教学课程资源库 更多>>

关键词： 骨质疏松   IGF-I   负重训练   生物力学性能   结构力学   材料力学  

摘要： 随着社会的进步,经济的发展,科学技术的飞速提升,社会人口老龄化的问题也日益成为世界各国政法和社会关注的焦点,如何延长老年人的寿命和提高生活质量更是重中之重,因此,如何延缓衰老的问题也就成为了当今科学家研究的热点。研究表明衰老过程中运动系统形态和功能都发生了退行性的变化,是衰老的重要表现之一,近年来,预防老年人骨量丢失的研究越来越受到人们的关注,运动能够改善骨组织的代谢、预防骨质疏松症和防止骨量丢失,是提高骨密度的重要手段之一,不同年龄阶段,采取不同的运动强度、不同运动形式,对骨骼的形态和功能以及细胞水平上产生的影响效果也存在很大差异。因此本文通过对处于骨量急剧下降时期的自然衰老的大鼠采取不同强度的负重方案进行干预,观察负重运动对衰老大鼠骨骼生物力学性能及胰岛素样生长因子-1表达的影响,以期能够为运动预防和治疗骨质疏松提供科学的理论依据。 本实验以17月龄自然衰老的32只Wistar雄性健康大鼠为研究对象,随机被分配成4组:30%负荷组(Little Intensity group,L),50%负荷组(Moderate intensity group,M),60%负荷组(High Intensity group,H),对照组(Control group,C)。运动方式为负重跑(负重的重量分别是老鼠最大负重的30%、50%、60%),运动方式参照刘丰彬、闫万军和Bedford等人试验运动方法,速度为15米每分钟,跑台坡度为0度,每次跑2分钟,休息2分钟为一组,每天下午6点连续进行6组训练,运动组每周进行6天的训练,周日休息,共进行8周训练,第8周末取材,分别测定骨骼的湿重;血清碱性磷酸酶(ALP)及抗酒石酸盐酸性磷酸酶(TRACP)的水平;骨骼的生物力学性能(测量指标为最大载荷、最大应力、弹性载荷及弹性应力等);以及IGF-I在骨骼中的表达。 结果显示: 1.与C组大鼠相比,M组股骨生物力学性能增加显著(P<0.05),血清ALP含量显著提高(P<0.01);血清TRACP明显下降,并具有显著性(P<0.05);股骨IGF-I的表达显著增加(P<0.05)。 2.H组与M组相比,血清TRACP增加;血清ALP含量显著降低,股骨力学性能降低,IGF-I在骨骼中表达不十分明显。 本实验研究的结果表明,适宜负荷的负重训练能够提高使老龄雄性大鼠血清碱性磷酸酶,促进骨形成,升高IGF-I在骨骼中的表达,优化骨骼生物力学性能,延缓其因为增龄而导致的骨量丢失,以及减缓骨骼组织代谢和IGF-I表达水平的降低;并且结果显示中等强度的负重跑训练对改善老龄大鼠的骨力学性能及IGF-I的表达更为有益。该实验结果表明,负重训练是老年男性较适宜的运动健身方式之一,较适宜负荷的负重训练对老年男性骨骼质量的丢失以及骨质疏松等方面能够起到一定的预防作用。

关键词： 实验教学   实验改革   高分子材料  

摘要： 高分子材料力学性能测试综合实验是高分子材料与工程专业学生的专业综合实验课程中的重要实验项目。在分析专业综合实验课程教学大纲的基础上,结合实验课程教学改革实践,提出了新的高分子材料力学性能测试综合实验教学方案。在学生完成塑料增韧配方设计实验的前提下,结合实验配方对增韧塑料的拉伸强度,断裂伸长率以及冲击强度进行综合分析,从而找出拉伸强度,断裂伸长率及冲击强度随增韧剂的变化规律,进而使学生真正理解塑料增韧机理,掌握塑料增韧配方设计思想。

关键词： 温度   湿度   复合材料   力学性能   破坏模式  

摘要： 碳纤维复合材料作为一种先进复合材料,在航空、航天、建筑工程、汽车、医疗、体育等领域得到了广泛应用。碳纤维复合材料在工程应用中不可避免地会受到严寒、酷热、湿热等周围环境的影响,而环境中的可靠性目前尚缺乏系统的研究和评价。本研究以两类不同结构的碳纤维复合材料为研究对象,采用静态力学测试手段和微观分析方法,研究70℃、室温、-55℃、湿度、湿热等环境下的复合材料的力学性能及其演化规律。 研究结果表明,结构类型和温度的不同,湿度及湿热同时作用的环境对碳纤维复合材料的力学性能及破坏模式有不同程度的影响。单向碳纤维复合材料正交各向异性,沿碳纤维增强方向的拉伸和压缩性能明显高于垂直纤维方向,正交叠层增强碳纤维复合材料正交各向同性,经向拉伸、压缩性能稍高于纬向。-55℃、湿度及湿热环境下,碳纤维复合材料的个别力学性能测试值离散系数较大,表明在异常工程应用环境下,碳纤维复合材料性能稳定性较差。温度对碳纤维几乎没有影响,但对树脂基体和界面的影响较大,-55℃下树脂脆化程度增加导致模量相应增大,单向碳纤维复合材料90°方向拉伸强度随测试温度的上升成下降趋势,其它情况下拉伸强度变化不大,压缩强度会随着测试温度的升高而降低。碳纤维复合材料在水中的吸湿初始阶段符合Fick第二定律,吸湿率与吸湿时间的平方根（t1/2）成线性关系,正交叠层碳纤维复合材料的吸湿率始终高于单向碳纤维复合材料。湿热环境下碳纤维复合材料力学性能下降,尤其是层间剪切强度下降最大,经71±5℃水中浸泡336h后,本研究中的单向和叠层碳纤维复合材料70℃温度下层间剪切强度保持率分别为74.30%和57.20%。碳纤维复合材料的失效包括裂纹扩展、基体开裂、界面脱粘、层间分层、纤维断裂等五种破坏模式,尽管温度对断口微观形貌影响较小,但是湿度和湿热对界面粘结效果造成较大影响,导致界面容易脱粘,拔出纤维表面较光滑,树脂上留下的孔洞和凹槽也较光滑,表明界面摩擦力和剪切应力降低。

关键词： 316LN奥氏体不锈钢   Fe-Cr合金   钒基合金   力学性质   辐照效应   平均磁矩  

摘要： 316LN奥氏体不锈钢以其优异的热学性能,强度、韧性及塑性力学性能而成为国际热核聚变实验反应堆(ITER)第一壁候选结构材料。作为反应堆器壁材料,复杂的中子辐射环境对反应堆器壁材料的辐照损伤会削弱其力学以及抗辐照损伤性能。而器壁材料力学性能以及抗辐照能力的下降给核反应堆的安全性问题提出严峻的挑战。基于此,有必要研究以316LN奥氏体不锈钢为代表性的反应堆第一壁材料的基本力学性质和辐照效应。316LN奥氏体不锈钢成份以及结构的多样性使得原子尺度的研究较为复杂。本论文结合实验结果,通过分析实验数据而提出随机固溶思想来描述该体系。基于原子尺度的第一性原理模拟,通过分析诸如弹性常数、理想强度、柯西压力、体模量、剪切模量以及两者的比值等表征力学性能的物理量,以及模拟真实的核辐照环境下损伤带来的空位及间隙缺陷效应,发现316LN不锈钢较之纯铁具有很高的展性。核辐照环境下产生的不同缺陷类型对力学性能产生不同的影响：空位的存在增加316LN不锈钢的展性;而间隙(Fe、H、He)的引入会提高其杨氏模量。 低活化的马氏体/铁素体不锈钢是以铁磁体心立方Fe-Cr(7-12 wt.% Cr)二元合金为基础并且含有诸如W,V,Si,C等微量元素。此类低活化钢在辐照环境下具有优良的抗辐照肿胀和抗辐照脆性以及很好的热力学性质亦成为核聚变器壁结构候选材料。大量的实验以及部分理论研究表明,不锈钢当中Cr元素含量能调节其力学性能以及抗辐照效应。基于反应堆的安全性考虑以及Cr含量对器壁材料力学性能的重要意义,本论文采用第一性原理研究Fe-Cr合金体系的力学性能随Cr含量增加的变化趋势。采用类似于316LN不锈钢的随机固溶思想研究Fe-Cr(0≤x≤0.156)合金体系。在不同Cr含量的条件下,计算表征其晶体结构信息的晶格常数以及描述力学性能的弹性常数。研究表明,Cr的引入导致Fe-Cr合金体系的晶格常数较之于纯体心立方铁固体有所膨胀;相应的杨氏模量和剪切模量存在着非线性增加的趋势。Fe-Cr合金体系均具有展性特性,并且该体系(除了Fe-9.4 at.%Cr)的展性均小于纯铁的展性。另外,随Cr含量的增加,Fe-Cr合金体系的平均原子磁矩呈线性下降的趋势。 V-(4-5)wt.% Cr-(4-5)wt.％合金因具有低活化性能、良好的力学性质、蠕变性能、高的热导率、以及良好的抗辐照肿胀和损伤等性能,亦会成为未来核聚变第一壁的主要结构材料。因此有必要研究这两种合金的基本的力学性质以及辐照效应。扩展随机固溶思想于该体系,我们计算了这两种合金的弹性常数和理想强度。根据柯西压力以及体模量和剪切模量的比值,发现这两种合金较之于纯钒具有良好的展性特征。另外,V-4Ti-4Cr合金的展性优于V-5Ti-5Cr体系的展性。采用超原胞结构(250个原子),通过分析含有空位和间隙原子缺陷结构的弹性常数发现单空位或单间隙的存在会增加该合金体系的展性。

关键词： 材料力学   实验教学   教学改革  

摘要： 针对材料力学实验教学学时减少而出现的一些问题,如实验内容、实验效果及考核方式等问题,进行了实验教学方法和内容的改革探索。提出了提高实验教学综合效果的改革措施,使学生在有限的课时内应有的能力得到锻炼,实现实验教学的预期目标。

ISBN: (纸本)9787508488547

关键词： 带涂层钢结构   锈蚀   电化学测试   材料性能  

摘要： 钢结构作为土木工程界最有潜力的一种结构形式,正越来越多的应用于工程中,钢构件的腐蚀及其防护问题越来越受到业内广泛关注,而现阶段在役钢结构的防腐蚀手段主要是基体表面涂覆有机涂层。本文针对这一状况,以涂层钢结构为研究对象,研究其表面涂层的失效规律以及对基体力学性能的影响。本文研究成果可为在役钢结构耐久性评估与寿命预测提供理论依据。 鉴于湿热试验箱具有加速性、拟合性、重现性等优点,本文以带涂层的Q235-B钢为研究对象,采用恒温恒湿箱进行室内加速模拟腐蚀试验,模拟带涂层钢结构在湿热大气环境下的腐蚀。并结合交流阻抗测试技术和动电位扫描技术相结合的电化学方法,对腐蚀后试件表面涂层进行分析,测得不同腐蚀时间涂层的交流阻抗图谱和极化曲线图谱化学参数来描述其表面涂层失效过程和涂层失效标准。建立了电化学参数与腐蚀时间之间的分析模型。

关键词： 材料力学   教学方法  

摘要： 本文从多种教学方法入手,结合材料力学的学科特点,对如何提高教学质量、提升教学效果做了多方面的论述。

关键词： 二元扰动理论   力学行为预测   相对无扰动模型   相对完全扰动模型   应变刚化-软化-再刚化  

摘要： 目的为了预测具有应变刚化-软化-再刚化(Stiffening-Softening-Stiffening,再钢化))特性的结构性材料力学行为,提出相应的二元扰动预测方法.方法应用二元扰动理论(Theory of Duality Disturbance)对具有再刚化特性的结构性材料进行全程应力-应变预测.测量具有应变再刚化特性的结构性材料应力-应变关系,选取塑性应变迹为扰动参量,相对无扰动(RND)模型为双曲线型弹塑性刚化,相对完全扰动(RCD)模型为"线性应力型".对实测表观行为进行后预测.结果对受压内置CFRP圆管的圆钢管混凝土的应力-应变曲线的预测结果与实测结果基本一致,误差在5%之内.结论二元扰动理论能够很好地预测再刚化材料的力学行为,所提方法适用于复杂扰动材料的力学行为的后预测.

关键词： 材料力学   ANSYS   教学方法  

摘要： 结合材料力学课程的特点和教学过程中的实际情况，通过实例介绍了ANSYS在材料力学教学中的应用，通过计算机仿真手段在课堂中的应用，使教学内容更加直观生动，对提高教学质量、激发学生学习兴趣等方面取得了良好的教学效果。