非晶态木质纳米纤维素机械特性的建模

为提高对以木纤维为填充材料的复合材料的理解和性能分析,对木质纳米纤维素中的非晶态结构进行分子建模与拉伸变形仿真研究.通过对纳米纤维素非晶态结构进行周期性边界条件建模,在能量最小化和热平衡后,基于ReaxFF力场用开源代码程序LAMMPS对模型进行拉伸变形仿真,模拟原子间的相互作用,对其数据结果采用MATLAB进行后处理分析,并采用可视化开源软件Atomeye对变形过程进行监控.通过所建模型仿真研究数据,可以计算得到木质纳米纤维素纳观尺度的机械特性,求得纳观结构中应力一应变曲线,将其同实验数据相比较,用于预测材料宏观尺度各特性以及本构关系.该研究为今后分析高分子聚合物和纤维素的纳米微观界面相容性打下基础,能更好地理解高分子纤维聚合材料的力学性能.     

重组竹顺纹力学性能的代表性体积单位模型

重组竹的宏观力学性能与其微观组成材料性能息息相关，重组竹微观力学仿真模型是研究重组竹宏观力学性能的重要手段。通过重组竹顺纹拉压试验，得到重组竹的力学性能；利用电子显微镜拍摄单个纤维的微观形貌，计算出单个纤维的底面积；使用体式显微镜观察试件中纤维个数，从而计算纤维所占重组竹的体积比；根据混合定律计算纤维与基体的材料参数。采用微观力学理论建立纤维均匀分布和随机分布的重组竹代表性体积单位(RVE)模型，并探究不同纤维与基体组分材料参数、纤维体积比对代表性体积单元力学性能的影响。研究结果表明：重组竹RVE模型顺纹抗拉应力-应变曲线与试验结果比较吻合，顺纹抗压应力-应变曲线与试验结果有些差异，纤维体积分数、纤维弹性模量对顺纹弹性模量影响较大，纤维排列方式、基体弹性模量对顺纹弹性模量影响较小。     

7090/SiCP轧制板材的显微组织和力学性能

利用喷射共沉积工艺制备了7090/SiCP复合材料坯,通过力学性能测试、SEM形貌分析、TEM分析等手段对热处理后的复合材料轧制板材的力学性能以及微观组织进行了研究.轧制薄板中SiC颗粒沿轧制方向均匀分布.轧制变形量的增加导致颗粒破碎的程度加剧,且形状更为规整.对复合材料轧制态薄板进行470 ℃/1 h 490 ℃/1 h双级固溶 120 ℃/28 h时效后强度可达到675 MPa.实验结果表明,轧制板中SiC颗粒的断裂和界面脱粘为复合材料薄板的主要断裂机制.     

麦秸/聚丙烯复合材料的动态力学和微观性能分析

以麦秸、废旧聚丙烯为主要原料,采用动态力学热分析仪(DMA)及扫描电子显微镜(SEM)等现代分析测试手段,研究麦秸/聚丙烯(PP)复合材料热力学性能及界面结合特性。结果表明:只使用马来酸酐的复合材料性能较差,没有达到刨花板国家标准指标;只使用异氰酸酯或同时使用马来酸酐和异氰酸酯的复合材料力学性能指标均达到了刨花板国家标准指标。通过对力学内耗与界面粘接参数的分析,预测了使用不同偶联剂的麦秸/聚丙烯复合材料的力学性能,结果与实际测试结果基本吻合。用扫描电镜观察的麦秸/PP复合材料微观结构,与DMA分析的结论相同。     

竹纤维增强聚丙烯复合材料的研究

研究了竹纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能、热学性能、加工性能,采用电镜扫描分析了复合材料的界面及其微观结构.用多元统计分析中的主成分分析法,合理地确定竹纤维增强聚丙烯复合材料多项性能指标兼优的最佳纤维含量.     

SiCp/FVS1012薄板微观结构及高温性能的研究

利用OM,XRD和TEM等方法研究了喷射沉积-挤压-轧制SiC颗粒增强FVS1012(SiCP/FVS1012)薄板的微观结构以及退火对该复合材料硬度的影响.结果表明,本工艺制备的SiCP/FVS1012薄板具有优异的高温力学性能,在315℃时,σb=308 MPa,σ0.2=290 MPa,δ=5.69%;在415℃时,σb=201 MPa,σ0.2=182 MPa,δ=3.65%.微观组织分析表明:类球状细小弥散的Al12(Fe,V)3Si相的生成是该复合材料具有优异高温力学性能的主要原因,此外,SiC颗粒的加入对提高该复合材料的高温力学性能也有重要作用.     

荷叶/明胶复合材料性能研究

[目的]本文旨在探究利用荷叶和明胶制备全降解复合材料用于食品包装的可能性.[方法]对荷叶进行热水处理后与明胶复合制备全降解复合材料.分析荷叶和明胶的红外光谱,对荷叶/明胶复合材料的力学性能、吸湿性能和导热性能进行测试,并分析复合材料截面的微观形貌.[结果]热水处理能去除荷叶部分木质素、蜡质、果胶等小分子物质,使荷叶表面...     

纳米晶纤维素补强天然橡胶的研究

采用共凝沉法制备了纳米晶纤维素/天然橡胶(NCC/NR)复合材料.对复合材料的微观结构、物理机械性能、动态力学性能、热稳定性分析结果表明,纳米晶纤维素在天然橡胶中分散均匀,对天然橡胶有较好的补强作用,复合材料的储能模量提高,损耗因子下降,但对天然橡胶的热稳定性影响不大.     

碱处理对棉秆纤维与水泥基材料相容性的影响

为了改善棉秆纤维与水泥基材料的相容性,提高复合材料的早期力学强度,利用氢氧化钠(NaOH)溶液对棉秆纤维进行改性,并制作改性棉秆纤维水泥基复合材料.研究改性棉秆纤维掺量对复合材料新拌工作性能、早龄期力学性能以及微观形态的影响.结果表明,NaOH改性棉秆纤维后,木质素和半纤维素被有效脱除,棉秆纤维与水泥基体胶结情况较好....     

稻谷腹部、背部微观结构差异性分析

【目的】从微观角度对糙米腹部、背部的结构差异性进行研究,从宏观角度对糙米的三点弯曲破碎力学性能进行研究,以建立微观结构与宏观力学性能之间的相关关系,为稻谷籽粒裂纹起始于腹部建立理论依据。【方法】对两个品种糙米横截面的腹部、背部在淀粉粒和细胞层次以及糊粉层进行扫描电镜观察,采用三点弯曲法测试糙米的破碎力学性能。【结果】糙米腹部、背部微观结构在淀粉粒、细胞层次以及糊粉层均存在差异,籽粒腹部、背部微观结构的差异对其腹部、背部的结构强度产生影响,使籽粒腹部的结构强度小于背部,与力学测试性能一致,并且腹部、背部微观断裂形式亦存在差异。【结论】稻谷籽粒在解吸和吸湿条件下裂纹起始于腹部与其腹部结构强度小于背部有关。     

竹木复合材料胶合界面的研究进展

胶合界面性能好坏直接关系到木质或竹质复合材料的整体宏观性能，关系到材料的使用安全和使用寿命。从竹木单元表面润湿性能、竹木单元表面化学成分分析、竹木胶合界面结构表征、竹木胶合界面力学特性表征以及竹木胶合性能改善方法等方面对木质复合材料、竹质复合材料和竹木复合材料的相关研究进行了简要总结与回顾。这些研究方法和经验对于改善结构用竹木复合材料胶合性能有重要的借鉴价值。     

基于离散元法玉米秸秆双层粘结模型力学特性研究

针对玉米秸秆外表皮与内穰力学特性存在显著差异问题,建立离散元玉米秸秆双层粘结双峰分布模型,通过力学试验与虚拟仿真试验对比,标定玉米秸秆外表皮和内穰力学参数,校正离散元模型,探究玉米秸秆力学特性.结果表明,采用离散元Hertz-Mindlin with bonding颗粒接触方法可建立玉米秸秆双层粘结双峰分布模型.完善DEM方法建立玉米秸秆颗粒粒度随机分布的双层粘结模型方法.通过力学试验得出青贮玉米秸秆外表皮弹性模量和剪切模量分别为982.52和387.58 MPa,青贮玉米秸秆内穰弹性模量和剪切模量分别为28.64和8.13 MPa,外表皮木质部与内穰纤维部力学特性差异显著.计算得出外表皮-外表皮、外表皮-内穰、内穰-内穰之间粘结参数.通过单轴压缩试验,剪切与虚拟仿真试验对比验证离散元模型可靠性.文章所建立玉米秸秆双层粘结双峰分布离散元模型表征两者力学特性差异,为青贮玉米饲料数值化研究提供理论依据.     

钢骨架塑料复合管带压开孔的有限元模拟

针对钢丝网骨架塑料复合管在带压开孔施工中的盲目性问题,对钢骨架塑料复合管进行力学分析,建立复合管的力学模型,并对管段模型进行网格划分。运用ANSYS软件对其在不同管径下的最大开孔孔径进行有限元模拟,得到不同开孔孔径下的Mises等效应力分布云图,进而确定最大开孔孔径。结果表明,最大开孔孔径随管径的增加呈线性增加。基于ANSYS仿真结果,通过对管段的密封性进行检测,发现施工条件下管段无介质泄漏现象发生,且未见明显塑性变形。通过现场试验验证了钢骨架塑料复合管的带压开孔模型精度较高,可以为其现场开孔作业提供参考。     

基于人工神经网络的城市给水管网宏观模型设计

为实现城市给水的调度优化,提高给水工作的可靠性,探讨了神经网络方法在给水管网模型设计中的适用性,应用人工神经网络的方法建立了城市给水管网的宏观模型,并用训练好的模型对未来时刻的测压点压力进行宏观模拟。通过实测对比,利用该模型进行模拟的各项误差指标均达到了较高的要求,充分说明了用神经网络的方法设计城市给水管网宏观模型的可行性以及该模型用于压力模拟的可靠性。     

作物生长模拟模型研究进展

作物生长模拟模型是对作物生长发育过程及其与环境条件、栽培管理技术的动态关系进行的定量描述和预测,模型的研究有利于农业科学成就的综合集成,同时也是作物种植管理决策现代化的基础.为此,较系统阐述了作物生长模拟模型的定义、发展、特点及建模原理.分析了目前国内外取得的成果及存在的问题.在此基础上指出作物生长模拟模型研究应趋于微...     

基于响应面模型的竹胶合板模板力学性能优化

为实现竹胶合板模板力学性能的优化,以竹胶合板模板纵、横方向的静曲强度和弹性模量作为力学性能优化评价的基本指标,运用正交试验与数值模拟相结合的方法,构建了竹胶合板模板工艺参数和力学性能指标的二阶响应面模型。基于该响应面模型,利用Pareto遗传算法对竹胶合板模板力学性能进行多目标优化,获得了10个Pareto解。通过对10个Pareto解与初始值力学性能进行比较与分析,结果表明:纵向静曲强度平均提高了12.80％;横向静曲强度平均提高了14.75％;纵向弹性模量平均提高了14.11％;横向弹性模量平均提高了8.59％。      

育种小麦籽粒力学特性的有限元分析

在建立育种小麦籽粒几何模型与有限元计算模型的基础上,运用有限元分析方法对小麦籽粒在压载作用下不同受力部位的应力分布进行了分析,获得了育种小麦籽粒在不同施力位置的压载作用下的力学性质,从而为深入研究育种小麦籽粒的损伤机制、优化脱粒装置提供理论依据。经模型仿真计算和试验结果相比较,得出育种小麦籽粒宏观破裂位置与破裂方向与有限元分析是一致的。在种子腹面施加压缩载荷时,种子的宏观破裂是沿腹沟处的应力裂纹;在种子顶面施加压缩载荷时,种子的宏观破裂是从底面两侧开始,在胚顶部与胚乳共生处相交,而后沿胚中部向下扩展的裂纹;种子的宏观破裂是由内部裂纹引起。     

速成墙板基于宏观模型的非线性分析

为抗震设计的墙板计算提供新的计算方法,基于已有的微观及宏观计算模型和纤维模型概念,建立了用于研究速成墙板等组合墙体的非线性分析的宏观纤维计算模型,即每个墙体单元由宏观纤维子单元和宏观剪切子单元组成,分别抵抗轴力、弯矩及剪力。推导了模型的单元刚度矩阵和各杆件的刚度。运用计算模型对4块满灌混凝土石膏板进行了推覆分析,并与试验结果进行了比较,表明该模型具有较好的精度。     

棉秆形态对棉秆/回收塑料复合板性能的影响

采用2种不同工艺形态(搓丝纤维态和刨花态)的棉秆与聚乙烯塑料复合,制备棉秆/回收塑料复合板材,研究了棉秆形态和筛分值对复合板材物理力学性能的影响.结果表明:(1)筛分过的棉秆搓丝和刨花制备复合板材的各项物理力学性能均优于未筛分的棉秆搓丝与刨花制备出的复合板材;(2)棉秆刨花制备复合板材的各项物理力学性能均优于棉秆搓丝制...     

坡缕石在丁腈橡胶中的应用研究

采用机械共混的方法将坡缕石用于丁腈橡胶N41、N32的填充补强.试验表明:机械共混能够使坡缕石与丁腈橡胶达到纳米级复合;坡缕石用量达35份时其补强效果与30份半补强碳黑相当;用硅烷偶联剂等对坡缕石进行改性,可以改善坡缕石与丁腈橡胶复合材料的物理机械性能.