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关键词： 混合式教学   案例式教学   慕课   翻转课堂   思政教育  

摘要： “材料力学”是工科类专业的必修课程,是学生进入工程领域的起点。“材料力学”课程设计既要考虑与已修课程的知识衔接,也要考虑对后续课程的铺垫,而且要做好所在专业领域的最新知识拓展,以激发学生学习兴趣,提高学习效果,增强职业信心。文章针对大连海事大学“双一流”建设的交通运输工程专业特色和教学特点,将自主完成的交通运输领域部分科研成果作为工程实例引入教学,通过对案例的基础知识分析、计算过程进行优化,培养学生逻辑思维能力、抽象化能力和计算能力,并通过分组研讨和互评总结,培养学生的表达能力、自学能力以及协作能力。

关键词： 直观可视化教学方法   教学改革   高等教育   材料力学  

摘要： 针对高等教育传统课堂教学中存在的问题,以材料力学课程为例,提出了直观可视化的教学方法,结合材料力学课程中几个典型的教学案例,阐述了直观可视化教学方法的核心思想。直观可视化教学方法是把抽象的公式、概念与定理图形化和可视化,在课堂教学中将图形化的知识点直观形象地展示给学生,结合文字语言的同步讲解,加深学生对知识点的理解和掌握。直观可视化教学方法有助于激发学生的学习兴趣,培养学生解决工程问题的动手能力和科学创新意识。

关键词： 一流本科课程   材料力学   课程思政   混合式教学  

摘要： 材料力学课程是应用型机械类本科及相关专业重要的专业基础课之一。文章从线上线下混合式教学改革与实践出发,详细论述了材料力学一流本科课程建设过程中,课程与教学改革要解决的重点问题,明确课程建设目标,优化教学方法,引入教学质量检测反馈机制,建立课程思政教学体系,创新课程教学模式,注重课程评价及改革成效,建设适应新时代要求并面向应用型人才的一流本科课程。

关键词： 混凝土   力学性能   试验  

摘要： 本文主要研究蒸压加气混凝土材料力学性能试验,根据规定标准进行轴心抗压强度、立方体抗压强度、劈裂抗拉强度试验,试验结果表明加载方向与发气方向平行的状况下,抗压强度能达到发气方向强度的70%~81%,尺寸效应和端部效应都会影响加气混凝土立方体力学性能.

关键词： 铝碳耐火材料   力学性能   催化改性结合剂   纳米碳源   高效添加剂  

摘要： 铝碳耐火材料是冶金连铸、铁水包、中间包等部位常用的耐火材料,因其使用环境恶劣,对强度、抗热震性、抗渣侵蚀性等各项性能的要求都较高。优化铝碳耐火材料的力学性能能降低因机械应力引发的物理损毁和热应力引发的热震损毁,直接影响使用寿命。优化耐火材料的原料是易实现且高效的研究方向。从制备铝碳耐火材料的3种原料出发,分别从催化改性结合剂、添加纳米碳源和使用高效添加剂3个角度介绍了铝碳耐火材料力学性能优化的研究进展。最后对利于铝碳耐火材料工业化生产的研究方向进行了建议和展望。

ISBN: (纸本)9787111686668

关键词： 超细粉煤灰   力学性能   灰色关联   孔隙结构   强度模型  

摘要： 由于我国煤炭发电厂的数量较多,致使粉煤灰成为我国主要的固体废弃物之一。大宗固废的高效利用可以有力推动我国生态文明建设的总体布局,而将粉煤灰掺入水泥基材料就是提高固废利用效率、改善环境质量的最有效方式之一。随着粉煤灰在水泥基材料中利用率的逐年提升,超细粉煤灰水泥基材料作为一种新型的绿色环保高性能水泥基材料也开始备受关注,其力学性能和耐久性能往往优于一般的普通粉煤灰水泥基材料,但超细粉煤灰的掺入的掺量和细度对水泥基材料的力学性能、微观结构性能的影响机理尚缺乏系统的研究。因此,开展超细粉煤灰粉磨工艺的研究、超细粉煤灰水泥基材料性能及超细粉煤灰作用机理研究,对于超细粉煤灰在水泥基材料中的应用及推广具有重要的意义。本文主要通过以养护龄期、超细粉煤灰掺量和细度三种影响因素为变量,从宏观尺度上对水泥基材料的力学性能变化规律进行研究,并利用灰色关联法分析了各因素的影响程度;从微观尺度上采用SEM、XRD和TGA-DTG等微观表征手段分析了水泥基材料内部超细粉煤灰形貌特征、反应程度和水化产物;从亚微观尺度利用压汞法测试孔隙结构参数,并在此基础上建立了微观孔隙结构参数与水泥基材料抗压强度关系的数学模型,将超细粉煤灰水泥基材料的微观孔隙结构与宏观力学性能联系在一起。主要研究内容如下:(1)开展了超细粉煤灰掺入下水泥基材料力学性能试验,研究了养护龄期、粉煤灰细度及掺量等对水泥基材料抗折、抗压强度的影响规律,并利用建立的灰色关联度模型,深入分析了各因素对水泥基材料抗折、抗压强度的影响程度。(2)采用SEM、XRD和TGA-DTG等微观性能表征技术,分析了超细粉煤灰掺入后水泥基材料内部微观结构演化过程、超细粉煤灰在水泥基材料中的反应程度、水化产物,从微观层面揭示了超细粉煤灰在水泥基材料中的作用机理。(3)采用压汞法,测试并研究了超细粉煤灰掺入后水泥基材料内部的孔隙结构,得出了超细粉煤灰的掺量及细度等对不同的孔隙结构参数和凝胶孔、过渡孔等孔隙率的影响,建立了总孔隙率、凝胶孔孔隙量和水泥基材料抗压强度之间的关系模型,并给出了该模型的适用范围。

关键词： 高速冲击   塑性变形   层裂   孪晶   位错   相变   分子动力学模拟  

摘要： 在航空航天等领域中,金属材料与结构常常受到高速冲击作用。高速冲击诱发的冲击波使金属材料内部的温度、压力、应变率快速上升,引起材料严重变形与损伤,导致关键结构破坏和失效。本质上,金属材料的宏观变形与失效行为是由材料内部微观结构和缺陷演化决定的。高温、高压、高应变率等极端条件下,材料内部复杂的微结构演化及其相互作用使得金属材料在高速冲击下的强度特性非常复杂。为了深入理解金属材料在高速冲击下的宏观力学行为,进一步揭示高温、高压、高应变率极端条件下材料内部微结构与缺陷的演化机理显得非常必要。有鉴于此,本文采用超大规模非平衡分子动力学模拟,并结合基于原子信息的微结构分析及可视化技术,深入研究了体心立方钽(Ta)和面心立方铜(Cu)两种典型金属材料在高速冲击下的宏观动力学响应及其与微介观塑性变形、层裂损伤、结构相变之间的内在关联。本文主要的研究内容和结果有:(1)研究了多晶Ta在冲击载荷下的宏观动力学响应与微观变形间的内在关联,揭示了外部冲击速度和内部晶粒尺寸对Ta塑性变形行为的影响,并分析了其微观动力学机制。研究表明:在0.5 km/s的较低冲击速度下,随着晶粒尺寸增大,Ta的塑性变形从纳米晶界滑动机制主导转变为孪生和位错滑移机制主导;存在一个临界晶粒尺寸,当晶粒尺寸大于该临界尺寸时,Ta的塑性变形由孪生主导进一步转变为位错滑移主导;在1.0 km/s和1.5 km/s两种较高冲击速度下,Ta的塑性流动分别由孪生-退孪和无定形化-重结晶动态主导,而波剖面结构与流动强度对晶粒尺寸依赖性较弱。(2)研究了多晶Ta在冲击载荷下的动态断裂及损伤行为,分析了外部冲击强度和内部晶粒尺寸对Ta层裂及微层裂的重要影响,并揭示了其损伤动力学机制。研究表明:在0.75 km/s的较低冲击速度下,随着晶粒尺寸减小,Ta的层裂模式由局部晶间断裂主导转变为拉伸区整体空穴失效主导;在空穴失效主导的层裂模式下,孔洞均匀形核-长大可以有效抑制损伤的局部化和层裂面的快速扩展,导致多晶Ta的层裂强度显著提高;在1.5 km/s和1.8 km/s两种较高冲击速度下,Ta呈现出热力学路径主导的微层裂模式,而损伤机制、波剖面结构与层裂强度均呈现较弱的晶粒尺寸相关性。(3)研究了Ta在不同冲击加载路径下的塑性变形行为及其加载路径效应,揭示了Ta在二次冲击下的孪晶-位错转变机制、单次冲击下的纳米晶化机制,以及准等熵冲击下的孪晶多级退化机制。研究表明:在二次冲击下,Ta的塑性变形由孪晶的退化机制、以及位错的增殖和滑移机制主导;在单次冲击下,Ta的塑性变形由无定形化-重结晶机制主导;在准等熵冲击下,Ta的塑性变形由孪生-退孪机制主导,这种退孪机制先后呈现出非共格与共格孪晶界相互作用以及非共格孪晶界自发退化两个阶段。(4)研究了纳米孪晶Cu在冲击载荷下的塑性变形与结构相变行为,揭示了纳米孪晶界滑动导致Cu发生多级结构相变的机理及其强化作用。研究表明:在冲击压缩波作用下,[111]织构纳米孪晶Cu中的孪晶界可发生滑动,从而触发FCC-BCCHCP多级相变,使得Cu的屈服和层裂强度显著提高;触发这种多级相变机制的阈值压力与孪晶层厚呈指数关系。本文较为系统地研究了典型金属材料在高速冲击、准等熵、二次冲击等复杂加载下的动态力学行为,建立了冲击波阵面切应力松弛、动态屈服、层裂强度等宏观力学响应与晶界、孪晶、位错、孔洞等微细观缺陷动态演化间的内在关联。研究结果对深入认识极端条件下金属材料的复杂流动、损伤与相变特性及其微观机理有重要的科学意义,对先进抗冲击纳米结构材料的设计与开发有指导和参考价值。

关键词： 互穿相复合材料   泡沫镍铁   环氧树脂   数值模拟   低温  

摘要： 多孔泡沫金属材料具有轻质、高比强度、吸能强、密度低等优点,因此被广泛用于建筑工程、减震材料等领域。此外,还可以通过填充其他材料制备多种复合材料,制备的复合材料兼备结构和功能的双重性,是一种性能优异的多用工程材料。本文通过向多孔泡沫镍铁材料中填充环氧树脂形成一种具有特定力学性能的互穿相复合材料,并对这种互穿相复合材料的压缩以及拉伸性能进行了实验研究,讨论了不同PPI和温度对泡沫镍铁/环氧树脂互穿相复合材料力学性能的影响。首先,对泡沫镍铁/环氧树脂互穿相复合材料进行了准静态压缩试验以及常温、低温状态下的拉伸试验。在改变泡沫镍铁的PPI和温度的条件下,通过观察该互穿相复合材料的破坏形式及破坏过程,剖析了其应力-应变曲线,得出了与环氧树脂最适配的PPI;同时,研究了不同规格的泡沫镍铁/环氧树脂互穿相复合材料压缩时吸能以及不同PPI和温度对其拉伸性能的影响。其次,通过建立泡沫镍铁/环氧树脂互穿相复合材料有限元模型,模拟泡沫镍铁/环氧树脂互穿相复合材料的压缩过程,并将数值模拟结果与试验结果的应力-应变曲线进行对比,验证了泡沫镍铁/环氧树脂互穿相复合材料有限元模型的准确性,探究了该结构的应力分布和变形量,采用十四面体有限元模型对泡沫镍铁/环氧树脂互穿相复合材料的弹性模量和屈服极限进行了预测。为以后相应的拓扑优化设计奠定了基础。通过观察泡沫镍铁/环氧树脂互穿相复合材料的受力过程,发现环氧树脂与泡沫镍铁棱柱未发生剥离、脱落现象,这说明泡沫镍铁/环氧树脂互穿相复合材料具有良好的整体性、稳定性;通过对不同规格的泡沫镍铁/环氧树脂互穿相复合材料压缩时吸能数据分析,发现三种IPC材料的有效弹性模量、比刚度和单位体积能量吸收率均高于纯泡沫镍铁。同时发现,PPI的选择对该互穿相复合材料的影响很大,合适的PPI可以显著改变环氧树脂的脆性;通过研究不同温度对互穿相复合材料拉伸性能的影响,结果表明不同温度对其拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率、断裂比功有较大影响。

关键词： 思政教育   材料力学   案例教学   映射点  

摘要： 案例教学法是以实际案例为基础的教学法,是实施学生素质教育、培养学生创新精神和实践能力的一个有效途径。在讲解材料力学相应知识点时,选用相关生活实际案例来进行相应知识点分析,进一步加强学生对该知识点的思考和理解,提高学生的学习积极性和兴趣。本文通过生活实例、工程灾难事故和国家重点建设成就等五个案例的引入和剖析,挖掘相应知识点的思政要素映射点,促进思想政治教育与课程知识教育的紧密结合,培养大学生的安全意识、责任意识、科学精神和爱国情怀。