尼龙6/纳米SiO_2复合材料力学性能研究

通过原位聚合合成法制备了综合性能很好的尼龙 6 纳米SiO2 复合材料 .与自制纯尼龙 6相比 ,当纳米SiO2 的含量在 3 .6%时力学综合性能最优 ,拉伸强度提高了 18% ;断裂伸长率提高了 3 5 % ;U型缺口冲击强度提高了 13 % ;弹性模量提高了 19% .随着纳米SiO2 含量的增加 ,各种力学性能都呈现出先增加后减小的趋势 ,同时对这些趋势进行了讨论 。

相对密度对泡沫铝力学性能和能量吸收性能的影响

对不同相对密度的两种胞孔结构———开孔和闭孔泡沫铝进行了单轴压缩试验,研究了相对密度对泡沫铝力学性能和能量吸收性能的影响。结果表明:随着相对密度的增大,泡沫铝的屈服强度与流动应力也相应增加,通过对本实验结果进行拟合,得出泡沫铝的屈服强度与相对密度的关系式。泡沫铝材料吸收的能量随着应变量的增大而增加,在相同应变量下,高密度开孔泡沫铝的吸收能比低密度闭孔材料多。吸能效率反映材料本身的一种属性,高的理想吸能效率表明泡沫铝是一种优良的吸能材料。

PA6/SiO_2纳米复合材料的动态力学性能研究

在相同的聚合条件下,用三种不同方法制备了PA6/SiO2 纳米复合材料及纯PA6,并对其动态力学行为进行了研究和比较.实验结果表明:加入纳米二氧化硅后,复合材料γ、β松弛峰峰值往高温方向移动.用改进方法制备的PA6/SiO2纳米复合材料的动态储能模量明显高于纯PA6及其它方法制备的复合材料,这对纳米复合材料制备方法的设计有一定的参考价值.

泡沫镍力学性能的实验研究

本研究在室温下控制位移,先以5mm/min的位移速度对泡沫镍进行了单轴拉伸、压缩实验,然后在不同应变率情况下进行了一系列单轴拉伸实验,得到了相应的应力—应变曲线,讨论了材料的应变率相关性。结果表明在普通拉伸试验范围内(准静态),改变变形速度会影响应力—应变曲线,屈服应力、强度极限随变形速度增大而下降;单轴拉伸时,应力应变关系明显分为线弹性变形、塑性变形、线性硬化和破坏4个阶段;单轴压缩时,具备其他泡沫材料受压典型应力—应变曲线的3阶段特征,即明显的弹性变形段、屈服平台段和紧实段。

开孔与闭孔泡沫铝的压缩力学行为

研究了开孔与闭孔两种胞孔结构不同、制备工艺不同的泡沫铝在准静态压缩载荷下的压缩响应曲线。结果表明:开孔与闭孔泡沫铝压缩应力-应变曲线均具有多孔泡沫材料明显的三阶段特征,即线弹性段、塑性屈服平台段及致密段;相对密度对泡沫材料的力学性能(如杨氏模量、屈服强度)有很大影响;在准静态下,开孔泡沫铝表现出明显的应变率效应,而闭孔泡沫不如开孔敏感;泡沫铝材料表现为弱的各向异性;胞孔结构影响两种泡沫材料的压缩响应曲线。

水泥红土的力学性能试验研究

通过对不同水泥掺入比 ,不同龄期的水泥红土的无侧限抗压试验 ,分析了水泥红土的无侧限抗压强度和模量随水泥掺入比及龄期的变化规律 ;并对水泥红土全应力应变曲线的特性进行了总结 .

分数指数模型的热力学分析及其应用

本文论证了两种经典粘弹性固体模型的等价性并指出了其存在的问题。给出了热力学对分数指数模型 [1]参数的限制条件。计算与实验结果比较表明:因为该模型具有适当多的参数,采用同一组参数可以做到同时与同一材料的蠕变和松弛试验结果很好吻合;并能做到松弛模量和蠕变柔量的Stieltjes卷积近似等于单位阶跃函数;在很宽广的频率范围内能同时很好地模拟真实材料的存储模量和损耗模量。由于其计算速度快,能与大多数真实材料的性能实验结果相拟合,可以广泛应用于工程实际中的粘弹性静力和动力问题的计算。

微观力学中的平均场理论

在连续介质微观力学中,有两类基于微结构信息确定非均匀介质有效性能的基本理论:基于物理的平均场理论和数学的渐近均匀化理论.综述了平均场理论的研究概况和近期进展;探讨了多尺度力学和宏观-微观关系;简介了弹性、热弹性和热粘弹性有效性能的推导思路;阐述了均匀化理论研究的重要意义及其在设计、计算和优化中的应用前景.

代数多重网格法在岩体力学有限元分析中的应用

代数多重网格法具有存贮量小、收敛精度高和计算时间少等优点,将代数多重网格方法引入到岩体力学有限元计算领域,论述了基于单元聚集和能量极小意义下适于岩体力学有限元求解的代数多重网格粗化策略与插值算子,并详细描述了相应的代数多重网格算法。数值试验表明:在岩体力学与工程问题的有限元数值计算中,代数多重网格求解法是高效的、适用的,较直接法和其他常用迭代方法具有明显的优越性。

线弹性动力学中的最小势能原理(含最小余能原理)

线弹性静力学中有最小势能原理和最小余能原理,但只适用于物体或结构在给定约束条件下处于稳定平衡状态的情况,而在一般情况下动力学问题不可能存在稳定平衡状态,因此在动力学领域中是否存在最小势能原理值得认真考虑.本文对动力学问题中存在最小势能原理的可能性进行了探讨,并以摆脱了“平衡态”和“稳定态”的限制的最小功耗原理为理论基础,导出了线弹性动力学中的最小势能原理和最小余能原理.给出了计算实例,结果正确.因此在线弹性动力学中存在瞬时意义下的最小势能原理和最小余能原理.但其含义与静力学中的最小势能原理和最小余能原理并不相同.其主要区别在于:动力学中的原理适用于不稳定过程之任一瞬时,其“最小”是指“当时(即该瞬时)所有可能值的最小”.而静力学中的最小势能原理则只适用于稳定平衡状态,其“最小”是指系统从不稳定最后达到稳定平衡的整个过程中所有“真实值中的最小”.即前者是“当时的最小”,后者则是“全过程中的最小”.这两类变分原理可成为线弹性动力学中各种变分直接解法的理论基础.

论连续介质微观力学的经典理论

对连续介质微观力学中的几个主要经典理论和有效性能的界限进行了讨论.采用夹杂基体模量对比度不同的 两成分颗粒增强(或增韧)复合材料的例子阐明了经典理论的应用范围,得到了一些重要的结论.

三维弹性力学问题中有限元方程的预处理方法

针对三维弹性问题中有限元方程的数值求解,建立了一类简单且实用的代数多重网格预处理共轭梯度法(AMG＿CG法),详细描述了相应代数多重网格方法的粗化技术及网格转移算子的构造.由于该预处理方法能有效地降低刚度矩阵的条件数,使刚度矩阵的谱分布更集中,从而大大提高了计算效率.数值结果表明,AMG＿CG法对求解三维弹性问题有限元方程是十分有效和健壮的.

岩石力学三维有限元分析的代数多重网格求解法

多重网格法是一种求解由偏微分方程边值问题所导出的代数方程组的快速算法,几何多重网格法存在某些缺陷,影响它的推广应用。采用代数多重网格法求解岩石力学三维有限元离散线性方程组,简要介绍代数多重网格三维粗网格形成方法与三维插值算子,利用研制的基于代数多重网格法的三维有限元程序进行—系列数值试验。结果表明：代数多重网格法求解各种复杂计算条件下岩石力学三维有限元方程时具有良好的收敛特性和较强的适应能力,计算效率远高于直接法求解器,为大规模岩土工程三维有限元分析提供一种快速有效的方法。

泡沫铝结构对其拉伸力学性能的影响

研究了开孔与闭孔两种胞孔结构的泡沫铝在不同相对密度下的准静态拉伸力学性能,并与单向压缩性能进行了对比。结果表明：开孔和闭孔泡沫铝的拉伸曲线由线弹性变形段和塑性变形段组成,线弹性变形段很短,塑性屈服中没有出现明显的屈服点；高密度的开孔泡沫铝的杨氏模量、抗拉强度较低密度的闭孔泡沫铝要大；随着相对密度的增大,两种结构泡沫铝的力学性能均明显增强,符合Gibson和Ashby关系式,泡沫铝在准静态下的抗拉强度比抗压强度略低,而拉伸杨氏模量比压缩杨氏模量大得多。

孔隙率对气凝胶力学性能的影响(英文)

建立了考虑孔隙率影响的气凝胶的本构方程,分析了孔隙率对其有效弹性模量、体积模量和气凝胶固体网络骨 架上应力的影响.结果表明孔隙率越大,固体骨架承受的应力越大;有效弹性模量、体积模量随孔隙率的变化而变化;同 时气凝胶干燥过程中,由于蒸发,孔中的液体不断被气体取代,导致作用在固体和液体上应力重新分布.容易造成干裂.

微观力学中的对应原理

在连续介质微观力学中,有两类基于微结构信息确定非匀质介质有效性能的基本理论:基于物理的平均场理论和基于数学的渐近均匀化理论.讨论了采用渐近均匀化理论求解具有孔洞的、具有周期性微结构的线弹性复合材料的有效弹性张量的提法、解法和步骤.以渐近均匀化方法为例。

离散化势函数计算:一种快速分子动力学方法

提出一种快速的分子动力学计算技术——离散化势函数计算方法.使用Lennard-Jones势对微正则系综下多个 液态氩原子系统进行了模拟,验证了离散化势函数计算方法的正确性和有效性.发现使用这种计算方法,可使分子动力 学计算加快约2.5倍.

对《材料力学》课程教学的几点浅见

《材料力学》课程是一门重要的技术基础课,在基础课与专业课之间起着承上启下的作用。笔者在几年的教学实践中,发现在教学中运用比较的方法,可获得较好的效果;针对不同内容选择教学方法可顺利完成教学任务,提高教学效果;将理论与工程实际相结合,可培养学生的理论应用能力。

缺陷对多胞固体力学性能的影响

研究缺陷对多胞固体材料力学性能的影响,为此类材料的设计、制备工艺提供一定的理论指导.将胞壁抽象成理想弹性波纹梁,利用连续介质力学方法,建立了同时包含胞壁弯曲和胞壁缺省缺陷的多胞材料的力学模型,导出了多胞固体体积模量、剪切模量和弹性模量随缺陷、相对密度变化的表达式.胞壁弯曲和胞壁缺省对多胞固体产生极大影响,多胞材料的体积模量、剪切模量和弹性模量随胞壁弯曲程度、胞壁缺省的增加显著下降.

重力场中曲折杆系的非线性弯剪力学响应

引入固端弯矩调整系数的概念 ,结合空间矩阵位移法与对连续的非线性数学方程进行离散处理的差分法 ,研究了大曲率弹性杆件的弯剪力学行为 。