材料分析方法天津大学
土木工程材料(湖南大学、天津大学、同济大学、东南大学-精品
土木工程材料(湖南大学、天津大学、同济大学、东南大学-精品2020-12-12【关键字】台阶、道路、方法、条件、前提、质量、增长、传统、基层、地方、问题、有效、大力、继续、整体、平衡、合理、良好、透明、快速、加大、配合、保持、发展、发现、掌握、了解、措施、规律、特点、突出、安全、稳定、基础、需要、环境、工程、资源、体系、能力、方式、作用、办法、标准、结构、水平、速度、关系、增强、检验、分析、激发、调节、形成、保护、推广、满足、鼓励、保证、优先、指导、调整、改善、加快、方向、加强、改革第1章土木工程材料的基本性（1）当某一建筑材料的孔隙率增大时，材料的密度、表观密度、强度、吸水率、搞冻性及导热性是下降、上生还是不变？（2）答：（3）材料的孔隙率和空隙率的含义如何？如何测定？了解它们有何意义？答：P指材料体积内，孔隙体积所占的百分比：P′指材料在散粒堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的百分比：了解它们的意义为：在土木工程设计、施工中，正确地使用材料，掌握工程质量。
（4）亲水性材料与憎水性材料是怎样区分的？举例说明怎样改变材料的变水性与憎水性？答：材料与水接触时能被水润湿的性质称为亲水性材料；材料与水接触时不能被水润湿的性质称为憎水性材料。
例如：塑料可制成有许多小而连通的孔隙，使其具有亲水性。
例如：钢筋混凝土屋面可涂抹、覆盖、粘贴憎水性材料，使其具有憎水性。
（5）普通粘土砖进行搞压实验，浸水饱和后的破坏荷载为183KN，干燥状态的破坏荷载为207KN（受压面积为115mmX120mm），问此砖是否宜用于建筑物中常与水接触的部位？答：（6）塑性材料和塑性材料在外国作用下，其变形性能有何改变？答：塑性材料在外力作用下，能产生变形，并保持变形后的尺寸且不产生裂缝；脆性材料在外力作用下，当外力达到一定限度后，突然破坏，无明显的塑性变形。
（7）材料的耐久性应包括哪些内容？答：材料在满足力学性能的基础上，还包括具有抵抗物理、化学、生物和老化的作用，以保证建筑物经久耐用和减少维修费用。
天津大学仪器分析课件极谱分析法
浓度有定量关系。因此， 必须设法消除对流电流和 迁移电流。在电解过程中 溶液保持静止即可消除对 流运动;溶液中加入大量支 持电解质，则可消除离子 的电迁移运动。于是溶液 中仅有一种由于浓度差异 而引起的扩散运动，面极 谱分析法中测定的正是这 种完全受扩散运动控制的 电流。
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§8-3 极谱定量分析基础理 论—扩散电流方程式
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§8-2 经典极谱法
一、极谱分析的基 本装置
极谱分析的基本装置 如图8-1所示。它与 一般电解装置相似， 所不同的是两个电 极。其中一个是面 积很大的饱和甘汞 电极，另一个是面 积很小的滴汞电极 （DME）。
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将贮汞瓶中的汞通过厚壁软塑料管与一支长 约10cm，内径约0.05mm的玻璃厚壁毛细 管相连接。当把毛细管伸进电解池的溶液中 时，由于重力的作用，汞从毛细管下口滴落， 而构成滴汞电极。 由于滴汞电极的面积很小，电解时电流密度 很大，容易发生浓差极化，是一个极化电极， 作为工作电极。而饱和甘汞电极的面积比滴 汞电极大很多，电解时电流密度小，不发生 浓差极化，是去极化电极，用作参比电极。
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4.毛细光特性的影响
从扩散公式上来看，id 与m2/3. t1/6成正比，因此m与t均 为毛细管的特性， m2/3. t1/6称为毛细管常数。
因此 id∝ m2/3. t1/6
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§8-4 极谱定量分析方法
由式 id = K c 可知，只要测得扩散电流就可 以确定待测物质的浓度。扩散电流为极限电 流与残余电流之差。在极谱图上通常以波高 来表示扩散电流的相对大小，而不必测量其 绝对值，于是有
使滴汞电极产生浓差极化的主要因素是电
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流密度。由于滴汞电极面积很小，虽然在它 表面起反应的离子数目少，产生的电解电流 小，但在极小的滴汞电极表面上的电流密度 却很大，很容易产生浓差极化。所以滴汞电 极也叫极化电极，其电位受外加电压控制， 随外加电压的改变而改变。
天津大学金属材料科学基础考研复习指导资料
天津大学862金属材料科学基础考研指导（研究生高分学长） 天津考研网多年辅导经验分析显示，作为首战的研友在专业课复习开始，迫切需要目标院校报考专业的学长指导。
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一、院系及专业介绍天津大学材料科学与工程学院是我国材料学科最齐全的学院之一。
具有材料学学科中的金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料、生物医用材料等学科方向，材料加工工程学科中的焊接、表面加工技术等学科方向。
具有材料科学与工程一级学科博士学位授予权和博士后流动站。
材料科学与工程一级学科是国家重点学科。
学院设有金属材料科学与工程系、无机非金属材料科学与工程系 、高分子材料科学与工程系、材料科学及加工自动化系、材料化学系等五个系。
拥有先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室，材料复合与功能化教育部工程研究中心，天津市现代连接技术重点实验室，天津市材料复合与功能化重点实验室。
材料学院实验室建筑面积16500m2。
学院现有教职工120人，其中教师82人；拥有教授38人，副教授31人；90%以上具有博士学位。
拥有国家杰出青年基金获得人3人，长江讲座教授1人，教育部新世纪人才12人。
学院现有在校生1500余人，其中博士研究生500余人。
天津大学材料科学与工程学院具有雄厚的科研实力，特别是近年来985工程、211工程给予了大力投入，购置了一大批先进仪器设备。
近年来，学院承担了400余项国家“973” 、“863” 、国家自然科学基金重大项目、重点项目、面上项目、青年基金项目以及教育部、天津市等省市部委重点项目、基础研究项目企业开发研究项目等，2008年和2009年全院承担的科研项目经费超过5000万元，在国内高校同学科领域名列前茅。
计算材料学导论
热力学系统
热力学系统 晶格缺陷与动力学特征 晶格缺陷与动力学特征
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空间尺度/m
10-10-100 10-7-10-2
模拟方法
元胞自动机 弹簧模型
典型应用
再结晶、生长、相变、流体 断裂力学
10-7-10-2
10-7-10-2 10-9-10-4 10-9-10-5 10-9-10-5
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粒子系综的控制理论
调温技术 ①速度标度法: 速度标度法是保持系统温度恒定最简单的 方法。其具体做法是每隔一定的模拟步数，将原子运动的 速度乘以修正系数.使体系的动量始终保持不变． ②Nose-Hoover热浴法:Nose-Hoover热浴法假想系统与 一个温度为期望值的虚拟热浴相接触。热浴的温度足够大， 使所研究的体系的温度随时在热浴中获取和释放．
计算材料学
Computational Materials Science
——材料设计、计算及模拟
天津大学材料科学与工程学院
2008.10
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主要内容
计算材料学的起源 计算材料学的方法 计算材料学的应用
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主要内容
计算材料学的起源 计算材料学的方法 计算材料学的应用
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计算材料学的起源
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计算机模拟与材料研究四面体
使用性能
合成/加工
计算机 模拟
性能
组织结构/成分
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计算材料学的定义
计算材料学（Computational materials science）是结 合凝聚态物理、材料物理学、理论化学、材料力学、工 程力学和计算机算法等相关学科，利用现代高速计算机， 模拟材料的各种物理化学性质，深入理解材料从微观到 宏观多个尺度的各种现象与特征，对材料的结构和物理 化学性能进行理论预测，从而达到设计新材料的目的。
《材料现代研究方法》课程设计
《材料现代研究方法》课程整体教学设计（2014～2015学年第1学期）课程名称：材料现代研究方法所属系部：冶金与建筑工程系制定人：解传娣制定时间：2014年9月莱芜职业技术学院课程整体教学设计一、课程基本信息二、课程目标设计总体目标：本课程主要介绍采用X射线衍射和电子显微镜来分析材料的微观组织结构与显微成分的方法。
使学生了解材料现代分析技术必要的理论基础，基本知识和技能。
并为在材料科学领域内应用这些技术，解决实际问题打下基础。
通过学习基本掌握X射线衍射、电子显微分析，扫描电子显微镜等的基本原理和基本方法。
了解常用分析方法的应用领域和实验结果的处理及分析方法。
使学生具备严谨的工作作风、吃苦耐劳的工作精神及良好的安全意识。
能力目标：（1）在掌握各种分析方法的基本原理的基础上，着重了解和掌握各种测试结果的解读和标定。
（2）能够熟练使用X射线衍射仪对材料进行物相分析、定量分析；（3）能使用透射电子显微镜对材料进行分析；（4）能使用电子显微镜对材料进行分析；（5）能够根据工作需要选择合适的材料分析方法，并进行分析。
知识目标：（1）通过学习本课程，使同学们了解和掌握材料现代分析技术中必须的理论基础、基本知识和技能；（2）了解X射线衍射、电子显微镜以及其它显微组织结构和成分的分析方法和技术；（3）立方晶系衍射图谱的标定；（4）非立方晶系的衍射图谱的标定；（5）电子衍射图谱的标定。
素质目标：（1）注意培养学生的解决问题的能力，使同学们在今后进行材料研究过程中，能应用所学知识和技能，解决研究过程中所遇到的实际问题；（2）在独立学习和工作的基础上，养成良好的职业道德和敬业精神，具备严谨的工作作风和吃苦耐劳的工作精神；（3）在操作中培养学生对机械设备、化学仪器的掌控能力；（4）培养对多种因素进行综合分析和综合应用的能力；（5）爱护公物、注重工作安全性，具备事故防范意识。
三、课程内容设计：四、能力训练项目设计五、课程进程表六、第一节课梗概整体介绍本课程将要讲授的内容及其与工厂企业的联系，向学生告知本课程的教学目标、考核方式。
天津大学规划案例分析
⑵矩形喷泉景观区域——游戏性功能、部分城市广场功能； 空间组成：喷 泉景观、周围绿化景观 。 这一区域紧连前广场区域，仍未太过深入校区。同时，此处的喷泉设计极具 景观和游乐趣味，能极大的激发人和环境交互的内在动力。
⑶北洋纪念杯至太雷像段——纪念性、公共参观、学生文化活动、交通 性； 空间组成：广场界面、北洋纪念碑、太雷像、周围绿化景观 北洋纪念碑和张太雷先生的塑像都凝结了天大师生许多的情愫。同时，作为学 校的标志性景观——北洋纪念碑也是参观游人的必到之处。
功能与格调 地处重要地段的北洋广场，环湖一周自然形成 一个小小的带状公园，具有游览的功能。此外， 广场位于教学区中，成为一个优雅的读书环境， 具有读书的功能。这里还是可以举行数千人聚会 的场所，这是它的第三个功能——集会。
空间分析
(1)校门区域与前广场空间——纪念性功能、部分城市广场功能； 空间组成： 东校门、前广场、广场地面喷泉、周围绿化景观 。 由于主校门的重要地位，校门区域具有重大的纪念性意义是无可厚非的。同 时，校门的前广场区域与城市空间间接地联通着，也是周围居民休闲娱乐的 公共开放空间。
案例分析
———北洋广场 北洋广场概况 天津大学北洋广场位于天津大学东门到西门的中轴向上，是中轴线上重要的 空间节点。它是一项综合性园林建筑工程，包括广场、喷水池、建筑小品、 雕塑、绿地、亭子与泵房。
环境与构思 天津大学校园的特点是水面多，北洋广场坐落在人工湖东 侧，原是60年代运土填湖形成的一片黄土荒地。 广场的规划就是以这样的校园大环境为依据，统一规划的。 总的设想是在教学中心区内形成一个以人工湖为中心，教 学楼群为外圈，环湖绿地为内圈的大格局。北洋广场是环 湖绿地的主体，它的规划与设计原则是：服从整体环境， 融合在整体环境之中，成为建筑大环境的一个有机组成部 分。
一种考虑损伤累积效应的材料本构模型数值分析方法[发明专利]
![一种考虑损伤累积效应的材料本构模型数值分析方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/6c9d5033a7c30c22590102020740be1e650ecce4.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810393127.2(22)申请日 2018.04.27(71)申请人 天津大学地址 300350 天津市津南区海河教育园雅观路135号天津大学北洋园校区(72)发明人 韩庆华 冯飞达 芦燕 刘铭劼 黄倩文 (74)专利代理机构 天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201代理人 刘玥(51)Int.Cl.G06F 17/50(2006.01)(54)发明名称一种考虑损伤累积效应的材料本构模型数值分析方法(57)摘要本发明公开了一种考虑损伤累积效应的材料本构模型数值分析方法：步骤A：定义损伤变量D；步骤B：依据材料的应力-应变曲线获得材料单调加载力学性能；步骤C：依据材料不同应变幅的滞回曲线计算损伤参量β,ξ1和ξ2；步骤D：依据材料的滞回曲线获取待定参数m 0、m 1、m 2、m 3，建立考虑损伤累积效应的材料循环本构模型；步骤E：通过ABAQUS有限元软件，将上述材料的相关参数代入材料用户子程序VUMAT中，以精确模拟材料在循环荷载作用下的破坏。
本发明能够有效地解决现阶段累积损伤模型应用的困难，明确损伤参数，提高计算精度，实现了考虑损伤累积效应的材料本构模型在有限元软件中的应用，可精确模拟材料在循环荷载作用下的破坏。
权利要求书2页 说明书8页 附图3页CN 108920739 A 2018.11.30C N 108920739A1.一种考虑损伤累积效应的材料本构模型数值分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A：定义损伤变量D；步骤B：依据材料的应力-应变曲线获得材料单调加载力学性能；步骤C：依据材料不同应变幅的滞回曲线计算损伤参量β,ξ1和ξ2；步骤D：依据材料的滞回曲线获取待定参数m0、m1、m2、m3，建立考虑损伤累积效应的材料循环本构模型；步骤E：通过ABAQUS有限元软件，将步骤A获得的损伤变量D、步骤B得到的材料单调加载力学性能中的材料弹性模量E、步骤C获得的损伤参量β,ξ1和ξ2、步骤C计算损伤参量β中获得的等效塑性应变εeq p代入材料用户子程序VUMAT中，以精确模拟材料在循环荷载作用下的破坏。
国际化教学改革精品课程《环境催化与功能材料表征分析方法》全英
2019年第14期广东化工第46卷总第400期·197·国际化教学改革精品课程《环境催化与功能材料表征分析方法》全英文教学思考与实践纪娜*，贾志超，宋春风，杨永奎，赵迎新，刘庆岭(天津大学环境科学与工程学院，天津300350)Thinking and Practice of Full-English Teaching Excellent Course of International Teaching Reform of Environmental Catalysis and Characterization of FunctionalMaterialsJi Na*,Jia Zhichao,Song Chunfeng,Yang Yongkui,Zhao Yingxin,Liu Qingling(School of Environmental Science and Engineering,Tianjin University,Tianjin300350,China)Abstract:English teaching is an important measure to accelerate the construction of“double first-class”in colleges and universities,enhance students' international vision and deepen teaching reform.This article takes Environmental Catalysis and Characterization of Functional Materials as an example which is the “Tianjin Brand English Teaching Course for International Students”obtained by Tianjin University.We analyze some factors facing the English teaching from several aspects,including teacher factor,student factor,teaching goal factor,teaching mode and textbook factors).Each of these factors has a great impact on the smooth implementation of full English teaching course,and we put forward some relevant solutions to provide reference for future teaching reform.Meanwhile, according to the school's own teaching status and characteristics,we have developed some measures and plans for each developing stage,and put forward the expected results.Keywords:globalization；english teaching course；e-learning teaching platform；teaching reform；environmental catalysis1引言随着我国经济的不断发展，全球化进程的不断深入，我国教育国际化的步伐也开始加快。
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材料分析方法天津大学
篇一：材料分析方法案例(天津大学)
聚苯胺（Pani）米纤维的制备和表征
一、引言
近年来,一维微/纳米结构的聚苯胺(Pani),如微/纳米棒、线、管及纤维等,由于在传感器及
其它的微/纳米器件等领域具有很好的应用前景,因此备受科学家们的关注。
一维微/纳米结构聚苯胺的合成方法可以采用径迹蚀刻聚合物膜和多孔氧化铝膜等为模板的硬模板法;也可以用液晶、聚电解质、胶束、表面活性剂等软物质为模板的软模板法,以及最近报道的界面聚合法及晶种法[63～66]。
聚苯胺(Pani)最早由macdiarmid[67]在酸性条件下使苯胺聚合而获得,具有电导率高且可调、密度小、原料价廉易得、易于合成等优点,在显示器件、二次电池、电磁屏蔽、气体分离、非线性光学器件等方面具有广阔的应用前景[68,69]。
然而,聚苯胺由于具有高度芳香性、较高的化学稳定性和热稳定性的结构,导致其不溶不熔,难以加工应用。
将纳米技术如静电纺丝方法等引入聚苯胺材料中,不仅能解决加工成型问题,而且还能使其集导电性和纳米效应于一体。
二、静电纺丝技术制备Pani纳米纤维
2.1试剂和仪器
2.1.1主要试剂
聚丙烯腈(=90,000nm)分析纯北京益利精细化学品有限公司苯胺（ani）分析纯广东汕头市西陇化工厂过硫酸铵（aPS）分析纯北京化工厂n,n-二甲基甲酰胺分析纯天津天泰精细化学品有限公司
无水乙醇分析纯北京化工厂
2.1.2主要仪器
magna560FT-iR红外光谱仪、Rigakud/max2500VPcX射线衍射仪、拉曼光谱（FT-
Raman）、HitachiS2570扫描电子显微镜、d2F-6050真空干燥箱（上海精宏实验设备有限公司）、SRJX-4-13单相自动温控电炉(沈阳电炉厂)、dJ-1电动搅拌器（山东省鄄城华鲁电热仪器有限公司）、cHJ-1磁力恒温搅拌器（上海南汇电讯器材厂）、Ja20XXn电子天平（上海精密科学仪器有限公司）。
自组装了一台纺丝装置。
2.2实验过程
取上一章介绍制备的纤维毡，先将纤维毡连同铝箔纸用剪刀剪成适当大小，然后将铝箔纸用尖嘴医用镊子小心撕掉，得到单纯的Pan/Pani 前躯体纤维毡。
将其平铺在坩埚或方舟内，放置于马弗炉中，开始加热。
热处理在本文中是一个关键的步骤，升温速率的控制决定着氧化物纤维生长的形貌。
经过大量的实验研究，我们最终确定升温速度应该控制在约20°c/h，当温度上升至300°c，350°c，400°c，450°c时分别在这些温度下保持3h并且取样表征。
3结果与讨论
样品在热处理中发生了很大的变化，处理前是深紫色的纤维，300°c
时体积明显收缩，
颜色加深，当达到350°c时，颜色变成灰褐色，以后，样品颜色也不再发生变化。
随着温度的升高，样品体积逐渐收缩，直至消失。
因Pan和Pani都为高聚物，加热到一定温度都会氧化分解，但Pan要比Pani的热分解温度低很多，我们就利用这个温度差值制备Pnai纳米纤维。
3.1扫描电镜（SEm）
图4-1不同温度处理的Pna/Pani复合纤维的样品扫描电镜照片：(a)300°c(b)350°c
(c)400°c(d)450°c
经过不同温度煅烧的纤维的形貌如图4-1。
其中4-1(a)为煅烧到300°c 的纤维，由扫描电镜的照片可以看出Pna/Pani复合纤维直径较大，直径大约为500纳米左右，表面相对光滑，彼此没有交联。
而由经过煅烧后的2-4(b)可以看出，由于纤维中的Pan逐渐分解，纤维产生非常明显的收缩，直径由原来的500nm减小到约400nm。
纤维在热处理过程中，除了体积上的明显收缩以外，纤维表面不再光滑，并且有一定的交联。
烧至400℃，纤维开始断裂，纤维变得粗细不均，有团聚迹象。
烧至450℃，纤维彻底变成微米片。
基于以上变化，我们认为变化是这样的，Pna/Pani复合纤维在煅烧前后起结构模板作用，通过缓慢控温氧化除去了Pan使Pani在缓慢分解后仍保持纤维状。
但煅烧至450℃纤维成为了微米片，这是由于Pani在高温分解所致。
3.2红外光谱
(FT-iR)
图4-2不同温度处理的Pna/Pani复合纤维的红外光谱：(a)400°c(b)350°c(c)300°c
(d)Pan/Pani(e)Pan
图4-2不同温度处理的Pna/Pani复合纤维的样品400°c、350°c、300°c、Pan/ani复合纳米纤维、纯Pan纳米纤维红外的结果，通过这些含有不同物质纤维样品的红外谱图，我们可以看出，随着处理温度的不断升高，Pan逐渐分解，我们可以明显的发现，Pan的2240cm-1处的c-n振动峰的消失，证明Pan已经完全分解。
对比图中（a）（b）、（c）谱线，我们发现随着温度的逐渐升高，1374.8cm-1处Pan的特征峰逐渐消失，当温度达到400℃时，在1304.1cm-1处出现了一个归属于Pani醌环上c-n伸缩振动峰，825cm-1、1611cm-1、3246.3cm-1处出现了Pani的对位二取代苯上c-H弯曲振动峰、醌环上的c-H弯曲振动峰、醌环上的n-H伸缩振动峰。
这表明在热处理到400℃时，Pan 已除去了，同时获得了Pani纳米纤维。
3.3X-射线粉末衍射
(XRd)
图4-3不同温度处理的Pna/Pani复合纤维X-射线粉末衍射：(a)300°c(b)350°c
(c)400°c(d)450°c
纤维的X-射线粉末衍射(扫描范围2θ=5°-90°)见图4-3。
由图中可以看出在2θ=20°附近有一个包络，这个包络归属于Pna/Pani复合纤维中
Pan的半结晶峰，晶面为(100)面。
但在这个包络上包含了两个明显峰，分别位于2θ=22.6°和2θ=25.8°处。
2θ=22.6°是Pan的特征峰，由图中可以看出随着温度的升高，此峰在逐渐的消失，说明Pan在升温的过程中在不断地氧化消失。
2θ=25.8°是Pani的特征峰，在升温的过程中此峰强度并无明显变化，但与2θ=22.6°的相对峰强在增加，这一结果表明由于经过煅烧，Pan在不断消失，Pani并无明显变化。
3.4拉曼光谱（Raman）
不同温度处理的Pna/Pani复合纤维的激光拉曼光谱见图4-4。
拉曼光谱能够反映物质结构和化学键性质等物质内部的微观信息。
在本工作中，使用1064nm钕激光器。
由图中可以看出，一个位于1362.1cm-1拉曼散射峰，随着温度的不断升高，峰的相对强在不断的降低，这个散射峰是属于Pan的特征拉曼散射峰。
另一个位于1486.5cm-1的拉曼散射峰是属于Pani醌环上c=c的伸缩振动峰。
可以看出随着温度的升高，此拉曼散射峰并没有太的的变化。
由此我们可以推断出，经过煅烧，Pan在不断消失，Pani还存在。
4小结
本次实验应用溶胶-凝胶法与静电纺丝技术相结合的方法，利用Pan/Pani复合纤维为模板，通过控温缓慢氧化分解，在适当条件下制备了Pani纳米纤维。
从iR曲线看出当温度达到400℃时，在1304.1cm-1处出现了一个归属于Pani醌环上c-n伸缩震动峰。
XRd 显示出在2θ=25.8°的Pani的特征峰在升温过程中并无减弱迹象，但2θ=22.6°的Pan的特征峰却在明显减弱。
Raman谱图显示出了Pani。