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关键词： 材料力学   应用型人才培养   教学改革  

摘要： 针对我校应用型人才培养目标的定位,在《材料力学》课程教学中进行了提高工科大学生工程综合能力培养方法和途径的研究与实践。通过《材料力学》课程开展德育教育、工程背景教育和实践应用能力教育为主线的工程综合能力培养的教学改革,对实现我校工科大学生应用型人才培养目标发挥了必要的作用。

关键词： 蜂窝状   三维机织   复合材料   三点弯曲测试   有限元分析  

摘要： 目前,普通蜂窝状复合材料大多是先将平面材料粘合,再经过压制定型而成。加工时将织物或平面材料分层叠放,在相应的部位粘合,经过定型,制成蜂窝状复合材料。这种制作方法虽然制作工艺简单,但构件的整体性较差,当处于高温高湿环境中或承受交变外力时,粘接处容易开裂。蜂窝状三维机织复合材料是一种以三维整体机织蜂窝状织物作为增强相,树脂等为基体复合而成的具有整体化纤维增强结构、性能极佳的新型复合材料。此种新型复合材料可克服上述普通蜂窝状复合材料的缺点。其可广泛用于航空航天、汽车、造船、建筑、仓储、管道输送等多个领域,具有广阔的应用前景成为一种重要的结构材料。本论文利用普通织机Y100S,经合理设计,以800tex有捻玻璃纤维纱为经纱,以2000tex无捻玄武岩纤维纱为纬纱,低成本织造不同截面形状(三角形、四边形、六边形)的蜂窝状三维机织物。以蜂窝状三维机织物为增强材料,以不饱和聚酯树脂作为基体,通过VARTM成型工艺,制备各种不同结构的蜂窝状三维机织复合材料。利用TH-8102S伺服电脑式万能强力试验机,测试四种不同速度(2mm/min,10mm/min,20mm/min,50mm/min)下蜂窝状三维机织复合材料的三点弯曲性能,得到复合材料弯曲载荷-位移曲线,最大弯曲载荷-速度曲线,能量吸收柱状图。分析得到同种截面形状的蜂窝状三维机织复合材料随着加载速度的增加,承受的弯曲载荷值增大;同一速度下不同截面形状的蜂窝状三维机织复合材料,承受弯曲载荷能力表现为截面为六边形的最优,截面为三角形的相比较差。同种截面形状下蜂窝状三维机织复合材料的最大弯曲载荷随着加载速度的增加而增大。同种截面形状下蜂窝状三维机织复合材料的能量吸收值随着加载速度的增加而增大。蜂窝状三维机织复合材料的破形态坏模式,上表面(与压杆直接接触的面)表现为压缩破坏,下表面表现为拉伸破坏,复合材料的破坏主要有树脂的开裂,纤维的抽拔与纤维的断裂。利用了ABAQUS软件模拟了蜂窝状三维机织复合材料三点弯曲的实验过程,得到了弯曲载荷-位移曲线,最大弯曲载荷值,材料吸收能量值,材料在不同时刻的应力云图,及材料的破坏形态模式,并与实验结果比对,发现两者具有较好的一致性。此模型可参数调节,可拷贝移植。其对高冲击损伤容限的蜂窝状三维机织复合材料优化设计有重要意义。

关键词： Luffa Cylindrica   Tensile Stress   Flexural Stress   Impact Strength   Cellulose Fiber  

摘要： The influence of cellulose nano fibers extracted from the fruit of luffa cylindrica (LC) on the tensile, flexural and impact properties of composite materials using poly lactic acid (PLA) processed by micro compounding and injection molding was studied. Preliminary results suggested promising mechanical properties. The impact strength, tensile strength and flexural strength of the compo- sites increased with incorporation of very low content of LC fiber up to 2 wt%. But when the wt of LC fiber in the composite increased (5 wt% and 10 wt%), mechanical strength of the composites reduced probably due to agglomeration of cellulose fibers. However, modulus of composites was enhanced with increase in wt of fiber content in the composites. Before reinforcement, the LC fi- bers were modified with calcium phosphate in order to explore the possibilities of using these composites in biomedical industries. The novelty of this work is that there is no use of compatib- lizer and coupling agent during the processing so that the cost of processing is reduced.

关键词： 热压膜材料   制备工艺   力学性能   隐形矫治  

摘要： 无托槽隐形矫治技术自1998年Align公司推出了Invisalign隐形矫治系统以来，逐渐成为正畸领域一项较成熟的矫治技术。由于这种技术相比于传统的固定矫治技术，具有较美观、可摘、舒适、方便清洁，可预估疗效等优势，满足了广大成年正畸患者的要求。但在实际应用中隐形矫治对于严重拥挤、深覆合、开合等复杂错合畸形的疗效尚不十分理想，有时甚至需要更换为固定矫治技术。　　隐形矫治用的热压膜材料是一类种类多样，性能各异的高分子材料。现在市场上存在各种品牌的热压膜材料如Erkodur、Biolon、Scheu等，多用于正畸保持器的制作，而常用的隐形矫治材料主要为Invisalign SmartTrack材料。这些材料性能各不相同，在加工使用的过程中也受到很多因素的影响。本课题组力求自主研发国产化的隐形矫治材料，在之前的研究中，我们发现常见的热压膜材料中Erkodur和Biolon综合性能较佳，且主要分子基团为聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己烷二甲醇酯(PETG);通过高分子材料的共混改性，我们又发现以PETG为主要基团，加入聚碳酸酯(PC)和聚氨酯(TPU)后的PETG/PC/TPU三元共混物虽然弹性及韧性较好，但因TPU的加入材料透明度不足80％，强度稍差，且加工温度范围很窄，不宜作为隐形矫治用膜片。在众多二元共混物中，PETG与牌号为2858的PC共混后，材料相容性很好，在二者比例为PETG∶PC2858=70∶30时共混物的光学性能、加工性能、耐溶剂性等综合性能相对最好，满足隐形矫治用材料的基本条件。　　21世纪以来随着纳米技术的出现，不仅可以从传统的宏观角度研究材料的力学性能，如单纯拉伸、三点抗弯、断裂破坏等得到材料各种性能的应力应变曲线，也可以从微观角度，更精确地研究材料微纳米尺度的力学性能，如纳米硬度、蠕变效应等，探寻宏观效应的微观机制。在此基础之上，本研究以PETG/PC2858为原料，通过特定模具加工出新型热压膜膜片，进一步探究其宏、微观力学性能，并与Erkodur、Biolon两种常用材料对比，发现优势与不足，提出对材料进一步改性的空间。　　本实验分两个研究部分：　　研究一 三种热压膜材料宏观力学性能的比较研究　　选用1.0mm厚的PETG/PC2858、Erkodur、Biolon三种膜片制成哑铃型试样，在室温下利用材料试验机比较三种材料的单纯拉伸和应力松弛性能。通过探索Erkodur、Biolon的二次加工温度，寻找到合适的加工条件对两种膜片进行改形，按国家标准将三种材料加工成4.0mm厚的弯曲测试样条，在室温下进行简支梁三点弯曲实验，比较抗弯性能的差异。得到如下结果与结论:　　1、三种热压膜膜片中新材料PETG/PC2858的拉伸强度最高为63.42±1.67MPa，与其他两种材料相比抵抗拉伸变形能力最强;且应力松弛速率最慢，为0.0080±0.0005N/s，能够提供相对持续的矫治力，已符合隐形矫治器的基本力学性能要求，但弹性模量最高，为834.31±10.12MPa，其弹性稍差，且加工温度和压力尚不十分稳定，仍有增弹改性及优化加工条件的空间。　　2、在四种不同加工温度条件下，Erkodur和Biolon材料均在210-240℃的温度梯度加工时，注塑出的膜片与原膜片对比后，拉伸强度接近，加工过程对力学性能影响最小，加工出的矩形试样外观透明，满足其他力学性能测试对试样的要求。　　3、由于聚碳酸酯的加入，二元共混材料PETG/PC2858的刚性得到明显提升。在室温条件下，其弯曲强度74.12±1.90MPa和弯曲模量2365.2±34.0MPa均高于Erkodur和Biolon，在三种材料中抵抗弯曲变形的能力最强。　　研究二 三种热压膜材料纳米力学性能的比较研究　　选用上述三种1.0mm膜片，制成10mm×10 mm正方形试样，利用NanoIndenter XP仪器进行纳米压痕实验，对比三种材料在室温下的纳米硬度和压入弹性模量，并利用连续刚度法测试三种材料在恒定载荷下10min内的蠕变效应，比较三种材料的蠕变位移量和应力指数，得到以下结果及结论:　　1、三种材料中PETG/PC2858的纳米硬度及弹性模量最大，分别为0.153±0.004GPa及2.895±0.061GPa，Erkodur次之，Biolon最小，新材料与其他两种材料相比表现为抵抗表面压入变形的能力最强，但弹性稍差，且纳米压痕法得到的弹性模量与宏观单纯拉伸得到的弹性模量趋势基本一致。　　2、在三种材料室温蠕变效应的实验中，当压头以0.01s-1速率逐渐压入加载至5mN时，新材料PETG/PC2858的压入深度为1218.22±4.92nm，保载10min后，深度达到1421.62±6.43nm，蠕变变形为203.40±3.05nm。Erkodur和Bi

关键词： ceramic-polymer composites   infiltration process   Young's modulus   Kirchoff's modulus   impulse excitation of vibration  

摘要： Methods of measuring effective material properties, including Young's, Kirchoff's modulus or Poisson's ratio for composites with an interpenetrating network structure, where the both constituent phases have widely different physical properties, do not lead to an unambiguous interpretation. The commonly-known static methods have the basic disadvantage that higher strain values are needed in order to obtain proper results which is generally impossible to achieve in the case of brittle materials, e.g. ceramics or polymers, as well as for composites created by connecting both these components. The measurement of strain values during the stress test, decreases the values of Young's modulus from several per cent to several dozen per cent, due to appearance of micro fractures in the brittle materials. If there are differences in the values, then a special form and an appropriate amount of samples are needed. Dynamic methods of predicting an effective material properties (ultrasonic and impulse excitation of vibration techniques) are much more accurate, and their non-destructive nature mean that the samples can be used again in other experiments. This paper uses the traditional compression test and ultrasonic and impulse excitation of vibration methods to compare and analyze the experimental material properties, such as Young's modulus, Kirchoff's modulus and Poisson's ratio using alumina foam/tri-functional epoxy resin composites with an interpenetrating network structure.

关键词： Floors  

摘要： The uniaxial compressive strength and the elastic modulus of similar material for solid-fluid coupling are the highly important parameters for the research and design on similar simulation test for solid-fluid coupling .In this state the mechanical parameters of materials is not equal to the normal experimental values. In order to study the natural properties of similar material, mechanical parameters are obtained by physical experiment in the state of hydrophilic and non hydrophilic state. Thus the numerical relations of Both and water absorption are derived the regression equations were established. After F-test and t-test were computed and analyzed, it could be concluded from the analysis that the equation were chosen appropriately. By using the regression equations select the appropriate similarity material that has suitable mechanical features. The material is applied to the model test that is on formation characteristics of floor water invasion channel in a deep mine and high water pressure , which reveal the formation characteristics and dynamic evolution process of floor water invasion channel under the conditions of deep mining and high water pressure. © 2015 ejge.

关键词： MECHANICAL behavior of materials   SURFACE cracks   COMPRESSION loads   FRACTURE mechanics   COMPRESSION testing of materials  

摘要： Mechanical behavior of 3D crack propagation and coalescence is investigated in rock-like material under uniaxial compression. A new transparent rock-like material is developed and a series of uniaxial compressive tests on low temperature transparent resin materials with preexisting 3D flaws are performed in laboratory, with changing values of bridge angle beta (inclination between the inner tips of the two preexisting flaws) of preexisting flaws in specimens. Furthermore, a theoretical peak strength prediction of 3D cracks coalescence is given. The results show that the coalescence modes of the specimens are varying according to different bridge angles. And the theoretical peak strength prediction agrees well with the experimental observation.

关键词： 拉伸试验   土工合成材料   拉伸强度   拉伸模量   反射裂缝  

摘要： 随着当今社会路基、路面工程的高速发展,土工合成材料的应用也越加广泛。土工合成材料在路基中的应用,不仅能提高工程的质量,更能大大减小综合造价。土工合成材料在实际工程中的作用是通过其拉伸强度承受载荷实现的,所以衡量这种材料性能的好坏,优先考虑的是它的拉伸性能。论文首先对土工合成材料作用机理进行研究；然后进行不同影响因素作用下的拉伸试验,得出材料受不同因素影响时的力学规律；最后结合试验数据,运用Ansys有限元数值模拟软件,进行防治路面反射裂缝的数值模拟分析。通过试验提出土工合成材料的拉伸强度和拉伸模量与拉伸速率、试样宽度以及预拉力的相关规律。拉伸强度和拉伸模量随拉伸速率的增大逐渐提高,当速率到达某一定值后,强度和模量增加变缓,同时得出,速率对材料伸长率影响很小；试样的宽度,对材料强度、拉伸模量以及侧向收缩率影响明显。随着试件宽度的增加,拉伸强度和模量逐渐增大,而侧向收缩率降低；当材料不受预拉力作用时,拉伸强度和拉伸模量要明显低于受预拉力作用时得到的值,而伸长率却比受预拉力作用时要大很多。通过有限元分析研究得出,土工合成材料能有效的减轻沥青层底应力、降低弯沉,通过降低应力和弯沉对沥青加铺层起到了一定防治反射裂缝的效果。论文通过实验与数值模拟相结合,综合分析,得出土工合成材料一些基本力学性能及其对防治路面反射裂缝具有良好的效果。对土工合成材料今后的应用具有一定的借鉴意义和参考价值,也对土工合成材料未来的发展起到一定的推动作用。

关键词： 《材料力学》   课程建设   课程团队  

摘要： 《材料力学》是一门理论性、实践性和应用性很强的课程,是我院许多工科专业一门重要的专业基础课程。本文阐述了教学团队在《材料力学》课程建设中,对教学体系的优化与整合、师资队伍建设、教学手段与方法改革、实验室建设等方面的思考与研究。

关键词： 材料力学   平均应力   极限   应力  

摘要： 本文对当前材料力学经典教材中应力的定义和描述进行了讨论,针对其中可能引起的谬误进行了相应分析,新的定义相对简洁,克服了原来定义中存在的问题。