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关键词： MAX相   力学性能   主动学习   高效全局优化   材料性能预测  

摘要： 近年来,MAX相晶体由于独特的纳米层状的晶体结构具有自润滑、高韧性、导电性等优点,成为全球的研究热点之一.其中M2AX相晶体兼具陶瓷和金属化合物的性能,同时具有抗热震性、高韧性、导电性和导热性,但是由于该类材料的单相样品实验制备比较困难,从而限制了其发展.主动学习是一种利用少量标记样本可以达到较好预测性能的机器学习方法,本文将高效全局优化算法与残差主动学习回归算法相结合,提出了一种改良的主动学习选择策略RS-EGO,基于169个M2AX相晶体的数据集,对M2AX相晶体的体模量、杨氏模量与剪切模量进行建模与预测寻优,通过计算模拟的方式来探索材料性能从而减少无效的验证实验.结果发现,RS-EGO在快速寻找最优值的同时具有较好的预测能力,综合性能要优于两种原始选择策略,也更适合样本量较少的材料性能预测问题,同时选择不同的结合参数会影响改良算法的优化方向.通过在两个公开数据集上运用改良算法证明了其有效性,并给出了结合参数的选择,设计不同结合参数下的模型实验,进一步探究不同参数对模型优化方向的影响.

关键词： 材料力学   扭转   扭矩图  

摘要： 扭转内力是材料力学的一项重要内容,扭矩图是扭转内力的直观展现,并且是检验学生学习效果的一个重要手段。编制绘制扭矩图的程序,提供了深入理解扭转内力的另一种方式,也提供了一个编程实践的机会。文章详细介绍了利用Python制作交互式扭矩图绘制程序,加深了学生对利用Python绘制图形和编制程序的理解,丰富了学生的信息技术知识,也加深了学生对扭转内力和扭矩图的理解,进一步增强了学生对材料力学课程的兴趣和信心。

关键词： 桥梁工程   变形能力   力学试验   高延性水泥基材料   粉煤灰  

摘要： 为了改善高延性水泥基材料(ECC)的延性,降低其生产成本,同时保证其力学性能,研究提高粉煤灰掺量对ECC各项性能的影响。作为ECC的应用和材料设计的重要参考依据,高掺量粉煤灰对ECC的力学性能及其损伤特性的影响尚未明确。本研究设计三点弯曲试验、四点弯曲试验、单轴拉伸试验、抗压强度试验以及单根纤维拔出试验,用于研究不同粉煤灰掺量对ECC的断裂韧性、开裂强度、弹性模量、界面特性、延度、弯曲和拉伸强度以及抗压强度等力学性能的影响,为材料的设计提供参考依据。结果表明:ECC早期的断裂韧性、开裂强度随粉煤灰的含量升高而降低,受拉更易开裂;但随着粉煤灰掺量增加,ECC的弯曲与拉伸延性均增大,而弯曲与拉伸强度均减小;粉煤灰掺量的增加会使ECC的抗压强度显著降低;随着粉煤灰掺量增加,界面摩擦强度减小,集体与界面之间更易产生滑移而非断裂;在掺量较高时,粉煤灰掺量的增加虽然使得ECC早期力学性能降低,但仍能够达到改善ECC延性的工程目的;延性的改善能够显著提高ECC在桥面铺装、桥梁伸缩缝、联接梁等工程中的性能表现。在工程中可以将以上结论作为依据,结合工程自身需求,合理设计ECC的粉煤灰掺量。

关键词： 材料力学   损伤   2,4-二硝基苯甲醚   DNAN基熔铸炸药   反应增长   最大压力变化率  

摘要： 为了研究损伤对2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)基熔铸炸药点火后反应增长的影响,获取反应增长过程特性参数,对预置了不同损伤的5组样品开展了点火后反应增长的试验研究。采用单色光屏蔽技术屏蔽炸药反应过程中产生的强光干扰;采用高速相机加装单色光透镜观察记录整个反应增长过程,获得炸药反应增长过程的图像演化;采用压力测试系统测量反应容器内压力变化过程,获得反应增长过程压力变化。结果表明,DNAN基熔铸炸药点火后反应增长过程主要包括点火、缓慢反应和快速反应等阶段;试验中样品点火延滞时间随着损伤的增加而减少,受挤压形成1.26%损伤的样品除外;5组样品点火延滞时间均值为1.140ms;缓慢反应持续时间随着损伤程度的增加不断减少直至为0,损伤的出现加速了反应增长的进程;在快速反应阶段,反应持续时间和容器内最大压力均随着损伤程度的增加而减小;最大压力变化率随着损伤程度的增加先变大后减小,但均大于没有损伤的样品;在受高温刺激具有0.44%损伤程度的样品中,最大压力变化率为13.67MPa/ms。

关键词： 材料力学   思政教育   杆件拉压   超静定结构  

摘要： 文章以材料力学课程中的超静定结构分析为例,探析了如何在专业课教学中融入思政元素,提高学生的学习兴趣,加强思政育人效果的问题。该案例通过引入一个考虑装配误差的超静定结构力学模型,采用深入探究法引导学生思考并根据构件特点进行合理利用,结合计算结果与工程案例总结背后的哲学含义,并与中国传统文化相结合,将思政育人效果推广到大学生的生活中,从而实现对学生的全面培养,提升其综合能力。该案例为专业课中思政元素的有效融入提供了实施思路,有利于推动专业课与思政课实现同向同行、协同育人的良好机制。

关键词： 掺土膏体充填材料   流变特性   流动特征   抗压强度   数值模拟  

摘要： 针对充填开采需要研制清洁、高效、经济的充填材料,使用黄土、粉煤灰与一定量矸石混合制备掺土膏体充填材料(Loess-based cemented paste backfill,LCPB),通过一系列室内试验及数值模拟研究了LCPB的流变特性、流动特征、单轴抗压强度及破坏演化规律。结果表明:不同配比LCPB料浆均符合H-B流变模型,屈服应力随黄土掺量的增加而增大(92.41→155.42 Pa),黄土掺量大于15 wt%时满足矸石沉降要求;坍落度随黄土掺量的增加先增加后降低(LF-1→LF-4→LF-6:219→276→258 mm);28 d抗压强度随黄土掺量的增加而降低(4.09→2.14 MPa),坍落度及抗压强度均满足矿山充填开采要求;充填体的破坏模式随黄土掺量的增加由张拉破坏主导转向由剪切-张拉破坏主导,破坏阶段均表现出峰前弹性能积聚峰后转变为耗散能急速上升的特性。

关键词： 土木工程   材料力学   教学创新   学赛结合  

摘要： 《材料力学》是土木工程专业的一门基础课程,也是绝大部分工程学科的必修课,是培养土木工程卓越工程师人才、促进土木工程学科发展的核心课程。在国家教育方针指导和新工科建设背景下,课程团队针对传统教学中的“痛点”问题,深入“教情”和“学情”分析,在教学创新实践中,提出了“以学生为中心,以应用为重心,以德育为核心”的课程创新理念,制定了知识目标、能力目标和育人目标有机结合的“三位一体”教学总目标。利用信息化技术手段实现了以“线上为辅助,线下为基础,课外为拓展”的线上线下混合式教学新模式,将大学生结构设计竞赛与课程理论知识深度融合,通过案例式、启发式、问题式等多种教学方法引导学生提出问题、分析问题和解决问题,不仅提高了学生的学习兴趣和主动性,而且增强了理论知识的应用,促进了学生的实践和创新能力,实现了从传授知识技能到培养学生自主学习、创新实践能力和价值观塑造的根本转变。

关键词： 材料力学   教学   道德人格   培育  

摘要： 材料力学课程是理工科高等院校大部分工科专业的技术基础课,覆盖面广、受众学生群体大。根据课程及学生特点,在教学环节中结合典型工程案例以及对基本理论和计算方法的哲学思考,挖掘课程中相关的道德人格培育元素,在向学生传授专业知识的同时,培养提高他们的道德人格素养。

关键词： 碳纤维复合材料   静态力学性能   动态力学性能   三维编织复合材料  

摘要： 目的综述碳纤维复合材料这一热结构材料的力学性能研究进展,推进碳纤维复合材料的研制和应用。方法采用文献调研法,梳理和汇总国内外有关碳纤维复合材料力学性能的研究内容,对二维复合材料、针刺复合材料及三维编织复合材料3种结构进行性能影响因素分析。结论影响碳纤维复合材料静态和动态力学性能的因素主要有温度、应变率、密度等,提出应进一步开展碳纤维复合材料在多因素耦合及高温动态性能方面的研究。

关键词： 复合材料   弹性体   力学性能   劣化规律   形状记忆   超高分子量聚乙烯  

摘要： 为揭示弹性体复合材料在不同服役环境下力学性能的劣化规律,以促进其在无溶剂涂层领域的推广应用,制备了超高分子量聚乙烯/弹性体(UHMWPE/EL)复合材料,模拟了湿热老化、低温脆化与气候老化等应用场景,研究了不同场景下弹性体及其复合材料的各项力学性能演变过程及规律,评价了不同变形及环境温度下复合材料的形状自动回复能力损伤状况,最终探明了复合材料的耐久性及环境适应性。结果表明:UHMWPE/EL复合材料在不同应用环境连续暴露7天或81 h后的力学性能保持率均大于90%,满足规范要求;湿热、寒冷、气候老化等环境暴露30天后,复合材料力学性能衰减15%~20%;复合材料具有优异热稳定性与形状自动回复能力,拉伸、弯曲和扭转等不同变形方式下的回复率达90%以上。