力学性能论文范文10篇

力学性能论文范文篇1

关键词：参考文献;NoteFirst;本科毕业

设计毕业论文在培养大学生探索真理、强化社会意识、进行科学研究、提高综合实践能力等方面起到关键作用。毕业论文中有一类是综述类论文，其注重培养学生对科技文献查阅、整理和分析的能力。随着科技文献的快速增长和子期刊的快速发展，学生面对的文献信息的数量越来越大，通过手工收集、整理、组织和引用这些文献信息十分繁琐与困难。文献管理软件能帮助学生高效完成毕业论文相关工作[1]。文献管理软件的种类很多，分类方式也很多，中文文献管理软件中较有代表性的是NoteFirst、NoteExpress、Mas个人学术空间和CNKIE-Learning四款软件[2]。本文围绕NoteFirst简介及在本科毕业设计论文应用，阐述参考文献管理软件在本科生毕业论文中的重要作用。

1NoteFirst简介

NoteFirst是一款网络版文献管理软件，由西安知先信息技术有限公司开发并提供技术支持，功能上不仅与国外主流文献管理软件相当，还具有全面支持国标，支持多语言方案，SCI、EI收录期刊所要求的双语参考文献自动形成等功能[3]。NoteFirst是科技文献服务市场上第一款把科技文献管理和开放存取、科技资源交流共享相结合的服务系统。NoteFirst个人使用版本有普及版、专业版和高级版，普及版用户可永久免费使用。三个版本在功能上没有任何差异，只是在使用权限上稍有区别。NoteFirst的功能:(1)文件管理;(2)文献收集;(3)论文中参考文献的自动形成;(4)参考文献自动校对;(5)科研协作交流;(6)免费科技文献[4]。笔者在实践中发现，NoteFirstV4.1具有较高的文献管理效率，本科生将其应用于毕业论文的参考文献收集和管理，论文质量得到了很大程度的提高。

2NoteFirst在毕业论文中的应用

本次毕业设计学生是机械工程及自动化专业的学生，其毕业论文题目是“金属三明治板的国内研究综述及弯曲性能分析”，论文主要内容包括金属三明治板的国内外研究现状和金属三明治板的力学性能分析。此论文与NoteFirst软件有关的内容如下：(1)采用NoteFirst查阅并管理100篇近十年研究金属三明治板的中文文献；(2)对文献分别按时间、类型和研究方向分类；(3)整理三明治板的力学性能研究方面的文献，着重分析比较弯曲性能、疲劳性能和腐蚀性能；(4)采用ENoteFirst编写参考文献格式。在毕业论文开始后的3个月时间内，学生不仅要学习和应用NoteFirst软件完成相关文献的查阅与管理，还要进行一些论文题目相关专业知识的补充学习，为后续力学性能的分析做准备，因此，对于本科生圆满完成此次毕业论文，并取得优异成绩具有一定难度。图1是学生利用NoteFirst软件所查阅和管理的部分文献，可以看到这些文献与此次毕业设计题目十分吻合。学生按论文格式要求便可生成参考文献列表，不用一一手动输入，提高论文写作效率与质量。图2是分别按照论文、期刊和力学性能整理的文献，如果要查阅某一年某种力学性能的论文，直接点击链接就可以打开具体内容。图3是根据查阅文章，建立的论文提纲框图，可以看出其逻辑性较强，且内容安排合理，为后续论文的撰写奠定了基础。总之，借助NoteFirst软件，学生完成的毕业论文质量相比往届毕业论文有大幅度提升，但依然存在一些问题，如学生学习NoteFirst软件要花费一定时间，因此在今后的教学中，应要求学生毕业设计之前学习一些与毕业论文相关的文献管理软件，培养良好的文献及知识管理能力。

3结语

本科毕业论文是培养学生综合素质和实践能力的重要教育过程，是我国高校制度化、规范化和科学化管理中一项十分重要的工作。参考文献是毕业论文的重要组成部分之一，学生运用参考文献管理软件NoteFirst的文献检索与整理、引文标注、按格式要求生成参考文献列表等强大功能，可以轻松完成参考文献的修改和参考文献格式的变更；这种文献管理模式不但效率高，而且可将参考文献引用过程中的错误减少至最低，尤为重要的是在文献查阅与管理过程中，学生会逐渐构建起整个论文的框架。因此，工科院校在培养高素养工程人才过程是，应引入一些文献参考软件以提高学生的文献管理与论文写作能力。

作者:蒋小霞 张天星 张帅 刘俊萍 万元 张波 单位:宁夏大学机械工程学院

参考文献

[1]田维.本科毕业设计中存在的问题及建议[J].中国电力教育，2012(25):106-107.

[2]郭垚.四种文献管理软件的使用对比[J].情报探索，2014(5):101-105.

力学性能论文范文篇2

1原材料

1.1水泥

水泥为云南弥勒某厂生产的P·O52.5级水泥，性能指标见表1。

1.2掺合料

粉煤灰为云南宣威某公司生产的Ⅰ级粉煤灰，性能指标见表2，矿渣粉为云南某公司生产的S75级矿渣粉，性能指标见表3。

1.3集料

细集料技术指标见表4；粗集料技术指标见表5。

2试验方法

T梁C50预应力混凝土工作性能、力学性能及早期抗裂性能分别根据GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》、GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》、GB/T50082-2009《普通混凝长期性能和耐久性能试验方法》进行试验。

3试验结果与分析

3.1砂种类对混凝土性能的影响

在配合比其他参数不变的条件下，改变砂的种类，研究其对T梁C50预应力混凝土工作性能和力学性能的影响规律，试验配合比与结果见表7和表8。根据表8可知，对于混凝土的工作性能，用河砂配制的效果最好，普通机制砂配制的效果最差，而水洗机制砂在两者之间。对于混凝土的抗压强度，用水洗机制砂配制的强度最高，普通机制砂配制的强度最低，河砂配制的混凝土强度在两者之间。这是因为河砂表面光滑、颗粒圆润，且级配合理，所以用其配制的混凝土不仅具有较好的工作性能，而且混凝土比较密实，抗压强度也较高；普通机制砂则是因为中间级配颗粒较少，存在“两头大中间小”的断级配现象，且其表面多棱角，所以用其配制的混凝土工作性能较差，并且由于普通机制砂石粉含量较多，易导致混凝土开裂，级配不良的机制砂造成混凝土孔隙率增加，多重因素的作用下导致混凝土的抗压强度降低；而水洗机制砂其颗粒级配连续，细度模数适中，但因其表面有棱角没有河砂圆润，造成其流动性稍差。另一方面，用其配制的混凝土比较密实，且水洗机制砂表面的棱角性导致其与水泥浆的界面结合力较强，配制的混凝土抗压强度最高。

3.2砂率对混凝土性能的影响

保持其余参数不变，改变砂率，研究水洗机制砂掺量对混凝土工作性和强度的影响，试验结果如表9所示。由表9可知，随着水洗机制砂掺量的增加混凝土的坍落度、扩展度以及抗压强度呈先增加后减小的趋势，水洗机制砂的砂率为40%和42%时，混凝土工作性能较好，砂率为40%时，混凝土的抗压强度最高。这是由于水洗机制砂掺量较小时，在水胶比一定的情况下，砂浆量较少，不能完全包裹粗骨料的表面和填充骨料间的空隙，造成混凝土中粗骨料堆积，空隙率增加，使混凝土的工作性较差，硬化后的混凝土抵抗荷载的能力较低；而随着水洗机制砂掺量的提高，浆体量逐渐增加，在一定范围内可以完全包裹骨料和填充空隙，达到最优掺量，使混凝土的工作性和密实性达到最佳状态，抗压强度也随之增加；但过高的水洗机制砂掺量，在水泥浆体一定时，水泥浆体用于包裹砂颗粒的量增多，可以自由流动的浆体量变少，所以混凝土的流动性变差，另一方面砂率过高时，混凝土中粗集料减少，其骨架作用降低，界面结合力减弱，导致抗压强度有所下降。

3.3矿物掺合料对水洗机制砂混凝土性能的影响

根据上节试验结果，选用水洗机制砂，其余参数不变，改变矿物掺合料的种类和掺量，分析混凝土性能的变化，试验结果见表10。根据表10可知，矿物掺合料掺量增加同时，混凝土的工作性能逐渐变好，而抗压强度随之降低。且粉煤灰对混凝土工作性能的改善要优于矿渣粉，而矿渣粉对混凝土早期强度的作用优于粉煤灰。因为矿物掺合料的加入可以充分发挥其“微集料效应”、“形态效应”，填充于混凝土结构中，改善混凝土的和易性。但粉煤灰微观形态为表面光滑的玻璃微珠，能起到良好的滚珠作用，增强流动性，而矿渣粉的微观形貌是不规则结构，对混凝土工作性的改善弱于粉煤灰[5]。力学性能方面，粉煤灰本身不具备水化硬化的特点，只有在硅酸盐水泥等条件的激发下，才具有强度,且参与水化反应的速度缓慢；而矿渣粉自身能水化硬化，参与水泥水化反应速度快，活性能充分发挥，所以用矿渣粉配制的混凝土早期强度要高于粉煤灰。而水胶比一定时，矿物掺合料掺量增加，水泥用量不断减小，水化反应生成的Ca（OH）2减少，反应速率降低，导致混凝土的抗压强度随矿物掺合料掺量的增加而下降。

3.4水洗砂石粉含量对混凝土抗裂和抗碳化性能的影响

调整水洗砂的石粉含量，分别以2%、5%、7%、10%的掺量进行试验，其余参数不变，根据《普通混凝长期性能和耐久性能试验方法》GB/T50082-2009，选用平板刀口约束法进行开裂试验，结果如图1所示。混凝土的抗水渗性能采用渗水高度法来进行试验，结果如图2所示。由图1和图2可知，当石粉含量增加，混凝土的最大裂缝宽度和单位面积上总开裂面积，以及渗水高度呈先降低后增大的趋势，混凝土抗开裂性能和抗水渗性能在石粉含量为7%时最优。这是由于石粉对混凝土性能的影响是相对的，石粉含量变化时，石粉的“正负效应”强弱也不同[6]。当水洗机制砂中石粉含量偏低时，水洗机制砂整体偏粗，配制出的C50预应力混凝土和易性较差，密实度较低，混凝土内部渗水通道增加，因此抵抗开裂和渗水的能力较弱。但石粉含量过高时，水泥石或界面过渡区中出现游离态的石粉，界面结合力减弱，且石粉也易飘浮于混凝土表面，硬化后在混凝土表面形成软弱层，易引起开裂，增加水和有害离子的侵入风险，从而降低混凝土性能。所以在石粉含量变化的过程中，存在一个最佳的石粉含量，能充分发挥石粉的“填充效应”，可以增加混凝土拌合物的密实度和稳定性，达到增强混凝土抵抗开裂和抵御水及外来有害物质的侵蚀能力。

4工程应用情况

以云南某高速公路为依托，当地无河砂资源，普通机制砂含粉较重，级配不良，因此根据上文研究结果，结合项目昼夜温差大，大风气候多的气候条件，为避免混凝土开裂，采用水洗机制砂搭配粉煤灰，控制石粉含量在7%左右，40%的砂率，粉煤灰掺量为49kg/m3，配制T梁C50预应力混凝土。浇筑期间工作性良好，浇筑完成后对混凝土进行保温、保湿养护，后期对混凝土和实体构件进行检测，采集大量数据，结果表明：试块的3天评定强度为48.6MPa，7天评定强度为55.2MPa，28天评定强度为64.5MPa，28天实体回弹强度为62.2MPa，各项指标满足施工设计要求，且实体构件外观良好，无裂缝、气泡等不良问题产生，如图3所示。

5结论

①用水洗机制砂配制C50预应力混凝土的工作性能介于河砂混凝土与普通机制砂混凝土之间，而力学性能优于其它两种砂配制的同配合比混凝土。②混凝土的坍落度、扩展度以及抗压强度随着砂率的增加呈先增加后减小的趋势，当砂率为40%时，混凝土工作性能和力学性能的综合效果最好。③水洗机制砂配制C50预应力混凝土，使用粉煤灰的综合效果要优于矿渣粉，当粉煤灰掺量为49kg/m3时，效果最佳。④当水洗砂石粉含量为7%时，C50预应力混凝土的抗裂性能和抗水渗性能最好，并成功应用于昼夜温差大，大风气候多的环境中。

参考文献：

[1]刘坤连.水洗机制砂在罗阳高速的研究与应用[J].广东交通职业技术学院学报，2016，015（003）：18-23.

[2]柴天红，邹小平.机制砂混凝土存在的问题及应用探讨[J].江西建材，2021（12）：3.

[3]余胜伟.机制砂混凝土早期开裂及抗水渗透性能影响因素研究[J].湖南交通科技，2021，47（2）：4.

[4]宁朝阳，刘龙龙，胥琳琳，等.国内外机制砂和机制砂混凝土应用技术指标研究[J].交通节能与环保，2021，17（5）：7.

[5]刘超群，李雅楠，鞠知超，等.机制砂应用过程中存在的问题及质量控制措施[J].中国检验检测，2021，29（4）：3.

力学性能论文范文篇3

[论文摘要]钢纤维混凝土是一种新型的复合建筑材料，其物理和力学性能优于普通混凝土，通过介绍钢纤维增强混凝土的基本理论，阐述钢纤维混凝土在多个领域工程中的应用。

钢纤维混凝土（SteelFiberReinforcedConcrete,简写为SFRC）是在普通混凝土中掺入适量短钢纤维而形成的可浇筑、可喷射成型的一种新型复合材料。它是近些年来发展起来的一种性能优良且应用广泛的复合材料。其中所掺的钢纤维是用钢质材料加工制成的短纤维，常用的有：切断型钢纤维、剪切型钢纤维、铣削型钢纤维、熔抽型钢纤维等。钢纤维在混凝土中主要是限制混凝土裂缝的扩展，从而使其抗拉、抗弯、抗剪强度较普通混凝土有显著提高，其抗冲击、抗疲劳、裂后韧性和耐久性有较大改善，使原本属于脆性材料的混凝土变成具有一定塑性性能的复合材料。

一、钢纤维增强混凝土的基本理论

（一）复合力学理论

复合力学理论是以连续纤维复合材料理论为基础，结合钢纤维在混凝土中的分布特点形成的。该理论是将复合材料视为以纤维为一相，基体为另一相的两相复合材料。

（二）纤维间距理论。纤维间距理论又称纤维阻裂理论，是1963年由J.P.Romualdi和J.B.Batson提出来的。该理论根据线弹性断裂力学理论解释纤维对裂缝发生和发展的约束作用，认为欲增强混凝土这种本身带内部缺陷的脆性材料的抗拉强度，必须尽可能地减少内部缺陷的尺寸，提高韧性，降低裂缝尖端的应力强度因子、减少裂缝尖端的应力集中作用，故在裂缝处用纤维连接，受拉时跨越裂缝的纤维将荷载传递给裂缝的上下表面，使裂缝处材料仍能继续承载，这样，因裂缝的出现孔边应力集中程度就缓和，随着桥接裂缝纤维数目的增多，纤维间距越小，缓和裂缝尖端应力集中程度越大，对裂缝尖端产生的反向应力场也越大，当纤维数量增加到密布于裂缝时，应力集中就会消失，进一步表明纤维的阻裂效应，即在复合材料结构形成和受力破坏的过程中，有效地提高了复合材料受力前后阻裂引发与扩展的能力，达到钢纤维对混凝土增强与增韧目的。

（三）界面应力传递的剪滞理论。钢纤维混凝土中钢纤维周围的水泥基体结构与自身结构是不相同的，即在钢纤维与基体之间存在着界面层。钢纤维混凝土的性能主要取决于混凝土基体性能、钢纤维含量以及它们之间的界面特性。假定界面是一层厚度可以忽略的薄层，但具有一定的力学性能。当荷载作用于钢纤维混凝土时，荷载一般先施加于低弹性的基体，然后通过纤维-基体的界面，把一部分荷载传递给高弹模的纤维，使纤维和基体共同承担荷载，从而起到增强的作用。

二、钢纤维混凝土的应用

钢纤维混凝土作为一种新型复合材料，以其优良的抗拉、抗弯、阻裂、耐冲击、耐疲劳、高韧性等物理力学性能，目前已被广泛应用于建筑工程、水利工程、公路桥梁工程、公路路面和机场道面工程、铁路公程、管道工程、内河航道工程、防暴工程和维修加固工程等各个专业领域。（一）水利工程

钢纤维混凝土在水利工程中的应用比较广泛，主要将其用于受高速水流作用以及受力比较复杂的部位，如溢洪道、泄水孔、有压疏水道、消力池、闸底板和水闸、船闸、渡槽、大坝防渗面板及护坡等。这些部位对混凝土材料自身的抗拉强度、抗剪强度以及抗裂性能的要求都比较高，也正发挥了钢纤维混凝土的自身优势。我国在实际工程中应用的有：三峡工程、小浪底水利枢纽工程、三门峡泄水排砂底孔等工程。以上工程都获得了较为满意的效果，并取得了较好的经济效益。

（二）建筑工程。钢纤维混凝土在建筑工程中的影响越来越广泛，一般应用于房屋建筑工程、预制桩工程、框架节点、屋面防水工程、地下防水工程等工程领域中。如抗震框架节点中使用钢纤维混凝土，能代替箍筋满足节点对强度、延性、耗能等方面的要求，而且还能提供类似于箍筋约束混凝土的作用，并解决节点区钢筋挤压使混凝土难于浇注的施工问题；钢纤维混凝土还具有良好的抗裂性，可使构件在标准荷载下处于弹性阶段而不裂，不出现应力的重分布；用钢纤维混凝土制成的自防水预应力屋面板，不仅提高了自防水预应力屋面板的抗裂性能，同时也减少了纵向预应力筋的配筋率，提高了结构的耐久性。钢纤维混凝土在建筑中的应用实例有：福州东方大厦、沈阳市急救中心站综合楼、江苏省丹阳市中医院、辽阳市食品公司办公楼等工程。

（三）道路和桥梁工程。钢纤维混凝在道路和桥梁工程方面，主要广泛应用于路面、桥梁、机场跑道等工程中，包括新建及修补工程。钢纤维混凝土较普通混凝土有较好的韧性，抗冲击、抗疲劳性。它可使面层厚度减少，伸缩缝间距加长，使用性能提高，维修费用减低，寿命延长。面层较普通混凝土可减少30-50%，公路伸缩缝间距可达30-100m，机场跑道的伸缩缝间距可达30m。用于路面及桥面修补时，其罩面厚度仅为3-5cm。在实际工程中有：北京东西环路立交桥、沪杭高速公路成渝公路、大足朱溪大桥、广州解放大桥等工程中都采用了钢纤维混凝土解决工程难题，使用效果较好，经济效益显著。

（四）铁路工程。在铁路工程方面，钢纤维混凝土主要用于预应力钢纤维混凝土铁路轨枕、双块式铁路轨枕及抢修铁路桥面防水保护层中。铁路工程承受较大的荷载、较高的速度和数万次的振动，所以要求混凝土必须具有较高的强度、较高的抗冲击性及较大的塑性。这正好利用了钢纤维混凝土的抗冲击性及较好的塑性。建成的工程有：沈阳铁路局长达线维修工程、柳州铁路局黔桂铁路铺设工程、南昆铁路隧道工程和西安安康铁路椅子山隧道等工程土。钢纤维混凝土的应用，使维修工作量大为减少，并提高了线路的使用寿命，效果良好。

（五）港口及海洋工程。钢纤维混凝土在海洋工程中的使用主要是钢纤维混凝土的腐蚀问题，所以有待进一步研究，但在日本和挪威的使用经验是令人鼓舞的。日本钢铁俱乐部采用钢纤维混凝土作钢管桩防腐层，在海水中浸泡10年，钢纤维混凝土防腐完好，钢管表面无锈蚀，仍有金属光泽。挪威将钢纤维混凝土用于北海海底输气管道的隧道衬砌、Forsmark核电站海底核废料库的支护、海洋平台后张预应力管道孔的封堵以及码头混凝土受海水腐蚀部位的修补等。我国江苏石舀港码头的轨道梁工程中也使用了钢纤维混凝土。

除了上述领域外，还有很多钢纤维混凝土的应用的实例，如承受重级工作制造工业厂房和仓库地面、薄壁蓄水结构、预制板、离心管、污水井、游泳池、耐火混凝土和耐火材料、抗爆结构、各类建筑物和构筑物的修补、补强加固、抗震加固等。

三、结束语

钢纤维混凝土具有普通混凝土不具有的优点，且具有良好的经济效益，其在民用建筑楼地面、公路路面、预制构件水利工程、港口码头、机场跑道和停机坪、桥梁隧道以及各种构筑物等方面的应用前景将是十分广阔的前景。

参考文献：

力学性能论文范文篇4

关键词：钢纤维钢纤维混凝土

1前言

随着1824年波特兰水泥的诞生，在1830年前后出现了混凝土，作为当时的一种新型建筑材料，就广泛地应用于土木和水利工程。尤其是在19世纪中叶以后，伴随着钢铁的发展，人们把钢筋和混凝土结合起来，诞生了钢筋混凝土(ReinforcedConcrete)这种新型的复合建筑材料，大大提高了结构的抗裂性能、刚度、承载能力和耐久性，从而使建筑业经历了一场革命。尽管混凝土的固有优点是高抗压强度，然而它也有固有弱点——如构件的自重大、易于塑性干缩开裂、抗疲劳能力低、韧性差、抗拉强度低(一般仅为抗压强度的7%－14%)、易产生裂纹、抗冲击碎裂性差等，限制了在工程中的使用范围。这些弱点随着混凝土强度的提高显得尤为突出。因此，长期以来许多专家和学者不断探索改善混凝土性能(主要是提高抗拉性能，增强耐久性)的各种方法和途径，于是，提出了一种以传统素混凝土为基体的新型复合材料——纤维混凝土。

2纤维混凝土的发展和现状

纤维混凝土(FiberReinforcedConcrete，简称FRC)，是纤维增强混凝土的简称，通常是以水泥净浆、砂浆或者混凝土为基体，以金属纤维、无机纤维或有机纤维增强材料组成的一种水泥基复合材料。它是将短而细的，具有高抗拉强度、高极限延伸率、高抗碱性等良好性能的纤维均匀的分散在混凝土基体中形成的一种新型建筑材料。纤维在混凝土中限制混凝土早期裂缝的产生及在外力作用下裂缝的进一步扩展。在纤维混凝土受力初期，纤维与混凝土共同受力，此时混凝土是外力的主要承担者，随着外力的不断增加或者外力持续一定时间，当裂缝扩展到一定程度之后，混凝土退出工作，纤维成为外力的主要承担者，横跨裂缝的纤维极大的限制了混凝土裂缝的进一步扩展。由此可见，纤维有效地克服了混凝土抗拉强度低、易开裂、抗疲劳性能差等固有缺陷。

与普通混凝土相比，FRC具有较高的抗拉、抗弯拉、抗冲击、抗阻裂、抗爆和韧性、延性等性能，同时对混凝土抗渗、防水、抗冻、护筋性等方面也有很大的贡献。

鉴于FRC具有素混凝土不具有的优点，纤维混凝土尤其是钢纤维混凝土在实际工程中日益得到学术界和工程界的关注。1907年原苏联专家B.П.HekpocaB开始用金属纤维增强混凝土；1910年，美国H.F.Porter发表了有关短纤维增强混凝土的研究报告，建议把短钢纤维均匀地分散在混凝土中用以强化基体材料；1911年，美国Graham曾把钢纤维掺入普通混凝土中得到了可以提高混凝土强度和稳定性的结果；到20世纪40年代，美、英、法、德、日等国先后做了许多关于用钢纤维来提高混凝土耐磨性和抗裂性、钢纤维混凝土制造工艺、改进钢纤维形状以提高纤维与混凝土基体的粘结强度等方面的研究；1963年J.P.Romualdi和G.B.Batson发表了关于钢纤维约束混凝土裂缝开展的机理的论文，提出了钢纤维混凝土开裂强度是由对拉伸应力起有效作用的钢纤维平均间距所决定的结论(纤维间距理论)，从而开始了这种新型复合材料的实用开发阶段。到目前，随着钢纤维混凝土的推广应用，因纤维在混凝土中的分布情况不同，主要有四类：钢纤维混凝土、混杂纤维混凝土、层布式钢纤维混凝土和层布式混杂纤维混凝土。

2.1钢纤维混凝土

钢纤维混凝土(SteelFiberReinforcedConcrete简称SFRC)是在普通混凝土中掺入少量低碳钢、不锈钢和玻璃钢的纤维后形成的一种比较均匀而多向配筋的混凝土。钢纤维的掺入量按体积一般为l－2%，而按重量计每立方米混凝土中掺70－100Kg左右钢纤维，钢纤维的长度宜为25－60mm，直径为0.25－1.25mm，长度与直径的最佳比值为50－700。

与普通混凝土相比，不仅能改善抗拉、抗剪、抗弯、抗磨和抗裂性能，而且能大大增强混凝土的断裂韧性和抗冲击性能，显著提高结构的疲劳性能及其耐久性。尤其是韧性可增加l0－20倍，美国对钢纤维混凝土与普通混凝土力学性能比较的试验结果见下表：

物理力学性质指标

普通混凝土

SFRC

极限抗弯拉强度

2－5.5MPa

5－26MPa

极限抗压强度

21－35MPa

35－56MPa

抗剪强度

2.5MPa

4.2MPa

弹性模量

2☓104－3.5☓104MPa

1.5☓104－3.5☓104MPa

热膨胀系数

9.9－10.8m/m·k

10.4－11.1m/m·k

抗冲击力

480N·m

1380N·m

抗磨指数

1

2

抗疲劳限值

0.5－0.55

0.80－0.95

抗裂指标比

1

7

韧性

1

10—20

耐冻融破坏指标数

1

1.9

我国对SFRC与普通混凝土力学性能做了比较试验，当钢纤维掺入量为15－20%、水灰比为0.45时，其抗拉强度增长50－70%，抗弯强度增长120－180%，抗冲击强度增长10－20倍，抗冲击疲劳强度增长15－20倍，抗弯韧性增长约14－20倍，耐磨损性能也明显改善。

由此可以看出：与素混凝土相比，SFRC具有更优越的物理和力学性能：(1)较高的弹性模量和较高的抗拉、抗压、抗弯拉、抗剪强度；(2)卓越的抗冲击性能；(3)抗裂和抗疲劳性能优异；(4)能明显改善变形性能；(5)韧性好；(6)抗磨与耐冻融有改观；(7)强度和重量比增大，施工简便，材料性价比高，具有优越的应用前景和经济性。

2.2混杂纤维混凝土

鉴于钢纤维混凝土有许多正是我们需要而素混凝土又不及的优点，所以很受工程界的青睐。但有关研究资料表明，钢纤维对混凝土的抗压强度并无明显促进作用，甚至还有所降低；与素混凝土相比，对于钢纤维混凝土的抗渗性、耐磨性、耐冲磨性及对防止混凝土早期塑性收缩等还存在正反(提高与降低)两方面甚至居中的观点。此外，SFRC用量较大价格较高，有生锈问题，对由于火灾引起的爆裂几乎无效等，这些问题都在不同程度影响了其应用。

目前，尽管单一纤维混凝土有着自身的优点，但是低模量合成纤维混凝土由于模量低，变形大，乱向而松散地掺入混凝土中，对提高混凝土的抗压、抗拉、抗弯、抗折强度等很不显著，这些缺点限制了低模量合成纤维适用领域。近些年来，一些国内国外学者开始将目光投向混杂纤维混凝土(HybridFiberReinforcedConcrete简称HFRC)，试图把具有不同性能和优点的纤维混杂，取长补短，在不同层次和受荷阶段发挥“正混杂效应”来增强混凝土，以适应不同工程的需要。但是关于它的各种力学性能尤其是HFRC的疲劳变形及疲劳损伤、在静、动荷载以及等幅或变幅循环荷载作用下的变形发展规律和损伤特性、纤维的最佳掺配量、混杂比例、复合材料各组份的关系、增强效果及增强机理、抗疲劳性能、破坏机理、施工工艺、配合比设计等方面的研究还有待进一步进行。

2.3层布式钢纤维混凝土

由于整体式纤维混凝土不易搅拌均匀，在搅拌过程中纤维易结团，而且其纤维用量也较大，造价比较高，所以难以获得大面积的推广应用。通过大量的工程实际和理论研究，人们提出了一种新型钢纤维结构形式——上下层布式钢纤维混凝土(LayerSteelFiberReinforcedConcrete简称LSFRC)，它是将少量的钢纤维均匀撒布于路面板的上下两个表层，而中间仍为素混凝土层。LSFRC中的钢纤维一般由人工或机械撒布，钢纤维较长，长径比一般70—120之间，呈二维分布。

在不影响力学性能的条件下，这种材料大大降低了钢纤维的用量，同时也避免了整体式纤维混凝土在搅拌时易出现纤维结团现象。试验研究表明：用体积率为0.12%的钢纤维，所配制的底面层布钢纤维混凝土的7d、28d抗折强度比同条件下的素混凝土的抗折强度分别增加了27%和26%，而与钢纤维混凝土（体积率为1.2%）的抗折强度相近，而钢纤维用量节约90%。此外，钢纤维在混凝土中的层布位置对混凝土的抗折强度影响很大，钢纤维层布在混凝土底部增强效果最佳，随钢纤维层布位置上移，其增强效果明显减弱，上下层布式钢纤维混凝土，比同配合比的素混凝土抗折强度提高35%以上，比整体式钢纤维混凝土略低，但上下层布式钢纤维混凝土可节约大量材料成本，也不存在搅拌难的问题。因此，上下层布式钢纤维混凝土是一种具有良好的社会经济效益和广阔的推广应用前景、值得在路面施工中推广的新材料。

2.4层布式混杂纤维混凝土

尽管LSFRC上下表面的一定厚度范围内得以加强，但是其中间的素混凝土层却成了薄弱环节。虽然其抗折强度和疲劳强度经试验证明都有很大提高，可其延性、韧性、抗渗性及耐久性却增长不大，一旦表层钢纤维磨出后将会存在安全隐患。

层布式混杂纤维混凝土(LayerHybridFiberReinforcedConcrete简称LHFRC)是在LSFRC基础上掺入0.1%的聚丙烯纤维，把大量细而短，具有较高抗拉强度、高极限延伸率的聚丙烯纤维均匀分布在上、下层钢纤维混凝土和中间层的素混凝土中。可以理解为是混杂合成纤维混凝土和层布式钢纤维混凝土的融合。

LHFRC在增强混凝土抗压强度方面的影响并不明显，与素混凝土相比，其对混凝土的强度提高仅为0.3%左右，且其抗压强度比层布式钢纤维混凝土低4%左右。

LHFRC在增强混凝土抗折强度有明显的提高，与素混凝土相比，其对素混凝土的抗折强度提高20%左右，与层布式钢纤维混凝土相比，其对层布式钢纤维混凝土的抗折强度提高2.6%，但对混凝土的抗折弹性模量的影响不大，层布式混杂纤维混凝土的抗折弹性模量比素混凝土的高1.3%，比层布式钢纤维混凝土低0.3%。

LHFRC在增强混凝土弯曲韧性有明显的提高，弯曲韧性指数是素混凝土8倍左右，是层布式钢纤维混凝土的1.3倍，明显提高了混凝土的韧性。

在LHFRC中，由于两种或多种纤维在混凝土中的表现不同，我们可以根据工程的需要，利用合成纤维、钢纤维在混凝土中的正混杂效应，提高材料的延性、耐久性、韧性、初裂强度、抗折强度、抗拉强度等方面大幅度提高，延长材料的使用寿命和改善材料的质量。

3理论支持

尽管掺入混凝土基体中的高模量纤维(如钢纤维)主要起增强、增韧作用，然而纤维对基体的增强理论至今未能满意地解决，仍以复合理论和纤维间距理论并存。

复合理论是研究脆性纤维增强延性基体材料(FRP)的增强理论时提出的，将复合材料基体的性能视为与复合前完全一样，此时按混合法则计算是可行的。

纤维间距理论又称阻裂理论，是Rmualdi及其同事Batson等根据线弹性断裂力学而提出的，该理论认为纤维的增强作用仅与均匀分布的纤维间距(最小间距)有关。

这两种理论并不能充分地解析纤维混凝土对基体增强，复合材料理论忽略了纤维对基体的阻裂作用，即忽略了复合带来的耦合效应；纤维间距理论最大缺点是忽略了纤维自身耦合作用，而片面地强调纤维的阻裂作用，并且起决定作用的纤维间距应为纤维理论间距。

4总结

力学性能论文范文篇5

关键词：液压支架；数值模拟；疲劳寿命；掩护梁

在当前，对煤炭开采的标准和细节要求不断提高，对于井下的安全性能、生产效率和经济收益要求也在不断提高，在这样的趋势下，支护问题成为了一个越来越受到关注的问题，也成为了开采工作的一个核心性问题，在这个过程中，液压支架掩护梁毫无疑问扮演者重要的角色。支架支护是否安全、可靠，也与掩护梁有着密不可分的联系，ZY6400型液压支架结构性能好坏对于支护可靠性有着极大的影响，又特别是掩护梁常因载荷遭受损伤，因此如何对煤矿井下ZY6400型液压支架掩护梁的结构进行优化，提高其工作稳定和可靠性，成为煤矿企业迫切需要解决的核心关键问题[1]。论文利用有限元分析方法对ZY6400型液压支架掩护梁进行优化研究，以期优化后的掩护梁满足矿井需求，确保矿井安全开采。

1有限元计算方法

有限元计算时，发现变量和约束过多是掩护梁的典型特征，掩护梁在工作时不是孤立的，它和连杆、千斤顶以及顶梁都有着密切的联系，所以系统整体上看比较复杂，想要实现真正的优化依然是一件比较困难的事，而且采用原始的分析方法无法准确的分析和优化液压支架掩护[2,3]。对于这种情况，采取什么样的计算方法就成为了重中之重，论文借鉴许多研究者采用的有限元数值分析方法来对液压支架掩护梁进行计算，通过众多例子和实践证明，有限元计算方法确实是一种有效的计算方式，具有良好的分析效果，具备控制变量条件、计算效率高以及最终结果真实靠谱等优点。通过模型方式能够直观的查看、分析、判断，了解其应力的分布状况与规律，预测风险、规避风险，及时找出其中的相应隐患[4]，提前做好改进准备，这样可以让机构改进更具有科学性和说服力。整个优化过程分为三个主要步骤：1）在SolidWorks中建起完善液压支架掩护梁三维模型，设置相应的变量和不变量，通过确定的分析，结合有关力学的原理对掩护梁应力分布规律进行模拟分析，最终得出应力分布结果[5]。2）将SolidWorks中建立的三维模型导入到Simulation中，对其进行模块优化，设置相应的参数和边界条件，其中总载荷被设定为目标函数，并根据实际要求给出相应的变化范围，运用有关程序进行细致计算，逐层推进，最终找出问题的关键点[6]。3）加强对有关变量的分析，根据实际的研究和需求，建立疲劳寿命关系式，通过仿真模拟研究，确定液压支架掩护梁的寿命极限，通过改善掩护梁缺陷，来达到增强疲劳寿命，减小应力集中，确定最优改进方案。

2液压支架掩护梁优化

2.1掩护梁应力分析。为了全面了解液压支架受力状况，重点研究了ZY6400型液压支架的相应组成部分，发现在工作过程中受压力最大的是掩护梁，其所处的环境和情况也相对较差，所以在对机构进行系统性优化的时候，对掩护梁的优化和作用提升就成为了一项非常重要的工作，在研究掩护梁上选取了两个探测点（如图1所示），模拟液压支架在受到载荷作用的整个过程液压支架受力分布情况。图1ZY6400型液压支架受力分布情况从有限元模拟看出，ZY6400型液压支架前端耳板附近的损坏是掩护梁被破坏的重要表现，掩护梁腹板是应力集中区。所以为了优化液压支架掩护梁受力，避免应力集中，确保发挥其优良性能，根据掩护梁的应力规律，在掩护梁和竖筋板之间应该放几块斜筋板，从而确定最佳的力学性能，不断改进装置结构，使其强度和稳定性都能达到明显提高，根据实际应用反馈，ZY6400型液压支架掩护梁损坏常常发生在掩护梁前端耳板周围，为了改善耳板周围受力，优化掩护梁力学性能，采用有限元计算分析得出，可以采取以下措施来提高掩护梁的力学性能：掩护梁采用不同结构组成，并且在掩护梁腹板上增设钢板；在支架顶梁连接的结构处分别增设两条斜筋，目的是来分解支架顶梁所受的载荷，另外该斜筋还具有稳定性的功能；同时在掩护梁结构上增设横板和斜筋板复合体。根据有限元计算要求，对改进的支架掩护梁、强度改善的模型进行了简化，ZY6400型液压支架掩护梁改进后建立的模型如图2所示。ZY6400型液压支架掩护梁所用材料性质在有限元软件中的设定如表1所示。（a）改进后的模型外形（b）改进后的模型内部图2ZY6400型液压支架掩护梁改进后建立的模型表1ZY6400型液压支架参数设置为了研究改进后的掩护梁力学性能，采用有限元计算方法对ZY6400型液压支架掩护梁进行了仿真模拟，其模拟结果详见图3所示。根据有限元计算得出，液压支架掩护梁上的探测点1最大应力为399MPa，探测点2最大应力为414MPa，两个探测点应力均小于460MPa，小于掩护梁材质屈服强度，无论板厚如何，其各种组合都比极限的强度要小，整体上来看，应力均在可承受范围内。说明优化选用材质满足要求，各个组合结构均小于材质屈服强度极限，增设结构合理。2.2掩护梁疲劳寿命分析。在可靠性能和优化的研究中，对于疲劳寿命的考察是比较常见的，也是最有效的研究之一，ZY6400型液压支架掩护梁与顶梁、前后连杆共同组成了一个四连杆机构，根据有限元计算发现，在支护过程中，其受到的最大接触应力是连接销和掩护梁，为了优化连接销点的接触应力，在掩护梁销连接处提高厚度，同时在设计过程中选用高强度的材质制作掩护梁和连接销，优化改进后的ZY6400型液压支架掩护梁运用有限元进行模拟分析。ZY6400型液压支架掩护梁疲劳寿命有限元分析结果如图4所示，结果显示销连接处接触应力有明显降低趋势，且整个掩护梁受力分布较改进前均匀。

3综合分析

本次研究主要运用有限元的分析法，在模拟过程中对ZY6400型的液压支架掩护梁进行了可靠性的优化设计，为了进一步提升液压支架掩护梁的使用效率和使用性能，研究采用三维建模，同时根据掩护梁的实际要求采用了有限元分析与计算，通过实际研究和具体过程的模拟，可以清楚了解结构在掩护梁中被破坏的部分，同时根据应力分布规律和容易遭受损伤的结果，针对性地给出了结构优化措施，极大地提高了ZY6400型液压支架掩护梁的可靠性。优化后的ZY6400型液压支架掩护梁在矿井10-101工作面进行了工业性实践，为了观测、验证该支架掩护梁支护效果，在10-101工作面进行了矿压观测，矿压观测表明，优化后的ZY6400型液压支架掩护梁得到了明显改善，改进的掩护梁支护强度高，安全性好，有利于维护工作面稳定。10-101综采工作面从2018年10月起开始上了优化后的ZY6400型液压支架，截止2019年4月，至今在矿井下作业已有7个月，改进后的ZY6400型液压支架掩护梁有效保护了综采设备和人员安全。既保证了矿井作业人员的人身安全，又满足工作面顶板支护需求，这对煤矿安全生产具有重要的意义！

4结论

为了提高ZY6400型液压支架支护强度，保护综采工作面安全生产，论文采用有限元分析计算方法对支架掩护梁受力分布规律和疲劳寿命进行了模拟研究，并提出了优化措施。改进后的液压支架掩护梁支护强度高，安全性好。1）在SolidWorks软件建立液压支架掩护梁三维模型，设置边界条件和初始参数，结合Simulation软件综合分析掩护梁应力状况，找出掩护梁存在的不足，进而提出优化措施。2）利用有限元计算方法对ZY6400型液压支架掩护梁应力和疲劳寿命进行了模拟分析，分析了应力分布规律，根据模拟结果提出了对ZY6400型液压支架掩护梁优化方案。3）ZY6400型液压支架在使用过程中矿压观测表明，优化后的掩护梁支护强度高，在试验的7个月期间为发生顶梁断裂、掩护梁损伤的情况，掩护梁优化效果理想。

参考文献：

[1]高郁.我国液压支架技术现状及发展[J].煤炭技术,2003,22（7）:4-6.

[2]石哲敏.液压支架可靠性优化设计方法的研究[D].中国矿业大学（北京）,2012.

[3]谢里阳,王正,周金宇,等.机械可靠性基本理论与方法[M].北京:科学出版社,2009.

[4]王谦.液压支架顶梁危险截面疲劳可靠性预测方法研究[D].阜新:辽宁工程技术大学,2016.

[5]武红霞,秦冬晨.基于有限元的液压支架顶梁可靠性分析[J].煤矿机械,2010,31（10）:98-99.

力学性能论文范文篇6

1．何为高分子化学

顾名思义，高分子就是相对分子质量很高的分子，它是高分子化合物的简称。高分子化合物，又称聚合物或高聚物，是结构上由重复单元（低分子化合物—单体）连接而成的高相对分子质量化合物。高分子的相对分子质量非常的大，小到几千，大到几百万、上千万的都有。我们有时将相对分子质量较低的高分子化合物叫低聚物。高分子化学作为化学的一个分支，同样也是从事制造和研究分子的科学，但其制造和研究的对象都是大分子，即由若干个原子按一定规律重复地连接成具有成千上万甚至上百万质量的、最大伸直长度可达毫米量级的长链分子，称为高分子、大分子或聚合物。

2．高相对分子质量与高强度

相对分子质量和物质的性质是密切相关的，是决定物质性质的一个重要因素。只有相对分子质量高的化合物才有一定的机械力学性能，才能作为材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯，都是直链的烷烃化合物，但是分子量变化很大，其机械力学性能因而也有极大的区别。

3．高分子科学的主要内容

既然高分子化学是制造和研究大分子的科学，对大分子的反应和方法的研究，显然是高分子化学最基本的研究内容。高分子科学不仅是研究化学问题，也是一门系统的科学。高分子科学的主要内容有：如何将低分子化合物连

接成高分子化合物，即聚合反应的研究。高分子化合物的结构与性质关系。不同性质的高分子，其结构必然是不同的。为了得到不同性质的高分子，就要去合成具有特殊结构的高分子。

二、高分子材料化学的应用

材料是人类社会文明发展阶段的标志，是人类赖以生存和发展的物质基础。它是指经过某种加工，具有一定结构、组分和性能，并可应用于一定用途的物质。上世纪半导体硅、高集成芯片、高分子材料的出现和广泛应用，把人类由工业社会推向信息和知识经济社会。可以说某一种新材料的问世及其应用，往往会引起人类社会的重大变革，材料是人类文明的重要标志。如果说现在人人离不开高分子材料，家家离不开高分子材料，处处离不开高分子材料，是一点也不过分的。高分子化合物的最主要的应用是以高分子材料的形式出现的，高分子材料包括了塑料、纤维、橡胶三大传统合成材料，另外许多精细化工材料也都是高分子材料。

第一，塑料：一类是通用塑料，如容器、管道、家具、薄膜、鞋底与泡沫塑料等等；另一类叫工程塑料，其强度大，如汽车零部件、保险杠、洗衣机内的滚筒、电器的外壳等。

第二，纤维：人们开发出聚酯、尼龙、腈纶、维尼纶等高分子化合物，通过不同的加工，生产出了各种纤维制品，极大地满足着人类的需要。

第三，橡胶：天然橡胶的种类和品质都受到很大的限制，于是科学家们不断开发出了各种人造橡胶，如丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶等。

第四，精细化工：比如使得我们的世界变得丰富多彩的各种涂料产品，如家具漆、内外墙乳胶漆、汽车漆、飞机漆等。女孩子用的指甲油，使牙齿变白的增白剂也都是涂料。还有万能胶、建筑用胶、医用胶、结构胶等黏合剂，以及各种吸水树脂等都是高分子产品。

三、高分子化学与高科技的结合

当今社会，人们将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱，而材料又是能源和信息发展的物质基础。自从合成有机高分子材料的那一天起，人们始终在不断地研究、开发性能更优异、应用更广泛的新型材料，来满足计算机、光导纤维、激光、生物工程、海洋工程、空间工程和机械工业等尖端技术发展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展，出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。

随着生产和科学技术的发展，许多具有特殊功能的高分子材料也不断涌现出来，如分离材料、光电材料、磁性材料、生物医用材料、光敏材料、非线性光学材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活跃的领域，下面简单介绍特种高分子材料：功能高分子是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出相应反应的高分子材料；高性能高分子则是对外力有特别强的抵抗能力的高分子材料。它们都属于特种高分子材料的范畴；特种高分子材料是指带有特殊物理、力学、化学性质和功能的高分子材料，其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料（化学纤维、塑料、橡胶、油漆涂料、粘合剂）的范畴。

第一，力学功能材料：强化功能材料，如超高强材料、高结晶材料等；)弹性功能材料，如热塑性弹性体等。

第二，化学功能材料：分离功能材料，如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等；反应功能材料，如高分子催化剂、高分子试剂；生物功能材料，如固定化酶、生物反应器等。

第三，生物化学功能材料：人工脏器用材料，如人工肾、人工心肺等；高分子药物，如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等；生物分解材料，如可降解性高分子材料等。

可以预计，在今后很长的历史时期中，特种与功能高分子材料研究将代表了高分子材料发展的主要方向。

四、高分子化学的可持续发展

研究高分子合成材料的环境同化，增加循环使用和再生使用，减少对环境的污染乃至用高分子合成材料治理环境污染，也是21世纪中高分子材料能否得到长足发展的关键问题之一。比如利用植物或微生物进行有实用价值的高分子的合成，在环境友好的水或二氧化碳等化学介质中进行化学合成，探索用前面提到的化学或物理合成的方法合成新概念上的可生物降解高分子，以及用合成高分子来处理污水和毒物，研究合成高分子与生态的相互作用，达到高分子材料与生态环境的和谐等。显然这些都是属于21世纪应当开展的绿色化学过程和材料的研究范畴。

参考文献：

[1]冯新德.展望21世纪的高分子化学与工业[J].科学中国人,1997,(11)

[2]王守德,刘福田,程新.智能材料及其应用进展[J].济南大学学报(自然科学版,2002,(01).

力学性能论文范文篇7

关键词：农业机械；触土部件；表面改性；耐磨涂层

农业机械设备的触土部件如犁壁、犁铧、耙片等在工作时因磨损、腐蚀、粘附引起的早期失效与报废，严重缩短农机的使用寿命[1-3]。随着现代农业机械向大型化、复合化方向发展，对农业机械触土部件的综合性能的要求越来越高[4]，触土部件的优化设计和表面改性成为国内外学术界和产业界关注的热点问题之一。提高触土部件使用寿命的方法主要有三种[5]：(1)合理设计易损件结构；(2)开发新型整体耐磨材料；(3)对易损件表面进行强化处理。通过合理设计易损件结构以降低磨耗、提高使用寿命是有限度的，而新型整体抗磨材料的开发往往受到金属价格的限制[6]。在实际生产中，磨损失效通常发生在部件表层，如矿山机械钻头、农业机械犁铧及犁壁等表面。利用表面强化技术处理零部件表面，所获得的表面层厚度在几微米到几毫米之间，降低了涂层制备的成本；同时可以显著降低磨耗，有效提高硬度、疲劳强度，从而提高部件寿命[7-9]，在耐磨涂层制备过程中具有独特优势而备受青睐。针对耐磨涂层与基体难以结合的技术瓶颈，国内外学者进行了系统而又深入的研究，主要有：(1)改进传统耐磨涂层的制备方法，提出加工制造耐磨涂层的新方法，如激光熔覆、钎涂等；(2)开展了耐磨涂层中耐磨材质的研究，如镍铬合金、碳化钨、陶瓷氧化铝等，揭示不同耐磨材质对复合涂层组织性能的影响规律；(3)开展仿生耐磨涂层的研究，依据动植物体表可降低挖掘阻力、土壤粘附和运动磨损，为农机耐磨涂层的设计提供全新的设计思路。文中主要从制备技术、耐磨材质以及仿生涂层三个方面评述国内外有关农业机械耐磨涂层的研究报道，概述仿生涂层的研究进展，提出耐磨涂层目前研究的不足及未来发展的方向，以期为农机表面改性相关领域的工程研究和技术发展提供理论支撑和参考信息。

1农业机械耐磨涂层的研究概况

近20年来，国内外学者对农机表面耐磨涂层的制备方法进行了大量研究，耐磨材质的选取主要有镍铬合金、碳化钨、氮化物、陶瓷、氧化铝等。据不完全统计，科研机构有20多家，国内有关耐磨涂层的研究成果已超过50篇(包括期刊、会议论文、学位论文及专利)，其中成果最为丰硕的是吉林大学(10篇)。具有代表性的研究成果如表1所示。

2农业机械耐磨涂层的研究概况

2.1激光熔覆。激光熔覆是利用高能密度激光束辐照，使涂层材料与基体表面同时熔化，形成稀释率极低、与基体材料呈冶金结合的工艺方法[10-11]。刘燕[12]采用激光熔覆法在灰铸铁表面制备Al2O3/Fe仿生梯度纳米复合涂层，首先选择涂层材料为纳米氧化铝和铁粉、确定涂层材料的添加方式和粘结剂，其次将一定比例的粉末材料在研钵内混合均匀，加粘结剂并搅拌均匀涂覆于铸铁表层，厚度1~2mm，荫干(24h)。最后通过正交试验确定合适的激光功率和扫描速度。所制备的纳米表面改性层硬度和耐磨性显著提高，并且涂层中加入一定量的铁粉促进了熔覆层合金与基体良好的冶金结合，满足实际工程的需求。但是，激光熔覆组织及形态受到工艺参数、温度梯度、凝固速度的影响不易控制，因此激光熔覆技术在涂层制备方面仍有一定的局限性，需进一步优化工艺参数。2.2热喷涂。热喷涂技术是利用特定热源将喷涂材料加热熔化，借助高速气流将其雾化成极细的熔滴，高速喷射在工件表面的一种表面改性方法[13-14]。梁爱民等[15]通过等离子喷涂技术实现了耐磨涂层的可控制备。具体步骤为：将钼粉和钽粉按质量比为4:1或7:3的比例混合，用球磨机研磨使其颗粒度为42~54μm；对工件表面除锈、除污；选择合适的工艺参数利用离子喷涂设备进行喷涂，以Ar和H2作为保护气；常温下，所制备的金属涂层在微动摩擦试验中具有高硬度、耐磨、耐蚀的特性，且摩擦系数较低，大幅提高了机械零件的使用寿命，未来有着极佳的应用空间。2.3磁控溅射。磁控溅射是在真空中利用高速粒子轰击靶表面，使被轰击的粒子沉积在基体表面的一种表面改性技术。朱琳[16]采用磁控共溅射方法在65Mn钢表面制备TiNx/CFy复合涂层。具体步骤为：清洗Ti靶材和PTFE靶材，放入65Mn基体，抽真空至2.0×10-3Pa；通入N2气和Ar气，待气压稳定后，开启射频电源和偏压电源至所需参数；开启电机旋转，开始涂层沉积制备；沉积完成后，通入空气冷却，取出制备的复合涂层。所得到的涂层硬度高达1500HV，其磨损率可达到纳米Al2O3增强PTFE材料的水平，解决了触土部件在耐冲击、耐腐蚀、抗渗透性差等问题。磁控共溅射方法为新型耐磨涂层的制备提供了全新的思路，但对涂层与基材界面结合的结构特征研究还不够透彻，不具备开发大型的适用于各种农机部件的磁控共溅射装备。2.4钎涂法。钎涂法获得的涂层优点为：表面平整、加工精度高；涂层与母材冶金结合，结合强度比机械结合高得多；加热温度低，较小的热应力对母材性能影响小等[17-18]。卢广林[19]通过真空钎焊在45号钢表面制备立方氮化硼(c-BN)耐磨涂层。采用AgCuTi8Sn2活性钎料钎焊c-BN、钎焊温度950℃、保温时间20min时，Ti元素作为活性元素提高了钎料对c-BN单晶颗粒的润湿性，Sn在钎料合金中起到表面活性元素作用，有效改善钎料的流动性，能实现活性钎料、c-BN颗粒与45钢三者间的可靠连接，解决了一般焊接材料很难与c-BN连接的问题。然而贵金属Ag含量高，使得成本较高，在制备复合涂层时具有一定的局限性，并且研究工作缺乏系统性，诸如活性钎料成分、工艺参数、钎料与c-BN界面连接机制与力学性能等。

3耐磨涂层中耐磨材质的研究进展

目前，国内外学者对农机耐磨涂层中耐磨材质的研究主要有：金属耐磨涂层，包括镍铬合金、碳化钨等合金涂层；非金属耐磨涂层，包括陶瓷涂层、氧化铝涂层。3.1金属耐磨涂层的研究进展。A.Salimi等人[20]通过化学镀法，在超细WC颗粒上沉积了薄铜膜。然后，将WC-Cu复合粉体加入镍基钎料中，采用高温真空钎涂制备自流态合金(NiCrBSi)。所制备的涂层硬度高达1500HV，满足实际工程的要求，解决了堆焊过程中WC晶粒异常生长现象，并对裸露的WC进行强化。但由于Cu元素的加入，涂层韧性降低，压痕区域的裂纹萌生和扩展显著增加。齐剑钊[21]通过正交实验，研究了不同粒度WC和不同质量分数WC对钎涂层组织结构、力学性能、结合强度及耐磨性能的影响，发现WC颗粒增强的铜基复合涂层可以提高母材表面的耐磨性，最终得出20~30目(较大粒度)的WC含量越高涂层耐磨性越好。但有关WC粒度对复合钎涂层影响机理还没有完全阐述清楚，有待进一步研究。XuXingpei等[22]将具有不同质量分数的WC(30%，50%和80%)的复合涂层成功涂覆到Q345钢基材上。将WC粉末轧制成柔性布，并与纳米级粘合剂混合，然后根据WC金属布/BNi-2填充布/Q345钢的焙烧顺序，放入焙烧炉。分析涂层的微观结构，并测试涂层界面处结合强度，结果表明：三种涂层均出现了WC颗粒的偏析，随着WC质量分数的增加，涂层中的WC颗粒的偏析逐渐变弱，排列更紧密；涂层与钢基体冶金结合，质量分数为30%的WC涂层剪切强度最大为302MPa；但涂层中气孔较多，严重降低涂层的机械性能，易发生塑性断裂。3.2非金属耐磨涂层的研究进展。卞达[23]等人以磷酸二氢铝黏结剂与陶瓷骨料(氧化铝，硅酸锆，氧化锆)为原料，制备耐磨、耐高温金属基陶瓷涂层；重点研究了复合涂层黏结剂中Al/P比例、骨料粒度变化对耐磨性的影响，但忽略了陶瓷骨料中氧化铝的含量对复合涂层耐磨性的影响。随后，黄国栋等[24]研究了纳米氧化铝对涂层的表面形貌、界面结合情况以及对涂层的摩擦磨损性能的影响，结果表明：当氧化铝的质量占陶瓷骨料总质量的2%时，涂层表面光滑平整，耐磨性最好。氧化铝的加入促进了涂层与基体的紧密结合，获得的涂层质量良好，但对涂层的磨损机理没有完全阐述清楚，有待进一步研究。宋鹏[25]等人利用热喷涂技术成功制备了高温耐磨氧化铝陶瓷基复合涂层，解决了氧化铝基热喷涂陶瓷涂层高温磨损过程中易产生裂纹及裂纹易扩展的问题。通过降低喷涂温度，抑制热裂纹产生；在高温磨损过程中，未熔颗粒周围的微裂纹扩展方向会发生改变，从而抑制裂纹扩展，增强了涂层的韧性，提高了涂层的耐性能，延长了氧化铝基高温耐磨陶瓷复合涂层使用寿命。花国然[26]利用激光熔覆技术在45钢表面制备改性Al2O3+13%TiO2陶瓷涂层，TiO2的加入降低了涂层的气孔率和硬度，提高了涂层的致密性和耐磨性。姚舜晖等[27]研究了TiO2含量对Al2O3基涂层磨损性能的影响，在干摩擦条件下，Al2O3基涂层的显微硬度随TiO2含量增加而降低，并提出TiO2不利于提高Al2O3基涂层的耐磨性，这与前者的研究是相悖的。总的来说，目前对陶瓷氧化铝涂层的磨损特性研究还不够深入、陶瓷类材料脆性大、耐磨涂层难以成形的问题尚未彻底解决。

4仿生耐磨涂层的研究进展

经过亿万年的进化，自然界已演化出适应各种土壤环境的动物，动物体表能够降低运动过程中土壤粘附和运动磨损，为农机触土部件的减阻、减粘和耐磨结构设计提供了天然的模板和全新的设计思路。金俊等人[28]深入研究了土壤动物(如蜣螂、蚯蚓等)的减粘脱附机理，通过合理优化结构参数，开发了仿生非光滑犁壁。新型仿生非光滑犁壁具有翻垡好、碎土率高等特点；具有良好的脱土性和耐磨性，减阻率为11%~20%，在水田犁耕有良好的应用前景。马云海[29]等人根据开沟器和土壤的相互作用过程，并结合蚯蚓非光滑波纹表面形态的减黏脱土机理，制造出仿生开沟器实型，降低作业阻力9%，解决了传统开沟器在工作过程中易粘土、阻力大的问题。徐德生[30]等人采用高频钎焊方法在45钢表面制备了WC/Cu非光滑耐磨复合涂层。复合涂层与45钢基体为良好的冶金结合，界面区组织致密。所制备的涂层具有高耐磨性，是淬火45钢和高铬铸铁的12.4倍和4.9倍。农机关键零部件的仿生设计取得了阶段性的成果，但随着农业机械化的规模越来越大、触土部件精度和速度的不断提高，单纯针对土壤动物体表特征分析和仿形进行关键部件仿生设计的方法已无法满足工程实际的要求，因此，在以后的研究中需针对关键零部件的使用环境和相适应的动物原型进行分析，将仿生结构设计与土壤动物运动学特性相结合，系统研究减阻耐磨、减粘等特性的作用机理，进一步提高关键部件性能。

5研究不足及展望

力学性能论文范文篇8

关键词:机械工程材料;哲学思想;教学改革;教学实践

《机械工程材料》是机械类和近机类大学生的一门很重要的专业基础课，也是是一门理论性和实践性都很强的课程。该课程学习效果的好坏，直接影响到后续学习的专业课程的理论学习、课程设计以及毕业论文(设计)等实践环节。由于该课程内容广泛抽象，概念原理多，系统性强，学生的积极性不高，学习效果欠佳。为此，很多学者针对机械工程材料的教学提出了诸如翻转课堂、结合工程认证等等教学方法的改革和实践研究，本人在机械工程材料的教学中有意识地将哲学思想引入具体教学内容中，不仅增强了学生的学习兴趣和学习效果，而且培养了他们分析问题、解决问题的能力。

1世界是物质的

辩证唯物主义认为世界在本质上是物质的。恩格斯说:“世界的真正的统一性是在于它的物质性”。(《反杜林论》，《马克思恩格斯选集》第三卷，第83页)在绪论中我们要讲人类文明发展的划分就是以材料的发展和应用，分别分为石器时代、青铜时代、铁器时代、新材料时代。21世纪现代文明的三大支柱就是材料、能源、信息。机械工程材料就是讲述常用的工程材料(包括金属材料、高分子材料、无机非金属材料)的成分、组织、性能的有机辩证关系，掌握他们的基本原理，基本规律，以便更好的选择材料，加工材料，也进一步的使我们认识世界、改造世界。

2对立统一关系

在机械工程材料学习过程中，成分、组织结构、性能的本质与现象的辩证对立统一关系贯穿始终:成分和组织结构决定材料的性能。材料的成分和组织是材料的内在本质特征，材料的性能时材料的表现、现象。同样的成分，组织不同，性能不同，如石墨和金刚石，成分都是碳元素，但是石墨六边形层状结构，金刚石是金刚石立方晶体结构，它们之间的强度天壤之别。相似的组织，不同的成分，性能也有很大的差异，同样是面心立方结构，纯铝与纯镍的性能截然不同。厘清了成分、组织和性能的对立统一的关系，将有利于机械工程材料的选材、材料的加工、热处理，预防产品的事故，分析产品失效的原因。例如钢的牌号很多的时候就反映了材料的成分，20钢的碳含量就比45钢的碳含量少一半，根据0．9%以下含碳量越多碳钢的硬度、强度越高，韧性和塑性越低的规律，20钢适合做容器、锅炉等强度要求不高，变形大的冷冲压件，45钢适合做要求综合力学性能的机械零件。再如通过钢的热处理，在不改变材料的成分和形状的前提下，改变材料的内部组织，从而是材料具有不同的性能，适用于不同的使用场合。

3量变质变规律

量变质变规律是辩证法的三大规律之一，量变质变规律揭示了事物发展变化形式上具有的特点，从量变开始，质变是量变的终结。例如金属材料的细晶强化，随着晶粒的细化，金属的强度增加，满足于Hall-Petch公式，但是随着纳米材料的发现，当晶粒尺寸到达纳米维度，会出现反Hall-Petch公式效应，说明晶粒尺寸这一量变达到一定程度，强度变化发生了质的变化。还是在细化晶粒方面，随着冷却速度增加，金属凝固结晶的晶粒越细，但是当冷却速度太快，达到该金属材料的临界冷却速度，金属来不及结晶，就可能会形成准晶或者非晶态。再如钢的回火温度越高，则塑性、韧性越高，强度、硬度越低，但实验发现，若在250℃～350℃及470℃～650℃两个范围内回火时，会出现韧性显著下降的情况。

4普遍性和特殊性

普遍性与特殊性的关系是共性和个性、一般和个别的关系。从个别可以上升到一般，再用一般来指导个别。例如，理想的金属晶体结构中是没有缺陷的，实际金属的晶体结构存在着不同类型的缺陷，每类缺陷都对晶体的性能产生重大影响，那么我们可以在理想的晶体结构上引入不同类型的缺陷从而来分析实际晶体的组织结构和性能变化。再如金属的平衡凝固结晶是一种理想状态，而实际金属大部分是非平衡凝固结晶，由于非平衡凝固结晶产生的晶内偏析在平衡凝固相图的基础上进行推导和分析。又如实际金属大多数是多晶体，单晶金属是个别的，少数的，但是多晶体的塑性变形是建立在单晶体塑性变形的基础上的，也就是多晶体中每个晶粒的塑性变形仍然以滑移或孪生的方式进行。

5主要矛盾和次要矛盾

主要矛盾和次要矛盾相互依赖、相互影响，并在一定条件下相互转化。在教学中应当引导学生区分主次、有所取舍、全面看问题。例如铸铁中石墨的形态和基体的性能都对力学性能产生很大的影响，对灰口铸铁来说，主要矛盾是片状石墨产生了大的应力集中、基体缩减作用和割裂作用，基体组织再怎么变化也对铸铁的力学性能收效甚微。当片状石墨变为球状时，矛盾的主要方面发生了变化，基体组织和性能成为了决定性的主导因素，基体作用得到较大的发挥。再如金属热处理改变材料性能主要有两个目的:一是改善工艺性能，便于加工制造;二是提高强度，改善使用性能。因此，如果是预先热处理，工艺性能是主要矛盾，那常常选择便于切削加工的退火、正火热处理;如果材料的使用性能要求高，那么最终热处理常常选择整体淬火、回火(低温、中温)、调质、表面热处理等等。

6实践的观点

实践的观点是辩证唯物主义认识论的第一的和基本的观点。认识来源于实践，又转过来为实践服务。实践是检验真理的唯一标准。例如按照传统的设计思路，只要零件的工作应力小于材料的许用应力，则认为零件是安全的。然而，事实并非如此，实际生产中发生过很多零件在远低于材料许用应力情况下破坏的案例。这是因为实际生产中的材料内部组织不像传统观念中的均匀、连续、各向同性，而是存在着夹杂、微裂纹、孔洞等缺陷，而这些类似与裂纹的缺陷在应力的作用下，容易扩展，从而发生低应力脆性断裂，因此引入了材料的断裂韧度来作为零件的安全设计。又如热处理是机械零件和工具制造过程中的重要工序，适当的热处理，可以改善材料的使用性能和工艺性能。钢的热处理是建立在Fe-Fe3C相图的基础上的，但是实际生产中加热和冷却速度较快，因此加热及冷却过程中相变温度就会偏离平衡条件(极其缓慢加热或冷却)Fe-Fe3C相图的相变冷却温度。以钢的退火为例，这个偏离温度，就来自于多年的生产经验，如完全退火，就加热到高于平衡条件下的临界温度30℃～50℃，球化退火就高于20℃～30℃，等温退火就是将奥氏体化后的钢快冷至稍低于A1温度(临界温度)。机械工程材料这门课程是一门实践性很强的课程，这种从大量的生产实践归纳出来的概念、原理、公式还有很多，需要同学们仔细体会，认真掌握。

7结语

《机械工程材料》中蕴含着丰富的自然辨证法的哲学思想，在教学过程中提炼哲学思想，归纳总结辨证唯物观，不仅有利于学生掌握机械工程材料的理论知识和实践案例，而且培养了学生分析问题、解决问题的能力，帮助他们形成科学的思维方法、正确的世界观。

参考文献:

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［6］张丹，李君华．浅析物理化学教学中的哲学思想与应用［J］．辽宁工业大学学报(社会科学版)，2016，18(2):115-116，119．

力学性能论文范文篇9

【关键词】道路桥梁；工程材料；质量检测

1工程概况

国道216线喀拉通克镇到索尔库都克段第KS-1标段位于富蕴县喀拉通克镇规划火车站南侧，起讫点为K222+950～K248+000，全长25.05km，途经G216东侧山前冲洪积扇、低山丘陵走廊，主要工程内容为路基、路面、桥梁、涵洞、路线交叉、沿线设施、交通工程等。项目区域为准格尔盆地东北部，无河流分布，局部夹杂旱谷以及暂时小型水洼地，区域气候为温带-寒带大陆干旱气候区。项目所在区域夏季短暂炎热，年均温在3.0～4.0℃；春旱多风少降水，年降雨量在189.6mm左右，最大风速为27m/s；冬季漫长寒冷，最大冻土深度可以达到172cm。同时现场路线得出路段不良地质现象为地震液化、风积雪、强震区。

2道路桥梁工程材料质量检测的重要性

在道路桥梁工程开展过程中，水泥、钢筋、骨料等材料必不可少，只有保证上述材料的质量与设计要求相符，才可以保证整体工程的质量。而质量检测是验证水泥、钢筋、骨料、外加剂质量与设计要求相符与否的主要手段，可以及时验证混凝土材料质量与设计要求之间存在的差距，及时提供优化方案，保证混凝土材料质量，减少道路桥梁工程质量隐患。比如，作为混凝土的构成材料，水泥的质量直接决定了混凝土材料性能。通过进行质量检测，可以及时发现强度性性能差、与其他配料相容性不佳的劣质水泥，规避混凝土结构缺陷问题。

3道路桥梁工程材料质量检测存在的不足

当前，部分道路桥梁工程在材料质量检测过程中存在的问题包括：试验操作手法不规范，环境条件控制不规范，检设备量程精度不够，原始记录填写不规范，检测报告所用法定计【量单位不规范，操作者对材料检测方法原理不熟悉，材料检测过程中没有设置通风排放以及有害物质防护装置，等等[1]。上述问题的存在，不仅影响了道路桥梁工程材料质量检测结果准确性，而且对道路桥梁工程的顺利推进造成了较大的负面影响。

4道路桥梁工程材料质量检测要点

4.1路基、路面、中间带排水

路基排水主要用材料为M10砂浆，砌筑C30混凝土预制板加固排水沟梯形断面。为确保M10砂浆与设计要求相符，检测者可以利用砂浆水分测定仪、砂浆稠度测定仪与一级试验机，对拌和完毕的M10砂浆的保水率、稠度、28d抗压强度进行检测。需要注意的是，在M10砂浆材料质量检测时，检测者应将根据设计比拌和的砂浆一次性装满砂浆试验模具，人工振捣成型后在20.0℃环境下静置24h。进而在标准养护室（温度20.0℃、湿度95%）养护28d后，依据1500N/s的速度持续加荷载至试件破坏，记录、计算破坏荷载与抗压强度。路面排水主要利用S12沥青砂现场浇筑拦水带，配合陶瓷制品制作的急流槽排出表面积水。对于S12沥青砂，检测者需要依据GB/T14684—2011《建设用砂》的相关要求，利用比色法，对沥青砂石粉含量进行检测，同时对沥青砂表观密度、堆积密度、吸水率进行重复2次测试；而对于陶瓷制品，检测者可以根据《陶瓷制品检测及缺陷分析》的相关要求，进行建筑陶瓷表面耐磨性、抗龟裂与冲洗、规格尺寸的检测。中间带排水主要是利用AC-5砂砾式沥青混凝土铺筑10.0cm厚砂砾垫层。为判定AC-5砂砾式沥青混凝土与设计要求相符与否，检测者应依据JTGE20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的相关要求，利用马歇尔试验法，在马歇尔击实仪中双面分别击打75次表干法处理的试件，计算AC-5砂砾式沥青混凝土的沥青饱和度、稳定性、流值、毛体积相对密度与空隙率、间隙率[2]。

4.2特殊路基

盐渍土是该工程案例常见特殊路基，全长达到了30596.6m，需要利用非盐渍土换填后铺设土工布的方法处理。根据GB/T17640—2008《土工合成材料长丝机织土工布》的相关要求，两布一膜复合土工布各结构层应满足：布≥150g/m；膜≥3mm/m；布≥150g/m。CBR顶破强度与极限伸长率、撕破强度分别≥3.0kN、30.0%、0.42kN，且厚度超过0.3mm。根据上述要求，检测者可以根据各指标之间的关联性进行检测。比如，在检测土工布抗碱性与酸性溶液性能时，可以将土工布试件完全浸渍在酸性、碱性溶液中，进行浸渍前后拉伸性能、尺寸、单位面积质量的测定与计算；再如，在土工布CBR顶破强度检测时，检测者可以利用专门的土工布CBR顶破试验仪，依据GB/T14800—2010《土工合成材料静态顶破试验（CBR法）》的相关要求，裁剪试样，放入夹具内拧紧，调整加压系统高度并将顶压速度调整至60.0mm/min后记录顶力变形曲线，至试样破坏。

4.3新旧路基衔接处理

新旧路基衔接处理需要利用Ⅳ级及以上的土工格栅，JTG/TD32—2012《公路土工合成材料应用技术规范》要求道路桥梁工程新旧路基衔接用土工格栅纵向标称抗拉强度伸长率应在13.0%以下，每延米极限抗拉强度纵横向应超过100kN/m，纵横向2.0%伸长率拉伸、焊接极限剥离力则应分别大于55kN/m、30N。依据上述要求，检测者可以利用专业的延伸率检验机、极限拉力试验机进行检测。需要注意的是，若单向塑料土工格栅应用于长时期受力加筋工程，检测者应对其蠕变性能进行实验，即依据BSENISO10319∶2015《土工织物宽条拉伸试验》的相关方法，在室温下测试样品的拉伸强度。此外，在进行蠕变测试时，通过记录10.0%土工格栅的蠕变强度表征时间进行施加荷载、土工格栅拉伸强度比值的计算。

4.4水泥检测

GB175—2007《通用硅酸盐水泥》对道路桥梁工程中硅酸盐水泥强度提出了明确的要求，涵盖了水泥中铝酸三钙含量（＜8.0%）、氯离子含量（＜0.06%）、总碱含量（＜0.6%）多个方面。依据上述要求，应对水泥中铝酸三钙、氯离子与总碱含量进行检测。对于水泥中铝酸三钙，可以利用EDTA标准溶液滴定法，通过EDTA标准溶液与水泥熔融处理后制备的测试液反应测定三氧化二铁的含量，进而根据计算的滴定度、EDTA含量，确定铝酸三钙的含量。而对于水泥中氯离子含量测定，需要检测者分别利用硫氰酸铵标准滴定液配合硫酸铁铵指示剂溶液进行测定。对于水泥中总碱含量测定，由于水泥总碱来源存在差异，检测者可以根据碱来源选择不同的检测方法。比如，对于水泥、混凝土膨胀剂、掺合料引起的碱含量上升，可以利用GB/T176—2017《水泥化学分析方法》测定总碱；而对于因化学外加剂加入而带来的碱，可以根据GB/T8077—2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》，测定水泥中总碱含量。

4.5钢筋检测

钢筋的质量对于道路桥梁整体质量乃至运行安全均具有较大影响。检测者可以依据JGJ/T152—2019《混凝土中钢筋检测技术标准》的相关要求，利用电磁感应法、雷达法、直接法，进行钢筋间距、公称直径、力学性能、锈蚀形状的检测[3]。需要注意的是，在检测之前，检测者应利用校正介电常数的试块对仪器进行校正，特别是雷达仪器，即根据雷达仪器在试件上的扫描结果进行钢筋轴线的标记以及钢筋平均间距的计算，确定雷达仪器检测值、实际量测值之间的差值与标准要求相符。对于钢筋公称直径、力学性能，可以采用直接法检测，即取样称量检测钢筋公称直径、力学性能；而对于钢筋锈蚀形状，因钢筋腐蚀后截面面积会出现损失，需要结合前期力学性能检测时确定的实际受力面积，利用电磁感应法钢筋探测仪，进行检测，并判定钢筋的耐久性[4]。

4.6骨料检测

JTG/T3650—2020《公路桥涵施工技术规范》对道路桥梁工程中骨料使用的一般技术要求进行了明确，涵盖了碱骨料潜在活性（不引起碱、集料碱化学反应）、粗骨料含泥量（＜0.7%）、泥块含量（＜0.25%）、坚固性（质量损失＜10.0%）以及细骨料含泥量（＜1.0%）、泥块含量（＜0.5%）、坚固性（质量损失＜5.0%）[5]。根据上述要求，应对骨料的质量进行检测。对于碱骨料潜在活性，主要以测定骨料中碱含量为对象，考虑到骨料中碱含量直接测定难度较大，检测者可以先进行骨料中氯离子含量的计算，进而利用氯离子含量检验方法进行骨料中碱含量的折算。或者利用JGJ63—2006《混凝土用水标准》提及的碱含量变化计算公式，通过试样在马弗炉中熔融消解处理后，在原子吸收火焰光度法下对骨料的浸出液进行测定。对于骨料的含泥量、泥块含量检测，可以利用烘干法，配合浸泡、烘干、淘洗工序，测定骨料石（即粗骨料）的含泥量。或者利用饱和水法，配合浸泡、淘洗工序，测定骨料砂（即细骨料）的含泥量。对于骨料坚固性，检测者可以利用专门坚固性测试用恒温养护设备，结合SL/T352—2020《水工混凝土试验规程》的相关规定，配置硫酸钠溶液并倒入试验设备中。进而将筛分完毕的粗细骨料浸没到设备内，硫酸钠溶液与粗细骨料的体积比应大于5/1。同时调整溶液温度在22.5℃±2.5℃之间，完成后记录粗细骨料质量损失并计算粗细骨料质量损失百分率，以此判断粗细骨料坚固性。

4.7外加剂检测

减水剂、膨胀剂、混凝剂、引气剂等外加剂是降低混凝土浇筑与成型阶段水化放热的主要材料，可以在控制温度裂缝形成。但是不同外加剂化学成分之间极易存在冲突。因此，在混合使用多种外加剂时，应对外加剂进行兼容性测试。在测试时，检测者应利用实际生产配合比进行水胶比计算，进而计算实验水胶比。在这个基础上，利用实际配比利用的原材料，先加入砂、胶凝材料搅拌10.0s左右，再加入水、外加剂搅拌后，进行扩展度试验。扩展时分2层，每一层插入振捣15次，进行测展度测量，萘系外加剂、羧酸外加剂扩展度应分别在270mm±20mm、350mm±20mm左右，若与上述要求不符，则需要增加（或减少）外加剂掺和量至扩展度合格。一旦外加剂中氯离子检测与要求不符，混凝土耐久性将下降，因此，应依据GB50119—2013《混凝土外加剂应用技术规范》，进行外加剂中氯离子含量的检测。检测时可以利用自动电位滴定仪，配合银电极、甘汞电极，利用硝酸银溶液进行外加剂滴定，通过求解硝酸银溶液浓度，可以得出试样中氯离子含量。需要注意的是，在滴定过程中，使用银电极前，检测者应利用细砂纸将电极擦亮方可缓慢浸入稀硝酸溶液内直至出现气体，进而将电极冲洗干净代用；对于甘汞电极，则需要拔出电极上端橡皮塞，保证滴定过程顺利进行。

5结语

综上所述，作为交通建设的重要基础设施，道路桥梁工程在现代社会发展进程中发挥着至关重要的作用，对其长期使用过程中安全性也具有较高的要求。为了从源头保障道路桥梁的质量安全，检测人员应根据特殊路基要求，及时进行水泥、外加剂、骨料、钢筋等材料检测，避免劣质材料应用到道路桥梁工程中，保证道路桥梁的总体质量。

【参考文献】

[1]李雅.道路桥梁工程的原材料试验检测技术探讨[J].居舍,2020(3):25.

[2]闫超超,公晋芳.水泥检测要点探讨[J].建材发展导向,2021(16):72-73.

[3]宋非.建筑工程水泥与混凝土施工材料检测研究[J].绿色环保建材,2021(8):1-2.

[4]王炎,吴玉龙,吴冰,等.预制叠合板桁架钢筋高度及板面粗糙度的检测方法研究[J].建筑安全,2021(8):74-79.

力学性能论文范文篇10

[论文摘要]科技的发展，使我们对物质的结构研究的越来越透彻。纳米技术便由此产生了，主要对纳米材料和纳米涂料的应用加以阐述。

一、纳米的发展历史

纳米（nm）是长度单位，1纳米是10-9米（十亿分之一米），对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为7000-8000nm，人体红细胞的直径一般为3000-5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级；对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。

1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德。费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品，这是关于纳米科技最早的梦想。1991年，美国科学家成功地合成了碳纳米管，并发现其质量仅为同体积钢的1/6，强度却是钢的10倍，因此称之为超级纤维.这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年，纳米产品的年营业额达到500亿美元。

二、纳米技术在防腐中的应用

纳米涂料必须满足两个条件：一是有一相尺寸在1～100nm；二是因为纳米相的存在而使涂料的性能有明显提高或具有新功能。纳米涂料性能改善主要包括：第一、施工性能的改善。利用纳米粒子粒径对流变性的影响，如纳米SiO2用于建筑涂料，可防止涂料的流挂；第二、耐候性的改善。利用纳米粒子对紫外线的吸收性，如利用纳米TiO2、SiO2可制得耐候性建筑外墙涂料、汽车面漆等；第三、力学性能的改善。利用纳米粒子与树脂之间强大的界面结合力，可提高涂层的强度、硬度、耐磨性、耐刮伤性等。纳米功能性涂料主要有抗菌涂料、界面涂料、隐身涂料、静电屏蔽涂料、隔热涂料、大气净化涂料、电绝缘涂料、磁性涂料等。

纳米技术的应用为涂料工业的发展开辟了一条新途径，目前用于涂料的纳米材料最多的是SiO2、TiO2、CaCO3、ZnO、Fe2O3等。由于纳米粒子的比表面大、表面自由能高，粒子之间极易团聚，纳米粒子的这种特性决定了纳米涂料不可能象颜料、添料与基料通过简单的混配得到。同时纳米粒子种类很多，性能各异，不是每一种纳米粒子和每一粒径范围的纳米粒子制得的涂料都能达到所期望的性能和功能，需要经过大量的实验研究工作，才有可能得到真正的纳米涂料。

纳米涂料虽然无毒，但由于改性技术原因，性能并不理想，加上价格太贵，难以推广；而三聚磷酸铝也因价格原因未能大量应用。国外公司如美国的Halox、Sherwin－williams、Mineralpigments、德国的Hrubach、法国的SNCZ、英国的BritishPetroleum、日本的帝国化工公司均推出了一系列无毒纳米防锈颜料，性能不错，甚至已可与铬酸盐相以前我国防锈颜料的开发整体水平落后于西方发达国家，仍然以红丹、铬酸盐、铁系颜料、磷酸锌等传统防锈颜料为主。红丹因其污染严重，对人体的伤害很大，目前已被许多国家相继淘汰和禁止使用；磷酸锌防锈颜料虽比。我国防锈涂料业也蓬勃发展，也可以生产纳米漆。

我国自主生产的产品目前已通过国家涂料质量监督检测中心、铁道部产品质量监督检验中心车辆检验站、机械科学院武汉材料保护研究所等国内多家权威机构的分析和检测，同时还经过加拿大国家涂料信息中心等国外权威机构的技术分析，结果表明其具有目前国内外同类产品无可比拟的防锈性能和环保优势，是防锈涂料领域划时代产品，复合铁钛粉及其防锈漆通过国家权威机构的鉴定后已在多个工业领域得到应用。

三、纳米材料在涂料中应用展前景预测据估算，全球纳米技术的年产值已达到500亿美元。目前，发达国家政府和大的企业纷纷启动了发展纳米技术和纳米计划的研究计划。美国将纳米技术视为下一次工业革命的核心，2001年年初把纳米技术列为国家战略目标，在纳米科技基础研究方面的投资，从1997年的1亿多美元增加到2001年近5亿美元，准备像微电子技术那样在这一领域独占领先地位。日本也设立了纳米材料中心，把纳米技术列入新五年科技基本计划的研究开发重点，将以纳米技术为代表的新材料技术与生命科学、信息通信、环境保护等并列为四大重点发展领域。德国也把纳米材料列入21世纪科研的战略领域，全国有19家机构专门建立了纳米技术研究网。在人类进入21世纪之际，纳米科学技术的发展，对社会的发展和生存环境改善及人体健康的保障都将做出更大的贡献。从某种意义上说，21世纪将是一个纳米世纪。

由于表面纳米技术运用面广、产业化周期短、附加值高，所形成的高新技术和高技术产品、以及对传统产业和产品的改造升级，产业化市场前景极好。

在纳米功能和结构材料方面，将充分利用纳米材料的异常光学特性、电学特性、磁学特性、力学特性、敏感特性、催化与化学特性等开发高技术新产品，以及对传统材料改性；将重点突破各类纳米功能和结构材料的产业化关键技术、检测技术和表征技术。多功能的纳米复合材料、高性能的纳米硬质合金等为化工、建材、轻工、冶金等行业的跨越式发展提供了广泛的机遇。各类纳米材料的产业化可能形成一批大型企业或企业集团，将对国民经济产生重要影响；纳米技术的应用逐渐渗透到涉及国计民生的各个领域，将产生新的经济增长点。

纳米技术在涂料行业的应用和发展，促使涂料更新换代，为涂料成为真正的绿色环保产品开创了突破性的新纪元。

纳米涂料已被认定为北京奥运村建筑工程的专用产品，展示出该涂料在建筑领域里的应用价值。它利用独特的光催化技术对空气中有毒气体有强烈的分解，消除作用。对甲醛、氨气等有害气体有吸收和消除的功能，使室内空气更加清新。经测试，对各种霉菌的杀抑率达99％以上，有长期的防霉防藻效果。纳米改性内墙涂料，实际上是高级的卫生型涂料，适合于家庭、医院、宾馆和学校的涂装。纳米改性外墙涂料，利用纳米材料二元协同的荷叶双疏机理，较低的表面张力，具有高强的附着力，漆膜硬度高且有韧性，优良的自洁功能，强劲的抗粉尘和抗脏物的粘附能力，疏水性极佳，容易清洗污物的性能。耐洗性大于15000次，具有良好的保光保色性能，抗紫外线能力极强。使用寿命达15年以上。颗粒径细小，能深入墙体，与墙面的硅酸盐类物质配位反应，使其牢牢结合成一体，附着力强，不起皮，不剥落，抗老化。其纳米抗冻性功能涂料，除具备纳米型涂料各种优良性之外，可在10℃到25℃之内正常施工。突破了建筑涂料要求墙体湿度在10％以下的规定，使建筑行业施工缩短了工期，提高了功效，又创造出高质量。

四、结语

由于目前应用纳米材料对涂料进行改性尚处在初级阶段，技术、工艺还不太成熟，需要探索和改进。但涂料的各种性能得到某些改进的试验结果足以证明，纳米改性涂料的市场前景是非常好的。

参考文献：

[1]桥本和仁等［J］.现代化工.1996(8):25～28.