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关键词： 碎石土   土壤固化剂   路用性能   无侧限抗压强度   劈裂强度   抗压回弹模量  

摘要： 该文对辽宁省无砂石地区稳定碎石土的路用性能进行了系统的研究。碎石土是指粒径大于2mm以上的颗粒质量超过总质量50%的土,通过在天然碎石土中掺入碎石,设计了悬浮密实结构和骨架密实结构两种级配,采用水泥稳定和水泥土壤固化剂综合稳定,以7d无侧限抗压强度为评价指标选取合适结构类型,综合经济性和可行性,优选3组可行方案,进而确定3组方案的最佳水泥剂量,以满足二级及二级以下公路底基层重交通强度指标。在此基础上研究了3组方案不同龄期的无侧限抗压强度、90d的劈裂强度和抗压回弹模量,探讨碎石和固化剂的掺入对碎石土路用性能的影响,为实际工程应用提供参考。

关键词： 材料力学   有限单元法   弯曲变形  

摘要： 随着工程教育改革的推进,以学生为中心的教学理念被广为接受。材料力学概念多、计算多,学生学习过程中有一定困难。有限单元法是处理力学问题的一种有效方法,在课堂教学中引入之后,可以更形象展示一些力学概念,增加学生的学习兴趣。文章以弯曲变形为例,介绍利用有限单元法进行的辅助教学过程。

关键词： 多尺度   复合材料   非均质材料   微纳米力学   细观力学  

摘要： 多尺度复合材料力学是运用多尺度分析思想研究空间分布非均匀材料力学性能的学科.近年来,多组分、多层级先进材料的蓬勃发展和微纳米实验观测手段的不断进步,有力地推动了该学科的研究.论文围绕非均匀材料力学性能的多尺度分析,首先从微纳米尺度到宏观尺度综述了常用的理论分析方法;接着分别针对非均匀连续介质和离散体系介绍了常用的多尺度计算模拟方法;然后结合本课题组在纳米复合材料、抗冲击吸能材料、随机网络材料和多层级自相似材料等方面的研究工作,举例说明了如何综合运用多种方法对各种复杂材料系统进行多尺度分析;最后,展望了该领域还需进一步发展和完善的若干方向.

关键词： 高水材料   聚丙烯纤维   力学性质   阻裂效应  

摘要： 在充填开采中,高水材料作为一种新型的充填材料,近年来得到广泛应用。但纯高水材料充填体在受压后往往裂隙较多,导致其受压后的强度不高,强度保持不稳定。利用聚丙烯纤维对高水材料进行掺杂,借助ETM力学试验系统,对掺杂聚丙烯纤维后的高水材料的破坏过程、压缩强度和变形特性等进行测试研究。结果表明:聚丙烯纤维的长度和掺量对高水材料试样的强度均有影响;聚丙烯纤维几乎不会改变高水材料的破坏形式和应力—应变曲线的形状,掺杂试样依然是"X"型剪切—劈裂破坏;纤维的掺入使得试样的峰后力学性能表现增强,掺杂纤维试样的残余强度占峰值强度的65%~84%;聚丙烯纤维的阻裂效应使得高水材料具有更好的完整性和连续性,聚丙烯纤维对高水材料有补强效应,适合作为采空区高水材料充填体的补充材料。

关键词： 聚氨酯水泥材料(PUC)   抗折强度   抗压强度:握裹强度   粘结强度  

摘要： 为研究用于桥梁结构加固的高韧性聚氨酯水泥复合材料力学性能,对不同密度的聚氨酯水泥复合材料进行了抗折和抗压强度试验,针对高密度聚氨酯水泥材料进行了钢筋拉拔试验、与混凝土轴向拉伸粘结试验和抗折粘结试验。结果表明:随着聚氨酯水泥复合材料密度的增加,抗折和抗压强度均提高,聚氨酯水泥复合材料最大密度约1500 kg/m^3,该密度下的抗折和抗压强度分别为32.6~34.3 MPa和55.0~56.4 MPa,与钢筋的握裹强度为13.4 MPa,远高于普通混凝土握裹力;与混凝土的轴向拉伸粘结强度和抗折粘结强度分别为5.44、4.66 MPa,破坏模式均为混凝土破坏,说明聚氨酯水泥材料具有较高的粘结性能。

关键词： 力学竞赛   混合式教学   理论力学   材料力学  

摘要： 本文基于大学生力学竞赛培训中遇到的问题,结合信息化教学的优势,提出了信息化环境下的混合式教学模式,包括个体群体相混合、自制资源与网络资源相混合、线上线下相混合三种混合形式,以期有效解决大学生力学竞赛培训中遇到的难题,同时为普通班级的混合式教学改革提供一定的借鉴。

关键词： 纳米材料   力学性能   表面能密度   表面应力  

摘要： 纳米结构材料具有较大的比表面积，其力学性能呈现出明显的尺寸相关特性，即纳米结构材料的表面效应。经典连续介质力学由于不包含任何内禀尺度参数，无法预测纳米材料特有的尺寸效应。针对这一问题，研究者们广泛使用表面弹性理论（Gurtin-Murdoch理论）来研究纳米材料的力学行为，通过建立表面能密度和表面应力的线弹性本构方程，引入表面弹性常数作为刻画表面效应的关键材料参数。该参量仅能通过分子动力学方法计算确定，需要耗费大量计算资源，且数值结果有时为负值，给理论应用带来一定困难。\n 本文将采用一种基于表面能密度的新弹性理论对纳米尺度表面效应进行表征。该理论不再引入表面弹性常数，仅采用块体材料表面能密度和表面晶格弛豫参数刻画纳米材料表面性质，该参量能够通过简单的实验或数值计算得到，较之表面弹性常数更易确定，且物理意义清晰。应用新的弹性理论，本文针对若干典型纳米结构材料的力学行为开展研究，包括Timoshenko纳米梁静态弯曲、自由振动，平面应变、轴对称纳米Hertz接触，轴对称纳米黏附接触，锂离子电池中纳米电极的应力和位移分布等问题。进一步揭示了表面效应对纳米材料力学性能的影响机理。主要研究内容及成果如下:\n 首先，建立了两端固支及Timoshenko悬臂纳米梁静态弯曲及自由振动模型，同时考虑表面效应和剪切变形效应对纳米梁等效弹性模量和固有频率的耦合影响。研究发现:当纳米梁长度保持不变，随纳米梁横截面尺寸的增加，梁等效弹性模量和固有频率均经历了表面效应占主导、表面效应和剪切变形效应共同影响、再到剪切变形效应占主导的变化过程;表面效应使两端固支纳米梁发生硬化，悬臂纳米梁则发生软化;而剪切变形效应使上述两种纳米梁均发生软化。上述研究成果与已有实验数据符合较好，能够为纳米机电系统设计提供理论指导。\n 系统研究了纳米尺度平面应变和轴对称接触问题。建立考虑表面效应的Boussinesq接触模型（任意对称法向分布载荷），得到其一般解，并系统分析了三种平面应变纳米接触问题，包括均布法向载荷、刚性平压头压入和刚性圆柱压头压入以及三种轴对称纳米接触问题，包括轴对称法向均布载荷、刚性圆柱平压头压入和刚性球压头压入。发现当接触宽度（或接触半径）与纳米量级内禀尺度参数（基底的体材料表面能密度和剪切模量的比值）相当时，表面效应对接触应力和变形产生显著影响。与经典Hertz解相比，表面效应使接触区域的正应力分布更均匀和光滑，法向位移减小且分布更均匀，同时剪切应力非零;表面效应随着基底体材料表面能密度的增加或剪切模量、接触宽度（接触半径）的减小而增强。同时预测了刚性球压头压入问题中纳米压痕硬度的尺寸效应，发现压头半径越小或外载越小，纳米压痕硬度越大。\n 采用新的弹性理论和基于L-J势的黏附接触理论，分析了轴对称纳米黏附接触力学行为。建立刚性纳米球压头压入半无限大弹性基底的黏附接触模型，基底体材料表面能密度作为刻画接触区域表面性质的唯一参量。研究表明，基底剪切模量越小或压头尺寸越小，表面效应对纳米黏附接触行为的影响越大;与经典黏附接触理论的预测结果相比，压入深度给定时，最大撕脱力更小，基底变形更加平缓;当基底剪切模量较小或压头尺寸较大时，外加载荷一压入深度曲线更易发生回滞行为，回滞拐点表示压头发生突然黏附或突然撕脱的失稳行为，所对应的压入深度要比经典解更大;当压头和基底发生黏附自平衡时，压入深度较之经典解减小，表明表面效应使基底发生硬化，与已有实验数据定性一致。\n 最后，应用新的弹性理论和扩散理论，研究了锂离子电池纳米电极在充放电过程中的力学行为，预测了纳米球颗粒电极和纳米线电极内部化学场扩散诱导的应力和位移分布。研究发现:表面效应能够有效抑制纳米电极在充放电过程中的体积膨胀，使纳米电极中正应力及平均应力降低;此外，纳米线电极中von Mises应力降低，但纳米球颗粒电极中von Mises应力保持不变。上述研究结果能够为锂离子电池的电极优化设计提供理论指导，通过合理选择纳米电极的特征尺寸和几何形状，能够避免电极内部应力集中或膨胀变形引发的失效现象，从而有效延长锂离子电池的使用寿命。

关键词： 材料力学性能   双语教学   双语教材   课程建设  

摘要： 以原版及改编教材为例,结合双语教学实践浅析其特点,就材料力学性能双语教材建设及课程教学改革进行了一些思考与探索,对促进我国高等教育国际化及提升人才培养质量具有一定的现实意义。

关键词： 硅酮密封材料   单组分   力学性能   养护条件  

摘要： 使用不同的养护条件对单组分硅酮密封材料进行固化,分析了养护温度和养护时间对其力学性能的影响。结果表明:在50%相对湿度的养护条件下,在0℃或50℃下进行固化时,单组分硅酮密封材料的力学性能较差,而在10~35℃下进行固化时,单组分硅酮密封材料具有较好的力学性能。