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关键词： 纤维增强复合材料   力学性能   仿生设计制造   层间性能   抗冲击性能  

摘要： 仿生螺旋结构纤维增强复合材料是受生物外骨骼和鳞片微观结构启发而设计的一种新型复合材料。该结构通过在单向铺层中引入的层间转角,能够显著降低复合材料在受载时的层间应力,从而提高层间粘接性能和抗冲击能力。本文综述并评价了仿生螺旋灵感的来源、常见的构型与制备工艺、静/动态力学性能的研究现状及应用前景,分析了仿生螺旋复合材料的动/静态力学响应及其力学机理,仿生螺旋铺层作为一种新兴设计思路对提升纤维增强复合材料刚度、强度及韧性等具有显著优势。通过总结现有仿生螺旋结构在复合材料领域的研究进展与不足,对未来的发展方向进行了探讨与展望。本文的研究成果对于设计力学性能优异的仿生复合材料具有理论和实践指导意义。

关键词： 陶瓷及复合材料   石灰石粉   强度   孔结构   水化产物  

摘要： 这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。通过混料设计原理设计石灰石粉水泥配合比,对石灰石粉掺量及粒径对石灰石粉-硅酸盐水泥体系力学性能的影响展开了研究;并通过X射线衍射(XRD)、低场核磁共振技术(NMR)等技术对掺入0.44 mm和0.025 mm石灰石粉的硅酸盐水泥净浆水化物相及微孔结构展开了分析。结果表明,两种石灰石粉对早期抗压强度起负面作用;但随着水化的进行,在一定掺量范围内的石灰石粉对水泥后期强度有一定的增强作用,当掺量超过该范围后抗压强度随着掺量的增加而逐渐减小。石灰石粉的掺入虽使得水化产物中生成了有利于水泥石力学性能的水化碳铝酸钙,但其对微孔结构的粗化,使得石灰石粉掺量超过一定值后石灰石粉水泥试件抗压强度大幅降低。

关键词： Cu基复合材料   碳化聚合物点   碳纳米管   力学性能   电学性能  

摘要： 提高碳纳米管(carbon nanotube,CNT)在Cu基体中的分散性以及两者的界面结合,可以有效改善碳纳米管增强Cu基(CNT/Cu)复合材料的性能。本文采用一步水热法在CNT表面原位生成碳化聚合物点(carbonized polymer dot,CPD),对CNT进行表面改性处理,再通过烧结法制备CNT@CPD/Cu复合材料,对复合材料的力学和电学性能进行测试。结果表明:经酸化处理的CNT1表面改性处理后,其结构破坏严重,增强效果减弱。未经酸化处理的CNT2表面改性处理后,CPD负载于CNT2上,不仅保留了CNT的结构完整性,还能显著改善其在基体中的分散性,增强与Cu的结合。此外,CPD和CNT的加入可有效细化Cu晶体,抑制位错运动;CPD和CNT与Cu基体间的“铆钉”界面结合,不仅能降低电子散射效应,还能为电子转移提供额外的通道,从而提升复合材料的电学性能。CNT2@CPD/Cu复合材料的极限抗拉强度相较纯Cu提高了28.9%,电导率为95.9%IACS。该研究结果为开发新型高强高导Cu基复合材料提供了新思路。

关键词： 稀土氧化物   纳米颗粒   树脂基摩擦材料   正交试验   摩擦学性能  

摘要： 制备了不同质量分数稀土CeO_(2)(1.0%,1.5%,2.0%)、Y_(2)O_(3)(1.0%,1.5%,2.0%)混合纳米Si O_(2)(2.0%,3.0%,4.0%)改性酚醛树脂基摩擦材料,通过正交试验进行配方设计,结合极差分析研究了改性材料对力学性能和摩擦磨损性能的影响,得出最佳添加量,分析了改性摩擦材料的磨损机理。结果表明:稀土Ce O_(2)、Y_(2)O_(3)混合纳米Si O_(2)改性摩擦材料的洛氏硬度在62~78 HRL范围内,剪切强度在31.4~34.5 MPa范围内;Ce O_(2)、Y_(2)O_(3)和纳米Si O_(2)最佳质量分数分别为2.0%,2.0%,3.0%,此时试样在中温阶段(200~250℃)的磨损率较小、较稳定,摩擦因数较大,硬度较大,剪切强度最大;最佳添加量下,试样中填料组织分布均匀、尺寸细小、与树脂基体黏结牢固,石墨形成连续摩擦平台,剪切断面呈撕裂不规则状,磨损面中平整区域多,无明显划痕和沟槽;改性摩擦材料在中温阶段的磨损机理主要为热疲劳磨损和磨粒磨损。

关键词： 钢纤维   混凝土材料   冲击荷载试验   峰值应力   SHPB试验  

摘要： 为了充分了解钢纤维混凝土材料在受到冲击荷载时的力学性能,开展冲击荷载下钢纤维混凝土材料力学性能测试研究。选择混凝土制备的材料,并详细阐述了所使用钢纤维的各项参数。在设定混凝土制备的配合比与钢纤维的掺量后,按照流程进行钢纤维混凝土的制备。根据制备的钢纤维混凝土试件,采用分离式霍普金森压杆装置,进行钢纤维混凝土的冲击荷载测试。测试结果显示,当钢纤维掺量为1.1%时,SFRC-4试件的延性比高达15.41%;损伤度最低,仅为0.062;抗压强度最高,达到53.5 MPa;增韧系数最高,达到9.98;峰值应力最高,同时SFRC-4试件的应变最大。因此说明适当增加钢纤维的掺量,可以提高混凝土的力学性能,但是添加过量,则会导致性能的降低。通过此次研究,旨在为钢纤维混凝土的实际应用提供有效的理论指导。

关键词： 材料力学性能   实验课程   教学改革   人才培养   政治素养  

摘要： 实验教学环节是材料类专业课程材料力学性能的重要组成部分。该课程以培养高素质应用型人才为核心,以解决实际问题为出发点,基于材料学基础、理论力学、材料力学等课程理论知识,结合实验检测方法,研究材料力学性能本质问题,针对性提出可行性解决方案。该文主要以金属拉伸实验和冲击实验教学为研究对象,针对理论课程与实验课程性质、特点及培养目标,针对实验教学课程结构、课程思政建设和综合型人才培养等问题进行分析与研究。目的是培养学生的科学探索能力、增强工程实践能力、提升政治素养和专业素养,培养素质全面的新时代人才。

关键词： 材料力学性能   课程考核体系   学科竞赛   策略融合   实践应用  

摘要： 当前工程教育领域正面临着培养学生实践能力和创新思维的重大挑战。为了应对这一挑战,大学课程的教学及考核模式亟需改革,以更好地激发学生的学习兴趣和提升其专业技能。通过查阅文献和理论分析,发现学科竞赛在提高学生综合素质、专业技能和创新能力方面有着重要作用。当前材料力学性能课程的考核体系存在局限性,难以充分激发学生的学习积极性和参与度。为此,提出融合策略,即从课堂教学、考核内容、考核形式、考核成绩构成等方面进行教学改革研究,构建了学科竞赛、科研训练与课堂教学有机融合的方式,以加强学生的实践能力和创新思维,为其他专业课程与学科竞赛的有效融合提供了参考,并有助于推动工程教育模式的创新,培养更多具有实践能力和创新思维的高素质人才。

关键词： 塑胶结构设计   塑胶件装配设计   弹塑性材料   结构设计优化创新  

摘要： 研究弹塑性材料在婴童产品塑胶件结构设计中的应用,以解决传统设计方法中依赖经验和样板测试的问题。通过构建数学模型,对塑胶件设计进行了深入分析,实现了对材料力学性能的准确描述和预测。在研究过程中,首先根据梁变形的叠加原理,分析了卡扣在作用力下的总变形量,并将其分解为3个部分进行建模计算。随后,根据力学模型建立了相应的数学模型,并对各部分变形量进行了详细分析和计算。与实际实验结果的对比验证表明,所建立的数学模型具有高度的准确性和可靠性。为了方便工程师在实际工作中的应用,还利用VB对数学模型进行了编译计算,创建了相关的应用程序。此外,还考虑了塑胶材料的成型工艺特点,尤其是注塑成型的工艺特性。综上所述,该研究通过应用弹塑性材料力学理论,结合工程实际应用与结构设计的实际案例,为婴童产品塑胶件结构设计提供了一种更加准确、高效和便捷的设计计算方法,可为婴童产品塑胶件的结构设计提供重要的理论支持和实践指导。

关键词： 磷酸镁水泥砂浆   玄武岩纤维网格   纤维增强   拉伸性能   弯曲性能  

摘要： 为了研究钢纤维与玄武岩纤维(BFRP)网格对磷酸镁水泥砂浆(MPCM)力学性能的增强效果,制备了BFRP网格MPCM复合材料(GRMM)。通过轴向拉伸试验和四点弯曲试验,研究材料复合方式(钢纤维增强、BFRP网格增强、复合增强)、BFRP网格厚度(1 mm、2 mm、3 mm)和BFRP网格表面形式(未处理、粘砂)对复合材料拉伸应力-应变曲线、弯曲应力-挠度曲线与关键力学参数的影响规律,以及钢纤维、BFRP网格在GRMM中的作用机制。结果表明:钢纤维主要在GRMM受力前期发挥作用,可以有效地抑制裂缝的产生,起到了增强、增韧的作用,钢纤维的掺入使拉伸试件与弯曲试件承载力分别提高了24.23%与215.33%,并提高了两类试件的抗裂性能、变形与耗能能力;BFRP网格作为拉应力的主要承担者,作用于GRMM整个受力过程,使两类试件的峰值变形提升了70倍以上,但试件中BFRP网格与MPCM受力并不协调;两种材料复合增强下,GRMM综合了钢纤维对基体的增强效果与BFRP网格的良好变形性能,其抗裂性能、强度、变形性能及耗能能力均得到提升;随着BFRP网格厚度的增加,GRMM试件强度与耗能能力得到进一步提升;BFRP网格表面进行粘砂处理对GRMM各项性能影响并不明显。

关键词： 材料力学   固体推进剂   断裂特性   裂纹扩展   数值仿真  

摘要： 为了研究固体推进剂的断裂性能和裂纹扩展机理,介绍了固体推进剂断裂及裂纹扩展的理论研究和常见数值仿真方法,指出扩展有限元法(XFEM)和内聚力模型(CZM)是模拟固体推进剂断裂最常见的数值仿真方法;总结了固体推进剂断裂特性的影响因素,对固体推进剂界面脱湿机理试验研究进行了综述。其中,相较于裂纹尺寸和加载速率,温度、老化和围压3种因素可以改变固体推进剂的裂纹扩展机理。最后对固体推进剂断裂的研究方向和发展趋势进行了展望,认为考虑热力耦合影响因素的动态断裂研究、燃烧环境下的断裂性能研究、实现动态加载下全过程的实时细观观测和数值仿真方法的更新是未来固体推进剂断裂与裂纹扩展研究的重点。附参考文献73篇。