教学课程资源库 更多>>

关键词： 混凝土结构   优化   材料力学   微缝地板   受力分析   截面  

摘要： 为解决现有混凝土微缝地板因截面设计不尽合理产生的承载力富余过大,导致实际生产中板体自重大、生产和运输成本高等问题。该文通过计算假定、截面和荷载转化的方法,对混凝土微缝地板的结构进行了理论剖析,对其制造材料、板体尺寸、配筋等进行了优化和力学性能计算。在截面面积减少3600mm2、纵向钢筋面积减少213mm2、混凝土的标号由C30调至C25的情况下,单块地板的正截面抗弯值为3.14kN.m,斜截面抗剪值为3.56kN,裂缝宽度值为0.167mm,跨中截面挠度值为3.70mm,均可满足育肥猪安全使用要求。优化后,单块地板混凝土使用量可节省0.01m3,每平米地面铺设成本降低18%。

关键词： 膝关节   交叉韧带   一维拉伸   应力松弛   实验   生物材料力学   特征  

摘要： 目的:通过对膝关节交叉韧带进行生物材料力学的实验研究,为分析其损伤机理、防治、修复、人工材料置换等提供依据。方法:取膝关节无病变,年龄在25～35岁之间的成年男性左、右膝关节前交叉韧带(ACL)与后交叉韧带(PCL),共计24条。将ACL分为前内束(AMB)与后外束(PLB),PCL分为前外束(ALB)与后内束(PMB),并进行冰冻切片,制作标准试件后,使用上海大学力学实验中心"生物材料力学性能测试系统"完成"一维拉伸试验"与"应力松弛试验"。实验数据经统计学处理,进行:1)左、右ACL与PCL相同各部分之间比较;2)ACL各部分之间比较;3)PCL各部分之间比较;4)ACL各部分与PCL各部分之间比较。结果:1)左、右膝关节ACL、PCL各部分之间比较均没有显著性差异;2)1s应力松弛率PMB最大,其次为PLB、ALB、AMB;100s应力松弛率PMB最大,其次为PLB、AMB、ALB,比较结果均呈高度显著性差异(P<0.01);3)在被拉伸至2%时,AMB显著性大于PLB(P<0.05);在被拉伸至4%时,ALB显著性大于AMB(P<0.05);ALB高度显著性大于PLB(P<0.01);在被拉伸至6%和8%时,ALB显著性大于AMB(P<0.05);4)ACL与PCL各部分的拉伸刚度、弹性模量、破坏应力3项指标没有显著性差异(P>0.05);5)PLB与PMB破坏应变显著性大于AMB与ALB(P<0.05)。结论:1)人类膝关节ACL与PCL生物材料力学特征没有侧别差异;2)PMB与PLB的粘性较大,屈曲性较强,具有较好调整负荷的能力,是运动损伤不易发生的材料学原因之一;3)AMB在被拉伸的初始阶段对载荷反应较强,ALB随着材料的被拉伸长度的增加,对负荷的反应呈现逐渐增强的现象;4)由于ACL与PCL来源相同、组织结构相似,故其材料力学特征相同,在生理受力范围内,其抗拉伸能力差异不大。

关键词： IMD技术   金属合模成型   PET材料   力学实验   本构模型  

摘要： 针对某公司IMD产品在生产过程遇到的诸多问题,如IMD膜(PET材料)起皱、图案变形等。为了解决以上问题,就需要掌握其材料力学性能及变形规律,提出了构建PET材料本构模型的必要性。首先研究IMD膜在成型过程中的变形行为,根据PET膜的实际变形行为进行实验需求分析,构建符合材料成型过程的力学实验。其次,根据实验需求进行实验夹具、实验方案的设计。为研究温度T、应变率ε等因素对PET材料力学性能的影响,对材料进行了初次实验,包括试样的单向拉伸实验和循环加卸载实验;通过后续对实验夹具、方案的改进,设计了同一温度、不同拉伸速度,不同温度、同一拉伸速度两种形式下的PET材料单向拉伸试验。并通过后期Mathcad软件处理,获取PET材料的真实力学性能,并对弹性模量、屈服强度、伸长率等力学性能指标进行了相应分析。采用唯像建模法,基于实验数据和成熟的聚合物本构模型构建金属合模成型条件下PET材料本构模型。根据PET材料实际的力学性能将本构模型分为三部分:温度效应项、塑性变形及应变硬化项、弹性变形及应变软化项,并通过实验数据拟合材料模型参数。将材料本构模型从一维形式推广到三维形式,推导PET材料雅可比矩阵。运用Fortran语言设计编写UMAT材料子程序,将子程序导入到ABAQUS软件中进行有限元模拟仿真分析,验证了材料子程序的正确性,为后续复杂形状IMD产品的研究和IMD膜的变形控制打下了基础。

ISBN: (纸本)9787562939542

关键词： PBL教学法   材料力学实验   教学模式  

摘要： 材料力学实验是高等学校工科学生必修的专业基础课程,是提高工科学生综合素质的重要环节。针对目前材料力学实验教学中存在的问题,结合国际上流行的PBL教学法的特点,采用教师提出问题—学生分析解决问题—教师点评总结的教学思路,提高工科学生运用知识、自主学习和独立研究的能力。

关键词： 教学方法   教学质量   综合能力  

摘要： 材料力学一直以来深受土木、机械等工程学科的重视,是一门重要的专业基础课。但材料力学概念多、公式多、数学计算多,因此需要教师在教学中不断改进教学方法,提高教学质量,以适应培养学生综合能力的要求。

关键词： PLLA/PCL纳米复合材料   力学性能   分形   有限元   增强增韧  

摘要： 随着人们对“白色污染”和能源危机的担忧，研制绿色环保可持续材料是解决环境污染、资源枯竭等问题的根本途径之一。研究改性可降解复合材料的力学性能，改善其综合力学性能并扩大其应用范围，具有广阔的前景和现实应用价值。 聚左旋乳酸(PLLA)是聚乳酸(PLA)的一种，其质地硬而脆;聚己内酯(PCL)软且模量与强度较低，这些不利因素严重限制了它们的应用。为改善其力学性能，本文制备了PLLA/nano-CaCO、PCL/nano-CaCO和PLLA/PCL/nano-CaCO三种复合材料，利用拉弯冲实验测试材料的力学性能，并对其影响因素及机理进行分析。结果如下： 纳米碳酸钙的加入，使得PLLA与PCL复合材料的模量显著增加，PLLA纳米复合材料的拉伸强度、弯曲强度出现一定程度的下降;而PCL纳米复合材料的拉伸强度和弯曲强度都出现了一定的增加。这两个体系的冲击强度都随着纳米碳酸钙的增加而增加。对于PLLA/PCL共混体系纳米复合材料来说，拉伸弯曲模量和强度随着PCL的增加呈线性下降关系，大致上符合混合法则。 电镜扫描结果显示，纳米粒子在三个体系复合材料中的分布都较为均匀，不存在明显的团聚现象。纳米粒子与PLLA粘结较差，与PCL粘结良好;PLLA与PCL存在一定的相分离。对粒子分散均匀度分形和断面形貌分形分析发现，二者的分形特征明显，相关系数都在0.9以上。随着粒子含量的提高，粒子的分散分形系数减小，断面形貌分形系数增大，冲击韧性提高。 引入界面层模量和界面层厚度，对PCL纳米复合材料弹性拉伸阶段的界面应力分布进行有限元模拟。结果表明：纳米粒子极点附近的拉应力最大;粒子赤道及其附近基体出现了一个明显的压缩区域，容易形成剪切屈服。梯度界面层厚度及模量的提升，提高了界面层的整体等效应力，而柔性界面层及其厚度的增加则减小了应力集中现象。 通过对纳米碳酸钙增强增韧PLLA和PCL的机理分析，得出：纳米粒子的本身的高模量及纳米粒子在聚合物熔体中的异向成核促进基体树脂结晶，以及良好的界面粘合(PCL体系)，是增强的原因。受力时纳米碳酸钙应力集中，引发周围基体屈服，实现脆-韧转变;粒子界面脱粘，粒子引发微裂纹及阻止宏观裂纹扩展等是增韧的主要原因。 本研究成果可望为可降解聚合物复合材料的设计和应用提供理论指导，同时促进PLLA和PCL纳米复合材料的开发和应用。

关键词： 热处理   竹/HDPE复合材料   物理力学性能   粘弹性   热解行为   结晶行为  

摘要： 本文以热处理竹/HDPE复合材料为研究对象，探讨竹材经过100℃、150℃、180℃处理2h后的物理力学性能及化学组分变化，分析热处理温度对热处理竹/HDPE复合材料力学性能的影响，引用菲克第二定律计算水分在复合材料中的扩散系数，研究热处理温度对热处理竹材及其复合材料的动态粘弹性、热降解时所需能量以及HDPE结晶行为的影响。其主要结论如下： （1）竹材经热处理后，综纤维素含量76.14%下降到74.6%，木质素含量略升高，其气干密度由0.74g/cm3降至0.73g/cm3和平衡含水率由8.01%降至6.03%。随热处理温度升高，弯曲强度和拉伸强度分别由132.1MPa降至112.7MPa，177.1MPa降至139.6MPa，热处理竹材的弯曲模量由9.47GPa、升至10.84GPa，拉伸模量由7014MPa降至6824MPa，压缩强度由71.49MPa降至67.87MPa。 （2）随竹材热处理温度升高，热处理竹/HDPE复合材料的力学性能均变化不明显；除抗冲击强度和拉伸应变随竹粉加载量升高而降低，热处理竹/HDPE复合材料的其它力学性能均随竹粉加载量的升高而明显升高。竹粉的加载量为40wt%时的竹/HDPE复合材料的抗弯强度大约在49MPa，是HDPE的1.4倍左右，其抗弯模量和拉伸模量分别是HDPE的2.2和2.8倍。 （3）热处理竹/HDPE复合材料的水分扩散系数（Dm）范围在（0.5～5.6）×10-9cm2/s，Dm随热处理温度升高有所降低，随竹粉加载量升高而显著增大，100℃处理40wt%竹/HDPE复合材料的Dm值最大可达5.53×10-9cm2/s。 （4）热处理竹材的储能模量（E'）和损耗模量（E"）随着热处理温度的升高而降低，150℃、180℃处理后竹材的E"在DMA测试温度110℃160℃范围内明显小于100℃处理竹材；竹塑复合材料E'和E"均高于HDPE，且热处理温度对竹塑复合材料影响较明显，随竹材热处理温度升高而E'降低，E"变化不显著；随竹粉加载量的升高，复合材料的E'、E"明显上升。 （5）热处理竹材和热处理竹/HDPE混合物主要热降解区间分别为245℃354℃和307℃384℃。热处理竹材和热处理竹/HDPE混合物的表观活化能（Ea）随着热处理温度的升高分别由161.7kJ/mol升至176.4kJ/mol，由235.6kJ/mol降至225.9kJ/mol。 （6） HDPE和热处理竹/HDPE混合物结晶趋势相似，结晶区间为106℃126℃。随降温速率增加，结晶峰左移，峰形加宽。晶体生长方式都以三维生长方式为主，竹纤维及偶联剂的加入有助于HDPE的异相成核，提高HDPE的结晶完整度。

关键词： 材料力学   应变测试   LabVIEW   虚拟实验   误差  

摘要： 本课题以高校教育改革材料力学应变实验为背景，研制出了电子式静动态力学综合实验系统。本测试系统由材料力学实验台和应变测试仪两部分组成，材料力学实验台集合梁弯曲、弯扭、拉压杆、动态梁和冲击杆等装置为一体，构成综合实验设备。测试系统以虚拟仪器技术为基础，包括采集应变信号的应变测试仪和以计算机为基础的软面板。 本文主要阐述以下几方面的问题： (1)在介绍应变电测技术、虚拟仪器、虚拟实验技术的基础上，对系统总体方案进行探讨，分析了系统性能指标、工作状态、采样策略、信息流，对应变仪硬件各模块进行设计。 (2)对软件设计要求、涉及的关键技术：电桥自动平衡、实时数据采集、数据通信等进行研究，在LabVIEW软件平台下对初始化模块、参数设置、数据采集、处理显示、数据保存回读等模块进行设计，实现对载荷、应变信号的采集、处理、实时显示等功能。 (3)在真实实验基础上对虚拟实验的设计技术和实现进行探讨，结合LabVIEW和Flash软件进行虚拟仿真实验设计。 (4)完成材料力学实验系统标定实验以及静动态应变实验，对测试结果进行分析并计算误差。根据误差理论对测试系统的系统误差和随机误差进行分析，提出消除误差的方法。论文结尾列举了整个系统的优缺点，为以后测试仪器的开发提供参考。

关键词： COMPOSITE materials   POLYPROPYLENE   RICE hulls   ENVIRONMENTAL impact analysis   MECHANICAL properties of polymers   THERMAL stability   PARTICLE size distribution  

摘要： Nowadays, the consideration of the environmental impact of polymer products has led to the development of new materials combining polymers and renewable resources. Among these materials, biocomposites have been extensively studied. In the current work, we focused on preparation of biocomposites based on polypropylene and Vietnamese rice husk flour having narrow size distribution (100-125 mu m) with the presence of maleic anhydride grafted polypropylene as a compatibilizer. The effect of rice husk flour and maleic anhydride grafted polypropylene content on properties of composites was investigated. The results showed that mechanical parameters as well as thermal stability were significantly improved at relatively high rice husk content by the addition of maleic anhydride grafted polypropylene.