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关键词： 中等体积分数   SiC_(p)/Al复合材料   激光选区熔化   基板预热   致密度   力学性能  

摘要： 基板常温工况下激光选区熔化成形中等体积分数SiC_(p)/Al复合材料存在孔洞、裂纹等冶金缺陷,从而导致成形零件致密度低、力学性能差等问题。首先研究了固定优化成形工艺参数时,基板预热温度(200~400℃)对45μm的30%(质量分数,下同)SiC_(p)/AlSi10Mg成形零件表观致密度和力学性能的影响;进一步提高SiC_(p)质量分数至50%,再次评价了上述基板预热温度对成形性能的影响。结果表明,当SiC_(p)质量分数为30%时,升高基板预热温度可以减少成形零件的孔洞和裂纹,成形零件的表观致密度及力学性能显著提高;当基板预热至400℃时,成形零件表观致密度最高达到97.98%,与此同时极限抗压强度和极限抗拉强度分别为578 MPa和56 MPa;随着SiC_(p)质量分数进一步增加至50%,基板预热温度对成形零件致密化和力学性能的强化效果逐步减弱。本研究证明高温预热基板能够有效抑制激光选区熔化成形中等体积分数SiC_(p)/Al复合材料的冶金缺陷,为增材制造SiC_(p)/Al复合材料提供了工程应用解决方案。

关键词： 纳米HfC   微波烧结   TiB_(2)基金属陶瓷刀具   力学性能   微观组织  

摘要： 采用微波烧结技术快速制备一种力学性能良好的TiB_(2)基金属陶瓷刀具材料,研究了纳米HfC含量对金属陶瓷力学性能和微观组织的影响,分析了微观组织和力学性能之间的关系,揭示了纳米HfC对金属陶瓷刀具材料的增强补韧机理。结果表明:加入纳米HfC可显著提高材料的断裂韧度和抗弯强度,含20wt.%HfC的金属陶瓷断裂韧度和抗弯强度相较于未加HfC的断裂韧度和抗弯强度分别提高了36.7%和45.4%,断裂韧度高达10.68MPa·m^(1/2)±0.30MPa·m^(1/2);随着纳米HfC含量的增加,TiB_(2)基体晶粒由粗大、无规则形状向细小、矩形形状转变,平均晶粒尺寸可缩小到原来的1/2.6;TiB_(2)-TiC-HfC金属陶瓷的主要增强补韧机理为细晶强化、颗粒弥散强化、固溶强化、裂纹偏转和钉扎效应。

关键词： 材料力学   负泊松比   超材料   有限元分析  

摘要： 泊松比是材料力学课程教学中的重要力学概念与材料弹性常数之一。本文对现有材料力学课程中泊松比教学内容进行了拓展和补充,引入了负泊松比效应概念,并介绍了常见的负泊松比材料及其力学性能优势。重点基于内凹蜂窝超材料,详细介绍了实现负泊松比效应的超材料力学理论分析及其教学实践;并借鉴虚拟仿真实验概念,应用有限元数值分析方法,对超材料的负泊松比效应进行仿真分析与讨论,直观地展示了超材料的力学变形模式及其负泊松比效应。从而以此为切入点,加深学生对弯曲内力、挠度、应变和泊松比等重点知识的理解与实践运用。

关键词： 理论课程   材料力学   新工科   教学改革  

摘要： 新工科背景下,应用型大学理论课程的传统教学模式难以满足当前应用型人才的培养需求,存在课程教学模式与学情不符、教学内容与企业需求失配、知识点与前沿问题脱轨等问题,导致大学生课堂参与度不足,接收理论知识困难,无法有效地做到学以致用。因此,该文以材料力学为例,开展理论课程的问题分析和改进,探索了新工科背景下针对应用型大学理论课程的创新教学模式,取得了较好的教学效果,为应用型大学其他理论课程建设提供借鉴。

关键词： 锯泥   改性   复合材料   力学性能  

摘要： 为了处理堆积的锯泥,实现固废资源化利用,实验研究复合材料力学性能,试验工程应用。以水泥、石灰、粉煤灰作为改性材料,研究复合材料掺量和配合比对改性锯泥强度的影响。根据锯泥物理特性和化学特性,通过对锯泥掺入不同配比复合材料的方式对其进行改良,在浸水和不浸水条件下进行养护,测试不同方案的无侧限抗压强度。研究表明掺入复合材料可以有效提高锯泥强度,能够达到工程应用的技术要求,复合材料掺量为6%时,既符合规范要求,且成本较低。

关键词： 露天煤矿   矿山运输道路   地聚合物材料   单轴抗压强度  

摘要： 地聚合物材料作为一种新型胶凝材料,具有与水泥相当的力学性能;露天煤矿运输道路采用地聚合物材料将原有路面进行重筑,能够显著改善运输道路质量,同时提高运输效率。以露天煤矿2种沙石材料为骨料设计了对照试验,研究了不同配合比下露天矿山地聚合物筑路材料强度变化规律。试验结果表明:磨耗层砂石骨料相对露天矿山路面原始材料制备地聚合物材料具有更高的力学强度,3 d强度能够达到通车要求;露天煤矿现场沙石材料为骨料制备地聚合物没有改变材料的基本性质,试样力学强度随着矿渣含量的增加和激发剂模数的减少而增加。

关键词： 小冲杆试验   能量密度等效   幂律硬化材料   应力-应变关系   力学性能  

摘要： 针对均匀、各向同性、幂律硬化的金属材料圆片试样,以圆柱平面小冲杆对试样圆面中心法向施加压载荷,提出基于能量密度等效的、用于描述试样几何尺寸、材料本构关系参数、载荷和位移之间关系的圆柱平面-小冲杆试验(Flat small punch test,F-SPT)弹塑性模型,并提出获取材料应力-应变曲线和力学性能指标的F-SPT新方法。通过有限元分析对不同弹性模量、屈服强度和硬化指数组合的48种预设材料进行新方法的数值验证,以及对10种金属材料完成F-SPT,结果表明,由新方法获得的应力-应变曲线与有限元分析预设曲线和传统单轴拉伸试验结果吻合良好,此外,由新试验方法获得的弹性模量、屈服强度和抗拉强度与单轴拉伸试验结果误差大部分低于7%。

关键词： 再生微粉ECC   冻融循环   低温保温   BP神经网络   力学性能  

摘要： 为了探究不同低温不利条件下再生微粉ECC材料力学性能的影响,本文采用控制变量法,以再生微粉种类和取代率为研究变量,探究了再生微粉ECC在冻融循环和恒低温两种低温不利条件下的抗压和抗折强度试验。分析了再生微粉种类、再生微粉取代率、冻融循环次数、恒低温温度对再生微粉ECC力学性能的影响。最后基于BP神经网络,建立了3-6-1的冻融循环和3-3-1的恒低温BP神经网络结构抗压强度预测模型。研究结果表明:在相同的冻融循环条件下,再生混凝土微粉ECC的力学性能要高于再生砖粉ECC,且均随再生微粉取代率的增加先小幅度下降后剧烈下降,在经历150冻融循环后力学性能损失20%左右。而经历恒低温保温后的再生微粉ECC力学性能呈现出相反的变化趋势,随着低温保温温度的降低再生微粉ECC的力学强度反而呈现上升趋势,从常温到-40℃恒低温状态下力学性能提高22%左右。建立的两个低温不利条件下BP神经网络预测模型,平均相对误差分别为1.43%、1.28%,并以质量损失率和相对动弹模量为评判标准,预测试验范围内不同配合比的再生微粉ECC可经受的最大冻融循环次数。

关键词： 硅橡胶泡沫   无机氧化物   填料   增强   力学性能   阻燃性能   微观形貌  

摘要： 以氧化铜、二氧化钛和高岭土作为无机增强填料,分别与羟基、乙烯基和含氢硅油进行复合,在室温和铂催化下,通过硅氢加成和硅氢缩合脱氢反应制备了一系列硅橡胶泡沫复合材料,探讨了不同无机填料对硅橡胶泡沫材料微观形貌、力学和阻燃性能的影响,以及泡孔结构与力学和阻燃性能的关系。结果表明,高岭土能够更好地分散于硅橡胶泡沫材料中,还能明显增强材料的力学和阻燃性能,热释放量和产烟量显著下降。与空白硅橡胶泡沫材料相比,含高岭土硅橡胶泡沫材料的拉伸强度、扯断伸长率、压缩强度、极限氧指数及UL-94等级分别提升至106.1 kPa、42.3%、35.2 kPa、32.7%和V-0级,总热释放量和总产烟量分别下降了51.1%和84.2%。

关键词： 高流态封孔   注浆材料   抽采钻孔   水化反应   水化产物  

摘要： 为提高深部矿井煤层气抽采效率,针对目前常见的封孔注浆材料存在的高分子封孔材料价格昂贵易燃、普通水泥材料渗透性差、粉煤灰等膏体材料强度不足等问题,采用超细水泥为基料研发一种高流态封孔注浆材料。通过对高流态封孔注浆材料开展力学性能试验研究、结合扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等一系列试验的结果,揭示新型高流态封孔注浆材料水化机制。结果表明:高流态封孔注浆材料在水化初期就生成大量的水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石(AFt)晶体;随着水化反应的持续,水化产物的凝胶粒子充填材料中的孔隙。与普通水泥封孔注浆材料相比,材料的水化反应更迅速、更充分、整体结构致密,比普通水泥封孔注浆材料抗压强度提高3.68%,更有利于保持瓦斯抽采钻孔的稳定性,提高瓦斯抽采效率。