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关键词： 碳纤维复合材料   铺层方式   拉伸强度   弯曲强度   弯曲模量  

摘要： 对8种铺层结构的碳纤维复合材料进行了拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量的测试,通过测试结果分析了预浸布面密度、铺层角度和表层3K编织层对复合材料性能的影响。面密度为75 g/m^(2)的碳纤维预浸布复合材料比同样铺层结构、面密度为150 g/m^(2)的碳纤维预浸布复合材料的力学性能更高,这可能是由于面密度高的预浸布胶更厚,在材料铺层中更容易出现树脂聚集区,导致复合材料拉伸强度下降;当3K编织材料自身强度大于中间铺层部分的强度时,表层的3K编织材料能够提高复合材料的力学性能,当3K编织材料自身强度小于中间铺层部分的强度时,表层的3K编织材料会降低复合材料的力学性能;采用(0°)铺层结构的碳纤维复合材料具有明显的各向异性,复合材料在90°和0°方向上的力学性能差异较大;采用(0°/90°)铺层结构能够明显降低复合材料的各向异性,提高90°和0°方向上的力学性能;采用(-45°/0°/45°/90°)铺层结构能够在(0°/90°)铺层结构的基础上,进一步提高45°和-45°方向上的力学性能。

关键词： 课程思政   力学课程建设   教育教学改革  

摘要： 如何根据教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》要求,在有限的学时内结合课程内容开展思政教育是当前课程教学研究的难点问题。此外,当前高校绝大多数课程思政由任课教师离散建设,思政主体与党的建设脱离,没有发挥基层党组织在课程思政建设大任务下的坚固堡垒作用,这势必影响课程思政育人成效。基于“材料力学”国家级一流本科课程,教学团队构建“课程思政=党建引领+思政教师+专业内容+思政元素+学生”的课程思政工作模式,突出四大着力点,从工作模式上保证党对课程思政建设的统一领导,从课程思政源头上保证思政体系的科学合理性,从教师队伍上锻造落实立德树人根本任务的坚定执行者,从课堂教学上保证思政效果落地生根。教学模式具备可推广、可复制性,为各类工科课程提供可借鉴的思路。

关键词： 碳纳米复合材料   力学性能   测试技术  

摘要： 主要概述了碳纳米复合材料的力学性能测试技术应用现状并对其发展方向进行了展望。根据其材料的不同形态和使用性能,阐述常见的宏观力学性能测试技术,如拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、疲劳试验和动态热机械分析等,并展望了碳纳米复合材料力学性能测试技术的未来发展方向,即开展纳米压痕测试,应用计算机模拟技术,以及引入力学联用分析技术,旨在为相关碳纳米复合材料力学性能测试技术的不断发展和创新提供参考和借鉴。

关键词： 材料力学   课程教学   应用型  

摘要： 以应用型高校为背景,积极思考与实践,对材料力学课程开展创新型教学。对不同的变形(拉压、扭转、剪切、弯曲)按照“外力—内力—应力—变形—强度校核—超静定结构”这一思路进行,由此对课程内容进行重新整理和排序,教学方法上采用课前回顾—导入阶段—提出问题—理论推导—回顾与总结。讲授过程中为每个知识点融入课程思政内容。设立土木工程创新工作室,搭建实践教学平台,助力考研专业课和各类竞赛,教赛相辅相成。在课程考核中,增加期中测试与阶段性测验等效果显著的过程性考核。经过3年的思考与实践,结果表明这种方法教学成绩突出,大大激发了学生的学习主动性,提高了课程的整体通过率,极大地提高了学生的专业知识、创新能力及科研素养。

关键词： 材料科学  

ISBN: (纸本)9787030770899

摘要： 计算颗粒材料力学是基于连续介质力学、离散颗粒力学和多尺度力学的理论，利用计算机和各种数值方法，解决颗粒材料中力学及与其耦合的多物理过程问题的一门新兴学科。它经历了连续体途径、离散颗粒体途径以及结合了离散体和连续体模型的多尺度途径的发展历程。《计算颗粒材料力学 : 从连续、离散体到多尺度途径》由三部分组成，分别介绍了作者在计算颗粒材料力学三个途径方面的代表性研究工作。特别关注以材料软化和变形局部化为特征的颗粒材料破坏行为模拟。第一部分从提出非饱和多孔连续体广义Biot理论和有限元方法开始，介绍干、饱和与非饱和颗粒材料在连续体途径下力学和多物理过程的非线性问题建模、理论与算法。第二部分从提出计及接触颗粒间滚动摩擦效应的离散颗粒模型及数值方法开始，介绍饱和与非饱和颗粒材料的含液离散颗粒体系模型及数值方法、颗粒破碎和颗粒集合体中波传播分析的数值方法。第三部分从论证基于颗粒材料介观信息的等效多孔连续体为Cosserat连续体开始，重点介绍颗粒材料二阶协同计算均匀化方法及相应数值方法、基于介观结构和响应演变和热动力学框架的损伤-愈合-塑性表征方法。

关键词： Volume fraction  

摘要： The viscoelastic materials have many applications in the fields of noise reduction, of vibration control for precision instrument, and of earthquake prevention and, of disaster reduction for building structures. Filling systems such as carbon black and silicon are important components of viscoelastic materials. Thusly, the random sequence absorption method is used to establish representative volume element (RVE) models of carbon black-filled viscoelastic materials with different volume fractions, and the finite element model is modified upon the effective volume fraction. The mechanical behavior and dynamic energy dissipation index of the carbon black-filled viscoelastic material with different volume fractions is calculated and analyzed at mesoscale, and it is also compared with empirical values and test data. It shows that the stress-strain curve and dynamic energy dissipation index of the carbon black-filled viscoelastic material with different volume fractions calculated by the RVE method are in a good agreement with the experimental and theoretical results when utilizing effective volume fraction to build the models. © 2023 Tsinghua University. All rights reserved.

关键词： 近代建筑   历史建筑   结构材料   材料强度  

摘要： 上海近代历史建筑的结构材料主要包括混凝土、砌体、钢材和木材。通过对当时规范和书籍的调研,梳理了材料强度的相关要求,结合工程实践分析了不同结构材料材性的时代特征和规律。上海地区近代钢筋混凝土建筑中的混凝土强度绝大多数可达到14MPa以上。钢筋以建筑钢应用最广,但强度更高的钢筋也有应用。近代历史建筑中的结构钢材主要为软钢,在强度上与现在的Q235相当。砖木结构中承重墙广泛应用烧结砖和石灰砂浆,而木材主要为杉木和花旗松,不同年代建筑采用的木材种类有其相应的时代特征。

关键词： 石墨烯膜层   Gf/Epoxy复合材料   力学性能   损伤模式  

摘要： 通过实验研究石墨烯膜层对树脂基复合材料(Gf/Epoxy)力学性能和损伤模式的影响,实验对象为复材试板及其对比试板,复材试板经过2次固化,将石墨烯膜层嵌于试板内部;对比试板采用相同制造方法,不加膜层。实验结果表明,对比试板主要损伤模式是形成损伤区域、分层、断裂和萌生裂纹,含膜层试板易出现膜层侧和复材间的层间分层;石墨烯膜层能提高Gf/Epoxy复合材料的力学性能,含膜层试板较于对比试板短梁剪切强度提高约15%、拉伸强度提高约22%、三点弯曲强度提高约19%。

关键词： 聚丙烯   自增强复合材料   力学性能   温度效应  

摘要： 聚丙烯自增强复合材料(All-PP)的增强体和基体为同一种聚合物聚丙烯,其力学性能对温度极为敏感,研究其力学性能的温度效应对该材料的使用和热冲压成型具有重要的指导意义。本文采用差示扫描量热仪(DSC)表征了All-PP材料的热性能,测试了–40~120℃范围内All-PP材料力学性能,并利用扫描电子显微镜(SEM)表征了不同温度条件下材料破坏界面,对其温度效应进行了综合分析。结果表明,All-PP的玻璃化转变温度(T_(g))为–11.5℃,拉伸强度随着温度的上升呈现出先增后减的趋势,在–20℃时达最大值118.5 MPa,低于该温度时发生界面脱黏,导致拉伸强度下降;断裂伸长率随温度的上升而增大;玻璃态时弹性模量始终维持在4.86 GPa左右,几乎不受温度影响,温度提升至–10℃时弹性模量开始随着温度上升而减小;弯曲模量随温度的升高而降低,在–10℃时降幅突增;层间剪切强度在20~120℃温度范围内呈线性下降,但在低温环境(–40~0℃)下受温度影响不大;微观形貌显示随着温度的上升,剪切破坏模式由界面脱黏转变为以基体破坏为主。

关键词： 不确定度   金属材料   力学性能   室温拉伸试验   拉伸蠕变试验  

摘要： 在工程应用中最优化利用金属材料是为了充分发挥其内在价值,但想要实现这一目标,相关工程师需要深刻理解金属材料的力学性能等各方面的特点,这凸显了进行金属材料力学性能测试的重要性和必要性。尽管目前金属材料的力学性能测试技术已经取得显著进步,但仍存在一些潜在问题,可能导致测试结果出现显著偏差。因此,文章关注金属材料力学性能测试中存在的不确定度问题,对室温拉伸试验、拉伸蠕变试验以及仪器化压痕试验中的不确定度进行了全面分析和阐述,旨在为相关专业人员提供参考和借鉴。