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关键词： 原位原子尺度   透射电子显微镜   位错   晶界   变形机制  

摘要： 原子分辨的材料力学性能实验方法具有原子分辨功能,可实现外力作用下材料的组织结构与缺陷相互作用,以及微观结构在时间-空间演化过程的观测。受制约于高空间分辨电子光学系统的要求,透射电子显微镜的物镜极靴空间极小,原子分辨的原位力学实验系统在国际领域长期没有突破,基本属于空白。本文综述了研究小组近二十年来围绕原子分辨材料力学行为的研究工作,包括研发原子分辨的材料力学行为实验系统,在实验系统基础上发展的实验方法及开展的相关科学研究。科学研究主要在多晶金属中的晶界塑性原子机制方面取得的较系统的工作,包括发现晶粒转动位错攀移机制、晶界滑移机制、晶界位错攀移与阶错(disconnection)反应机制、晶界位错锁形核与解锁机制、晶界迁移与扩散机制、晶界发射偏位错形核孪晶机制、孪晶界位错塞积与位错交滑移机制等。上述实验系统和相关科学仪器研发上取得的进展为原子尺度动态观测材料弹塑性力学行为和界面弹塑性机制的研究提供了方法学基础。晶界塑性原子机制的科学发现有助于发展先进结构材料体系。

关键词： 无规共聚聚丙烯   纳米二氧化钛   热处理   力学性能  

摘要： 制备了无规共聚聚丙烯(PPR)/纳米TiO2复合材料,并研究了热处理对复合材料力学性能和断口形貌的影响。结果表明:使用4%(w)经硅铝复合包膜改性后的纳米TiO_(2)可大幅提高PPR的力学性能,复合材料的拉伸强度由未改性的24.0 MPa提高到36.5 MPa,断裂伸长率由未改性的45%提高到90%;热处理可消除复合材料内部热应力,促进结晶的完善,有效改善PPR/纳米TiO2复合材料的拉伸性能及弯曲性能,热处理最佳温度为120℃,最佳时间为40 min,在此条件下,复合材料的拉伸强度及弯曲强度增幅分别达33.8%,35.9%。

关键词： 随机纤维网络材料   力学性能   微观结构   本构关系   数值模型  

摘要： 随机纤维网络材料广泛存在于生物材料和人造复合材料中,具有密度低、孔隙率高、比表面积大、变形能力强、比性能优异和结构可调控等优势,在过滤吸收、隔热减振、化学催化、组织工程、柔性电子和航空航天等领域中发挥了重要作用。与传统的均匀连续介质相比,随机纤维网络材料具有十分复杂的内部微观结构,因而对其力学性能的研究始终围绕着探索微观结构特征与宏观力学响应之间的关系展开。针对随机纤维网络材料力学性能综述,主要包括微观结构表征和力学性能研究评述两个方面,总结了试验测试、本构关系和数值模拟等方面的研究成果及其所面临的关键问题,对随机纤维网络材料力学性能的研究发展趋势进行了展望。

关键词： 金尾矿   碱激发   充填材料   力学性能   微观分析  

摘要： 以金尾矿为骨料、粉磨后的金尾矿(简称金矿粉)为前驱体原料,以氢氧化钠+水玻璃为碱激发剂,采用碱激发方式制备充填材料,研究了金矿粉颗粒细度、碱激发剂模数及掺量对充填体力学性能的影响。结果表明,当金矿粉磨矿时间60 min(粒度d 50为5.939μm)、碱激发剂水玻璃模数及掺量分别为1.2和60%时,充填体28 d抗压强度为854.2 kPa,满足GB/T 39489—2020《全尾砂膏体充填规范》对充填体强度的要求。在碱激发剂作用下,金矿粉发生水化反应,生成大量硅铝酸盐凝胶,形成密实稳定的结构,使充填体具有良好的力学性能。

关键词： 浮力材料   循环载荷   力学性能   X射线显微CT   复合材料  

摘要： 针对全海深载人潜水器“奋斗者”号所用国产空心玻璃微珠固体浮力材料,采用可控温等静压试验装置,进行了110 MPa静水压力1018次循环载荷试验。针对静水压力循环载荷试验前后的材料,分别进行了准静态拉伸、压缩、冲击、应力松弛、动态力学热分析试验,对比分析了循环载荷前后材料的力学性能变化特性。最后,应用X射线显微CT,对材料微观形貌进行了分析。结果表明:在1018次110 MPa静水压力循环载荷加载后,材料拉伸强度、断裂伸长率、抗压强度、拉伸弹性模量、压缩弹性模量均有较大程度降低,材料宏观力学性能下降。X射线显微CT显示,循环载荷加载后,固体浮力材料内部空心玻璃微球形态较好,破碎率较低,可知其抗压性能较好。固体浮力材料性能的变化主要是由于树脂基材性能变化导致的材料老化及性能衰减。

关键词： 三维打印   碳纤维   复合材料   力学性能   混合定律  

摘要： 针对三维打印(3D打印)连续碳纤维热塑性复合材料力学性能计算需求,结合3D打印熔融沉积成型工艺特点,考虑填充率和沉积线角度等工艺参数影响,对传统复合材料混合定律进行改进,提出一种基于改进混合定律计算预测3D打印连续碳纤维增强热塑性复合材料结构件拉伸强度和模量的新方法。研究表明,在不同填充率下,所提出的基于改进混合定律计算得到的拉伸强度与实验结果更加接近,平均预测误差为1.8%;而根据传统复合材料混合定律计算拉伸强度与实际测试结果相比,平均预测误差为11.6%;相较传统复合材料混合定律,所提改进混合定律计算方法平均预测误差减小9.8%。研究结果为3D打印连续碳纤维增强热塑性复合材料结构件力学性能的可调可控打印提供了一种可行的理论计算方法。

关键词： 海岸岬湾形态   波浪   比拟法   线性材料   海岸线预测  

摘要： 具有岬湾形态的海岸一般具有良好的稳定性,是海岸侵蚀修复中经常使用的岸线形态,而岬湾形态特征与海岸水动力之间的确切关系还没有形成量化的描述。本研究定义了海岸岬湾形态特征的基本参数,基于历史卫星影像的解译,采用比拟、统计的研究方法,统计了全球240个岬湾的平面形态特征参数,分析得出:(1)岬控比(K)的值介于1.2至1.8之间,平均值为1.41,方差为0.02,标准差为0.16;(2)凸出度(ρ)的值介于0.2至0.51之间,平均值为0.34,方差为0.01,标准差为0.08;(3)根据弧形岸线形态和波浪绕射的不同,将自然海岸岬湾形态分为切线夹曲线型、曲线连切线型和曲线夹切线型3类。采用数值模拟,将线性材料受力变形的过程比拟于岬湾海岸线受水动力作用达到静态平衡过程,以线性材料为媒介,初步探究了岬湾平面形态与波浪之间的关系,对海岸线的预测、修复和保护海岸具有一定参考价值。

关键词： e-作业   及时反馈   混合式教学   思维导图   材料力学  

摘要： 大学生完成作业时,经常会遇到一些难以克服或者困惑的问题。如果教师能够及时答疑解惑,则可以有效地提升教学效果。为此,本文提出基于互联网+思维导图形式的e-作业及时反馈模式并开展了教学实践。该模式打破传统教学中的作业模式,实现了作业的在线批改和反复反馈。作为混合式教学的一种延伸和拓展,它能够有效实现课内教学与课外作业之间的无缝连接,开创以学生为中心、以求解问题为导向的新型教学模式。

关键词： 炭材料   导热   电镀铜  

摘要： 通过电镀法在材料表面生成镀铜层来提高导热炭材料力学性能,用扫描电子显微镜、万能材料试验机、激光热导率仪分析了炭-铜复合结构的表面形貌、弯曲强度和导热性能,研究了电流密度对镀层形貌和厚度的影响,以及不同镀层厚度对力学性能和导热性能的影响。验证了表面镀铜可以有效提高导热炭材料的力学性能,电流密度在1.5~2.0 A·dm^(-2)可以得到光亮平整的镀层;导热炭材料初始热导率为567 W·m^(-1)·K^(-1),当镀层厚度为20μm,弯曲强度提高61.5%,热导率为560 W·m^(-1)·K^(-1);当镀层厚度为40μm,弯曲强度提高84.6%,热导率为524 W·m^(-1)·K^(-1)。

关键词： 课程思政   线上线下混合式教学   改革效果  

摘要： 为了更好地践行立德树人的教学目标,提高教学效果,针对《材料力学》课程特点,本文在分析目前《材料力学》教学过程中存在的问题的基础上,设计了蕴含丰富课程思政元素的三阶三段混合式教学模式。通过基础在课前、提升在课中,拓展在课后的教学过程以及多元化全阶段的考核方式,极大提高了学生的学习热情、学生普遍反映效果良好,通过混合式授课班级与普通班级成绩对比,改革效果显著。