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关键词： 团聚微胶囊   层间增韧   碳纤维(CF)   环氧树脂(EP)   复合材料   力学性能评价   超声导波  

摘要： 选用微胶囊作为改性材料,采用热压机层压成型工艺制备出微胶囊层间增韧T300碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料。通过双悬臂梁(DCB)Ⅰ型层间断裂试验评估了CF/EP复合材料的增韧效果。利用超声导波技术对普通CF/EP复合材料和增韧CF/EP复合材料层间力学性能进行评价。通过SEM对CF/EP复合材料层间断面微观形貌进行观察,以揭示微胶囊的增韧机制,同时对超声导波检测结果进行辅助说明。结果表明,微胶囊以团聚形式分布在层间基体中,可以有效提高CF/EP复合材料的层间断裂韧性。微胶囊的填充改变了CF/EP复合材料层间基体特性,增加了导波传播过程中的衰减,导致响应信号峰值降低。同时,团聚的微胶囊改变了CF/EP复合材料对于中心频率125 kHz五峰波激励的振动响应,导致中心频率在信号频谱中的幅值低于普通CF/EP复合材料。

关键词： TKX-50   高聚物粘结炸药   分子动力学模拟   力学性能  

摘要： 在含能材料中添加高分子粘结剂来制备高聚物粘结炸药(PBXs)是改善其力学性能的一种重要手段。含能材料1,1’-二羟基-5,5’-联四唑二羟胺盐(TKX-50)具有高储能、高爆速、低灵敏度和低毒性等特点。将TKX-50分别与HMX和RDX混合得到TKX-50/HMX混合体系和TKX-50/RDX混合体系。该文利用分子动力学(MD)模拟分别计算在TKX-50、TKX-50/HMX混合体系和TKX-50/RDX混合体系中添加聚双(叠氮基甲基)氧杂环丁烷(poly-BAMO)和聚双(氟甲基)氧杂环丁烷(poly-BFMO)形成的PBXs的力学性能。基于弹性力学原理计算的结果表明,TKX-50/高聚物PBXs的杨氏模量E、剪切模量G、体积模量K较纯的TKX-50晶体模量均有下降。且模量随所加入poly-BAMO和poly-BFMO的质量分数增加而降低越多,其中poly-BFMO对PBXs弹性和塑性的提高比poly-BAMO更显著。TKX-50/HMX混合体系的PBXs与TKX-50/RDX混合体系的PBXs的K/G值分别相比TKX-50/HMX混合体系与TKX-50/RDX混合体系下降。在TKX-50/RDX混合体系中添加poly-BAMO或者poly-BFMO形成的PBXs相比TKX-50/RDX混合体系硬度增大,弹性下降。

关键词： 矿用圆环链   裂尖   力学参量   应力应变   敏感性  

摘要： 为了研究含缺陷矿用圆环链裂尖应力应变的特性,采用有限元模拟方法,分析了材料不同力学参量变化时,裂尖 Mises 应力和等效塑性应变对材料不同力学参量的敏感性。分析结果表明:材料的力学参量变化幅度相同时,裂尖应力应变对材料力学参量的敏感性不同;裂尖 Mises 应力对材料的硬化指数最敏感,对材料的泊松比最不敏感;裂尖等效塑性应变对材料的屈服强度最敏感,对材料的泊松比最不敏感。

关键词： 材料力学   TC2钛合金   Johnson-Cook本构模型   高应变率   绝热剪切  

摘要： 使用电子万能试验机和分离式Hopkinson压杆分别测量TC2钛合金的准静态和动态应变下的应力-应变曲线,并结合显微组织的变化研究了高应变率下的动态流动应力特征。结果表明:应变率为1100-6000 s-1时TC2钛合金具有一定的应变率敏感性,随着应变率的提高显示出明显的应变率增强和增塑效应,但是应变率超过4800 s-1后二者均减弱;在应变率为2500 s-1的试样中观察到与加载方向约成45°角的绝热剪切线,随着应变率的进一步提高出现剪切带,但是由于弥散的β颗粒相滑移聚集形成了阻拦带而没有明显增宽。用绝热温升项修正了Johnson-Cook本构模型,进行非线性拟合构建了TC2钛合金在室温下的动态塑性本构关系,统计分析了预测数据和实验数据,2.18%的平均相对误差和0.9935的相关系数说明改进的模型较好地描述了TC2钛合金在室温高应变速率条件下的流变行为。

关键词： 横晶层   天然纤维   热塑性高分子材料  

摘要： 天然纤维增强聚合物复合材料被认为是21世纪最有发展前景的材料之一,其中天然纤维作为一种异相成核剂改变了聚合物基质的结晶方式,从而在界面形成横晶层(Transcrystallinity,TC)结构。晶体结构的改变会直接影响复合材料的界面性能及宏观力学性能。许多研究者对TC的生长机制以及TC对复合材料的性能影响进行了深入研究,力求通过结构分析和机理探究对提高天然纤维/热塑性高分子复合材料(Natural fiber/thermoplastic polymer composites,NFTPC)的力学性能提出建设性方案。但由于该结构较为特殊,作用机制较为复杂,目前研究者们对TC的形成机制以及对NFTPC力学性能影响的机理还存在许多分歧。因此,本文重点针对TC对NFTPC力学性能影响的研究进展进行归纳综述和简要分析,对该研究的前景提出展望。

关键词： 部分烧结陶瓷材料   Al_(2)O_(3)   拉伸加载   压缩加载   断裂强度   离散单元法  

摘要： 通过开展三维离散单元法数值模拟,考察了部分烧结陶瓷在单轴拉伸和压缩加载条件下的力学响应行为。模拟结果表明,拉伸加载下试样的破坏表现为裂纹"成核"效应,而压缩加载下则呈现为裂纹"聚并"效应;通过追踪固体键的断裂顺序和断裂模式发现,拉伸加载下固体键的破坏主要源于拉伸作用,而压缩加载下则为剪切作用。试样的宏观断裂强度与固体键临界拉伸强度σ_(c,t)和临界剪切强度σ_(c,s)有关。对于考察的部分烧结Al_(2)O_(3)陶瓷材料,σ_(c,t)=σ_(c,s)下模拟得到的试样拉伸强度和压缩强度能与实验数据定量吻合。压缩加载下,固体键断裂强度的分布形式和分布宽度对试样断裂强度的影响较小;拉伸加载下,试样断裂强度取决于固体键的分布形式:高斯分布时,试样断裂强度基本不受分布宽度的影响;均匀分布时,试样断裂强度随分布宽度的增大而减小。

关键词： 力学性能   生土墙体   掺合料影响  

摘要： 作为人类最早使用的一种建筑原材料,生土材料可以很好地维持生态体系的平衡性。但是,生土墙体原材料却具有不良的力学性能,整体抗压、抗折、抗剪的强度均较低,并且收缩变形大,所以生土建筑实际使用年限备受影响。这便需要适当加入掺合料,以优化改善生土墙体的整体性能。基于此,本文主要就这方面的影响展开了探讨。

关键词： 珍珠母   仿生复合材料   砖-泥结构   断裂力学   3D打印   数值模拟  

摘要： 珍珠母是由天然文石晶片和有机基质构成的一种两相生物复合材料。其中,文石晶片通过典型交错层叠方式镶嵌在连续的有机基质中,形成高度有序的分级结构,使珍珠母呈现出远优于其组份材料的力学性能。因此,受到力学、材料学和生物学领域研究学者们的广泛关注。本文首先介绍了珍珠母材料的微结构特征及其基本变形机制和力学性能,然后分别从理论分析、数值模拟和实验制备三个角度出发综述了仿珍珠母复合材料的研究进展,重点讨论了这类仿生复合材料在变形过程中的强韧化机制,并分析了结构-性能之间的关系,最后对其可能的发展方向进行了展望。

关键词： 材料力学   课程思政建设   研究与实践   “1大2小+3人”思政元素挖掘法  

摘要： 介绍了宽泛意义上课程思政的内涵;梳理了近七年来国务院、教育部发布的关于立德树人、三全育人格局、十大育人体系、课程思政、双一流建设等14个国家层面的文件,阐述了从立德树人到全面实施课程思政过程中思政要求的时间演化历程.根据材料力学课程特点及其课程思政的要求与原则,提出了"1大2小+3人"材料力学课程思政元素挖掘与采集方法,并以轴向拉伸压缩一章为例,给出了具体的课程思政建设案例.强调工学课程侧重培养学生精益求精的大国工匠精神,激发学生科技报国的家国情怀和使命担当.

关键词： 氧化处理法   表面涂层法   等离子体处理法   CF   CFRP   力学性能  

摘要： 综述了近年来国内外关于氧化处理法、表面涂层法、等离子体处理法对CF本体性能、CFRP力学性能的影响研究进展,分析了不同处理法改性CF对CFRP力学性能的作用机制、改性效果和优缺点。指出了近年来国内外研究存在的问题和今后的发展趋势,推动高性能CFRP在航空航天领域进一步应用,为今后研究者进一步研发和生产新型复合材料、改进CFRP综合性能提供完整的数据信息和理论依据。