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关键词： 碳纤维   环氧树脂   复合材料   力学性能   阻燃性能  

摘要： 该研究通过热压罐工艺制备3种轨道交通用碳纤维增强环氧树脂复合材料,对其拉伸、层间剪切等力学性能和防火阻燃性能进行测试,为材料的选择与优化提供科学依据。结果表明3种复合材料的0°拉伸强度皆大于1900 MPa,层间剪切强度大于70 MPa,关键力学性能优异,且阻燃等级皆达到EN45545-2:2020 R1 HL3,可满足轨道交通领域典型承力件和次承力件的力学性能及防火安全性的要求。

关键词： 材料力学   土木工程   新工科   应用型人才培养  

摘要： 材料力学作为土木工程类专业的核心基础课程,在新工科教育的背景下,其重要性愈发凸显。然而,对于应用型大学而言,传统的材料力学理论课程教学模式已难以充分满足当前对应用型人才的培养需求。针对理论教学中存在的问题,文章以榆林学院为具体案例,深入探索了在新工科背景下地方应用型本科院校如何创新材料力学课程的教学模式,并提出了一系列课程改革措施。这些改革举措使得材料力学课程的教学取得了显著成效,同时也为应用型本科地方院校中其他理论性课程的改革创新提供了新的启示和思考。

关键词： 碳纤维   聚酰胺66   自然老化   注塑成型   复合材料   热塑性树脂  

摘要： 目前,对纤维增强聚酰胺复合材料老化行为的研究主要集中在人工加速老化法,利用自然老化法研究纤维增强聚酰胺复合材料老化行为的文献相对较少。为研究纤维增强聚酰胺复合材料在上海地区的自然老化,以短碳纤维增强聚酰胺66(CF/PA66)注塑粒子为原材料,通过注射成型得到CF/PA66拉伸样条。在上海地区将CF/PA66拉伸样条静置于室内进行为期36个月的自然老化试验。通过对自然老化前后的CF/PA66进行拉伸、弯曲测试并观察拉伸断口形貌,分析自然老化对CF/PA66力学性能、破坏模式及破坏机理的影响。结果表明,经过36个月的自然老化,PA66发生降解,表面发白且出现了粉化现象;CF/PA66复合材料的拉伸强度、拉伸弹性模量、弯曲强度、弯曲模量的保留率分别为77.27%,85.59%,92.18%和91.03%,自然老化后复合材料的弯曲强度、弯曲模量的保留率均高于拉伸强度、拉伸弹性模量的保留率;自然老化并未改变CF/PA66的拉伸破坏失效模式、拉伸破坏机理及弯曲破坏机理。但由于自然老化后CF/PA66的韧性增加,使得其弯曲破坏失效模式由断裂变为受拉区域出现裂纹。

关键词： OBE   项目制   材料力学   改革创新与实践  

摘要： 基于OBE与"项目制"理念的材料力学课程改革,对于培养新时代人才具有重要的探索与实践意义.在新工科教学课程的改革进程中,以OBE为基础,结合材料力学的具体要求,紧紧围绕材料力学课程的目标,培养学生解决实际工程问题的能力.在今后的教学实践中,应持续深化改革,不断推进新工科建设,为我国工程教育事业的发展贡献更大的力量.

关键词： 物联网   建筑材料   力学性能   快速检测   无线传感网络   多源信息融合  

摘要： 文章针对传统建筑材料力学性能检测存在的操作繁琐、效率低下、实时性差等问题,设计并实现了一套基于物联网的建筑材料力学性能快速检测系统。该系统采用分布式传感网络采集数据,通过多源信息融合技术实现数据处理,建立了包含数据采集层、网络传输层和应用服务层的3层系统架构。系统采用高精度应变传感器和压力传感器,结合ZigBee无线传输技术构建数据采集网络,实现了建筑材料应力、应变等力学参数的实时监测。实验结果表明,系统检测精度达到±0.5%,数据传输实时性<100 ms,可同时对多个检测点进行并行采集。在混凝土抗压强度、钢筋拉伸强度等典型建筑材料力学性能检测中,该系统较传统检测方法效率提升80%以上,为建筑材料力学性能检测提供了一种快速、准确、可靠的解决方案。

关键词： 小冲杆试验   能量密度等效   幂率硬化材料   应力-应变关系   试验应用  

摘要： 对于均匀、各向同性、幂律硬化的金属材料,以锥形端头小冲杆对试样圆面中心法向施加压载荷,提出基于能量密度等效的,用于描述试样几何尺寸、材料本构关系参数、载荷和位移之间关系的锥-小冲杆试验(cone small punch test,C-SPT)载荷-位移模型,并提出获取材料应力-应变关系和力学性能指标的锥-小冲杆试验新方法。通过有限元分析不同弹性模量、屈服强度和硬化指数的100种预设材料进行新方法的数值验证,及对3种金属材料完成CSPT。结果表明:由新方法预测的应力-应变关系与有限元分析预设曲线和传统单轴拉伸试验结果吻合良好,此外,由新方法获得的抗拉强度与单轴拉伸试验结果误差较小。

关键词： 材料力学   能量法   卡氏定理   虚位移原理   单位荷载法  

摘要： 材料力学能量法的教学一般安排在杆件受力变形、强度理论及压杆失稳之后,单独成为一个章节,与结构力学、弹性力学等后续课程紧密衔接,能量法的学习对于学生采用全新视角分析力学问题十分重要。该文阐述能量法经典讲授思路,包括应变能与加载顺序无关、功的互等定理、外力功/余功和应变能/余能的转换和虚位移原理及虚力原理四种推导方式。旨在,其一,聚合不同思维方式,帮助学生理解能量法知识体系,启发学生科学思维与创新精神;其二,分析不同讲授方法的特点及不同本科专业的适用性,以针对不同人才培养模式合理安排课程内容。

关键词： 玻璃纤维   聚酰胺6   复合材料   仿真分析  

摘要： 文章结合前人研究的实验数据,建立玻璃纤维增强聚酰胺6(PA6/GF)复合材料塑性模型-双线性各向同性硬化模型(用切线拟合塑性阶段应力应变曲线的变化),研究玻璃纤维(GF)质量分数对复合材料力学性能的影响,为PA6/GF复合材料仿真分析和实验设计提供参考。首先,基于Ansys有限元分析,从微观角度建立PA6/GF复合材料单元模型,结果显示复合材料具有各向同性特征。随后,采用双线性各向同性硬化模型对样条的弯曲性能和屈服性能进行仿真分析,结果显示弯曲强度与实验数据基本一致,屈服应变小于工程应变,符合理论规律。最后,通过仿真结果研究GF质量分数对PA6/GF复合材料力学性能的影响。结果表明:随着GF质量分数的增加,复合材料拉伸强度逐渐提高,当GF质量分数达到40%时,拉伸强度达到207.5 MPa,约为纯PA6的3倍;冲击强度随着GF质量分数的增加先上升再下降,当GF质量分数为35%时,复合材料的冲击强度达到21.6 kJ/m^(2)。

关键词： 粉煤灰   化学激发剂   正交试验   抗压强度   水化机理  

摘要： 本研究以大掺量粉煤灰(m(矿渣粉)∶m(粉煤灰)=1∶3(质量比))为基体,通过正交试验设计获得不同复掺方式下的复合激发剂,通过XRD、FT-IR、TG-DTG、SEM等测试方法,研究了不同激发剂单掺和复掺对大掺量粉煤灰复合胶凝体系力学性能和水化机理的影响。结果表明,单掺激发剂中对大掺量粉煤灰复合胶凝体系激发效果最佳的是Na_(2)SiO_(3),当Na_(2)SiO_(3)掺量为1.0%(质量分数)时,粉煤灰复合胶凝材料7和28 d抗压强度分别为17.5、31.7 MPa。多种激发剂复掺下对大掺量粉煤灰复合胶凝体系激发效果最佳的组合质量比为m(Ca(OH)_(2))∶m(Na_(2)SiO_(3))=2∶1,7、14 d抗压强度分别为27.5、35.5 MPa,28 d抗压强度提升至49.2 MPa,达到了42.5水泥的强度指标。这是因为在碱性环境下粉煤灰的活性物质发生二次火山灰反应,钙矾石(AFt)和水化硅(铝)酸钙(C-(A)-S-H)等水化产物逐渐增多,显著增强了胶凝材料抗压强度。本研究不仅为粉煤灰的高值化利用提供了新途径,也为固废复合材料的研发提供了参考。

关键词： Fracture mechanics  

摘要： At present, the research on the aging behavior of fiber-reinforced polyamide composites mainly focuses on artificial accelerated aging method, and there are relatively few literatures on the aging behavior of fiber-reinforced polyamide composites using natural aging method. In order to study the natural aging of fiber reinforced polyamide composites in Shanghai area, short carbon fiber reinforced polyamide 66 (CF/PA66) injection particles were used as raw materials to prepare CF/PA66 tensile splines by injection molding. CF/PA66 tensile splines were placed indoors for 36 months of natural aging test in Shanghai. The effects of natural aging on the mechanical properties, failure mode and failure mechanism of CF/PA66 were analyzed by tensile and bending tests and observation of tensile fracture morphology of CF/PA66 before and after natural aging. The results show that PA66 degrads, and the surface becomes white and powdered after 36 months of natural aging. The retention rates of tensile strength, tensile modulus, bending strength and bending modulus of CF/PA66 composites are 77.27%, 85.59%, 92.18% and 91.03%, respectively. The retention rates of bending strength and bending modulus after natural aging are higher than those of tensile strength and tensile modulus. Natural aging does not change the tensile failure mode, fracture mechanism, or bending failure mechanism of CF/PA66. However, due to the increas, ed toughness of CF/PA66 after natural aging, the bending failure mode of CF/PA66 changes from fracture to crack in the tension region. © 2025 Engineering Plastics Application Magazine. All rights reserved.