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关键词： Cu/LDPE复合材料   孔隙率   孔的形态   湿热老化   力学性能  

摘要： 本文主要研究了孔隙率、孔隙形态及老化时间对铜/低密度聚乙烯（Cu/LDPE）复合材料力学性能的影响。 在研究孔隙率的影响过程中，分别使用DTBHQ、抗氧剂2246、DTBHQ与抗氧剂2246的混合物（质量分数比为1:1）作为致孔剂，制得了三组不同孔隙率的Cu/LDPE多孔复合材料系列（对应地，分别简称为PCP系列、PCD系列及PCPD系列）。对这三组多孔材料系列进的行力学性能研究结果表明：PCP系列多孔复合材料的力学性能随着孔隙率的增加而降低；PCD系列多孔复合材料的断裂伸长率随着孔隙率的增加而增加，而拉伸强度及弹性模量随着孔隙率的增加而减小且减小速度越来越小；PCPD系列的断裂伸长率随着孔隙率的增加而增加，而拉伸强度及弹性模量随着孔隙率的增加而减小。 在研究孔隙形貌的影响过程中，使用抗氧剂2246与DTBHQ质量分数比分别为0:10、3:7、5:5、7:3及10:0，总质量分数均为30%的混合物作为致孔剂，制得了五种不同孔隙形态的Cu/LDPE多孔复合材料（简称PC系列）。对其力学性能的研究结果表明，随着原始试样中加入抗氧剂2246的质量分数的增加，所得多孔复合材料试样在拉伸过程中的断裂伸长率、拉伸强度及弹性模量均逐渐增强。 在研究孔老化时间的影响过程中，采用湿热老化试验对Cu/LDPE复合材料在老化不同时间后的力学性能进行了研究。结果表明，随着老化时间的增加，Cu/LDPE复合材料在拉伸过程中的断裂伸长率、拉伸强度以及弹性模量均呈现先增大后减小的趋势，随后逐渐趋于稳定，且变化的幅度均较小。也就说明，Cu/LDPE复合材料具有优异的抗老化性能。 上述研究结果对于将来开发临床应用的Cu/LDPE复合材料IUD有着非常重要的指导意义。

关键词： 教材   高等学校   材料力学  

ISBN: (纸本)7030360434

摘要： 本教材定位于应用型本科教材，突出”培养工程应用型人才”的目标，结合我国土木类、水利类、机械类、电力类相关专业教学实际，以培养目标为指导，遵循科学性、先进性、系统性、普适性和教与学实用性的原则。在保证基本培养规格的前提下，强化宽口径人才培养方针，拓宽学生知

关键词： 材料力学实验   教学改革   创新人才  

摘要： 依据教学改革和当前社会对高素质人才的需求,结合高校实验室目前的状况和存在的问题,提出材料力学实验教学的改革以及培养学生实践能力和创新能力的设想。

关键词： 木塑复合材料   温度依赖性   力学性能   蠕变行为   结晶性能   动态力学  

摘要： 本文研究了PP基、HDPE基、PP/HDPE基以及HDPE/PP基四种木塑复合材料的尺寸稳定性、力学性能以及蠕变-回复行为的温度依赖性。在80℃下,PP基和HDPE基两种木塑复合材料的尺寸自发变化,HDPE基木塑复合材料的尺寸变化速率要明显高于PP基木塑复合材料,HDPE基木塑在大约12h后达到峰值(0.18%),而PP基木塑大约在24h后达到峰值(0.12%),随着处理时间的延长,两种木塑试样同时出现了迅速收缩的现象,最后达到平衡,平衡之后的尺寸变化比峰值分别降低了40%和35%左右。当把试样置于常温处理时,试样进一步收缩,对比刚放入时发生了进一步的收缩了 静态力学实验分析结果表明四种木塑复合材料的弯曲强度、拉仲强度、弹性模量及冲击强度随着温度的升高(-10、20、50、80℃)呈线性降低。-10℃时,材料的力学性能最佳,80℃时最差。与-10℃相比,80℃时PP基、HDPE基、PP/HDPE基以及HDPE/PP基木塑复合材料的弯曲强度、拉仲强度、弹性模量及冲击强度分别降低了(13.7%,23.2%,43.5%,9.2%),(10.5%,23.6%,44.6%,10.8%),(17.8%,22.6%,33.2%,8%),(14.1%,27.1%,38.2%,8.5%)。同时,弹性模量对温度最为敏感,其次是拉伸强度、弯曲强度及弹性模量。 动态力学测试结果表明材料的模量E'随温度升高而降低,损耗模量E"随温度的升高而增大,该结果可以解释上述力学性能随温度变化的原因。 广角X射线衍射(WAXD)方法用来分析四种木塑复合材料在处理后48小时的结晶性能,结果表明,处理后的PP和HDPE结晶类型没有发生变化,微晶的存在是保留木塑复合材料机械性能重要因素,但不是决定性因素。 木塑复合材料的蠕变性能与时间、温度以及外部载荷息息相关,在选定的四个温度(-10、20、50、80℃)中,材料发生次级转变。四种聚烯烃基木塑复合材料的短期蠕变行为通过时温等效原理(TTSP)可以预测材料的长期蠕变行为,推测HDPE基和HDPE/PP基木塑复合材料时间分别为2.1年和4.1年。通过移动因子α t以及参考温度Tref的的引入可以得到它们的平滑蠕变柔量主曲线和相应的WLF方程。同时,Prony级数模型可以很好的拟合四种木塑复合材料的蠕变主曲线。

关键词： 植物纤维   发泡材料   响应面分析法   水玻璃凝胶   抗压强度  

摘要： 植物纤维发泡材料是利用竹木类或者禾本科茎杆类植物纤维通过液体发泡工艺使纤维膨化成型的一种轻质材料，其物理力学性能参数接近于聚苯泡沫材料，阻燃等级可达到国家B1级难燃标准，在建筑和包装领域可取代聚苯乙烯泡沫材料。然而，植物纤维发泡材料的力学性能较差，为提高材料的力学性能，本文采用溶胶-凝胶法和机械发泡法制备了水玻璃凝胶复合植物纤维发泡材料，利用统计软件Design-Expert中的Box-behnken模式对其影响因素进行了试验优化设计，并对结果进行验证。通过对复合材料进行环境扫描电子显微镜观察、X射线光电子能谱分析、傅里叶变换红外光谱分析、热失重行为分析，对其宏观形貌、微观形貌、力学性能、纤维形态、价键结合及官能团变化进行了分析及探讨，揭示了力学性能与影响因素之间的关系。 首先，通过对植物纤维发泡材料凝胶工艺参数的响应面优化研究表明： 1.当pH值相同时，二氧化硅浓度越高，水玻璃凝胶的速度越快。水玻璃溶液的pH值越接近中性，水玻璃的凝胶时间越短，即水玻璃凝胶越快；随着水玻璃溶液碱度或酸度的逐渐升高，水玻璃凝胶时间相对增加，水玻璃凝胶速度相对减缓； 2.溶液的粘度随着pH值的升高呈先上升后趋于平稳的趋势； 3.水玻璃凝胶时间随着二氧化硅浓度的升高而变短。当浓度在0.5mol·L-1时，水玻璃凝胶时间仅6s，此时水玻璃的聚合速度较快； 4.从水玻璃凝胶表面微观结构图与光电子能谱价键分布图分析可知，在pH值为7时凝胶体体积最大，胶体结构较稳定，表面比较光滑，性能较优；凝胶价键总强度在pH值为7时最高，在pH值为2.5时结合能强度最小； 5.从响应面分析法中的两两因素相互作用的等高线图可以看出，水玻璃添加量、二氧化硅浓度、pH值这3个因素间均具有较强的交互作用，3个因素对抗压强度的影响的主次顺序依次为：水玻璃添加量、二氧化硅浓度、pH值； 6.利用Design-Expert对影响溶胶-凝胶法增强植物纤维发泡材料抗压强度的3个关键参数作了考察，研究表明二氧化硅浓度、pH值与水玻璃添加量之间的关系更接近于二次多项式模型。该模型可表示为：Y=46.61+4.17×A-0.30×B+2.78×C-0.60×A×B-0.73×A×C-0.720×B×C-2.57×A2-0.89×B2-0.77×C2该模型的推断值与试验值之间的相关系数达98.87%，模型可以说明97.42%的试验值，因而该模型模拟相似度良好； 7.利用响应面分析法算出植物纤维发泡材料工艺参数的响应面优化条件：二氧化硅浓度为0.69mol·L-1，水玻璃添加量为55.05%，pH值为6.39，预测值为50.087KPa。考虑到实际试验条件，将各条件修正为：二氧化硅浓度为0.7mol·L-1，水玻璃添加量为55%，pH值为6。在修正条件下对试验结果进行验证试验，得到的抗压强度为50.1KPa，与方程推断值基本相符，说明模型的准确率良好。 其次，通过对水玻璃凝胶复合植物纤维发泡材料的研究表明： 1.从单因素试验中可以看出，发泡剂用量、胶黏剂用量、水玻璃添加量、化学浆比重这四个因素对植物纤维发泡材料的抗压强度和密度都有较大的影响。通过响应面分析得出这四个因素间均具有较强的交互作用，4个因素对抗压强度的影响顺序从大到小排列为：水玻璃添加量、胶黏剂用量、发泡剂用量、化学浆比重； 2.利用Design-Expert对影响植物纤维发泡材料抗压强度的4个关键参数作了考察，研究表明它们之间的关系更接近于二次多项式模型。该模型可表示为：Y=55.87+0.77×A-0.47×B-0.72×C+0.41×D-2.9×A×B+0.21×A×C+2.14×A×D-3.15×B×C-0.7×B×D+1.86×C×D-0.36×A2-0.57×B2-0.50×C2-1.09×D2，该模型模拟相似度良好； 3.利用响应值分析法算出抗压强度最大值时的优化工艺参数：水玻璃添加量为43.28%，发泡剂用量为57.31mL，化学浆比重为2.06%，胶黏剂用量为34.09mL，预测值为59.57KPa。考虑到实际试验条件，将各条件修正为：水玻璃添加量为43%，发泡剂用量为57mL，化学浆比重为2%，胶黏剂用量为34mL。在修正条件下对试验结果进行验证试验，得到的抗压强度为60.1KPa，与方程推断值基本相符，说明模型的准确率良好； 4.通过植物纤维发泡材料在添加凝胶前，与添加水玻璃并优化工艺参数后的物理、力学性能测试结果对比表明：在没有添加水玻璃时，植物纤维发泡材料的内结合强度为56.01KPa，弹性模量为5.01MPa，静曲强度为493.8KPa，抗压强度为48.35KPa，密度为0.0763g/cm3；添加水玻璃并优化工艺参数后，样品的密度

关键词： 混凝土   组成   力学性能   热学性能   太阳能吸收  

摘要： 能源危机与环境污染是当今社会两大突出问题，化石能源的燃烧，造成这两大问题日益严峻，利用混凝土吸收太阳能具有巨大潜力。对于混凝土集热的研究和开发已成为发达国家的重要课题，并取得了一系列的研究成果，而我国对于混凝土集热的研究处于起步阶段。 普通水泥混凝土力学性能良好，但是其热学性能欠佳，因此，开展混凝土组成对材料力学和热学性能影响研究，掌握石墨、炭黑、氧化铁黑等对混凝土材料力学与热学性能的影响规律，对研发太阳能吸热混凝土具有重要的理论与现实意义。 论文首先研究了石墨、炭黑、氧化铁黑单掺对水泥力学与热学性能的影响规律，在此基础上，利用正交试验设计的方法研究了石墨、炭黑、氧化铁黑复掺对水泥力学与热学性能的影响规律，利用SEM等测试手段研究了石墨、炭黑及氧化铁黑单掺和复掺对水泥水化微观形貌的影响。随后进行了砂浆复掺实验，碳化硅替换部分石英砂实验以及最后的钢纤维增强实验。 石墨、炭黑、氧化铁黑都提高了水泥的热学性能，但同时降低了力学性能。随着三种材料单掺量的增加，材料的力学性能逐渐下降，热学性能逐渐提高，对光的吸收系数增大。其中氧化铁黑对力学性能影响较小，石墨对提高导热系数，热扩散系数最有效，炭黑对提高光吸收系数及降低体积热容效果最佳。复掺加入会使材料力学性能进一步降低，热学性能进一步提高。SEM分析表明：石墨、炭黑和氧化铁黑的加入改变了水泥微观形貌，引入了孔洞裂纹等晶格缺陷。 研究表明：热学性能对实际吸热影响显著，热学参数的高低与实际吸热温度的高低具有一致性。单掺时，随着掺入材料量的增多，吸热温度增高。复掺的实际吸热效果优于单掺，石墨、炭黑和氧化铁黑发挥了各自材料优势，对集热效果改善明显。石墨外掺16wt%，炭黑外掺16wt%，氧化铁黑外掺12wt%时，吸热平均温度最高，比空白样提高了8.30℃。在砂浆实验中，只进行复掺（正交）实验。全面研究了石墨、炭黑及氧化铁黑对水泥砂浆各性能参数的影响规律及机理。砂浆吸热实验表明：复掺砂浆试样中最高温度比砂浆空白样温度提高了7.82℃。SEM分析表明：石墨、炭黑和氧化铁黑复掺对水砂浆微观形貌影响明显，引入的孔洞裂纹等晶格缺陷较多，水泥石与骨料的结合面变差。 在正交砂浆实验的基础上，选择最优的石墨、炭黑，氧化铁黑对水泥的外掺质量分数。进一步提高材料的热学性能，研究不同碳化硅替换量对复合材料力学和热学性能的影响并对机理进行探讨。研究表明：最优掺量为碳化硅占总重的质量分数10%。利用SEM分析发现，水泥石与碳化硅的接触界面比石英砂紧密，但是加入过多的碳化硅会引入较多的孔洞。 用哑铃型钢纤维对复合材料的力学性能进行增强，结果表明：钢纤维显著提高复合材料的抗压抗折强度，对热学性能也有一定提高。水化至28d时，钢纤维体积掺量为4.5v%的水泥基复合材料抗折强度达到了9.37MPa，抗压强度提高至48.91MPa。绝干容重2302.6kg·m-3，导热系数达到了8.3415W·（m·K）-1，热扩散系数为8.3648×10-6m2·s-1，体积热容为142.35MJ·（m3·K）-1。 本课题系统研究了混凝土组成对材料力学和热学性能的影响规律及机理，最后制备的混凝土集热材料力学性能达到了一般建筑要求，热学性能良好。

关键词： 聚合物   纳米粒子   分子动力学   纳米复合材料   聚酰亚胺   力学性质  

摘要： 聚合物基纳米复合材料综合了有机物和无机物各自的优点，具有优良的力学、热力学、电学、光学性能。由于具有诸多的特性，聚合物基纳米复合材料在各个领域都有广泛的应用前景，对它的研究也越来越受到人们的重视。而随着计算机技术的发展，利用计算机进行模拟已经成为越来越普遍的研究方式。本文利用分子动力学模拟方法，对纯聚合物及添加纳米粒子的聚合物基纳米复合材料的性能进行了研究。 根据分子动力学理论，利用Accelrys公司的Materials Studio软件，我们建立了聚酰亚胺分子及二氧化硅纳米粒子的分子模型并进行了如下研究： 1由聚酰亚胺单链建立纯聚酰亚胺的无定型周期性单胞初始模型，通过分子动力学运算，得到合理的单胞模型，然后对其力学性质进行了计算，得到了单胞的杨氏模量、体模量、泊松比等。 2通过在纯聚酰亚胺单胞的a、b、c边所在方向上分别施加应变，求出了对应于每一个应变的应力值，根据所得的结果可以得出单胞在X、Y、Z方向的应力应变关系。 3以完全相同的建模和动力学运算过程建立5个纯聚酰亚胺单胞模型，分别计算它们的杨氏模量、泊松比等力学性质并求其均值。 4.建立了添加二氧化硅纳米粒子的聚酰亚胺纳米复合材料单胞模型，计算添加粒子后单胞模型的力学性质；对单胞施加应变，求出相应的应力并得出单胞的应力应变关系；构建5个纳米复合材料模型并求其各个力学量的均值，将所得结果与纯聚酰亚胺进行比较，分析了纳米粒子对聚合物力学性能的影响。

关键词： 网络课件   多媒体软件   交互性  

摘要： 本文从《材料力学》网络课件课程基本内容、制作软件工具、教学环境以及学生特征及教学模式的分析这几个方面入手,总结出关于《材料力学》网络课件制作的一些参考意见。

关键词： 工程案例   材料力学   教学  

摘要： 材料力学是工科专业一门与工程实践联系紧密的专业基础课程,本课程教学运用以工程案例研究为导向的教学方法,把工程案例引入课堂教学,引导学生对工程实际问题进行力学分析、建模和设计计算,激发学生的学习兴趣,提升学生的专业工程能力.