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关键词： 碳纤维复合材料   有限元分析   复合材料渐进损伤模型   力学表征   损伤参数   多工况  

摘要： 为提高碳纤维复合材料仿真模型的开发精度,该研究根据试验测试所获得的碳纤维复合材料基本力学性能参数和失效过程,利用基于刚度退化矩阵的复合材料渐进损伤模型,通过有限元分析技术揭示碳纤维复合材料在不同工况下的变形规律。研究表明:碳纤维复合材料在单一载荷下的应力应变量表现出线弹性变化规律,无明显的塑性形变现象。然而,在剪切和弯曲载荷下,由于复合材料内部存在纤维扭结、拔出及分层破坏等复杂破坏现象,材料宏观应力应变量在中后期表现出显著的非线性变化规律。同时,不同工况下的仿真与试验曲线间的对比误差也满足工程应用要求,表明复合材料渐进损伤模型可以满足模拟碳纤维复合材料多工况下的损伤失效过程,并为基于碳纤维复合材料的轻量化开发提供指导。

关键词： 材料力学   深层互动   教学模式   二八定律   力学竞赛  

摘要： 大学课堂教学中影响教学质量的主要问题是学生的学习态度,如何调动学生学习的积极性,是每位任课教师需要深入思考的问题。本文以材料力学课程教学为载体,结合管理学中的二八定律,以大学生力学竞赛为契机,研讨教师与学生之间的深层互动交流问题。深层互动分为课程授课中的互动和力学兴趣小组的互动两个层次,通过互动一方面为优秀学生打开上升通道,另一方面将优秀学生树为榜样,潜移默化中影响其他学生的学习态度,进而改善整个班级的学习风气。实践表明,深层互动教学模式能有效激发学生学习材料力学的兴趣,取得了良好的教学效果。

关键词： 均质化   多尺度渐进法   有限元   微结构   周期性边界条件  

摘要： 微结构对复合材料的力学性能有较大的影响。基于多尺度渐进展开和摄动法的均匀化理论,通过对位移在宏观和微观量尺度上进行双尺度渐进展开,对具有周期性结构的复合材料进行力学分析与预测,给出了宏观等效的力学性能数学表达式。研究并建立代表性体积单元(representative volume element,RVE)模型,通过对RVE模型施加周期性边界条件对材料性能进行有效预测。利用RVE模型对B/Al纤维增强复合材料的力学性能进行预测,将预测结果与已有的文献结果与实验数据进行对比,结果表明:纤维增强复合材料预测模型具有良好的合理性与本文方法的有效性。并采用四边形和六边形RVE模型对玄武岩纤维增强北化环氧树脂复合材料的有效性能进行预测。

关键词： 超高温   真空   气氛   力学性能   试验装置  

摘要： 研发了超高温真空(气氛)环境材料力学性能试验装置,实现了2500℃超高温真空可充气环境中金属材料及复合材料的拉伸、压缩、弯曲、剪切力学性能测试。该试验装置可为我国航空航天、核工业、石油化工等领域评价金属材料及复合材料在不同温度(1200℃~2500℃)、真空环境或充气环境下的力学性能提供有力技术支撑,为新材料的应用提供全面的力学性能试验数据。

关键词： 三星堆遗址   出土象牙   现场加固材料   力学性能  

摘要： 三星堆遗址祭祀区三号祭祀坑出土的象牙,因长期埋藏于潮湿环境,含水率高,保存状况差,在提取过程中需要进行加固。筛选适用于潮湿环境下考古现场临时加固的材料和加固方法,关系着象牙整体稳定性和提取安全性,是象牙现场保护提取技术的研究重点。加固材料的力学性能是筛选加固材料的重要依据。文中对单独使用高分子绷带、以及高分子绷带和不同材料复合的力学性能进行测试,结果显示高分子绷带+竹片+石膏复合体系的力学性能最好。并将其成功用于三星堆遗址三号祭祀坑一根长135cm,拱高60cm的出土象牙现场加固提取。这对于后期潮湿环境下考古现场出土象牙加固提取具有一定的参考价值。

关键词： 竹纤维   聚乳酸   复合材料   热压成型   正交设计  

摘要： 为优选竹纤维/PLA复合材料的热压成型工艺参数,并进一步研究具有显著影响的工艺参数对复合材料力学性能的影响,采用L_(9)(3^(3))正交试验设计,以热压成型温度、压强、时间为影响因素进行分析,并用万能强力仪、扫描电镜对其拉伸性能、弯曲性能及形貌特征进行表征分析。结果表明:对于竹纤维/PLA复合材料,压强对其拉伸及弯曲强度的影响最大,其次是温度,时间的影响最小,其中压强对复合材料拉伸强度具有显著性影响;当热压成型工艺参数为180℃,2 MPa,30 min时,竹纤维与PLA结合较好,复合材料的拉伸及弯曲强度都达到了最大值,分别为61.43、65.47 MPa。

关键词： 黏弹性材料   微观分子链结构   高斯链模型   三链模型   八链模型   管道约束   分子链缠结  

摘要： 以高斯链模型、三链模型和八链模型为例,从微观角度出发对黏弹性材料的弹性力学性能进行了研究.考虑周围分子链的管道约束和分子链间缠结作用对橡胶基体交联网络的弹性增强效应,对高斯链模型、三链模型和八链模型进行修正.基于单轴拉伸、纯剪切和等双轴拉伸等变形方式下天然橡胶经典试验数据,分别对修正后的高斯链模型、三链模型和八链模型进行分析验证.结果表明,考虑管约束和分子链间缠结作用修正时,3个模型的准确度均得到较大提升.其中,修正三链模型准确度提升程度最大,与修正八链模型较为接近,修正高斯链模型在变形不小于40%时误差依然较大.不同变形模式下修正后的高斯链模型、三链模型和八链模型最大均方根误差分别减小到14.89%、8.09%和10.64%.

关键词： 硅酸钙   干法表面改性   聚丙烯   力学性能   机理  

摘要： 采用羟基硅油干法表面改性硅酸钙,研究表面改性对硅酸钙活化指数、吸油值的影响。利用傅里叶变化红外吸收光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TG)表征探究硅酸钙改性机理,结果表明:2%羟基硅油对硅酸钙的改性效果良好,活化指数接近100%,吸油值降低50%以上。FTIR结果表明,改性硅酸钙在795 cm^(-1)、1258 cm^(-1)和2955 cm^(-1)处产生与羟基硅油相同的C-H吸收峰,说明改性剂成功包覆于硅酸钙表面。进一步将改性硅酸钙填充聚丙烯(PP)制备复合材料,研究填充量和形貌对复合材料力学性能的影响,结果表明:改性硅酸钙/PP复合材料的力学性能优于未改性硅酸钙/PP复合材料;通过力学性能和SEM对比可知,片状硅酸钙与PP的相容性更好,在较高填充量下复合材料的力学性能更优。

关键词： 改性玉米秸秆   棕榈酰氯   环氧树脂   生物质材料   力学性能  

摘要： 以棕榈酰氯改性的玉米秸秆作为填料,将环氧树脂(EP)作为基体树脂,制备环氧树脂/改性玉米秸秆生物质复合材料。利用红外光谱和X射线光电子能谱对改性前后的秸秆进行结构表征,采用电子万能试验机对复合材料进行力学性能分析,利用扫描电子显微镜对复合材料的微观形貌进行分析。结果表明,红外谱图中在1754 cm^(-1)处有新的C=O特征伸缩振动峰出现;X射线光电子能谱图中C1(C=C、C—C)、C2(C—O)含量分别从47.85%和40.24%下降到41.30%和30.64%,C3(C=O)、C4(C—O—C)含量分别从9.12%和2.79%增加到20.56%和7.20%,说明改性后玉米秸秆疏水性增强,与EP的相容性得到改善;随着玉米秸秆含量的增加,EP复合材料的拉伸性能与纯EP比增加了100.3%和157.77%;弯曲强度呈现出先增加后下降的趋势;未改性秸秆添加量达到10%时,冲击强度最大比纯EP提高了16.8%,而改性后秸秆的含量达到15%时,比纯EP提高了70.53%。

关键词： 微波烧结   温度   保温时间   力学性能   Sialon陶瓷刀具材料  

摘要： 采用微波烧结技术制备Sialon陶瓷刀具材料,主要研究烧结温度和保温时间对Sialon陶瓷刀具材料力学性能的影响规律,并结合微观形貌对其影响规律进行分析,旨在制备性能优异的陶瓷刀具材料。结果表明:在烧结温度为1600℃、保温时间为15 min时,刀具材料具有最优的力学性能,其致密度、Viekers硬度、断裂韧性分别为98.9%、17.8 GPa和5.9 MPa·m^(1/2)。在此烧结工艺下,样品的微观组织均匀,内部气孔较少,有利于材料力学性能的提高。采用微波烧结技术可以在较短的保温时间内得到性能优异的陶瓷刀具材料,提高了生产效率。