力学性能范文
时间：2023-03-19 16:51:22
力学性能范文第1篇
【关键词】力学性能；送检；检测；锈蚀钢筋
一、力学性能的定义
通常钢筋力学性能包括屈服点强度、抗拉强度、伸长率、冷弯度等，同时要求对力学性能进行测试时要对反复弯曲度等进行测试。在进行钢筋混凝土结构设计时，通常使用钢筋屈服点作为钢筋标准强度的取值依据；钢筋的抗拉强度就是指钢筋接受拉力而不被破坏所承受的最大力量；钢筋在拉力作用下断裂后，必然会伸长，伸长的部分与原来长度的百分比δ就是钢筋的拉伸率，钢筋的拉伸率可以用来衡量钢筋的可塑性，拉伸率数值的大小与钢筋可塑性成正比关系；对钢筋进行冷弯的检测，可以检验钢筋的质量和焊接接头的质量，通常是将试样在规定的直径上弯曲成直角或者对折，然后检查钢筋是否出现裂缝和其他质量问题；在进行反复弯曲实验时，通常使用专门的弯曲试验机进行冷弯实验。
二、钢筋力学检测的见证取样
1、见证取样和送检中存在的问题
见证取样和送检的进行，必须要在相关人员的见证之下进行，材料的取样必须要在材料进场时由专门人员进行，并且负责将取得的材料送到具有一定资质的检测单位进行检测，材料的见证人员和送检人员必须要确保送检材料的真实性。
现在的基本建设工作正在全面进行，施工队伍如雨后春笋般迅速增多，但是我国建筑市场上对于施工队伍的管理机制并不完善，不少施工队伍并不具备相应的业务素质，技术没有保障。不少小型企业只是依靠上级的大公司，或者是家族企业的经营形式，缺乏相应的规章制度，有的企业即使有，也不能很好的实施下去，这就导致了原材料取样过程中弄虚作假的问题，这样即使进行了检测，检测结果也不能客观的反应工程进行过程中所使用材料的真实性，很可能影响工程的质量，甚至出现安全事故。此外，检测单位的一些检测人员没有职业道德，收受贿赂，为一些不合格的材料出具虚构的检测报告，这样检测部门的检测作用就是去了应有的意义。一些监理人员认为材料的检测只是程序工作，对检测工作的意义没有正确的认识，从而轻视见证取样工作；一些见证人员并不了解材料取样的程序，缺乏甚至没有相应的知识来辅助检测工作，造成管理工作不能发挥应有作用的现象。
2、解决见证取样问题的措施
施工单位在开工前应该将进行检测的实验室、参与建设的单位、参与见证材料取样的人员和送检的人员都报备给质量监督部门，使得监督部门对检测工作有一个备案。施工过程中所用的材料必须是正规厂家生产的有质量保证的产品，进行取样时要有监理人员的监督，在专门的取样人员操作下进行，将样品做好标记之后送到实验室进行检验。对于检测部门而言，必须要具有一定的资质，出具的报告要具有可信度。加强监测人员的职业道德培养，完善送检制度，防止施工单位对建立单位的隐瞒；建立单位的见证人员要保证数量和质量，定期对监理人员进行培训，增强技术水平。
3、见证取样过程中应注意的问题
每一验收批次应该在60t以内，并且同一批次的产品应该具有相同的生产厂家、生产工艺以及级别和规格等，在同一时间的同一地点进行材料的取样，如果最后剩余的材料不足一个检验批次的量，也要作为一个检验批次进行一次检验。
进行实验时一般采用两根抗拉试件和两根冷弯试件，为了检验的可信性，样品的截取要在不同的钢筋进行，保证每一批次都有一根样品做拉伸实验，一根做弯曲实验，冷拉试件长度应该介于0.5米到0.65米之内，冷弯试件的长度在0.25米到0.35米之内。取样时要截取去端部，防止顶端部分质量与中间部分不一致影响检测结果，将试样标记清楚，避免出现检测结果的混乱。
三、钢筋应力性能检验
万能试验机和钢筋弯曲机是进行钢筋力学性能检验的主要仪器，为了避免人为因素对机器干扰，必须实现试验机恒加荷和卸载的自动化，确保钢筋样品的检测和验收工作公平公正的进行。在检测开始之前，检测人员还需要做一些准备工作，比如对比样品的数量、加工尺寸等是否与送检单位的说明一致，并且检查钢筋表面的状态，记录并测量试件的直径等基本参数，进行编号。
1、钢筋实际应力检验
在钢筋混凝土结构中，检验该结构的实际应力，实际上就是对该部位的钢筋进行实际应力检测。检测时一般采取可以承受最大力的部位进行测试，该部位构件的承载能力就是该部位钢筋的实际承受能力。除去钢筋的表面覆盖物，在暴露出的钢筋表面粘贴应变片，使用相应的仪器进行测定，精确测量钢筋直径的变化量，然后进行计算，得出钢筋实际应力的值。
2、钢筋强度检验
采样实验法经常用于钢筋实际强度的检测过程中，进行拉伸实验时采用的材料要从现场选取，然后确定钢筋的屈服强度和极限抗拉强度，由于现场进行钢筋取样时会改变整体结构的承载能力，所以必须避开重要构件和重要部位进行取样。现场取样的标准是试样有代表性，同时对结构是损伤程度最小，即在结构中受力最小的地方进行取样，并采取相应措施加固取样的部位，防止由于取样造成后期的安全隐患。各个类型的钢筋一般都采用3根，将所有钢筋测量的平均值作为每类钢筋的强度评定值。
3、钢筋接头实验
在钢筋混凝土结构中，必然会使用钢筋接头，因而在进行钢筋力学性能检测时，亦应该对钢筋接头的力学性能进行检测。一般接头的连接分为机械连接和焊接连接两类，不管试件是否有弯曲，拉伸试件的数量都是3根，并且使用的试件都必须为现场取样，而非专门为应付检测制作的钢筋。接头试件通常进行的检测项目为抗拉强度测验，如果是横梁上的闪光对焊还应该测量弯曲性能。
4、锈蚀钢筋的应力——应变曲线特点
如果在正常工艺和化学成分范围内生产，钢筋都会具有屈服点，在一定长度之后就会出现一定长度的屈服台阶，如果进行抗压检测，抗压强度和屈服强度的商应该在1.5倍以上。但是钢筋发生锈蚀之后，其应力——应变曲线就会发生极大的变化，屈服点就会变的模糊，屈曲强度和抗拉强度之间的差异也会随之减少，从而造成结构的破坏。通过对多根已经锈蚀的钢筋的屈服点进行测试，可以得出以下结论，如果钢筋锈蚀之后横截面的损失不到10%，钢筋的屈服点还可以容易的测出。
四、检测报告
检测数据作为检测报告的主要组成部分，直接反应了检测的真实性。目前，为了保证检测数据的真实性，采用了包括自动原始数据数据采集技术在内的一系列技术手段，防止了数据生成之后被人为篡改的可能，一定程度上防止了虚假报告的产生，提高了检测报告的可信度。然而如果在数据生成过程中有人篡改了原始数据，就难以被发现，解决这一问题的根本方法就是，在原始数据自动采集之后就立即上传到检测监督部门，避免中间过程中的耽搁，有效实现对数据的监管，确保钢筋检测数据的真实性。检测报告应该真实客观的反应测量的信息，确保信息的含量和质量，完成信息报告之后，应该得到检测人员和审核人员的认可，并加盖检测监督部门的印章，赋予检测报告的合法性。
一般情况下，检测报告应该按照下面的规定制定：第一，检测报告应该用文字明确的描述出检测结果；第二，检测报告应该具有各个检测机构的专用印章，包含检测机构的公章，建筑工程质量检测机构的专用印章，如果结果中涉及实验报告，还应该证明送检材料做过见证实验的印章，检测单位有计量认证项目的，还应该盖上“CMA”的印章，以示说明。第三，对于需要进行修改的已经发出的检测报告，必须有测试数据修改单，结合书面声明，重新发放检测报告，并且对修改记录的原因和过程进行记录和保存，方便日后查阅。
总结：钢筋力学性能的检测涉及多个方面的内容，只有切实把好每一个关口，才能实现检测的真实可靠，保证建筑物的质量。
参考文献：
【1】郝艳红.浅谈钢筋力学性能检测[J],太原城市职业技术学院学报，2011（03）
【2】张国庆.浅谈如何做好监理工作的见证取样工作[J],新疆有色金属，2007（3），56-57
【3】陈启安.浅谈工程中钢筋的检测[J]，建材与装饰，2007年7月
【4】沈丽，孙晓东.谈钢筋的检测及注意事项[J]，民营科技，2010年10月
力学性能范文第2篇
以厚度为1mm的08Al冷轧薄板为实验材料，在实验室箱式电阻炉中进行真空退火。具体的工艺制度为将实验样品从室温加热到不同的退火温度:600、640、680和720℃，保温1h，然后随炉冷却到室温。采用光学显微镜(ZeissAcovert40MAT，OM)和扫描电子显微镜(SHIMADZUSSX-550，SEM)进行显微组织观察。采用维氏显微硬度计对试样进行硬度测试，测定载荷为50g，加载时间为10s，每个试样测试5个硬度值，然后求取平均值。冷轧板切割成标准拉伸试样(L0=25mm)，在每个测试温度下进行3组拉伸实验。拉伸速率为6mm/min。常温单向拉伸试验在微型控制电子实验机上进行。
2结果与讨论
2.1退火温度对显微组织的影响
图1为不同退火温度下的显微组织照片。由图1可知，退火温度为600℃时，晶粒较细(图1a)。随退火温度升高，晶粒尺寸逐渐增大(图1b～1d)。当退火温度达到720℃时，出现了比较明显的大晶粒(图1d)，出现这种现象的原因是退火温度过高导致了部分晶粒的异常长大。对不同退火温度下对08Al冷轧板的晶粒面积进行了统计，结果如图2所示。由图2可知，随退火温度升高，晶粒逐渐长大，在680℃以下时，增大速率较小，当退火温度超过680℃时，晶粒急剧长大。通过各退火温度下晶粒面积的误差棒长短可以知道，晶粒均匀度先降低在升高，在680℃时，晶粒更加均匀，而在720℃时晶粒尺寸分布变得非常不均匀。潘欣等［10］发现08Al钢板的再结晶温度范围在520～580℃，因此在本实验的退火温度下，08Al冷轧板需要经历再结晶形核以及长大过程。在退火温度为600～680℃时，退火温度越高，再结晶越充分，小晶粒有条件长大，组织也越均匀。而在720℃时，局部超过共析相变点，再结晶长大速率变大，导致部分晶粒急剧长大。图3为不同退火温度下08Al冷轧板的扫描电镜照片。由图3可知，退火组织均由铁素体和渗碳体组成。在600、640和680℃等退火温度下的渗碳体为游离渗碳体(图3a～3c)。在720℃的退火组织中出现了明显的半网状和网状的渗碳体(图3d中箭头位置)。在退火温度为720℃的样品中，由于退火温度的不均匀，导致样品局部温度过高，超过共析相变点，析出少量奥氏体，缓慢冷却时导致网状渗碳体离异析出。
2.2退火温度对力学性能的影响
2.2.1退火温度对硬度的影响
图4为08Al冷轧板在不同退火温度下的维氏硬度。由图4可知，随退火温度升高，08Al冷轧板维氏硬度逐渐降低。当退火温度从600℃升高到640℃时，硬度值下降幅度不大;当退火温度从640℃升高到720℃时，硬度值下降的幅度明显增大。其原因可能为:(1)随退火温度升高，渗碳体析出增多，而在晶粒内部的渗碳体逐渐减少。渗碳体的硬度远远大于铁素体，因此硬度逐渐降低［11］。(2)随退火温度升高，晶粒逐渐长大，晶界密度降低，晶界对位错运动起到阻碍作用，所以晶粒越大，位错被阻滞的部位越少，因而硬度下降［12］。
2.2.2退火温度对拉伸性能的影响
为不同退火温度下08Al冷轧板力学性能的变化关系。由图5可知，随退火温度升高，08Al冷轧板的屈服强度和抗拉强度均有不同程度降低。当退火温度从600℃升高到640℃时，08Al冷轧板的断裂伸长率升高;当退火温度从640℃升高到680℃时，断裂伸长率出现降低趋势，但640℃和680℃的数据相差不大。屈服强度和抗拉强度随温度升高而降低的原因主要是退火消除了冷轧后的加工硬化现象，冷轧钢的性能得到明显改善。从晶粒尺寸方面分析屈服强度随退火温度的变化情况，当退火温度上升时，试样的晶粒尺寸逐渐变大。断裂伸长率变化的原因可能为随退火温度的升高晶粒逐渐均匀化，出现升高的现象，但随温度的升高晶粒也逐渐变大，伸长率出现短暂下降，在720℃退火温度时，组织中出现网状和半网状渗碳体，使试验样品的力学性能降低。图5(b)为08Al冷轧板的屈强比与退火温度的关系曲线。由图5(b)可知，屈强比随退火温度升高表现出先降低后升高的变化趋势，在680℃时达到最低值。屈强比是表征材料由塑性变形到最后断裂过程的形变容量，衡量冷轧板的重要指标［5］。为保证结构设计的安全性，要求钢材在断裂之前具有足够的塑性变形，所以要求钢材具有低的屈强比。
3结论
1)08Al冷轧板在退火温度为680℃时获得较为均匀的组织结构，当退火温度超过720℃时会出现晶粒异常长大和半网状、网状渗碳体;2)随退火温度升高，08Al冷轧板的硬度逐渐下降。08Al冷轧板的屈强比呈现先降低再升高的趋势，在680℃时相对较低。
力学性能范文第3篇
1.1合金成分
为使合金具备较高的抗拉强度、良好的充型能力及较高的耐磨性等性能，选择硅含量为18%。实际生产中，常将含铁量超过2.0%的回炉料，做废铝处理或给压铸厂回用，为增加高铁铝合金的回收利用率，同时保证良好的工艺性能和使用性能，将加入铁含量定为3%。根据文献报道［1-2］，高铁铝硅合金中锰的最佳添加量存在差异，现有报道主要集中在w(Mn)/w(Fe)=0.5～1.1，锰和铁含量相同时对高铁含量铝硅合金中的富铁相具有较好的中和效果，因此选锰加入量为3%(即w(Mn)/w(Fe)=1.0)。有资料表明［3-4］，随着铜含量增加，合金密度和热裂倾向增大，耐腐蚀性和铸造性能降低，根据合金的种类和用途的不同，所选铜的含量不一样，铜的含量取5%。
1.2热处理工艺选择
根据相关文献［5］，T6处理对于铝合金效果最好，即固溶处理后再进行人工时效。该热处理工艺可使高温时出现的富铁相扩散于基体中。人工时效可使富铁相均匀化。固溶温度选择525℃，保温时间4h，淬火采用水介质，温度为70～80℃的水。人工时效选择温度180℃，保温5h。
2试验结果与分析
2.1抗拉强度检测方法与数据
零件试样按GB/T228-2010《金属材料拉伸试验室温试验方法》规定尺寸加工，在电子万能试验机上进行拉伸试验，高铁含量的铝硅合金在加入一定量的锰后性能有所提升，但提升幅度较小(抗拉强度由118MPa提升到135.2MPa，提升幅度为14.58%)，不足以消除铁元素对合金的影响。在加入锰的基础上，加入铜后合金性能有较大提升(抗拉强度由135.2MPa提升到168.8MPa，提升幅度为24.85%)，基本已经能够消除铁元素带来的不利影响。合金经过T6热处理后，可以使性能再次提升到193.1MPa，相对于不含铁的铝硅合金(Al-18Si)抗拉强度提升28.73%，有利于扩大合金使用范围，这对铝硅合金的回收再利用具有重大意义。
2.2合金SEM及EDS分析
图1为Al-18Si-3Fe-xMn合金中主要相的SEM形貌。图1(a)为未加锰时即Al-18Si-3Fe中长条状和细长的针条状富铁相的形貌，含铝、硅、铁分别为65.79%、21.42%和12.79%，不含锰。图1(b)和图1(c)为Al-18Si-3Fe-3Mn中富铁相形貌。图1(b)含铝0.85%，含硅99.15%，不含铁和锰。图1(c)含铝、硅、铁锰分别为64.77%、18.51%、8.68%和8.05%。当锰含量为零时，即Al-18%Si-3Fe合金中富铁相的组成元素为铝、硅、铁，可认为这些相为三元富铁相。当锰含量为3%时，富铁相组成元素为铝、硅、铁、锰，可认为这些相为四元富铁相。图中浅灰色的相为初生硅。Al-18Si-3Fe-3Mn-5Cu合金热处理前后主要相的SEM形貌和微区成分分析的位置，图2(a)含铝75.65%、铜24.35%，图2(b)含铝78.34%、铜21.66%。图2(a)中白色珊瑚状组织和图2(b)中白色组织是铝和铜组成的一种物相，铝和铜的原子比例分别为3.11和3.62，结合Al-Cu二元合金相图可以判定为Al2Cu相，虽然实际测得铝铜比大于2∶1，这是因为受到基体中α-Al的干扰和能谱仪电子束聚焦能力有限的影响。从图2可知，富铜相是以富铁相为核心方式析出和(Al+Al2Cu)共晶形式析出两种方式同时进行，这与文献［6］记载，当铜的质量分数大于1%时的析出方式吻合。从图2(b)中存在富铜相可以得知，部分富铜相尺寸较大，固溶处理并不能将其完全溶解。
2.3铸态组织结构观察与分析
从图3(a)和图3(b)可以观察到，Al-18Si合金中加入3%的铁后，出现粗大的双锥状富铁相，这种富铁相一般称为α铁相，双锥状富铁相对合金基体的割裂作用非常明显(合金强度从150MPa下降到118MPa)。从图3(c)可以观察到，在富铁含量的铝硅合金中加入3%锰可使富铁相和初生硅得到细化，富铁相形态由双锥状转变为三叶状、四叶状、块状、田字状和块状(即β相)。通过对相关文献分析［7-8］，α铁相和β铁相都是通过δ高温铁相和剩余液相发生包晶反应生成，α铁相也可以通过包晶反应转变为β相。在平衡凝固过程中，δ高温铁相先析出。非平衡凝固组织中出现δ高温铁相，是由于在较大冷却速度下，δ高温铁相向β铁相的包晶反应变得困难，而不是较大的冷却速度抑制了β铁相的形核生长。在高温区，α铁相和β铁相分别通过包晶反应转变为β铁相，当冷却速度非常大时，包晶反应难以进行，而使δ高温相保留至室温。锰的加入，使α相从准稳定相转变为稳定相，L+αβ的包晶反应不再发生，L+δβ的包晶反应也受到抑制，L+δα的包晶反应受到促进。因富铁相由α铁相转变为β相，以及晶粒的细化，合金的抗拉强度得到一定提升(从118MPa提升到135.2MPa)。从图3(d)可以看到，在富铁含量的铝硅合金中加入3%锰的基础上加入5%铜后，合金中富铁相形态变化不大，Al2Cu相在富铁相周围析出。是由于Al2Cu相包裹了富铁相，从而减小了富铁相对合金基体的割裂作用，使得合金抗拉强度得到提高(从135.2MPa提升到168.8MPa)。Al-18Si-3Fe-3Mn-5Cu合金经过T6热处理后，富铁相和初生硅相边角被钝化，铸态下的CuAl2在固溶处理过程中，重新溶解入基体中，形成过饱和固溶体。此时，快速淬入70～90℃的热水中，溶质的扩散和重新分配来不及进行，CuAl2的形核和长大无法实现，从而得到过饱和的单相α固溶体。从图4可以看到，固溶处理后铜元素的分布明显均匀化，铜元素在单相α固溶体中有较大的过饱和度，共格界面处的基体晶格产生畸变，对基体起到强化作用。同时认为，由于高温下原子扩散作用增强，热处理后富铁相周边剩余的CuAl2相与富铁相结合更紧密，CuAl2相与基体结合部分更圆滑，因此更有利于消除富铁相对基体的割裂影响，提高合金强度。通过两种方式对合金的强化，合金的力学性能得到较大提升(从168.8MPa提升到193.1MPa)。
3结论
Al-18Si-3Fe合金中加入3%锰后，富铁相形态得到改善，能够小幅度提升(抗拉强度幅度为14.58%)高铁含量铝硅合金强度，但不能完全消除铁元素带来的不利影响。Al-18Si-3Fe-3Mn合金加入5%铜后，析出的Al2Cu相包裹富铁相，减小富铁相对合金基体的割裂作用，使得合金抗拉强度得到提高(从135.2MPa提升到168.8MPa)。Al-18Si-3Fe-3Mn-5Cu经过T6处理后，铜元素在单相α固溶体中形成较大的过饱和度，对基体起到强化作用，同时由于高温下原子扩散作用增强，热处理后富铁相周边剩余的CuAl2相与富铁相结合更紧密，CuAl2相与基体结合部分更圆滑。通过两种方式，合金的力学性能得到较大提升(从168.8MPa提升到193.1MPa)，优于不含铁Al-22Si合金性能，实现铝硅合金的有效回收利用。
力学性能范文第4篇
1．1原材料
水泥:呼和浩特市冀东水泥厂生产的P·O42．5级水泥;细骨料:呼和浩特市产河砂;钢渣采用包钢转炉钢渣，本试验选取钢渣均经过热闷工艺，释放其膨胀性，符合混凝土粗骨料相关标准，经破碎筛选，粒径15～25mm。试验对比用天然碎石采用呼和浩特市大青山机制硬质花岗岩碎石，粒径15～25mm。水胶比为0．3、0．4时，使用聚羧酸高效减水剂;水胶比为0．6时，使用萘系减水剂。
1．2试验配合比
混凝土配合比共三种，分别为0．3、0．4、0．6;钢渣代碎石率(体积比)分别0、50、100%。1．3试验内容试验内容分为三类:一是骨料性能测试，具体依照JGJ52—2006《普通混凝土用砂石质量及检验方法标准》;二是混凝土拌合物坍落度及含气量测试，参照GBT50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》;三是钢渣代碎石混凝土的力学性能测试，参照GBT50081—2002《普通混凝土力学性能测试方法标准》。混凝土强度试件尺寸为100mm×100mm×100mm，采用试验室标准养护，压缩强度试验龄期分别为3、7、28、90d、半年及一年，劈裂抗压强度试验龄期为90d。
2试验结果与分析
2．1骨料性能测试结果
密度、含水率测试结果见表1。钢渣表观密度为3126．67kgm3，含水率为2．17%。碎石表观密度为2843．35kgm3，含水率为1．1%。钢渣表观密度及含水率均大于碎石。表2为钢渣与碎石压碎指标测试结果。有试验结果可知，钢渣压碎指标平均值为4%，碎石压碎指标平均值为7%，钢渣压碎指标小于碎石压碎指标。
2．2混凝土拌合物
混凝土拌合物含气量及坍落度试验结果见表3。当水胶比为0．3时，相同配合比条件下，钢渣代碎石混凝土的坍落度与普通混凝土相近。当水胶比为0．4时，要达到与普通混凝土相同流动性，钢渣代碎石混凝土减水剂用量需增大到普通碎石混凝土的2．3倍。当水胶比为0．6时，钢渣代碎石混凝土单独增加减水剂已无法调配出与普通混凝土相同的流动性，需要同时增加水的用量。观察不同钢渣代碎石率的混凝土含气量，可发现在同等水胶比条件下，钢渣代碎石混凝土含气量比普通混凝土含气量大，且随着钢渣代碎石率的增大，拌合物的含气量逐渐增大。随着水胶比的增大，钢渣混凝土拌合物含气量有进一步增大的趋势。
2．3硬化混凝土力学性能
2．3．1抗压强度
表4显示了混凝土抗压强度试验结果。表5是混凝土各龄期相对强度增长率。图1为混凝土抗压强度随龄期的发展曲线。期龄90d后，普通混凝土抗压强度增长率开始逐渐减小，不足8%;而钢渣代碎石混凝土增长率逐渐增大至15%左右，钢渣代碎石混凝土增长率明显大于普通混凝土。到180d时，同水胶比下钢渣代混凝土已和普通混凝土抗压强度非常接近。180d后，不同钢渣代碎石率混凝土抗压强度增长速率已逐渐趋于稳定，钢渣代碎石混凝土强度增长率仍大于普通混凝土。且同等水胶比下钢渣代碎石率越高，混凝土强度增长越快。
2．3．2劈裂抗拉强度
表6为90d劈裂抗拉试验结果，图2为不同水胶比钢渣代碎石混凝土与普通混凝土90d劈裂抗拉强度变化曲线。由试验结果可知，不同替代率的钢渣代碎石混凝土与普通混凝土的劈裂抗拉强度随水胶比的变化趋势相同的，均随着水胶比的增大，劈裂抗拉强度不断减小。相同条件下，钢渣混凝土与普通混凝土劈裂抗拉强度无明显差异。
3结论
(1)钢渣与碎石在物理性质上存在的差异:钢渣表观密度和含水率比碎石大，压碎指标要小于碎石。(2)在相同配合比条件下，要配出与普通混凝土流动性相同的钢渣代碎石混凝土，需增大水和减水剂的用量;且随着水胶比的增大，所需水和减水剂用量逐渐增大;混凝土拌合物含气量随钢渣代碎石率的增加而增大。(3)与普通碎石混凝土相比，钢渣代碎石混凝土抗压强度早期增长率基本相同，长龄期抗压强度增长率大于普通碎石混凝土。(4)钢渣代碎石混凝土与相同配合比条件普通混凝土的劈裂抗拉强度接近。
力学性能范文第5篇
关键词：改性速生杨木；力学性能；装配式；关键技术
社会经济的飞速发展，造成环境大量污染和劳动力成本迅速提高[1-2]。针对上述问题，国家颁布一系列文件要求大力推广装配式建筑，各地都提出了新建建筑装配化率的目标，并且都提到木结构装配化的问题。由于中国的森林覆盖率不高，且近年来，为了保护林区的森林资源，维持完整的生态环境，国内多个林区已逐渐被禁止采伐，尤其以东北大小兴安岭为主的林业湿地，完全被禁止商业采伐，导致中国木材产量明显减少，难以满足市场的需求，致使木结构建筑的生产和推广受到严重制约。速生杨木除本身具有品质优良、生长快、适应性强、抗寒及抗病虫害能力强、木质轻、易加工、管理粗放等特点外，还具有绿化环境、防风固沙和其经济效益较好等优点[3-4]。一般而言，速生杨的育林苗木定植后，5年就可以成材，因此大面积营造速生丰产用材具有良好的发展前景。为了更好地利用这一天然资源，有必要以改性速生杨木为研究目标，进行其改性后的试验研究，掌握改性后速生杨木的基本力学性能规律，进而扩大速生杨木的应用范围。
1存在的问题
存在的问题主要如下：①对木结构的认识不足，从社会角度、高校角度、科研院所角度、设计院角度分析，大部分认同的是钢筋混凝土结构，设计意识淡薄，设计积极性不高。②对相关规范理解不够深刻，支持不够。中国木结构规范相对较陈旧，对木结构设计认识不够，设计院无规范可用，此前，各种规范冲突较明显，木结构的防火规范限制较大，这些都遏制了木结构的发展。③木结构的企业设计能力薄弱，设计时分析不够明确。中国现阶段木结构企业的设计过程、实验过程不够完善，导致设计过程中受力分析不够明确，套用固定模式的现象严重，对构件受力分析过于简单。
2研究内容
速生杨木材性基本力学性能的试验研究。为了能够全面地了解速生杨木的力学性能，对速生杨木进行顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度、横纹抗拉强度、抗弯强度、顺纹抗剪强度、弹性模量和含水量的试验研究，为后面的改性打下基础。改性速生杨木（不同厚度和不同纹理）的抗压强度试验研究。将速生杨木切割为不同厚度的试件，然后用结构胶进行胶结改性，并分析其力学性能指标，探索合理厚度、强度和价格之间的最合理结合点。同时考虑不同纹理对其基本力学性能的影响，通过试验研究得到最佳纹理的粘接方式，为后面的进一步改性提供基础。试验过程中，观察改性前后的抗压强度，确定不同厚度及不同纹理方向的速生杨木胶结构件力学性能。碳纤维改性速生杨木的强度试验研究。根据前面的试验结果，考虑碳纤维布的不同纹理方向、不同配纤率、不同位置对改性速生杨木的力学性能的影响变化规律，得到其基本力学性能的变化规律，确定不同配纤率和配纤位置下速生杨木胶结构件力学性能并进行缩尺柱和梁的受力性能试验研究。钢板改性速生杨木的强度试验研究。根据前面的试验结果，考虑钢板的不同宽度、不同配钢率和不同位置对改性速生杨木的力学性能的影响变化规律，得到其基本力学性能的变化规律。确定不同配钢量及不同位置下速生杨木的力学性能，并进行缩尺柱和梁的受力性能试验研究。结构体系的优选及构造研究。根据前面研究结果，选取合理经济的改性杨木形式，比较最优设计方案并研究构造节点的连结方式，通过对梁柱体系和剪力墙体系进行研究分析，并对其力学性能进行评判。速生杨木加工图如图1所示。改性速生杨木应力应变曲线如图2所示。
3关键技术
3.1材料改性技术
首先，在研究速生杨木原木性能的基础上将速生杨木切割为不同厚度的试件，然后用结构胶进行胶结改性，对不同厚度和不同纹理改性速生杨木的抗压强度进行试验研究并分析其力学性能指标，探索合理厚度、强度和价格之间的最合理结合点。其次，考虑碳纤维布的不同纹理方向、不同配纤率、不同位置对改性速生杨木的力学性能的影响变化规律，得到其基本力学性能的变化规律。最后，考虑钢板的不同宽度、不同配钢率和不同位置对改性速生杨木的力学性能的影响变化规律，得到其基本力学性能的变化规律；确定碳纤维和钢板对速生杨木的最优配置方式。
3.2构件改性技术
现代装配式木结构研究主要分为柱、梁、板、构造节点等部分。首先针对缩尺柱采用结构胶、碳纤维布、钢板不同加固形式下分析其力学性能，得到为满足结构安全性能需求速生杨木改性构件的经济合理的组合方式。其次，对不同结构形式短柱在结构胶和钢板的影响下的力学变化规律。最后，针对不同改性技术的梁进行力学分析，得到相应的力学规律和最优的改性技术方案。
3.3结构体系和梁柱节点的构造技术
选取该种改性木材下的最优设计方案、结构体系，并在梁柱节点等连接技术进行改进，为改性速生杨木构件设计木结构设计提供基础。
4发展趋势
中国木结构在初期发展阶段主要发展趋势如下：①发展绿色建筑、装配式建筑、节能环保性建筑将是未来发展的方向。②该建筑体系将大量应用于特色建筑群、个性化建筑、文化旅游类项目。③展示型建筑、旅游度假村等将会有大量应用，可以展示高端大气、高品质生活。④在宗教文化建筑及传统文化建筑方面占有不可替代的作用。⑤将在建筑工业化中得到大量的应用。推进装配式建筑的过程中木结构的发展是一个契机，未来在装配式工业化的道路上将会有大量的应用。⑥在大跨度建筑中得到应用和推广。
5应用前景
如今中国经济发展突飞猛进，工业化建设步伐也日益加快，中国的生态建设也是一路高歌猛进，使得人们对资源的需求更是逐年增多。在建筑领域，各种材料的需求也是不断增加。人们逐渐意识到传统的材料——木材，更符合21世纪新的环境与材料相协调发展的趋势，更符合绿色可持续发展的要求。由此可预见，在现代新型城镇化建设与高端社区别墅建设中木材资源将备受民众喜爱，成为高端产品。归其主要原因，则是木材在建筑领域具有突出的优越性能，具体有以下几点：①绿色环保。木材是绿色的可再生资源，木结构房屋也是环保趋势。木质产品无异味，无有毒有害气体，作为建筑材料也满足健康环保要求。②结构安全。木结构产品结构性能优越，在周期性疲劳破坏与瞬间冲击荷载中具有良好的延性，并且强度刚度大。相对于钢筋混凝土结构具有自重轻、延性好、在地震荷载作用下稳定性突出。例如，日本在地震多发区沿海区房屋建筑多为木结构。③保湿保温。木材细胞壁较稀松，细胞组织独特，与空气中的水分子反应较大，具有自吸湿与解吸功能，与周围环境融合较为密切，对室内温度湿度变化较敏感，能起到保温保湿效果。④设计多样。木制品施工简单，选择多样，对房型设计适应性强，可达到个性突出、灵活多变的设计效果。随着中国对木质建筑的重视和政策上的引导以及人们回归自然的心态，一定会促使木质资源在中国得到广泛应用。
参考文献：
［1］梁峰，李征，何敏娟.原木-胶合木-轻型木混合结构设计研究［J］.建筑结构，2018，48（10）：36-38.
［2］何敏娟，孙晓峰.正交胶合木结构在地震作用下的层间位移角研究［J］.特种结构，2018，34（1）：1-6.
［3］岳孔，程秀才，王磊磊.改性处理对杨木力学和燃烧性能的影响［J］.燃烧科学与技术，2016，22（5）：426-432.
［4］岳孔，陈强.工业化高温改性木材的力学性能［J］.福建农林大学学报（自然科学版），2018，47（3）：361-366.
力学性能范文第6篇
关键词：矿渣微粉硅灰高性能混凝土强度弹性模量泊松比
1 引言
近年来，随着土木工程材料科技的不断进步，混凝土的组成及施工工艺也发生了巨大变化，混凝土结构的研发与创新，新材料、新工艺、新技术的开发应用等方面均取得了长足的进步。高性能混凝土（High Performance Concrete,简写为HPC）是一种体积稳定性好、具有高耐久性、高强度与高工作性能的混凝土[1]，它的推广应用有着显著的技术经济、社会和环境效益。
高性能混凝土又被称为六组份混凝土[2]，所用的原材料，除传统混凝土所用的水泥、砂、石和水四大组成，还有化学外加剂（第五组分）和矿物外加剂（第六组分）。使用新型的高效减水剂和矿物掺合料是使混凝土达到高性能的主要技术措施。
本文的技术途径是立足于地方材料和常规生产工艺，依靠掺加化学外加剂，同时外加一定比例的矿物掺合料，使混凝土拌合物具有良好的工作性及高强度，从而实现混凝土的高性能。
2 高性能混凝土的静力受压弹性模量
在弹性材料中应力与应变是线性关系，因而存在一个不变的材料常数，即弹性模量。而混凝土不是真实的弹性材料，而是兼有弹、黏、塑三性，只是在很小的应力范围内（
本文所采用的是边长为150mm×150mm ×550mm的棱柱体试件（非标准试件），按照规范《普通混凝土力学性能试验方法标准》[8]所规定的试验方法进行试验。
2.1 混凝土配合比
本文进行了一种配合比、不同材料的6组高强混凝土的弹性模量试验，混凝土的配合比为每立方米混凝土材料用量：水145 kg 、水泥377 kg（P.O42.5）、细骨料516kg（中砂）、粗骨料1204kg（A组5~15mm、B组5~20mm）、矿粉145 kg、硅粉58 kg、高效减水剂11.28kg，合计24562456 kg/m3；6组混凝土采用养护条件的是室内自然养护。
2.2 试验的加载制度
按照国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）[4]所规定的加载制度进行加载，加荷方法如图1所示。
图1 弹性模量加荷方法示意图
2.3 静力受压弹性模量实测值
试验实际测得6组混凝土的立方体抗压强度值、轴心抗压强度值及静力受压弹性模量值如表1所示：
由表1可以看出：
① 高强混凝土的弹性模量值很大，要比一般强度混凝土的弹性模量值高很多；
② 高强混凝土的轴心抗压强度值与立方体抗压强度值相差不大；
③ 粗集料的颗粒级配及矿物外加剂的种类对高强混凝土的弹性模量值影响较大。
表1 混凝土的抗压强度值及弹性模量值
3 应力应变关系
边长为150mm×150mm×550mm的棱柱体应力-应变关系曲线如图2所示，试验所采用的加载制度如图1所示。
从应力-应变关系图2可知：
① 对于高强混凝土，当压应力小于抗压强度的80~90%时，应力-应变关系呈线性递增，一旦超过很快发生破坏；
与普通混凝土相比，由于高性能混凝土中含有硅粉，可生成典型的致密结构，其扩展到骨料表面，大大地消除了过渡区的不均衡性，改善了混凝土结构，使得高性能混凝土的界面粘结强度得以提高，只有当压应力较大时，初始界面裂缝才会有所增加，所以，高性能混凝土应力-应变曲线的直线段与普通混凝土相比相应要长[9]。
② 两种混凝土的峰值压应变相差较大，A组峰值微应变为900με左右，B组为1600με左右。这与粗骨料的粒径及矿物外加剂的种类等因素有关。
③ A组混凝土的峰值拉应变在230~250με左右，拉应变要比压应变先达到弹性极限状态。
图2棱柱体σc-ε曲线
4 泊松比
通过试验文献[5]得出如下结论：高性能混凝土的泊松比与普通混凝土的泊松比比较接近，初始泊松比基本保持在0.17~0.23之间。文献[6]试验测得高性能混凝土泊松比的变化范围为0.14~0.19，平均值为0.17。
本文通过试验测得A组混凝土的泊松比如表所示，其中两个试件的σc/σmax-v关系曲线如图3所示，试件A-3形状不规则，出现纵向劈裂裂缝较早，强度较低，没有得到完整的σc/σmax-v关系曲线。
图3棱柱体σc/σmax-v关系曲线
由图3可以看出：
① C70高性能混凝土的初始泊松比在0.21~0.25之间，要比文献[5]中的值高一点。
② 在1/3极限强度范围内的低周荷载作用下（σc/σmax＜0.33），泊松比v在0.06~0.25之间有所变化，试件A-1可能因为应变片的原因离散性比较大；0.33≤σc/σmax＜0.6时，泊松比v略有增加；0.6≤σc/σmax＜0.9时，泊松比v增加较大；0.9＜σc/σmax时，泊松比v急剧增加，横向变形达到极限拉伸状态，混凝土破坏；与文献[5]试验所得的规律相同。
7 结论
（1）采用常用的水泥、砂石骨料,使用一般的施工工艺，依靠掺加高效减水剂与超细活性矿物外加剂，就可以配制出高性能混凝土。由此可见,利用高效减水剂与超细活性矿物外加剂使混凝土获得高性能具有良好的经济性与实用性。
（2）高性能混凝土的弹性模量值很大，要比一般强度混凝土的弹性模量值高很多；高强混凝土的轴心抗压强度值与立方体抗压强度值相差不大；粗集料的颗粒级配及矿物外加剂的种类对高强混凝土的弹性模量值影响较大。
（3）对于高性能混凝土，当压应力小于抗压强度的80~90%时，应力-应变关系呈线性递增，一旦超过很快发生破坏；粗骨料的颗粒级配及矿物外加剂的种类不同时，混凝土的峰值压应变相差较大。80~90MPa高强混凝土的混凝土的峰值拉应变在230~250με左右，拉应变要比压应变先达到弹性极限状态。
力学性能范文第7篇
关键词：改性橡胶混凝土；物理力学性能；研究
随着社会经济水平的不断提高，人们对汽车的需求量逐渐加大，虽然促进了汽车行业的迅猛发展，但也产生了大量的废弃橡胶轮胎。橡胶不易降解，埋在地下会污染环境，焚烧又会产生大量的污染气体，那么怎样处理这些废弃的橡胶，实现资源的循环利用是值得探讨的问题。将橡胶和混凝土结合在一起，合理的利用废弃的橡胶无疑是非常科学有效的方法。对改性橡胶混凝土的物理力学性能的探究就变得意义重大[1]。
1 改性方式对橡胶混凝土力学性能的影响
橡胶混凝土是一种新型的复合材料，制作过程非常简单，把废旧的橡胶制成不同粒径掺入到一般的混凝土中即可。其生产提高了混凝土的综合性能，又将废旧橡胶进行了循环利用，节约了橡胶资源，减轻对环境的污染。橡胶混凝土与普通的混凝土相比，具有韧性高、抗冲击性强、抗压性强等特点，但是也有不足之处便是其强度不如一般混凝土。为了避免橡胶混凝土的强度降低，学者们通过实践研究，得出了改性方式不同对橡胶混凝土力学性能影响就不同的结论。
2 橡胶混凝土的性能特点
2.1 橡胶混凝土的抗裂性
经过相关实践探究表明：掺入橡胶颗粒的混凝土比之原先的混凝土，橡胶混凝土的开裂时间明显有所延迟，实践也表明普通的混凝土试件在此过程中的破坏形式为脆性破坏，而掺杂有橡胶颗粒的混凝土却是产生的形变，呈现的是延性破坏，普通的混凝土试件在破坏前没有预兆，但是掺入橡胶颗粒的混凝土试件在破坏前有明显的变化。所以掺入橡胶颗粒的混凝土延展性和韧性都有所提高，抗裂性比普通的混凝土要强。
2.2 橡胶混凝土的抗折强度
掺入橡胶颗粒的混凝土比之原先的混凝土抗折强度有明显的提高。一方面的原因是由橡胶本身的性质决定的，橡胶的弹性模量比混凝土的橡胶模量要低，在产生形变时橡胶颗粒承受的压力要比其它颗粒承受的压力小，导致应力集中。但是降低的幅度并不是受橡胶颗粒掺入量的多少影响，橡胶颗粒掺入的量直接影响了混凝土的抗折性，加入橡胶颗粒能够很好的提高混凝土的抗折能力。
2.3 橡胶混凝土的抗冲击能力
大多数的实践研究表明，加入了橡胶粉的混凝土的抗冲击能力比普通混凝土强，在混凝土中加入橡胶粉填入混凝土的缝隙中，增加了混凝土的密度，并且在水泥的混合下形成了具有一定强度的变形中心，可以制约裂缝的产生和发展。增加混凝土的热韧性，降低混凝土的刚性，在混凝土受到冲击时，能够吸收震动力，减少冲击的作用力。增强了混凝土的抗冲击能力[2]。
2.4 橡胶混凝土的氯离子渗透性
氯离子在混凝土中的迁移方式有三种，毛细吸附、渗透和扩散。一般情况下氯离子的扩散是最主要的迁移方式。混凝土的孔隙率和其对氯离子的固化能力，影响着混凝土对氯离子的扩散阻碍能力。橡胶集料的掺入能提高混凝土的氯离子渗透性。
3 改性混凝土的物理学力学性能实践研究
3.1 实验材料
水泥采用广州石井水泥公司生产的P・O42.5R水泥；细集料采用普通河砂；粗集料为5～30L连续级配碎石；采用浙江绿环橡胶粉体工程有限公司生产的橡胶颗粒，粒径分别为5～8目（4 ～2.36L，1级），8～12目（2.36～1.4L，2级），12～16目（1.4～1L，3级），40目（0.38L，4级），减水剂是广东江门强力建材有限公司生产的强力牌萘系高效减水剂，改性剂为常用的镁水泥外加剂。
3.2 试验方法
依据普通混凝土的试验方法，以普通水泥的配比为基准，将橡胶颗粒按等体积代替砂的方式掺入。基准混凝土（C35）的配比为m（水泥）：m（砂）：m（石）：m（水）：m（减水剂）=1：1.74：3.11：0.55：0.0055，基准橡胶混凝土的配比与基准混凝土一致，其中的橡胶颗粒掺量按替代35%体积的砂子后换算得出，配比为1：1.21：3.09：0.23：0.55：0.0055，改性橡胶混凝土的配比和基准橡胶混凝土相一致，在具有流动性的情况下采用0.45的水灰比，测试内容有：橡胶混凝土的变形的性能和抗压强度、抗折强度。抗折、抗压强度的测试可以参照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》来进行。抗压试件尺寸为100L*100L*100L，修正系数为0.95。抗折试件的尺寸为100L*100L*515L，采用四点加载，支座之间的距离为450修正系数为0.75。变形性能的测定过程可以通过测定混凝土小梁试件受弯的荷载来完成。试件尺寸和加载位置与抗折试件一样，运用位移控制，加载速度为0.1L/min。
3.3 试验结果及讨论
橡胶颗粒和水泥基材的粘结界面是橡胶混凝土最脆弱的地方，要提高橡胶混凝土的强度，就需要用改性剂对橡胶颗粒的表面进行处理[3]。
3.3.1 橡胶掺量的影响
橡胶粒度为1级掺量分别为15%，30%，45%，60%，改性剂的用量为橡胶的2.3%，参照相关的成型试件，可以测定其表观密度、和强度以及坍落度，通过实验可知，橡胶混凝土的表观密度与橡胶颗粒的掺量成反比例关系，用改性剂处理并减水20%后，表观密度有少许增大；另外橡胶掺量和混凝土的坍落度关系不大，但是经过改性剂处理并减水20%后，混凝土的坍塌度明显有了变化，与之前的180L略小为150L。橡胶掺量与混凝土的抗折、抗压强度呈反比例关系，抗折、抗压强的都随着掺量的增大而减小，抗折强度的下降幅度明显小于抗压强度，经由改性剂的处理后，橡胶混凝土的抗压、抗折强度明显增大。 （下转第100页）
（上接第41页）
3.3.2 橡胶粒径的影响
试验选用了4种粒径的橡胶，粒度分别是1，2，3，4级，以及根据砂的颗粒配比结果配置的橡胶，基准混凝土强度为C30，橡胶掺量为30%，用改性剂处理后，其用量为水泥质量的0.5%。
在实验中，采用1、2级橡胶配置的混凝土密度高，改性处理后表观密度继续提高；用3、4级细橡胶配置的混凝土表观密度不如前者，尤其是改性后，表观密度不增反降，造成这一现象的原因与橡胶自身的性质有关，橡胶是弹性材料，在受力的过程中会产生形变，周围的水泥基材不够密实，橡胶颗粒越细表面积反而越大，使得成型后的橡胶混凝土更加稀松。因此，经过改性后1、2级的橡胶混凝土强度和抗折度比之前都有提高。3、4级橡胶混凝土强度几乎没有提高，抗折强度较之前没有任何变化。
3.3 橡胶混凝土的变形能力
橡胶混凝土的变形测试结果由下图表1可知。基准混凝土的强度为C35，橡胶粒度为1级，掺量为30%，改性剂是水泥质量的0.5%。
由表1可知，在外荷载的作用下，混凝土在开裂前，随着荷载的增加，混凝土试件挠度曲线也呈线性增加[4]。并且橡胶混凝土、改性橡胶混凝土以及普通的橡胶混凝土曲线上升阶段斜率都不一样，掺入橡胶的混凝土曲线上升段斜率比普通混凝土小，进行改性处理后，虽然上升段斜率有增大，但是仍然不及普通的混凝土。
混凝土开裂后，3种混凝土试件开裂时的挠度曲线基本保持一致，但是较之普通混凝土，橡胶混凝土的韧性呈下降趋势，究其原因是掺入橡胶后混凝土的强度不如之前。但是也可以看到改性后的橡胶混凝土韧性明显比之前有提高，虽然和普通的混凝土相比提高的百分比不是很高，但是和未改性的橡胶混凝土比较提高的幅度相对较大。从实验过程来看，改性橡胶混凝土开裂后的曲线下降的幅度不多，速度也比较缓慢，能够承受的荷载大于普通的混凝土，其曲线的上方为呈下降趋势，所以在相同荷载的情况下其产生的形变最大。
3.4 改性剂对橡胶混凝土性能作用的分析
笔者指出，改性剂中的成分可以和无机材料相结合，其有机基团会在水泥石的作用下产生化学反应或物理结合，将水泥石和集料联系起来，改善界面的粘结性能。由于本文主要研究的是改性相加颗粒和水泥之间的粘结界面，采用的改性剂对有机材料表面有较强的亲和力，所以得出研究中采用的改性剂中一端能够与橡胶颗粒结合，另一端有可能与水泥石产生化学或物理的结合，使得橡胶颗粒和水泥石之间的界面粘结性加强，改善橡胶混凝土力学性状的结论[5]。因而改性剂的改性作用既能够加强界面的粘结，又能橡胶颗粒。
4 结束语
本文通过对改性橡胶混凝土物理力学性能的分析研究，得出了改性后的橡胶混凝土在橡胶粒径和掺量的作用下，较之普通的混凝土其抗折性、抗压性，韧性及变形性能都有了明显的强化。由此可见改性橡胶混凝土的实用性比普通混凝土要高，可将改性橡胶混凝土大量的运用到工程项目中，既能发挥改性橡胶的本职作用，又能节约资源，实现橡胶资源的可持续发展。
参考文献：
[1]李庆来，王美华，陈龙珠等.乳化沥青改性橡胶混凝土试验研究[J].混凝土，2014（03）.
[2]朱江，李旭东，张东升.不同分布的钢纤维改性橡胶混凝土性能研究[J].混凝土，2013（03）.
[3]曾梦澜，黄海龙，彭良清等.冲击荷载下橡胶改性沥青混凝土的动力学性质[J].湖南大学学报（自然科学版），2011，38（12）.
[4]杨长辉，刘保全，郑亚楠.橡胶颗粒改性对橡胶集料混凝土强度的影响[J].材料导报，2013，27（24）.
[5]曹宏亮，史长城，袁群等.橡胶颗粒表面形态对橡胶混凝土强度的影响研究[J].三峡大学学报（自然科学版），2014，36（06）.
力学性能范文第8篇
1“.工程材料力学性能”课程特点材料的力学性能是指材料在外加载荷作用下或外加载荷与环境因素共同作用下所表现出来的力学行为与机理，是各类材料在实际应用中必须涉及的共性问题。[1]“工程材料力学性能”课程最早是“金属材料力学性能”，后来改名为“材料力学性能”，现在部分教材又改名为“工程材料力学性能”，是许多工程类本科生重要的专业基础课，其教学效果好坏对学生能否打下一个良好的专业基础起着重要的作用。该课程内容涉及面广、工程应用背景强，在材料科学与工程、土木工程、机械工程等专业领域有着重要的应用。本课程的学习，对提高工程类专业学生整体素质及工程实践能力起着至关重要的作用，使得学生能够从各种机器零件或构件在常温、高温以及腐蚀环境的服役条件下的失效现象出发，了解失效现象的机理，从而为他们毕业后从事材料的检测和性能评定、材料的正确选用和安全应用，以及对机械零件的失效分析等工作奠定良好的基础，为企业乃至国民经济的发展提供有力的后备军。
2“.工程材料力学性能”课程教学现状安徽工业大学（以下简称“我校”）材料学院共分金属材料工程、材料成型及控制、无机非金属材料、材料物理四个本科专业，目前，四个专业使用的《工程材料力学性能》是合肥工业大学主编的同一本教材，该教材的内容包含金属材料的力学性能和新型材料的力学性能两大部分，侧重点是金属材料的力学性能部分，主要包含“高分子材料的力学性能”、“陶瓷材料的力学性能”和“复合材料的力学性能”三章的内容。[2]金属材料力学性能的研究时间较长，主要的原理、定律和结论已比较成熟，新型材料力学性能的内容相对较少，它的研究主要借鉴于金属材料力学性能的研究经验和方法。本教材比较适合金属材料工程、材料成型及控制两个专业的学生，对其他专业的学生则显得内容相对较少，不太适合。而且，本课程的内容多、涉及面广，课程学时有限，书中许多抽象的内容很难通过语言的表述来讲清楚，在课堂上教师生硬的照本宣科会使学生感到枯燥乏味，课堂的气氛很难被充分地调动起来，教学效果不佳。针对目前的教学现状，如果不对课程的教学进行改革，授课教师很难在有限的学时内保质保量地完成本课程的教学任务。笔者在“工程材料力学性能”课程的教学实践中体会到：授课教师需要根据专业特点来组织教学内容，才能在规定的学时内完成课程的教学任务。根据专业特点来组织教学内容，使得学生学习和教师授课的侧重点都突出，学生能在有限的学时内提炼出与专业学习有密切联系的知识，加以掌握和应用。[3]本课程的教学目标是使学生能运用所学的理论知识分析材料实际的使用情况，对材料的失效现象的机理进行分析。
二、依据材料物理专业特点，优化教学内容
在“工程材料力学性能”课程教学实践中，笔者结合材料物理专业特点，在保证课程基本内容和结构的前提下，对整本教材进行整合，提炼出一般了解和必须掌握的内容，使学生能在规定的学时内有效地掌握最基本的教学内容。[3]近年来，随着科学技术的发展，材料的种类越来越多，新型材料应用日新月异，纳米材料、薄膜材料和微机电材料快速发展，材料的特征尺寸越来越小，传统的材料力学性能测试手段已无法实施，微区材料的力学性能测试手段应运而生。新材料力学性能测试的标准不断颁布，已有材料的国内标准需与国际标准接轨而不断修改，迫切需要材料力学性能的教学与生产力发展水平一致。鉴于以上几个方面内容，该课程讲授内容主要从以下四个部分来展开：第一部分（第一至第四章）阐述材料在一次加载条件下的形变和断裂过程，所测定的力学性能指标用于评价零件在服役过程中抗过载失效的能力或安全性；第二部分（第五至第八章）论述疲劳、蠕变、磨损和环境效应四种常见的与时间相关的失效形式，材料对这四种形式失效的抗力将决定零件的寿命；第三部分（第九至第十一章）（纳米材料/复合纳米材料）依据材料物理专业的特点，重点讲解纳米材料的力学性能，这其中包括纳米金属材料的力学性能、纳米非金属材料的力学性能、碳纳米材料的力学性能、纳米复合材料的力学性能等；第四部分实验教学中引入国家标准的学习。
三、优化教学方法与手段，全面锻炼学生能力
任何教学过程的开展都离不开一定的方式或方法。传统的教学方法是以教师讲授为主，学生处于被动的接受地位。教学方法的优化倡导以学生为主，强调学生是学习的主人，培养他们自己查阅资料，自己释疑，自己总结，最终具备自我学习的能力。[4]在这个过程中，教师要充分发挥引导作用，充分调动学生的积极主动性。下面以“纳米材料的力学性能”为例来说明教学方法的优化，笔者采用“三步式”教学方法，取得了良好的教学效果。第一步：教师指导学生上网查阅“纳米发动机”的相关资料，并就“纳米发动机”的提出、原理及当前的发展现状写一篇综述性报告，在下一堂课让学生讲解；第二步：根据自己的备课内容及结合自身的科研经历，进一步给学生讲解“纳米发动机”相关材料的制备方法及工艺技术特点；第三步：学生根据教师授课内容和自己查阅的相关资料，完善自己的综述报告。“三步式”教学法组织实施教学，不但可以提高学生学习本门课程的积极性，使学生掌握的知识更加牢固，而且有利于拓展学生的视野，培养了学生的科研兴趣，进一步增强了学生自我获取知识的能力。教学手段是指教师用以运载知识、传递教学信息的物质媒体或物质条件，是现代的教师进行教学活动必不可少的辅助用具。随着计算机应用技术的普及，学校和教师越来越关注用计算机网络技术来提高教学效率和教学质量。[4]“工程材料力学性能”课程特点是内容多、知识点零散、概念定义多，书中许多抽象的内容很难通过语言的表述来讲清楚，理解起来相对困难。教师在教学过程中运用现代多媒体教学手段，自己动手制作多媒体课件，针对专业特点选择教学内容和教学方法；另外，通过演示一些动画图片和视频，使得原来抽象的、枯燥的知识形象化，使学生易于理解和掌握，同时还增大了教学信息量，在有限的学时内给学生尽可能多地传达了信息量。
四、优化实验教学，培养学生的创新能力
工科专业的实验教学是理论联系实际的重要环节，与课程体系、学科结构和教学改革等有着密切的关系，对培养大学生的工程意识和创新思维，以及动手能力和分析解决问题能力具有十分重要的意义。我校“工程材料力学性能”课程基本实验包括碳钢静拉伸，不同成分、热处理工艺对钢材力学性能的影响，金属的冲击韧性，金属的硬度，金属材料平面应变断裂韧性KIC的测定五个实验。这些实验比较适合金属材料、材料加工专业的学生，对于材料物理专业的学生来说，难以感受本专业特点。[2]因此，结合不同的专业特点，将“工程材料力学性能”课程的实验内容涵盖多个专业，分为必修、选修两部分。优化后的实验内容，不但可以增强学生的动手能力，还可以使不同专业的学生加深对自身专业的理解。比如，针对材料物理专业的本科生，可以开设纳米材料力学性能测试综合选修实验课。笔者结合自身的科研内容，制备一系列的纳米线及纳米薄膜材料，同时，材料科学与工程学院新引进的AgilentG200纳米压痕仪，可用来测量纳米材料的硬度、模量、应力—应变曲线等传统力学仪器不能测量的纳米材料的力学性能。该试验的开设，既使学生巩固了前期所修的“工程材料力学性能”课程，提高学生综合运用知识的能力，又拓宽了学生的视野，对纳米材料的力学性能有了更深层次的理解，为其后续的工作和科研奠定了良好的理论和实践基础。材料力学性能实验方法大都有国家标准，在实验教学过程中，教师除了传授最基本的操作方法外，还指导学生如何查找相关标准，对标准进行阅读，引导学生根据标准文件设计、实施相关实验，使实验操作真正做到有据可依，以期培养学生的工程规范意识。另外，针对教材标准滞后实际标准的现象，还介绍目前国内外最新标准，以其让学生了解最新的测试标准技术信息，同时还使学生对相关测试技术的发展有全面完整的认识，这对于他们将来的事业发展是非常有利的。[5]
五、优化考核方法，全面评价学生素质
力学性能范文第9篇
关键词：木塑复合材料 力学性能 影响因素 探讨
中图分类号：TQ325 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）09（a）-0064-02
木塑复合材料具有较好的稳定性、抗腐蚀性和强度。而该种材料的使用，则能够为缓解世界森林资源贫乏做出一定的贡献。所以，在一定程度上，该材料得到了人们的重视。但就目前来看，木塑复合材料的力学性能将受到多种因素的影响，继而限制了该种材料的应用和发展。而研究木塑复合材料力学性能的影响因素，则可以为木塑复合材料的加工工艺的优化提供一定指导。因此，相关人员有必要进行该问题的研究，以便促进木塑复合材料的应用和发展。
1 木塑复合材料的加工概述
1.1 加工工艺
就目前来看，木塑复合材料的加工工艺主要有三种，即挤出成型工艺、压制成型工艺和注射成型工艺。其中，挤出成型工艺得到了广泛的应用，是较为重要的木塑复合材料加工方法。利用该种工艺，可以连续进行性能均一的木塑复合材料的生产，并且方法本身具有消耗低、产出高的优点，可以进行各类板材的生产。具体在进行材料加工时，则需要将木塑混合颗粒加入到机筒，并利用螺杆的连续旋转摩擦和机筒加热将颗粒流化，并最终使材料从机头挤出成型。
压制成型工艺是较为传统的聚合物加工工艺，也可以用于进行木塑复合材料的生产。在加工的过程中，需要将一定量的预混料传送至模具，并利用压力将物料从固态转化成粘流态，以便进行木塑制品的压制。而利用该种工艺进行加工的方式主要有两种，即冷料热压和热料冷压[1]。从加工特点上来看，该种工艺操作简便，并且能够解决挤出成型的密度小、强度低、刚性差等问题，所以可以用来进行板材的加工。但是，该工艺同时也具有生产周期长和生产效率较低的缺点。
注射成型工艺是较为成熟和经济的加工工艺，但是只能用于进行结构简单的制品的生产。在加工的过程中，需要将干燥的木质纤维和改性塑料高速混合，并将原料加热至固化状态，继而通过磨具进行木塑复合材料的加工。而该种工艺虽然操作简单，但是却对加工设备有着一定的要求。
1.2 加工材料
就目前来看，木塑复合材料的加工原料主要有四种，即植物纤维、热塑性塑料、偶联剂和添加剂。其中，添加剂的使用，将有助于改进木塑复合材料的加工条件，并进行木塑复合材料的性能的提升。就实际情况而言，在加工原料组分不同的情况下，木塑复合材料的力学性能也将不同。在日常的加工生产中，较为常见的植物纤维材料为木粉。而塑性塑料、偶联剂和添加剂的种类较多，需要根据加工的实际需要来决定[2]。但是，使用不同种类的塑料、偶联剂和添加剂，则会得到具有不同力学性能的木塑复合材料。而需要注意的是，在进行木塑复合材料加工之前，首先需要对木粉进行处理。具体来讲，就是进行木粉的筛选，并完成木粉的干燥。而之所以需要进行木粉的筛选，主要是因为一旦存在木粉粒径大小不一的现象，将对加工的木塑复合材料的均匀性产生一定的影响，继而影响到材料的各方面性能。此外，木粉具有较强的亲水性，容易在与塑料混合中出现结团，并影响到木塑复合材料的性能。因此，需要预先对木粉进行干燥，以便确保材料的性能。
2 木塑复合材料力学性能测试方法
2.1 拉伸强度测试法
拉伸强度是木塑复合材料的重要力学性能，需要采取相应的方法进行该性能的测试。首先，需要制作一定尺寸的试件，并将试件夹紧在试验机的活动夹头中。而在此基础上，则需要使试件中心通过试验机活动夹具轴线。此外，则需要进行试验机加载移动速度的设定，并以等速进行试件的加载[3]。而直至试件破坏，则可以进行最大破坏载荷的记录，并进行拉伸强度的计算。
2.2 弯曲强度测试
弯曲强度是较为重要的力学性能。在进行材料的弯曲强度测试时，首先需要进行具有统一尺寸的试件的制作。而在此基础上，则可以利用试验机对试件加载直至破坏，并进行试件最大破坏载荷的记录，以便进行材料弯曲强度的计算。
2.3 无损检测法
在进行木塑复合材料的力学性能检测时，除了使用破坏性的检测方法，还可以使用无损检测法进行材料的弹性模量、静曲强度等多种力学性能的检测。就目前来看，常用的木塑复合材料的无损检测法有超声波检测、微波检测、射线检测、机械应力检测和冲击应力检测等等[4]。其中，超声检测即利用超声波进行材料密度的检测，并利用密度和超声波传播速度进行材料弹性模量的计算。微波检测则可以用来进行材料含水率的检测，而射线检测则可以进行材料内部连续性的检测。而在进行机械应力检测时，则需要在试样上加载荷来进行测试，以便进行材料弹性模量和静曲强度的计算。此外，冲击应力检测是利用冲击波进行材料产生的应力波的检测，并利用被测材料速度和密度进行弹性模量、静曲强度和内结合强度的计算。
3 木塑复合材料力学性能的影响因素
3.1 塑料种类
在进行木塑复合材料加工时，采用不同的塑料种类加工而成的木塑复合材料的力学性能显然不同。以低密度聚乙烯、聚丙烯、高密度聚乙烯三种塑料材料为例，采用重量比为塑料基质40份、木粉20份、硅烷2份的配方进行木塑复合材料的加工。对加工出来的材料进行测试可以发现，利用高密度聚乙烯和聚丙烯制成的材料的性能要明显好于利用低密度聚乙烯制成的材料。一方面，从材料刚性角度来看，采用高密度聚乙烯和采用聚丙烯制成的复合材料刚性没有明显差异，但是却要明显高于采用低密度聚乙烯制成的材料的刚性。而从抗弯曲破坏能力和内结合强度角度来看，采用高密度聚乙烯制成的木塑复合材料性能显然较高。所以，综合来看，相较于其他两种材料，利用高密度聚乙烯材料进行木塑复合材料的制作，显然能使材料具有更好的力学性能[5]。而之所以会产生这种现象，主要是因为高密度聚乙烯材料的密度要高于低密度聚乙烯材料，所以强度也相对较高。同时，高密度聚乙烯材料的熔点要稍低于聚丙烯材料。所以，在进行板材热压的过程中，该材料能够得到充分的熔化，继而具有较高的流动性。而这样一来，高密度聚乙烯材料将与木粉进行更好的融合，两相界面的粘合性也将更好，继而使木塑复合材料具有较好的力学性能。此外，由于聚丙烯材料具有较好的导热率，所以其在塑料熔化过程的流动性和熔融效果较差，继而影响了材料的性能。
3.2 木粉粒径与填量
在进行木塑复合材料加工时，木粉的粒径与填量显然会对材料的力学性能产生影响。一方面，随着木粉粒径的逐渐变小，木塑复合材料的拉伸强度将呈现出先上升后下降的趋势。而这是因为，在粒径较小的情况下，木粉与其它材料将得到更好的融合，材料的拉伸强度也将得到提升。而随着木粉粒径的逐渐变小，木粉与其它材料的接触面积则会逐渐增大。在这种情况下，木粉与基体的结合力会逐渐增大，而大颗粒引起的应力集中和产生缺陷可能性则会变小，继而使材料的拉伸性能得到改进[6]。但是，在木粉粒径减小到一定程度后，材料的拉伸强度会逐渐下降。而这一现象的出现，主要是因为木粉的长径随着粒径减小而减小，继而使木粉颗粒的表面粗糙度减小，继而不利于材料力学性能的提升。因此，在进行木塑复合材料加工时，应该使木粉粒径适中。
除了木粉粒径因素，木粉的添加量也会对木塑复合材料的力学性质产生一定的影响。在木粉填量较少时，由于木粉成呈“海岛”状分布，所以难以产生应力集中。在木粉与木粉距离较大的情况下，受到木粉刚性受阻的问题的影响，复合材料会产生少量伸长和局部微量断裂现象，继而使材料拉伸强度下降。而在木粉含量足够多的情况下，木粉与木粉之间则会出现缠绕，继而使木塑复合材料拉伸强度提高[7]。但是，在木粉填量持续增加的情况下，木塑复合材料的拉伸强度将逐渐趋于平稳，继而较少受到木粉填量的影响。
3.3 偶联剂种类与用量
在进行木塑复合材料加工时，会进行偶联剂的使用。而偶联剂的种类与用量，则会对木塑复合材料的力学性能产生一定的影响。在研究偶联剂种类对木塑复合材料力学性能的影响方面，可以以铝酸酯、硅烷两类偶联剂为例。相较于加入铝酸酯的木塑复合材料，加入硅烷偶联剂的木塑复合材料的力学性能明显较高。因为，铝酸酯是一种固态的偶联剂，需要经过加热融化才能使用。而铝酸酯在冷却凝固后会出现塑料团聚的问题，继而影响到材料热压时的流动性，并降低木塑复合材料的力学性能[8]。而硅烷类耦合剂为液态，具有更好的流动性，可以进行木塑复合材料的性能的提升。
在加工木塑复合材料的过程中，同一种偶联剂的添加量不同，加工制成的木塑复合材料则有着不同的力学性能。首先，相较于不添加偶联剂的木塑复合材料，添加偶联剂的材料显然具有更好的力学性能。在1%到3%的范围内，硅烷偶联剂的添加量最高时，复合材料的弯曲强度、冲击强度和抗拉强度最高。但是，在超出3%的限量后，木塑复合材料的力学性能并没有随着偶联剂使用量的增加而增加。而这是因为，在偶联剂用量过少的情况下，填料表面不能得到完全包覆，所以木塑复合材料的性能不能得到明显提高。而一旦偶联剂使用量过多，则会在填料表面形成多分子层，继而不利于填料的结合，并影响到木塑复合材料的性能。
3.4 剂种类
在加工木塑复合材料的过程中，材料的加工会存在两种摩擦，即内摩擦和外摩擦。其中，内摩擦是由熔融聚合物分子间的摩擦造成的，会影响到聚合物的熔融，并降低材料的流动性，继而导致木塑复合材料的性能受到影响。而外摩擦则是由聚合物熔体与机械壁间的摩擦造成的，会使聚合物黏贴在附属设备或其他材料表面，继而影响材料的性能。所以，在进行木塑复合材料加工时，需要添加内剂和外剂这两种添加剂。一方面，进行内剂的添加，将使木塑复合材料的弯曲强度、拉伸强度得到明显提升。而相较于硬脂酸，硬脂酸锌类的内剂显然可以使木塑复合材料具有更好的性能[9]。所以，内剂的种类的选择，将对木塑复合材料的力学性能产生一定的影响；另一方面，进行外剂的添加，将使木塑复合材料的力学性能得到提升。但是，加入石蜡的木塑复合材料的弯曲强度和弹性模量要好于加入PE蜡的木塑复合材料。所以，外剂的种类的选择，也将对木塑复合材料的力学性能产生一定的影响。
4 结论
总而言之，影响木塑复合材料力学性能的因素有很多，主要包含了塑料种类、木粉粒径与填量、偶联剂种类与用量以及剂种类这几种因素。从研究来看，想要使木塑复合材料具有较好的抗弯曲破坏能力和内结合强度，就要使用密度高、熔点低的塑料。想要使材料具有较好的拉伸强度，则要使木粉粒径大小保持适中，并添加适量的木粉。而想要使材料具有较好的弯曲强度、冲击强度和抗拉强度，则要合理进行偶联剂种类的选择，并控制好偶联剂用量。此外，为了提升木塑复合材料的弯曲强度和弹性模量，则需要合理进行内外剂的选择。
参考文献
[1] 刘婷，陆绍荣，王一靓，等.碱处理对SF/聚丙烯聚丙烯木塑复合材料力学性能的影响[J].化工新型材料，2010，15（38）：118-120.
[2] 杨伟军.温度对聚烯烃木塑复合材料力学与蠕变性能的影响[D].哈尔滨：东北林业大学，2013.
[3] 潘明珠，梅长彤.纳米SiO2-A聚丙烯聚丙烯对木塑复合材料界面特性及力学性能的影[J].北京林业大学学报，2013，15（35）：117-122.
[4] 李珊珊，吕群，周文君.A聚丙烯聚丙烯对聚丙烯E基木塑复合材料力学性能的影响[J].塑料，2011，13（40）：26-38.
[5] 王晓钦.聚丙烯基木塑复合材料流变及力学性能的研究[D].哈尔滨：东北林业大学，2013.
[6] 于F，何春霞，刘军军.不同表面处理麦秸秆对木塑复合材料性能的影响[J].农业工程学报，2012，19（28）：171-177.
[7] 宋丽贤，张平，姚妮娜.木粉粒径和填量对木塑复合材料力学性能影响研究[J].功能材料，2013，17（44）：451-454.
[8] 蔡培鑫.聚丙烯聚丙烯木塑复合材料性能及其影响因素的研究[D].杭州：杭州师范大学，2012.
力学性能范文第10篇
1“.工程材料力学性能”课程特点
材料的力学性能是指材料在外加载荷作用下或外加载荷与环境因素共同作用下所表现出来的力学行为与机理，是各类材料在实际应用中必须涉及的共性问题。[1]“工程材料力学性能”课程最早是“金属材料力学性能”，后来改名为“材料力学性能”，现在部分教材又改名为“工程材料力学性能”，是许多工程类本科生重要的专业基础课，其教学效果好坏对学生能否打下一个良好的专业基础起着重要的作用。该课程内容涉及面广、工程应用背景强，在材料科学与工程、土木工程、机械工程等专业领域有着重要的应用。本课程的学习，对提高工程类专业学生整体素质及工程实践能力起着至关重要的作用，使得学生能够从各种机器零件或构件在常温、高温以及腐蚀环境的服役条件下的失效现象出发，了解失效现象的机理，从而为他们毕业后从事材料的检测和性能评定、材料的正确选用和安全应用，以及对机械零件的失效分析等工作奠定良好的基础，为企业乃至国民经济的发展提供有力的后备军。
2“.工程材料力学性能”课程教学现状
安徽工业大学（以下简称“我校”）材料学院共分金属材料工程、材料成型及控制、无机非金属材料、材料物理四个本科专业，目前，四个专业使用的《工程材料力学性能》是合肥工业大学主编的同一本教材，该教材的内容包含金属材料的力学性能和新型材料的力学性能两大部分，侧重点是金属材料的力学性能部分，主要包含“高分子材料的力学性能”、“陶瓷材料的力学性能”和“复合材料的力学性能”三章的内容。[2]金属材料力学性能的研究时间较长，主要的原理、定律和结论已比较成熟，新型材料力学性能的内容相对较少，它的研究主要借鉴于金属材料力学性能的研究经验和方法。本教材比较适合金属材料工程、材料成型及控制两个专业的学生，对其他专业的学生则显得内容相对较少，不太适合。而且，本课程的内容多、涉及面广，课程学时有限，书中许多抽象的内容很难通过语言的表述来讲清楚，在课堂上教师生硬的照本宣科会使学生感到枯燥乏味，课堂的气氛很难被充分地调动起来，教学效果不佳。针对目前的教学现状，如果不对课程的教学进行改革，授课教师很难在有限的学时内保质保量地完成本课程的教学任务。笔者在“工程材料力学性能”课程的教学实践中体会到：授课教师需要根据专业特点来组织教学内容，才能在规定的学时内完成课程的教学任务。根据专业特点来组织教学内容，使得学生学习和教师授课的侧重点都突出，学生能在有限的学时内提炼出与专业学习有密切联系的知识，加以掌握和应用。[3]本课程的教学目标是使学生能运用所学的理论知识分析材料实际的使用情况，对材料的失效现象的机理进行分析。
二、依据材料物理专业特点，优化教学内容
在“工程材料力学性能”课程教学实践中，笔者结合材料物理专业特点，在保证课程基本内容和结构的前提下，对整本教材进行整合，提炼出一般了解和必须掌握的内容，使学生能在规定的学时内有效地掌握最基本的教学内容。[3]近年来，随着科学技术的发展，材料的种类越来越多，新型材料应用日新月异，纳米材料、薄膜材料和微机电材料快速发展，材料的特征尺寸越来越小，传统的材料力学性能测试手段已无法实施，微区材料的力学性能测试手段应运而生。新材料力学性能测试的标准不断颁布，已有材料的国内标准需与国际标准接轨而不断修改，迫切需要材料力学性能的教学与生产力发展水平一致。鉴于以上几个方面内容，该课程讲授内容主要从以下四个部分来展开：第一部分（第一至第四章）阐述材料在一次加载条件下的形变和断裂过程，所测定的力学性能指标用于评价零件在服役过程中抗过载失效的能力或安全性；第二部分（第五至第八章）论述疲劳、蠕变、磨损和环境效应四种常见的与时间相关的失效形式，材料对这四种形式失效的抗力将决定零件的寿命；第三部分（第九至第十一章）（纳米材料/复合纳米材料）依据材料物理专业的特点，重点讲解纳米材料的力学性能，这其中包括纳米金属材料的力学性能、纳米非金属材料的力学性能、碳纳米材料的力学性能、纳米复合材料的力学性能等；第四部分实验教学中引入国家标准的学习。
三、优化教学方法与手段，全面锻炼学生能力
任何教学过程的开展都离不开一定的方式或方法。传统的教学方法是以教师讲授为主，学生处于被动的接受地位。教学方法的优化倡导以学生为主，强调学生是学习的主人，培养他们自己查阅资料，自己释疑，自己总结，最终具备自我学习的能力。[4]在这个过程中，教师要充分发挥引导作用，充分调动学生的积极主动性。下面以“纳米材料的力学性能”为例来说明教学方法的优化，笔者采用“三步式”教学方法，取得了良好的教学效果。第一步：教师指导学生上网查阅“纳米发动机”的相关资料，并就“纳米发动机”的提出、原理及当前的发展现状写一篇综述性报告，在下一堂课让学生讲解；第二步：根据自己的备课内容及结合自身的科研经历，进一步给学生讲解“纳米发动机”相关材料的制备方法及工艺技术特点；第三步：学生根据教师授课内容和自己查阅的相关资料，完善自己的综述报告。“三步式”教学法组织实施教学，不但可以提高学生学习本门课程的积极性，使学生掌握的知识更加牢固，而且有利于拓展学生的视野，培养了学生的科研兴趣，进一步增强了学生自我获取知识的能力。教学手段是指教师用以运载知识、传递教学信息的物质媒体或物质条件，是现代的教师进行教学活动必不可少的辅助用具。随着计算机应用技术的普及，学校和教师越来越关注用计算机网络技术来提高教学效率和教学质量。[4]“工程材料力学性能”课程特点是内容多、知识点零散、概念定义多，书中许多抽象的内容很难通过语言的表述来讲清楚，理解起来相对困难。教师在教学过程中运用现代多媒体教学手段，自己动手制作多媒体课件，针对专业特点选择教学内容和教学方法；另外，通过演示一些动画图片和视频，使得原来抽象的、枯燥的知识形象化，使学生易于理解和掌握，同时还增大了教学信息量，在有限的学时内给学生尽可能多地传达了信息量。
四、优化实验教学，培养学生的创新能力
工科专业的实验教学是理论联系实际的重要环节，与课程体系、学科结构和教学改革等有着密切的关系，对培养大学生的工程意识和创新思维，以及动手能力和分析解决问题能力具有十分重要的意义。我校“工程材料力学性能”课程基本实验包括碳钢静拉伸，不同成分、热处理工艺对钢材力学性能的影响，金属的冲击韧性，金属的硬度，金属材料平面应变断裂韧性KIC的测定五个实验。这些实验比较适合金属材料、材料加工专业的学生，对于材料物理专业的学生来说，难以感受本专业特点。[2]因此，结合不同的专业特点，将“工程材料力学性能”课程的实验内容涵盖多个专业，分为必修、选修两部分。优化后的实验内容，不但可以增强学生的动手能力，还可以使不同专业的学生加深对自身专业的理解。比如，针对材料物理专业的本科生，可以开设纳米材料力学性能测试综合选修实验课。笔者结合自身的科研内容，制备一系列的纳米线及纳米薄膜材料，同时，材料科学与工程学院新引进的AgilentG200纳米压痕仪，可用来测量纳米材料的硬度、模量、应力—应变曲线等传统力学仪器不能测量的纳米材料的力学性能。该试验的开设，既使学生巩固了前期所修的“工程材料力学性能”课程，提高学生综合运用知识的能力，又拓宽了学生的视野，对纳米材料的力学性能有了更深层次的理解，为其后续的工作和科研奠定了良好的理论和实践基础。材料力学性能实验方法大都有国家标准，在实验教学过程中，教师除了传授最基本的操作方法外，还指导学生如何查找相关标准，对标准进行阅读，引导学生根据标准文件设计、实施相关实验，使实验操作真正做到有据可依，以期培养学生的工程规范意识。另外，针对教材标准滞后实际标准的现象，还介绍目前国内外最新标准，以其让学生了解最新的测试标准技术信息，同时还使学生对相关测试技术的发展有全面完整的认识，这对于他们将来的事业发展是非常有利的。[5]
五、优化考核方法，全面评价学生素质