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关键词： 颗粒增强金属基复合材料   随机源   材料随机性   多尺度有限元  

摘要： 20%(体积分数)SiC_(p)/2009Al复合材料的准静态拉伸实验结果表明,其失效应变等力学参数具有明显的分散性。采用多尺度有限元的方法研究了两类随机源对20%SiC_(p)/2009Al宏观力学性能的影响。通过对一系列含随机源的细观多颗粒代表体积单元模型进行准静态拉伸模拟,得到了材料失效应变和断裂能各自的随机分布特征及两者之间的相关性特征,然后结合宏观试样模型,实现了实际材料内不同区域材料性能随机性的表征。研究表明,宏观有限元结果与实验数据的吻合性较好,且由于考虑了随机源的影响,宏观有限元结果还能够很好地模拟失效应变等的分散性特征。

关键词： 材料科学   工程导向   教学体系  

摘要： 阐述材料科学课程的特点、教学设计、教学实践,包括以工程实际为导向、注重教学理念,以综合能力为目标、优化教学内容,重构教学体系、建立实践平台、改进教学模式、多种考核方法相结合。

关键词： 纤维增强复合材料   孔隙   力学性能  

摘要： 纤维增强复合材料(FRCs)由于其优异的力学性能被广泛应用于以航空航天为代表的高端装备制造领域。然而,在FRCs的加工过程中,经常会形成孔隙,从而对复合材料的物理和力学性能造成很大的影响。因此认识到FRCs中孔隙的重要性,并系统分析孔隙对机械性能的影响是非常必要的。本文总结了国内外相关孔隙对FRCs的不同力学性能的研究,其中包括层间剪切、拉伸、压缩和弯曲强度以及断裂韧性和疲劳寿命,为更好地理解孔隙的影响,并合理利用孔隙制备更高性能的轻质高强FRCs提供参考。

关键词： 评述   材料科学基础学科   晶界偏析   界面相   纳米晶金属材料   热稳定性   力学性能  

摘要： 介绍晶界偏析理论并总结了三种经典平衡偏析理论模型,简述晶界偏析工程理论和晶界偏析对材料力学性能的影响、讨论晶界偏析与界面相的关系并详细阐述了“界面相”。根据原子尺度界面结构特征将界面相分为六类,介绍了由晶界热力学决定的界面相转变。界面相转变后在晶界处形成新结构,而新界面结构根据其不同性质既可能提高材料性能,也可能产生不利的影响。晶界处的Ⅵ型界面相(如非晶晶间膜)抑制裂纹形核和降低晶界损伤,而削弱晶界处原子键强度的Ⅱ型界面相和Ⅲ型界面相(如Ni合金晶界处成分为Bi的双原子层界面相)产生晶界脆化。同时,纳米晶金属材料的强度高但是热稳定性和塑性较差,一直是研究的热点。界面相使晶界能显著降低和钉扎晶界而优于晶界偏析,因此界面相能显著提高纳米晶金属材料的热稳定性。而非晶晶间膜(Ⅵ型界面相)作为位错的形核点和吸收体,可提高纳米材料的延展性。同时,非晶晶间膜能提高晶界抗剪切能力,抑制纳米晶金属材料的晶粒滑动和旋转,从而进一步提高纳米晶金属材料的强塑性。最后,总结了晶界偏析和界面相对材料性能的调控并展望了以后的发展。

关键词： Ti55531合金   多孔材料   选区激光熔化   热处理   显微组织   力学性能  

摘要： 通过XRD、OM、SEM和压缩实验等方法,研究了热处理对选区激光熔化制备Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr(Ti55531)合金多孔材料组织和力学性能的影响。结果表明,在750~900℃之间进行固溶处理随后于500~600℃之间进行时效处理,Ti55531合金多孔材料的孔梁组织由α相和β相组成。随着固溶温度升高,孔梁中初生α相含量减少,次生α相含量增加,孔梁母材抗压强度升高但塑性降低,造成其韧性变差。随着时效温度的升高,孔梁中初生α相形状、尺寸和含量无明显变化,次生α相的含量减少而尺寸增加,孔梁母材抗压强度降低,塑性增加,使其韧性提高。Ti55531合金多孔材料抗压强度与其孔梁母材韧性密切相关,通过热处理调节孔梁母材强度和塑性匹配,提高其韧性,能够有效改善多孔材料的压缩强度。

关键词： 实验教学   教学过程   材料力学性能   硬度实验  

摘要： 以本科课程材料力学性能必做硬度实验为研究对象,分析传统实验教学存在的问题和不足,运用现代教学工具和理念,从学生实际情况出发,对教学材料、课堂内容和成绩评定三方面进行了系列改进。以期提高学生解决问题的动手实践能力和探究性思维,对工科实践教学具有普适借鉴意义。

关键词： 材料力学   构件强度   疲劳强度   表面处理   热处理  

摘要： 在材料力学领域中,构件的疲劳失效是一种普遍存在的问题。疲劳失效通常是由于构件在长期的交变载荷作用下发生裂纹、扩展,最终导致构件的破坏。因此,提高构件的疲劳强度和寿命是一项非常重要的任务。在材料力学领域,有许多物理性技术措施可以用来提高构件的疲劳强度,如表面处理技术、热处理技术、界面改性技术等。这些技术措施可以通过改变材料的组织结构、化学性质和物理性质等方面来提高构件的抗疲劳能力。本文将对这些物理性技术措施进行探讨和总结,以期为构件疲劳强度的提高提供一些有益的参考。

关键词： 工程水泥基复合材料   膨胀剂   收缩率   力学性能   峰值应变   韧性  

摘要： 工程水泥基复合材料(ECC)具有较好的延性和抗拉性能,但成型收缩率较大,容易导致试件成型开裂,严重影响结构的耐久性。在ECC中掺入高性能硫铝酸钙(HCSA)膨胀剂以减小ECC成型收缩率,研究了不同掺量的膨胀剂对ECC收缩率和力学性能的影响。结果表明:膨胀剂掺量为6%~8%(质量分数,下同)时可明显改善ECC的收缩率,膨胀剂掺量过高会使ECC出现膨胀现象;膨胀剂掺量为4%~6%时可明显提高ECC的抗压强度,但对抗拉强度影响较小;膨胀剂掺量为2%~4%时可明显提高ECC的剪切韧性,但对抗剪强度影响较小;膨胀剂掺量为6%~8%时可明显提高ECC的极限弯曲强度。

关键词： “互联网+”   材料力学   教学改革  

摘要： 《材料力学》作为高校机械类专业学生本科必修的一门理论基础课程,在“互联网+”的发展背景下,将“线上学习”与“线下学习”相融合是一项重要措施。基于此,本文作者提出的新型教学方法实现了网络教学与传统教学优势资源的有效结合,充分利用在授课前、授课中以及课后学习时间促进学生学习主动性,提高学生学习积极性,培养学生创新能力与综合素质。

关键词： 碳纤维   聚苯乙烯   阻燃性能   保温性能   力学性能  

摘要： 为提高聚苯乙烯(PS)的阻燃性能,采用碳纤维(CF)改性PS制备保温阻燃型PS/CF复合材料,研究PS/CF复合材料的力学性能和热稳定性。结果表明:随着CF的加入,PS/CF复合材料的阻燃性能、力学性能和热稳定性不断提高,保温性能有所降低。随着CF掺量的增加,PS/CF复合材料的导热系数逐渐增大,阻燃性能不断提高,压缩强度、抗拉强度、断裂弯曲负荷和抗冲击强度逐渐增大,热稳定性提高。CF的掺量8%时,PS/CF复合材料的综合性能优异且满足建筑保温材料相关标准要求,PS/CF复合材料导热系数为0.0359 W/(m·K);阻燃性能达到B1级;压缩强度、抗拉强度、断裂弯曲负荷和抗冲击强度分别为110 MPa、0.15 MPa、25 N和1.1 kJ/m2;尺寸稳定性为0.9%,初始热降解温度提高50℃,质量残余量提高26.9%。