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关键词： 土木工程   材料力学   教学改革   教学内容   课程考核  

摘要： 为提高土木工程专业材料力学的教学效果,针对教学过程中发现的一些问题,在教师队伍专业性,教学内容时效性、拓展性,教学手段结合性、细节性,教学方法灵活性,实验教学层次性,课程考核多样性六个方面作出了有益的探索和尝试。实践表明:这些教改措施增强了学生的学习兴趣、学习动力、动手能力、解决实际问题的能力,有利于土木工程专业材料力学教学质量的提高。

关键词： 合金钢材   梯度结构   动态剪切   材料力学  

摘要： 均匀纳米晶或超细晶金属具有很高的屈服强度，但是由于其没有加工硬化能力，因此在单轴拉伸过程中表现为有限的塑性。非均匀纳米结构金属充分利用纳米晶或超细晶与粗晶的力学性能的不相容而产生的应变梯度和背应力，获得了相比均匀组织更好的强塑性匹配。本文研究了具有非均匀纳米结构的先进高强钢-----TRIP/TWIP钢的力学性能、应变梯度和动静态变形机理及绝热剪切带的演化。\n 本研究主要内容包括：⑴TWIP钢表现为正的瞬时应变率敏感性、负的加工硬化的应变率敏感性和负的整体应变率敏感性。高应变率变形抑制了动态应变时效效应，因此PLC变形带行为发生的临界应变随应变率的提高而增大，锯齿流变行为的高度随应变率的提高而减小。高应变率变形条件下，PLC带内应变集中程度更大。而且，跳应变率实验时PLC带的出现或消失，高度依赖于变形或微结构的演化历史。综上，TWIP钢高应变率变形抑制了变形孪晶的形成，使得高应变率时PLC带内应变集中程度更高，并抑制了动态应变时效，因此TWIP钢的加工硬化行为表现为负应变率敏感性。⑵通过原位实验观察到拉伸变形过程中由于梯度结构力学性能的不相容而引起的应变梯度和变形各向异性，并观察了其演化。梯度结构侧面方向的应变梯度和变形各向异性随着拉伸应变逐渐增大。除此之外，等效表观泊松比呈梯度分布，并且随拉伸应变演化。梯度结构相比均匀粗晶结构具有更高的各向异性，并且累积变形的各向异性随拉伸应变逐渐增大。实验观察到的逐渐增强的应变梯度和变形各向异性能够产生很强的背应力硬化，诱导几何必需位错密度的持续增加，从而提高其韧性。⑶梯度结构金属的动态剪切力学行为相比均匀纳米结构金属更好。实验发现，梯度结构纳米晶表层的绝热剪切带的形核被延迟。因此，梯度结构绝热剪切带的扩展速度相比均匀材料小一个数量级。均匀材料绝热剪切带发生在载荷最大处的最大应力准则不再适用于梯度结构。⑷5MnTRIP钢的动态剪切响应分为三个阶段:线性硬化阶段、应力平台阶段和绝热剪切带演化对应的应变软化阶段。5MnTRIP钢具有很高的动态剪切韧性，主要源于两个方面:第一阶段中马氏体相变诱导的强线性应变硬化和平台阶段通过不同相之间的应力/应变分配产生的连续变形，抑制了绝热剪切带的形成。绝热剪切带的演化分为两个过程:形成阶段和扩展变宽阶段。在扩展变宽阶段，绝热剪切带分为两个区域:核心区和过渡区。在形成阶段，过渡区内的晶粒尺寸被细化，同时奥氏体体积分数因为逆相变而增加。然而，扩展变宽阶段，核心区内的奥氏体体积分数又因为马氏体相变而降低至几乎没有。

关键词： 双向纤维增强复合材料   代表体积单元   均匀化有限元方法   界面   内聚力本构  

摘要： 基于均匀化理论与有限元方法,针对双向连续纤维增强复合材料(CBFRC),建立了微观代表体积单元(RVE)模型,并预测了界面对CBFRC宏观等效力学性能的影响。在建立的RVE模型中,采用表面内聚力本构关系描述纤维/基体之间的界面。研究结果表明:不同界面刚度下,CBFRC中的基体发生不同形式的初始损伤。与界面断裂能相比,界面刚度和界面强度对CBFRC面外抗拉强度的影响较大,而对CBFRC面内抗拉强度的影响较小,且界面的存在会降低CBFRC整体的抗拉强度。随着纤维体积分数的增加,CBFRC面内的抗拉强度也随之急剧增加,但CBFRC的面外抗拉强度反而有减小的趋势。本文中所提出的方法能够简单有效地对实际复杂的三维纤维增强复合材料进行优化设计。

关键词： 镍铝金属间化合物   制备工艺   纳米结构   机械性能   摩擦学性能  

摘要： 针对目前现代航空航天、核技术和能源动力等高技术的发展对固体润滑材料的迫切需求，开展了NiAl金属间化合物基复合材料的制备工艺、机械性能及高温摩擦学性能的研究，以NiAl为基体材料，选择合金元素Nb和原位生成的碳化物陶瓷为增强相，以银、高温摩擦诱导生成的氧化物以及双金属盐等为固体润滑剂，采用高能球磨和真空热压烧结技术制备NiAl基复合材料，考察不同添加量的合金元素Nb和Ag对NiAl基高温自润滑复合材料的组织结构、机械性能和摩擦学性能的影响，阐明宽温域条件下NiAl基润滑材料的组分、结构与性能的演变规律和高温润滑磨损机理。主要研究结果如下:\n 1.采用高能球磨法制备了NiAl金属间化合物粉末，考察不同球磨时间及球料比对粉末的粒度和形貌的影响，球料比为10∶1，球磨时间为70h的球磨工艺，可制备出了晶粒尺寸约为5nm的NiAl金属间化合物粉末。采用真空热压烧结技术制备了NiAl金属间化合物块体材料，对比不同烧结温度制备的NiAl金属间化合物的组织形貌、密度和硬度，确定最适宜的烧结温度为1300℃，可获得晶粒尺寸约为20nm的NiAl金属间化合物块体材料。\n 2.制备并研究了NiAl-NbC复合材料的微观组织结构、力学和室温摩擦学性能的影响。结果表明:合金元素Nb在烧结过程中完全形成了NbC硬质陶瓷相;在室温下，NiAl-NbC复合材料的硬度和抗压强度随着Nb添加量的增加而增加，其中细晶化改善了NiAl金属间化合物的室温力学性能，显著提高了压缩韧性;合金化与第二相强化作用则进一步改善了NiAl基复合材料的室温力学性能。且在室温下NiAl-3NbC复合材料具有最低的摩擦系数(0.62)和磨损率(0.70×10-5mm3(N·m)-1)。\n 3.制备了NiAl-3NbC-10Ag复合材料，探索了Ag对NiAl-3NbC复合材料的微观结构、力学和高温摩擦学性能的影响。结果表明:在真空烧结过程中，Ag不与复合材料中的任何组元发生固相反应，仍以单质Ag存在。Ag的添加降低了复合材料中低温阶段的摩擦系数;在900℃时，NiAl-3NbC-10Ag复合材料的摩擦系数显著降低，其摩擦系数达到最小值为0.26，这归因于Ag与NbC发生摩擦化学反应生成的AgNbO3高温固体润滑剂与其氧化物润滑膜的协同作用。

关键词： PBO纤维   碳纤维   混杂复合材料   静态力学性能   动态力学行为  

摘要： 分别利用材料万能试验机和DMA研究了热空气老化对PBO/T700层间混杂复合材料静态力学性能和动态力学行为的影响。静态力学性能测试结果表明,经热空气老化不同时间后,PBO/T700层间混杂复合材料的拉伸强度和压缩强度均出现了一定程度的下降,最大降幅分别为12.7%和6.9%,拉伸模量从126 GPa增大到145 GPa,弯曲强度、弯曲模量和层间剪切强度变化较小。DMA测试结果表明,热空气老化使PBO/T700层间混杂复合材料的耐热性和刚性提高,随着老化时间的增加,E'向低温方向移动,E″向高温方向移动,说明复合材料的耐热性和刚性又开始下降。

关键词： 材料力学   教学内容   改革  

摘要： 材料力学是工科类专业的一门重要技术基础课。本文从培养目标、教学内容、教学手段三方面出发对材料力学课程的教学改革进行了初步的探讨和思考,以期能够在今后的教学实践中培养出适合国家需要的多层次、多类别专业人才。

关键词： 磷石膏   复合充填材料   正交试验   回归分析   单轴抗压强度  

摘要： 针对黄麦岭露天转地下充填开采为背景,对该矿的磷石膏复合充填体进行室内单轴抗压强度正交试验,研究不同的料浆质量浓度、磷石膏、粉煤灰、水泥的含量及拌合水p H值等5个因素对充填材料力学性能的影响。对不同配比的复合充填体在分别养护7 d、14 d和28 d后的单轴抗压强度进行测试,同时研究各组配比的坍塌度和泌水率,通过DPS和MATLAB优化工具箱对试验数据进行多元回归分析,最终得到了复合充填材料的优化配比,研究结果表明:当质量浓度为77%、拌合水p H值为12.9,磷石膏、粉煤灰、水泥在比值为5∶12∶3时充填体强度为4.87MPa,坍塌度为208.82 mm。对优化配比进行了试验验证,表明28 d的充填体强度为5.13 MPa,对应坍塌度为196mm。该成果为黄麦岭矿利用磷石膏和粉煤灰提供了理论依据。

关键词： 3+2   转段   材料力学  

摘要： "3+2"是目前关注度比较高的一种升学形式,而转段考试是专科转到本科的一种测试。材料力学作为化工装备专业学生的转段科目尤其显得重要。本文对材料力学课程教学方法进行了探索以及教学内容的选择进行了分析,为学生顺利地通过转段考试进入本科院校加以深造做好铺垫。

关键词： 材料力学   计算公式   分类记忆   教学效果  

摘要： 根据课程特点,结合教学实践,摸索出了一套行之有效的材料力学计算公式分类记忆方法 ,取得了良好的教学效果,学生的计算准确性和学习积极性均得到提高。

关键词： “材料力学性能”课程   教学方法   教改措施  

摘要： "材料力学性能"是金属材料工程本科专业的一门重要专业基础课程。深入探索本课程的教改方式,努力提高教学效果,对于增强学生综合运用所学知识以及就业竞争力均有重要影响。本文结合作者十余年的课程教学经验,从授课内容、课程结构、学科进展和考核方式等方面对"材料力学性能"课程进行了教改探讨与实践。