种后处理的影响。纯Ti多孔材料较Ti-6Al-4V更优的疲劳寿命源于其更好的塑性和形变孪晶的应变硬化效应。低模量Ti2448合金的优异疲劳寿命则源于其超弹性提高裂纹萌生寿命,高韧性提高裂纹扩展寿命。最后展望了复杂生理环境腐蚀疲劳性能、多孔材料表面生物活化处理和新型医用金属体系多孔材料等发展方向。

关键词： 陶瓷修复体   力学性能   上釉  

摘要： 口腔陶瓷修复材料在试戴时或固定后需进行调磨,造成修复体的表面损伤,粗糙程度提高,强度下降,使力学性能变化。再上釉、抛光可以减少假体的表面粗糙度,恢复其表面光滑,是目前常用的陶瓷修复体表面处理工艺。上釉和抛光可以改善玻璃陶瓷的表面粗糙度(弯曲强度,硬度,断裂韧性),而且,抛光后的强化效果比上釉好。经过上釉和磨光处理后,氧化锆陶瓷的抗折强度和断裂韧性都得到了改善。学术界的观点比较统一;但是关于硬度变化存有争论,目前已有研究表明,硬度是氧化锆的内在属性,表面加工不能使其硬度发生变化,另外,还有一些研究表明,上釉和抛光可以降低表面裂纹增加氧化锆硬度。

关键词： 多孔材料   多孔复合材料   力学性能  

摘要： 具有开孔结构的网状多孔材料是一种优秀的工程材料,孔率是此类材料的一个最为基本的易测参量,而拉压行为是工程材料最为基本的力学性能。找出多孔材料基本力学性能与其孔率的关系,无疑可以为其性能调控提供很大的便利。通过分析该类多孔材料的八面体结构模型,进一步演化出网状多孔复合材料在压缩条件下的力学分析模型。从该分析模型出发,推演得出了该类材料在压缩时的安全承载和整体承载强度等力学关系。在这些力学关系中,孔率参数展示了其重要的作用。

关键词： 超疏水性   耐久性   表面润湿模型   测试方法   提升策略  

摘要： 超疏水材料因其独特的润湿性被广泛应用于防污防腐、水下减阻及油水分离等众多领域。然而,大多数超疏水材料在受到外界机械磨损后,容易造成其表面的微观结构塌陷或者低表面能物质消耗,而影响或丧失超疏水性能。通过对表面润湿模型的分析,阐明了两条增强超疏水材料力学耐久性的主体思路,并介绍了超疏水材料力学耐久性的典型测试方法及其特点;其次,基于国内外研究现状和发展趋势的分析与梳理,归纳了4种提升超疏水材料力学耐久性的策略,分别为设计微纳米多级粗糙结构、引入高分子粘结层、构建自相似结构及自修复功能化;最后,总结了提升超疏水材料力学耐久性所面临的挑战,并展望了其未来的发展前景。

关键词： 预制裂隙   单轴压缩   PFC2D   数值计算  

摘要： 为了研究含预制裂隙岩石的力学特性,制备不同角度的断续裂隙类岩石试件,对含裂隙岩石试件进行单轴试验,发现倾角40°断续裂隙的单轴抗压强度最大,60°次之,20°最小。使用PFC2D对试验过程进行模拟,并分析试验过程中微裂纹与应力的变化规律,发现岩桥强度对试件单轴抗压强度具有重要影响,通过对比发现数值模拟的应力-应变曲线的变化规律与物理试验结果基本一致。