计算机断层扫描技术在混凝土细观力学中的研究进展与热点分析

混凝土作为一种典型非均质多相材料,其宏观性能取决于细观乃至微观结构组成及各组分基本物理力学性能,计算机断层扫描(computed tomography, CT)技术因其无损、高效及高精度等特点,在混凝土细观力学研究中有着得天独厚的优势。综述了光学技术、声波技术及CT技术在混凝土细观力学试验中的研究进展,对比了三者的优势与局限性;从图像获取、图像处理、三维重建与模型建立等3个步骤详细论述了基于CT图像的混凝土细观模型建立;利用CiteSpace软件可视化分析CT技术在混凝土细观力学中的研究热点;对CT技术与数字图像技术在混凝土细观力学的研究进行了总结与展望。     

树枝状非连续界面相对碳／铝复合材料力学性能的影响

以弹塑性力学理论,断裂力学理论及非线性有限元理论为基础,根据材料实验和观察的现象及数据,采用有限元分析方法,建立了树枝状非连续界面相有限元计算模型,分析碳／铝复合材料界面反应产物对复合材料力学性能的影响,阐述了非连续界面影响材料强度的机理,并将该界面细观的不连续结构和复合材料宏观的力学性能联系起来。     

松质骨拉伸破坏细观分析

在对松质骨力学性能实验及拉伸扫描电镜观察实验的基础上,从细观的角度探讨松质骨的变和破坏现象。在此基础上,运用细观力学模型对松质骨压缩及拉伸的力学行为进行了分析,得出了弹性模量与相对密度的关系,与实验结果基本吻合。     

三维正交纤维复合材料弹性性能细观力学分析

对三维正交编织纤维增强复合材料的弹性性能进行了细观力学分析．提出了这种材料的一种细观力学分析模型，推导了其主拉伸弹性模量和主泊松比的计算公式，并用实验数据对弹性模量计算公式进行了验证     

金属基复合材料及其细观力学行为的研究进展

复合材料是由两种或两种以上组分材料所组成的新材料。复合材料作为先进材料具有许多传统材料无法比拟的优越性，如高比强、高比模等。因而，近年来对它的研究和应用得到了迅速发展，在航天航空、建筑、交通、机械、化工设备等诸多领域的应用越来越广泛甚至已成为许多高科技领域的支撑材料。至今，在复合材料力学方面已经进行了大量的工作，但一般均建立在连续介质力学基础上，细观力学分析方法从理论上对材料的性能进行估算，是复合材料研究和开发的一个重要手段。近年来复合材料细观力学用于宏观性能的预测得到迅猛发展，本文对金属基复合…     

智能复合材料的增韧机理与能量释放率

基于细观力学方法分析了智能复合材料中的微裂纹与夹杂的相互作用，导出了裂纹扩展的能量释放率，分析了形状记忆合金的多机理联合增韧作用．研究表明，智能复合材料具有相变和异性夹杂的双重增韧机理，而且其韧度可由外部条件控制，因而有可能使这种复合材料展示出超级力学性能     

基于Mori-Tanaka方法的炭纤维水泥砂浆力学性能研究

运用Eshelby等效夹杂原理和Mori-Tanaka方法,从细观力学的角度研究炭纤维水泥砂浆复合材料(CFRM)的力学性能,推导出CFRM力学参数表达式。根据CFRM中炭纤维和水泥砂浆的弹性模量和泊松比,分别计算得到炭纤维体积分数为0.3%、0.6%、0.9%时CFRM的力学性能参数值。同时通过实验测得不同炭纤维配比条件下的CFRM力学性能参数值。理论计算与实测的结果对比表明,Mori-Tanaka方法适用于炭纤维含量较低的CFRM复合材料力学性能研究,当炭纤维含量增大时,炭纤维在水泥砂浆中的分布不均匀导致计算结果与实测结果的误差增大。     

细观参数对纤维增强金属基复合材料宏细观力学性能的影响

B纤维、SiC纤维增强Al基及Mg基复合材料的微观参数对宏观性能具有重要影响.基于细观力学理论,利用代表性体积元(RVE)建立极坐标复合材料宏细观弹塑性本构模型,采用有限元法研究了Al基和Mg基复合材料的基体材料、纤维种类、纤维体积分数对复合材料整体力学性能的影响.研究结果表明:基体材料遵循自身弹塑性变化规律并引起复合材料整体的弹塑性变形,纤维保持其线弹性性能,在拉伸过程起主要承载作用;基体材料及纤维体积分数对复合材料力学性能的影响效应更强;利用宏细观本构模型计算获得的复合材料应力值与试验值接近,误差不超过2.5%.     

粘性各向异性材料本构方程的研究

根据弹性理论以及流体不可压缩的条件，分析了粘性复合材料的力学性能．得出粘性材料各向异性、正交各向异性、横观各向同性本构方程．通过细观力学研究，导出材料的粘性参数坊，η11，η12，η22,η23与基体流的粘性、纤维的面积比及纤维体积含量的函数关系．     

单向短纤维增强复合材料纵向弹性模量预测

建立含单纤维和基体的双圆柱复合材料细观力学模型,采用基体剪应力的Lame形式推导得到纤维轴向应力计算方程和纤维长度影响因子λ的表达式。依据纤维长度影响因子和混合定律得到了单向短纤维增强复合材料纵向弹性模量的计算公式,探讨纤维长径比和体积分数等细观结构参数对材料纵向弹性模量的影响。将计算公式得到的材料纵向弹性模量与Halpin-Tsai和Darlnigton方程得到的结果与实验值进行了对比。结果表明,计算公式预测值更接近于实验值。     

三维正交纤维复合材料的剪切模量与非主轴本构方程

本文对三维正交编织纤维增强复合材料的剪切模量进行了细观力学分析，提出了一种细观力学分析模型，得出了这种材料的剪切模量混合律和非主轴方向上的本构关系。图４、参４。     

复合材料层间基体铆接与层间剪切强度的关系

采用一种新的实验测试方法研究织物增强复合材料层合板的层间剪切强度,对该测试方法作了理论分析并建立了数学模型.提出了织物增强复合材料层合板中基体层间铆接的存在.采用不同经纬密度的织物作增强材料,研究了铆接与层间剪切强度的关系.为织物增强复合材料的细观力学设计提供了依据.     

颗粒增强聚合物复合材料损伤模型

研究了颗粒增强聚合物复合材料的力学行为,研究得知:材料屈服、裂纹形核、扩展与贯通直至最终断裂是一逐渐劣化过程,而损伤理论正是这一劣化过程的良好描述.通过假设自由能和耗散势函数,导出了损伤演化规律,与实验比较,模型和试验结果基本符合.进一步采用改进的Dugdale模型,重点研究损伤对GB/PPO复合材料宏观裂纹起裂的影响,通过建立损伤模型来描述材料的劣化行为和裂纹扩展,结果表明,损伤区域严重影响裂尖的性能,材料损伤对宏观裂纹起裂影响不可忽略.     

织物增强复合材料层间基体铆接与层间剪切强度的关系

采用一种新的实验测试方法研究织物增强复合材料层合板的层间剪切强度，对该测试方法作了理论分析并建立了数学模型．提出了织物增强复合材料层合板中基体层间铆接的存在．采用不同经纬密度的织物作增强材料，研究了铆接与层间剪切强度的关系．为织物增强复合材料的细观力学设计提供了依据．     

石墨烯增强铜基复合材料强度及机理研究

为了提升金属基复合材料的力学性能,采用FSP（friction stir processing）方法制备铜/石墨烯复合材料,通过金属显微组织观察试验和力学试验对试样进行分析,探究搅拌工具转速和石墨烯添加量对复合材料微观组织特征、抗拉强度的影响规律,并对复合材料的强化机理进行研究。结果表明,石墨烯对铜基体的作用主要体现在载荷传递和阻碍铜基体中的位错运动和晶界长大方面,随着石墨烯的引入,焊核区晶粒发生了明显细化;晶粒细化的原因是搅拌工具的机械搅拌作用和晶粒再结晶过程中石墨烯对晶粒长大产生了阻碍作用;与母材相比,铜/石墨烯复合材料的抗拉强度提升了5%,最高可达277.49 MPa。因此,采用FSP方法可制备性能良好、石墨烯分布均匀的铜/石墨烯复合材料,新方法有效提升了铜合金材料的力学性能,可为复合材料的广泛应用提供理论基础和技术参考。     

苎麻纤维用于钢轨轨端绝缘材料的研究

以苎麻纤维为增强相 ,酚醛为基体 ,研制铁路钢轨轨端绝缘片 .测试和分析了苎麻在不同处理条件下的绝缘材料宏观力学性能和电性能 .     

透微波AlN-BN复合陶瓷介电性能研究进展

简述了透微波材料的介电性能要求,综述了AlN-BN复合陶瓷材料介电性能的研究进展,分析讨论了AlN-BN复合材料的制备工艺、极化机理、影响因素,最后对改进AlN-BN复合材料的介电性能的研究方向提出了展望.     

Influence of alkaline treatment and fiber loading on the physical and mechanical properties of kenaf/polypropylene composites for variety of applications

Due to current trend and increasing interest towards natural based fiber products, Kenaf (Hibiscus cannabinus) fibers have been used for the developments of many products. Therefore, Kenaf fiber-reinforced composites have been widely used in engineering and industrial applications. The present work deals with the fabricating and characterization of untreated and treated kenaf/polypropylene (PP)-reinforced composites. Composites of PP reinforced with treated and untreated kenaf fibers were fabricated using the injection molding technique. Different fiber loadings of 10, 20, 30, 40, 50 wt% treated and untreated kenaf composites were also prepared. X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and thermo gravimetric analysis (TGA) were performed on the treated, untreated kenaf fibers and kenaf/PP composites. Moreover, the alkaline-treated kenaf composites exhibit better physical, morphological, and mechanical properties because of the compatibility of kenaf with PP. However, variations in tensile and flexural properties depend on treatment and kenaf fiber contents. The percentage increase in the mechanical properties of the treated kenaf/PP composites relative to that of PP was also measured. In addition, 40 wt% kenaf fiber loading resulted in higher mechanical properties. By contrast, kenaf/PP composite with 50% fiber loading was not successfully prepared because of improper mixing and the burning of kenaf fibers in the PP matrix. To conclude, 40% kenaf/PP composites with superior physical and mechanical properties may be used in variety of applications such as automotive, sports, construction, animal bedding, and mass production industries.     

形状记忆合金短纤维增强复合材料的热相变行为

基于Eshelby等效夹杂模型和Mori—Tanaka的场平均法，考虑到形状记忆合金材料的强物理非线性和基体材料的弹塑性，发展了增量型的等效夹杂模型．基于该模型，探讨了形状记忆合金短纤维增强弹塑性基复合材料在应力自由状态下的热相变特性，特别研究了基体材料的塑性对复合材料热相变特性的影响．计算结果表明：当基体进入屈服阶段后，在复合材料卸载过程中出现残余应力；弹塑性基体复合材料的特征相变温度偏移随纤维体积分数的变化规律与弹性基体复合材料的变化规律不同，其热相变特性有显著的区别．     

Mechanical and thermal properties of AA7075/TiO2/Fly ash hybrid composites obtained by hot forging

In the present paper, multiple reinforcements TiO2 and fly ash were utilized for the fabrication of AA7075 matrix based hybrid composites using stir casting technique followed by hot forging. In hybrid composites, the fly ash content was fixed to 3 wt% while that of TiO2 was varied from 2.5 to 10 wt%. Scanning electron microscopy images revealed homogenous dispersion of both the reinforcements in AA7075 matrix.Compression test was conducted to study the mechanical behaviour of hybrid composites. The hybrid composites showed increase in compressive strength with the incorporation of multiple reinforcements and further increased with the increase in the weight fractions of TiO2 particles. The coefficient of thermal expansion was measured between 50 and 250 ℃ with a high precision thermal mechanical analyser. The thermal coefficient of hybrid composites decreased with the addition of TiO2 and fly ash. However a slight decrease in thermal conductivity of hybrid composites was observed when compared to that of AA7075 alloy.