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关键词： 水泥基复合材料   高延性   力学性能   韧性增强机理   价值与经济性  

摘要： 高延性水泥基复合材料(Engineeredcementitiouscomposite,ECC)以应变硬化和多缝开裂为主要特征。在纤维用量不多于2%的情况下,ECC的拉伸应变可达到3%～5%,有利于改善普通混凝土脆性大、拉伸应变率低等缺点。ECC具有高延性、微裂纹、自愈合等多重特性,有利于提高多因素耦合作用下建筑设施的力学性能及耐久性能。本文基于国内的原材料,通过一系列力学性能试验及微观检测技术,研究了不同原材料及其掺量对ECC力学特性的影响,分析了ECC韧性增强机理,对比了国产ECC与经典ECC的价值经济性,设计出具有绿色环保、成本低、性能优良三大特点的国产ECC,主要结论如下:(1)研究了粉煤灰、碳酸钙晶须、纳米碳酸钙对国产ECC工作性能与抗压性能的影响。结果表明:当粉煤灰质量与水泥质量的比值为2.2～3.0、碳酸晶须用量为1%～2%、纳米碳酸钙用量为0.5%～1.5%时,国产ECC的流动性、保水性、粘聚性、抗压性能均良好;三种材料对流动度及抗压强度影响的程度依次为:粉煤灰>碳酸钙晶须>纳米碳酸钙。(2)研究了粉煤灰、碳酸钙晶须、纳米碳酸钙对国产ECC单轴拉伸性能的影响,并验证了双线型拟合模型的相关性。结果表明:当粉煤灰质量与水泥质量的比值为3、碳酸钙晶须掺量为1%、纳米碳酸掺量为1%时,国产ECC在7d、28d的极限拉伸应变与极限拉伸强度优异,分别为5.50%、2.56MPa、5.10%、2.93MPa;双线型简化模型拟合出的拉伸应力-应变曲线与实测曲线具有较高的吻合度,该模型仍适用于国产ECC拉伸应力-应变曲线的拟合。(3)研究了粉煤灰、碳酸钙晶须、纳米碳酸钙对国产ECC弯曲性能的影响。结果表明:当粉煤灰质量与水泥质量的比值为3、碳酸钙晶须掺量为1%、纳米碳酸掺量为1%时,国产ECC在7d、28d的极限弯曲位移与极限弯曲强度优异,分别达到30.85mm、6.01MPa、26.38mm、7.23MPa;三种材料对弯曲韧性影响的程度依次为:粉煤灰>碳酸钙晶须>纳米碳酸钙。(4)研究了ECC的韧性增强机理,并对比了国产ECC与经典ECC的价值与经济性。结果表明:FA3.0CW1NC1组试件相应的σcu/σfc与PSH分别达到1.87、9.06,满足使用PVA纤维制备ECC所要求的强度准则、能量准则;PVA纤维与碳酸钙晶须的协同阻裂作用提高了ECC抗变形能力;FA3.0CW1NC1组试件所具有的价值性与经济性均优于经典ECC,其总价值系数是经典ECC的2.7倍,且原材料总成本仅为经典ECC的35.97%。

关键词： 血流限制训练   骨骼   微结构   材料力学  

摘要： 研究目的:通过对大鼠施加不同的运动干预,研究血流限制训练对大鼠肌肉力量、骨组织结构材料和生物力学性能的影响,并通过对骨转换标志物的检测,初步探讨过程机制。研究方法:将24只3月龄雄性SD大鼠(体重240±20g),随机分为加压对照组(CON,n=6),低强度训练组(LIRT,n=6),高强度训练组(HIRT,n=6),血流限制训练组(LIBFR,n=6),进行为期8周的爬梯抗阻干预。加压对照组只施缺血干预,不承担负荷;低强度训练组进行30%MVCC负重爬梯训练;高强度训练组进行70%MVCC负重爬梯训练;血流限制训练组施加血流限制的同时进行30%MVCC负重爬梯训练。取样前,使用递增负荷抗阻爬梯测量最终MVCC;取样时将血清、肌肉和骨骼取出备用,使用ELISA法测量血清中骨转换标志物PⅠNP、BGP和β-CTX浓度,使用Micro-CT测量股骨股BMD和骨微结构,进行三维重建,使用万能材料试验机进行三点弯曲实验测量股骨材料力学和结构力学指标。研究结果:最大力量检测:与CON组相比,LIRT、HIRT、LIBFR组MVCC均显著提升(P<0.01),与LIRT组相比,HIRT组MVCC显著提升(P<0.05),LIBFR组与HIRT组相接近(P>0.05)。骨转换标志物检测:在骨形成指标上,CON组的PⅠNP和BGP浓度小于HIRTD组(P<0.01),LIRT组的PⅠNP和BGP浓度小于HIRTD组(P<0.01),其他组间不存在显著差异(P>0.05);在骨吸收指标上,HIRT组显著低于其他组(P<0.05),LIBFR组低于CON组和LIRT组,但未表现出显著差异(P>0.05)。Micro-CT检测:骨密度指标上,HIRT组显著高于CON组和LIRT组(P<0.05),LIBFR组BMD指标虽有所提高,但组间无显著差异(P>0.05),其他指标组间均无显著差异(P>0.05)。万能材料试验机三点弯曲检测:HIRT组弹性模量小于LIRT组和LIBFR组(P<0.05),最大载荷指标上小于LIBFR组(P<0.05),在断裂载荷指标上小于LIRTD组(P<0.05),其他指标上,HIRT组也表现出了较低的数值,但没有显著差异(P>0.05)。结论:1.血流限制训练可以有效增加肌肉力量,效果与传统高强度力量训练相近。2.血流限制训练对大鼠骨微结构和骨生物力学性能没有显著影响,但更敏感的代谢水平上已经产生了显著变化,骨转换标志物发生了改变,骨形成标志物浓度增加,提示对于骨组织有促进形成作用。3.大强度训练可能会造成骨组织微损伤,降低骨强度,表现在骨材料力学和结构力学性能的降低。

ISBN: (纸本)9787040586688

关键词： 人才培养方案   混合式教学模式   雨课堂  

摘要： 新工科背景下，各专业的人才培养方案都更加注重学生的综合素质培养，因此学科基础课程的学习深度逐渐加深，但同时，理论教学学时也逐渐减少。为了缓解二者的矛盾，以达到新人才培养方案下学科基础课程的教学目标，线上线下混合式教学模式逐渐成了一种不错的选择。然而，现有的基础学科课程的混合式教学存在教学资源繁杂，梯度层次不强的缺点，对于地方院校基础较薄弱的学生而言，学习耗时且效率偏低。基此，本文在区教改项目的支持下，以《材料力学》课程为载体，尝试构建具有一定梯度层次的混合式教学模式，以适应现有教学要求。

关键词： 陶瓷基复合材料   微观表征   原位观测   裂纹演化   断裂韧性  

摘要： 连续纤维增强陶瓷基复合材料具有优异的耐高温氧化性能、高温力学性能,同时具备低密度、高比模量、高比强度的优点,在航空航天热端部件、高超音速飞行器等高温极端环境中得以广泛应用。随着飞行器性能提升和高安全要求,对陶瓷基复合材料的高温力学性能和可靠性提出了挑战。研究陶瓷基复合材料的变形失效过程有助于深刻理解材料力学响应和破坏机制,并为工艺优化和强度评估提供重要依据。原位力学测试不仅可以获得材料的力学参数,还可以研究外载下微结构变形和裂纹萌生与扩展等行为,建立外载与开裂行为的关系。因此,本文对三种预制体结构（2D-C_f/Si C、2D-Si C_f/Si C和3D-Si C_f/Si C）的陶瓷基复合材料开展了微观表征和原位力学测试,获得了材料的微结构特征、抗拉强度和断裂力学性能参数,对三种材料的变形与失效过程进行了原位观测,分析了预制体结构对力学性能和失效行为的影响。研究成果如下:（1）通过室温和高温拉伸测试,获得了材料的应力-应变响应、抗拉强度、断裂应变等力学参数,发现室温下2D-C_f/Si C、2D-Si C_f/Si C和3D-Si C_f/Si C复合材料的抗拉强度和断裂应变依次增大,在1300℃空气环境中,2D-C_f/Si C和2D-Si C_f/Si C复合材料的抗拉强度均下降,断裂应变有所提升。（2）通过原位观测研究了材料在轴向载荷下的内部裂纹及微缺陷的演化过程。发现三种复合材料在室温和高温下的断裂位置均发生在Z向纤维束附近,且在拉伸失效时均表现出基体裂纹萌生、纤维/基体界面脱粘、裂纹偏转扩展、裂纹分叉形成二次裂纹、纤维桥联和纤维断裂等损伤特征。（3）通过三点弯曲测试,得到了三种材料在室温和高温下的载荷-挠度响应以及断裂韧性。发现室温下2D-C_f/Si C、3D-Si C_f/Si C和2D-Si C_f/Si C复合材料的断裂韧性依次增大,在1300℃氩气环境中,虽然2D-C_f/Si C复合材料的纤维力学性能下降,但残余热应力的释放以及适中的界面结合强度使其断裂韧性大幅度提高;在2D-Si C_f/Si C和3D-Si C_f/Si C复合材料中,残余热应力的释放不能弥补纤维力学性能下降的影响,使其高温下的断裂韧性降低。（4）采用原位观测技术研究了预制体结构对材料主裂纹扩展形式的影响。2D-C_f/Si C复合材料和2D-Si C_f/Si C复合材料在厚度方向缺少增强纤维,层间性能差,在室温和1300℃氩气环境中均以经纬纱分层破坏为主,裂纹扩展路径长,而3D-Si C_f/Si C复合材料的裂纹扩展受到Z向穿刺纤维束的阻碍作用,主裂纹基本沿着Z向纤维束扩展,部分经纬纱分层,裂纹扩展路径短。

摘要： 现代真实建筑给予使用者的体验往往是冷峻、理性的，这源于现代建筑材料深度加工、高度结构及功能实用等特点，尤其是大型特定功能建筑（如体育馆、大卖场、音乐厅等）在材料运用上倾向于高强度、大跨度特征，这进一步削弱了使用者对建筑外在形态、内部结构及材料质感等的人文体验，或者说，仅从“大规模、功能性建筑材料维度”很难产生诗意般的情感。随着中国“后奥运时代”的开启，以及层出不穷、种类多元的国际赛事进驻国内，

关键词： 三维机织间隔复合材料   双层间隔结构   压缩性能   弯曲性能   低速冲击  

摘要： 三维机织间隔复合材料作为新型夹芯结构复合材料,具有轻质,高强,隔热,透波,可设计性强,不易分层等优异性能,广泛应用于飞机、高铁、储油罐、保温车、风车叶片以及天线罩等领域。借鉴多层夹芯结构设计理念设计的三维机织双层间隔复合材料具有更加优异的力学性能,同时又可克服传统多层夹芯结构材料易分层的缺点。但是由于双层间隔织物的结构相对复杂,且相关织造工艺处于保密阶段,限制了其研究与应用。本文从三维机织双层间隔织物的结构设计出发,探究其织造工艺,并通过多综眼综丝以及多剑杆引纬装置使其织造工艺得到优化。之后采用手糊成型工艺成功制得柱纱高度组合为（6+6）mm以及（4+8）mm的双层间隔复合材料（3DWCS-6+6、3DWSC-4+8）,并通过与柱纱高度12 mm的单层间隔复合材料（3DWSC-12）进行对比,系统性研究了其压缩、弯曲以及低速冲击性能。首先,本文对双层和单层间隔复合材料的平压和侧压性能进行了测试分析。结果表明,双层间隔复合材料由于中间层面板的加入使其平压和侧压性能都要明显提升。其中3DWSC-6+6和3DWSC-4+8的平压强度（11.45 MPa、8.62 MPa）相较于3DWSC-12（7.26 MPa）分别提高57.71%和18.73%,经向侧压强度（16.90 MPa、15.54 MPa）分别提高54.48%和42.05%,纬向侧压强度（19.76 MPa、19.44 MPa）分别提高50.72%和48.28%。此外,双层间隔复合材料的平压破坏模式为柱纱的逐层断裂,侧压破坏模式为面板裂纹扩展,表现出更大的吸能特性。其次,本文对双层以及单层间隔复合材料的经、纬向弯曲性能进行了研究。结果显示,中层面板靠近上面板或下面板可以有效提高双层间隔复合材料的弯曲峰值载荷。3DWSC-4+8和3DWSC-8+4（其上层柱纱高度为8 mm,下层柱纱高度为4 mm）的经向弯曲峰值载荷分别为998.24 N和807.81 N,纬向弯曲峰值载荷分别为1227.86 N和1221.55 N,均明显高于3DWSC-6+6和3DWSC-12。此外,中间层面板的加入使得3DWSC-4+8、3DWSC-6+6和3DWSC-8+4的纬向弯曲刚度分别达到14.17 N·m2、14.23 N·m2和13.84 N·m2,明显高于3DWSC-12（9.69N·m2）。同时,双层间隔复合材料在达到弯曲峰值载荷后仍能保持较高的弯曲载荷,具有更高的吸能能力。最后,本文探究了双层及单层间隔复合材料在5 J和10 J冲击能量下的低速冲击响应并评估了冲击后剩余强度。结果显示,双层间隔复合材料与冲头的最大接触力明显高于单层,阻尼指数（吸收能量与弹性能量之比）明显小于单层,表现出更加优异的抗冲击性能。在5 J冲击能量下,随着中层面板与上面板之间的距离减小,双层间隔复合材料的抗冲击性能增强,其中3DWSC-4+8的最大接触力最大（1929.33 N）,阻尼指数最小（20.50）。此外,双层间隔复合材料在10 J能量冲击后的强度保持率（>80%）要远高于单层间隔复合材料（<70%）。