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关键词： 航空航天   材料力学   教学改革   教学创新  

摘要： 材料力学是航空航天类工科高校一门重要的专业基础课,具有理论知识与工程实践紧密结合的特点,在培养工科学生良好的科学素质、工程能力及创新能力等方面都具有其他课程不可替代的作用,但也存在教学内容缺乏创新、教学方法和能力评估方法单一等问题.针对上述问题,课程团队结合航空航天类专业创新人才培养目标和新工科建设要求从教学内容、教学方法、教学模式和考核方法上对课程教学进行改革与创新,以实现提高课程教学质量、增强学生获取知识的能力和培养学生的航空航天工程实践与创新能力.

关键词： 动态采集   材料力学实验   实验教学改革   课程思政   实验模型  

摘要： 随着计算机技术的发展,动态采集技术已在我国大型工程建设中有着广泛的应用.材料力学实验是工科院校公共基础力学课程的重要组成部分,该课程在现有以教授验证材料力学基本理论为主的同时,适时引入动态应力应变采集实验内容,是适应新工科建设的课程思政教学改革的需要,这样在使学生认识到学习理论知识重要性的同时,也体现了实验能力的培养在工程实践中的重要性,并能激发学生对实验教学的兴趣及热情,提高学生的综合素质.

关键词： 陶瓷基复合材料   单胞模型   随机损伤   概率分布   非参数方法  

摘要： 陶瓷基复合材料（CMCs）在使用过程中会产生纤维拔出、基体裂纹等内部损伤，进而对编织CMCs的力学性能造成影响。面向2.5维SiC_f/SiC编织CMCs，分别建立纤维束的微观有限元模型和编织CMCs的细观有限元模型；考虑内部损伤数量及位置的随机性，建立细观模型的力学性能参数的概率分布，研究损伤率对材料强度及杨氏模量的影响规律；通过参数方法和非参数方法同时拟合考虑内部损伤随机性的CMCs力学性能参数的概率分布。结果表明：随着损伤率的增加，编织CMCs强度的下降速率快于刚度；非参数方法获得的经向强度和杨氏模量概率密度函数曲线与样本直方图吻合较好。

关键词： 复合材料   力学性能   粉末冶金   铝粉粒径   热压温度  

摘要： 将不同粒径(13μm和32μm)的Al粉在不同温度用粉末冶金加热挤压工艺制备出复合材料15%SiC/2009A1,用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)和电子万能试验机对其表征,研究了Al粉的粒径对其微观组织和力学性能的影响。结果表明,用小粒径Al粉在任一温度热压制备的复合材料其强塑性都优于用大粒径Al粉的材料。其原因有:一,大粒径Al粉使SiC颗粒分布不均匀;二,在用大粒径Al粉制备的复合材料中Cu、Mg元素扩散不均匀,与引入的Fe、O元素生成大尺寸难溶相;三,用大粒径Al粉制备的复合材料中SiC颗粒与铝基体的界面结合较弱(尤其是热压温度较低时),在拉伸变形过程中大量SiC颗粒与铝基体脱粘。用两种粒径Al粉制备的复合材料,随着热压温度的变化其断裂方式不同。用小粒径Al粉在不同温度热压制备的复合材料,其断裂方式均为铝基体的韧性撕裂和SiC颗粒断裂。用大粒径Al粉制备的复合材料低温热压时其断裂方式为SiC-Al界面脱粘,热压温度提高可改善界面结合,使断裂方式变为铝基体的韧性撕裂和SiC颗粒断裂。热压温度为580℃用两种粒径Al粉制备的复合材料力学性能最佳,尤其是用小粒径Al粉制备的材料其抗拉强度、屈服强度分别达到556 MPa、381 MPa,延伸率达到9.2%。

关键词： 多尺度   平纹机织SiC/SiC复合材料   力学性能  

摘要： 本文基于平纹机织SiC/SiC复合材料的多尺度特性以及微观结构的周期性,建立了微观尺度(纤维尺度)和中观尺度(纱线尺度)的单胞模型,利用Abaqus软件计算得出纤维尺度模型的力学性能参数,将这些参数导入纱线尺度模型中,同时编写相应的UMAT子程序来判断材料的损伤起始和损伤演化过程,模拟了平纹机织SiC/SiC复合材料在单向拉伸时的损伤演化以及破坏过程。结果表明X向拉伸应力应变曲线与试验曲线吻合良好,有效地预测了平纹机织SiC/SiC复合材料的强度性能和损伤演化过程。

关键词： SiCp/Al复合材料   三维细观模拟   颗粒尺寸分析   颗粒形状   三维随机代表性体积单元   断口分析  

摘要： 基于颗粒增强铝基复合材料的细观组成及结构特点,建立了考虑颗粒、基体、界面性能的三维随机细观颗粒增强复合材料分析模型和方法。在细观尺度上,分别采用立方颗粒、球形颗粒及三维随机多面体模型来表征颗粒的形状,根据颗粒原材料粒度分析获得的粒径分布数据,建立考虑颗粒空间分布的随机特性及粒径的概率分布特征的三维随机代表性体积单元。在Ludwik模型基础上考虑淬火硬化效应,描述铝基体的弹塑性本构关系,考虑了基体的韧性损伤、SiC颗粒的弹脆性破坏以及界面的拉伸-开裂行为,模拟了材料在单轴拉伸过程中的变形和损伤过程。开展SiCp/Al2009复合材料标准件的单轴拉伸试验验证,结果表明:弹性模量、屈服强度和拉伸强度的预测最大误差分别在5%、5%及11%以内;弹性模量的预测结果受颗粒形状影响较小;其中,三维随机多面体模型的拉伸强度预测精度最高,且能反映出颗粒增强复合材料拉伸断裂过程中的基体韧性断裂、颗粒脆性破坏以及界面脱黏的破坏模式;该模型和方法可为颗粒增强铝基复合材料的细观损伤机理及宏观力学性能分析提供有益的参考。

关键词： 热处理工艺   汽车用合金钢   力学性能   摩擦磨损  

摘要： 为了提升汽车的安全性,采用热处理工艺对汽车用合金钢进行热处理。为验证热处理工艺对汽车用合金钢力学性能的影响,以NiCrMoV钢作为主要研究对象,分析NiCrMoV的力学性能。利用感应淬火工艺对NiCrMoV进行处理,在马氏体组织和合碳化物析出后,由回火工艺对NiCrMoV产生的内应力进行相应处理。选用MFT-3000型摩擦磨损试验机作为核心设备,将GCr15球作为试验的对磨材料。利用MFT-3000型摩擦磨损试验机分别向试验样本施加50、100、150、200 N的载荷,滑动速度分别调节至10、20、30、45 mm/s。试验结果表明,通过对汽车用合金钢进行热处理,有利于提升汽车用合金钢的力学性能。

关键词： 环氧树脂   空心玻璃微珠   温度   屈服强度   弹性模量  

摘要： 空心玻璃微珠/环氧树脂(HGM/EP)作为保温隔热材料,在极端温度下的服役状态非常重要。采用注模成型法制备了HGM/EP复合材料,分别在20、40、60、80℃温度下对不同HGM填充量的复合材料进行准静态压缩实验,测定了压缩强度、弹性模量等力学参数,并结合SEM对其破坏形貌与机理进行分析。结果表明:适当添加HGM可以提高HGM/EP复合材料的力学性能。当HGM填充量为50%时,HGM/EP的压缩强度最大为46.3 MPa。HGM填充量为70%时,HGM/EP的弹性模量最大为1638.8 MPa。温度对HGM/EP复合材料的影响显著,20℃下HGM填充量较低时主要以环氧树脂基体弹塑性破坏为主。随着温度的升高和HGM填充量的增加,HGM破碎引发HGM/EP复合材料的脆性破坏。

关键词： 纤维直径   短切玻纤   PBT   结晶性能   冲击断裂  

摘要： 以短切玻璃纤维增强热塑性聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料(GF/PBT)为研究对象,采用金相显微镜、熔融指数测试仪、差示扫描量热仪(DSC)、力学测试技术、扫描电子显微镜(SEM)多种表征手段,对比研究了直径为10~15μm的玻璃纤维增强PBT复合材料在相同玻纤质量分数(30%)下的力学性能差异性。结果表明:随着玻纤直径变大,GF/PBT复合熔体熔融指数增加,熔体粘度下降,玻纤在复合材料中的保留长度提高;随着玻纤直径增大,复合材料中PBT的初始结晶温度逐步降低,使用直径较小的玻纤增强PBT其熔点相对较高;在纤维直径10~15μm范围内,GF/PBT复合材料的力学性能整体随着纤维直径增加而降低,其中10~11μm范围内性能较为接近,14~15μm范围内性能较为接近;直径较小的玻纤与树脂接触面大,在PBT树脂中分散性较好;随着纤维直径增加,玻纤在树脂中易于出现多根玻纤聚集,不利于复合材料的冲击性能。

关键词： 应用型本科   材料力学   教材建设   新形态教材  

摘要： 随着高等教育走向大众化和普及化,应用型本科高校逐渐成为培养工程应用型人才的重要阵地。“材料力学”作为机械、土木、航空航天等工科专业重要的技术基础课程,其教材建设对于提升学生的理论知识、实践能力和价值素养至关重要。文章从应用型本科人才培养的特点和要求出发,探索应用型本科材料力学新形态教材篇章体系的编排、思政元素的融入、应用能力的培养和数字资源的嵌入等方法,旨在为应用型本科教育提供一种符合时代需求、具有鲜明特色的材料力学教材。