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关键词： 超支化分子   环氧树脂   分子动力学模拟   力学性能   物化性质   复合材料  

摘要： 分子动力学（MD）模拟研究了双酚A二缩水甘油醚（DGEBA）支链分子和六氢均三嗪超支化环氧树脂（HHTE1）超支化分子作为改性剂的环氧树脂复合材料，预测了材料三维结构和支链的改变对力学性能的影响。结果表明，二维平面材料的杨氏模量（E）、体积模量（K）、剪切模量（G）均大于一维线性结构，分别大于0.52%～1.61%、0.28%～1.04%、1.01%～2.89%；三维立体结构较二维平面的E、K、G分别小于1.52%～3.33%、1.05%～4.35%、2.30%～3.13%。超支化分子HHTE1支链交联改性材料与DGEBA支链相比，其E、K、G均有明显提升，分别提升5.56%～11.9%,4.86%～10.86%、5.59%～10.74%。本研究构建的材料模型为晶体有序排列材料，研究其各向异性的力学性能发现，空间位阻与支链相互作用分别主导各向力学性能变化，其Ex、Ez、G（010）受支链作用和主链取向改变影响，Ey、G（100）、G（001）受空间位阻作用。

关键词： 亚麻纤维   玄武岩纤维   混杂复合材料   DSC测试   力学性能预测  

摘要： 本文制作了亚麻纤维增强聚乳酸复合材料（FFRP）和亚麻/玄武岩混杂纤维增强聚乳酸复合材料（FBFRP），对其进行拉伸和弯曲测试，分析纤维含量及混杂纤维对复合材料力学性能的影响，结合差式扫描量热法（DSC）测试，分析复合材料的力学性能变化机理。结果表明：对于FFRP，当亚麻纤维含量超过20%，随着纤维含量的继续增加，复合材料拉伸性能随着升高，在40%时达到最高值。少量的亚麻纤维可能引起材料内部缺陷，而纤维含量过多会形成团聚现象，均会导致复合材料性能下降；对于FBFRP，加入适当含量的玄武岩纤维，复合材料力学性能增强。亚麻/玄武岩纤维含量分别为30%、9%时，材料力学性能最佳；最后基于Halpin-Tsai经验公式及包含Tsai-Wu失效准则的横向各向同性数值模拟建立混杂复合材料力学性能预测方法，以准确评估和预测不同纤维含量的混杂纤维增强复合材料的力学性能。

关键词： 航空航天   材料力学   教学改革   教学创新  

摘要： 材料力学是航空航天类工科高校一门重要的专业基础课,具有理论知识与工程实践紧密结合的特点,在培养工科学生良好的科学素质、工程能力及创新能力等方面都具有其他课程不可替代的作用,但也存在教学内容缺乏创新、教学方法和能力评估方法单一等问题.针对上述问题,课程团队结合航空航天类专业创新人才培养目标和新工科建设要求从教学内容、教学方法、教学模式和考核方法上对课程教学进行改革与创新,以实现提高课程教学质量、增强学生获取知识的能力和培养学生的航空航天工程实践与创新能力.

关键词： 碳纳米管   纳米二氧化钛   硫铝酸盐水泥   力学性能   自感知性能  

摘要： 多壁碳纳米管(MWCNTs)和锐钛型纳米二氧化钛(NT)是制备自感知水泥基材料的两种优异纳米填料。与普通硅酸盐水泥比，硫铝酸盐水泥具有低碳、耐腐蚀和强度发展快等优点，作为胶凝材料时水泥基复合材料可获得更稳定的自感知性能。因此，本文使用锐钛型纳米二氧化钛和多壁碳纳米管分别以单掺和复掺的方式复合硫铝酸盐水泥砂浆，研究了复合导电填料类型对硫铝酸盐水泥复合材料3d力学、电学和自感知性能的影响规律，并结合SEM-EDS分析了影响机制。研究结果表明：NT可显著提高硫铝酸盐水泥复合材料的3d力学性能，单掺NT的试件抗压强度、抗折强度、劈拉强度和压缩韧性较不掺NT试件分别提高了28.36%、10.67%、47.76%和9.53%。单掺MWCNTs对复合材料的导电性能改善效果最为显著，直流电阻率和频率为100 kHz时的交流电阻率较对照组分别下降了46.91%和63.87%。复掺MWCNTs-NT对复合材料自感知性能改善效果最为明显：相比于对照组，在单调压缩荷载和劈拉荷载作用下，复掺MWCNTs-NT复合材料的最大电阻率变化率、应力灵敏度和应变灵敏度分别提高了235%、211%、313%和44%、65%、648%。通过SEM-EDS观察到，就密实程度而言，单掺NT组＞对照组＞复掺MWCNTs-NT组＞单掺MWCNTs组；就导电网络变化的敏感度而言，复掺MWCNTs-NT组＞单掺NT组＞单掺MWCNTs组＞对照组。

关键词： HTCC   热-力耦合作用   力学性能   损伤本构模型   微观结构  

摘要： 为探究高韧性水泥基复合材料（HTCC）在热-力耦合作用下的力学性能劣化规律，试验制备HTCC，并模拟压气储能储气库运行工况，开展温压同步循环加载试验、力学性能试验及微观结构试验，获得HTCC单轴压缩应力-应变全曲线、孔结构参数及微观形貌特征，研究热-力耦合作用对HTCC力学性能影响规律及微观机理。结果表明：HTCC抗拉强度高、弹性模量低、极限拉应变可达1.01%～2.13%，具有明显的多缝开裂特征及拉伸应变硬化现象，平均裂缝宽度在60μm以下，表现出良好的抗拉韧性与裂缝控制能力；HTCC在热-力耦合作用后，单轴受压应力-应变曲线上升段的非线性段明显增加，峰值强度降低；温压同步循环加载的温度及应力对HTCC的力学性能影响规律不同。在25～150℃温度范围内，随着循环温度的提高，HTCC孔隙率降低，抗压强度提高。当循环温度相同时，随着循环应力升高，HTCC孔隙率增大，孔径粗化，抗压强度显著下降，应力是HTCC力学性能劣化的主要影响因素；基于试验数据的统计分析，建立热-力耦合后HTCC受压损伤本构模型。

关键词： 动态采集   材料力学实验   实验教学改革   课程思政   实验模型  

摘要： 随着计算机技术的发展,动态采集技术已在我国大型工程建设中有着广泛的应用.材料力学实验是工科院校公共基础力学课程的重要组成部分,该课程在现有以教授验证材料力学基本理论为主的同时,适时引入动态应力应变采集实验内容,是适应新工科建设的课程思政教学改革的需要,这样在使学生认识到学习理论知识重要性的同时,也体现了实验能力的培养在工程实践中的重要性,并能激发学生对实验教学的兴趣及热情,提高学生的综合素质.

关键词： 陶瓷基复合材料   单胞模型   随机损伤   概率分布   非参数方法  

摘要： 陶瓷基复合材料（CMCs）在使用过程中会产生纤维拔出、基体裂纹等内部损伤，进而对编织CMCs的力学性能造成影响。面向2.5维SiC_f/SiC编织CMCs，分别建立纤维束的微观有限元模型和编织CMCs的细观有限元模型；考虑内部损伤数量及位置的随机性，建立细观模型的力学性能参数的概率分布，研究损伤率对材料强度及杨氏模量的影响规律；通过参数方法和非参数方法同时拟合考虑内部损伤随机性的CMCs力学性能参数的概率分布。结果表明：随着损伤率的增加，编织CMCs强度的下降速率快于刚度；非参数方法获得的经向强度和杨氏模量概率密度函数曲线与样本直方图吻合较好。

关键词： 口腔医学   聚甲基丙烯酸甲酯   基托树脂   脆性材料   复合树脂   口腔修复   陶瓷材料   水门汀  

摘要： 脆性材料是指在外力作用下(如拉伸、弯曲等)仅产生很小的塑性变形就发生破坏断裂的材料。口腔医学研究和应用的脆性材料主要有各种无机水门汀、复合树脂、聚甲基丙烯酸甲酯基托树脂、各种修复陶瓷材料和植入陶瓷材料[1]。近年来随着陶瓷材料在口腔修复中应用的增加,对陶瓷这种典型的脆性材料的研究也越来越多。

关键词： 短切玄武岩纤维   水泥基复合材料   强度   纤维掺量   力学性能  

摘要： 为研究短切玄武岩纤维增强水泥基复合材料的力学性能,设计并完成了84个抗压试件,72个抗折试件以及140个抗拉试件的基础性能试验,研究了水灰比、纤维掺量、纤维长度以及表面耐碱涂层处理对短切玄武岩纤维增强水泥基复合材料基础力学性能的影响。结果表明:短切玄武岩纤维掺入可以有效提升水泥基复合材料韧性,将抗折和抗拉下的脆性断裂破坏改善为延性裂纹扩展破坏。复合材料抗压强度随短切玄武岩纤维掺量增大和长度降低而降低,纤维长度12 mm且体积掺量2%的试验组28 d抗压强度下降了28.8%;此外短切玄武岩纤维掺入可以显著提升水泥基复合材料的抗折强度以及抗拉强度,纤维长度较小时低掺量对复合材料抗折强度和抗拉强度提升更显著,纤维长度较大时则高掺量更显著,掺入2%体积掺量的12 mm纤维和0.5%体积掺量的6 mm纤维的28 d复合材料抗折强度分别提升了97.6%和41.4%、抗拉强度分别提升了200.7%和230%。

关键词： 聚酰亚胺   石墨膜   复合材料   热防护体系   单侧加热  

摘要： 聚酰亚胺基体碳纤维复合材料具备高温下轻质高强的力学特性,在飞机发动机机匣及外调节片等结构上有广泛的应用前景。这类薄壁结构两侧温度通常有显著差异,目前对这种单侧高温下复合材料力学特性方面的研究相对较少。本文以耐高温的聚酰亚胺树脂基碳纤维增强复合材料层合板为研究对象,单侧制备石墨膜作为复合材料的热防护体系。制备了[0]8和[45/-45/0/90]2s两种铺层角度的复合材料试验件,并开展了在25℃(室温)和高温单侧面热源加热下的纵向拉伸与开孔拉伸试验。试验结果表明,高温下纵向拉伸破坏模式和开孔拉伸破坏模式与常温下的破坏模式相比没有差别,纵向拉伸破坏模式为纤维断裂,开孔拉伸破坏模式呈现基体断裂、纤维断裂及拔出的混合特征;在相同温度载荷下,有石墨膜试验件的非加热面温度略低;相比不带石墨膜的复合材料,石墨膜的热防护特性对主要依赖纤维承载的纵向拉伸强度并不产生显著的增强效果,而对于同时依赖纤维及基体的开孔拉伸强度在较高温度区间时其承载能力有显著提高。