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关键词： 材料力学   高聚物黏结炸药   PBX   蠕变恢复   PBX9502炸药   蠕变本构模型   Boltzmann叠加原理  

摘要： 为了准确表征高聚物黏结炸药(PBX)在长时蠕变加卸载过程中的非线性力学行为,以PBX9502炸药为例,采用两类传统蠕变模型中的两种典型模型(幂次模型和Burgers模型)分析了在预测蠕变卸载恢复性能时的有效性;基于Boltzmann叠加原理,提出了一种依赖于加载历史的非线性蠕变本构模型;将其拓展为三维变载荷形式,并对其进行数值离散,推导了应力更新形式和Jacobian矩阵;通过编写用户材料子程序方法,实现了非线性蠕变本构模型的数值应用,完整模拟了PBX蠕变加卸载过程和松弛加卸载过程。结果表明,两类传统黏弹塑性模型无法预测PBX蠕变卸载恢复性能,而非线性蠕变本构模型及数值模拟方法将PBX蠕变加卸载性能统一融合,能够描述PBX完整的加卸载响应特性,可推广应用于相关材料在变载荷下的蠕变和松弛性能预测。

关键词： 连续竹篾复合材料   竹节   斜接接头   缺陷分布   力学性能  

摘要： 为探究竹节和斜接接头在拉挤等连续成型工艺中对连续竹篾复合材料力学性能的影响，本研究采用真空辅助树脂传递（VART）工艺制备了连续竹篾增强环氧树脂复合材料（BS/EPs），重点解析了竹节与斜接接头在集中型、阶梯型两种分布模式下密度效应对复合材料力学性能的差异化作用规律。结果表明，在集中型分布中，竹节密度增至100%时，复合材料的拉伸、弯曲及冲击强度分别显著下降30.6%、29.8%和63.8%，主要源于竹节区维管束各向异性引发的应力集中效应，导致脆性断裂提前发生；相较之下，斜接接头在同等密度下仅造成19.7%、18.4%和10.6%的强度衰减，其破坏机制表现为界面脱粘与分层耗能的协同作用，且在弯曲载荷下展现出渐进式破坏特征。通过阶梯型分布的应力分散设计，两种缺陷的力学性能衰减均得以有效抑制。短梁剪切性能呈现独特响应规律：集中型分布下竹节密度增加至100%使剪切强度提升6.0%，而斜接接头密度增至100%时因胶层剥离导致剪切强度骤降42.0%。研究揭示阶梯型缺陷分布可有效缓解应力集中，竹节与接头的空间配置调控对平衡界面强化与性能衰减具有决定性作用，为工程竹复合材料的结构优化设计提供了理论依据。

关键词： 湿热   大丝束CFRP   力学性能   失效机理  

摘要： 大丝束碳纤维因其优异的成本效益和卓越的性能在多个领域中展现出巨大的潜力。本文研究了湿热环境对大丝束碳纤维平纹编织增强聚合物拉伸和压缩性能的影响，并对其失效形式和失效机理进行分析。以48K大丝束碳纤维平纹编织预浸料为原料，制备了两种铺层的层合板：[0]4和[45/0/-45/90]S。分别在室温干态和高温湿态环境下处理14 d后进行拉伸和压缩实验。结果表明，湿热处理后大丝束CFRP的压缩性能严重劣化。使用扫描电子显微镜（SEM）对断口形貌进行分析。从宏观和微观两个层面分析了材料的失效形式和失效机理。湿热处理后树脂基体劣化，减弱了纤维-基体界面和正交编织界面的性能，最终导致大丝束CFRP的失效形式发生改变，同时力学性能降低。

关键词： 材料力学   内力分量   扭转变形   挠曲轴方程   小变形  

摘要： 在材料力学教学中需要注重概念论述的准确性。本文针对材料力学教学中的几个概念进行了讨论。目前对于横截面上内力分量的描述以及扭转变形的描述都只适用于横截面有两个或两个以上对称轴的情况，本文提出了更准确的描述。强调梁的位移与变形概念的区别，提出梁的整体变形由挠曲轴方程中的积分项（第一项）描述。在压弯组合变形与压杆稳定分析中，对于轴向力在弯曲变形情况下产生的附加弯矩的不同处理方式，体现了两个知识点之间的内在联系与力学建模思想的灵活运用。

关键词： 材料力学   课程思政  

摘要： 本文阐述了军队院校材料力学课程与课程思政协同发展的关系,提出材料力学课程思政建设的重点和难点,本文从思政教学目标、优化教学内容,充分挖掘思政元素、教学方法等方面对材料力学思政进行探索,通过深度融合思政教学案例实践,展现了课程与课程思政不断深化的实践过程和效果。

关键词： 碳纳米管   杜仲胶   复合材料   分子动力学模拟   力学性能  

摘要： 在全球环保趋势的驱动下,杜仲胶(EUG)作为环保型生物基材料,具有独特的橡塑二重特性,展现出多行业应用潜力,但其力学性能与功能性应用局限亟待突破。碳纳米管(CNTs)因其优异的力学性能,已经作为改善塑料复合材料性能的高效填料得到了广泛应用。为探究CNTs尺寸对EUG力学性能的影响机制,采用分子动力学模拟方法通过改变CNTs的轴向尺寸和径向尺寸建立了CNTs/EUG复合材料模型,并对其室温下的力学性能进行模拟计算研究。结果表明,在CNTs/EUG复合材料中,材料的力学性能随CNTs直径的增大先升高后降低,力学性能随CNTs长度的增大而上升。其中轴向尺寸中直径为8.14Å及径向尺寸中长度为128Å的CNTs对复合材料力学性能的增强效果较好,相比于直径为2.71Å和长度为68Å的CNTs,直径为8.14Å和长度为128Å的CNTs/EUG复合材料的拉伸弹性模量分别提升了59.70%和54.85%。

关键词： 材料力学   课程思政   应力集中  

摘要： 通过将思政教育理念和方法融入材料力学课程,探索了一种创新的融合方式,旨在实现立德树人的根本任务,提升学生的综合素质。通过线上预习、有限元模拟、小组讨论和多媒体讲解等多样化教学手段,引导学生准确掌握材料力学的专业知识,培养他们的科学素养与创新能力。结合应力集中现象与中国古代寓言故事,激发学生对学科知识的兴趣;联系国家相关治理理念,培养他们的全局观和社会责任感。实践结果表明,这种课程思政案例设计取得了显著成效,不仅使学生对材料力学的专业知识有了更深刻的理解,而且有助于学生正确人生观的养成。

关键词： 碳纳米管   纳米二氧化钛   硫铝酸盐水泥   力学性能   自感知性能  

摘要： 多壁碳纳米管(MWCNTs)和锐钛型纳米二氧化钛(NT)是制备自感知水泥基材料的两种优异纳米填料。与普通硅酸盐水泥比,硫铝酸盐水泥具有低碳、耐腐蚀和强度发展快等优点,作为胶凝材料时水泥基复合材料可获得更稳定的自感知性能。因此,本文使用NT和MWCNTs分别以单掺和复掺的方式复合硫铝酸盐水泥砂浆,研究了复合导电填料类型对硫铝酸盐水泥复合材料在养护龄期3 d时的力学、电学和自感知性能的影响规律,并结合SEM-EDS分析了影响机制。研究结果表明:NT可显著提高硫铝酸盐水泥复合材料在养护龄期3 d时的力学性能,单掺NT的试件抗压强度、抗折强度、劈拉强度和压缩韧性较不掺NT试件分别提高了28.36%、10.67%、47.76%和9.53%。单掺MWCNTs对复合材料的导电性能改善效果最为显著,直流电阻率和频率为100 kHz时的交流电阻率较对照组分别下降了46.91%和63.87%。复掺MWCNTs-NT对复合材料自感知性能改善效果最为明显:相比于对照组,在单调压缩荷载和劈拉荷载作用下,复掺MWCNTs-NT复合材料的最大电阻率变化率、应力灵敏度和应变灵敏度分别提高了235%、211%、313%和44%、65%、648%。通过SEM-EDS观察到,就密实程度而言,单掺NT组>对照组>复掺MWCNTs-NT组>单掺MWCNTs组;就导电网络变化的敏感度而言,复掺MWCNTs-NT组>单掺NT组>单掺MWCNTs组>对照组。

关键词： 热塑性复合材料   无纺结构   碳纤维长度   纤维取向   图像识别  

摘要： 碳纤维增强热塑性复合材料因其环保、轻质且高强度的优势而被广泛应用。在生产加工碳纤维(CF)时,企业常面临纤维因质量或规格不达标而只能废弃的问题,若能有效地利用这些废弃纤维,不仅能降低成本,还能提升环保效益。利用企业生产过程中的CF尾料,短切成50 mm和70 mm,采用非织造技术将CF与改性后的聚丙烯纤维(PP)均匀混合,制备碳纤维/聚丙烯纤维混合毡(CF/PP)。模压成型后,测试复合材料的力学性能。借助图像识别软件ImageJ统计碳纤维毡和复合材料中CF的排布情况,实现纤维取向度的定性和定量表征,讨论不同长度CF的取向和力学性能的关联性。CF在梳理和铺网过程中,较多纤维沿梳理方向排列。纤维取向的定量结果显示,梳理方向(CD)上,模压过程中PP纤维熔融使得CF在层内伸直度提高,在-45°~45°,50复材-CD的纤维取向分布相比50毡-CD提高10.8%;纤维取向和力学性能变化趋势一致,50复材-CD与70复材-CD的纤维取向分布比值为1.16,拉伸强度比值为1.17,弯曲强度比值为1.06。纤维取向分布是影响其力学性能的重要条件之一,在本工艺条件下,CF50/PP展现出更为优异的纤维取向分布特性。

关键词： Python   可视化   材料力学教学   动态展示  

摘要： 为提升材料力学教学中复杂数据的直观展示效果,基于Python构建多维数据可视化方法,研究应力–应变关系、材料强度特性及变形的动态呈现与交互设计。通过将Matplotlib、VTK和Plotly等工具应用于教学实践,优化了三维应力分布、强度包络面及变形动画的展示效果。该方法有效改善了学生对力学概念的理解,在提升教学效率和培养创新能力方面具有显著优势。