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关键词： 轴浆流   高眼压   压入深度   非均质材料   压痕实验   青光眼   视神经   早期诊断  

摘要： 目的高眼压下筛板变形将挤压视神经,导致视神经轴浆流阻断,因此研究筛板的力学特性有重要意义。筛板区组织包含筛板和视神经节细胞轴突,可看作是一种典型的非均质复合材料。利用有限元方法模拟压痕实验,研究筛板区组织力学特性与孔隙率的关系,提出一种筛板区组织力学特性的确定方法。方法基于大鼠筛板区组织微观结构,建立大鼠筛板区组织的理想化非均质复合材料三维有限元模型。利用有限元方法模拟球形压头压入的过程,获得不同孔隙率时压头的压入深度与压入载荷曲线,利用量纲分析获得压入载荷与孔隙率、筛板力学特性及视神经节细胞轴突力学特性的关系,从而确定筛板的力学特性。结果随着探针压入深度的增加,筛板区组织的微结构对宏观压痕结果的影响逐渐减小,力学特性逐渐趋于稳定。基于无量纲公式预测筛板区组织在压痕实验下的有效弹性模量,并利用数值算例验证了预测弹性模量方法的有效性,结果发现弹性模量识别误差低于10%。结论测量视乳头筛板区孔隙率后,可以使用无量纲公式对筛板力学特性进行定量评估,对于深入研究青光眼的发病机制以及临床上青光眼的早期诊断具有重要意义。

关键词： 水压   氯盐侵蚀   煤矸石-粉煤灰充填   变形局部化带   声发射信号   细观形貌  

摘要： 在膏体充填开采中,煤矸石-粉煤灰胶结充填材料(CGFB)可有效控制地表沉降。CGFB在被注入采空区后会受到水压影响和氯离子侵蚀。因此,研究水压和氯离子侵蚀对CGFB性能的影响对于实现有效的绿色开采至关重要。将CGFB试样在0、0.5、1.5或3.0 MPa的氯化钠溶液中浸泡15天,通过单轴压缩试验、声发射信号监测、数字散斑应变测量、扫描电子显微镜和X射线衍射研究了试样的力学性能和劣化机理。结果表明,随着浸泡压力的增加,试样单轴抗压强度先增大后减小。当浸泡压力从0 MPa增加到1.5 MPa时,平均单轴抗压强度增加了43.5%。当浸泡压力从1.5 MPa增加到3.0 MPa时,平均单轴抗压强度下降18.9%。此外,水压会促进氯离子进入CGFB内部并产生弗里德尔盐。较高的水压-氯盐耦合作用增加了CGFB的孔隙率,与0 MPa样品相比,3.0 MPa样品的孔隙率增加8.2%。高水压作用下,膏体充填体内部孔隙裂纹发育贯通,力学性能劣化,其密实度与抗压强度下降。

关键词： 石墨烯   聚苯乙烯   压缩强度   耐热性能  

摘要： 以石墨烯(GN)改性聚苯乙烯(PS),制备了阻燃型PS/GN保温材料,并研究其力学性能、热学性能等。研究表明:KH-550成功接枝到了GN表面。随着GN掺量的增加,PS/GN保温材料的力学性能、耐热性能逐渐提高,导热系数逐渐降低。GN掺量未超过0.3%时,PS/GN保温材料的力学性能、耐热性能增长显著,导热系数增长不大。GN的最佳掺量为0.3%,此时PS/GN保温材料的压缩强度提高37.2%,起始降解温度提高29℃,残炭率提高0.7%,导热系数为0.037 1 W/(m·K)。

关键词： 玄武岩纤维   表面改性   复合材料   力学性能   界面相互作用  

摘要： 本文为了解决纳米改性玄武岩纤维对复合材料力学性能的影响机制。对比化学改性与物理改性方法,本研究采用三种改性途径,即化学改性、物理改性和纳米改性,对玄武岩纤维进行表面处理。通过对比这三种方法的不同之处,我们发现纳米改性技术能够更好地调整基材与纤维间的界面性能,增加纤维的粗糙度,从而增强两者之间的黏着力。将改性前后的纤维放入复合材料中,通过拉伸试验、弯曲试验和疲劳试验对其力学性能进行全面考察。经纳米改性后的玄武岩纤维表面性能得到进一步提升,纤维与基体的界面结合力增强。结果表明,在去除掉基质的影响下,经过纳米改性的玄武岩纤维能显著提高复合材料的抗拉强度和弯曲强度,将前者提高了25%,后者则增加了18%。同时,纳米改性还能显著延长材料的使用寿命(疲劳寿命),尤其在长时间和高频率交替应力环境下表现更为突出。这一优势将极大地促进玄武岩纤维在军事、工业领域的推广应用。这些性能的提升归因于纳米改性剂对纤维表面的优化作用,有效改善了纤维与基体的相容性。进一步优化复合材料的性能,为高性能复合材料的设计与应用提供有力支持。

关键词： 材料力学   工程力学   有限元分析   课堂演示   课程改革   教学实践  

摘要： 材料力学在是土木工程、机械工程等传统工科中同时具有较强理论性和工程性的基础性学科。传统的授课方式及教学方法难以使学生掌握一些相对抽象的概念,因此要对授课方式及授课内容进行改革。在教学中引入基于有限元分析的课堂实时演示,有助于课堂效果的提升及课堂氛围的营造,能通过画面加深学生对抽象概念的认知,并可以在一定程度上调动学生的学习积极性。基于有限元实时演示辅助材料力学教学这一理念,教师搭建了有限元演示平台,并针对重要知识点准备了相应的演示模型,通过教学实践,对有限元实时演示辅助材料力学的教学效果进行了评估,并对后续的改进方向进行了分析。

关键词： 氢氧化镁   聚氨酯   力学性能   燃烧行为  

摘要： 用钛酸酯偶联剂对氢氧化镁(MH)进行改性,并制备聚氨酯/氢氧化镁(PU/MH)复合材料,研究了复合材料的力学性能和燃烧行为。结果表明:随着MH掺量增加,复合材料的压缩强度逐渐增大,复合材料的抗拉强度和弯曲变形逐渐降低。随着MH掺量增加,复合材料的点燃时间(TTI)和质量残余率(MLR)逐渐增大,总热释放量(THR)、总烟释放量(TSR)、CO生成量和CO_(2)生成量逐渐降低,复合材料的燃烧等级从V-2提高到V-0。MH掺量为30%时,复合材料的力学性能和阻燃性能均较好。4#复合材料的抗压强度比纯PU提高45.0%,抗拉强度和弯曲变形分别降低10.0%和5.3%,燃烧等级从V-2提高到V-0,CO和CO_(2)总生成量分别降低50.0%和22.2%。

关键词： 砂岩   相似材料   力学性能   正交试验   环剪试验  

摘要： 砂岩相似模拟试验在矿业、土木等领域中应用广泛,为确定砂岩相似材料的配比方案,应用正交设计方法,以河砂/重晶石粉、石膏/水泥、胶结材料/骨料的质量比设置3因子3水平正交试验,对不同配比的试样开展单轴抗压试验、环剪试验,测得每组配比的抗压强度、黏聚力、内摩擦角,研究各参数与正交设计3因子之间的变化规律。基于测试数据,得出以下结论:(1)砂岩相似材料的应力-应变曲线与一般岩石的规律基本相同;(2)对单轴抗压强度起主导作用的是胶结材料与骨料比,试样破坏形态以拉伸-剪切复合失效为主;(3)对黏聚力和内摩擦角起主导作用的是胶结材料与骨料比,环剪试样破坏后发生脆性断裂,且伴有碎石脱落。研究提供了9种相似材料设计配比,可根据需要选择合适的相似材料。

关键词： 原位聚合   共聚改性   热塑性复合材料   力学性能  

摘要： 为了解决丙烯酸酯树脂拉伸强度不足及其与纤维界面结合较弱的问题,本文通过原位聚合的方法,以丙烯酸(AAc)共聚改性液态丙烯酸酯类低聚合树脂(AOLM),通过提高聚丙烯酸酯类树脂基体(PAOLM)分子间作用力,显著提升固化后树脂基体及其玻纤(GF)增强复合材料的整体力学性能。研究结果表明:引入的AAc使PAOLM红外光谱图中出现了分子内氢键(3 545 cm^(-1))和分子间氢键(3 294 cm^(-1))的振动吸收峰;与未改性的PAOLM相比,共聚改性后树脂P(AOLM-AAc)的拉伸强度和模量分别提高了20.86%和32.65%,弯曲强度和模量分别提高了18.14%和25.73%,冲击韧性提高了24.03%,玻璃化转变温度提高了10.03%;与采用AOLM制备的复合材料GF/PAOLM相比,采用AAc改性AOLM制备的复合材料GF/P(AOLM-AAc)的拉伸强度和弯曲强度分别提高了11.62%和37.18%。

关键词： 铝纤维   铝/聚四氟乙烯   活性材料   力学特性   反应阈值  

摘要： 为研究纤维含量对铝(Al)/聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)力学性能及反应特性的影响,针对模压烧结法制备的铝纤维增强型活性材料,采用材料试验机和冲击加载实验技术开展静态、动态力学响应和冲击反应研究,并结合细观结构特征揭示纤维增强活性材料的变形失效机制。研究结果表明:Al纤维含量(质量比)为1%~4%时,随机分布的Al纤维抑制了基体内裂纹扩展,提高了Al/PTFE的静态屈服强度和动态抗压强度;Al纤维含量1%的动态力学性能最优,随着纤维含量的增加,Al纤维穿出基体的破坏是限制材料动力学性能持续增强的主要因素;在保证Al/PTFE理论释能不变的前提下,Al纤维的加入提高了Al/PTFE的冲击反应阈值,无纤维时最小反应比入射能为50.7 J/cm^(2),纤维含量增加至4%时提高到61.3 J/cm^(2),活性材料的冲击不敏感性得到提升。

关键词： 复合材料   低温环境   强度试验   力学性能   数值反演  

摘要： 碳纤维增强复合材料在航天飞行器结构应用日益广泛,目前复合材料强度分析中,通常采用单层板试验预测层合板的失效。但由于复合材料单层力学性能受自身厚度和相邻铺层角度的影响,即原位效应。而在极端低温环境中,复合材料原位效应将更为凸显,采用单层板试验去分析层合板的响应,得出的结果精度难以满足工程需求。因此,本文提出将低温-力耦合试验与建模优化相结合的数值反演方法,获取复合材料力学性能参数,提升强度分析精度。