材料力学在国内外发展
材料力学与热力学研究
材料力学与热力学研究近年来,材料力学与热力学的研究受到越来越多的关注。
这两个学科在材料科学中扮演着非常重要的角色,其贡献不断地拓宽了材料科学的研究范围和应用领域,也为我们开拓了更加广阔的视野和未来。
一、材料力学材料力学是研究材料的力学性能和破坏行为的学科,包括材料静态和动态力学性能、材料疲劳、断裂、塑性、蠕变和冷却等方面。
材料力学旨在研究材料在外力作用下的行为和变形规律,以及材料的破坏行为和失效原因,从而为材料的设计和优化提供基础支持。
在材料力学的研究中,常常会涉及到强度、硬度、韧性等方面的描述指标。
例如,通过拉伸试验得到材料的屈服点和极限强度等指标,能够直观地了解材料的强度性能;硬度测试可以反映材料抗划伤、压痕和穿孔等方面的性能;韧性指标可以反映材料破坏前的变形和裂纹扩展过程,并预测材料破坏时的应变和应力状态,为材料的选材和使用提供指导。
二、热力学热力学是研究物质与能量之间相互转化和传递关系的学科。
它旨在研究物质热性质、热力学过程和热力学平衡,研究物质的热力学性质和变化规律,以及热力学过程的能量转换和热力学平衡的特征。
在热力学研究中,常常会涉及到温度、热量、热容、熵等方面的描述指标。
例如,温度是描述物质热状态的基本参量,热量是物质热状态变化时的能量变化量,热容是描述物质在温度变化时吸收或释放热能的指标,熵是描述物质的无序程度和热力学过程方向性的指标。
三、材料力学和热力学的结合材料力学和热力学的结合是目前材料科学研究的重要趋势之一。
通过材料力学和热力学的结合,可以研究材料热力学性质对材料力学性能的影响和作用机理,以及材料力学性质对热力学过程的影响和作用机理,从而为材料的设计和开发提供更加丰富的信息和数据。
例如,材料的温度、应力、应变等材料力学变量往往会影响材料的热力学状态和性质,例如热传导性能、热膨胀系数等,因此,在设计材料的过程中需考虑材料力学和热力学之间的相互作用。
另外,通过材料力学和热力学的结合,还可以研究材料的相变规律和相变途径,进一步了解材料热力学特性和材料力学性能之间的关系。
三维编织复合材料力学性能研究进展
国内外在近 30 年内对三维编织复合材料的细观结构与 观力学性能之间的关系进行了研究和探索 取得了一些突出 的成就 并逐渐发展成力学和材料领域的一个热门研究方 向。在试验方面,自 20 世纪 80 年代起,MACANDER 等[3] 就对三维编织复合材料的拉压剪弯等典型静态力学性能进 行了系统的试验研究;KALIDINDI 等[4]研究了纤维体积含量 和编织角对材料力学性能的影响;SHIVAKUMAR 等[5]进一 步揭示了三维编织复合材料的压缩强度和失效机制。关于三 维编织复合材料冲击力学行为和断裂形态随应变率的变化 趋势也有相关报道[6-7]。
科技与创新┃Science and Technology & Innovation
文章编号:2095-6835(2021)13-0108-06
2021 年 第 13 期
三维编织复合材料力学性能研究进展
吴亚波,江小州,刘 帅,袁 航,张尧毅,惠永博,侯荣彬
(中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室,四川 成都 610056)
国内也不乏试验研究三维编织复合材料力学性能的相 关报道。张迪等[29]对比研究三维多向编织和层合板复合材料 的力学性能。四种三维多向编织结构分别利用三维四向、三 维五向、三维六向和三维七向编织工艺制备;三种层合复合 材料利用帘子布制成,分别为 0°单向板、90°单向板和层合 板[0 /( ± 45)2 /90]2s。同时进行拉伸、压缩和剪切试 验。结果表明与三维编织试样相比,0°单向板的拉伸和压缩 性能最高,而其他层合试样的各项性能均较低;对于编织试 样,编织角越小,纵向拉伸和压缩性能越高,剪切性能越低; 发现编织结构和编织角是影响材料破坏模式的重要因素。李 翠敏等[30]研究了三维编织碳纤维复合材料的剪切性能,结果 表明,三维五向较三维四向编织复合材料剪切性能好;三维 编织复合材料剪切强度沿长度方向随着编织角的减小而增 加;切边三维编织复合材料试件受剪切破坏时在加载点附近 侧表面裂缝沿纱线走向分布,上下两表面发生弯曲破坏。李 苏红等[31]试验分析评价了编织结构参数对复合材料拉伸性 能的影响,且对复合材料的破坏模式进行了研究。实验结果 表明,编织角、复合材料尺寸、纤维体积含量、轴向纱数与 编织纱数之比等对复合材料的性能有较大的影响,复合材料 有两种破坏模式,一种是裂纹沿纤维束扩展,另一种是纤维 束拉断,后者为主要破坏模式。 2 三维编织复合材料力学性能的理论研究 2.1 几何模型和力学模型
材料力学应用
材料力学应用材料力学是研究材料内部应力、应变与变形关系的一门学科,广泛应用于工程设计、材料选择、结构分析等领域。
本文将介绍材料力学在不同领域的应用,以及其在现代科技和工程中的重要地位。
一、材料力学在机械工程中的应用机械工程是材料力学的主要应用领域之一。
在机械设计中,材料力学可用于计算和预测材料在受力下的应变和变形情况,从而为工程师选择合适的材料提供理论依据。
例如,在设计一个机械结构时,材料力学可以帮助确定结构材料的最大承载能力,以及需要采取的加固措施,以确保结构在正常工作条件下不会发生破坏或变形。
此外,材料力学还可以用于优化机械结构的设计,以提高其刚度、强度和耐久性。
二、材料力学在土木工程中的应用土木工程是另一个重要的领域,其中材料力学也发挥着重要作用。
在土木结构设计中,材料力学可以帮助工程师计算和预测结构在受力下的应变和变形,进而确保结构的安全性和稳定性。
例如,在设计一座大桥时,工程师需要考虑桥梁材料的强度、刚度和耐久性,以便在受到风、水流和运载荷等荷载时,确保桥梁不发生破坏或变形。
此外,材料力学还可以用于分析土壤、混凝土和钢材等常见的土木工程材料的性能和特性,以指导实际工程建设。
三、材料力学在航空航天工程中的应用航空航天工程是需要高强度、高刚度和耐高温性能的领域,材料力学的应用也非常重要。
例如,在设计和制造飞机和火箭的结构部件时,工程师需要根据材料力学原理来选择合适的材料,并确定材料的最大承载能力和疲劳寿命。
此外,材料力学还可用于分析和评估航空材料的耐腐蚀性能、热膨胀系数和断裂韧性等特性,以保证航空器在极端环境下的安全性和可靠性。
四、材料力学在电子工程中的应用随着电子设备的不断发展和进步,材料力学也开始在电子工程中得到应用。
例如,在半导体器件的设计和制造过程中,材料力学可以帮助工程师分析和优化薄膜材料的应力和变形特性,以确保半导体器件的性能和可靠性。
此外,材料力学还可用于评估电子封装材料的热膨胀系数、机械强度和导热性能,以提高电子设备的工作效率和稳定性。
拉拔试验研究的现状与发展
拉拔试验研究的现状与发展【摘要】拉拔试验是一种常用的材料力学性能测试方法,对于材料的工程应用具有重要意义。
本文首先介绍了拉拔试验研究的现状,包括国内外相关研究成果和发展趋势。
然后探讨了拉拔试验在工程和材料科学领域的应用和意义,以及未来的发展展望。
通过对拉拔试验的深入研究,可以更好地理解材料的性能和行为,并为材料设计和工程应用提供重要参考。
结论部分将总结当前拉拔试验研究的主要成果和问题,并展望未来的研究方向,为该领域的发展提供指导和借鉴。
拉拔试验研究的不断深入将为材料科学和工程技术的发展做出贡献。
【关键词】拉拔试验、现状、发展、工程领域、材料科学领域、应用、意义、展望、结论。
1. 引言1.1 引言拉拔试验是一种常用的材料力学试验方法,主要用于研究材料的拉伸性能和连接件的结构性能。
随着科学技术的不断进步和工程领域的不断发展,拉拔试验研究也得到了越来越多的关注。
本文旨在探讨拉拔试验研究的现状与发展,并探讨其在工程领域和材料科学领域的应用和意义。
通过对拉拔试验的历史沿革和研究进展进行总结和分析,可以更好地了解拉拔试验的重要性和研究方向。
对未来拉拔试验研究的展望也将有助于指导相关研究工作的进行和发展。
希望通过本文的探讨,可以为拉拔试验研究领域的学术研究和工程实践提供一些启示和参考。
2. 正文2.1 拉拔试验研究的现状目前,拉拔试验作为材料力学测试中重要的一种试验方法,在国内外得到了广泛应用和研究。
通过对拉拔试验研究的现状进行分析,可以发现以下几个方面的特点:随着现代工程材料的不断发展和应用需求的增加,拉拔试验在工程实践中的重要性日益突出。
各种类型的材料,包括金属、塑料、复合材料等,都需要进行拉拔试验以评估其性能和强度。
拉拔试验的研究受到了广泛关注,相关领域的学者和工程师们也在不断开展新的研究工作。
随着科学技术的不断进步,拉拔试验的测试设备和方法也在不断更新和改进。
现代拉拔试验常常采用先进的仪器设备和数字化技术,可以更精确地测量材料的力学性能,并提高试验的准确性和可靠性。
材料力学发展史
在历史上那些伟大的科学家的贡献之上,近 代材料力学也有了突飞猛进的发展。 起源于德国的哥廷根学派,在克莱因(Klein, F.)和希尔伯特(Hilber, D.)的推动下,形 成了以普朗特(Prandtl, L.)为首的近代应用 力学学派。在哥廷根大学,普朗特培养出了 一大批的力学大师,如冯 卡门、铁摩辛柯、
赵州桥
公元600年前后,隋大 业年间,出色的工匠李 春利用石料耐压不耐拉 的特性,主持建造了跨 长37.37米,拱圈矢高 为7.23米的拱桥,跨越 河北赵县的洨河上,称 为安济桥,俗称赵州桥。 在国际桥梁史上,它的 设计与工艺之新为当时 世界之冠。主拱上的小 拱不仅便于排水,而且 表明工匠李春对节省材 料,减轻自身重量的效 应已有清楚的认识。
1826年纳维(Navier,C. -L. -M. -H)才在 他的材料力学讲义中给出正确的结论:中性层过横 截面的形心。
平截面假设是材料力学计算理论的重要基础之 一。雅科布·伯努利于1695年提出了梁弯曲的平截面 假设,由此可以证明梁(中性层)的曲率和弯矩成 正比。此外他还得到了梁的挠曲线微分方程。
2 梁的弯曲问题
在《关于力学和局部运动的两门新科学的 对话和数学证明》一书中,伽利略讨论的第二 个问题是梁的弯曲强度问题。对于空心梁承载 能力,他说,空心梁“能大大提高强度而无需 增加重量,所以在技术上得到广泛的应用。在 自然界就更为普遍了。这样的例子在鸟类的骨 骼和各种芦苇中可以看到,它们既轻巧,而又 对弯曲和断裂具有相当高的抵抗能力”。
周培源
钱伟长
钱学森
材料力学面临的新挑战
自20世纪50年代以来,大量的新材料不断 从军工与高科技领域扩展到许多工业部门。 这些材料,例如复合材料、高分子材料、结 构陶瓷、智能材料等大量使用,大大减轻了 结构的重量,提高了结构的强度和寿命。
碳纳米管聚合物基复合材料力学性能研究及应用前景
碳纳米管/聚合物基复合材料力学性能研究及应用前景摘要:碳纳米管以其独特的化学性能和物理性能成为复合材料的增强体,目前在许多科学研究领域中得到应用。
本文介绍了碳纳米管修饰的高分子复合材料在国内外的研究现状,进一步对几种碳纳米管/聚合物基复合材料的结构和力学性能进行综述。
在此基础上,分析并展望了今后碳纳米管/聚合物复合材料的发展趋势。
关键词:碳纳米管高分子复合材料力学性能Abstract:Carbon Nanotubes(CNT) become reinforced composite materials due to their unique chemical and physical properties , it applied in many scientific research currently. This paper introduces the current situation of CNT modified polymer composites in domestic and abroad, the structural and mechanical properties of several CNT / polymer composites were further reviewed . On this basis, we analyzes and prospects the future development trend of carbon CNT / polymer composites.Key words:carbon nanotubes,polymer,composites, the properties of mechanical碳纳米管(CNT)又名巴基管,是一种由管状的同轴纳米管组成的碳分子。
它由Lijima[1]在1991年发现,作为石墨、金刚石等碳晶体家族的新成员,由于其独特结构因而具有许多特异的物理性能,所以受到了各个领域科学家的高度重视,并且成为近年来材料领域的研究热点。
材料力学课程思政元素挖掘与案例库建设
材料力学课程思政元素挖掘与案例库建设发布时间:2022-12-22T06:14:12.586Z 来源:《教学与研究》2022年第8月第15期作者:巴颖马丽慧邱文彪杨梅[导读] 立德树人是教书育人的根本,而课程思政是立德树人的根本,巴颖,马丽慧,邱文彪,杨梅华北理工大学建筑工程学院,河北唐山,063210摘要:立德树人是教书育人的根本,而课程思政是立德树人的根本,在课程教学中推进思想政治建设、落实立德树人,构建全方位育人格局是高校教师最为重要的本职工作。
在“材料力学”课程教学中,将国家重大工程和力学发展史融入教学,穿插工程事故案例,树立学生的职业精神,增强社会责任感和危机意识,发学生的民族自豪感,利用课程内容中辩证与统一的哲学思想,提升学生人文素质和科学研究能力。
通过课程教学融入思想政治元素的教学设计,培养新时代具有爱国情怀的高素质人才。
关键字:课程思政,材料力学,案例库,教学设计一、引言习近平总书记在全国高校思想政治工作会议的讲话中明确指出:“要用好课堂教学这个主渠道,思想政治理论课要坚持在改进中加强,提升思想政治理论亲和力和针对性,满足学生成长发展需求和期待,其他各门课程要守好一段渠,种好责任田,使各类课程与思想政治理论课同向同行,形成协同效应[1]”。
课程思政是一种教育理念,强调“育人”与“教书”并重,是落实立德树人根本任务的战略举措。
各类课程都要深入挖掘专业知识、教学方法中与思想政治教育相关联的内容,并将思想政治教育融合于知识传授的过程中,最终实现价值塑造、知识传授和能力培养三位一体。
《材料力学》是工科院校广泛开设的专业基础必修课程,在课程教学内容中,深入挖掘课程的思政元素,提炼课程思政主线,并与课程知识点做到有机融合,综合培养学生知识能力、提升学习动力、促进自主学习,提高明辨思维、价值判断、审美情趣、人文情怀、科学精神、国际视野、责任意识,坚定理想信念等。
二、课程思政元素与案例1.融入中华元素,培养文化自信,厚植爱国主义情怀中国作为四大文明古国,古代在科学技术方面取得了卓越的成就,其中很多可以在材料力学的课程教学中加以应用。
材料力学及其在工程中的应用
材料力学及其在工程中的应用材料力学是研究材料变形、断裂和损伤等方面的科学。
它包括两个方面,一是力学的基础知识,如弹性力学、塑性力学和断裂力学等;二是材料学的基础知识,如金属、陶瓷、高分子和复合材料等。
材料力学在工程中的应用广泛,下面将分别介绍其应用于机械、航天、汽车和建筑等领域。
一、机械领域在机械工程中,材料力学广泛应用于机械设计、制造和测试中。
例如,在机械设计中,材料的力学性质决定了机械的承载能力和耐用性。
通过强度计算和疲劳寿命测试等手段,设计师可以确定机械零件的材料和尺寸,以保证机械的可靠性和安全性。
在机械制造过程中,材料的塑性和变形特性是影响加工质量和效率的关键因素。
通过材料力学的分析和模拟,制造商可以确定适合的加工工艺,减少材料的浪费和损失。
二、航天领域在航天工程中,材料力学的应用十分广泛。
例如,航空发动机和航天飞行器的材料需要具有极高的强度和刚度,并具有良好的耐腐蚀性能。
通过材料力学的研究,工程师可以选择最适合的材料,并优化其设计和制造过程,以实现航空工程的最佳性能和效益。
三、汽车领域在汽车工程中,材料力学也有着重要的应用。
例如,在汽车设计中,材料力学可以帮助设计师选择合适的材料和设计形式,以满足汽车在各种道路和气候条件下的使用要求。
同时,汽车的制造过程中也需要对材料进行力学测试和模拟,以保证汽车的性能和质量。
四、建筑领域在建筑工程中,材料力学的研究和应用也是不可或缺的。
例如,在建筑设计中,材料力学可以帮助设计师选择合适的材料和结构形式,以满足建筑的承重和抗震要求。
同时,在建筑施工过程中,也需要对材料进行力学测试和模拟,以确保建筑的安全性和稳定性。
总之,材料力学在工程中的应用广泛,为提高工程的实用性和经济效益做出了重要贡献。
未来随着科技的不断进步和工业的不断发展,材料力学将不断拓展其应用领域,为人们创造更加美好的生活和工作环境。
材料力学刘鸿文
材料力学刘鸿文材料力学刘鸿文材料力学是研究材料的内部结构和外部力学性质之间关系的一门学科。
它涉及到材料的应力、应变、变形、失效等各方面的内容,对于我们了解和应用材料具有重要的意义。
刘鸿文教授是材料力学领域的知名学者,他在这一领域做出了许多杰出的贡献。
材料力学的研究对象是各种材料,包括金属、陶瓷、聚合物等。
在材料的使用过程中,会受到外部力的作用,从而引起应力和应变的产生,进而导致材料的变形和失效。
因此,研究材料力学可以帮助我们预测材料的力学性能,从而指导工程实践,提高材料的性能。
刘鸿文教授在材料力学领域的研究成果丰硕。
他主要关注材料的变形与力学性能,重点研究材料的塑性变形与蠕变行为。
他在这方面取得了很多重要的研究成果,并发表了大量学术论文。
他提出了一种新的材料变形理论,能够较准确地描述材料的塑性变形行为。
他的研究不仅提高了材料力学领域的研究水平,也为工程应用提供了重要的理论支持。
除了在学术研究方面的突出贡献,刘鸿文教授还培养了一大批优秀的学生。
他的学生在国内外学术界和工程界都有很好的发展,多人成为了材料力学领域的知名专家。
他严谨的治学态度和悉心的指导方法,得到了很多学生的认可和尊敬。
刘鸿文教授不仅在学术研究和教学方面取得了很多成绩,他还积极参与国内外学术组织的活动,担任过多个学术委员会的职务。
他多次参加国际学术会议,并发表了很多学术演讲。
他的学术观点和研究成果得到了国内外同行的认可和好评。
总之,刘鸿文教授是材料力学领域的优秀学者,他的研究成果为我们了解和应用材料力学提供了重要的理论支持。
他对学生的悉心指导和对学术事业的执着追求也为后人树立了榜样。
我们期待刘鸿文教授在未来的研究中取得更多重要的成果,为材料力学的发展做出更大的贡献。
本构方程国内外研究现状
本构方程国内外研究现状本构方程是描述物质内部相互作用的数学模型,广泛应用于物理、化学、材料科学等领域的研究中。
国内外对于本构方程的研究已经取得了重要的进展,尤其是在材料科学领域,本构方程的研究对于材料的性能预测和设计具有重要意义。
在国外,本构方程的研究主要集中在材料力学、连续介质力学、计算力学等领域。
通过建立合适的本构方程,可以描述材料在不同应力、应变条件下的力学行为。
例如,针对金属材料的研究,常见的本构方程包括弹性本构方程、塑性本构方程、损伤本构方程等。
这些方程通过对金属材料的微观结构和变形机制进行建模,可以预测材料在不同加载条件下的力学行为。
在国内,本构方程的研究同样取得了重要进展。
随着国内材料科学研究的快速发展,本构方程在材料设计和性能预测中的应用越来越广泛。
例如,在高温合金领域,本构方程被用于描述材料的高温力学行为,以提高材料的耐高温性能。
在复合材料领域,本构方程被用于预测材料的强度、刚度等力学性能,以指导复合材料的设计和制备。
除了材料科学领域,本构方程在其他领域的研究也呈现出多样化的趋势。
在生物力学领域,本构方程被用于描述生物组织的力学行为,以解释生物组织的变形特性和机械响应。
在地质力学领域,本构方程被用于描述地球内部岩石的变形和断裂行为,以研究地壳运动和地震活动。
本构方程作为描述物质内部相互作用的数学模型,在国内外的研究中发挥着重要作用。
通过建立合适的本构方程,可以揭示材料的力学行为和变形机制,为材料的性能预测和设计提供理论基础。
随着科学技术的不断发展和研究方法的不断创新,本构方程的研究将进一步深入,为各个领域的科学研究和工程实践提供更加精确和可靠的模型和方法。
本构方程国内外研究现状
本构方程国内外研究现状国内外关于本构方程的研究现状引言:本构方程是力学中的一个重要概念,用于描述材料的力学行为。
在材料力学研究中,本构方程的建立和应用一直是一个热门领域。
本文将对国内外关于本构方程的研究现状进行综述,旨在了解当前研究的热点和趋势。
国内研究现状:国内学者在本构方程的研究中取得了一系列重要进展。
首先,对于弹性本构方程的研究,国内学者提出了多种模型,如胡克弹性模型、拉梅模型等。
这些模型在解决材料的弹性问题中具有广泛的应用。
其次,国内学者还对塑性本构方程进行了深入研究。
通过引入各种硬化规律,如准线性硬化、非线性硬化等,国内学者成功地描述了材料的塑性行为。
此外,国内学者还将本构方程应用于复杂材料的研究,如纤维增强复合材料、橡胶材料等,取得了一定的成果。
国外研究现状:与国内相比,国外学者在本构方程的研究方面更加深入和广泛。
首先,国外学者在非线性本构方程的研究中取得了显著进展。
通过引入非线性项,如应力的高次方项、应变的非线性项等,国外学者成功地描述了材料的非线性行为。
其次,国外学者还对时变本构方程进行了深入研究。
通过引入时间的影响,如应力的渐进变化、应变速率的依赖等,国外学者成功地描述了材料的时变行为。
此外,国外学者还将本构方程应用于多尺度材料的研究,如纳米材料、生物材料等,取得了一系列重要成果。
研究热点和趋势:当前,本构方程的研究热点主要集中在以下几个方面。
首先,对于复杂材料的本构方程研究,如多相材料、多孔材料等。
这些材料具有复杂的结构和力学行为,需要建立更加准确和可靠的本构方程。
其次,对于大变形和断裂行为的本构方程研究。
这些行为在工程实践中经常遇到,需要建立能够描述材料变形和断裂的本构方程。
此外,随着计算机技术的不断发展,本构方程的数值模拟方法也成为研究的热点之一。
通过数值模拟方法,可以更加全面和深入地研究材料的力学行为。
结论:本构方程作为力学研究的基础,对于材料的力学行为具有重要的意义。
材料力学发展史
材料力学发展史材料力学作为一门学科,经历了漫长的发展过程,从起源到现代应用,不断推动着人类文明的进步。
下面将从五个方面详细介绍材料力学的发展史。
1.起源与早期发展材料力学起源于古代,人们在建造桥梁、房屋等设施时,通过对材料的强度、刚度和稳定性进行研究,逐渐形成了材料力学的雏形。
早在古罗马时期,工程师们就学会了如何通过简单的实验来确定材料的承载能力,为当时的建设工程提供了重要的理论基础。
在中世纪,欧洲的学者开始研究材料的性质和应力关系,提出了许多基本的力学概念,为后续的材料力学发展奠定了基础。
2.文艺复兴到工业革命时期文艺复兴之后,材料力学得到了进一步的发展和应用。
达芬奇、伽利略等著名学者对材料力学进行了深入研究,提出了许多创新的观点。
17世纪,法国科学家帕斯卡对液体和固体的力学性质进行了深入研究,提出了帕斯卡定理,为材料力学的发展做出了重要贡献。
进入工业革命时期,材料力学得到了更加广泛的应用。
工程师们开始大量使用钢铁、混凝土等新型材料,通过对这些材料的力学性能进行深入研究,推动了当时工业和工程领域的发展。
同时,一些经典的材料力学实验和研究成果也在这个时期出现,如艾米莉实验、莫尔圆等,这些实验和成果对材料力学的发展产生了深远的影响。
3.工业革命时期工业革命时期是材料力学发展的黄金时期。
在这个时期,材料力学在工程实践中的应用越来越广泛,一些著名的材料力学科学家也相继涌现。
例如,托马斯·杨通过对弹性力学的研究,提出了杨氏模量等基本参数,为材料的弹性性能研究奠定了基础。
同时,纳维耶尔通过对金属材料的疲劳研究,发现了疲劳极限和应力循环等重要概念,为材料的耐久性研究提供了重要的理论基础。
4.现代发展进入20世纪以后,材料力学得到了更加广泛和深入的应用。
特别是在航空、航天、能源等领域,材料力学的应用越来越广泛。
同时,随着计算机技术的不断发展,数值模拟方法在材料力学研究中的应用也越来越普遍。
这使得材料力学的研究更加精确和高效,也为工程师们在设计中提供了更多的选择和优化方案。
本构方程国内外研究现状
本构方程国内外研究现状
本构方程是描述材料力学性质的数学模型,它是材料力学研究的基础。
本构方程的研究既有理论上的探索,也有实验上的验证。
本文将从国
内外两个方面介绍本构方程的研究现状。
一、国内研究现状
我国在本构方程的研究方面取得了很多进展。
首先是在理论方面,我
国学者提出了一系列本构方程,如广义本构方程、非线性本构方程等。
这些方程在理论上对材料力学的研究有很大的推动作用。
其次是在实
验方面,我国学者通过大量的实验验证了本构方程的正确性和适用性。
例如,通过对金属材料的拉伸实验,我国学者发现了材料的本构方程
与材料的微观结构有关,这为材料的设计和制造提供了理论依据。
二、国外研究现状
国外在本构方程的研究方面也有很多成果。
首先是在理论方面,国外
学者提出了一些经典的本构方程,如胡克定律、麦克斯韦本构方程等。
这些方程在材料力学的研究中得到了广泛的应用。
其次是在实验方面,国外学者通过大量的实验验证了本构方程的正确性和适用性。
例如,
通过对纤维材料的拉伸实验,国外学者发现了材料的本构方程与材料
的纤维方向有关,这为材料的设计和制造提供了理论依据。
三、总结
本构方程是材料力学研究的基础,国内外学者在本构方程的研究方面都取得了很多进展。
在未来的研究中,我们需要进一步深入理解材料的微观结构和力学性质,提出更加精确和适用的本构方程,为材料的设计和制造提供更加可靠的理论依据。
木质材料力学性能无损检测方法的研究现状与趋势
LuY h Z a gH ui g ( e i oet nvr t, eig10 8 ) i a , hn oj n B in FrsyU i sy B in 00 3 a jg r ei j
Ab t a t sr c :W o d ma e asa ewiey u e n ly a o tn oe i h il so o sr ci n u nt r n a k o tr l r d l s d a d pa n i i mp r t l t ef d f n tu t ,f r i ea d p c — a r n e c o u a i g t .C re t ,wo d n n d s u t e tsi gt c n l g e e o sr p dy a d a p ia in o o g n ,ec urnl y o o — e t ci e t e h o o y d v lp a i l n p l t fn n—d s u t e tsig r v n c o e t c i e t r v n
t t gcaatrt sadeiigpolm fsvrl a et gt h o g s (u ha sesw v et g laoi e i hrc ii n x t rbe so eea m i tsn cn l i sn e sc sn n i e o e sc s t s aet i ,ursn r sn t c w v sn , irt nt t g .O eb s fht t uhr pooe e ee pn edo o-et cv sn aet t g vbao sn ) nt ai o ta,h atos rpsdt vl igt n nnnd sut et t g ei i ei h s e hd o r r i ei
高等材料力学
高等材料力学材料力学是研究材料内部力学性能和材料结构的科学,它是材料科学的重要组成部分,对于材料的设计、制备和应用具有重要的意义。
高等材料力学是材料力学的一个重要分支,它主要研究材料在复杂载荷作用下的力学行为和性能。
本文将从高等材料力学的基本原理、应用范围和发展趋势等方面进行探讨。
高等材料力学的基本原理包括材料的应力、应变关系、弹性、塑性、断裂和疲劳等基本力学性质。
材料的应力、应变关系是材料力学研究的核心内容,它描述了材料在外力作用下的变形和破坏规律。
弹性是材料最基本的力学性质,它描述了材料在外力作用下的恢复能力。
塑性是材料的另一个重要力学性质,它描述了材料在外力作用下的永久变形能力。
断裂和疲劳是材料的两种重要破坏形式,它们在材料的设计和应用中具有重要的意义。
高等材料力学的应用范围非常广泛,它涉及到材料的设计、制备、加工和应用等方方面面。
在材料的设计和制备过程中,高等材料力学可以帮助工程师选择合适的材料和设计合理的结构,以满足特定的工程要求。
在材料的加工和应用过程中,高等材料力学可以帮助工程师预测材料的性能和行为,以指导加工和应用的实际操作。
因此,高等材料力学在材料科学和工程领域具有重要的应用价值。
高等材料力学的发展趋势主要包括理论研究和实验研究两个方面。
在理论研究方面,高等材料力学将更加注重多尺度、多物理场耦合和多相材料等复杂问题的研究。
在实验研究方面,高等材料力学将更加注重先进试验技术和先进测试设备的开发和应用。
同时,高等材料力学还将更加注重材料力学与其他学科的交叉研究,以推动材料科学和工程领域的发展。
综上所述,高等材料力学是材料科学和工程领域的重要分支,它具有重要的理论意义和实际应用价值。
随着材料科学和工程技术的不断发展,高等材料力学将继续发挥重要作用,推动材料科学和工程领域的进步和发展。
希望本文对高等材料力学有所了解的读者有所帮助,也希望本文能够引起更多读者对高等材料力学的关注和研究。
金属材料力学性能试验方法和试验设备的新进展
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法 分技 术委员会 副 主任委员 ; 国标 准样 品技术 委员会材 料性 能 全 标 准样 品专业工作组 副组长 ; 国力学 学会 M S 中 T 材料试 验协作专 业 委员会 委员 ; 中国金 属学会 分析 测试分 会力学 测试专业 技术 委 员会副主任委员 ; 物理测试 》 《 编委 。近 5 年来完成 重大科研项 目6
机 的加 载 同轴 度 等 方 面都 提 出了较 高 要 求 。 面对 超超 临界火 电机组 用耐 热钢 和 航空用 高温 合金 的 高 速发 展 , 内纷纷 扩 张 持 久蠕 变 实 验 室 的规模 , 国
钢铁研 究 总 院 、 航空 材料 研究 院 、 上海 成套 所 、 上海
即将 发布 的 “ 金属 材 料单轴 拉 伸持 久蠕 变试 验
续 测控 作用 在压 头上 的载 荷和 位移 , 分析测 得 的 并 载荷 一 位移 数据来 得 到材料 的杨 氏模 量 、 硬度 、 服 屈 强 度 、 工 硬化指 数 等力学 性 能参量 。该 方法 具 有 加
很 高 的测试 精度 , 载荷 和位 移 的分辨 力可 分别 达 其
到n N和 n m量级 , 而实现 在微米 尺度对 块体材 料 、 从 薄膜或 涂层材料 进行 力学性 能表 征b。通 过纳米 压 人 实 验 可 以对 材料 微 区 的杨 氏模 量 、 度 、 变 速 硬 蠕 率敏 感 指 数 和断 裂 韧 性等 力 学性 能进 行 测试 。该 标 准 已成 为 纳米 材 料 力学 性 能研 究 依 据 的 重要 标 准 , 内很 多科 研 机构 和高 校都 配备 了压 痕试 验机 国 以从事此 方面 的研 究工作 。
本 相 同 , 合 大 多数 实验 室及 现 场条 件下 的成形 极 适
结构储能一体化复合材料国内外研究进展与趋势展望
随着碳纤维材料自身电性能的研究深入和固态高分子电解质的不断发展,结构/储能一体化复合材料应运而生,成为近二十年来备受关注的一类新型材料。
结构/储能一体化复合材料能够在结构件中实现电能存储,在目前全球乘用车电动化和电动飞机蓬勃发展的大环境下,这种新材料正逐渐成为功能复合材料中的一个研究热点。
碳纤维复合材料与金属材料相比,具有质轻、比强度高、比刚度高、可设计性强、耐腐蚀等优点,是理想的结构减重材料。
随着碳纤维复合材料在飞机、船舶、汽车中的应用逐年上升,其应用部位正由次级承力结构向主承力结构过度,由单一结构承载向结构/功能一体化发展。
结构/储能一体化碳纤维复合材料是近年来备受关注的新型功能复合材料,目前美国和欧盟均已经在这一领域开展了多项探索性的研究。
然而在我国,对结构/储能一体化复合材料研究较少,研究水平较低,与世界先进水平仍存在差距。
01结构/储能一体化复合材料国外研究进展结构/储能一体化复合材料技术研发始于上世纪90年代。
1995年,新日铁的日本科学家Takashi Iijim等与山口大学合作,研究了不同碳材料的电学特征,证明了两种商用碳纤维(沥青基碳纤维和聚丙烯腈基碳纤维)在特定条件下具有吸附锂离子的能力,可作为锂离子电池的负极材料。
实验证明碳纤维电极在高温(1000 ℃)热处理后具有不亚于石墨电极(375 mAh/g)的良好的电容量(350 mAh/g)及电池循环性能。
碳纤维材料所具有的良好力学性能和电化学性能使结构/储能一体化碳纤维复合材料成为可能。
2000年起,美国陆军研究实验室、瑞典皇家理工学院和吕勒奥理工大学、英国帝国理工大学等机构陆续发表了多种结构/储能一体化碳纤维复合材料的结构及相关性能研究报告。
美国陆军研究实验室美国陆军研究实验室(简称U. S. ARL)是最早试制成功试片级结构/储能复合材料的研究机构。
为满足美国陆军武器装备后续研制需要,该实验室首次进行了结构/储能一体化复合材料电池的设计与制造。
简述材料力学发展史
简述材料力学发展史材料力学是物理学的一个分支,研究物质的结构、力学性质和行为。
材料力学的发展与人类社会的发展密不可分,可以追溯到古代文明时期。
下面将简述材料力学的发展史。
古代时期早在古代,人们就开始研究材料的力学性质。
古希腊的阿基米德和亚历山大大帝就曾经研究过材料的强度和韧性。
在中国,古代工匠们也掌握了许多材料的加工技术,并研究了材料的力学性质。
中世纪时期在中世纪时期,人们开始使用钢铁等新的材料,并开始研究这些材料的力学性质。
意大利的伦巴第人和威尼斯人在铸造和锻造技术方面取得了很大的进展,他们研究了铁、钢等材料的强度和韧性,为后来的工业革命奠定了基础。
近代时期在18世纪后期,随着工业革命的到来,工业生产的需求促进了材料力学的发展。
材料的强度、韧性、断裂行为等问题成为工业生产中需要解决的难题。
当时的研究重点是金属材料的力学性质,先后出现了弹性力学、塑性力学、断裂力学等分支。
20世纪20世纪,随着新材料的发展和应用,材料力学进入了一个新的阶段。
材料力学的研究内容不再局限于金属材料,而是涉及到了陶瓷、玻璃、高分子材料等各种材料。
同时,材料力学的研究方法也随着科技的进步而不断更新,出现了数值计算、计算机模拟等新技术。
21世纪进入21世纪,材料力学的研究范围更加广泛,涉及到了微纳米材料、生物材料等新领域。
材料力学的研究方法也进一步发展,如大规模分子动力学模拟、量子力学计算等。
这些新技术和新方法为材料力学的发展开辟了新的道路。
随着人类社会的发展,材料力学也在不断发展和壮大。
从古代到现代,从金属到微纳米材料,材料力学的发展历程见证了人类对物质世界的不断探索和认识。
“材料力学”课程思政元素的探索与融合
一、引言党的十九大报告指出,经过长期努力,中国特色社会主义进入了新时代,意味着近代以来久经磨难的中华民族迎来了从站起来、富起来到强起来的伟大飞跃,迎来了实现中华民族伟大复兴的光明前景,报告再次指出了思想政治教育在新时代的定位[1]。
思想政治工作实际上是一个释疑解惑的过程,宏观上是回答为谁培养人、培养什么样的人、怎样培养人的问题,微观上是为学生解答人生应该在哪用力、对谁用情、如何用心、做什么样的人的过程[2]。
2020年5月,教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》提出,要紧紧抓住教师队伍“主力军”、课程建设“主战场”、课堂教学“主渠道”,让所有高校、所有教师、所有课程都承担好育人责任,守好一段渠、种好责任田,使各类课程与思想政治理论课程同向同行,将显性教育与隐性教育相统一,形成协同效应[3]。
在此背景下,如何在课程中推进思想政治建设,落实立德树人根本任务,构建全方位育人格局成为教育工作者必须思考的重要问题。
“材料力学”是工科院校广泛开设的专业基础必修课程,是专业课程与基础课程之间的桥梁,因此,如何在“材料力学”教学过程中既向学生讲解理论知识,又恰当地引入课程思政内容,是目前材料力学课程教学实践中需要探讨的问题[4-10]。
二、“材料力学”中的研究方法体现了马克思主义唯物辩证法的规律“材料力学”课程强调理论与实践相结合,完美体现了辩证与统一的思想。
材料力学是通过受力构件的内力、应力和变形分析,结合理论和实验,进行杆件的强度、刚度和稳定性计算,以此为依据进行构件的设计。
在工程中构件设计时,既要满足构件安全的要求,即满足强度、刚度和稳定性,又要降低工程成本,节约资金,降低材料消耗。
为了保证工程的安全,满足构件强度、刚度和稳定性三大要求,就需要构件材料足够好、尺寸足够大,但是若使用优质材料,或者加大构件尺寸,必将增加工程成本,可见这两者之间是矛盾的。
材料“材料力学”课程思政元素的探索与融合邓爱民,王向东,殷德顺,曹茂森(河海大学力学与材料学院,江苏南京211100)[摘要]立德树人是教书育人的根本,而课程思政是立德树人的根本,在课程教学中推进思想政治建设、落实立德树人,构建全方位育人格局是高校教师最为重要的本职工作。
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学院:工程学院
班级:11工业设计学号:
姓名:
材料力学在国内外发展
(作者:兰馨;单位:黑龙江八一农垦大学工程学院)摘要:材料力学是工科院校的一门重要的技术基础课,不论在土木建筑、机械工程还是矿业工程等专业领域中都有着重要的应用。
材料力学是学生最早接触的与工程实际密切联系的技术基础课之一,此外,这门课程的另外一个目的是培养学生独立学习的能力、创造学习的能力,这对于学生今后的学习、工作更为重要。
关键词:材料力学;理论力学;新材料
新材料一是指新出现的或正在发展中的具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料;二是指在传统材料基础上通过新技术(工艺、装备)处理所获得的性能明显提高或产生了新功能的材料。
一般认为能够满足高技术产业发展需要的一些关键材料也属于新材料的范畴。
新材料产业包括新材料及其相关产品和技术装备。
与传统材料相比,新材料产业具有技术高度密集、研究与开发投入高、产品的附加值高、生产与市场的国际性强,以及应用范围广、发展前景好等特点,其研发水平及产业化规模已成为衡量一个国家经济社会发展、科技进步和国防实力的重要标志。
世界各国特别是发达国家都十分重视新材料产业的发展。
一、国际新材料市场、产业现状和发展趋势
1.市场需求旺盛,产业发展迅速。
世界制造业和高新技术产业的飞速发展,对新材料需求日益增长,新材料产业发展前景十分广阔。
2000年,全世界新材料市场规模为4000亿美元,与新材料技术相关的产业部门年营业额突破了2万亿美元。
2002年,世界锂离子电池销售收入增长超过了30%;2003年,全球半导体专用新材料市场规模为200亿美元;目前世界纳米技术的年产值为500亿美元,预计2010年纳米技术将成为仅次于芯片制造的世界第二大产业,年产值将达14400亿美元;2010年,全世界功能陶瓷的市场总规模预计可达800亿美元,生物医用材料的产值将达
到4000亿美元。
2.各国政府高度重视新材料产业的发展。
美国、日本、欧盟是世界新材料生产的主要国家和地区,它们在加强对量大面广的传统材料改造的同时,高度重视新材料产业的发展。
政府部门制定了相关产业和科技发展计划,如美国的21世纪国家纳米纲要、光电子计划、太阳能电池(光伏)发电计划、下一代照明光源计划、先进汽车材料计划,日本的纳米材料计划、21世纪之光计划,德国的21世纪新材料计划,欧盟的纳米计划等。
世界新材料产业重点发展方向是信息材料、生物医用材料、新能源材料、航空航天材料、生态环境材料、纳米材料、超导材料等。
3.高性能、低成本及绿色化发展趋势明显。
21世纪新材料技术的突破将使新材料产品实现高性能化、多功能化、智能化,从而降低生产成本、延长使用寿命、提高新材料产品的附加值和市场竞争力。
如新型结构材料主要通过降低重量、提高强度、提高温度适应性能、延长寿命以及进行不同的结构和功能组合等来降低生产成本和使用成本;功能材料则通过向微型化、多功能化、模块集成化等方向发展来有效地提高产品的性能并降低成本。
面对资源、环境和人口的巨大压力,生态环境材料及其相关产业的发展日益受到重视。
短流程、低污染、低能耗、绿色化生产制造,节约资源以及材料回收循环再利用,是新材料产业在资源和环境问题制约下满足经济可承受性、实现可持续发展的必然选择。
4.新材料发展的驱动力由军事需求向经济需求转变。
从20世纪来看,国防工业发展、核能的利用和航空航天技术的发展一直是世界新材料发展的重要驱动力。
而进入21世纪,生命科学技术、信息科学技术的发展和经济持续增长将成为新材料发展的最根本动力,工业和商业的全球化更加注重材料的经济性、知识产权价值,新材料在发展绿色工业方面也将发挥着重要作用。
未来新材料的发展将在很大程度上围绕如何提高人类的生活质量而展开。
寓军于民、军民两用材料是国际新材料产业发展的一个重要趋势。
二、国内新材料产业发展现状
1.政府支持力度加大,新材料产业取得长足进步。
“十五”期间,在我
国新材料产业发展过程中,国家给予了大力支持,初步形成了比较完整的新材料产业体系。
2000年发布《国家计委关于组织实施新材料高技术产业化专项公告》,通过125个产业化专项的实施,有力地推动了我国具有自主知识产权的新材料产业的发展,在电子信息材料、先进金属材料、电池材料、磁性材料、新型高分子材料、高性能陶瓷材料和复合材料等方面形成了一批高技术新材料核心产业。
2.新材料产业规模不断扩大,技术水平日益提高。
在磁性材料、人工晶体、新能源材料等产业领域,国内企业依靠技术引进和自主创新,产业规模不断扩大,产品结构不断完善,不但满足了国内发展的需求,在国际上也占据重要地位,一大批产品或企业开始对全球的产业产生重大的影响。
如锂离子电池产量已占世界总产量的20%;我国已经成为NdFeB磁体的生产大国,年产量占世界总量的40%,居世界第一,并开始争夺高端应用市场。
超导材料、纳米材料、半导体照明等新材料产业从无到有,逐步建立起来,这些产业拥有自己的知识产权,并基本与世界发展同步,打破了国外企业对国内市场的垄断。
3.新材料产业基地不断涌现,产业呈现集群化发展态势。
在国家和地方政府的支持下,我国出现了众多的新材料产业基地,如江阴新材料产业带、宁波新材料成果转化及产业化基地等;随着西部大开发和振兴东北老工业基地等政策的推行,东北和西部也涌现了一批依托资源优势和产业优势的特色材料产业基地,如营口的镁质材料、内蒙古西部的稀土材料等。
随着产业和市场的不断成熟,新材料产业基地内逐渐形成了相互协作的产业集群。
集群化基地的发展不仅提高了新材料产业的创新能力,而且辐射和带动了周边区域与相关产业的发展,也将有利于促进我国新材料产业的合理布局。
我眼中的的材料力学:通过学习《材料力学》,我知道了材料力学主要研究工程构件的强度、刚度和稳定性并由此了解材料的力学性能。
只有把各种材料的性能了解透彻,才能在实践中能够更好地选择材料。
在学习材料力学的过程中,受力分析显得很重要,跟高中的物理有着联系。
因此,我觉得高中物理中受力分析那部分学好了,也会对材料力学的学习有所帮助。
参考文献:
/hyyg/2011/7/jykh8fuwdy.htm
/view/1130602.htm
/view/12fa4ed449649b6648d74781.html
/zxdk/2005/200520/200907/t20090708_9731.htm /view/2f639807a6c30c2259019e83.html。