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关键词： 碳纤维   上浆剂   复合材料   界面性能   力学性能  

摘要： 以湿纺碳纤维及环氧树脂为原料,采用改性环氧类上浆剂对碳纤维进行表面处理,通过热熔法制备预浸料,再通过热压罐成型工艺制备碳纤维增强树脂基复合材料,分析了改性上浆剂的化学结构及热稳定性,研究了改性上浆剂对碳纤维的基本性能及丝束展纱性、纤维/树脂界面微观形貌及复合材料力学性能的影响。结果表明:改性上浆剂引入了活性基团,其热分解温度为284.3℃,比未改性上浆剂的热分解温度提高9.3℃,热稳定性提高;改性上浆剂上浆处理的碳纤维丝束的展纱率为70%,比未改性上浆剂上浆处理的碳纤维丝束的展纱率提升了7.7%,展纱性更好;改性上浆剂上浆处理的碳纤维的基本性能与未改性上浆剂上浆处理的碳纤维相当,仅拉伸强度略高;改性上浆剂制备的碳纤维增强树脂基复合材料的整体力学性能更优异,0°拉伸强度提升17.8%,复合材料拉伸断面规整,未见纤维拔出及纤维层与树脂层的明显剥离。

关键词： 纤维预处理   木塑复合材料   力学性能   界面相容性  

摘要： 本文综述了近年来国内外关于纤维增强木塑复合材料的研究进展,重点探讨了物理、化学和生物预处理方法对复合材料力学性能的影响。旨在通过总结不同预处理方法的特点及其对木塑复合材料性能的影响,为优化复合材料生产工艺提供理论依据和技术指导。

关键词： 高阶剪切变形梁理论   弯曲   材料力学   弹性力学   解析解  

摘要： 以箱型梁为例,分析了力学课程中常用的Euler-Bernoulli和Timoshenko经典梁理论与高阶剪切变形理论求解梁弯曲行为时的处理方法。研究了在不同梁理论框架下位移场和应力场分布特点。Euler-Bernoulli梁理论使用的平截面假设导致横截面变形锁定,过高估计了弯曲刚度。Timoshenko梁理论允许梁横截面发生剪切变形,但依然限制变形后的截面为平面,忽略了截面翘曲。高阶梁理论通过引入翘曲形状函数的方式能够更加有效地描述正应力和剪应力分布特征。

关键词： 聚乙二醇二缩水甘油醚   环氧树脂   分子动力学   绝缘拉杆  

摘要： 为研究聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDGE)对绝缘拉杆用环氧材料力学及热学性能的影响规律及机理,通过分子动力学模拟计算并分析了PEGDGE质量分数分别为0、5%、10%、15%、20%(占环氧树脂质量的百分比)时环氧树脂交联体系的宏观性能及微观结构参数,归纳了PEGDGE含量对绝缘拉杆用环氧材料力学及热学性能的影响规律,并从体系结构的角度阐明了影响机理,最后通过实验对计算结果进行了验证。结果表明:PEGDGE的引入使得环氧树脂的玻璃化转变温度降低,拉伸强度、弯曲强度和浇注料黏度减小,冲击强度增大,当PEGDGE质量分数为5%时材料具有最佳的综合性能;具有高柔顺性的PEGDGE分子增大了环氧树脂体系的自由体积占比、均方位移以及体积模量与剪切模量的比值(K/G),使得分子链段的运动能力增强,导致环氧树脂材料的韧性增大、刚性减小。

关键词： 多壁碳纳米管   水泥   建筑材料   力学性能   微观结构  

摘要： 为了研究多壁碳纳米管(MWCNTS)含量、水灰比和加入方式对水泥基建筑材料力学性能和微观结构的影响,在水灰比分别为0.25、0.3、0.35和0.4时,制备了MWCNTs含量为0%0.05%、0.08%、0.10%0.15%、0.20%和0.30%的试件。测试了材料的物理性能、力学性能和显微组织结构。试验结果表明:随着MWCNTS含量和水灰比的增加,水泥基建筑材料的抗弯强度和抗压强度先增大后减小,在MWCNTs含量为0.1%,水灰比为0.3时,复合材料的抗弯强度和抗压强度达到最大,超声处理有利于增加复合材料的机械强度;SEM测试表明,水泥基体被MWCNTs紧密包裹,使得MWCNTS在内部孔隙中起到良好的桥接和填充作用,增强了水泥基体的密实度,有效抑制了微裂缝的发展,从而显著提高了机械强度。

关键词： 水泥基复合材料   PAN纤维   PVA纤维   抗折强度   抗压强度  

摘要： 通过单掺、复掺聚丙烯腈(PAN)纤维、聚乙烯醇(PVA)纤维和聚丙烯(PP)纤维3种纤维,对比分析纤维种类和纤维掺量对3 d、28 d水泥基复合材料抗折强度、抗压强度的影响,并采用扫描电子显微镜观察纤维在水泥基复合材料中的分布状态探讨作用机理。结果表明:单掺PAN纤维对水泥基复合材料28 d抗折强度效果最好;单掺PVA纤维对水泥基复合材料28 d抗压强度提升效果最大;单掺PP纤维对水泥基复合材料3 d抗折强度和抗压强度均作用明显。复掺时,当PAN纤维掺量为0.8%,PVA纤维掺量为0.2%时,水泥基复合材料28 d抗折强度最高,可达9.728 MPa;当PVA纤维掺量为0.8%,PAN纤维掺量为0.2%时,水泥基复合材料28 d抗压强度最高,可达41.92 MPa。

关键词： 废弃口罩处理   充填材料   最大流动度   力学性能   微观结构   本构关系  

摘要： 针对废弃口罩的处理难题,提出了利用废弃口罩改性矿用充填材料力学性能再利用的解决方案.为研究废弃口罩对于充填材料力学性能的影响,通过胶结充填材料流动度、单轴抗压、劈裂抗拉实验,得到口罩截面大小与体积掺量对充填材料力学性能的影响规律;再借助扫描电镜观察微观结构,揭示口罩对充填材料微观影响机理;最后基于等效应变假说,依据单轴压缩应力-应变曲线,建立口罩充填体损伤本构模型.结果表明:两种截面大小的口罩随体积掺量的增加,流动度与抗压强度降低,但口罩的加入增强了充填体的抗拉强度,体积掺量为1.5%、口罩截面大小为0.5 cm×0.5 cm时增幅最大.微观结构表明,口罩纤维与充填体结合紧密,但熔喷层与水化产物未接触,在基体中形成空隙,使得抗压强度降低,基体受力后,空隙被压实,口罩在充填体中起到加筋作用与桥接作用,使得充填体的韧性与抗拉强度增强.建立的本构模型与实验值拟合程度高,可为后续研究提供参考.综合考虑口罩对于充填体力学性能的影响,将口罩加入充填体进行处理时,最佳截面大小为0.5 cm×0.5 cm,体积掺量不宜超过1.0%.

关键词： 响应面法   高吸水聚合物-聚乙烯醇纤维   力学性能   抗裂性能   微观分析  

摘要： 针对硫铝酸盐水泥基修复材料易开裂的问题,以及弥补高吸水聚合物(Super Absorbent Polymer,SAP)带来的强度缺陷,引入聚乙烯醇纤维,借助响应面法优化聚乙烯醇纤维/SAP硫铝酸盐水泥基体系。再依据干缩试验、断裂能试验,明确优化后,两种材料的协同作用对体系抗裂性能的影响。结果表明:体系抗折强度随聚乙烯纤维的加入呈现先上升后下降趋势,当纤维长度为12 mm,掺量为1.65%,分散剂掺量为0.22%时,提升效果最佳;纤维与SAP组较常规组收缩率降低了65.12%,断裂能提高了11.77倍,证明纤维与SAP的协同作用,对修复材料性能改善具有积极效应。

关键词： 碳酸钙晶须   水泥胶砂强度   增韧机理  

摘要： 为改善传统水泥基复合材料的高脆、低韧性,现研究加入碳酸钙晶须对水泥胶砂材料抗压性能、抗折性能的影响,分析不同掺量下的影响效果及增韧机理。结果表明,随着碳酸钙晶须掺量的增加,对水泥基的增强增韧效果呈先增大后减小的趋势,掺入过多碳酸钙晶须反而容易导致团聚发生。

关键词： 类岩材料   3D打印   膏水比   力学性质   声发射  

摘要： 在岩石力学试验的发展历程中,始终受到非连续、非均质性岩石试样加工和复杂岩体物理模型成型技术的影响。通过3D打印技术制备模具,并进行不同膏水比的石膏浇注,形成类岩材料,系统性地研究不同膏水比对类岩材料抗压强度、抗拉强度和抗剪强度产生的影响。研究表明:(1)随着膏水比的减小,类岩材料单轴抗压、抗拉、抗剪强度均逐渐减小;(2)膏水比为1∶0.7的试样平均单轴抗压强度为13.62 MPa、平均抗拉强度为2.86 MPa、脆性指数平均为0.36、内聚力为6.91 MPa、内摩擦角为18.98°,相比于其他膏水比的试样,其更接近脆性类岩材料;(3)不同膏水比试样在50%峰值之前阶段均出现较少的声发射数据,说明试样内部微裂纹较少,内部几乎没有空隙,其均质性、连续性较好。研究成果可为后续类岩材料力学测试或煤炭开采物理模拟试验提供材料配比,也为3D打印技术在岩石力学与工程领域的应用提供一定参考。