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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： 等强度梁   结构优化设计   材料力学   弯曲变形  

摘要： 工程中常用的梁结构因各横截面上的弯矩不同,采用等截面梁时,材料不能得到充分利用,经济性较差。若采用等强度梁,可以使所有截面上的最大应力同时达到材料的许用值,充分挖掘梁结构的承载潜能,提高材料利用率。本文从优化设计角度出发,求解等强度梁截面几何尺寸沿轴线变化的情况,有助于在一般情况下深化对等强度梁设计的理解。

关键词： 金属材料   力学性能测试   不确定度  

摘要： 在人类生活生产中,金属材料在各领域发挥着巨大作用。加强对金属材料力学性能的测试与分析也具有十分重要的意义,可以更好地对金属材料的力学性能进行把控,以便在使用金属材料的过程中发挥其最大价值。金属材料本身具有的不确定度是力学性能测试过程中需要重点关注的问题,针对金属材料力学性能测试中存在的不确定度进行研究和分析是国内许多学者重点关注的方向,同样也是文章探究的重点。

关键词： 材料力学   结构力学   弹性力学   简支梁   竖向位移   转角位移  

摘要： 位移计算是变形体力学的一个重要研究内容,材料力学、结构力学及弹性力学都涉及到结构或构件的位移计算,不同课程由于其计算假定及研究对象的复杂程度不同,往往会导致同一结构或构件的位移计算出现差别。本文以矩形等截面简支梁为研究对象,对比分析了三门力学课程获得的位移解答,指出了材料力学、结构力学获得近似解的原因。另外,在结构力学中利用单位荷载法推导了简支梁任意位置处的位移解答,消除了一般结构力学教材好像只能求结构或构件某位置竖向和转角位移的刻板印象。在课堂上若能将三门课程计算位移的区别厘清并融会贯通,不仅会提高学生的学习兴趣,而且会使学生加深对三门力学课程的认识。

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： 超高韧性纤维水泥基复合材料   PVA纤维   力学性能  

摘要： 超高韧性纤维水泥基复合材料通过加入PVA纤维增强性能,通过实验方法,具体分析PVA纤维对超高韧性纤维水泥基复合材料力学性能的影响。主要分析PVA纤维类型和掺量对水泥基复合材料拉伸强度、抗压强度和弯曲强度的影响。结果表明,添加相对较多的PVA纤维时能够增强材料的阻裂增韧效果,进口的PVA纤维具有更高的拉伸强度;相比于抗拉强度,PVA纤维的类型和添加量对超高韧性纤维水泥基复合材料的抗压强度影响比较小;PVA纤维的弹性模量越大时,加入PVA纤维之后的复合材料具有更强的抗弯能力,另外PVA纤维掺量并不是越多,材料的抗弯性能越好。

关键词： 弹性模量   杨氏模量   切变模量   体积模量   材料力学  

摘要： 对标准GB 3102.3—93中关于弹性模量、杨氏模量、切变模量和体积模量的定义进行了解读,详细阐述了这四个力学术语的含义及关系:弹性模量是弹性体受到的应力与相应应变的比值,根据形变类型不同,分为杨氏模量、切变模量和体积模量,杨氏模量不等于弹性模量,它只是最常见的一种弹性模量。

关键词： OBE理念   混合式教学   材料力学  

摘要： 一流课程建设突出学生中心、产出导向、持续改进的OBE教学理念,基于OBE理念下的混合式教学模式已逐渐成为高校课堂的新常态。针对传统材料力学课程教学中存在的问题,本文基于OBE理念,以学生学习成果为导向,反向进行教学设计,根据课程教学目标,以学生的课前、课堂、课后三阶段教学环节,开展线上线下混合式教学,构建了混合式教学模式。教学效果表明,混合式教学有助于突出学生的自主学习,有效提升课程的教学质量。

关键词： 芳纶   UHMWPE   纬平针织物   复合材料   力学性能  

摘要： 为探究不同混杂结构的芳纶-UHMWPE纬平针织混杂复合材料的力学性能,根据混杂比设计10种不同混杂结构的芳纶-UHMWPE纬平针织复合材料。采用电子式万能试验机、落锤法对其进行拉伸、冲击等测试,研究不同混杂结构拉伸性能和抗冲击性能的差异性。结果表明:层间结构的拉伸强度随UHMWPE织物层数增加而增大,在相同混杂比的情况下,UHMWPE(U)层夹芯芳纶(K)层时复合材料的拉伸性能较好;当K∶U=1∶3时,以芳纶织物为冲击面,混杂复合材料的抗冲击性能最佳;当K∶U=3∶1时,以UHMWPE织物为冲击面时,混杂复合材料的抗冲击性能最佳;所有混杂方式表现为正的混杂效应。

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%.