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关键词： 热塑性聚合物   注塑成型   短纤维增强复合材料   纤维取向   力学性能  

摘要： 短纤维增强聚合物基复合材料(Short fiber reinforced polymer composites,SFRPC)具有复杂的细观结构,掌握纤维取向分布(Fiber orientation distribution,FOD)规律是短纤维复合材料力学建模的前提。然而,由于纤维取向统计需要收集大量的纤维信息,通过传统手动标注读取显微图像的方式人工成本高且耗时长,统计效率与精度均难以保证。本文利用图像分析算法捕获纤维截面几何特征,发展了相应的纤维取向分布图像处理技术,实现了FOD信息的快速统计。探究了图像分析算法中关键参数的合理取值范围,并针对挤出注塑成型工艺制备的短玻纤增强和短碳纤增强聚醚酰亚胺复合材料(SGF/PEI和SCF/PEI)进行微观结构表征,将统计的纤维状态信息传递至类层合板(Laminate analogy approach,LAA)与Fu-Lauke模型框架,进而预测了不同体积分数下两种复合材料的模量与强度,预测结果与有限元模拟结果、拉伸试验测试结果均吻合良好。本文将纤维取向分布图像处理技术与复合材料力学性能预测方法相结合,有助于更高效准确地理解短纤维增强复合材料的构效关系,对于复合材料结构设计具有较高的指导作用。

关键词： 机场改扩建工程   骨架密实型   再生砖混材料   垫层   耐久性能  

摘要： 利用回收砖混材料设计了骨架密实型再生砖混混合料(RBCM);结合多种试验综合表征了RBCM在抗压、抗拉、贯入受力状态下的力学特征;考虑实际工况设计了试件循环和粒料循环两类耐久环境,并通过无侧限抗压强度试验量化了RBCM的耐久性能演变;依据现场试验段验证RBCM垫层的工程应用性能。结果表明,RBCM垫层的渗透性较差,宜在其上部设置透水垫层;水泥用量增加对RBCM抗压能力和破坏形态改善明显,其抗压和贯入强度较高,抗拉能力较差;少量水泥掺入使RBCM经过30次循环后的耐久系数仍大于50%;即使不掺水泥,再生砖混垫层的密实度和力学性能仍满足现行垫层设计指标的要求。

关键词： 碳纤维/聚醚醚酮复合材料   生物玻璃   力学性能   生物活性  

摘要： 碳纤维增强聚醚醚酮复合材料（CF/PEEK）因其稳定的化学性能、优异的物理和机械性能而被广泛应用于生物医学，并且CF/PEEK具有射线可透性，可作为骨科和牙科植入物。但是由于CF/PEEK的表面呈现出生物惰性，会导致骨整合不良。生物玻璃（BGs）具有良好的骨传导性能和一定的骨诱导性能。为了能够使CF/PEEK在保持优秀的力学性能的同时具有生物活性，在本文中选取了无孔BGs、介孔BGs（MBG，孔径5 - 7 nm）和通过氯化钙(CaCl2)进行改性后的介孔BGs（Ca-MBG）三种生物玻璃，分别制备得到BG-CF/PEEK、MBG-CF/PEEK和Ca-MBG-CF/PEEK三种三元复合材料。测试结果显示，BG-CF/PEEK、MBG-CF/PEEK和Ca-MBG-CF/PEEK的拉伸强度分别为114.85 MPa、111.34 MPa和92.45 MPa。制备的三元复合材料未使CF/PEEK的拉伸强度大幅下降。通过羟基磷灰石形成与骨髓间充质干细胞表面粘附进行的体外生物活性试验结果表明，加入通过CaCl2进行表面处理后的介孔BGs的样品类骨沉积量与表面粘附细胞数量最高，能明显增强CF/PEEK的生物活性。

关键词： 稀土基抛光垫   聚氨酯材料   纳米氧化铈   力学性能   单体  

摘要： 为了开发出能在保证材料一定气孔率的同时,仍然具有较高的力学性能的稀土基聚氨酯抛光垫材料,考察了调节单体种类和比例来调控材料力学性能的可行性。首先采用一锅法,通过改变软段单体和硬段单体的种类和比例来调节材料基体中的交联程度,得到了一系列机械性能可调的稀土基聚氨酯材料。然后利用红外光谱仪、场发射扫描电子显微镜、硬度仪和万能试验机等对聚氨酯材料的表面结构、力学性能进行了系统研究,探究了不同单体以及不同单体比例对聚氨酯材料力学性能的影响规律。实验结果表明,通过调整软段单体和硬段单体的种类和比例,可以有效调控聚氨酯材料的力学性能。其中,软段单体为PPG330、硬段单体为TDI的RPU-S-4复合材料的表面硬度达到86 HA,最大断裂应力达到13.73 MPa,杨氏模量为17.71 MPa;软段单体为PPG2000、硬段单体为TDI∶PM200=0.4∶0.6的RPU-H-3复合材料的表面硬度达到78 HA,最大断裂应力达到15.62 MPa,杨氏模量为21.32 MPa。

关键词： 弯曲变形   集中力   集中力偶   奇异函数  

摘要： 集中力和集中力偶广泛存在于实际力学问题中,但在推导载荷集度、剪力和弯矩间的微分关系时所截取的微段并不包含集中量。求解内力方程和弯曲变形时需人为地将梁分段,求解过程异常繁琐。本文通过引入奇异函数将集中量转化为分布量,并给出任意载荷作用下的载荷集度方程。通过微积分关系求出内力、转角和挠度方程。本方法便于学生理解微分关系推导时截取微段仅含分布载荷的力学模型,求解弯曲变形时也无需对梁进行分段,计算过程大大简化且便于计算机编程。

关键词： 铜尾矿粉   粉磨技术   水化热   抗压强度比   力学性能  

摘要： 基于粉磨技术激发铜尾矿活性原理开展铜尾矿粉-水泥基材料性能试验研究,结果表明粉磨技术能有效细化铜尾矿粉的颗粒,使粒径分布更为集中,研磨10min的铜尾矿粉最大粒径不超过60.988μm;粉磨技术处理后的铜尾矿粉,其水化放热速率峰值更高,能更好促进水泥的水化反应。力学性能测试结果表明,铜尾矿粉具备活性材料要求,且对水泥基材料的早期强度具有一定的贡献,在铜尾矿粉掺量为10%时,水化活性表现较好。研究结果能为铜尾矿粉运用至水工混凝土提供一定的参考,具有一定工程的意义。

关键词： 铜基复合材料   放电等离子烧结   微观结构   力学性能   摩擦学行为  

摘要： 采用等离子烧结技术(spark plasma sintering,SPS)制备了不同质量分数TiC颗粒增强的铜基复合材料,研究了不同烧结温度和TiC含量的铜基复合材料的微观结构,考察了TiC含量对铜基复合材料电导率、纳米力学性能、显微硬度、拉伸性能和摩擦学行为的影响。结果表明:850℃烧结得到的TiC/Cu复合材料组织致密,增强体和基质相结合良好。一方面,随着TiC含量的升高,TiC/Cu复合材料中的铜基质相的晶粒不断得到细化,晶界密度升高,导致复合材料的硬度和屈服强度升高。另一方面,TiC含量的增加逐渐导致增强体和基质相的结合界面出现孔隙和裂纹,并成为应力集中和裂纹形成的首选位置,造成复合材料电导率、抗拉强度和伸长率的下降。TiC质量分数为5%~15%时,复合材料的抗拉强度、弹性模量和屈服强度较高,硬度适当,综合力学性能较好。当TiC质量分数超过20%时,TiC/Cu复合材料的屈服强度大幅降低,复合材料断裂机制由韧性断裂转为脆性断裂。TiC增强体显著改善了铜基复合材料的摩擦学性能,摩擦过程中复合材料摩擦因数和磨损量随载荷增大呈线性增加,并随TiC含量的升高呈下降趋势。在TiC质量分数为20%时,复合材料具有最高的耐磨性和最低的摩擦因数,其磨损机制以磨粒磨损为主,且伴随轻微黏着磨损和氧化磨损。

关键词： 全过程合作学习   课程积分制   学困生   评价  

摘要： “通过合作而非竞争实现卓越”是高等教育发展的基本原则。课程是培养学生合作意识和合作能力的重要载体,文章以中外教师联合授课的材料力学课程为例,提出基于课程积分制的大学生全过程合作学习组织策略,包括简化的异质分组和团队合作成绩计算两个部分。在教学过程中,教师以先修课成绩为基础完成异质分组;学生通过完成合作学习任务获得合作学习成绩。全过程的合作学习方式注重全过程和量化评价,有助于提高学生的学习积极性和学习效果。

关键词： 人工智能   混凝土材料   力学性能预测   数据训练   模型优化  

摘要： 本研究聚焦于人工智能技术在混凝土材料力学性能预测中的应用。通过收集混凝土样品在不同条件下的实验数据,包括水胶比、砂石比、含水率、固化时间等关键因素,我们利用神经网络、支持向量机、决策树等多种人工智能算法对数据进行训练和学习。研究结果显示,所构建的人工智能模型能够精准预测混凝土的压强、弯曲强度及韧性等关键力学性能指标,预测结果与实际实验数据高度吻合。这一研究为混凝土材料力学性能的精准预测提供了新的方法,有助于优化混凝土材料设计,提升建筑质量。而在模型优化方面,通过正则化、参数调整等方式,进一步增强了模型的稳定性和准确性。本研究表明人工智能在混凝土的力学性能预测上有着广泛的应用前景和潜力,不仅能够提高预测精度,还能够为混凝土材料的优化设计提供有力的数据支持。

关键词： 离子键   羧基丁腈橡胶   金属氧化物   力学性能   化学价  

摘要： 在羧基丁腈橡胶中分别加入金属氧化物氧化镁、氧化锌和氧化铝,系统研究了金属离子与羧基的相互作用,共混胶硫化特性,硫化胶动态力学性能,复合材料的形貌、拉伸性能及模量-温度关系。结果表明,金属氧化物与羧基丁腈橡胶形成离子键的难易程度与金属氧化物的碱性强弱有关;金属离子具有较高的电荷数、较小的半径和较强的电负性则有利于提高羧基丁腈橡胶复合材料在高温条件下的力学强度。