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关键词： 材料力学   教学改革   课程实践   数值模拟  

摘要： 材料力学是机械类、土木类和力学类等工科类专业的核心课程,课程秉承“强基础、重实践、融模拟、促创新”的理念;构建“融工程、融前沿、融思政”的教学资源与内容,夯实学生的力学理论知识,培养学生利用力学理论解决实际工程问题的能力,同时帮助学生塑造正确的世界观、人生观、价值观和职业观;将抽象的力学概念与三阶递进的课程实践融会贯通,培养学生的动手实践能力、探索精神和创新能力;将数值模拟技术引入课堂,初步培养学生利用数值模拟软件解决力学问题的能力。建立以传授知识为中心,以解决工程问题为导向,以创新实践为特点,以数值模拟软件为工具,以立德树人为根本的课堂。

关键词： 金属多孔材料   过滤   分离   力学性能   腐蚀行为  

摘要： 金属多孔材料作为功能与结构兼具的一类新型材料,已被广泛应用于吸声、吸能、流体分布、换热、催化、过滤分离等领域,其中在过滤分离领域应用最为广泛。金属多孔材料在石油石化、精细化工、煤化工等领域可以实现不同流体的液–固、气–固过滤分离,不同领域对所用金属多孔材料的材质及力学性能要求也不尽相同。过滤用金属多孔材料的制备工艺已相对成熟,但对其耐蚀性能及力学性能的表征研究较少,金属过滤元件的力学性能及耐腐蚀性能将直接关系到该类材料的使用效果和寿命。本文总结了近几年过滤用金属多孔材料力学性能及耐腐蚀行为的研究进展,探讨了该类材料在腐蚀与力学行为中存在的问题,最后展望了过滤用金属多孔材料的发展方向。

关键词： 玄武岩纤维   树脂复合材料   力学性能   界面改性  

摘要： 玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)凭借优异的机械性能、热稳定性、耐化学性和耐酸碱腐蚀等优点被应用于航空航天、汽车、土木工程、建筑等各个领域,然而相比于玻纤和碳纤增强复合材料,国内外对BFRP的研究还较少,BFRP的力学性能仍有很大的提升空间。其中,基体与玄武岩纤维之间的界面结合性能对于提高复合材料的力学性能至关重要。综述了BFRP力学性能方面的研究现状,分析了纤维与基体界面结合性能对BFRP力学性能的影响,并总结了几种常见的增强BFRP中纤维与基体界面结合性能方法,以期对高性能BFRP的研究发展及高端应用提供参考。

关键词： Miura-ori超材料   梯度模式   厚度渐变   有限元分析   力学性能  

摘要： Miura-ori超材料是一种重量轻且多孔的材料,其机械性能通常是由自身的折叠方式和几何形状决定的,它的机械响应可以通过几何设计来进行修正调整,是一种具有多功能的、可调控且设计空间多样的超材料。为研究厚度渐变(Thickness Gradient,TG)模式以及锐角渐变模式对超材料能量吸收能力的影响,结合有限元分析软件参数化分析超材料的力学特性。研究结果表明,TG梯度为负梯度的超材料能量吸收能力较好,并且负梯度时的TG梯度超材料的平均力和能量吸收比锐角梯度超材料表现更佳。

关键词： 水泥基复合材料   钢纤维   PVA纤维   高温   力学性能  

摘要： 通过对高延性水泥基复合材料(HDCC)进行高温后抗压强度试验及四点弯曲试验,研究了不同温度及不同纤维掺量因素下HDCC的力学性能。结果表明:HDCC的抗压强度在100℃后达到最大值,PVA纤维体积掺量为1%时性能最优,比常温时提高13.23%,200℃与300℃作用后各组试件的抗压强度逐渐降低且弯曲极限荷载随温度的升高而不断下降,其中体积掺量为1%钢纤维和0.5%PVA纤维混掺组总体下降趋势平缓,体现了高温作用下混杂纤维的正协同效应。

关键词： 天然橡胶   拉伸速率   拉伸强度  

摘要： 采用I.44P有机黏土填充天然橡胶(NR)制备天然橡胶/有机黏土复合材料(NRCNs),考察拉伸速率对NRCNs力学性能的影响。结果表明,单轴拉伸测试下,拉伸速率为50 mm/min时,NRCNs的力学性能最优,拉伸强度达到19.50 MPa,较拉伸速率为500 mm/min时的拉伸强度提高了22.64%;随着拉伸速率的提高,NRCNs的结晶度逐渐减小,表明NRCNs在较慢的拉伸速率下降温结晶性能更好。多轴拉伸测试下,当应变为120%、拉伸速率为50 mm/min时,NRCNs的力学性能最优,拉伸强度达到0.38 MPa,较拉伸速率为10 mm/min时的拉伸强度提高了8.57%;在相同的拉伸速率下,经过单轴拉伸的NRCNs的拉伸强度为0.8 MPa,较多轴拉伸的NRCNs的拉伸强度提高了128.57%。

关键词： 代表性体积单元   纤维体积含量   周期性边界条件   力学性能  

摘要： 文章基于细观力学方法,建立了细观代表性体积单元RVE模型,通过设计RVE模型的单胞尺寸和排布方式,施加周期性条件,研究了基于细观模型的复合材料力学性能的预测方法。首先,针对玻璃纤维/环氧树脂单向复合材料,预测了横向、纵向弹性模量和泊松比,研究了均匀纤维排布对纤维树脂基复合材料力学性能的影响规律,通过与参考文献的试验值对比,验证了文章预测方法的精准性。然后,面向碳纤维/环氧树脂单向复合材料,通过改变纤维的有效直径,进而观察在不同纤维体积含量的影响下,四边形RVE模型和六边形RVE模型在预测复合材料力学性能的差异性。研究结果表明,四边形细观RVE模型在基于横向拉伸载荷作用下的有效模量的预测结果更为精确,为此种模型的预测及应用提供了一个新思路。

关键词： 织物膜材   力学性能   本构模型   CiteSpace  

摘要： 织物膜材因其轻质、高强、耐候性及加工运输便捷等优势,广泛应用于公共建筑、应急救援、航空航天、工业及军事等领域。近年来,为精确分析织物膜结构并推动其在不同领域应用,织物膜材的力学性能成为研究焦点。为此采用CiteSpace对国内外20余年的相关文献进行深入分析,通过可视化知识图谱阐述了织物膜结构研究热点的演化进程,并系统分析了织物膜材测试方法、力学性能及宏–细观本构模型等方面的研究进展。梳理发现国内膜结构的早期研究主要集中在结构找形和静力分析,随着膜结构在我国不同领域的深入运用,相关研究逐渐扩展到材料的本构模型、强度准则、结构风致灾变等方面:1)织物膜材的拉伸性能与其细观结构、基布编织工艺、涂层工艺及纤维类型等多种因素相关,呈现典型的各向异性,其抗拉强度随偏轴角度的增加呈现“U”型和“W”型两种变化特征。2)双轴剪切测试法可使得试件核心区域的剪应力呈均匀分布,目前被广泛应用于膜材剪切性能测试。3)膜材撕裂强度受测试方法的影响显著,现有研究多集中在材料撕裂性能上,初始缺陷对膜结构的静、动力学性能的影响机理需进一步明确。4)目前关于膜结构连接部位的研究多集中在膜片与膜片热合连接试件的面内拉伸性能上,忽略了面外荷载下连接部位易出现的剥离破坏。5)织物膜材本构模型分为细观机理模型与宏观唯象模型,现有的宏观模型基本实现了膜材非线性、非弹性、黏弹性等力学特征的描述,细观模型多注重拉伸刚度预测,缺乏对抗拉强度预测的相关研究。织物膜材的研究目前已取得长足发展,但一些方面仍需进一步研究:1)现阶段织物膜材分类依据单调,未考虑预定用途和特性差异,有必要对其分类依据进一步细化和完善。2)撕裂破坏是膜结构的主要破坏模式,但现行设计规范中并没有得到充分的体现。3)面内拉伸试验难以反映膜材热合区域真实的应力状态、力学性能和失效模式,热合焊接工艺对拼接膜材性能的影响机理有待研究。4)目前关于织物膜材以及连接部位的疲劳性能研究极少,膜材的疲劳损伤机理尚未明确。

关键词： 材料力学   课程思政   思政元素   人文素养  

摘要： 课程思政作为高等教育的一种理念创新、制度创新和实践创新,是高校落实立德树人根本任务的重要途径。文章以材料力学课程为例,通过对材料力学的学科特点和对地方应用型本科高校学生的学情进行分析,提炼出材料力学价值引领、知识教育、能力培养三位一体的课程目标,并以课程目标为导向,分别从思政元素的挖掘和融入、教学方法、教学评价和教学反思等方面具体阐述了材料力学课程思政的实施方案。

关键词： 小冲杆试验   能量密度等效   应力-应变关系   强度   试验方法  

摘要： 针对具有结构材料微损取样优势的圆片小冲杆试验,基于能量密度等效理论,建立了关联圆片微试样小冲杆试验载荷、位移、几何尺寸和材料单轴力学律参数的载荷-位移模型;进而针对航空金属材料,提出了单轴拉伸试验结果与小冲杆试验结果之间实现材料力学性能互换的小冲杆试验新方法。对5种航空金属材料完成了小冲杆试验及传统拉伸试验,结果表明,新方法所得圆片微试样的应力-应变曲线与单轴拉伸试验结果密切吻合,所得弹性模量与单轴拉伸试验结果之间相对误差在10%以内,所得塑性延伸强度和抗拉强度与单轴拉伸试验结果相对误差大部分在5%以内。新方法有望促进小冲杆试验在服役结构安全评价中的应用。