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关键词： 剪力图   走路法   斜率支反力叠加法  

摘要： 本文针对材料力学、结构力学中作剪力图的方法进行讨论,提出在材料力学中运用＂走路法＂作剪力图,形象生动;在结构力学中运用＂斜率支反力叠加法＂作剪力图,避免繁琐的平衡方程求解。

关键词： 聚丙烯   阻燃剂   ABS树脂   材料力学  

摘要： PP(聚丙烯)和ABS（苯乙烯-丁二烯-丙烯腈）是两种用途十分广泛的塑料。ABS比普通塑料价格高，一定程度上限制了其应用，而聚丙烯塑料综合性能虽不及ABS树脂，但其有些方面如耐热性，流动性等优于ABS。研制ABS与PP的共混合金，实现优势互补，扬长避短。本论文进行了两个阶段的实验研究:首先用反应共混法制备PP/ABS合金;在制备的PP/ABS共混合金中进行阻燃添加实验。并对上述两步实验得到的材料进行性能探讨和研究。\n 本文先选用过氧化二异丙苯(DCP)作为交联剂，选用三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)为助交联剂，在密炼机里熔融共混制备PP/ABS合金。对制得的的产物进行红外光谱、力学性能测试、熔融指数、扫描电镜测试。结果表明，适当配比的交联剂DCP和助交联剂TAIC能提高PP/ABS共混物的力学性能，促进接枝和界面融合，增强相容性，且添加比例为PP/ABS/DCP/TAIC=70/30/0.2/4(phr)时共混物的性能最好。\n 然后在制得的PP/ABS合金的基础上，先分别单独添加N，N—四溴邻苯二甲酰亚胺(BT-93W)，新型复合阻燃剂FR-6000两种阻燃剂，然后进行BT-93W和阻燃增效剂2，3-二甲基-2，3-二苯基丁烷(DMDPB)复合添加。对制得的三种复合材料进行力学性能、极限氧指数，垂直燃烧实验、热性能等测试。结果表明:(1) BT-93W和FR-6000都能有效增强材料的阻燃性能，而在达到相同阻燃等级的情况下，FR-6000对材料的加工和力学性能影响较小，添加效果优于BT-93W。(2)阻燃协效剂DMDPB复合BT-93W使用时，在不影响阻燃性能的情况下，能大幅度减少BT-93W的用量，减少其对材料力学和加工性能的影响，另外DMDPB作为一种交联剂，能进一步促进PP/ABS体系的相容。对比以上结论，DMDPBD和BT-93W复合使用时，材料的综合性能最好。

关键词： 建筑材料   玄武岩纤维   材料力学   有限元分析  

摘要： 纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer，简称FRP)具有轻质高强、耐腐蚀、易成型等优点，近年来不仅在既有结构加固中得到成功应用，更在新建结构（如桥面板等）中显现优势。目前国内外对FRP力学性能的研究主要集中于单向拉伸性能，对应片材外贴加固应用，纤维种类以碳纤维和玻璃纤维为主;对于新兴的具有高综合性能的玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)的研究还较少，为了全面、系统地认识和评价BFRP的性能，同时为其在土木工程中尤其是新建结构构件的应用提供可靠数据，本文进行了以下几个方面的研究：\n ⑴FRP剪切性能试验研究。以BFRP为主，结合CFRP、混杂B/CFRP，对不同直径、纤维、树脂的FRP筋进行横向剪切试验。试验发现，BFRP筋剪切强度约为200MPa，直径、树脂种类对其影响不大;CFRP筋剪切强度稍高于BFRP，混杂B/CFRP筋介于二者之间;FRP筋各组分中，纤维对剪切强度的贡献超过90％，据此提出了FRP筋剪切强度的简化预测公式，预测结果与试验值较为吻合。\n ⑵FRP弯曲性能试验研究。对乙烯基BFRP、CFRP、GFRP、混杂B/CFRP和环氧基BFRP层合板进行四点弯曲试验，测定其弯曲强度及弦线弯曲弹性模量。试验发现，乙烯基FRP层合板弯曲强度及弹性模量，CFRP最高，GFRP与BFRP较为接近，B/CFRP层间混杂介于两种纯纤维板之间。乙烯基BFRP弯曲强度及弹性模量均稍高于环氧基BFRP。\n ⑶FRP层间剪切性能试验研究。简要介绍了几种主要的层合板层间剪切试验方法。对乙烯基BFRP、CFRP、GFRP、混杂B/CFRP和环氧基BFRP层合板进行了三点弯曲式短梁试验，测定了其层间剪切强度。试验发现，乙烯基FRP层合板层间剪切强度，CFRP最高，BFRP次之，GFRP最低，说明与乙烯基树脂的粘结性能由强到弱依次为:碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维;B/CFRP层间混杂约为两种纯纤维板的平均值;乙烯基与环氧基BFRP板层间剪切强度相差不大。\n ⑷FRP桥面板有限元分析。简要介绍了FRP桥面板成型工艺、结构形式与工程应用，结合上述试验研究，对新型GFRP桥面板进行了有限元模拟，分析了位移及应力响应，与既有试验结果进行了比较。针对其刚度不足、局部挠度偏大的问题，本文采用强度和弹模更高的玄武岩纤维及钢丝代替玻璃纤维，对截面尺寸进行了参数分析，对截面形式进行了增设肋板或腹板优化。

关键词： 编织型复合材料   力学性能   飞机风挡   抗鸟撞性能   工艺参数  

摘要： 复合材料技术是一项具有跨时代意义的关键技术，在一定程度上，先进复合材料的研究水平和应用程度是一个国家科技发展水平的代表，特别是在飞机制造业，先进的复合材料在各种先进的飞机上应用广泛。随着航空事业的不断进步，飞机的飞行包线及飞机数量日益增多，因而飞机风挡的抗鸟撞性能成为了飞机设计所关心的关键力学性能之一。在复合材料及飞机风挡设计制造领域，先进的数字化设计制造技术和计算机辅助工程(CAE)技术等得到了广泛应用。\n 本研究利用本课题组特色技术，参照国家/行业标准，利用大型商用有限元软件ABAQUS做为建模分析平台，使用Python语言编写程序脚本，对某型飞机蒙皮CKFR-PMCs编织型层合结构复合材料的力学性能进行了预测，并对某型民用飞机风挡的抗鸟撞性能进行了分析。使用ABAQUS有限元软件建立了测试相关力学性能试验的数值模型和鸟体模型，使用Python语言编写脚本程序，实现了编织型层合结构复合材料有限元模型中增强纤维体积分数的控制以及程序批处理功能，仿真了包括拉伸/压缩试验、弯曲性能试验、层间剪切强度试验、纵横剪切试验在内的复合材料基本力学试验以及飞机主、侧风挡受到鸟体撞击后的破坏情况，预测了编织型层合结构复合材料的力学性能参数，为飞机蒙皮的实际应用提供了理论指导。仿真了飞机风挡受到鸟体撞击后的形变状况，预测了飞机风挡不被鸟体完全破坏的临界飞行角度。\n 本文对编织型层合结构复合材料的力学性能预测给出了较为完整的思路与方法，同时对飞机风挡抗鸟撞性能分析过程给予了较为详细的介绍。对于尺寸各异、性能各异、含量各异、铺设角度各异以及工况各异的编织型层合结构复合材料的力学性能参数预测具有一定的通用性。对于飞机风挡受到鸟体撞击的数值分析方法具有一定的参考性，对于飞机安全飞行具有一定的指导意义。

关键词： 碳纳米管   水泥基复合材料   抗折强度   抗压强度   韧性指数  

摘要： 水泥混凝土材料具有来源丰富、施工简易、经济合理、耐久性好等优点，成为当今社会最大宗最重要的建筑材料，但其自身韧性差、易开裂等缺点也限制了其发展。理论和试验研究表明碳纳米管在具有很高的强度同时还有很好的韧性，具有明显优于其他材料的力学性能，将碳纳米管掺加到水泥基复合材料中，可明显改善水泥基复合材料的力学性能。\n 本文分析了碳纳米管增强复合材料作用机理，采用碳纳米管作为复合材料的增强相，分别测试不同龄期下不同掺量的碳纳米管分散液对水泥净浆和水泥砂浆的抗折强度、抗压强度的影响以及不同掺量的碳纳米管分散液对水泥净浆和水泥砂浆变形韧性特征的影响，获得了以下成果:\n (1)碳纳米管的掺入一定程度上改善了水泥基复合材料的脆性。掺加了碳纳米管的水泥基复合材料破坏时，断裂面比较粗糙;未掺加碳纳米管时，断裂面往往较为光滑。\n (2)当水灰比为0.35时，研究了不同掺量的碳纳米管对水泥净浆7d、28d和90d抗折强度和抗压强度的影响。结果表明碳纳米管的掺量为0.10％时，水泥净浆抗折强度相对较高。当碳纳米管的掺量为0.10％时，水泥净浆7d抗压强度相对较高;当掺量为0.20％时，水泥净浆28d和90d抗压强度相对较高。从韧性变化特征上看，在28d龄期下，当碳纳米管掺入量为0.05％时，水泥净浆试件的韧性指数较大。\n (3)当水灰比为0.50时，碳纳米管水泥砂浆复合材料的抗折强度在碳纳米管的掺量为0.20％时相对较高。水泥砂浆7d和90d的抗压强度在碳纳米管的掺量为0.10％时相对较高;水泥砂浆28d的抗压强度在碳纳米管的掺量为0.05％时相对较高。在28d龄期下，当碳纳米管掺入量为0.20％时，水泥砂浆试件的韧性较好。

关键词： 聚苯硫醚   碳纤维   耐高温环氧树脂   界面改性   力学性能   热性能  

摘要： 采用耐高温环氧树脂四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯醚涂覆碳纤维,通过熔融共混制备界面性能得到改善的碳纤维增强聚苯硫醚复合材料。用不同浓度的环氧丙酮溶液浸泡处理碳纤维,并对制得的复合材料力学性能和断面形貌进行表征。结果表明,在实验范围内,2%的环氧丙酮溶液处理碳纤维后,材料的性能最好,拉伸和冲击强度分别达到150.5 MPa和40.2 kJ/m2。并通过动态力学和差示扫描量热等手段研究了碳纤维表面环氧含量不同对复合材料的动态力学性能和熔融结晶行为的影响。结果表明:在实验范围内,2%的环氧溶液处理碳纤维制得的复合材料的储能模量和结晶温度均最高。

关键词： 钙塑片材   力学性能   温度   偶联剂  

摘要： 钙塑复合包装材料片材的力学性能对制品性能有显著影响,其主要影响因素有加工工艺和材料配方。实验研究了加工温度及偶联剂的种类、添加量对片材力学性能的影响。对不同加工温度下钙塑片材的力学性能进行了测试分析,确定了最佳挤出温度为190℃。对不同种类及用量的偶联剂对钙塑复合包装材料的力学性能的影响进行了研究,结果表明:对钙塑材料而言,偶联剂种类对力学性能的影响很大,尤其是拉伸强度和弯曲强度,硅烷偶联剂最适合用于钙塑材料的偶联剂;偶联剂的用量对拉伸强度和冲击强度的影响很大,当其质量分数为2.25%时,拉伸强度提高了23.24%,冲击强度提高了近3倍。

关键词： 递进型   探究式   三层次   材料力学实验教学  

摘要： 介绍了材料力学实验教学过程,研究总结出的递进型"三层次"教学方法,对加强和改进材料力学实验教学取得了很好的效果。

关键词： 复合材料   纤维聚合物   材料力学   时变挠度  

摘要： 纤维聚合物复合材料(FRP)能克服传统材料的诸多缺点，具有耐腐蚀、轻质高强、维护费用低及全寿命费用低等特点，在过去30年中已成功应用在新建和改造的结构中。其中玻璃纤维增强复合材料(GFRP)由于产量较大、经济性好在复合材料土木工程领域的应用占主体地位。纤维增强复合材料是一种粘弹性材料，长期荷载作用下纤维将在强度较弱或应力较大处发生断裂。在腐蚀环境和应力共同作用下GFRP腐蚀机理的复杂性、长期的腐蚀积累数据的缺少等都制约了GFRP在海洋领域的应用。\n 本研究主要内容包括：⑴通过在氯离子环境中浸泡不同试验周期后，测试GFRP吸湿率，研究GFRP在不同应力水平下吸湿的规律，结合SEM电镜扫描，探讨了其吸湿机理。⑵分别在大气环境和氯离子腐蚀环境中开展了GFRP拉伸蠕变试验研究，研究GFRP蠕变规律及应力水平、环境等各因素对蠕变性能的影响。在现有复合材料蠕变模型基础上，引入应力因子，分别得出GFRP在大气环境和氯离子腐蚀环境中的蠕变预测公式。⑶经过不同试验周期测试氯离子与荷载耦合作用下GFRP的拉伸力学性能，研究其力学性能退化规律及影响因素。以粘弹性力学为基础，考虑应力水平，经过回归分析等方法得出氯离子与荷载耦合作用下GFRP强度和模量预测模型。⑷以复合材料经典层合梁理论为基础，将上述耦合环境中得到的GFRP拉伸力学性能预测模型用于计算复合材料层合梁长期弯曲挠度，推导出氯离子环境中GFRP层合梁长期荷载作用下时变挠度函数。开展氯离子环境下GFRP层合梁三点弯长期试验，测得不同试验周期下的挠度值，将试验值与理论值对比，验证GFRP层合梁时变挠度函数的准确性。

关键词： 纳米结构材料   表面结构   表面应力   辐照损伤   力学性能  

摘要： 结构和缺陷会对纳米结构材料的力学性能造成很大影响。本文以具有复杂结构的二维固体表面和一维纳米线为例，研究了结构缺陷和辐照损伤作用下纳米结构材料的力学行为。具体完成的工作如下:\n (1)以邻位面为例研究了固体表面上的一维线单元（表面的交界、原子台阶）对表面应力的影响。针对固体表面存在台阶等一维线单元的情况，修正了广义毛细方程并定义了一维线单元处的线应力。通过原子模拟计算了邻位面的等效表面应力和台阶处的线应力。从微观和连续模型的角度分析了台阶处线应力的来源和产生机制。\n (2)研究了面心立方金属(FCC)的(110)表面的重构现象。使用原子模拟研究了(1×n)重构表面的表面应力，分析了(110)表面发生(1×n)重构时的结构变化导致表面应力的变化及机制。使用连续模型和原子模拟研究了表面应力的各向异性，连续模型指出表面应力各向异性有两个来源:结构各向异性和材料各向异性，并且结构各向异性的贡献较大。\n (3)使用分子动力学模拟研究了单晶铜的辐照效应。从微观的角度，分析了辐照过程中缺陷的形成过程及演化。辐照在单晶铜中产生大量点缺陷，分析了这些辐照缺陷对单晶铜力学性能的影响及微观机制。通过比对只含有空位的样品，发现空位是改变纳米线杨氏模量的主要因素。\n (4)研究了一维纳米线的力学行为和辐照效应。使用分子动力学模拟的方法研究了轴向为[100]铜纳米线的辐照过程，分析了辐照缺陷的形成及其对纳米线力学性质的影响。辐照在纳米线中除了会产生空位、间隙子等点缺陷，还会产生层错。辐照后，纳米线的杨氏模量和屈服应力均减小。通过研究不同尺寸的纳米线，发现相同辐照条件下，大尺寸纳米线中产生的缺陷个数较少。\n (5)研究了表面结构和辐照缺陷对纳米线力学行为的影响。通过研究具有相同轴向、不同表面结构的纳米线，分析结构对纳米线力学性质的影响以及纳米线在拉伸和压缩下不同的力学响应。最后分析了以上纳米线的辐照效应，包括辐照缺陷的形成位置以及缺陷对纳米线力学性质的影响，发现辐照产生的缺陷容易逃逸到纳米线表面并聚集在纳米线的棱边和表面缺陷处，辐照缺陷和表面结构都会削弱纳米线的力学性能。