2011年秋季学期复合材料力学
课程小论文
《微纳米尺度复合材料界面强度的研究》
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微纳米尺度复合材料界面强度的研究
课题背景：
复合材料是一大类新型材料，其强度高、刚度大、质量轻，并具有抗疲劳、减振、耐高温、可设计等一系列优点，近40年来，在航空航天、能源、交通、建筑、机械、信患，生物、医学和体育等工程和部门日益得到广泛的应用。
随着微纳米结构加工技术的发展，人类已经能够在微电子器件、微纳米机电系统中实现多种功能。这些期间与系统通常包含沉积于衬底上的部件，比如薄膜、细线或管状结构、岛状结构或点状结构等。它们的三维尺度非常小，其特征尺寸往往处于微米甚至纳米量级。这些器件的构成材料多样，比如陶瓷、金属间化合物、金属、聚合物等。在这些微纳米尺寸的结构中存在的双相材料界面，由于界面两侧材料物性不同导致的变形不匹配，往往会造成界面处应力集中。因此，界面是微纳米结构极易发生失效的位置之一。界面脱黏、剥离、分层破坏是这类材料的制作及其制成品的使用中的主要失效行为。这些界面失效经常会导致器件报废，直接影响其成品率和使用寿命。因此，为了保证所研制的或正在使用中的微纳米器件或系统的可靠性与耐久性，非常有必要对这些材料及其结构中的界面的强度特性进行研究与分析评价。
论文内容：
本文主要有两大内容：其一，从实验的角度展现在微纳米尺度下复合材料界面端裂纹启裂的现象，并对实验结果作简要分析；其二，
基于分子动力学理论，利用分子动力学模拟软件LAMMPS和Abaqus 模拟微纳米尺度下复合材料界面端裂纹启裂的强度准则。
1 实验
对于微纳米材料与结构而言，比较突出的问题是界面裂纹启裂问题。因为在微纳米系统中，结构或器件的一点失效往往就意味着整个系统的失效。特别是在表面与界面的交汇处，即界面端，由于变形失配引起的应力奇异性使得界面分层裂纹常于此萌生。需要指出的是，随着部件尺寸逐渐缩小，奇异应力主导区的尺寸也在相应减小。对于微纳米部件，根据线弹性应力分析，应力奇异区域一般仅有数十到数百纳米大小。此时，经典断裂力学的概念能否使用值得商榷。
在物理意义上，界面指的是结合材料的结合部，一般不是一个理想的面，存在所谓的界面层、界面相或界面中间层。界面材料的特性不仅复杂，而且具有一定的随机性。但是，界面层厚度非常小，因此，在研究界面的宏观力学性能时，一般将界面结合部理想化为一个面，即，界面。从力学分析与评价的角度来看，这种处理可以避免被界面相得复杂性所困扰，以获取界面、结合材料整体的强度特性参数等。因此，这里将界面定义为材料内的物性间断或不连续处，界面本身不具有厚度，在界面两侧，材料的物性截然不同。
实验装置如图所示，图中的长度量纲为mm，由于采用了夹层结构和较为刚性的悬臂梁，实验中可以有效地抑制薄膜塑性变形与断裂的产生。在远离薄膜材料界面端的悬臂梁左端面处，机械载荷可以被方便地施加并传递到界面端处。
结论：
实验结果观察到载荷-位移曲线在分层破坏之前该曲线基本上是一条直线，在分层破坏发生的瞬间，载荷突然下降。而且分层裂纹一旦启裂，试样旋即破断为两部分，裂纹几乎没有稳态扩展的阶段，表现出明显的脆性破坏特征。用显微镜观察，破断面非常均匀、平整，裂纹启裂于Cu/TiN界面端，并一直沿该界面向前扩展，直至整个试样断为两部分。裂纹尖端存在较弱的奇异性，经计算，界面端应力奇异指数为0.02，如果考虑残余应力的影响之后，界面端附近的应力奇异指数约等于0.18，相应的界面分层启裂应力强度临界值为
0.18
2.8MPa m
，此即Cu/TiN薄膜界面端的分层启裂特性。
2 分子动力学模拟
采用分子动力学模拟方法，可以对结合材料的界面破坏过程进行模拟，从而获得结合材料的界面应力和界面破坏之间的关系。界面破坏可以分为奇异应力场作用下的破坏，和界面应力集中引起的破坏两种。从微观上来说，界面裂纹的产生是一个离散的原子结合对的分离过程，因此，采用分子动力学方法进行数值模拟，应能获得一些关于破坏准则的本质性的认识，有助于我们建立宏观的评价准则。最早的关于裂纹扩展的原子模拟出现于二十世纪七十年代早期，之后被进一
步地应用于脆性材料的断裂、位错的形成和运动、复合材料的断裂特性等方面。
界面破坏包含两个过程，即界面裂纹启裂以及界面裂纹的扩展，本文只模拟界面裂纹的启裂。目前已有一些关于宏观的界面裂纹的破坏准则。本文采用经典的分子动力学和Morse对势，模拟在不同远场载荷作用下，结合材料界面附近原子的运动，从而获得结合材料界面应力和界面破坏之间的关系，进而提出一个结合材料界面破坏的准则。对应于界面破坏的两个过程，本文建立分析模型:界面附近存在初始裂纹(界面启裂)。虽然在分子动力学模拟中我们对界面作了高度的简化，但模拟结果表明，分子动力学模拟仍可给宏观的界面破坏准则提供诸如破坏准则形式等方面的参考。
2.1 分析模型
考虑结合材料受远场应力的作用，为计入不同应力状态的影响，考虑远场斜面力（角度可变）的作用，如图3(a)所示我们只需对相应界面附近的一个微小区域进行分子动力学模拟计算，即图3(a)中的MD(Molecular Dynamics)区，但必须考虑与其他宏观区域的相互作用。由于本文的重点不在分子动力学分析的精度，而在破坏条件的形式方面，故直接采用由有限元分析的结果，作为边界条件施加到MD 区边缘的分子上的方法。分析中材料考虑为铜(Cu)和钨(W)组成的结合材料，为了简单，不考虑界面结合部的缺陷、位错等的影响，并假定钨的晶格常数与铜一致。平面应变有限元分析模型整体尺寸为
nm
18?。
2.7
100?，分子动力学模拟区域尺寸为nm
200
nm
nm
2.2 分子动力学模拟
两种母材的初始构型均为面心立方晶体(fcc)，在厚度方向上采用周期性边界条件，总共模拟4000个原子。
本文用经典的Morse 对势来描述原子间的相互作用：
02()()()[2]ij ij o a r r a r r ij r D e
e ----Φ=-…………………(1) 其中Φ是原子相互作用势,ij r 是原子i 和j 之间的距离,势能参数D 、
α、o
r 分别表示了原子相互作用的强度、范围和势能最小值的位置。
图3
但是，界面两侧不同种原子之间的相互作用，是与各自的母材内部的势函数不同的，为了方便，相应的势能参数采用以下假定进行计算：
?????????+=+==1221210122112212112/2ln )()(21)(101αλλαααr D D D (2)
其中i i i r αλ/2ln 0-=，2,1=i ；下标1、2分别表示母材铜和钨。由于上式
中界面上原子相互作用的强度只取为母材铜和钨强度平均值的101，结合材料将首先在界面处发生破坏。这样的设定当然会影响界面强度本身的大小，但对于考虑界面破坏准则的形式，仍是有意义的。
开裂意味着原子结合对的分离，在界面附近加入初始裂纹(目的是为了在界面上引入应力集中)，由于受到裂纹尖端的影响，界面上会出现明显的应力集中现象。具体分析模型如图4所示。
图4 界面启裂模型
图5 宏观界面应力分布
2.3 界面上第1个原子对分离时的界面应力
用Abaqus 模拟计算图4所示的模型，界面上的宏观应力分布(o =90θ为例，并做无量纲化处理) 如图5所示，其中X 是x 方向上离开界面左端的距离。在裂尖上方的界面处出现明显的应力集中，以该应力集中点作为MD 分析模型的中心，进行MD 分析。仍以o =90θ为例，结合材料界面上第1个原子对分离前后的应力如图6所示, 其中zz σ、xz τ分别为界面上的正应力、剪应力，r 是x'方向上离心开MD 区中心的距离。
从图6可知，对于o
=90θ的加载模式，正应力在界面破坏过程中
占主导地位。但随着加载角度的减小，剪应力会逐渐变成占主导地位的应力分量。当MD区域的应力边界逐渐增大( 即外载增大) 到一定值时，最大分子界面应力处的原子间力达到极值，继续增加外载反而使该处的应力下降，也就是说结合材料界面上该处原子之间的相互作用力已不足以使原子对自动愈合，故可认为原子对已分离。图6中给出了分子界面应力最大处原子对分离前、分离时(极值)和分离后的分子界面应力分布。分子界面应力最大处原子对分离时对应的宏观界面应力则如图6中Abaqus曲线所示，可以看到两者在分布曲线形状及数值大小方面都有相似性，也可以辅证分子动力学模拟的正确性。当分子界面应力最大处的原子对分离后，继续加载，已分离原子对处左右的原子对将相继分离，图7表示了多个原子对分离后的分子界面应力分布，可以看出zz
明显下凹，下凹处的原子对，卸载后不能再恢复。
图6 第1个原子对分离前后的界面应力分布
图7 多个原子对分离后的分子界面应力分布
图8 界面上原子对分离时所受外载荷
图9 界面启裂时的宏观界面应力 2.4 界面起裂过程
第1个原子对分离后，继续加载并考察其后原子对分离时的外载及界面上的应力分布，结果如图8所示。由图8中可以看出，界面上会出现一个不须增加荷载，后续原子对也会分离的平台( 如图中水平实线所示)。图8的结果表明，界面起裂不是单个原子对的分离过程，而是多个原子对同时分离，形成裂纹的过程。
2.5 界面起裂准则
根据上面的分析，我们可以把外载平台所对应的原子对的分离条件作为起裂准则。对应于图8所示的平台部分。根据模拟得到的起裂处的宏面界面应力如图9所示。由图可知，界面起裂与界面上的界面正、剪应力都有关，且二者显现出椭圆曲线关系。
通过拟合可得到界面起裂准则的一般形式
120,20,=???? ??+???? ??zx xz zz zz ττσσ (3)
其中zz σ、xz τ分别是界面上正应力和剪应力, 0zz σ，、,0xz τ分别是界
面的抗剥离和抗剪强度。对于本例,其结果如下
???==GPa GPa xz zz 69.292.50,0,τσ (5)
式(3)虽然是宏观的界面破坏准则的形式，但它是基于分子动力学模拟的，即破坏条件是界面原子对的分离。必须指出，模拟得到的具体的强度值，是与计算模型及界面分子间力的设定有关的。由于界面上往往还会存在位错等缺陷，由数值模拟得到的这种强度值本身，其实用意义并不明显。但界面起裂时界面上正应力和剪应力之间存在如式(3)所示的关系，则可为我们建立界面起裂准则，提供理论依据。即我们可以采用式(3)作为界面破坏的准则，而式中出现的参数，可通过宏观界面的破坏实验加以确定。这就是说，分子动力学模拟可以提供破坏准则的形式，而非具体的强度参数。
2.6 结论：
对于结合材料的界面问题，采用Morse 对势的分子动力学模拟，建立了界面破坏的准则，获得的主要结果如下：
(1) 采用了以FEM 应力结果，施加于MD 区域的混合分析方法，这种方法可建立起微观的破坏条件和宏观的外载荷条件之间的联系。
(2) 原子对的分离受分子界面应力的控制，是分子界面正、剪应力共同作用的结果。
(3) 应力集中作用下的界面起裂过程和界面裂纹的扩展过程，都不是单个原子对的分离过程，而是多个原子对同时分离的结果。
(4) 应力集中作用下的界面起裂时对应的宏观界面正、剪应力之间呈椭圆的形式。
参考文献：
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自我评价论文小学素质评 价论文 Prepared on 22 November 2020
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每个人都有先天素质的差异和不同的兴趣、爱好，通过评价使每位学生都能看到自己的光明之处，逐步使学生养成自尊、自爱、自信、自制等心理品质，提高他们的后天素质。 以前评价学生是学期末教师对于学生进行评价，现在小学生综合素质评价不再只是期末时的一个终结性评价,而是贯穿于学生整个发展过程。教师在教学中要立足于学生的长远发展,把对学生的评价从学期初到学期末分成几个阶段,进行不同阶段的评析,定期帮助学生进行总结、回顾与反思,激励学生自省、自律,明确努力方向。如我班有位学生,是单亲家庭的孩子。父亲长年在外打工,他和爷爷奶奶在一起生活。由于老人对孩子溺爱疏于管教,使得他身上存在很多不良习惯。在学期初定目标时,我就帮助他主要从个人良好习惯方面定好自己的目标:衣着整洁,按时到校,和同学团结友爱,不说谎话,课上积极回答问题,按时完成作业等。尽量使评价指标显性化。一段时间后根据这些指标对他进行逐项评定,根据他的表现提出表扬,如能够按时到校,课上也能主动发言,多数时候能按时完成作业。然后进一步对他提出要求:生活中要能主动帮助别人,作业要认真书写,力求工整,回答问题声音响亮等。这样在阶段性的评价中可以根椐学生发展的情况,有意识地修正目标,引导学生自觉地将评价与日常行为表现联系起来,帮助学生巩固已取得的成绩,发现不足,继续努力。 以前评价学生是教师单一评价，而现在小学生综合素质评价从教师一元化转向师生互动、生生互动。班主任、学科教师、学生
生态文明建设论文 篇一：生态文明论文 生态文明论文 院系： 专业班级： 姓名： 学号： 生态文明是人类文明发展的一个新的阶段，即工业文明之后的世界伦理社会化的文明形态；生态文明是人类遵循人、自然、社会和谐发展这一客观规律而取得的物质与精神成果的总和；生态文明是以人与自然、人与人、人与社会和谐共生、良性循环、全面发展、持续繁荣为基本宗旨的文化伦理形态。从人与自然和谐的角度，吸收十八大成果的定义是：生态文明是人类为保护和建设美好生态环境而取得的物质成果、精神成果和制度成果的总和，是贯穿于经济建设、政治建设、文化建设、社会建设全过程和各方面的系统工程，反映了一个社会的文明进步状态。“生态文明”这个理念的提出，是继中国特色社会主义“物质文明、精神文明、政治文明和社会文明”之后的第五个文明，它是中国特色社会主义文明体系中不可缺少的重要组成部分。标志着我国进入了科学发展的实质阶段，必将极大地推动我国现代化事业全面协调可持续发展，是贯彻落实科学发展观的时代要求，是构建社会主义和谐社会的执政新理
念，是中国特色社会主义文明体系建设的最新发展。 2007年10月15日，胡锦涛总书记在十七大报告中第一次明确提出“生态文明”，他把“建设生态文明，基本形成节约能源和保护生态环境的产业结构、增长方式、消费模式”作为我国在2020年实现全面建设小康社会奋斗目标的新要求之一，同时还强调，要使“生态文明观念在全社会牢固树立。”从十七大到十八大的5年间，我国建设中国特色社会主义、全面建成小康社会任务的工作稳步推进过程中，出现了一些新的变化。而十八大报告更是首次把生态文明建设提升至与经济、政治、文化、社会四大建设并列的高度，列为建设中国特色社会主义的“五位一体”的总布局之一，成为全面建成小康社会任务的重要组成部分，标志着中国现代化转型正式进入了一个新的阶段。 十八大报告指出：生态文明建设要坚持以人为本。推进生态文明建设独立成篇集中论述，并系统性提出了今后五年大力推进生态文明建设的总体要求，强调要把生态文明建设放在突出地位，要纳入社会主义现代化建设总体布局。与十七大报告相比，十八大报告关于生态文明建设的具体措施更加具有可操作性：第一，强调统筹各种生态文明的实现形式的共同推进。第二，强调生态文明建设的顶层。第三，强调采用市场手段实现生态文明。十八大报告对生态文明建设还提出新的要求：建设生态文明，是关系人民福祉、关乎民族未来的长远大计。面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，必须树立尊重自然、顺应自
复合材料力学 论文题目：用氧化铝填充导热和电绝缘环氧 复合材料的无缺陷石墨烯纳米片 院系班级：工程力学1302 姓名：黄义良 学号： 201314060215
用氧化铝填充导热和电绝缘环氧复合材料的无缺陷石墨烯纳米片 孙仁辉1 ，姚华1 ，张浩斌1 ，李越1 ，米耀荣2 ，于中振3 （1.北京化工大学材料科学与工程学院，有机无机复合材料国家重点实验室北京 100029;2.高级材料技术中心（CAMT ），航空航天，机械和机电工程学院J07，悉尼大学;3.北京化工大学软件物理科学与工程北京先进创新中心，北京100029） 摘要：虽然石墨烯由于其高纵横比和优异的导热性可以显着地改善聚合物的导热性，但是其导致电绝缘的严重降低，并且因此限制了其聚合物复合材料在电子和系统的热管理中的广泛应用。为了解决这个问题，电绝缘Al 2O 3用于装饰高质量（无缺陷）石墨烯纳米片（GNP ）。借助超临界二氧化碳（scCO 2），通过Al(NO 3)3 前体的快速成核和水解，然后在600℃下煅烧，在惰性GNP 表面上形成许多Al 2O 3纳米颗粒。或者，通过用缓冲溶液控制Al 2(SO 4)3 前体的成核和水解，Al 2(SO 4)3 缓慢成核并在GNP 上水解以形成氢氧化铝，然后将其转化为Al 2O 3纳米层，而不通过煅烧进行相分离。与在scCO2的帮助下的Al 2O 3@GNP 混合物相比，在缓冲溶液的帮助下制备的混合物高度有效地赋予具有优良导热性的环氧树脂，同时保持其电绝缘。具有12％质量百分比的Al 2O 3@GNP 混合物的环氧复合材料表现出1.49W /（m ·K ）的高热导率，其比纯环氧树脂高677％，表明其作为导热和电绝缘填料用于基于聚合物的功能复合材料。 关键词：聚合物复合基材料（PMCs ） 功能复合材料 电气特性 热性能 Decoration of defect-free graphene nanoplatelets with alumina for thermally conductive and electrically insulating epoxy composites Renhui Sun 1，Hua Yao 1， Hao-Bin Zhang 1，Yue Li 1，Yiu-Wing Mai 2，Zhong-Zhen Yu 3 (1.State Key Laboratory of Organic-Inorganic Composites, College of Materials Science and Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China; 2.Centre for Advanced Materials Technology (CAMT), School of Aerospace, Mechanical and Mechatronic Engineering J07, The University of Sydney, Sydney, NSW 2006, Australia; 3.Beijing Advanced Innovation Center for Soft Matter Science and Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China) Abstract:Although graphene can significantly improve the thermal conductivity of polymers due to its high aspect ratio and excellent thermal conductance, it causes serious reduction in electrical insulation and thus limits the wide applications of its polymer composites in the thermal management of electronics and systems. To solve this problem, electrically insulating Al 2O 3is used to decorate high quality (defect-free) graphene nanoplatelets (GNPs). Aided by supercritical carbon dioxide (scCO 2), numerous Al 2O 3 nanoparticles are formed
万方数据 万方数据 流体力学在工程建设中的应用 作者：李建强 作者单位：华东交通大学土木建筑学院, 刊名： 华东交通大学学报 英文刊名： JOURNAL OF EAST CHINA JIAOTONG UNIVERSITY 年，卷(期)： 2001，18(3) 被引用次数： 2次 参考文献(3条) 1.屠大燕流体力学与流体机械 1996 2.张也影流体力学 3.周谟仁流体力学泵与风机 1994 相似文献(10条) 1.学位论文刘芸港口集装箱物流的流体力学模拟 2005 由于集装箱在运输过程中的优势以及适箱货物的不断增多，集装箱港口的发展在地区经济中占有越来越重要的地位，为了取得更大的经济效益各个 港口展开了货源之争，要使港口更具有吸引力，其必须有良好的服务、效率才能使得港口在巨大的竞争中占有一定的优势。 目前，关于港口集装箱物流的研究仅限于管理科学等所谓“软科
学”方面的研究。这些研究往往首先假设其不变的流动方式，然后在此基础上进行 管理方法上的优化。上述研究方法忽视了集装箱物流本身所具有的自然流动属性，因而不能反映出集装箱最佳的物流状态。 本文认为，物流现象具有自然界中物质运动的内在规律，且其中一些未知的状态及属性应该能够通过对比自然流体而做出诠释。注意到港口集装箱 物流与流体的相似性，本文提出了采用经典流体力学原理模拟、研究港口集装箱物流的想法。 本文首先建立了港口集装箱物流与流体力学概念体系的比照关系，再运用流体力学的质量守恒、动量定理等原理，针对港区道路中的集装箱车流进 行了分析，对集装箱车流在港区道路中呈现的不同流态进行了判别，最后导出港内道路保持最大通行能力且不造成堵塞的最优长度表达式。本文在推导 过程中采用了稠密车流线性化密度分布的假设，并在此基础上利用几何原理解决了时空积分的困难。 港内道路长度计算公式的导出为港口道路设计提供了理论上计算依据。本文通过对上述公式的分析，讨论了如何根据最大车流量及其预计的持续时 间规划港区道路长度、如何在既有港区道路现状下控制车流峰值延时及限速、如何根据堆场的装卸效率设置集装箱闸口数量及位
浅谈小学生综合素质评价 全面实施素质教育的今天，是以全面提高公民思想品德、科学文化等多方面的素质，培养能力，发展个性为目的的教育，对学生的综合素质评价,不仅关注学生的学业成绩，而且发现和发展学生多方面的潜能，了解学生发展中的需求，帮助学生认识自我、建立自信。从单纯通过书面测试、考试检查学生对知识、技能掌握的情况，转变为运用不拘一格的方法综合评价学生在情感、态度、价值观、知识与技能、创新意识、实践能力等方面的变化与进步。几年来对小学生综合素质评价工作使我感受颇多，下面，谈谈我的个人看法。 学生素质综合评价是个人评定制度的先进理念。为了让每一位学生养成良好的学习习惯，掌握个人自主学习和合作探究的方法，积极参与各种活动，在进步中感受成功的喜悦，增强学习自信，在评价中享受快乐，享受成功。综合评价过程中要注意以下几点： 一、评价内容要开放 在传统教学中，教师仅注重对学生学习结果的评价，忽视对学生学习过程的评价，这势必导致教师简单地根据学生的学习成绩来评价学生的学习质量，忽视了对学生在学习过程中的情感变化和闪现的创造火花以及实践能力的评价，导致了学生走上只追求考分的歧路。而新的《课标》对教学目标提出了知识与技能，过程与方法，情感、态度与价值观的要求。所以在课堂上我们对学生的评价除了重视学生对认知任务的完成，而且还要重视学生学习过程中思维活动的评价，重视学生情感、态度、价值观等非智力因素的评价。改变传统那种固定的、无情的
评价，要正视学生差异与个性，因人、因事、因地制宜，进行灵活的、充满人情味的评价。 二、评价形式要多样 在传统教学中，评价是教师的“专利”，是教师“权威”的象征。学生学习情况的对与错、好与坏等均是教师一“言”定音，学生处于被动甚至被忽略的地位。《课标》要求我们要采取多样化的方式。评价方式应多种多样，口试、笔试、作业等其他方面结合起来。因此，我们要把自我评价、学生评价、教师评价、家长评价结合起来，要赋予学生评价的权力，实现全员评价。平时作业可用“红旗”、“红花”等表示并加上简单的批语。单元练习、期末考试则用等级制进行模糊评价。比如，教师发现学生的字写得很工整了，发现他组了一个很特别的词语、表演很精彩……一句赞赏、加上几分，让学生高兴很多天，甚至回味很多年！我们凭着极平凡的发现，凭着极为平常的一句赞语，凭着用不完的分数点燃孩子自尊、自信的热情，点亮指引他们前进的灯塔。想一想，我们的平凡举动在孩子一生中却是多么伟大。慷慨些，让每个学生都感受成功的喜悦。 三、评价要有实效性 以往的教学评价是把优异成绩给予极少数的学生，能够获得成功的只是凤毛麟角，把评价无形中变成了一种甄别过程，而我们所实施的评价是为了让学生在现有的基础上谋求实实在在的发展。我们指出，不要吝啬表扬，不要把表扬看成是给学生的多大的赏赐，而要真诚的送一份赞许。这里我们提出在课堂上评价要研究学生的差异，分层加以鼓励。这就如同摘一棵树上的桃子，有的伸手就够到，有的跳脚才能够到，有的需要踩矮凳子，有的则需要踩高凳子。教师分层鼓励就是在教给学生跳脚、搬矮凳子、换高凳子。坚持每个学生都有得分、获得小红花
复合材料论文 陶瓷基复合材料的发展状况 12级无机非（1）班1203031002 秦宇 摘要：材料是科学技术发展的基础，材料的发展可以推动科学技术的发展，材料主要有金属材料、聚合物材料、无机非金属材料和复合材料四大类。其中复合材料是是最新发展地来的一大类，发展非常迅速。最早出现的是宏观复合材料，它复合的组元是肉眼可以看见的，比如混凝土。随后发展起来的是微观复合材料，它的组元肉眼看不见。由于复合材料各方面优异的性能，因此得到了广泛的应用。复合材料对航空、航天事业的影响尤为显著，可以说如果没有复合材料的诞生，就没有今天的飞机、火箭和宇宙飞船等高科技产品。 本文从纤维增强陶瓷基复合材料Cf/SiC入手，综述了陶瓷基复合材料（ceramic matrix composite，CMC）的特殊使用性能、界面增韧机理、制备工艺作了较全面的介绍，并对CMC 的的研究现状、未来发展进行了展望。 关键词：陶瓷基复合材料、增强纤维、基体 正文 陶瓷基复合材料的定义与特性 陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷。这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，其致命的弱点是具有脆性，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂导致材料失效。而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合，则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。纤维能阻止裂纹的扩展，从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。 陶瓷基复合材料(CMC)由于具有高强度、高硬度、高弹性模量、热化学稳定性等优异性能，是制造推重比10 以上航空发动机的理想耐高温结构材料。一方面，它克服了单一陶瓷材料脆性断裂的缺点，提高了材料的断裂韧性；另一方面，它保持了陶瓷基体耐高温、低膨胀、低密度、热稳定性好的优点。陶瓷基复合材料的最高使用温度可达1650℃，而密度只有高温合金的70％。因此，近几十年来，陶瓷基复合材料的研究有了较快发展。目前CMC 正在航空发动机的高温段的少数零件上作评定性试用。 陶瓷基复合材料的分类 按增强材料形态分类，陶瓷基复合材料可分为颗粒增强陶瓷复合材料、纤维增强陶瓷复合材料、片材增强陶瓷复合材料。 按基体材料分类，陶瓷基复合材料可分为氧化物基陶瓷复合材料、非氧化物基陶瓷复合材料、碳/碳复合材料、微晶玻璃基复合材料。 三、陶瓷基复合材料的界面对材料整体性能的影响 界面直接影响复合材料的整体力学性能。纤维与基体间界面的主要作用有： (1)传递作用：由于纤维是主要的载荷承担者，因此界面必须有足够的结合强度来传递载荷，使纤维承受大部分载荷，在基体与纤维之间起到桥梁作用； (2)阻断作用：当基体裂纹扩展到纤维与基体间界面时，结合适当的界面能够阻止裂纹扩展或使裂纹发生偏转，从而达到调整界面应力，阻止裂纹向纤维内部扩展的效果。 当一垂直于纤维方向的裂纹穿入包埋单根纤维的基体时，随后的破坏机制界面对陶瓷基复合材料力学性能的影响分析可能为：基体断裂、纤维—基体界面脱粘、脱粘后摩擦、纤维断裂、应力重新分布、纤维拔出等。 对陶瓷基复合材料来说，纤维与基体的界面是控制材料性能的关键因素。因此，研究界面对陶瓷基复合材料的力学性能的影响具有重要意义。在纤维与基体之间的界面反应将改变材料
谈流体力学的研究内容及发展简史 流体力学是力学的一个独立分支，是一门研究流体的平衡和流体机 械运动规律及其实际应用的技术科学，在许多工业部门中都有着广泛应 用，航空工业中飞机的制造离不开空气动力学；造船工业部门要用到水 动力学，与土建类各专业有着更加密切的关系，了解流体动力学的研究 内容及发展简史对学习流体力学知识具有的一定的引导作用，为以后的 学习铺设台阶，引起学习的兴趣。 流体力学的研究内容 流体是气体和液体的总称。在人们的生活和生产活动中随时随地都 可遇到流体，所以流体力学是与人类日常生活和生产事业密切相关的。 大气和水是最常见的两种流体，大气包围着整个地球，地球表面的70% 是水面。大气运动、海水运动(包括波浪、潮汐、中尺度涡旋、环流等) 乃至地球深处熔浆的流动都是流体力学的研究内容。 流体力学既包含自然科学的基础理论，又涉及工程技术科学方面的 应用。此外，如从流体作用力的角度，则可分为流体静力学、流体运动 学和流体动力学；从对不同“力学模型”的研究来分，则有理想流体动力 学、粘性流体动力学、不可压缩流体动力学、可压缩流体动力学和非牛 顿流体力学等。 在流体力学中为简化计算，对流体模型做出了假设：质量守恒;动量 守恒;能量守恒。 在流体力学中常会假设流体是不可压缩流体，也就是流体的密 度为一定值。液体可以算是不可压缩流体，气体则不是。有时也会 假设流体的黏度为零，此时流体即为非粘性流体。气体常常可视为 非粘性流体。若流体黏度不为零，而且流体被容器包围（如管子）， 则在边界处流体的速度为零。 流体的主要物理性质： 1、流体：只能承受压力，一般不能承受拉力与抵抗拉伸变形。液体 有一定的体积，存在一个自由液面；气体能充满任意形状的容器，无一 定的体积，不存在自由液面。 2、流体的连续介质模型 微观：流体是由大量做无规则运动的分子组成的，分子之间存在空隙，但在标准状况下，1cm3液体中含有3.3×1022个左右的分子，相邻分子间的距离约为3.1×10-8cm。1cm3气体中含有2.7×1019个左右的分子，相邻分子间的距离约为3.2×10-7cm。 宏观：考虑宏观特性，在流动空间和时间上所采用的一切特征尺度和特征时间都
建生态文明走持续发展 摘要： 生态文明是人类在认识和改造自然以造福自身的过程中，为实现人与自然、和谐发展，保护和改善生态环境取得的全部成果。它表征人与自然之间相互协调、共存共荣的进步状态，是人类对自然的态度和行为超越了敬畏自然、反思了征服自然，最终走向与自然和谐相处的理性的价值取向。 关键词：生态文明环境保护可持续发展 正文: 一、生态文明的含义 所谓生态文明，它是人类文明的一种形式。它以尊重和维护生态环境为主旨，以人类未来的长期发展为目的，与我国的可持续发展战略相吻合，是人类文明发展的必然。 这种文明强调的是人与自然的和谐相处、相互依存、相互促进。生态文明与以往的工农业文明有相同的地方，即以改造自然，发展生产力为手段，不断提高人们的生活水平。但又和它们有着显著的不同，生态文明强调人与自然和谐共生，强调保护环境的重要，强调人类在改造自然的同时又要尊重自然，而不能竭泽而渔。 二、建设生态文明的意义 2012年末，党的十八大报告提出大力推进生态文明建设，并把生态文明建设放在事关全面建成小康社会更加突出的战略地位，纳入社会主义现代化建设总体布局。将生态文明建设放在如此突出、如此重要的地位加以阐述、强调、谋划，这在党的历史上是第一次，具有特别重大的现实意义和深远的历史意义。这进一步昭示出党加强生态文明建设的意志和决心，标志着党对自然规律及人与自然关系再认识取得了重要成果，揭示了党对经济社会可持续发展规律，对当今世界和我国发展大势的深刻把握和自觉认知，并且完整、系统阐述了未来五年我们生态文明建设的理念、方针、途径和具体的目标。 建设生态文明，完全符合经济发展阶段的需要，也符合人民群众的长远根本利益。当前，我们要深刻领会、认真贯彻落实党的十八大会议精神，以科学发展观为指导思想，以生态文明为发展导向，切实负起时代和历史的责任，把祖国建设得更美丽、更富强，努力走向社会主义生态文明新时代 再次 ,建设生态文明 ,是建设社会主义和谐社会的内在要求。环境问题的
暨南大学研究生课程论文 题目：复合材料结构力学认识 学院：理工学院 学系：土木工程 专业：建筑与土木工程 课程名称：复合材料结构力学 学生姓名：陈广强 学号：1339297001 电子邮箱：chengq09@https://www.doczj.com/doc/b016414472.html, 指导教师：王璠
复合材料结构力学认识 主题词：复合材料力学；复合材料结构力学；力学特性；力学基础复合材料结构力学研究复合材料的杆、板、壳及基组合结构的应力分析、变形、稳定和振动等各种力学问题，，在广议上属于复合材料力学的一个分支。由于其内容丰富，问题重要和研究对象不同，已成为和研究复合材料力学问题的狭义复合材料力学并列的学科分支。 一、复合材料结构力学研究内容和办法 目前复合材料结构力学以纤维增强复合材料层压结构为研究对象，主要研究内容包括：层合板和层合壳结构的弯曲，屈曲与振动问题，以及耐久性、损伤容限、气功弹性剪裁、安全系数与许用值、验证试验和计算方法等专题。研究中采用宏观力学模型，可以分辩出层和层组的应力。这些应力的平均值为层合板应力。研究方法以各向异性弹性力学方法为主，同时采用有限元素法、有限差分法、能量变分法等方法。对耐久性、损伤容限等较新的课题则采用以试验为主的研究方法。 二、复合材料结构的力学特性 1、复合材料的比强度和比刚度较高 材料的强度除以密度称为比强度；材料的刚度除以密度称为比刚度。这两个参量是衡量材料承载能力的重要指标。比强度和比刚度较高说明材料重量轻，而强度和刚度大。这是结构设计，特别是航空、航天结构设计对材料的重要要求。现代飞机、导弹和卫星、复合电缆支架、复合电缆夹具等机体结构正逐渐扩大使用纤维增强复合材料的
流体力学导论的小论文 生 活 中 伯 努 利 方 程 的 应 用
生活中伯努利方程的应用 一、现象描述： 生活中有关流体力学方面有趣的事情，还是比较多的，尤其是伯努利方程的应用。如果留心的话，我们会经常发现：在宿舍阳台处的门外有风的前提下，宿舍里的门（在不锁的前提下）会随着阳台处的门的打开，而自动打开，至于什么原因造成此现象，我们可以从流体力学角度思考。 此图描绘的就是上面所阐述的情况（由于在word里不太好画，所以采取了手绘和手机拍摄的操作），左边表示的均是宿舍阳台处的门，右边均是宿舍外出的门。图中上面的两个门的情况是，“阳台门”是处于锁着的状态（阳台外有空气流动），“外出门”是处于关着的状态，但没锁；下面的两个门描述的情况是，当“阳台门”打开时，“外出门”会自动打开。 二、现象中所蕴含的流体力学问题： 这里面所蕴含的流体力学问题，就是伯努利方程的应用，假设流体是无粘不可压缩的理想流体，由“外出门”的内侧到外侧间建立的伯努利方程式如下：
22001122u p u p gz gz ρρ ++=++ 其中，0u ：空气流动的速度，0p ：大气压，ρ：流体密度 1u ： “外出门”外的速度，且10u = ，1p ：“外出门”外的压强 且两个门皆处于同一水平线上，所以伯努利方程简化为 20012u p p ρρ += 从式子中，可看出201002u p p ρ-= >，即10p p >，所以“外出门”可以自动打开。 具体的图表示如下： 三、这一问题的解决方案： 1. 可以在门缝处贴上“贴垫”，如下图所示：
据了解，这个方法确实不错，我试验过，如果做得好的话，即使人拉，也要费些力气。 2. 给门安装上弹簧，借助弹簧的力，抵消掉10p p p =- 的作用，使门不至于在 风的作用下，总是自动打开。 四、小结： 生活中有趣的事情不仅仅是这些儿，还有很多，只要你善于观察，流体力学 将会布满于整个世界。试问，流体力学上哪一个伟大的发明和重要理论的产生，不是起源于现实生活中呢？如果牛顿碰不到苹果掉下这一情况，或是苹果不是掉在牛顿头上，那么今天很有可能就没有“万有引力”之说。 通过写这篇小论文，我还是很有收获的，至少学会了要多注意观察身边的事物，多留心生活中有趣的现象，以及应根据现象，认真思考其中所蕴含的原理所在，进而增长和巩固知识。
小学生素质综合评价论文 对学生一学期以来的学业的评价工作是学校教育评价的一个重要环节，它对班主任工作来讲，更是一项重要工作。多年来，我们习惯以“三好生”与积极分子，来定位学生的学业成就，他一般以学生的考试成绩与师生的主观印象为评价内容，体现不出学生发展的状态与水平。随着素质教育的全面深入，教育观念进一步更新，学校教育的一系列变革。学生的期末学业评价也必然需要一种新的，能客观反映学生的发展状态与水平的新的评价体系来与之相适应。我在此方面进行了大胆的探索、实践。注重学生切实发展，贯穿学生学习全过程。我们以细则为载体，以面向全体、全面发展的素质教育内涵为原则，对学校、教师的素质教育成果，对学生素质的发展，完成了全程的监控和指导。几年来，在实施过程中，细则对学校素质教育的调控、激励功能日益突出。现在，我们将实践中的问题所在和经验所得一并报告如下，意在抛砖引玉。 一、素质综合评价的观点分析与理论基础 （一）什么是评价 所谓评价，是指人们根据一定的标准和系统的信息对某一事物或对象的具体事实所进行价值判断的过程。“价值判断”是评价的本质特征，在实际应用过程中，人们往往把评价混同于测量或测验，其实它们有不同的涵义，测量是确定某一事物或对象数量值的活动或方法，而评价则是在获得尽可能全面、系统的信息的基础上，对某一事物或对象进行定性描述、定量的表述，进行相应的价值判断。 （二）素质与素质教育 什么是素质？《现代汉语词典》解释：素质有事物本来的性质，人的先天特点的含义；还有后天的素养，即平日的修养。而修养则是一种养成，表明着发展的状态与水平。素质教育是指立志提高学生的发展水平，不断改变学生的发展状态的教育。小学的素质教育主要是基础教育，这一阶段，除了教给学生应有的基础知识和基本技能外，
生态文明建设 生态文明是人类社会文明体系的重要组成部分。生态文明同物质文明、政治文明、精神文明交互作用，共同推动社会文明的发展。生态文明是社会文明体系的基础。如果生态文明系统不能向人类持续提供资源、能源和良好的环境要素时，物质文明的持续发展就失去了载体和基础，精神文明和政治文明的内涵也无法全面持续发展。因此，生态文明建设不仅直接影响着人类物质文明的进步而且直接影响着人类政治文明、精神文明的进步乃至和谐社会的构建。 随着近年来生态破坏给我们带来的灾难，生态文明发展的重要性，人们已经逐步的达成了一种共识；我们的发展需要和自然相协调，需要走生态文明建设的道路，我们得重新考虑人与自然的关系，遵循自然规律，实现人与自然和谐相处，在改造客观物质世界的同时，我们应该不断地降低在发展中产生的负面影响，积极优化人与自然、人与人之间的关系，建设有序的生态运行机制，它反映了人类的自身活动和自然关系进步程度、是人与自然进步的重要标志，它将促进社会主义建设的全面建设。因此在中国共产党第十七次代表大会上我党也提出了建设中国特色社会主义生态文明建设战略方针，以使我国建设为全面发展的中国特色社会主义国家。 十八大报告中指出：建设生态文明，是关系人民福祉、关乎民族未来的长远大计，并将生态文明建设列为独立章节，这是对人和自然关系认识的进一步升华，也足以说明生态文明的重要性以及国家对生态文明建设的重视程度。 国中处于低位; 境保护。加上我国是世界上 水量2000 30% 是突发性地质灾害的多发地区。 建设生态文明，是关系人民福祉、关乎民族未来的长远大计。面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，必须把生态文明建设放在突出地位，融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程，努力建设美丽中国，实现中华民族永续发展。 一是要全面促进资源节约。要节约集约利用资源，推动资源利用方式根本转变，加强全过程节约管理，大幅降低能源、水、土地消耗强度，提高利用效率和效益。严守耕地保护红线，严格土地用途管制。加强矿产资源勘查、保护、合理开发。发展循环经济，促进生产、流通、消费过程的减量化、再利用、资源化。二是要加大自然生态系统和环境保护力度。要实施重大生态修复工程，增强生态产品生产能力，推进荒漠化、石漠化、水土流失综合治理。加快水利建设，加强防灾减灾体系建设。坚持预防为主、综合治理，以解决损害群众健康突出环境问题为重点，强化水、大气、土壤等污染防治。坚持共同但有区别的责任原则、公平原则、各自能力原则，同国际社会一道积极应对全球气候变化。三是要加强生