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ISBN: (纸本)9787550900547

关键词： 针织复合材料   刚度   强度   断裂韧性  

摘要： 针织复合材料与单向纤维增强复合材料和别的纺织复合材料(如机织、编织增强复合材料)相比,具有生产率高、制造费用低、断裂韧性高、冲击抗力好及对复杂形状易于成型等优点,特别适用于制造复杂形状的构件(有低的形成阻力)。此外,针织工艺速度快、费用低,几乎许多平的和网形或近网形织物能用现有的针织机生产。介绍了针织复合材料预形件的制造工艺以及面内和面外的力学性能,并与机织复合材料进行比较。

关键词： 题解   高等学校   材料力学  

ISBN: (数字)9787564046095 ISBN: (纸本)7564046090

摘要： 本书以国家教委对材料力学教学基本要求的内容为主，共十三章，每章均分为“基本内容与基本要求”、“典型例题与解题方法”、“课外训练习题”三部分。其例题与习题均从近期国内外优秀教材中精选，可使读者达到举一反三的目的。

关键词： 层间错动带   抗剪强度   复合岩土体   材料力学   水电站   地下厂房  

摘要： 层间错动带作为一种结构疏松、性状软弱、多层产出、厚度不一、分布随机、延展性强、危险性大的薄层带状岩土系统，曾给世界各国带来大量山体滑坡、边坡和坝体失稳等岩体稳定性问题和地质灾害。随着岩体工程逐渐向深部发展以及水电站深埋地下厂房的大量兴建，层间错动带对地下厂房围岩稳定的威胁也日益凸显，其抗剪强度特性及其对大型深埋高边墙洞室群整体稳定性的影响已成为一个亟待解决的研究课题。本文面向这一课题需求，依托白鹤滩水电站这一典型重大工程，以该水电站地下厂房区域出露的层间错动带为研究对象，基于现场和室内剪切试验结果，研究了层间错动带、层间错动带/母岩接触面对层间错动带岩体剪切力学特性的影响;针对大型数值网格模型中层间错动带的厚度大于其真实厚度数倍，实为层间错动带与一定厚度的上下母岩组成的“虚拟岩体”的情况，建立了符合该“虚拟岩体”力学行为的本构模型;探讨了层间错动带厚度及强度参数的空间变异特性对该岩体强度和变形特性的影响;基于上述研究成果对该水电站地下厂房洞室群的开挖过程进行了模拟仿真与整体稳定性评价。本文取得的结论和研究成果如下：　　 (1)基于白鹤滩水电站典型层间错动带(C2、C4和C5)和层间错动带/母岩岩接触面的室内剪切试验，揭示了该层间错动带的剪切力学特性。试验结果表明，层间错动带与土/岩接触面的力学行为均表现为无剪胀行为的理想弹塑型;层间错动带的蠕变特性不明显，在实践中可以不予考虑;土/岩接触面的剪切力学行为与接触面的形貌密切相关：接触面越粗糙，其抗剪强度越高。　　 (2)基于白鹤滩层间错动带的室内和现场剪切试验结果，对影响白鹤滩层间错动带抗剪强度的几大因素(不均匀性及试样扰动、试样尺寸、黏粒含量、初始饱和度)进行了对比分析。结果表明：①试样的强烈不均匀性是导致层间错动带强度试验数据离散并难以确定强度参数的主要原因;相较而言，试样扰动对试样强度离散性大的影响要小一些;②试样中的粗颗粒具有随机分布特征是室内直剪试验获得的摩擦角要大于现场直剪试验获得的摩擦角的主要原因之一;③黏粒含量是影响层间错动带抗剪强度的重要因素：随着黏粒含量的增加，摩擦角有减少而粘聚力则有增加的趋势;④初始饱和度对层间错动带的抗剪强度影响有限;⑤试样尺寸和不均匀性对层间错动带抗剪强度的影响不如黏粒含量的影响明显。　　 (3)针对影响层间错动带岩体抗剪强度的两大关键因素——层间错动带厚度及抗剪强度的空间变异特性，建立了描述其空间变异特性的概率模型。采用Bayesian统计方法基于已有工程的层间错动带抗剪强度参数数据，对小样本条件下的白鹤滩层间错动带抗剪强度参数进行了统计分析，建立了考虑互相关性的抗剪强度参数联合概率分布模型。基于典型探洞层间错动带的实测剖面图，采用等间距提取剖面中层间错动带厚度的方法获得大量数据样本，并对之进行统计分析，获得了描述其厚度空间分布特征的概率模型。　　 (4)基于室内和现场力学试验结果，结合前人研究成果，紧扣层间错动带厚度这一关键因素，提出了可以考虑土/岩接触面形貌、母岩岩石强度、层间错动带厚度及抗剪强度影响的层间错动带岩体抗剪强度模型。采用该模型对有关文献的层间错动带岩体室内直剪试验结果和白鹤滩现场直剪试验结果进行了对比验证，发现该模型计算结果与试验数据吻合较好，表明该模型具有较强的适用性和通用性。　　 (5)以抗剪强度模型为基础，运用弹塑性力学和复合材料力学，建立了层间错动带与一定厚度的上、下岩体组成的“虚拟岩体”的复合岩土体材料力学模型(RSCM Model)。以层间错动带厚度概率模型和抗剪强度参数联合概率模型为基础，获得了不同层间错动带厚度条件下的“虚拟岩体”力学参数，以此反映因其厚度随机带来的复合岩体强度和变形的空间变异特性。基于“虚拟岩体”力学模型和力学参数研究成果，提出了层间错动带影响下的大型深埋高边墙洞室群整体稳定性的计算分析流程，并将这一整套分析方法应用于白鹤滩水电站右岸地下厂房的整体稳定性评价，系统分析和总结了层间错动带对洞室群整体稳定性的影响。最后根据分析结果，对洞室群围岩的稳定控制提出了相应的预防措施。

关键词： 竹纤维   热固性树脂   复合材料   环氧树脂   不饱和树脂  

摘要： 以竹纤维织物作为增强材料,改变织物层数和树脂基体,利用手糊热压成型法制备出复合材料,并进行了拉伸、弯曲及无缺口冲击强度测试。结果表明,竹纤维织物增强的两种热固性树脂的拉伸和弯曲强度随织物层数的增加先增加再减小,后趋于平缓;当织物为4层时,材料冲击性能最佳;竹纤维织物对不饱和树脂的增强效果较环氧树脂显著。

关键词： 硅橡胶   羰基铁粉   磁场排列   力学性能   压阻性能  

摘要： 本文以羰基铁粉为导电填料、GMX6117硅橡胶为基体，制备了硅橡胶导电复合材料，对复合材料的力学和导电性能进行检测和分析。本文的特点在于，通过外加磁场控制导电铁粉在基体的排列和分布，控制复合材料的宏观性能及其对环境温度/应力的敏感性，探索其作为新型柔性应力、温度传感器的潜力。 在液体硅橡胶硫化过程中施加磁场，铁粉在磁场作用下迁移，获得了定向排列的纤维状组织。在交变磁场中，铁粉磁化方向不断变化，在定向排列时容易取向、填补组织空白，故交变磁场获得排列组织明显优于直流稳恒磁场。 拉伸力学试验显示，硅橡胶复合材料的拉力-位移曲线接近线性，没有明显的屈服点，拉伸强度、断裂伸长率较大;定向排列的复合材料的纵向抗拉强度和断裂伸长率均高于铁粉随机分布的复合材料，交流磁场的作用优于直流磁场，因为后者得的定向排列组织的完整性、连贯性优于前者;试样抗拉强度和弹性模量的各向异性，测试显示组织定向排列方向的力学性能高于垂直方向，而且都明显高于颗粒随机分布的复合材料。 电性能检测试验显示，随机复合材料的渗流阈值为20wt%，排列复合材料的渗流阈值约为5wt%。复合材料的电阻-填料曲线渗流转变的标度因子t=1.6～2，复合经典渗流理论，施加磁化后，定向排列渗流网络的相干长度增大，故使t增大;复合材料的电阻随外加压力增加而下降，即出现负压阻系数，在P=0.05～0.1Mpa之前，电阻曲线非线性下降，之后电阻曲线趋于稳定。对压阻曲线的数据拟合显示，电阻随压力的变化规律可以用Ruschau模型解释，说明复合体系电阻的微观模型符合Simmons量子隧道理论;本体系压阻性能比较稳定，随着循环加压次数的增加，复合材料电阻变化幅度较小，经交变磁场处理的试样，其100次循环电阻变化<5%。

关键词： 材料力学   平截面假设   应力   教学方法  

摘要： 从超静定问题的角度,通过平截面假设将轴向拉压、扭转和弯曲的应力计算公式联系起来,最后给出一个统一计算公式,并且利用量纲分析的方法帮助学生理解掌握材料力学中的应力计算的概念。

关键词： 板材性能   人造板   发泡技术   刨花   聚乙烯塑料   沙柳   板材   废材   柳属   力学性质   力学性能   生物质复合材料   超低密度  

摘要： 本研究以沙柳刨花和聚乙烯塑料为原料,采用聚合物发泡技术与人造板热压工艺相结合的方法制备超低密度复合材料,并对影响板材性能的主要因素:复合温度、发泡剂加量、复合时间、木塑比进行分析讨论。试验结果表明:复合温度170.0C,发泡剂加量3%,复合时间1.2min/mm,木塑比40%时板材性能最好。

关键词： 软件背景   工程类专业   材料力学教学  

摘要： 本文针对软件学院具有软件背景的土木工程类专业的材料力学教学的特点,从满足工程专业教学的基本要求出发,充分考虑工程专业和软件能力培养的双重需要,指出在材料力学教学中,要按照系统的观点,秉着够用、适用原则,强调材料力学基础理论和基本应用,并穿插相关力学专业软件的讲解,不断提高学生运用材料力学解决实际问题的能力.

关键词： 碳纳米管增强复合材料   脱粘界面   界面损伤   均质化法   有效力学性质  

摘要： 由于其优异的物理和力学性能,碳纳米管在诸多领域具有广阔的应用前景,其中一个重要领域是以碳纳米管作为增强相,制备高强轻质复合材料。本文拟采用分子结构力学、细观力学和多尺度均质化法,对包含无损和损伤界面的碳纳米管增强复合材料的力学性能展开多方位的理论分析和研究。 首先用分子结构力学方法导出单壁碳纳米管的几何参数,用有限元法(ANSYS)分别计算扶手椅型和锯齿型单壁碳纳米管(SWCNTs)的弹性模量,建立该模量与碳纳米管半径和长度的关系;以有效弹性性能较为稳定的扶手椅型单壁碳纳米管为例,利用能量等效原理证明用连续圆筒代替原子结构碳纳米管的可行性;进而建立包含界面相的三维非贯穿连续碳纳米圆筒增强复合材料实体模型,用纳微观均质化法和包含四相介质的经典Halpin-Tsai和Mori-Tanaka法计算复合材料整体有效弹性模量,分别讨论界面强弱结合情况下界面相的长厚比、体积比、弹性模量等的变化对有效弹性模量的影响;计算强弱界面情况沿碳纳米管管长方向碳纳米管及界面相的正应力和剪应力分布规律,阐述界面结合的强弱对复合材料承载能力的影响。 结合理想界面模型的结果,将非贯穿连续碳纳米圆筒视为等效短纤维,针对碳纳米管复合材料界面非线性,引入界面脱粘损伤变量,利用弹性力学方法,在常规剪滞模型的基础上通过引入库伦摩擦力的概念,并考虑横向泊松比效应及基体径向力作用的影响,导出了纤维拔出时复合材料应力场沿纤维方向的解析表达式,该式清晰地描述了脱粘界面的应力渐变以及界面粘接与脱粘临界处出现的界面剪应力跳跃现象。借助于有限元软件ANSYS接触技术来处理界面脱粘进而模拟纤维拔出试验,其结果与理论解析结果相当吻合,从而验证了ANSYS接触技术处理界面脱粘的合理性和可行性。 利用前述方法得到的有效力学性质作为力学参数,含脱粘界面碳纳米管为视为力学性能已知的增强相。基于ANSYS有限元软件平台,选择包含碳纳米管、基体、脱粘与未脱粘界面相四相介质的特征体积单元为研究对象,利用多相介质的纳微观均质化法,计算含损伤界面碳纳米管增强复合材料的有效力学性质,分析界面脱粘长度、界面相长厚比、体积比、弹性模量改变对复合材料有效弹性性质的影响,为建立碳纳米增强复合材料的强度理论奠定基础。 本课题涉及复合材料力学、界面强度学、损伤力学、数学摄动理论、有限元计算等学科领域,其成果对探索新材料的力学性质、改善纳米增强复合材料的强度和刚度、推进新材料的应用具有一定的现实意义。