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关键词： 碳纤维   膨胀剂   水泥净浆   力学性能   界面强度  

摘要： 混凝土是近几十年来土木工程中应用最为广泛的建筑结构材料之一,随着各种异型结构、大跨结构的出现,人们对混凝土的性能提出了更高的要求。在混凝土中掺加各类纤维用以提高混凝土的力学性能、耐久性能等成为土木工程材料的研究热点。碳纤维由于具有“轻质高强”等优点得到了研究者们的重视。国内外学者对于膨胀剂和纤维混掺对水泥基材料变形性能的作用规律已经进行了一些研究,但是对于膨胀剂和碳纤维混掺对水泥基材料力学性能作用规律的研究结果较少。因此本文针对膨胀剂和碳纤维混掺对于水泥基材料力学性能的作用规律进行了研究,并对其机理进行了阐述。本文主要研究内容有以下几个方面:首先,研究了碳纤维在水泥净浆中的分散方法,在此基础上研究了碳纤维长度、膨胀剂掺量对水泥净浆流动度,抗折强度、抗压强度的作用规律。研究结果表明:膨胀剂对于水泥净浆、碳纤维水泥净浆的流动度基本没有影响;但随着碳纤维长度增加水泥净浆流动度显著降低。碳纤维水泥净浆的抗折强度随着碳纤维长度的增加而增加,但抗压强度随着碳纤维长度的增加而降低,但仍高于水泥净浆。膨胀剂对于水泥净浆的抗折强度、抗压强度没有影响,但是其对于碳纤维水泥净浆有不同幅度的增强作用,并且膨胀剂最优掺量为8%,该最优掺量不受碳纤维长度以及碳纤维掺量的影响。其次,通过单丝拔出试验研究了在膨胀剂作用下碳纤维-水泥基体界面力学性能。此外利用扫描电子显微镜观察了不同膨胀剂掺量碳纤维水泥净浆的微观形貌,发现掺加膨胀剂能够提高碳纤维发生拉断的可能性。研究结果表明,膨胀剂能够提高碳纤维-水泥基体界面力学性能。最后,结合宏观力学试验结果,碳纤维-水泥基体界面力学性能以及碳纤维水泥净浆微观形貌,阐述了碳纤维对水泥基材料抗压强度的作用机理,碳纤维对水泥基材料抗折强度增强作用机理,膨胀剂-碳纤维协同增强作用机理。

关键词： 水泥基复合材料   碳纤维   力学性能   抗压强度   抗弯强度  

摘要： 研究了短切碳纤维在不同掺量以及不同长度的情况下对水泥基复合材料力学性能的影响.实验结果表明:当掺量时,碳纤维水泥基复合材料的抗压强度以及抗折强度相比基准材料都得到了一定程度的提高,且存在最佳掺量:抗压强度为0.4%,抗折强度为0.6%;当纤维掺量一定而纤维长度逐步增加时,水泥基复合材料的抗折强度有了些微的提高,抗压强度降低.另外,还从理论上分析了短切碳纤维对水泥基材料力学性能的作用机理.

关键词： 碳/碳   机织复合材料   细观力学   单胞   失效机理  

摘要： C/C复合材料被认为是最有发展前景的超高温可长时间使用的热结构材料,具有重要的国防战略价值。C/C机织复合材料内部结构复杂,其刚度和强度等力学性能的研究还不是很成熟,为了更加有效地应用C/C机织复合材料,需对其力学性能展开研究。本文采用基于细观力学的有限元方法对C/C机织复合材料的刚度性能、强度性能和开孔板试验件进行仿真分析,以降低研制风险和成本,缩短研制周期。本文研究工作归纳为以下几个方面:(1)研究C/C三向正交机织复合材料和八枚五飞缎纹机织复合材料的刚度性能。根据材料细观结构建立单胞模型,由组分材料性能预测三向正交机织复合材料的刚度性能并与试验结果进行比较。采用单胞法和通用单胞法预测八枚五飞缎纹机织复合材料的刚度性能,并比较分析两种方法。(2)研究C/C三向正交机织复合材料的强度性能,并与文献进行比较。本文纤维失效分析采用最大应力准则,基体失效分析采用新的细观失效准则。该失效准则考虑基体压缩失效时断裂面上的压应力对断裂面剪切破坏的阻碍作用。应用单胞模型,编写了基于ABAQUS软件的UMAT程序,并使用该软件预测材料拉伸、压缩和面内剪切强度,并给出相应的失效形式。(3)建立C/C三向正交机织复合材料的开孔板试验件,研究其在拉伸和压缩载荷作用下的力学响应,分析其破坏机理。建模时,在孔周区域建立材料的细节模型。研究表明C/C三向正交机织复合材料在拉伸和压缩载荷作用下损伤均沿孔边成“X”形向外扩展,并给出了开孔板相应的极限载荷、强度和损伤演化过程。

关键词： 材料力学   教法   创新   实践  

摘要： 职业学院学生文化基础差,学习兴趣低,材料力学抽象难学,本文就如何采取贴切的教学方法和教学手段,培养他们的创业创新能力、分析问题解决问题的能力,激发学生的学习兴趣,提高学生的综合素质,使学生在激烈的就业、择业、创业竞争中立于不败之地,提出了一些有益的见解。

关键词： 碳纳米管   水泥基复合材料   力学性能   数值模拟  

摘要： 碳纳米管(Carbon Nanotube,简称CNT)是一种纳米纤维材料,具有优良的性能,可以作为陶瓷基、金属基、聚合物基等非水泥基复合材料的增强相,也可作为水泥基材料的增强相,应用领域非常普遍。由于混凝土的原材料丰富,容易获得,成本低,施工方便,工艺简单等优点,使其成为了土木工程中运用最广的材料,其强度也是人们关注的焦点。为提高混凝土的强度,往其中间添加颗粒、纤维、粉末的方法被用来研究添加剂对混凝土强度的影响。碳纳米管具有很大的长径比,很高的强度和硬度,大量研究表明碳纳米管具有优异的力学、电学和热学性能,其独特的性能使其应用越来越广泛。本文通过数值模拟方法,建立碳纳米管增强其水泥基复合材料力学性能的有限元模型,分别研究碳纳米管掺量、管长和管径以及温度对水泥基复合材料力学性能的影响。主要有以下结论:(1)基于ANSYS 12.1,建立不同碳纳米管掺量增强水泥基复合材料的有限元模型,从获得的拉伸应力—应变曲线图中得到碳纳米管掺量对碳纳米管水泥基复合材料力学性能的影响。整体而言,水泥基复合材料的强度随着碳纳米管掺量的增加呈现先增强后减弱的趋势。(2)为发挥碳纳米管超强的力学性能,在选择合适的碳纳米管掺量后,选取不同碳纳米管长度,建立碳纳米管增强水泥基复合材料的有限元模型,发现水泥基复合材料的强度随着碳纳米管长度的增加也是呈现先增强后减弱的现象。然后在碳纳米管最优掺量和最优长度下,选取不同碳纳米管管径,建立碳纳米管水泥基复合材料的有限元模型,在小应变范围内,复合材料的强度随着碳纳米管管径的增大而加强。(3)在第二章和第三章的基础上选取最优掺量及最优管长和管径,进行碳纳米管水泥基复合材料的模拟,然后通过研究温度对碳纳米管水泥基复合材料的力学性能,发现碳纳米管水泥基复合材料的强度虽然随着温度的升高而略微增强,但强度值十分小。

关键词： 弯曲型和缠绕型   空心碳纳米管   陶瓷基复合材料   有效力学性能   界面损伤  

摘要： 由于碳纳米管具有特殊的构造和良好的性能,碳纳米管已成为新型的复合材料增强相。以碳纳米管为增强相的复合材料,已经在金属基、高分子基复合材料中取得了诸多的成效。陶瓷材料具有耐高温、耐磨损和重量轻等优异的性能,在航空航天、国防军工及工业生产等领域应用非常广泛,但陶瓷材料的脆性问题一直制约着其进一步发展和应用。利用碳纳米管的特殊结构和优异性能合成陶瓷基复合材料能有效提高陶瓷材料的断裂韧性,但目前这方面的研究还存在分散性、界面性和团聚性等问题。本文在现有研究基础上,以连续介质力学为基础、以有限元分析为基本手段,结合均质化理论、剪切滞后理论和内聚力理论,分析直线型、弯曲型和缠绕型单壁碳纳米管增强陶瓷基复合材料的力学性能,确定碳纳米管的几何特性对复合材料强韧化机制的影响。首先,本文介绍了四种预测碳纳米管复合材料有效弹性性质的经典理论及其解析方法。针对碳纳米管增强复合材料,比较了混合法则(VR理论上下界限)、Mori-Tanaka方法、广义自洽方法和有限元法的预测结果,证明了有限元法(有限元软件ANSYS)计算结果的可靠性。其次,以直线型和弯曲型的实心纳米纤维和空心碳纳米管增强陶瓷基复合材料为研究对象,利用有限元软件ANSYS和双尺度渐近均质化理论,分析碳纳米管的直径、长度、弯曲特性、各向异性等特征参数的变化对碳纳米管增强复合材料有效力学性能的影响。随后,在弹性力学基础上,利用修正的剪滞理论推导了空心单壁碳纳米管增强复合材料中碳纳米管及陶瓷基体沿碳纳米管方向的轴向应力分布表达式,同时通过ANSYS软件建立空心碳纳米管增强复合材料的三维特征体积单元模型,分析轴向加载情况下,碳纳米管的长径比、体积分数、各向异性以及碳纳米管的界面脱粘等因素对基体和碳纳米管轴向应力分布的影响,并与理论方法进行对比,验证两种方法的一致性。为了进一步研究碳纳米管的几何形状对复合材料力学性能的影响,结合具有精确的周期性边界条件的均质化法和有限元软件ANSYS,计算缠绕型和弯曲型碳纳米管增强复合材料的有效刚度,通过模拟缠绕型和弯曲型碳纳米管增强复合材料分析碳纳米管的直径、长度、和各向异性等因素对碳纳米管增强复合材料力学性能和局部应力的影响。最后,运用损伤力学和内聚力模型理论,利用ANSYS中的内聚力模型分析单向空心碳纳米管增强陶瓷基复合材料在横向载荷作用下的界面损伤演化规律,主要研究最大法向接触拉伸应力、裂纹最大张开位移和空心碳纳米管壁厚对界面损伤演化的影响,以及比较空心碳纳米管和实心碳纳米管两种情况下损伤演化的不同之处。

关键词： 材料力学   创新   教学改革  

摘要： 《材料力学》是工科院校诸多专业的基础课程,学生对该课程的学习效果直接影响后续相关专业课程的学习效果。本文从材料力学的理论教学方式方法、实践教学、提升学生兴趣等方面进行改革探索,归纳出一些有益的教学经验,为其他类似的课程教学改革提供帮助。

关键词： C/C-SiC复合材料   RMI   SiC含量   性能  

摘要： 以针刺网胎无纬布为预制体,采用压力浸渍树脂/炭化工艺结合反应熔体浸渗法(RMI)快速制备C/C-SiC炭陶复合材料。研究了SiC含量对炭陶复合材料力学和热学性能的影响,结果表明:炭陶复合材料的拉伸和弯曲强度随SiC含量的增大呈先增后减趋势,二者的最大值分别达到54.3MPa和153MPa;热扩散系数和导热系数随SiC含量的增大而减小,而炭陶复合材料的平均热膨胀系数则随SiC含量的增大而增大。

关键词： 脉冲电磁场强度   去卵巢大鼠   材料力学特性  

摘要： 目的:通过研究骨质疏松大鼠的模型材料力学的指标在不同强度脉冲电磁场作用下的变化,探讨对骨质疏松的脉冲电磁场治疗的最适强度。方法:将50只雌性3月龄SD大鼠按随机分组的原则分为5组:0.77m T组、3.82m T组、9.87m T组、假手术对照组、模型对照组,每组10只。0.77m T组、3.82m T组和9.87m T组大鼠每天在频率为8Hz,磁场感应分别为0.77m T、3.82m T和9.87m T的磁场环境中干预40min,共30d。假手术对照组和模型对照组不干预。结果:3.82m T组各项材料力学指标与0.77m T、9.82m T组和模型对照组比较,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:磁感应强度为3.82m T的PEMFs能明显改善骨质疏松大鼠股骨材料力学特性。

关键词： 结构零件   材料力学   复合材料   性能要求   书名   Marc   使用效能  

摘要： 书名:材料力学行为(第二版)作者:Marc Meyers Krishan Chawla译者:张哲峰卢磊等出版时间:2017年2月定价:179.00元编辑荐语:本书由美国加州大学圣迭戈分校Marc ***教授和是伯明翰阿拉巴马工程大学Krishan Kumar Chawla教授所著,2009年由英国剑桥大学出版社出版第二版。再版书中系统地介绍了各种典型材料的力学行为,不仅涵盖了金属、陶瓷、