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关键词： 实时三维数字图像相关   拉伸实验   三点弯   实验教学   全场测量  

摘要： 实验教学是理工科院校极为重要的教学环节,为使学生深刻理解理论知识,将现代光测力学方法用于实验教学具有重要意义。本文以铝合金拉伸实验和梁模型的三点弯实验为例,采用自主研制的实时三维数字图像相关方法进行教学内容展示。该方法可实时测量物体表面的三维形貌及变形,更直观地揭示材料力学中的变形规律和力学原理。实践表明,课堂演示易于调动学生的积极性,将理论与实验相结合,有助于增强学生分析问题的能力,相比传统电测方法具有无可比拟的优势。

关键词： 中空多壳层结构   TiO_(2)   环氧树脂   偶联剂   力学性能  

摘要： 为改善环氧树脂(EP)材料的力学性能,采用次序模板法合成了TiO_(2)中空多壳层结构(HoMS)材料,利用偶联剂对获得的TiO_(2)HoMSs进行接枝改性后填充到EP中,制备了TiO_(2)HoMSs/EP复合材料;并与单壳层TiO_(2)中空结构进行比较,研究了壳层数和偶联剂改性对复合材料力学性能的影响规律.结果表明,随着壳层数的增加,复合材料的力学性能增强,并且偶联剂改性的TiO_(2)HoMSs可进一步提高复合材料的力学性能.在该体系中,经硅烷偶联剂KH-560改性后的三壳层TiO_(2)HoMSs(3S-TiO_(2)HoMSs)/EP复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度可分别达到71.66 MPa,7.4%和35.81 kJ/m^(2).扫描电子显微镜(SEM)断面形貌表征结果显示,相较于纯EP材料,TiO_(2)HoMSs/EP复合材料的断面更加粗糙,说明TiO_(2)HoMSs材料起到了吸收外界应力和阻碍裂纹扩展的作用,提高了复合材料的韧性,提升了复合材料的冲击性能.

关键词： 材料力学   RDX   含铝PBX炸药   Hopkinson压杆   应变率   高聚物黏结炸药   本构模型  

摘要： 为了揭示较宽应变率范围内,密度对某RDX基含铝PBX炸药压缩力学行为的影响规律,分别采用电子万能试验机和分离式Hopkinson压杆(SHPB)进行了准静态和动态压缩试验,获取了不同密度(1.65、1.70和1.74g/cm^(3))炸药在不同应变率(0.01、400、800和1300s^(-1))下的压缩应力—应变行为。结果表明,该含铝PBX炸药的力学响应具有明显的应变率敏感性和密度依赖性;随着密度的增加,弹性模量和峰值应力基本呈线性增大,其中峰值应力的增大程度随应变率增加而减小(74.89%、63.51%、44.46%及26.79%);随着对数应变率的增大,弹性模量和峰值应力均表现为指数递增趋势。考虑应变率和密度对材料弹性模量及峰值应力的影响,建立了含损伤的黏弹塑性本构模型,拟合结果与试验结果吻合良好。表明该模型能够准确地描述较宽应变率范围(0.01~1300s^(-1))内、不同密度条件下含铝PBX炸药的压缩应力—应变行为。

关键词： 课程育人   材料力学   大挠度   数值模拟  

摘要： 基于现代信息技术与教学手段,在材料力学的课程教学中,开展了课程育人的探索与实践。通常的材料力学只讲小挠度梁的变形,本文对于弹性梁的欧拉方程,采用Maple编程求解了这个数学模型,并对集中载荷作用下大挠度悬臂梁的挠曲线形状进行了计算机仿真。分析计算了自由端转角,挠度和水平位移与载荷的力学特征,并与精确解进行了比较。拓宽了材料力学的教学范围。

关键词： 线上线下教学模式   材料力学   课程教学改革  

摘要： 互联网时代背景下,高等院校应当紧跟时代发展趋势,进行课程教学的改革。在课程教学改革中应当积极利用信息化技术,将其与传统课程教学深度融合,构建线上线下混合教学模式,进一步提升教学成效。材料力学是一门专业基础性课程,在教学过程中,教师不仅要传授专业知识,还要提高学生的实践能力和探究能力。文章阐述了线上线下混合式教学模式的内涵与特点,分析课程教学改革中运用该教学模式的必要性,并提出基于线上线下混合教学模式的材料力学课程教学改革建议。

关键词： T800碳纤维/环氧树脂基复合材料   湿热老化   腐蚀环境   力学性能  

摘要： 对T800碳纤维/环氧树脂基复合材料进行湿热老化实验,通过质量变化、老化前后表面形貌、红外光谱、动态力学性能,层间剪切和压缩实验,研究3.5%(质量分数,下同)NaCl溶液和去离子水两种介质分别在70℃下溶液浸泡对碳纤维/环氧树脂基复合材料力学性能的影响。结果表明:T800碳纤维/环氧树脂基复合材料在去离子水和3.5%NaCl溶液中的吸湿率相对较低,分别为0.82%和0.67%;未老化试样纤维与基体之间黏结良好,在3.5%NaCl溶液老化后纤维与基体界面破坏相比去离子水中老化更严重;经去离子水中浸泡后剪切强度降低8.8%,压缩强度降低4.3%;在3.5%NaCl中浸泡后剪切强度降低10.1%,压缩强度降低4.7%。在两种溶液老化后试样的T g降低,但相差不大。此次研究结果对T800碳纤维/环氧树脂基复合材料在腐蚀环境中的应用提供了依据。

关键词： MC尼龙   原位聚合   碳纤维表面处理   复合材料  

摘要： 本论文采用真空辅助树脂灌注成型工艺(VARI),通过己内酰胺原位阴离子聚合的方法制备了连续碳纤维增强浇铸(MC)尼龙的复合材料,并系统研究了丙酮去浆处理、气相氧化处理、偶联剂处理和火焰处理四种不同碳纤维织物表面处理方式的碳纤维表面的O/C比和微观形貌以及复合材料的力学性能、表面形貌和碳纤维体积分数。结果表明:对碳纤维表面进行偶联剂涂层处理,此碳纤维制备的复合材料的力学性能较其他处理方式的碳纤维制备的复合材料而言力学性能最优,其拉伸强度达到595.5 MPa,弯曲强度达到330.7 MPa,层间剪切强度达到30.6 MPa;此条件下碳纤维表面的O/C比达到44.51%,复合材料的碳纤维体积分数达到51.4%。

关键词： 超高强   灌浆料   尺寸效应  

摘要： 超高强水泥基灌浆料具有大流态性、超高强、高弹模、高早强、抗疲劳性等性能,主要应用于海上风机基础灌浆连接结构部位。基于国内外检测标准,通过大量试验分析对比了超高强水泥基灌浆材料力学性能的尺寸效应。结果表明:超高强灌浆料抗压强度、静弹性模量、抗折强度以及劈拉强度等力学性能,因测试规范及试块尺寸差异,具有显著的尺寸效应;对于灌浆料抗压强度,立方体试块尺寸效应明显低于圆柱体试块,相较与基准组?准100×200 mm、Ф150×300 mm圆柱体试块换算系数仅为0.58和0.49;灌浆料抗折强度早期增长较快,7 d龄期已达到28 d龄期的87%,热养护制度下灌浆料抗折强度显著低于标准养护制度,高温环境产生热损失效应劣化灌浆料微观结构及力学性能,抗折强度衰减26.3%。依据国内相关标准,灌浆料静弹性模量测试值为55 GPa,而采用国外Ф100×200 mm圆柱体测试静弹模可增加10 GPa左右;超高强灌浆料无应变硬化现象,标准养护下早期劈拉强度迅速增,长1 d接近6 MPa、28 d后基本趋于稳定,相较劈拉强度,灌浆料轴心抗拉强度低于劈拉强度约7%,但试块制备要求较高,数据准确获取难度较大。

关键词： 三向正交复合材料   热氧老化   力学性能   老化机理   强度预测  

摘要： 采用三点弯曲和层间剪切测试法研究热氧老化对三向正交碳/玻璃纤维/双马复合材料(三向正交复合材料)和对应的层合碳/玻璃纤维/双马复合材料(层合复合材料)力学性能的影响。分析复合材料的失重行为以及不同老化时间下的红外光谱、宏观和微观形貌、弯曲性能和层间剪切性能。结果表明:热氧老化导致的大量树脂分解在复合材料表面及内部产生大量裂纹,界面性能不断下降,最终导致复合材料整体力学性能的下降,但三向正交复合材料的性能保留率始终高于层合复合材料。这是因为,三向正交复合材料有Z向纱存在,裂纹沿着层间传播时会受到Z向纱的阻挡,因此能在树脂和界面性能严重退化的情况下使所有纤维成为一个整体来抵抗外力。此外,采用“改进型随机过程模型”对200℃下老化180天的三向正交复合材料的弯曲强度数据进行预测,预测误差小于10%,说明该模型具有较高的可靠性。

关键词： 实验教学   新工科   材料力学性能   创新能力  

摘要： 在新工科大背景下,依托武汉科技大学金属材料工程专业的建设任务,以材料力学性能实验课程为例,从先进的工程教育理念、多元交叉进行实验教学、产学研协同进行实验教学和提高教师工程实践能力等方面进行了探索。实践表明,基于新工科的建设,有利于提高学生的实践动手能力和创新创造能力,有利于培养出高素质复合型应用人才。