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关键词： 混凝土   CT扫描   3D打印   细观结构   力学性能  

摘要： 混凝土细观结构的组成及分布与其宏观力学性能密切相关,采用普通混凝土试样进行试验时无法深入认识其内部细观结构是阻碍混凝土力学性能研究的关键问题之一,亟待寻找能够还原混凝土真实内部结构并能观察到混凝土细观结构破坏过程的试验方法。通过将CT扫描技术与3D打印技术相结合,采用不同打印材料重构了与细观结构较为一致的混凝土3D打印模型,并通过对普通混凝土试件及3D打印试件抗压性能试验,对比了两者的单轴抗压强度、变形规律。结果表明:通过3D打印技术可以高度还原混凝土试件内部细观结构的分布特征;同时,3D打印试件与普通混凝土试件具有相似的单轴抗压强度和泊松比,为大量复制性质完全相同的试件以提高试验结果的可靠度提供了研究基础,也为今后材料替换、开展物理试验提供了新的研究思路。

关键词： 材料力学性能   线上线下   课程思政   立德树人   教学改革   工程教育专业认证  

摘要： 对照工程教育专业认证和新工科目标要求,坚持立德树人,以学为中心,采用线上线下混合式教学模式,重构教学内容,精心组织教学活动,重视过程性评价方式,形成多元评价考核体系。将爱国主义、民族自豪感和历史使命感融入教学活动中,实现价值引领、能力培养和知识传授“三位一体”的充分融合。教学实践取得了良好效果,为高校在专业基础课教学中实现“全员育人”和“全方位育人”提供了可借鉴的思路。

关键词： 纺织复合材料   力学性能   数值模拟   多尺度方法   机器学习  

摘要： 以各类织物作为增强体的纺织复合材料具有复杂的细微观结构,且表现出明显的多尺度结构特征,通常基于连续介质力学的理论方法很难对这类复合材料的强度及其损伤等行为进行准确的定量描述,而以有限元为代表的数值模拟方法被广泛地应用于预测工艺参数、预制体结构与力学性能之间的定量关系,为纺织复合材料的优化设计及应用提供了理论指导。对纺织复合材料的力学性能数值模拟方法在近些年取得的研究进展进行了简要综述。首先重点介绍了纺织复合材料最新的几何模型建模技术;其次对纺织复合材料刚度、强度和损伤演化数值预测方法进行了回顾;然后讨论了现有的多尺度分析方法的优缺点和适用范围;此外,还简单介绍了机器学习在纺织复合材料力学性能预测中的应用;最后对纺织复合材料力学性能数值模拟研究存在的问题和发展方向进行了展望。

关键词： 聚苯硫醚   改性碳纤维   力学性能   涂覆法   迁移法  

摘要： 采用不同上浆方式(涂覆法、迁移法)改性碳纤维(CF),并将改性CF与聚苯硫醚(PPS)复合,制备碳纤维增强聚苯硫醚(PPS/CF)复合材料,研究增强PPS树脂综合性能的最佳方式。通过拉伸性能、冲击性能、弯曲性能及动态力学等测试,讨论不同CF的改性方式对PPS基体树脂力学性能的影响。结果表明:KH560溶液涂覆处理的CF能够与PPS树脂基体较好地结合。不同含量偶联剂KH560溶液通过迁移法改性CF同样可以较好地改善CF与PPS树脂之间的结合性能,提高复合材料的综合力学性能。

关键词： 聚己内酯   竹粉   复合材料   力学性能  

摘要： 以油酸(OA)作为表面活性剂,包覆在碱处理过的竹粉(BF)表面。再将聚己内酯(PCL)与油酸包覆的竹粉(OA-BF)熔融共混,通过热压成型制得了竹粉填充聚己内酯复合材料(OA-BF/PCL)。使用傅里叶红外光谱(FTIR)、热失重分析仪(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、万能力学试验机、示差扫描量热仪(DSC)等分析仪器对OA-BF/PCL复合材料进行表征,研究OA-BF/PCL复合材料的微观结构、力学性能和非等温结晶行为。结果表明,OA的修饰提高了BF的热稳定性;OA-BF与PCL基体之间相容性好,界面结合紧密;OA-BF/PCL复合材料的拉伸强度和冲击强度在OA-BF质量分数为5%时分别提升了15%、16%,而拉伸模量与填充量成正比,提升了58%。且适量的OA-BF能够促进PCL结晶,相比纯PCL的结晶度提升了1.3倍。

关键词： 材料力学   课程思政   教学设计  

摘要： 依据《高等学校课程思政建设指导纲要》,课程团队从深度、温度、广度层面上挖掘材料力学涉及的思政元素。在设计课程教学时,教师将深度层面的思政元素融入重、难点环节,在易点环节融入温度、广度层面的思政元素。将思政元素无缝融入教学环节,在达到基本教学目标的同时,完成了课程思政目标,最终起到了将“教书”与“育人”统一结合的效果。

关键词： 表面改性   纳米SiO_(2)   玄武岩纤维/环氧树脂复合材料   蠕变   应力水平  

摘要： 分别采用硅烷偶联剂和纳米SiO_(2)粒子-硅烷偶联剂对玄武岩纤维(BF)进行表面改性,通过缠绕成型工艺制备了玄武岩纤维/环氧树脂(BF/EP)复合材料。采用万能材料试验机测定了BF的拉伸性能和BF/EP复合材料的弯曲性能,借助FESEM观察了纤维表面及其复合材料弯曲断裂断口的形貌,自制三点弯曲蠕变测试装置测定了BF/EP复合材料2544 h的长期蠕变性能,采用万能材料试验机在不同应力水平下测定了BF/EP复合材料6000 s的短时蠕变性能,并分析了纤维表面改性对各项力学性能的影响。结果表明,在BF上浆剂中引入纳米SiO_(2)粒子后,纤维的拉伸性能、BF/EP复合材料的弯曲性能均得到有效改善。FESEM形貌显示BF的协同改性提高了纤维与树脂界面的粘结性能;2544 h的低应力长期蠕变实验及6000 s的不同应力水平短时蠕变实验中,均表现出蠕变柔量及其增长速率的显著降低;在20%、30%、40%及50%初始弯曲强度加载时的短时蠕变实验中,由蠕变曲线重合的应力值,可大致得到材料线性蠕变的应力阈值。使用Hooke-Kelvin-Kelvin(HKK)模型可有效描述BF/EP复合材料在低应力水平下的长期蠕变性能,由此可进行其蠕变性能指标的长期预测。

关键词： L450管线钢   球形压痕试验   压痕载荷   力学性能参数   有限元模拟  

摘要： 建立球形压痕试验三维有限元模型,通过单一变量法模拟了压痕载荷与不同材料力学性能参数(弹性模量90~210 GPa、屈服强度180~300 MPa、应变硬化指数0.1~0.3)的关系;在125组力学性能参数组合下进行球形压痕试验有限元模拟,得到基于压痕载荷的材料力学性能参数计算公式并进行了试验验证。结果表明:压痕载荷与弹性模量和屈服强度存在对数线性关系,其对数与应变硬化指数之间同样存在线性关系;将球形压痕试验测定得到的L450管线钢的压痕载荷代入材料力学性能参数计算公式,得到的弹性模量、屈服强度和应变硬化指数与拉伸试验结果的相对误差分别为-2.347%,-1.915%,-2.740%,说明基于压痕载荷的材料力学参数计算方法可以满足工程需要。

关键词： 新工科建设   BOPPPS教学法   材料力学   应用探究  

摘要： 针对新工科建设对培养创造性和具有独立工作能力的创新型人才的需要,结合我校土木工程专业的专业特色和学生特点,通过雨课堂和学习通等网络教学平台的建设,将BOPPPS教学法应用于材料力学课程的教学活动中,由具体的工程案例引入教学内容,制定难度适当的学习目标,通过参与式学习,完成教学任务,将传统的讲授式教学转变为新型的交互式学习,取得了良好的学习效果。

关键词： 微观结构   力学性能   耐烧蚀性能   C/C-SiC复合材料  

摘要： 采用PIP工艺向初始密度分别为0.90,1.01和1.12 g/cm3的SiC粉末混编炭纤维预制体中引入SiC,制备密度为2.10 g/cm3的C/C-SiC复合材料。通过C/C-SiC复合材料微观结构、力学性能、1200℃高温抗氧化及等离子耐烧蚀性能研究,揭示预制体密度对C/C-SiC复合材料力学、高温抗氧化及耐烧蚀性能的影响规律。研究结果表明:预制体密度对制备的C/C-SiC复合材料微观结构、力学及高温抗氧化耐烧蚀性能具有重要影响;随着预制体密度增加,复合材料的弯曲强度由204.17 MPa提升至238.32 MPa,压缩强度由335.9 MPa提升至441.4 MPa;等离子火焰烧蚀60 s后,其质量烧蚀率由0.162 mg/s降低至0.123 mg/s;经1200℃,60 min氧化后,C/C-SiC复合材料的氧化质量损失率随预制体密度升高而降低,高温抗氧化性能逐渐升高。