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关键词： 锥度杆   轴向拉压   正应力   相对误差  

摘要： 论文主要讨论锥度杆在轴向拉伸或压缩时的精确解以及在材料力学中的近似解,通过对比分析得到了在材料力学近似公式中取不同锥度角的相对误差。如果用材料力学中的近似公式计算来解决锥度杆的轴向拉伸或压缩工程问题,锥度杆的锥度应小于一临界锥度角,否则相对误差将大于5%。最后得出其临界锥度角为15°。

关键词： 路面监测   传感元件   有限元   作用机理   应力   应变  

摘要： 鉴于路面监测技术中传感元件与沥青路面基体材料的受力状态存在相互作用及耦合效应,同时路面材料损伤也会对测试结果产生影响,为同时实现再生沥青路面的长寿命和高性能,采用ABAQUS软件平台建立嵌入受拉、受压光纤光栅传感元件的结构车辙板有限元模型,分析得出传感元件对试件各力学参数的影响规律以及传感元件模量、基体材料模量组合对试件应力场和应变场的影响规律。结果表明:传感元件对其周围沥青混合料的局部应力、应变及长期蠕变特性产生了一定的影响,而这种影响与嵌入传感元件的模量以及材料与传感元件之间的距离有关。

关键词： 氧化石墨烯   抗压强度   抗拉强度   微观结构   水化晶体  

摘要： 采用改进Hummers法和超声波分散法制备氧化石墨烯(GO)片层分散液,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪和热重分析(TGA)仪对GO-水泥砂浆复合材料进行表征,研究GO掺量与水泥砂浆复合材料抗压、抗拉强度的相关性,并从微观角度揭示GO掺量对水泥砂浆的调控机理。结果表明,GO最佳掺量为水泥质量0.1%,此掺量下复合材料的抗拉强度和抗压强度分别提高37.5%和77.2%。适量GO能促进水泥砂浆水化晶体生长,改变晶体尺寸和形状,实现对水泥砂浆微观结构的调控。

关键词： 氧化石墨烯纳米片层   水泥基材料   力学性能   微观结构  

摘要： 氧化石墨烯纳米片(GONPs)具有独特的物理性质,使其在水泥基体中成为有效的增强材料。通过试验,研究不同GONPs掺量对水泥基复合材料力学性能、孔径分布及微观结构特征的影响。GONPs以水泥质量分数为0%,0.01%,0.02%,0.03%,0.04%,0.05%制备水泥基复合材料,对经28 d养护的试块进行了抗压强度和间接抗拉强度测试、热重分析(TGA)与X射线衍射分析;利用氮气吸附技术研究试样断裂表面的孔径分布并通过扫描电镜(SEM)观察其微观结构。研究结果表明:通过将GONPs掺入水泥基复合材料中,最高可使其抗压强度和间接抗拉强度分别提高13.1%和41.3%。GONPs与普通硅酸盐水泥(OPC)的结合显著降低了水泥砂浆的孔隙数量,使其微观结构得到显著改善,同时会在水泥砂浆内部形成大量排列规整的片状及花瓣状晶体,提高了水泥基复合材料的力学性能。

关键词： 功能化石墨烯   水泥   抗折强度   抗压强度  

摘要： 为了解决石墨烯纳米片在水泥基体中的分散问题,采用芳基重氮盐(F)对氧化石墨烯(GO)进行改性,制备了一种新型亲水型功能化石墨烯(FG)。结果表明,FG在水溶剂中最大的分散浓度能够达到2.1 mg/mL。FTIR、拉曼光谱和XPS结果表明F成功对石墨烯进行了表面改性。对比纯水泥基体材料,本文所制备的亲水型FG/水泥复合材料的28天抗折强度和抗压强度相对提高了95.3%和78.3%。F对GO进行改性,实现了石墨烯在水泥基材料中的均匀分散及对其力学性能的提升。

关键词： 工程教育认证   教学改革   本科教学  

摘要： 《材料力学性能》作为材料科学与工程学科各专业的重要的学科基础课,旨在掌握材料失效抗力的力学性能指标的基本含义、测试方法和微观机理。为了满足工程教育认证的要求,文章从课程教学中存在的问题出发,在教学内容、教学方式、考核方式等方面进行探索改革,培养学生分析和解决材料科学问题的综合能力。

关键词： 轻质复合材料   密度分析   破坏机制   压缩性能  

摘要： 随着航天工程及海洋探测等高科技产业的快速发展,对新型结构材料的性能有了更高的要求。采用空心玻璃微珠对环氧树脂进行改性制得复合材料,并对材料进行密度以及压缩性能的测试。同时,利用有限元软件对复合材料的压缩强度进行预报。结果表明:随着空心玻璃微珠体积分数的增加,复合材料的密度在减小,孔隙率在升高,材料的强度和模量均下降,内部应力分布不均匀且存在应力集中;若玻璃微珠体积分数不超过45%,则树脂基体的剪切破坏为主要机制,若微珠的体积分数超过50%,则将会先由玻璃微珠发生破坏,进而导致微珠及树脂基体发生综合性破坏。

关键词： “材料力学”   课程思政   超静定   许用应变  

摘要： “材料力学”是工科学生的一门传统的主要专业基础课。如何在“材料力学”教学过程中既向学生讲解工程结构原理,又恰当地引入思政内容,是目前“材料力学”教学实践中需要探讨的问题。文章基于“材料力学”教材中普遍引用的钢木结构简单拉压超静定问题,通过系统讲解复合材料结构中的许用应变结构原理,并将许用应变比拟为个人能力,从而实现了“材料力学”习题与工程结构原理和课程思政的有机结合,为“材料力学”课程思政建设提供了有益尝试。

关键词： 木粉   表面改性   相容剂   协同作用   木塑复合材料   力学性能  

摘要： 主要研究了木粉表面甲基化改性和增容剂马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)对木粉/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料力学性能的协同作用。木粉经表面甲基化处理后,与10%PE-g-MAH协同使用,甲基化木粉/PE-g-MAH/HDPE复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度均明显高于未改性木粉/PE-g-MAH/HDPE复合材料,其原因在于在PE-g-MAH的作用下,甲基化木粉在聚合物基体中分布更加均匀,两者的界面作用力更高,即甲基化木粉和PE-g-MAH对提升木粉/HDPE复合材料的力学性能具有良好的协同作用。

关键词： 聚锆碳硅烷   先驱体   C/C-SiC-ZrC复合材料   力学性能  

摘要： 为了降低成本和简化工艺,以SiC-ZrC复相陶瓷单源先驱体(聚锆碳硅烷,PZCS)作为原材料,通过先驱体浸渍-裂解(PIP)工艺成功制备得到C/C-SiC-ZrC复合材料。PZCS先驱体的裂解行为采用TG分析表征,高温裂解产物的相组成、微观形貌及元素分布等通过XRD、SEM及EDS表征。结果表明,PZCS先驱体能够得到ZrC、SiC均匀分散的均相SiC-ZrC复相陶瓷,其1000℃陶瓷产率为53.82%,可作为PIP工艺制备复合材料的新型先驱体材料。C/C-SiC-ZrC复合材料的弯曲强度达271MPa,断口形貌观察发现,大量纤维呈拔出状态,复合材料表现出准弹性破坏行为。