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关键词： 碳/碳复合材料   针刺   工艺参数   单胞   力学性能  

摘要： 针刺工艺参数的优化控制,对综合改善碳/碳复合材料的力学性能至关重要。发展基于仿真技术的“虚拟现实试验”方法,可快速、并发地优选出最优的针刺工艺参数组合方式。本工作建立了不同针刺密度(25针/cm^(2)、36针/cm^(2)、64针/cm^(2)和100针/cm^(2))下的针刺碳/碳复合材料单胞模型,并分别将最大应力准则和Hashin失效准则应用于网胎层和无纬布层的失效分析中,结合周期性边界条件,分析得到了针刺密度对碳/碳复合材料损伤失效模式及力学行为的影响机制。研究发现:随着载荷的增加,无论是网胎层,还是无纬布层,裂纹都萌生于针刺纤维束的圆周边界,且裂纹呈现出与加载方向成近±45°的“十”字交叉型式。对于高针刺密度的碳/碳复合材料,由于针刺纤维束对其面内造成的损伤区域占比更高,使其更容易出现垂直于加载方向的横向裂纹损伤,从而削弱了材料的承载能力。相比于25针/cm^(2),针刺密度为36针/cm^(2)、64针/cm^(2)和100针/cm^(2)的碳/碳复合材料,其断裂强度分别下降了约3%、5%和19%。此外,割线刚度退化结果表明,在失效前,针刺碳/碳复合材料的力学行为表现出了一定的非线性。这主要是由拉伸开裂过程中的渐进损伤所引起的。本工作所建立的仿真模型可用于指导针刺碳/碳复合材料预制体构型的优化设计。

关键词： 亚麻纤维   玄武岩纤维   混杂复合材料   DSC测试   力学性能预测  

摘要： 本文制备了亚麻纤维增强聚乳酸复合材料(FFRP)和亚麻/玄武岩混杂纤维增强聚乳酸复合材料(FBFRP),对其进行拉伸和弯曲测试,分析纤维含量及混杂纤维对复合材料力学性能的影响,结合差式扫描量热法(DSC)测试,分析复合材料的力学性能变化机理。结果表明:对于FFRP,当亚麻纤维含量超过20%时,随着纤维含量的继续增加,复合材料拉伸性能提高,并在40%时达到最高值。少量的亚麻纤维可能引起材料内部缺陷,而纤维含量过多会形成团聚现象,均会导致复合材料性能下降。对于FBFRP,加入适当含量的玄武岩纤维,复合材料力学性能增强。亚麻与玄武岩纤维含量分别为30%和9%时,材料力学性能最佳。最后基于Halpin-Tsai经验公式及包含Tsai-Wu失效准则的横向各向同性数值模拟建立混杂复合材料力学性能预测方法,以准确评估和预测不同纤维含量的混杂纤维增强复合材料的力学性能。

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： 椭圆负泊松比结构   聚氨酯材料   数值模拟   参数化分析   弹性模量   Elliptic Negative Poisson’s Ratio Structure   Polyurethane Materials   Numerical Simulation   Parametric Analysis   Elastic Modulus  

摘要： 负泊松比结构具有特殊规变形行为和吸能特性，是一种具有广阔应用前景的新型结构。然而目前的研究大多仍停留在微观理论层面，对宏观力学性能的研究较少，因此本文提出了一种聚氨酯椭圆负泊松比结构(PES)，采用实验模拟与数值模拟的方法，与内凹负泊松比结构(PCS)进行力学对比以及分析长宽比对结构的影响，突出PES在承载吸能方面的优势，同时采用参数分析研究结构形式和材料属性对PES泊松比及弹性模量的影响，结构在高端装备制造、抗震隔振等领域的应用提供科学依据和技术支撑。

关键词： 碳纳米管   水泥基复合材料   力学性能   分散技术   Carbon Nanotubes   Cementitious Composites   Mechanical Properties   Dispersion Technology  

摘要： 碳纳米管(CNTs)因其独特的结构特性和卓越的力学、电学及热学性能，在材料科学领域受到了广泛关注，将碳纳米管添加到水泥基材料中，可以显著提升这些材料的抗压强度、抗折强度和耐久性。该篇综述旨在综合评述碳纳米管在增强水泥基材料力学性能方面的研究进展，包括关键发现和创新成果。同时，探讨了碳纳米管在水泥基材料中的分散性问题，及其对材料力学性能的影响，以及国内外在该领域的研究现状。鉴于碳纳米管在水泥基体中的有效分散仍是一个挑战，还分析了多尺度的重要性、新型分散技术的开发以及复合掺合物的研究，并预测未来的研究方向将聚焦于提升碳纳米管的生产工艺、功能化研究、耐久性研究以及创新应用的探索。这些研究有望使碳纳米管在提升水泥基材料力学性能方面发挥更加重要的作用，进而推动建筑材料科学的进步与发展。

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： 玻璃纤维   麦秸秆纤维   聚乳酸   力学性能   CT扫描  

摘要： 为了研究玻璃纤维（GF）的加入对麦秸秆纤维（Wheat straw fiber）/聚乳酸（WSF/PLA）复合材料力学性能的影响，对制备的玻璃纤维增强麦秸秆纤维/聚乳酸（GFWSF/PLA）复合材料进行拉伸试验、差示扫描量热仪（DSC）分析以及Micro-CT扫描。结果表明：GF能有效传递和承受载荷，因此混杂复合材料的力学性能得到显著改善。在加入了25%质量分数的GF后，复合材料抗拉强度达到了52.4 MPa（相较于WSF/PLA复合材料提高40%以上），且在一定的范围内，复合材料的力学性能随着GF含量的增加逐渐提高。WSF与GF均可提高材料的玻璃化转变温度（Tg），相较于纯PLA的61.62 ℃，分别提高到了63.22 ℃、67.43 ℃，改善了复合材料的耐热性。WSF与GF的加入还降低了复合材料的冷结晶温度（Tcc），由纯PLA的95.03 ℃降低到了90.00 ℃，这使复合材料更容易结晶。Micro-CT可以有效提取出GF在基体中的分布特征，结合Micro-CT结果、试验结果的拟合函数及Halpin - Tsai经验公式，建立了考虑复合材料内部真实纤维分布的力学性能预测模型，实现了玻璃纤维-秸秆纤维-聚乳酸三相复合材料的力学性能预测。

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。