无机材料分析篇1
【关键词】建筑节能；无机材料；保温隔热材料；应用分析；前景展望
前言
节能是涉及人类可持续发展和生存环境的重要问题，其战略目标不仅是要节约日益紧张的资源能源，为子孙后代的可持续发展提供足够的条件，造福子孙后代，同时也是要改善人们赖以生存的环境，实现绿色健康发展。现代建筑对于能源的消耗十分巨大，建筑节能是近几年来世界建筑发展的一个基本趋势，也是当代建筑科学技术的一个新的生长点。根据国家的统计数据显示，建筑能耗约占社会总能耗的30%，而在建筑围护结构中，墙体在采暖能耗中所占的比例是最大的，约为建筑总能耗的32.1%～36.2%，因此，改善墙体的保温性能成为建筑节能的重点和关键。
一.墙体对于材料的要求
墙体作为建筑的门户和重要组成部分，既要作为维护结构，又要具有节能效果，因而对墙体本身的材料要求较高，单一种类的材料很难满足现代建筑对墙体的要求，因此，对于墙体材料的选择趋向于选择复合材料。复合材料可以同时具备几种单一材料的性能和优点，同时还可以产生自身的独特性能，在此基础上，复合墙体得到了广泛的应用和迅速发展。复合型墙体一般使用耐火砖或钢筋混凝土等作为承重墙，并且与绝热材料复合；或者使用钢材或钢筋混凝土构建框架结构，用薄壁材料夹杂绝热材料作为墙体主要结构。目前。我国的建筑节能工程在技术上形成了外墙内保温、保温材料夹心保温、外墙外保温、单一保温墙体的节能体系，其中，外墙外保温是国家建设部倡导推广的主要保温形式，其保温的方式最为直接，效果也是最好的，是我国目前应用最多的一项建筑保温技术，而这些措施和技术离不开保温材料的应用。基于国家对节能减排、环保利废、实现生产的良性循环和国民经济可持续发展的要求，保温隔热材料向着轻质、高强度、高效保温和良好的防火性能的方向发展。
二.保温材料的性质
建筑保温材料就自身的性质而言可以分为有机材料和无机材料两大类别，这里主要针对无机保温材料进行分析。
无机材料，是指将天然矿石进行加工处理后形成的轻集料。主要可以分为颗粒状材料和多孔性材料两大类，前者包括球形闭孔膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、海泡石等，后者则属于新型保温材料，包括加气混凝土、泡沫玻璃、微孔碳酸钙等。相对于有机材料易燃、易老化等缺点，无机材料的主要特征为：化学性质稳定，不易老化，使用寿命长；安全性能好，不易燃烧，无毒无害；与既有建筑物同属硅类产品，材料相容性好，整合为一个整体，可以有效避免保温系统的空鼓和脱落。当然，性对于有机材料，无机材料的保温性能略逊一筹。
材料的性质是决定保温系统使用寿命的基本因素，无机保温材料与建筑可以很好的融为一体，使用寿命长，既对建筑节能提供长久的服务，又可免于频繁更换，有效节约建筑施工成本。
三.无机保温系统墙体的应用
无机不燃型建筑保温材料目前主要有泡沫玻璃保温板、硬质硅酸盐保温板、无机保温砂浆和矿（岩）棉质品等几种，还包括出现较晚，没有被广泛使用的新型纳米孔无机材料，即二氧化硅气凝胶。
1.选用性价比优良的材料
无机保温砂浆墙体保温材料的兴起，改变了十多年来建筑保温以有机材料一统市场的局面，也使无机保温材料真正意义上走入了建筑节能保温的领域，对提高建筑节能保温工程的防火性能与使用寿命，降低工程成本，具有十分积极的意义，符合建筑行业的发展需要。
今后的发展方向上，要抓紧对新型无机保温材料的开发和研究，同时对已有的无机保温材料的特性进行深入研究，在建筑上选择最适合的材料，这里以新型材料二氧化硅气凝胶为例进行分析。
二氧化硅气凝胶是一种新型纳米孔无机材料，是目前已知的最轻的固体材料，也是迄今为止保温性能最好的材料，因为其自身具有纳米多孔结构、低密度、低导热系数、高孔隙率、高比表面积等特点，在600摄氏度之前几乎不会发生形态变化，防火性能优良，在航天、医学等特殊行业的保温方面应用广泛。气凝胶多孔材料以水玻璃为原料，经过溶胶凝胶的工序制作而成。由于其本身的孔洞率最高可以达到90%以上，导热率极低，因而就形成了这种材料极佳的保温性能。
因为受到原料选择、制备工艺、配方系数、产品成本等多个方面的限制，气凝胶在建筑节能领域的应用还存在着造价过高和建筑结构不合理的问题，难以充分发挥其材料自身的优越性能，需要我们进行更加深入的研究和分析。
2.无机保温材料的使用效果
应用无机不燃型的建筑保温材料，改变多年以来建筑保温以有机材料为主的现状，提高围护结构节能保温工程的防火功能和使用寿命，实现成本与能源的双重节约，实现可持续发展，是我们对于无机保温材料的最高要求和最终努力目标。
（1）使用周期内不开裂
有机化合物由于自身的传热系数与抗裂砂浆的传热系数相差悬殊，在温度剧烈变化的环境下，很容易造成自身的开裂和空鼓，同时，由于有机化合物本身在70℃的高温状态下容易产生不可逆转的收缩变形，也会造成墙体节能保温系统的严重开裂，影响系统的使用寿命，重新更换也会加大建筑的运行成本，与节能的最终目的背道而驰。而无机保温材料耐热性能较好，与建筑本身的相容性较好，在高温环境中，体积收缩率小，形态变化小，温度应力也较小，产生空鼓和开裂的可能性大大降低，从而提高了节能保温系统的使用周期，更加迎合节能减排的理念。
（2）无板缝冷桥
多数的有机化合物材料都是采用预制板的形式，在施工现场进行锚固和拼装。由于预制保温板的收缩变形、温湿变形以及预留缝隙本身的存在，常常会造成预制板相互之间的缝隙冷桥，从而破坏了保温系统的整体性，严重降低了整体的保温性能，保温效率较低。相比之下，无机保温材料整体性能好，没有板缝的存在，因而也就杜绝了冷桥的产生。因此，传热系数较高的无机保温材料在墙体使用后的实际应用效果明显要优于有机保温材料的实际应用效果。
四.结语
无机保温材料是相对与有机保温材料而提出和开发的，有别与有机保温材料，并对其缺点和不足进行补充和克服的绿色环保材料，其节能保温的性能和安全性能都较强，但是，由于去自身容重、传热系统、使用方法和生产能力等多方面的原因，目前还无法取代有机化合物保温材料成为建筑应用的主流，只能作为有益而必要的补充。从长远方面来看，无机保温材料的诸多优越性能，在我国夏热冬冷和夏热冬暖地区的保温材料市场上，有着其它保温材料无可比拟的巨大优势。随着对无机材料的不断研究和生产、施工技术的不断提高，无机建筑节能墙体保温材料必将成为建筑保温系统应用的主流。
参考文献：
[1]张原僖.无机建筑节能墙体保温隔热材料的应用研究[J].中国无机盐（专刊），2011，（1）：131-134.
[2]李宜璞.发展绿色安全使用的墙体保温隔热技术[J].2012，（12）：68-69.
无机材料分析篇2
关键词：无机材料技术经济无机非金属材料工程专业教学实践
中图分类号：F062.4文献标识码：a
文章编号：1004-4914（2017）02-241-02
一、引言
我国主要无机非金属材料产品水泥、玻璃、建筑卫生陶瓷等产量多年居世界第一位，新型无机非金属材料不断涌现。无机非金属材料工程专业培养具备无机非金属材料及其复合材料科学与工程方面的知识，能在无机非金属材料结构与分析、材料的制备、材料成形与加工等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计，生产及经营管理等方面的高级工程技术人才。技术经济学是一门综合性实用性和操作性都很强的应用经济学科，其主要是运用经济学的基本原理研究技术领域的经济问题和经济规律，寻找技术与经济的最佳结合。目前不少高校非常重视技术经济学课程的教学，不仅在经济管理类专业，而且在理工类各专业也开设了该课程。为满足创新型工程人才培养的需要，使学生掌握无机材料技术经济分析和评价的基本原理和基本方法、更好地适应行业工作，佳木斯大学材料科学与工程学院无机非金属材料专业在2013版培养方案中设置了《无机材料技术经济》作为专业选修课。本文分析了我国高校工科专业开设技术经济课程的现状，介绍了佳木斯大学材料科学与工程学院无机非金属材料专业“无机材料技术经济”课程建设情况。
二、我国高校工科专业开设技术经济学课程的现状
目前，我国不少高校已充分认识到技术经济学课程的重要性，纷纷在工科专业中开设技术经济学课程。如清华大学、天津大学把该课程作为全校理工类学生的必修课，浙江工业大学把该课程作为全校各工程类专业的公共必选课。西安建筑科技大学材料工程专业开设此课程，华北水利水电学院在工科专业开设《工程经济学》课程。石油大学技术经济学课程是该校各工程技术专业研究生和本科生的选修课。广西大学电力系统及其自动化专业开设了“电力技术经济”课程，浙江科技学院工科专业开设技术经济学课程。武汉理工大学和上海大学无机非金属材料工程专业卓越工程师培养方案要求学生具有一定的概算编制和初步技术经济分析的基本知识，开设此课程。
三、无机材料技术经济课程简介
《无机材料技术经济》是佳木斯大学材料科学与工程学院无机非金属材料工程专业的一门专业课，本课程系统地介绍技术经济分析的理论和方法，并着重讲述无机材料生产中技术经济问题，是应用技术经济学的基本原理和方法，结合无机材料工业的特点，研究无机材料工业发展中的规划、设计、建设、生产及科研等各方面和各阶段的经济效益问题，任务是将无机材料技术与经济有机地结合和统一，以取得最佳的经济效益。通过本课程的学习，使学生能用技术经济基本理论、基本方法和基本技能解决实际问题，在项目前期决策中，对项目的资金筹措、财务评价、国民经济评价、不确定性分析及风险决策等有一个系统的评价，掌握对项目的可行性研究方法，以达到能对具体项目进行公正、客观、合理、准确评价的目的，培养学生作为复合型工程师必备的素质和能力。
四、无机材料技术经济课程内容
《无机材料技术经济》课程为32学时，选用教材是国家“十一五”规划教材《化工技术经济》，主要内容为：经济分析的基本要素；技术经济的基本原理；经济评价方法；不确定分析及风险决策；技术经济预测方法；项目可行性研究；技术改造和设备更新的技术经济分析；生产管理的经济分析与优化；技术创新与研究开发技术经济分析。要在32学时中将以上内容法全面讲解清楚，是不可能的。因此，对以上教学内容进行增删。第一部分――绪论。主要讲述无机非金属材料工业，技术经济的定义、内容、特点、发展概况及其应用，了解本课程的重要性及其在教学体系中的作用，介绍课程安排、参考书目、学习方法，使学生对该课程有总体的了解和印象，增加了教材上没有的我国无机非金属材料工业现状。第二部分――技术经济分析的基本要素。包括经济效益、技术经济指标体系、投资、成本、费用、税金和利润等基本概念，投资、成本、利润等各种指标的内容及计算。第三部分――技术经济的基本原理。包括可比性原则，资金时间价值的概念与计算方法，现金流量和净现金流量的概念，资金等效值的概念及计算。第四部分――经济评价方法。包括投资回收期、净现值、内部收益率、追加投资回收期、投资效果系数、年值、差额净现值、差额内部收益等基本指标的定义、定义式和经济含义，单方案技术经济评价方法和多方案技术经济评价方法。第五部分――不确定性分析及风险决策。包括：盈亏平衡分析、敏感性分析、概率分析、风险决策。第六部分――项目可行性研究。可行性研究的概念，市场研究和生a规模、原材料路线和工艺技术的选择、厂址的选择、投资估算和资金筹措、项目财务评价、项目国民经济评价、工程项目的经济评价。教材中其他的内容由学生结合课本和案例自学。
五、无机材料技术经济课程教学方法
讲授无机材料技术经济，目的是培养既懂无机材料生产技术，又懂经济，既有科学思维，又有经济头脑的创新型工程技术人才。为了帮助学生更好地掌握有关的原理和方法，在教学方法上，针对不同的教学内容采用案例教学法、交互式的问题教学法相结合，取得了较好的效果。
（一）案例教学法
无机材料技术经济课程的教学必须重视和加强与无机材料工程实际相结合，案例教学是实现理论教学与工程实际相结合，培养学生对所学知识应用能力的一种好方法。案例教学法是通过对实际案例的分析讨论，使学生能够生动、直观地理解理论知识点，从而提高其分析解决实际问题的能力。
无机材料技术经济课程中许多知识点都适合案例教学，例如：投资估算、资金等效值计算、盈亏平衡分析、风险分析、可行性研究等，都可以采用案例教学。案例教学法实施时，教师可以案例的形式引入知识点，通过讲解和讨论解决实际问题。例如学习等差分付序列现值时，引入案例：某陶瓷厂在技术改造中第一年的收益额100万元，其后逐年进行技术改造，优化工艺参数等，使收益逐年递增。设第一年以后至第8年末收益逐年递增额为3万元。试求在年利率为10%的条件下，该厂8年的收益现值。通过讲解公式推导和计算使学生掌握资金等值的概念及计算公式。讲解后，马上给学生相似案例，让学生当堂进行解决，提高了学生综合运用计算公式分析与解决实际技术经济问题的能力。
（二）交互式的问题教学法
交互式问题教学法就是针对某一知识点，师生互相提出问题，通常是在讲述知识点前由教师先向学生提出问题，让学生带着问题听n，知识点讲完后进行提问和讨论，或以课堂作业的形式让学生进行计算解答。某一知识点讲完后，学生有了一定的理解，由于理解的深度和广度问题，很容易会产生一些疑问或不理解的地方，在课堂上给学生留出一些向老师提问的时间，由老师解答或集体讨论。通过这种教学方法，变被动学习为主动学习，提高了学生学习兴趣。
例如，讲述到资金的时间价值时，先提出问题。某水泥厂年初从建设银行贷款1000万元，并约定借期为n年，贷款年利率为i。讨论式问题：从水泥厂角度看，借用他人的资源，是要付出代价的，并且时间越长，付出的代价越多。这种代价与什么有关系？怎样的关系？计算式问题，现在的500万元，与5年后的500万元，在价值上不等。那么，现在的500万元，与5年后的多少万元，在价值上相等？（在年利率为13.6%的情况下，与将来5年后的1000万元，在价值上相等）。通过这些问题的解决使学生理解了资金随着时间的推移，会产生价值的变化――增值。而且，时间越长，资金的增值越多。另外，学生们感兴趣的是现实生活中，怎样才能使自己有限的资金增值，这样的问题会向老师提出来，这个问题正好符合“资金的时间价值的表现”这个知识点，可以给学生们介绍可以通过直接投资，从生产过程中获得收益或效益。鼓励学生自主创业；或通过间接投资，出让资金的使用权来获得利息和收益，如存入银行、放贷、购买债券、购买股票等。
（三）考核方法
无机材料技术经济课程实践性强，要在短学时内起到培养学生解决实际技术经济问题的能力、分析与决策能力的作用只能采取平时作业、课堂参与度、实践能力考核、理论水平考核相结合的方式。
平时作业包括课堂作业和课后作业，多是解决小型的案例，以计算为主。课堂参与度主要考核学生回答问题、提出问题、讨论问题的参与程度。实践能力考核采取撰写可行性研究报告的形式，让同学们查阅资料或去企业调研，写出可行性研究报告。理论水平考核采取开卷形式，考核内容突出学生对知识综合分析、运用的水平。
六、结束语
在经济全球化的时代，材料类专业人才不仅要懂技术，而且还要懂技术经济，掌握一定的技术经济知识。只有这样，才能在科学研究、科技成果的转化与推广、技术创新、新产品开发、自主创业等各项工作中，能从技术经济的角度来分析和解决实际问题。因此，无机材料技术经济应作为无机非金属材料类专业的一门必修课程加以建设，同时加强课程改革和教学改革，培养学生经济效益意识，扩展学生的知识广度，对创新型工程应用人才培养具有十分重要的意义。
[基金项目：佳木斯大学教研课题（项目编号JYLa2012-25）；黑龙江省高等教育学会规划课题（课题编号14G133）。]
参考文献：
[1]吴添祖，虞晓芬，龚建立.技术经济学[m].高等教育出版社，2004
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[3]白晓青.“电力技术经济”课程教学研究与探讨[J].中国电力教育，2011（21）
[4]宋航，付超.化工技术经济[m].化学工业出版社，2002
[5]曹平，李军，全学军.化工技术经济课程改革探析.广东化工，2012
[6]李冬梅，刘红岩.工科专业技术经济学课程设置探讨――以华北科技学院为例.黑龙江教育（高教研究与评估），2011
（作者单位：佳木斯大学材料科学与工程学院黑龙江佳木斯154007）
无机材料分析篇3
关键词金属―有机框架材料双季戊四醇对甲酰基苯甲酸甲酯
中图分类号：tQ225.24文献标识码：a
金属―有机框架（metal-organicFrameworks，简写moFs）材料，是指通过配位键或是氢键等超分子键将有机官能团和无机金属中心连接起来，从而构筑出的具有周期性网络结构的晶态材料因此兼备了有机高分子和无机化合物两者的特点。moFS材料是一种新型的有机无机杂化材料其和传统材料相比具有以下优势和特点：
（1）moFs材料的组分具有高度多样性；
（2）moFs材料的结构具有可调性；
（3）moFs材料具有极高的比表面；
（4）moFs材料合成方便温和的水热式溶剂热条件下即可；
（5）moFs材料热稳定性、化学稳定性较高。
最近十几年时间里，金属――有机骨架化合物作为新的研究领域，在磁性、荧光、非线性光学、吸附、分离、催化和储氢等诸多方面显示出其独特的物理及化学性能和潜在的巨大应用价值。金属有机框架材料的研究涉及有机化学、无机化学、配位化学、材料化学、生命科学以及计算机科学等学科的最新成果，因而近年来moFs受到越来越多研究团队的关注。
1材料和方法
1.1双季戊四醇双缩对甲酰基苯甲酸甲酯的合成
称取对甲酰基苯甲酸甲酯（3.680g，0.022mol）和双季戊四醇（2.540g，0.01mol），置于研钵中研磨混匀，倒入100ml圆底烧瓶中，用集热式恒温磁力搅拌器进行90℃油浴加热，加热15分钟，混合物融化，加入转子，5分钟后完全变成液态，此时加入甲苯-4-磺酸・一水（0.24g），有固体产生时，取出圆底烧瓶，加入无水乙醇，趁热抽滤，将剩余的沉淀用无水乙醇洗涤1-2次，干燥得到纯白色固体4.90g，收集保存，产率88.90%。
反应方程式如下
1.2双季戊四醇双缩对甲酰基苯甲酸铜配合物的合成
将配体（0.2783g，0.0005mol）和乙酸铜（0.1925g，0.001mol）分别加入反应釜中，加入DmF，放入电热恒温鼓风干燥箱中，设置100min加热至120℃，保持120℃恒温24h，12h冷却至室温，将反应釜取出，得到蓝色溶液然后将反应釜中溶液倒入放置好滤纸的小烧杯中静置，将溶液中析出的蓝色固体收集保存。
2结果与分析
2.1双季戊四醇双缩对甲酰基苯甲酸铜配合物的红外谱图分析
从图1可以看出，样品在3500-3200cm-1有明显吸收峰，这是由于样品中存在的水之间形成的氢键作用所导致的。3410cm-1为C-H键的伸缩震动峰。1610cm-1为苯环的伸缩振动吸收峰，1400cm-1为羰基的伸缩振动吸收峰，1080cm-1的峰为醚键的特征振动吸收峰，红外光谱分析结果与实验结果基本一致，初步确认产品为目标产物。
3结论
以双季戊四醇、对甲酰基苯甲酸甲酯为原料，进行了配体的合成，对双季戊四醇双缩对甲酰基苯甲酸甲酯合成条件进行探探索，探究了配体与金属盐配合的合成条件，产品性质与应用前景，利用傅里叶红外光谱仪对各阶段产物进行定性分析。
参考文献
无机材料分析篇4
关键词：无机化工；腐蚀性；材料；选择；影响
目前，无机化工生产过程中介质对生产设备的腐蚀问题日益突出，严重影响了无机化工产业的正常生产，甚至造成了严重的安全事故，不利于无机化工行业的可持续发展。因此，必须加强对腐蚀性的分析和研究，根据不同的生产工艺，选择不同的防腐材料，以实现企业经济效益的最大化。
1无机化工生产过程中发生的腐蚀情况分析
目前在无机化工生产过程中，由于介质条件的不同以及使用的溶液大多数为腐蚀性极强的多元混合溶液，在流速、浓度、温度以及压力等不同条件的共同作用下，生产设备极易发生腐蚀问题，并且不同的耐腐蚀材料形成的腐蚀类型也不相同，主要分为均匀腐蚀、石墨化腐蚀以及磨损腐蚀，具体如下：
1.1均匀腐蚀均匀腐蚀是电化学腐蚀的基本形态，也是无机化工生产设备最为常见的一种腐蚀形态。均匀腐蚀主要是完全暴露在介质的表面并进行均匀腐蚀，导致金属均匀变薄，重量逐渐变轻，直至最后出现破坏性结构。
1.2石墨化腐蚀石墨化腐蚀主要发生在铸铁生产过程中，石墨以网状形态存在于铁素体内，在盐水、矿物质水、稀释酸性水以及酸性溶液等介质中，铁素体发生选择性腐蚀。石墨化腐蚀会增加整个设备的重量，受到外界自然环境的作用下外部铁锈发生脱落现象，对设备产生结构性破坏。
1.3磨损腐蚀磨损腐蚀的发生主要是因为金属表面和腐蚀流体之间的相对运动，加速金属的破坏，其是腐蚀、磨损、化学作用以及机械作用共同或交替进行的结果。磨损腐蚀会使整个结构表面产生细小的裂缝和孔洞，相较于单一的腐蚀过程此种腐蚀程度更为激烈。
2不同类型的材料在无机化工生产中的使用
上述几种腐蚀形式在无机化工生产过程中经常发生，并且对生产产生了极大的影响，因此，化工行业有必要针对现存的腐蚀问题，加快钛材料、不锈钢材料、非金属材料以及各种防腐技术的引用和研发。
2.1钛材料在无机化工生产中的应用
钛是轻金属并且容易和氧、氢、氮、碳等元素发生反应形成稳定的化合物，具有质轻、高强度等优势，已在国外化工生产中得到了广泛的应用。钛的平衡电位e=-1.63v（SCe）表明钛的化学性质很活泼，但钛具有较强的自钝能力并且稳定性较高，在受到机械损伤后具有快速的自修复能力，尤其是在含有强烈破坏钝化膜的Ci-溶液中也表现出较好的抗点蚀能力。因此，钛材料具有的优良性能使之在无机化工生产设备中得到了广泛的使用，与以往使用碳钢制作的冷凝器设备相比，钛材设备使用的寿命可长达10年以上，具有显著的优势。此外，阀门是无机化工生产的重要的装置，主要有截止阀、闸阀、浆液阀、球阀以及旋塞等，使用的材质有不锈钢、钛以及铸铁。根据实际的使用情况分析数据显示，胶膜阀和铸铁阀的使用寿命通常只有3个月，铸铁阀门中的铸铁材质耐腐蚀性较低并且铸铁的重量较大，使化工生产设备经常发生泄漏问题，不利于无机化工的稳定、有序生产。而钛材质的阀门表现出了较强的内腐蚀性和防冲刷性能，使用寿命可达20年，提供了化工生产的稳定性。
近年来，钛材料已应用在无机化工生产的技术改造及新装置的制造中，例如无机化工生产使用的塔内冷却管、热换器管或板、泵叶以及仪表等设备的重要部件。从目前钛材料在化工生产设备中的应用情况来看，已相对成熟，由钛材料制成的静止设备或是传动设备在腐蚀介质或是腐蚀、冲刷兼有的介质中都表现出了较长的使用寿命，为化工生产企业带来了较高的经济效益和社会效益。
2.2不锈钢材料在无机化工生产中的应用
2.2.1奥氏体不锈钢不锈钢材料在无机化工生产中的使用主要以奥氏体不锈钢和奥氏体-铁素体双相不锈钢为主，其中奥氏体不锈钢又以含有钼的00mo5不锈钢、高镍钼904L不锈钢以及316L不锈钢为主，00mo5不锈钢具有优良的抗孔蚀和缝隙腐蚀能力，主要用于塔设备冷却管的制作，也可以用于接触海水介质的冷却小管，但由于其标准不一致，限制了此种不锈钢材料的使用和推广；904L不锈钢的铬镍及mo含量很高，具有比00mo5还高的耐全面腐蚀性，同时还具有抗点蚀能力及冷热加工性能；316L不锈钢主要在设备、管道以及仪表等上面使用。
2.2.2双相不锈钢双相不锈钢主要以3Re60和CD4mCU铸造不锈钢为主。我国将此种材料应用在蒸发、吸收等设备的重要部位，双相不锈钢具有较好的抗晶间腐蚀的能力，其耐氯化物应力腐蚀性能只有在低应力下才会凸显优越性。
2.3非金属材料在无机化工生产中的应用
2.3.1工程塑料耐蚀塑料主要分为热塑性与热固性两类，其中热塑性塑料包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、氯化聚醚、聚苯硫醚等，这些热塑性塑料具有优良的耐腐蚀性能；热固性的树脂包括树脂有环氧、酚醛、聚酯、呋喃四大类，由于这些材料的刚度与强度较差，在用于化工设备的制造时需通过纤维来增强其刚度和强度。耐蚀塑料主要用于管道、通用设备、槽罐、热换器、泵、阀等化工设备的制造中。
2.3.2玻璃钢玻璃钢是一种纤维增强高分子材料，经合成树脂为粘合剂并以玻璃纤维为增强材料的新型复合结构材料，具有高强、轻质、耐蚀以及优良的耐热性能。耐蚀玻璃钢制品主要有储罐、槽车、耐蚀风机以及管道等，另外玻璃钢还可以替代钢结构制作设备平台、梯子、电缆桥架等，虽然一次性的投入成本较大，但能够有效节约采用钢结构带来的周期性防腐费用。需要注意的是选用玻璃钢时要对粘合剂品种及其配制进行分析，以保障玻璃钢的耐腐蚀性能。
3结束语
通过本文上述内容的分析，我们可以看出腐蚀问题是无机化工生产过程中需要重点解决的问题。在科学技术不断进步的今天，化工行业应加快防腐材料和技术的研发和使用，提高化工生产设备的防腐蚀性能，有效保障化工生产的安全、稳定，促进化工行业的健康发展。
参考文献：
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[2]凌英.无机化工过程中的绿色化学与工艺[J].科学与财富，2013（11）.
无机材料分析篇5
低压电器用铜基触点材料的研究进展
焊接型银触点的现状与发展
挤压型银石墨触点脱碳层分析及钎焊后剪切力研究
锰含量对无取向电工钢组织性能的影响
钛酸铋钙和稀土复合掺杂对Batio_3陶瓷微结构和介电性能的影响
热处理对La0.7ni2.65mg0.3Co0.75mn0.1合金贮氢性能的影响
铆钉触头表面“白印”产生的原因及影响
粉末烧结铝镍钴永磁合金的质量控制
轻型直流输电及其应用研究
电触头材料
行业动态
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专利、文摘
射频识别标签用导电银胶研究进展
“物联网”
金属雾化制粉技术现状
氧压对粉末预氧化法agSno_2电触头材料性能的影响
agSn合金粉末氧化过程分析
银石墨触点焊接方法研究
机械合金化法制备Cuw(85)电接触材料工艺研究
退火温度对Bi4ti3o12Bi3tinbo9复合薄膜铁电性能的影响
aB_5型储氢合金低温氢扩散行为研究
GB/t24268-2009《银氧化锡电触头材料化学分析方法》释义
泄漏电流测试仪测量结果不确定度评定
核主成分分析和粒子群优化支持向量机在电力机车笼型异步牵引电机故障诊断中的应用研究
石油库低压配电及控制系统防雷技术
行业动态
专利文摘
“第七届电工合金技术交流会”征文启事
含微量ni、Zr、Re的新型铜基电接触材料组织与性能研究
模拟汽车继电器条件下agw、agSno_2触头材料的电弧侵蚀性能研究
化学包覆法agni(10)触头材料的电弧侵蚀特性
喷射沉积法Cu-9ni-6Sn合金的组织与性能研究
铋层状结构陶瓷Bi2Srndnb2Feo12铁电性能及磁性能研究
上引连铸工艺在银基电触头材料生产中的应用
反向挤压在银合金材料加工中的应用
电热合金术语
双金属在低压电器的设计应用及常见问题分析
用于气体扩散层的碳纤维材料的性能测试与分析
电工合金标准现状及发展趋势
多电机传动在连轧管机组精整线上的应用
行业动态
新会员简介
专利文摘
含Cuo的agZno触头材料的制备与电性能分析
等离子电弧法制备纳米Sno_2的试验研究
铜包铝线导电性能的计算研究
2%Si无取向电工钢织构的演变
碳纤维复合材料与金属的电偶腐蚀及防护
粘结剂含量对(pr0.8tb0.2)(Fe0.4Co0.6)1.88C0.05合金粘结样品磁致伸缩的影响
agSno_2电触头材料制备技术综述
热双金属术语
微电机用环保复合金属材料现状及发展趋势
低温等离子体技术在材料表面改性中的应用
Bi4ti3o12铁电薄膜的制备及研究进展
基于虚拟仪器的继电器触点弹跳测试系统
《电工材料》投稿需知
无机材料分析篇6
【关键词】材料微观组织结构；资源库；网络平台
【abstract】Becausethestudentsarenotfamiliarwiththemicrostructureofcommonmaterials，andcannotbetterusemodernanalysisandtestingequipmenttostudymaterialmicrostructure，thispaperisaimedtoconstructtherepositoryandnetworkplatformofmaterialmicrostructure.
【Keywords】materialmicrostructure；Repository；networkplatform
0引言
任何一种材料的宏观性能或行为，都是由其微观组织结构所决定的[1]。因此，熟悉常见材料的微观组织结构，掌握材料微观组织结构的分析检测方法，分析微观组织结构的形成机理、演变规律，对材料专业的学生来说是极其重要的。在材料类专业课程教学体系中，《材料科学基础》、《固态相变原理》、《金属材料学》、《无机材料结构基础》、《材料热处理》等课程分别从不同方面介绍材料微观组织、晶体结构的类型、特点、产生条件、影响规律以及微观组织结构与性能的关系。但每门课程都是以两三种典型材料为例进行介绍，且典型材料往往在不同课程中多次出现，因此学生不熟悉常见材料尤其是新兴材料的微观组织结构。近年来在工作面试和考研复试过程中，学生因对材料微观组织结构认识不清而被淘汰的例子并不少见。另外，各门课程单独开设，却又彼此关联，学生缺乏将理论知识融会贯通的能力，因此对材料微观组织结构进行综合分析的能力有待加强。
材料微观组织结构的分析检测，需要运用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、电子探针、热分析仪等一系列现代分析检测设备[2]。这些设备除金相显微镜外，均为大型仪器，台套数少。虽然相关课程会对仪器设备的原理、结构和测试方法进行介绍，但学生上机做实验的机会少，不会操作设备，因此动手能力差，不能较好的运用仪器设备进行测试和研究，更不具备综合运用分析检测设备研究材料微观组织结构的能力。
本文针对学生不熟悉常见材料微观组织结构、不能较好的运用现代分析检测设备研究材料微观组织结构的现状，开展交互式材料微观组织结构资源库与网络平台建设，培养学生仪器操作能力及对材料微观组织结构进行综合分析的能力，这对于激发学生学习兴趣、提高实践能力和分析解决问题的能力，具有重要意义。
1材料微观组织结构资源库建设
1.1材料微观组织结构分析检测方法资源库建设
为使学生掌握材料微观组织结构的分析检测方法，针对X射线衍射仪、金相显微镜、透射电镜、扫描电镜、电子探针、热分析仪等常用仪器设备，指导老师对学生进行系统培训后，由学生详细介绍各仪器的工作原理、结构、样品制备、实验参数的选择和操作过程，并拍摄视频，建立分析检测设备资源库。针对学生数据分析处理能力较弱的特点，我们又拍摄了学生详细介绍Jade、origin等常用数据处理分析软件特点、功能和使用方法的视频，建立了数据处理软件资源库。以X射线衍射物相定性分析为例，利用X射线衍射仪得到原始数据以后，详细介绍利用Jade软件进行物相检索、分析以及衍射峰标定的方法；在此基础上，介绍如何将Jade软件分析结果在origin软件中完整表现并输出的方法。通过分析检测设备、数据处理软件资源库建设，建立了材料微观组织结构分析检测方法资源库，可以使学生直观地学习各大型仪器的构造、原理以及操作过程，并掌握相关数据分析处理软件的使用方法。
1.2材料微观组织、晶体结构资源库建设
为使学生熟悉常见材料的微观组织结构，老师指导学生制备常见金属材料、陶瓷材料、复合材料及部分新兴材料样品，利用各仪器设备检测样品微观组织结构，分析各样品的物相组成、微观组织、成分，标注制备工艺、热处理方式等信息后，建立微观组织资源库。同时，指导学生动手制作晶体结构三维动画模型和实物模型，建立晶体结构资源库。通过微观组织、晶体结构资源库建设，使学生掌握不同材料微观组织、晶体结构的类型、特点、形成原理、影响规律以及微观组织结构与性能的关系。
1.3材料微观组织结构综合分析典型案例资源库建设
针对学生不能将理论知识融会贯通、对材料微观组织结构进行综合分析能力有待加强的特点，根据学院优势科研方向，如等离子表面处理、环境净化、能源材料等，结合学科领域的前沿动态，设计典型案例；学生根据兴趣选择案例并组成小组，进行文献调研、实验方案设计，与老师讨论后开展样品制备、综合分析检测、数据处理、理论分析等工作，完成案例分析检测报告[3]，建立综合分析典型案例资源库。材料微观组织结构综合分析典型案例内容要多样化并与学科领域的前沿动态相关，这样才能激发学生的兴趣和求知欲。另外，典型案例要有综合性和设计性，每个案例的完成要涉及到各个仪器和理论知识的综合应用。例如案例“B2结构Feal合金中的有序-无序转变”，在对样品进行不同热处理后，需要利用X射线衍射仪表征合金的有序和无序结构，扫描电镜观察微观组织，热分析仪表征有序-无序转变过程，显微硬度计测量样品硬度，相关结果的分析涉及到晶体结构、晶体缺陷、固态相变原理、材料热处理、材料力学性能等理论知识的综合运用。通过材料微观组织结构综合分析典型案例资源库建设，培养了学生综合利用分析检测设备及理论知识对材料微观组织结构分析测试和研究的能力。
2材料微观组织结构网络平台建设
通过材料微观组织结构资源库建设，学生动手能力以及分析问题、解决问题的能力得到了提高，为使更多的同学受益，我们以上述各资源库为主要模块，构建了交互式材料微观组织结构网络平台。通过该网络平台，学生可自主地学习各分析检测仪器的结构、原理、操作方法以及数据分析处理方法，熟悉常见材料的微观组织、晶体结构，了解综合利用分析检测设备和理论知识对材料微观组织结构进行研究的方法。各资源库建设主要由学生完成，这容易拉近网络平台与学生的距离，学生学习起来也更加容易。另外，各资源库主要由视频、实物模型、动画、照片等组成，学生可以直观地进行学习，有利于激发学生的学习兴趣。
在各资源库模块的基础上，增设材料进展模块，结合当前材料科学的发展趋势，介绍新材料以及分析测试技术的发展，让学生了解学科发展动态，开阔视野。例如，针对大家非常关心的pm2.5问题，介绍机动车尾气净化用贵金属催化剂、氧化物催化剂材料的发展，以及高温过滤领域固体颗粒物过滤材料的研究状况。新材料的出现往往和分析表征技术的发展密切相关，让学生了解分析测试技术的最新进展及发展趋势，可以加深对分析检测方法的应用及基本原理的理解与掌握。以透射电镜为例，球差矫正器的出现使透射电镜的分辨率和应用范围得到显著提高，通过比较球差透射电镜和普通透射电镜在分辨率、成像质量、功能等方面的不同，既能加深对“球差是影响透射电镜分辨率的主要因素”这一知识点的理解，又能让学生了解透射电镜的发展。
材料微观组织结构网络平台除了能让学生自主学习外，还应能提供学生、老师交流、讨论的共享环境，为此，我们设置了交流讨论专区。学生可以针对各模块中的每个具体问题以及学习过程中遇到的困难、疑惑，和老师、同学交流、讨论；也可以将自己了解、收集的相关知识，上传至网络平台，与大家分享、交流。另外，针对大家感兴趣的问题或学术热点，老师会定期抛出一些问题供大家讨论。比如在嫦娥三号登月期间，我们提出“玉兔号月球车需要什么材料？”这一问题，为学生提供了丰富的想象和调研空间，学生根据月球表面路况、重力、温差、辐射、月球车着陆可能受到的冲击以及电力供应等问题，提出了钛合金、碳纤维复合材料、梯度功能复合材料、超塑性合金、超轻泡沫金属等各种材料，讨论非常热烈，在调动学生学习积极性的同时，培养了综合利用理论知识解决实际问题的能力。
材料学科的知识在不断地更新，要保持网络平台对学生的吸引力，就需要对平台中各模块内容进行更新、补充，以保证网络平台的实时性，使其更好地为师生服务[4]，因此，材料微观组织结构网络平台建设是一个长期、不间断地过程。
3实施效果
材料微观组织结构资源库与网络平台建设由学生在老师的指导下完成，在培养学生操作大型仪器设备对材料微观组织结构进行综合分析的同时，着重学生动手能力、分析解决问题能力及团队协作精神的培养。在资源库与网络平台建设过程中，学生学会了如何查阅文献并制定实验方案，掌握了样品制备以及常用分析检测设备的操作方法。综合分析典型案例的完成，培养了学生综合利用所学理论知识和分析检测设备解决实际问题的能力，使学生在熟悉常见材料微观组织结构的同时，建立了材料微观组织结构与成分、工艺及性能的联系。同时，资源库与网络平台建设过程中的分工与合作，培养了学生独立完成工作的能力和团队合作意识。
4结束语
材料微观组织结构在材料类专业教学体系中占据重要地位，通过材料微观组织结构资源库与网络平台建设，可以使学生熟悉常见材料的微观组织结构，掌握综合利用理论知识和现代分析检测设备对材料微观组织结构进行分析、研究的方法，锻炼了学生的实践能力和分析、解决问题的能力，培养了团队协作意识。
【参考文献】
[1]胡赓祥，蔡，戎咏华.材料科学基础（第三版）[m].上海：上海交通大学出版社，2010.
[2]周玉.材料分析方法（第三版）[m].北京：机械工业出版社，2011.
无机材料分析篇7
作者简介：曾梦澜（1954-），男，湖南汉寿人，湖南大学教授，博士
摘要：通过实验室试验，确定了悬浮密实和骨架密实两种集料级配类型各5个水泥用量共10种水泥稳定碎石路面基层材料的各项材料参数，进而分析了材料在温度、湿度作用下的抗裂性能.分析结果显示，悬浮密实型和骨架密实型水泥稳定碎石路面基层材料不开裂的极限降温幅度和极限失水率都是随着水泥用量的增加而减小；相同水泥用量时，骨架密实型材料较悬浮密实型材料的极限降温幅度高19.9%～24.3%和极限失水率高3.6%～6.8%；骨架密实型材料的最佳水泥用量较悬浮密实型材料的最佳水泥用量低约2%，而最佳水泥用量时极限降温幅度高279%～294%和极限失水率高109%～119%.
关键词：路面；水泥稳定碎石；密实类型；抗裂性能；极限降温幅度；极限失水率
中图分类号：U416.223文献标识码：a
路面基层位于面层以下，主要承受面层传递下来的车辆荷载，并将这种荷载扩散到路基.半刚性基层是无机结合料稳定集料或土类材料铺筑的基层，广泛应用于我国各等级公路.半刚性基层的开裂现象主要发生在基层铺筑完成后，未及时铺筑沥青面层这个不利阶段，基层长时间暴露在大气中，在温度收缩作用、干燥收缩作用的共同作用下，半刚性基层可能开裂，形成一定宽度的裂缝.铺筑沥青面层，开放交通以后，在行车荷载的作用下，基层裂缝可以使沥青面层底部产生应力集中，拉裂破坏.在外力作用下，裂缝继续向上发展，最后贯通整个沥青面层，形成反射裂缝.
半刚性基层材料抗收缩开裂性能的研究，传统的方法是采用材料的强度和材料的收缩系数来评价材料的抗收缩开裂性能，其不足之处是缺少对力学理论的应用.实际上，材料的抗收缩开裂性能受材料强度、刚度和收缩系数的共同影响，如由热弹性力学可知，材料受温度作用下产生的温缩应力就与材料的模量和温缩系数成正相关，而材料是否会开裂，还依赖于温缩应力与材料强度的大小有关系.所以只靠室内试验是无法准确说明材料的抗裂性能的，要把材料的抗收缩开裂性能研究清楚，必须先通过室内试验确定材料的强度、刚度、收缩系数，再建立实际公路工程模型进行力学计算分析，室内试验与力学理论计算两者缺一不可.本文将通过实验室材料试验，利用试验结果进行力学计算，进而揭示不同级配类型水泥稳定碎石路面基层材料的抗裂性能.
水泥稳定碎石是半刚性基层的一种.目前大多数公路采用传统的悬浮密实型水泥稳定碎石基层材料.传统悬浮密实型材料集料的级配采用悬浮密实结构，压实标准试验采用击实试验方法，实验室试件成型采用静压成型方法.最近的研究表明，改进材料集料的级配，采用骨架密实结构可以提高材料的强度.相应地，骨架密实型材料的压实标准采用振动压实试验方法，实验室试件成型采用振动压实成型方法.本文针对悬浮密实和骨架密实两种集料级配类型水泥稳定碎石路面基层材料，通过实验室试验，确定相关的材料参数，进而重点分析不同材料在温度、湿度作用下的抗裂性能，为路面基层材料的设计与选择提供科学依据.
1试验材料
1.1试验原材料
试验用原材料主要是碎石与水泥，碎石采用湖南省常宁市松柏镇楠木村采石场生产的石灰岩碎石，水泥采用衡阳东江金磊水泥有限公司的金磊牌p.C32.5复合硅酸盐水泥.碎石与水泥的技术指标均满足JtJ034-2000《公路路面基层施工技术规范》＼[4＼]的要求.
1.2试验混合料
试验用水泥稳定碎石混合料的集料级配包括悬浮密实和骨架密实两种类型，分别为JtGD50-2006《公路沥青路面设计规范》＼[5＼]表6.161的中间级配和表6.162的中间级配，见表1.
水泥用量为变量，参考JtJ034规范和工程经验，悬浮密实型和骨架密实型混合料分别采用质量分数为3.5%，4.0%，4.5%，5.0%和5.5%等5个水泥用量，共构成10种混合料.
2实验室试验
2.1试验方法
实验室进行的试验包括：击实试验、振动压实试验、试件制作、养生试验、无侧限抗压强度试验、间接抗拉强度试验（劈裂试验）、劈裂回弹模量试验、干缩试验、温缩试验和断裂韧度试验等，分别确定材料的不同设计与性能参数.
悬浮密实型材料的最佳含水量和最大干密度采用JtGe51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》＼[6＼]的t0804-1994无机结合料稳定材料击实试验方法确定，骨架密实型材料的最佳含水量和最大干密度采用JtGe51规程的t0842-2009无机结合料稳定材料振动压实试验方法确定.
根据确定的最佳含水量和最大干密度，试验用试件按照98%的压实度成型，悬浮密实型材料试件采用JtGe51规程的t0843规程无机结合料稳定材料试件制作方法（圆柱形）或JtGe51规程的t0844-2009无机结合料稳定材料试件制作方法（梁式）成型，骨架密实型材料试件采用JtGD50规范的附录a.1半刚性基层材料振动法试件成型方法成型.试件成型后进行养生，试件养生采用JtGe51规程的t0845-2009无机结合料稳定材料养生试验方法.
材料7d无侧限抗压强度采用JtGe51规程的t0805-1994无机结合料稳定材料无侧限抗压强度试验方法确定，悬浮密实型材料的试件为Φ150mm
材料总干缩系数采用JtGe51规程的t0854-2009无机结合料稳定材料干缩试验方法确定，试件为100mm
的中梁试件，其中切口深度为10mm，即切高比为0.1.断裂韧度反映了材料抵抗裂缝扩展的能力，其值等于裂纹失稳并开始扩展时的应力强度因子值.
2.2试验结果
不同试验结果见表2.
3材料抗裂性能计算
3.1评价指标
根据材料力学原理，如果材料在外界作用下产生的拉应力大于材料的抗拉强度，材料将开裂；根据断裂力学原理，如果存在初始裂缝的材料在外界作用下产生的裂缝尖端应力强度因子大于材料的断裂韧度，材料的初始裂缝将开始扩展.
材料的抗拉强度和断裂韧度是材料的固有特性，而材料在外界作用下产生的最大拉应力和裂缝尖端应力强度因子不是材料的固有特性，会随着外界作用的方式及大小、材料的几何尺寸及边界条件的变化而变化.也就是说，只有在给定外界作用方式和材料几何尺寸及边界条件的前提条件下，才可以确定使材料到达开裂临界状态时的外界作用的大小，本文將使材料到达开裂临界状态时的外界作用的大小称为极限作用，并以极限作用来评价特定前提条件下材料的抗裂性能，极限作用越大表明材料的抗裂性能越好.
基层缺乏沥青面层保护，长时间暴露在大气中而产生的收缩开裂是造成半刚性基层沥青路面开裂的主要原因.本文结合公路工程的实际状况，分析不同的基层材料在温度、湿度作用下的极限降温幅度和极限失水率，进而评价不同基层材料的抗裂性能.极限降温幅度指失水率为零时材料不开裂允许的最大降温幅度，极限失水率指降温幅度为零时材料不开裂允许的最大失水率.材料的极限降温幅度、极限失水率越大，材料的抗裂性能越好.
3.2降温与失水沿深度的变化
拟建的某高速公路基层宽40m，上基层厚20cm，下基层厚20cm，基层总厚度为40cm，上下基层的材料相同，均为水泥稳定碎石.基层材料参数见表2，泊松比假定为0.25；土基材料回弹模量为40mpa，泊松比为0.4.
首先假定在外界降温影响下基层材料的降温方式如式（1）：
式中：ts为基层表面的降温幅度，℃；t为距基层表面深度为z处的降温幅度，℃；k为降温幅度随深度变化的因子，取5（1/m）；z为距基层表面的深度，m.
再假定在外界干燥影响下基层材料的失水方式
如式（2）：
式中：ws为基层表面的失水率，%；w为距基层表面深度为z处的失水率，%；z为距基层表面的深度，m；h为基层的总厚度，m.
3.3无初始裂缝计算结果
当施工质量好时，公路的基层不存在初始裂缝，可以采用厚度方向沿公路纵向的平面应变模型来计算基层材料的极限降温幅度和极限失水率，计算模型的示意图见图1.无初始裂缝情况之所以采用厚度方向沿公路纵向的平面应变计算模型，是因为公路的纵向长度可视为无限长，同时，公路所受的降温和干燥作用不随公路的纵向而变化（注意本文采用的降温和干燥作用其大小只随深度变化，即同一深
度时，公路的各点作用大小相同），符合热弹性力学平面应变的条件要求.为求无初始裂缝条件下材料的极限降温幅度和极限失水率，借助有限元分析软件，计算基层材料在不同的表面降温幅度作用下的最大温缩拉应力和在不同的表面失水率作用下的最大干缩拉应力.计算结果表明，基层最大温缩与干缩拉应力均产生在基层横断面上表面的中间点，方向沿公路纵向水平，垂直于横断面，表面降温幅度ts与最大温缩拉应力成正比的线性关系，表面失水率ws与最大干缩拉应力成正比的线性关系：
式中：σt为在表面降温幅度ts作用下的最大温缩拉应力，mpa；系数a为单位降温幅度下的温缩拉应力，mpa/℃；σw为在表面失水率ws作用下的最大干缩拉应力，mpa；系数b为单位失水率下的干缩拉应力，mpa/%.所用材料系数a，b的计算结果见表3.
基层材料无初始裂缝时，根据极限作用的定义可知，基层材料的极限降温幅度即为材料劈裂强度与系数a的比值，极限失水率即为材料劈裂强度与系数b的比值.材料的极限降温幅度和极限失水率越大，表明材料的抗裂性能越好，基层越不容易产生横向裂缝.无初始裂缝时，所用材料极限降温幅度和极限失水率的计算结果见表3.
3.4有初始裂缝计算结果
当施工质量差时，基层存在初始裂缝，假设这些初始裂缝沿基层表面深度为1cm，并贯穿整个基层的横向宽度，初始裂缝的纵向间距约为6m＼[12＼].本文采用厚度方向沿公路横向的平面应变模型来计算基层材料的极限降温幅度和极限失水率，计算模型的示意图见图2.有初始裂缝情况之所以采用厚度方向沿公路横向的平面应变计算模型，是因为在相邻的横向初始裂缝的纵向间距的中间位置存在中性面（可以利用中性面来作为计算模型的左右边界，此边界条件设为对称边界条件），相邻中性面的纵向间距为6m（由相邻的横向初始裂缝的纵向间距确定），而基层的宽度为40m，其值远远大于相邻中性面的纵向间距（40>>6m），同时，公路所受的降温和干燥作用不随公路的横向宽度方向而变化（注意本文采用的降温和干燥作用其大小只随深度变化，即同一深度时，公路的各点作用大小相同），符合热弹性力学平面应变的条件要求.
为求有初始裂缝条件下材料的极限降温幅度和极限失水率，同样借助有限元分析软件，计算基层材料在不同的表面降温幅度作用下的裂缝尖端温缩应力强度因子和在不同的表面失水率作用下的裂缝尖端干缩应力强度因子.计算结果表明，基层开裂为张开型i型裂缝，表面降温幅度ts与裂缝尖端温缩应力强度因子成正比的线性关系，表面失水率ws与裂缝尖端干缩应力强度因子成正比的线性关系：
基层材料存在初始裂缝时，根据极限作用的定义可知，基层材料的极限降温幅度即为材料断裂韧度与系数a′的比值，极限失水率即为材料断裂韧度与系数b′的比值.材料的极限降温幅度和极限失水率越大，表明材料的抗裂性能越好，基层的横向初始裂缝越不容易开展.存在初始裂缝时，所用材料极限降温幅度和极限失水率的计算结果见表3.
4计算结果分析
4.1无初始裂缝计算结果分析
图3所示为所用不同混合料基层无初始裂缝时的极限降温幅度，由图可见，悬浮密实型材料和骨架密实型材料的极限降温幅度都是随着水泥用量的增加而减小，悬浮密实型材料的极限降温幅度低于骨架密实型材料的极限降温幅度.计算结果显示，当水泥用量在3.5%～5.5%变化时，水泥用量增加1.0%，悬浮密实型材料的极限降温幅度平均降低25.5%，骨架密实型材料的极限降温幅度平均降低24.0%；当水泥用量在3.5%～5.5%变化时，相同的水泥用量下，骨架密实型材料较悬浮密实型材料的极限降温幅度平均高24.3%，表明当基层材料无初始裂缝时，骨架密实型材料比悬浮密实型材料更能抵抗因降温而产生的开裂.
图4所示为所用不同混合料基层无初始裂缝时的极限失水率，由图可见，悬浮密实型材料和骨架密实型材料的极限失水率都是随着水泥用量的增加而减小，在低水泥用量时悬浮密实型材料的极限失水率高于骨架密实型材料的极限失水率，在高水泥用量时悬浮密实型材料的极限失水率低于骨架密实型材料的极限失水率.计算显示，当水泥用量在3.5%～5.5%变化时，水泥用量增加1.0%，悬浮密实型材料的极限失水率平均降低19.7%，骨架密实型材料的极限失水率平均降低13.7%；当水泥用量在3.5%～5.5%变化时，相同的水泥用量下，骨架密实型材料较悬浮密实型材料的极限失水率平均高6.8%，表明当基层材料无初始裂缝时，骨架密实型材料比悬浮密实型材料更能抵抗因干燥而产生的开裂.
4.2有初始裂缝计算结果分析
图5所示为所用不同混合料基层有初始裂缝时的极限降温幅度，由图可见，悬浮密实型材料和骨架密实型材料的极限降温幅度都是随着水泥用量的增加而减小，悬浮密实型材料的极限降温幅度低于骨架密实型材料的极限降温幅度.计算显示，当水泥用量在3.5%～5.5%变化时，水泥用量增加1.0%，悬浮密实型材料的极限降温幅度平均降低26.9%，骨架密实型材料的极限降温幅度平均降低25.9%；当水泥用量在3.5%～5.5%变化时，相同的水泥用量下，骨架密实型材料较悬浮密实型材料的极限降温幅度平均高19.9%，表明当基层材料存在初始裂缝时，骨架密实型材料比悬浮密实型材料更能抵抗因降温而产生的开裂.
图6所示为所用不同混合料基层有初始裂缝时的极限失水率，由图可见，悬浮密实型材料和骨架密实型材料的极限失水率都是随着水泥用量的增加而减小，在低水泥用量时悬浮密实型材料的极限失水率高于骨架密实型材料的极限失水率，在高水泥用量时悬浮密实型材料的极限失水率低于骨架密实型材料的极限失水率.计算显示，当水泥用量在3.5%～5.5%变化时，水泥用量增加1.0%，悬浮密实型材料的极限失水率平均降低21.9%，骨架密实型材料的极限失水率平均降低15.3%；当水泥用量在3.5%～5.5%变化时，相同的水泥用量下，骨架密实型材料较悬浮密实型材料的极限失水率平均高3.6%，表明当基层材料存在初始裂缝时，骨架密实型材料比悬浮密实型材料更能抵抗因干燥而产生的开裂.
4.3最佳水泥用量及抗裂性能
由上述分析可知，水泥用量越大，基层材料的抗裂性能越差，要保证材料的抗裂性能就需要选用较低的水泥用量.另一方面，由表2可知，水泥用量越大，基层材料的强度越高，要保证材料的强度就需要选用较高的水泥用量.因此，最佳水泥用量就是满足强度要求的最低水泥用量.近年来，随着对半刚性基层材料开裂机理认识的深入和对路面结构承载能力要求的提高，水泥稳定碎石材料设计的强度范围逐步放宽＼[13＼]，假定7d无侧限抗压强度代表值不小于4.5mpa，最佳水泥用量就是满足7d无侧限抗压强度代表值不小于4.5mpa的最低水泥用量.由表2可见，所用材料中悬浮密实型材料的最佳水泥用量约为5.5%，骨架密实型材料的最佳水泥用量约为3.5%，对比二者极限降温幅度和极限失水率可以发现，当基层无初始裂缝时，3.5%水泥用量的骨架密实型材料较5.5%水泥用量的悬浮密实型材料的极限降温幅度和极限失水率分别高279%和109%，当基层有初始裂缝时，3.5%水泥用量的骨架密实型材料较5.5%水泥用量的悬浮密实型材料的极限降温幅度和极限失水率分别高294%和119%.分析表明，相比悬浮密实型水泥稳定碎石基层材料，骨架密实型水泥稳定碎石基层材料不但最佳水泥用量小，而且抗裂性能优越得多.
5结论
本文选用了悬浮密实和骨架密实两种集料级配类型，每种级配类型质量分数分别为3.5%，4.0%，4.5%，5.0%和5.5%等5个水泥用量，共10种水泥稳定碎石路面基层材料混合料.针对上述两种级配类型水泥稳定碎石路面基层材料，通过实验室试验，确定了相关的材料参数，分析了不同材料在温度、湿度作用下的抗裂性能.分析显示：
悬浮密实型水泥稳定碎石路面基层材料和骨架密实型水泥稳定碎石路面基层材料不开裂的极限降温幅度和极限失水率都是随着水泥用量的增加而减小，表明基层材料的抗裂性能随着水泥用量的增加而变差.
在相同水泥用量时，骨架密实型材料较悬浮密实型材料的抗裂性能好.当基层无初始裂缝时，骨架密实型材料较悬浮密实型材料的极限降温幅度和极限失水率平均高24.3%和6.8%；当基层材料有初始裂缝时，骨架密实型材料较悬浮密实型材料的极限降温幅度和极限失水率平均高19.9%和3.6%.
骨架密实型材料的最佳水泥用量较悬浮密实型材料的最佳水泥用量低约2%.最佳水泥用量时，当基层材料无初始裂缝时，骨架密实型材料较悬浮密实型材料的极限降温幅度和极限失水率分别高279%和109%；当基层材料有初始裂缝时，骨架密实型材料较悬浮密实型材料的极限降温幅度和极限失水率分别高294%和119%.分析结果表明：最佳水泥用量时，骨架密实型材料的抗裂性能远优于悬浮密实型材料.
参考文献
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无机材料分析篇8
关键词：材料类专业 特色课程 教学
随着社会的进步与科技的发展，二十一世纪的人才培养已经入到一个崭新的阶段，而《教育部财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》(教高[2007]1号)的，标志着高等学校本科教学质量与教学改革工程(简称“质量工程”)的正式启动。实施“质量工程”对于促进我国高等教育规模、结构、质量和效益全面协调可持续发展，对于构建和谐发展的高等教育新体系，都将产生深远的影响。河南理工大学积极贯彻文件精神，努力建设高水平理工科大学，将原有的基于无机硅酸盐专业基础的材料科学工程专业拓展为包含了无机硅酸盐、有机高分子、金属材料、纳米材料和复合材料在内的材料大类专业，拓宽了专业口径，大一至大三强化共同基础，在大四进行分专业方向教学，提高了学生的就业适应能力。
与之同时，随着专业覆盖面的扩大，原有课程的体系发生了改变和调整，《高分子材料研究方法》课程是材料大类高分子方向大四上学期的一门必修课，课时也被压缩至32学时。在有限的学时中，如何进行课程内容的取舍，选择适合的教材，成为新形势下亟须解决的问题。
一、教材的选择与教学内容的思考
一本优秀的教材，是进行教学的基本条件，也是教学质量的保障。国内供高分子专业选用的教材较多，内容覆盖了光谱分析、热分析、电镜和X衍射分析等内容，全面介绍了各种高分子所用到的分析测试方法，适合于高分子专业学生使用。但是对于材料大类学生，由于其已经学过《材料测试技术》课程，其中过半内容已经先行学习过，而且材料大类学生在大二未开设《仪器分析》课程，对于红外、核磁、质谱等内容不熟悉，而这部分内容对于有机高分子材料又非常重要，因此有必要另行选择适合的教材。
在近几年的教学实践中，我们先后选择了多个版本教材用于教学，其中由常建华编写的《波谱原理及解析(第2版)》条理清晰，内容丰富，强调基础，便于教学，在我们的教学实践中得到了较好的效果。但是该书主要针对化学化工专业，书中高分子材料分析的例子较少，我们结合汪昆华及朱诚身所编教材，补充了高分子材料分析测试实例，使学生在牢固掌握各种分析测试的基础上，举一反三，理解各种分析测试在高分子材料中的应用，为学生的进一步深造和科研打下了良好基础。
二、双语教学的实践
随着中国改革开放的深入和经济建设的快速发展，无论是在经济领域还是科学技术方面，国际间的合作与交流显得越来越重要，社会对学有专长的国际型人才的需求量越来越大，要求越来越高。
开展专业课程双语教学，有助于提高学生外语水平，有助于培养全球化社会所需要的“双语兼通、文理兼容的复合型人才。德才兼备、身心健康的创新型人才，学贯中西、既有民族精神又有世界意识且善于合作的国际型双语人才”。
教育部专门下文(教高函[2008]20号)于2008年批准北京大学《定量分析化学》等100门课程为2008年度双语教学示范课程。我们在教学实践中，也认真学习教育部。省教育厅和学校相关文件，积极开展《高分子材料研究方法》课程双语教学实践与探索，主要参考教材为美国化学会2003年编写的ComprehensiveDesk ReferenceofpolymerCharacterizationandanalysis，该书内容丰富全面。题材新颖，但是难度较大，因此我们在教学实践中采用主教材为中文，教师采用英文讲授，英文考试的方法，这样既强化了学生专业外语词汇，又便于学生复习理解，在教学中获得了良好效果。
三、教学效果与改革方向
无机材料分析篇9
[摘要]
风力发电机组的风力机叶片在生产、运输、安装、运行过程中会出现多种类型缺陷.因此,对几种常用的风力机叶片无损检测技术应用进行了对比分析.结果表明:各无损检测技术在一定条件下均可有效地对风力机叶片存在的缺陷进行检测;采用多种无损检测相结合的方式对风力机叶片各环节进行监控,可降低缺陷引起的质量隐患;将无损检测技术应用于风力机叶片缺陷检测中,不仅可对缺陷进行确定,而且可为全面提高叶片质量以及对其动态监测技术的发展提供数据积累和支持.
[关键词]
风力发电;风力机;叶片;缺陷;无损检测;定位
对于风力发电机组,叶片作为风力机获取风能的核心部件,其可靠性对机组的安全运行起着重要的作用.随着对大容量和低风速风力发电机组的研发,风力机叶片的设计长度不断增加,对材料和工艺质量的要求也越来越高.目前,我国风力机叶片制造企业通过购买设计专利和技术引进,已基本掌握了大型风力机叶片的制造技术[1].但在关键技术、原材料性能、质量控制等方面仍与国外存在差距,加之叶型构造、制作盲区及黏接部位的复杂性,导致多数叶片在安装前或运行过程中出现各类不同程度的损坏,因此风力机叶片的质量仍存在较大隐患.目前,欧洲各国已制定了相应的叶片检测标准及认证体系,在风力机叶片检测领域已进行了多种实践和探索,累积了丰富的经验[2G3].由于风力机叶片的复合材料性能及结构具有特殊性,如果使用机械方法进行检测,将导致风力机叶片内部或外表面的微观受损,因此采用无损检测技术对风力机叶片进行缺陷检测,可明显降低风力机叶片在运行过程中失效的可能性[4].本文针对风力机叶片生产过程中的不同缺陷及损伤类型,对目视法、敲击法、X射线检测法、闪光灯激励红外热波检测技术、超声波检测技术、激光散斑检测技术及微磁检测技术等无损检测技术进行分析比较,并提出采用多种检测技术进行综合检测的方法,以为最大程度地消除风力机叶片质量隐患提供参考.
1常见质量缺陷及产生原因
对风力机叶片缺陷产生原因进行有效分析,可有针对性地制定预防方案及增加检测方法,以减小缺陷产生的概率,使风力机叶片质量及性能满足运行要求.风力机叶片由复合材料制作而成,为薄壳型结构,其包括根部、外壳和加强筋或大梁3个部分.叶片缺陷类型主要包括铺层过程中纤维方向误差、缺层、发白分层、玻纤搭接不足或过多、富脂或贫脂、孔隙、夹杂、黏接处缺胶、表面磨损或划伤等,其中黏接处缺胶的缺陷最为常见.在风力机叶片制作、安装和运行过程中各缺陷互相影响或诱发产生.风力机叶片缺陷产生的主要原因有:制造、包装、运输、安装和运行等过程中对叶片的损伤;运行过程中,叶片因长期受交变载荷作用而产生微观不可见缺陷,从而引发疲劳受损,出现玻璃钢发白分层、黏接处开裂等;环境气候多变,造成玻璃钢老化,从而导致玻璃钢材料断裂.
2无损检测技术及其应用
风力机叶片无损检测方法主要包括目视法、敲击法、X射线检测法、闪光灯激励红外热成像检测法、超声波检测法、微波检测法、激光散斑检测法及微磁检测法等.目视法通过肉眼或借助放大镜等工具观测风力机叶片外表面及内腔可达区域表面的缺陷,其被广泛地应用于叶片制造和运行缺陷检测.在叶片树脂灌注固化后以及合模前,通过目视可检测到干纤维、鼓包、裂纹、气泡、划伤等较明显的表面缺陷.但是,在叶片制作过程中,如合模及表面喷漆后,目视法仅限于内腔可到达区域及叶片表面油漆缺陷检测,存在较多局限性.敲击法常用于风力机叶片制作过程的检测,其利用小锤、钢尺等硬物敲击叶片黏接区域,判断是否存在黏接空洞.但是,当声音无明显差别时,会造成缺陷无法判定或漏判.该检测法仅对检测较大的缺胶缺陷有效,由于在敲击过程中有可能造成叶片表面微观损伤,因此对环境及检测经验要求较高.X射线检测法为射线实时成像检测(RtR)技术,在复合材料检测领域得到了广泛应用,其检测原理如图1所示.X射线检测技术可用于检测缺胶空洞、夹杂、垂直于玻璃钢表面的裂纹、富脂、部分褶皱等风力机叶片常见缺陷,在判断叶片缺胶空洞及夹杂等体积型缺陷方面优势明显.但是,对叶片分层和平行玻璃钢表面的裂纹等缺陷检测仍存在一定的局限性,且存在检测设备庞大、检测时间较长、射线对人体有害等问题.闪光灯激励红外热检测法为红外热波检测技术的一种,其采用闪光灯脉冲方式对被测物体表面进行加热,再利用红外热像仪对受激励前后的被测物体表面温度场变化及其分布进行探测和记录[5].由于被测物体内部存在结构变化或缺陷,因此物体各区域表面温度在冷却过程将产生响应变化,通过对温度变化过程进行数据记录、分析及处理,确认被测物体内部结构信息,从而确定被测物体是否存在缺陷.高能闪光灯热波检测原理如图2所示.王小永和钱华[6]采用红外热波检测技术对复合材料分层、黏接缺胶等缺陷的研究结果显示,该检测技术对于检测复合材料内部分层及黏接缺胶缺陷可行,具有检测速度快、非接触性、数据显示直观且可追溯、可以进行表面定位检测等优点,其也可对正在运行中的复合材料设备进行在线检测.超声波检测法主要分为脉冲反射法、共振法、反射板法及阻抗法等,工程应用领域多采用脉冲反射式超声波探伤仪[7].如果材料内部存在缺陷,则会造成材料内部结构不连续,使得材料各部分声阻抗不一致,脉冲反射法则利用超声波在各种不同声阻抗介质交界面上产生的反射检测材料内部的缺陷.
反射波能量与介质的声阻抗、交界面的大小及方向有关,所以可通过检测反射波能量,确定材料内部缺陷.超声波检测原理如图3所示.由于超声波检测技术具有指向性好、能量大、穿透力较强等特性,一些国内制造企业将其用于检测叶片分层、腹板与壳体及前后缘黏接缺胶、裂纹及夹杂等缺陷,并可对黏接胶厚度进行有效测量.但是,由于超声波探伤仪以反射脉冲形式输出,需要结合材料、部位、制造工艺以及生产过程中的缺陷类型,才能初步预判缺陷[8],因此超声波检测技术仍难以对缺陷性质做出判断,该方法在叶片缺陷检测的应用仍未普及.激光全息检测技术利用激光干涉原理,在外部载荷作用下使物体发生变形,通过激光呈现内部变形位移判断物体内部的缺陷.该检测方法是将被测物体加载后,在外载荷作用下,使物体表面发生位移,表面轮廓随之发生变化,从而获取的物体全息图条纹发生变化,通过条纹间距计算出表面位移量[9].
由于物体形状各异,在相同外载荷作用下,各处位移量不同,因此造成干涉条纹形状及间距不同.当物体内部无缺陷时,全息图上的干涉条纹呈现宏观、连续条纹且与物体表面轮廓变化相同.当被测物体内部存在缺陷时,在外载荷作用下,缺陷对应位置的干涉条纹位移量及间距与加载前不一致.激光全息检测技术通过激光照射成像可观测到缺陷形状及间距变化,对缺陷程度及位置进行判断.其检测原理如图4所示.激光全息检测技术降低了对材料机械稳定性及相干性的要求,便于调整灵敏度,易于测量材料面内位移,可用于检测材料多种类缺陷,如裂纹、气泡、冲击或撞击损伤、分层等.但是,由于该技术为非接触检测,对风力机叶片内部黏接缺胶缺陷的检测,取决于缺胶面积与内部深度的比值,一般可以检测出浅层近表面缺胶和微小面积的缺陷,以及缺胶面积足够大且隐藏的深层缺陷,而对于物件内部过深及较小缺陷则难以检测.此外,该技术的检测多在有防隔振措施的暗光室内进行,无法对叶片进行现场在线检测.微磁检测法是建立在稳定“地磁场”理论基础上的一种新型无损检测技术.在稳定“地磁场”状态下,材料缺陷会引起稳定磁场的变化.当材料内部不存在缺陷时,磁感应线在材料内部均匀分布,且方向与材料表面平行,无磁感应线弯曲泄漏到材料外部的情况,即材料表面磁场稳定[10].当材料内部存在不连续缺陷时,其磁导率会发生变化,平行的磁感线发生突变,在材料外部泄漏,通过磁敏传感器可以检测到磁异常信号,并且根据材料内部缺陷特征及性质对信号进行分析和判定.根据检测原理(图5),该技术可以对复合材料内部的裂纹、气孔、疏松等缺陷信号进行判定,对缺陷进行定性分析.对纤维增强复合材料缺陷检测技术的研究结果表明,微磁检测技术不但可以对材料内部缺陷进行定性分析,而且还可以通过分析信号数据范围,对缺陷位置进行准确定位.风力机叶片的纤维增强复合材料为非磁性材料,常规的漏磁检测方法不能使用.
3几种无损检测技术对比分析
上述几种无损检测技术的应用均与材料类型、产品制造工艺、各区域壁厚、使用环境等因素密切相关.由于风力机叶片特殊的结构及工艺制作方式,单一的无损检测技术已无法满足对叶片各类缺陷检测的要求.根据生产环节及缺陷类别,可选择多种无损检测技术进行综合检测.另外,无损检测技术的选取还应考虑成本、工作效率、仪器的适用性等因素.对几种无损检测技术的特征对比见表1.由于风力机叶片在运行过程中,工作载荷存在多样性,材料基体性能呈分散性,因此难以判断叶片出现缺陷或损伤的部位.在其服役过程中,如果缺陷可被目视检测出,则损伤程度非常大,修复难度较大,甚至无法修复[11].如对于海上风力机,其叶片价格、检测及维护成本均比较高,所以对运行中的叶片进行动态监测,及时发现缺陷,对缺陷修复及运行寿命都非常重要.通过对比可知,对各种无损检测方法的应用有助于全面收集并积累缺陷检测数据,通过对数据的分析及整理,我们能够更深入了解缺陷成像原理,建立缺陷判定数据库.在风力机叶片运行过程中,可通过数据及图像全面准确检测缺陷.通过声发射等检测设备收集缺陷信息后,比对数据库,可及时定位缺陷叶片及其缺陷位置,并及时修复缺陷,以保证运行叶片的质量.对无损检测技术的探索和研究将对动态监测风力机叶片状态、保证风力发电机组的安全运行具有重要意义.
4结语
风力发电机组的风力机叶片在生产、运输、安装、运行过程中会出现多种类型缺陷.对此,本文对几种常用的无损检测技术进行了对比.结果表明:各无损检测技术均可有效地对风力机叶片存在的缺陷进行检测;采用多种无损检测相结合的方式对风力机叶片各环节进行监控,可降低缺陷引起的质量隐患;将无损检测技术应用于风力机叶片缺陷检测,不仅可对缺陷进行确定,而且可为全面提高叶片质量以及对其动态监测技术的发展提供数据积累和支持.因风场环境气候多变,随着风力机叶片材料的老化和固有质量缺陷的显现,运行质量事故造成停机检测将会影响风力发电量,导致巨大经济损失.虽然动态无损检测方法尚处于实验研究阶段,推广应用还需要很长时间,但随着无损检测技术的发展和深入研究,动态无损检测技术将被更广泛地关注,必将成为大型风电机组的风力机叶片质量监控的重要手段.
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无机材料分析篇10
关键词：复合材料多墙结构π型结构
中图分类号：tB330.1文献标识码：a文章编号：1674-098X（2014）07（b）-0024-02
随着复合材料在民用飞机上的应用的深入，逐渐意识到传统的以紧固件连接为主的设计/制造观念及方法在很大程度上已无法满足民机在经济性、舒适性等方面的需求。然而可以通过无需机械紧固件连接的方式（如共胶接/共固化等）将不同零件成型为一体，避免了大量的紧固件，从而达到减重以及简化使用维护的目的。某型民机复合材料水平安定面主盒段采取多墙结构形式，其中的墙结构与壁板结构通过与π型长桁共胶接的方式进行连接。目前对这种结构形式的研究主要集中在多墙结构加筋壁板的稳定性方面[1-4]，而对壁板蒙皮与墙之间的π型长桁共胶接的连接分析尚无成熟的方法，本文对π型结构连接形式进行有限元研究，并进行了相应试验，试验结果表明有限元分析与试验具有较高的一致性。
1有限元分析
某型民机复合材料多墙结构水平安定面盒段中的π型长桁结构如图1所示，π型长桁与蒙皮共固化成型，然后与墙结构通过二次胶结成型。其中复合材料蒙皮及π型长桁材料为t700/Ba9916级单向带，单层厚度为0.125mm，墙结构为蜂窝夹层结构，厚度为5mm，填充区为t700/Ba9916级材料的0°纤维束。
根据π型结构的成型特点，有限元分析模型的几何尺寸分别取宽120mm、高95mm，π型长桁铺层为（45/90/-45）S。在模型中π型长桁采用壳元（pSHeLL）模拟，蒙皮、墙结构及填充区采用实体单元（HeX8）模拟，模型中使用的t700/Ba9916级材料及蜂窝芯的力学性能如表1所示。
根据π型结构的实际受力特点，对模型中的墙结构施加拉伸载荷，在蒙皮两侧进行固支约束，有限元模型如图2所示。
利用mSC/naStRan进行线性求解，得到π型结构的应力应变结果，如图3所示。
从应力应变云图中可以看出，在外载荷作用下，π型结构的应力集中部位出现在π型长桁与蒙皮之间的三角填充区处。
2试验分析
试验件铺层以及几何尺寸与有限元分析模型相同。通过夹具固支试验件两侧蒙皮，并通过加载试验机夹头夹住试验件蜂窝墙，墙的夹持区域贴有玻璃纤维补强片，加载试验机以0.5mm/min的加载速度对试验件连续加载直至试验件破坏。
π型结构试件在拉脱载荷作用下，在π形长桁填充区的圆弧外边缘最先出现分层，然后由填充区的起始损伤处向周围扩展，最终扩展到π形长桁/蒙皮之间的结合界面的临近层，并导致试验件的最终破坏，图4为2#试验件的加载过程。
3结语
通过对π型结构进行有限元及试验分析，可以得到如下结论：
（1）对于拉脱载荷作用下，通过有限元及试验分析均可得到，π型结构的薄弱部位位于填充区，两种分析的结果较为一致。
（2）对于拉脱试验，由于胶层的强度高于复合材料的层间强度，起始损伤基本都在填充区的边缘产生，最终失效位置出现在最靠近与蒙皮胶接的胶接界面的π形连接元件的45°层、0°层及-45°层的层间，结构的承载能力最终取决于复合材料层压板的层间强度。
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