铁电陶瓷的单电畴力学模型

物理实验证实铁电陶瓷的畴变是一个复杂的物理渐变过程,因此论文中引入了电畴翻转体积分数来表征这一过程,以电畴翻转体积分数为内变量,建立了考虑电畴翻转体积分数的铁电材料本构关系。接着提出了单电畴力学模型,把极化后的铁电试样看作横观各向同性单电畴的均匀材料。利用考虑电畴翻转体积分数的铁电材料本构关系,根据部分实验数据,拟合出电畴翻转驱动力与电畴翻转体积分数之间的强化关系曲线。然后根据标定出的强化关系曲线计算铁电试样在力电载荷下的响应。理论预测与实验结果符合良好。

趣味力学通识选修课初探

为了让更多的学生了解生活和工程中的一些力学现象,感受力学的精妙,科普力学知识,开设了趣味力学通识选修课。以理论联系实际的方法,通过选用大量有趣的力学现象,介绍了涉及理论力学、材料力学、流体力学和振动力学相关的知识点,从而开阔了学生视野,增强了学生对力学课程的兴趣和对自然科学的探索精神。

空心玻璃微珠填充环氧树脂复合材料力学性能

对不同填充质量比的改性空心玻璃微珠(HGB)/环氧树脂复合材料进行了拉伸、压缩准静态实验。研究了改性空心玻璃微珠不同填充量对复合材料密度、弹性模量、拉伸强度和压缩强度的影响,并分析其应力松弛。实验发现,材料的各项数据随填充比增加均有所降低。空心玻璃微珠的填入使材料表现出脆性破坏,但破坏前有较大的变形,破坏后回弹率大,说明玻璃微珠的填充增强了材料的弹性。HGB/环氧树脂复合材料具有明显的应力松弛现象,且填充比越高,应力松弛速率越大,可见HGB/环氧树脂复合材料具有明显的黏弹性。

泡沫铝-环氧树脂互穿相复合材料压缩力学性能

通过一系列准静态压缩实验研究了纯泡沫铝、纯环氧树脂及三种不同体积分数的空心玻璃微珠(HGB)泡沫铝-环氧树脂互穿相复合材料(IPC)等五种材料压缩的变形过程和破坏形貌,分析了其破坏机制,并对三种IPC进行了应力松弛实验。通过绘制应力-应变曲线,分析了其变化规律,得出了有效弹性模量、屈服极限等力学性能及能量吸收特性。结果表明:三种IPC的有效弹性模量、屈服极限及比强度、比刚度均较纯泡沫铝有较大的提高,泡沫铝-环氧树脂的单位体积吸能率最大,且吸能率随空心玻璃微珠体积分数的增加而减小。泡沫铝-环氧树脂IPC有效弹性模量的预测结果与实验值较为符合。应力松弛率随空心玻璃微珠体积分数增加而增大。

焊接金属空心球单轴压缩实验研究

球基轻质多孔材料的单球基元有多种构建形式,四点焊接金属空心球(Metal HollowSphere,MHS)是其中一种特殊类型。对四点焊接的金属空心球进行了单轴压缩实验。由于其中某些空心球在焊接时出现了孔洞,故分别做了完整和焊接出现孔洞的两种情况下的多组实验,得出了焊缝与水平面夹角θ成不同角度时压缩的名义应力-应变曲线。对比了各种夹角θ情况下的弹性模量、屈曲应力。根据实验结果,得出了θ=45度时其首次屈曲应力最大的结论。通过简化模型给出了其原因,并定性地分析了二次屈曲的问题。另外,结合实验现象分析了金属空心球在压缩时的屈服和屈曲过程。同时,对焊接完整和焊接出现孔洞两种情况进行了对比,发现有孔洞时其首次屈曲应力更低。以上结果对球基多孔材料的研究具有参考价值。

基于工作过程的高职课程开发的思考

基于工作过程的课程开发是我国高等职业教育教学模式转型背景下课程建设的重要内容。文章分析了目前高职院校课程改革的现状,指出了影响课程开发质量的几个重要因素,并在此基础上提出了新型的职业教育课程发展方向。

薄壁金属球壳及其组元压缩大变形研究

对薄壁金属球壳及组元模型(SC(square cumulation)、HC(hexagonal cumulation)和FC(face-centered cumulation)三种组元模型)进行大变形压缩研究,分别得出各自的压缩力学性能:单个球壳受单轴压缩其名义应力应变关系初始为线性,然后会出现两次局部屈曲,在变形过大时会发生非轴对称变形;SC、HC和FC三种组元模型压缩名义应力、应变关系初始也呈线性,然后趋于平缓,其中SC和HC组元发生了非对称变形,而FC组元发生了对称变形;得出各自的名义弹性模量和屈服极限。以上内容对空心球基多胞材料的研究和应用具有参考意义。

铁电陶瓷微观电畴演化的成核率模型

大量的实验已经证实电畴翻转是铁电材料非线性和迟滞性本构曲线的根本原因.根据这些描述电畴运动的物理实验结果,提出了成核率模型来模拟铁电材料的非线性本构行为.进一步由模型建立了基于微观电畴运动的电畴翻转体积分数演化方程.应用该模型得到的理论计算结果与实验数据的比较表明,模型能够描述铁电材料的非线性本构行为.同时模型所揭示的微观电畴成核的演化行为可进一步的指导宏观唯象模型的建立与改进.

HGB/EP复合泡沫材料界面破坏模拟研究

空心玻璃微珠(HGB)/环氧树脂(EP)复合泡沫材料是一种新型的结构功能双重材料,其两种材料相互间的黏结性能对复合材料的力学性能有较大的影响。通过设计玻璃与环氧树脂的黏结力实验测得了黏结力与变形的关系。建立玻璃微珠与环氧树脂的数值模拟模型,采用实验所得数据在其间设置黏结单元,对六种情况下的模型施加拉伸和压缩均布载荷进行数值模拟,考察两种材料间界面的变形和破坏情况,研究了界面破坏时复合泡沫材料所受的极限载荷,分析了极限载荷随玻璃微珠半径及填充比的变化规律,发现其与相关文献实验结果一致。

HGB周期增强复合材料有效性能及界面应力场数值分析

采用周期和对称理论将空心玻璃微珠(HGB)周期增强环氧树脂复合材料模型简化为立方体元,利用有限元方法,分析了微珠填充比、壁厚两个因素对材料宏观有效弹性模量及泊松比等弹性常数的影响规律,并研究了材料界面应力场分布情况。研究发现,材料宏观有效弹性模量及泊松比均与微珠填充比、壁厚密切相关;它们之间的关系遵循提出的Φ-t等效原理。并得出界面脱黏现象主要是由界面处径向应力造成的。

空心玻璃微珠/环氧树脂复合材料简支冲击实验研究

制备了质量不同配比改性空心玻璃微珠(HGB)填充环氧树脂复合材料,对该材料标准试件进行了摆锤冲击实验,得出了不同配比材料的冲击韧度,并使用SEM观察了冲击断口的断面形貌。实验发现,玻璃微珠含量为2%的复合材料冲击韧度最小,此时材料抗冲击性能最差;而当含量超过2%,复合材料的冲击韧度会随玻璃微珠含量增加而增大;断面上玻璃微珠在基体中有拔出、断裂和破碎三种状态,以断裂破坏的玻璃微珠为主导破坏形式。以上实验发现对此类复合材料的研究和应用具有参考意义。

纳米夹杂复合材料的有效反平面剪切模量研究

基于Gurtin-Murdoch表面/界面理论模型,利用复变函数方法,获得了考虑夹杂界面应力时夹杂/基体/等效介质模型的全场精确解,发展了能够预测纳米夹杂复合材料有效反平面剪切模量的广义自洽方法,给出了复合材料有效反平面剪切模量的封闭形式解.数值结果显示:当夹杂尺寸在纳米量级时,复合材料的有效反平面剪切模量具有尺度相关性,随着夹杂尺寸的增大,论文结果趋近于经典弹性理论的预测值;夹杂尺寸对于有效反平面剪切模量(论文结果)的影响范围要小于其对有效体积模量与剪切模量(各向同性材料)的影响范围;有效反平面剪切模量受夹杂的界面性能和夹杂刚度影响显著.