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关键词： 碳纤维增强复合材料   联接   研究   碳纤维增强复合材料   材料力学   研究  

ISBN: (纸本)9787030734846

摘要： 当前，大型航空航天碳纤维复合材料构件高质量连接装配和使役性能提升面临重大挑战。本书以碳纤维复合材料构件高质量机械连接装配为目标，围绕“碳纤维复合材料构件连接中的力学行为与损伤产生机理”这一基础科学问题，从制造角度系统开展碳纤维复合材料构件装配过程力学行为及顺应性连接方法的研究，并以某航空碳纤维复合材料机翼盒段试验样件为例进行技术应用验证。本书由浅入深，由理论到实践，全方位、多层次研究分析影响碳纤维复合材料构件机械连接性能的因素，并为建立机械连接性能评估提供了理论方法和应用基础。本书可供复合材料制造和复合材料构件连接装配等领域的工作者参阅，也可供高等院校相关专业师生学习参考。

关键词： 铜   放电等离子烧结   力学性能   温度  

摘要： 以高纯碳化硅（SiC）颗粒和纯铜（Cu）粉为原料，通过球磨+放电等离子烧结（SPS）工艺制备了不同烧结温度下的SiC/Cu复合材料，研究了不同烧结温度对复合材料力学性能的影响。结果表明：随着烧结温度的增加，材料的致密度和硬度呈现先增大后减小的趋势，平均摩擦系数和磨损量呈现先减小后增大的趋势。在800℃下，材料的致密度最高可达到97.9%，证明烧结较为充分，结构致密；其显微硬度为139.6 HV，比低温度（700℃）时提升14.6%；其平均摩擦系数与磨损量分别为0.4682、0.00966 mm3，比低温度时分别下降13.9%、24.6%。此时，材料的综合力学性能最优。

关键词： 编织复合材料   单胞模型   多尺度   随机性   力学性能   概率分析  

摘要： 复合材料组分与结构较普通金属或合金更为复杂，除基体与纤维外还随机分布有孔隙、夹杂等，这些缺陷将对材料力学性能造成不可忽略的影响，因而其力学性能参数具有较大分散性。为研究随机因素对材料力学性能参数的影响，需结合统计方法进行概率分析。本文基于单胞理论建立SiC/SiC复合材料有限元分析模型，根据材料特性调整组分材料的本构模型，并借周期性边界条件建立细观模型与宏观力学性能参数间的联系。利用CT扫描技术和统计数据处理方法识别出了孔隙率和孔隙位置的概率分布类型。考虑孔隙随机性，利用有限元方法结合统计方法获得SiC/SiC复合材料宏观力学性能参数的概率分布和分散性。本文计算获得了SiC/SiC复合材料纵向及横向拉伸弹性模量和强度的概率分布，分析了孔隙率和孔隙位置随机性对SiC/SiC复合材料纵向及横向拉伸弹性模量和强度的影响方式及影响程度，为SiC/SiC复合材料的精细化设计及应用提供了参考。

关键词： 聚碳酸酯   石墨烯   力学性能   防火性能   耐侵蚀性能  

摘要： 采用聚碳酸酯(PC)和石墨烯(GN),制备了阻燃型聚碳酸酯/石墨烯(PC/GN)复合材料,研究GN对复合材料力学性能、防火性能和耐侵蚀性能的影响。结果表明:复合材料力学性能、防火性能均随着GN掺量增加,先增大后减少;GN掺量为3%时,复合材料力学性能、防火性能最优异。溶剂侵蚀均对PC或PC/GN复合材料力学性能造成破坏;PC/3%GN耐溶剂侵蚀性能明显优于纯PC。PC/3%GN耐高温侵蚀性能明显优于纯PC,负荷变形温度比纯PC提高了37℃,热降解温度提高了62℃。光侵蚀后,PC和PC/3%GN的力学性能下降,但是PC/3%GN耐光侵蚀性能比纯PC更高。掺入3%GN时,能够制备力学性能和耐侵蚀性能优异的阻燃型PC/GN复合材料。

关键词： 钻井液漏失   裂缝封堵   堵漏材料   特征参数  

摘要： 井漏是指钻井液大量漏入地层的现象,是油气资源勘探和开发过:程的主要挑战之一。井漏事故的发生不仅会消耗大量钻井液,同时会引发井塌、卡钻等工程事故,严重拖慢钻井进度。目前,最广泛的解决方案是使用物理堵漏材料在裂缝中形成高强度封堵带,而堵漏效果与堵漏材料特征参数密切相关。本文对堵漏材料的摩擦系数、破碎率以及抗压强度进行了测量评价,得出以下结论:1)堵漏材料的颗粒粒径越小、强度越低,摩擦系数越大;2)随着堵漏材料目数、加载压力的增加,破碎率越低;3)随着刚性堵漏颗粒粒径的增加,堵漏颗粒的强度降低。进一步分析发现,当果壳和云母的颗粒粒径增大约53%时,堵漏材料强度降低15%。测试结果为堵漏材料设计以及堵漏模拟实验提供了必要参数和参考依据。

关键词： 数字图像相关技术   随机采样一致性算法   弹性区间自动定位   自动化、非接触式测量   应力及应变   弹性模量及泊松比   最小二乘拟合  

摘要： 为了对材料在拉伸变形状态下弹性模量、泊松比等力学性能参数进行动态的视觉测量,基于数字图像相关技术和随机采样一致性原理,提出了一种针对材料在拉伸变形状态下的应变、弹性模量和泊松比等多种力学性能参数的动态测量和计算方法。首先,利用数字图像相关技术,测量出了材料变形试件点对间的位移、应力及线应变值;其次,基于随机采样一致性原理,自动确定了材料的弹性区间;在变形试件的弹性区间内,运用最小二乘拟合法准确获取了材料的弹性模量和泊松比;最后,常温环境下,对两种金属材料进行拉伸实验,实时计算和显示了试件的变形情况以及试验机拉伸过程中的参数变化量。实验结果表明:采用该方法可以准确地对材料弹性模量和泊松比进行动态视觉测量,且弹性模量测量精度平均可达0.86%,泊松比测量精度平均可达0.97%。研究结果表明:该力学性能参数的动态测量和计算方法基本可以满足工业检测行业材料性能参数的测量精度标准。

关键词： 材料力学   理论课程   实验课程   教学改革   项目式教学  

摘要： 材料力学在理论教学和实验教学过程中仍存在着一些问题,如有些教师的理论教学抽象、脱离实际工程应用,实验教学则简单乏味、缺乏新意。在国际化背景和应用型创新人才培养目标下,理论结合工程实际以及双语教学尤为重要。采用项目式的实验教学方法,通过优化力学实验内容、增加先进测试手段和有限元仿真分析,让学生以团队协作方式参与材料力学的实验课程,可全方位锻炼学生的动手操作能力、语言表达能力和论文撰写能力。

关键词： 聚酰胺10T   碳纤维   注塑工艺   纤维长度  

摘要： 以高温聚酰胺10T(PA10T)为基体,制备碳纤维增强聚酰胺10T复合材料(PA10T/CF),研究复合材料注射成型的工艺参数对复合材料力学性能的影响。通过对复合材料的纤维保留长度进行分析,得到最佳平均保留长度为295μm,同时得到优化的注塑工艺参数为注塑温度330℃,注塑压力50%(注射压力最大值的50%),注射速率70%(注射速率最大值的70%),保压压力50 MPa,模具温度30℃。分析扫描电子显微镜(SEM)表征结果可知,不同纤维含量的PA10T/CF复合材料采用优化工艺参数成型时,其样品断面呈韧性断裂且CF均匀良好地分散。

关键词： 道路工程   智能感知器件   离散元模拟   沥青路面   力学特性  

摘要： 埋入式智能感知器件势必会与路面沥青混凝土材料产生交互影响,为研究器件布设深度、数目、形状以及分散情况对沥青路面材料力学特性及破坏形式产生的影响,利用PFC2D数值模拟软件,从细观角度出发,采用离散元数值模拟的方法建立了在单轴压缩模拟试验条件下沥青试样埋入智能感知器件后的离散元模型,通过模拟沥青混凝土试样在不同影响条件的破坏模式,分析了不同路面埋设深度、器件数目、器件形状和分散状态对含智能感知器件沥青混凝土试样的力学特性及破坏形式的影响规律。研究结果表明:内含智能感知器件的沥青混凝土试样的力学特性及破坏形式受器件数目影响较大,且试验过程中产生的应力集中现象多发生于感知器件边缘与沥青混合料接壤处;器件单元的形状外轮廓会对试样裂缝的开展产生引导作用,矩形感知器件影响下的沥青混凝土试样,其破坏裂缝多呈“V”字形开展,而梯形的智能感知器件在相同的试验条件下容易诱发试样内部产生沿梯形侧边45°的斜裂缝。在各种因素影响条件下,含智能感知器件的沥青混凝土试样以3个器件在试样中呈对角分布状态时的强度最低,稳定性最差,此种分散情况会造成试样最大化程度的破坏。

关键词： 水泥基材料   羟基化石墨烯   渗透结晶型防水材料   分散性   力学性能   抗渗性能  

摘要： 使用羟基化石墨烯(HO-G)改性水泥基渗透结晶型防水材料(CCCW),不仅能够提升结构整体的力学性能,还能在一定程度上降低成本。本文研究了木质素磺酸钠(SL)对HO-G分散能力的影响和HO-G对CCCW力学性能的影响。结果表明:当m(HO-G)∶m(SL)=1∶4时,HO-G在Ca(OH)2中的分散性最佳;当HO-G掺量为0.03%(质量分数)时,HO-G砂浆试件的3、28 d抗压强度较基准试件分别提升了37.69%、33.05%,3、28 d抗折强度分别提升了17.31%、31.52%,HO-G改性后的CCCW涂层试件较单独掺加CCCW涂层试件的抗渗压力比提高了127个百分点;SL能够促进HO-G在水泥基材料中的分散,HO-G在砂浆基质中发挥了填充作用和模板作用,增强了水化产物的密实度,进而提高了材料的力学性能。