分形多孔介质渗透率与孔隙度理论关系模型

基于多孔介质微观孔隙结构的分形特征、毛管模型和Poiseuille方程建立了计算分形多孔介质宏观物性参数渗透率与孔隙度的理论模型,给出了二者之间新的理论关系式.分形多孔介质宏观物性参数及其关系式是多孔介质微观孔隙结构分维数、分形系数和微观结构参数的函数,不包含任何经验或实验常数.定量分析了多孔介质微观孔隙结构分维数、分形系数和微观结构参数对分形多孔介质宏观物性参数及其关联式的影响.理论计算结果与实验结果存在较好的一致性,表明理论模型是有效的.     

多孔介质微观结构的随机动力学构建方法

针对多孔介质建模的复杂性,从随机动力学的朗之万方程出发,引入概率的影响,建立构造随机多孔介质的微观生长模型.通过不同的初始固相分布,该模型可以演化出各种不同性质的多孔介质微观结构.由于考虑了颗粒之间的作用力,模型生成的多孔介质与自然界真实的多孔介质更为接近,存在连通和不连通的孔隙结构,孔道迂回曲折.通过对多孔介质微观流动的数值模拟,验证该模型的实用性、可行性.     

气体发泡PLA/PS共混高聚物制备组织工程支架研究

相互联通的三维可控孔隙结构是组织工程支架材料设计的关键.介绍了一种通过气体物理发泡工艺制备多孔生物支架材料的方法,研究了对不可共混的双相高分子材料聚乳酸与聚苯乙烯进行可控发泡的设计,发泡后经溶蚀工艺处理得到相互联通的孔隙结构.成骨细胞种植实验结果显示,细胞在支架中生长情况良好,经2周培养初步表现出在三维空间蔓延传递生长的特征,表明此方法为制备三维可控多孔类组织工程支架材料提供了一种有效设计途径.     

有效应力下多孔介质微观结构的分形特征

以分形几何理论为基础,建立了有效应力的分形计算模型,分析和讨论了多孔介质微观结构和有效应力之间的关系,从微观角度上揭示有效应力对多孔介质孔隙结构的影响规律。研究结果表明:有效应力的分形计算模型可以描述有效应力与多孔介质微观结构之间的关系;随着有效应力的增大,多孔介质的分形维数呈指数增加,孔隙度呈指数递减,多孔介质中孔隙数呈指数递减趋势,孔隙平均半径呈减小趋势。     

金属纤维多孔烧结板复杂网状模型的主动设计及传输特性仿真

提出一种针对金属纤维多孔烧结结构的主动设计方法。该方法基于Micro-CT扫描,对金属纤维多孔烧结板在不同工艺参数下模压成形样本进行三维重建,对其骨架网络的微观分布特征进行统计分析;提出与烧结板成形规律相映射的概率分布模型及参数驱动设计方法;基于该主动设计模型,采用计算流体力学仿真探究不同微结构分布特征对其流体传输特性的影响机制。研究结果表明:在正态分布概率密度函数控制下,主动设计模型中纤维段长度、角度分布规律与实测结果基本吻合;纤维板纤维孔隙结构对流体流速有增强效果且随孔隙率升高呈递减趋势;在相同入口流速条件下,压降随烧结板孔隙率升高呈递减趋势;烧结板内流体流速增强效果随正态分布方差的减小呈增加趋势。     

增材制造医用多孔钛合金研究与应用现状

钛合金具有良好的力学性能和生物相容性,被认为是一种理想的植入体材料。但致密钛合金的弹性模量较高,在植入人体后与骨之间存在应力遮挡现象,易引发植入体松动。采用增材制造技术制备的多孔钛合金能够很好地解决这一问题。从多孔结构的设计方法与增材制造的原理入手,综述了增材制造多孔钛合金在力学性能方面的研究现状以及在生物医疗领域的研究与应用进展,并对其未来的发展趋势进行了展望,指出今后可在以下4方面对医用多孔钛合金展开深入研究：1）研发更先进的成型设备以提高多孔钛合金的成型质量与成型效率;2）对多孔结构进行仿生化设计,将高力学性能与高生物性能有机结合;3）通过对Gibson-Ashby模型进行修正,可获得更为准确的力学性能预测结果;4）开发新型钛合金材料以提高多孔钛合金的生物相容性。     

分形多孔材料双尺度孔隙内气体脱附扩散过程数值模拟

为了研究多孔材料内气体脱附、扩散规律,结合实际多孔材料的结构特征,利用分形布朗运动模型(FBM)构造出由宏观孔隙和固相基质组成的三维各向同性和各向异性的分形多孔材料.基于格子Boltzmann方法(LBM)在2个空间尺度上建立气体在宏观孔隙中扩散和在固相基质内微观孔隙中脱附、迁移的数值模型.通过数值模拟,研究了多孔材料的吸附量和结构特性对其脱附、扩散过程的影响.结果表明:微观孔隙内较小的吸附量会造成脱附过程中气体向宏观孔隙内迁移速度降低,从而造成宏观孔隙内气体浓度减少;对于不同分形特性的多孔材料,较高的Hurst指数会提高宏观孔隙的等效扩散系数并降低多孔材料的比表面积,从而降低宏观孔隙内的瞬态气体浓度.     

从郎之万方程出发建立多孔介质微观模型

岩土类多孔介质宏观物理力学性质是岩土工程界关注的焦点,其关键是岩土类多孔介质本身的复杂的微观结构。综述了当前多孔介质建模的研究现状,简要分析了各种模型建立方法的优势和劣势。针对多孔介质建模的复杂性,从随机动力学相分离过程的朗之万方程出发,将多孔介质的形成过程看作是固相粒子和孔隙相粒子相互作用演化的结果,建立了构造随机多孔介质的微观生长模型。通过不断向空间播撒固相粒子和孔隙相粒子控制多孔介质的演化过程,同时计算了不同参数条件下演化过程中多孔介质孔隙率、欧拉数以及分形维数的变化趋势。由于考虑了固体相和空隙相粒子之间的相互作用力,本模型生成的多孔介质与自然界真实的多孔介质更为接近,存在连通和不连通的孔隙结构,孔道迂回曲折。通过与真实样品的微观结构的比对,验证了本模型的实用性,可行性。     

激光选区烧结多孔堇青石陶瓷微观结构及性能

针对传统加工方式复杂结构多孔堇青石陶瓷零件难成形问题,提出采用激光选区烧结(SLS)成形复杂宏观多孔堇青石(2MgO·2Al_2O_3·5SiO_2)陶瓷,利用高温烧结对有机粘结剂的烧损作用成形微观多孔,以获得宏、微观孔并存结构.通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)表征SLS成形陶瓷的微观形貌及相特征,并研究SLS工艺及高温烧结温度对陶瓷强度及孔隙率的影响规律.SEM结果显示:SLS成形的多孔陶瓷初坯存在大量不规则孔隙,经过高温烧结后孔隙因为有机粘结剂的分解而增多,然后随高温烧结温度的升高孔隙逐渐减少.XRD分析结果表明:堇青石经SLS和高温烧结温度1 400℃以下时其相组成无明显改变,高于1 450℃时,出现部分分解,得到MgO相.SLS初坯抗压强度达1.54MPa,经1 400℃高温烧结4h其强度达到13.77 MPa.最后,应用优化工艺成形出传统工艺难以制造的复杂多孔堇青石陶瓷.     

多孔Ti-45Nb合金的微观组织与力学性能研究

新型多孔Ti-Nb合金因为具有良好的生物相容性,在硬组织植入材料领域中受到关注。本文利用纯Ti和Nb粉采用粉末烧结法制备多孔Ti-45Nb合金。通过造孔剂NH4HCO3调控多孔钛合金的孔隙度、孔隙尺寸、孔隙形貌、弹性模量和抗压强度。研究结果表明:随着造孔剂含量的增加,多孔Ti-45Nb合金的孔隙度和孔隙尺寸增大,孔隙连通性增加;弹性模量和抗压强度减小。多孔Ti-45Nb合金的孔隙特性和力学性能满足硬组织植入材料的基本要求。     

Fabrication and characterization of a PAM modified PHBV/BG scaffold

In order to improve the bioactivity and mechanical strength of the scaffold used in bone repair simultaneously, a novel porous PAM-poly （β-hydroxybutyrate-co-β-hydroxyvalerate） （PHBV）/bioactive glass （BG） scaffold was prepared by photo-initiated polymerization. PAM was used to improve the hydrophilicity of PHBV matrix while the BG particles were added to increase the bioactivity and strength of the matrix synchronously. The grafted amide group and Si-O moieties from acrylamide and the added BG were confirmed by Fourier Transform Infrared Spectrometry （FTIR）. The micromorphology of the scaffolds before and after grafting was observed by scanning electron microscopy （SEM）. The resulting images demonstrate that the PAM-PHBV/BG scaffold has a well connected pore structure and appropriate pore size which may be convenient for cells to grow and discharge metabolites. The specific gravity method was used to evaluate the pore property of the scaffold and the result shows that the scaffold has an average porosity up to 82.0%. Mercury intrusion porosimetry （MIP） indicated that the pores of PAM-PHBV/BG scaffold were mainly distributed between 75 and 150 μm. The compressive strength test was adopted to evaluate the mechanical property of the scaffold. The result shows that the PAM-PHBV/BG scaffold has a relatively high compressive strength （0.91 MPa） when compared with the pure PHBV scaffold. Besides, the properties of the pure PHBV scaffold, PHBV/BG scaffold were also evaluated. The newly prepared PAM-PHBV/BG scaffold may be worthy of further studying as a bone repair material.     

纳米HAP/CPP/PLLA骨组织工程支架复合材料降解特性

现有支架材料的降解速率与骨细胞生长、繁殖速率不匹配,在降解过程中支架材料的强度、刚度衰减速率与成骨速率不匹配,支架材料在体内降解的酸性副产物会引起炎症反应.为克服以上困难,采用溶媒浇铸、颗粒滤取与气体发泡相结合的方法制备出纳米HAP/CPP/PLLA骨组织工程支架复合材料;选用生理盐水作为模拟体液进行降解实验,测试该支架复合材料的降解性能,用扫描电子显微镜对其在不同降解时期的微观结构进行观察.结果表明:纳米HAP/CPP/PLLA支架复合材料在降解过程中具有三维、连通、微孔网状结构,并具有良好的降解性能和生物相容性,是比较理想的骨组织工程支架材料.     

76M罐体施工落地式扣件钢管脚手架设计

根据对某结构设计高度为76m的工业混凝土罐体施工组织设计要求,拟采用落地式双排扣件式钢管脚手架,按照现行相关规范对满足构造要求初选脚手架方案中的纵横向水平杆承载力与扰度要求、扣件的抗滑承载力、立杆稳定性和立杆地基承载力以及连墙件的强度、稳定性和连接强度分别进行了施工演算,均符合安全要求。     

Incorporation of Sphingosine 1-Phosphate Loaded Mesoporous Silica Nanoparticles into Poly( L-lactic acid ) Nanofibrous Scaffolds for Bone Tissue Engineering

Controlled release of the functional factors is the key to improve clinical therapeutic efficacy during the tissue repair and regeneration.The three-dimensional(3D)scaffold can provide not only physical properties such as high strength and porosity but also an optimal environment to enhance tissue regeneration.Sphingosine1-phosphate(S1P),an angiogenic factor,was loaded into mesoporous silica nanoparticles(MSNs)and then incorporated into poly(L-lactic acid)(PLLA)nanofibrous scaffold,which was fabricated by thermally induced phase separation(TIPS)method.The prepared scaffolds were examined by attenuated total reflection Fourier transform infrared spectroscopy(ATR-FTIR),scanning electron microscopy(SEM),and transmission electron microscopy(TEM)and compressive mechanical test.The ATR-FTIR result demonstrated the existence of MSNs in the PLLA nanofibrous scaffold.The SEM images showed that PLLA scaffold had regular pore channel,interconnected pores and nanofibrous structure.The addition of MSNs at appropriate content had no visible effect on the structure of scaffold.The compressive modulus of scaffold containing MSNs was higher than that of the scaffold without MSNs.Furthermore,fluorescein isothiocyanate(FITC)was used as model molecule to investigate the release behavior of S1P from MSNsincorporated PLLA(MSNs/PLLA)nanofibrous scaffold.The result showed that the composite scaffold largely reduced the initial burst release and exhibited prolonged release of FITC than MSNs.Thus,these results indicated that S1P-loaded composite nanofibrous scaffold has potential applications for bone tissue engineering.     

砂土单调剪切力学性状的颗粒流模拟

利用离散单元法中的二维颗粒流方法(PFC2D),采用了两种不同接触刚度模型对福建标准砂常规三轴试验结果进行了细观数值模拟,并探讨了不同围压水平下两种接触刚度模型的适用性.研究结果表明:对于Hertz-Mindlin接触模型,细观剪切模量影响数值试样的宏观变形模量,颗粒摩擦系数影响试样的峰值强度,细观泊松比变化对试样宏观响应影响不大.当考虑一个确定围压水平下的三轴试验模拟时,两种接触刚度模型均能得到较理想的结果;而当考虑不同围压条件时,由Hertz-Mindlin接触模型得到的结果要比线性接触模型更加符合实际砂土的性质.     

磁场分布与霍尔电势特性分析

针对霍尔元件在不同磁场以及不同间距的磁钢中所产生的霍尔电势,进行了测试和分析,并且得出结论,利用霍尔元件在磁钢边缘进行相对位移,可实现空间力或空间位移的分解。     

Car Side Structure Crashworthiness in Pole and Moving Deformable Barrier Side Impacts

Introduction Side impact accidents rank high in almost every coun- try. Much research has focused on the development of countermeasures including the vehicle side structure energy absorption[1] and human response[2,3] in side impact events. New composite …     

综合分析脐血流声谱包络特征的方法

采用统计分类法和人工神经网络分类进行分类决策以及采用Ｚ域极点模型进行了极点分布研究，完成了从声谱包络的形态特征和动力学特征两方面综合提取脐血流的信息。研究结果表明，这些方法具有较好的效果。     

异型卡式脚手架防坠落装置的设计与强度校验

针对现有的附着式升降脚手架防坠落装置存在的不足,根据脚手架的结构和安装位置,设计了一种基于速度控制的制动机构——异型卡式防坠落装置。该防坠落装置主要构件是异型卡子和多爪转子,异型卡子具有独特的形状结构。当脚手架慢速提升和下降时,多爪转子作逆时针或顺时针转动,而异型卡子仅小幅摆动;当脚手架急速坠落时,多爪转子与异型卡子互相卡死,防止架体坠落。为验证防坠落装置在升降脚手架坠落时的安全性能,对脚手架主要构件进行了有限元分析与强度校验,结果证明所设计的防坠装置主要构件的强度满足施工需要。     

聚合物微球粒子的自组装制备

采用溶剂置换自组装方法使用聚苯乙烯和聚苯乙烯-嵌段-异戊二烯制备了两种表面结构不同的聚合物微球粒子.SEM和TEM结果表明,采用聚苯乙烯为原料得到了表面光滑的微球,采用嵌段共聚物得到了表面具有波纹结构的微球,表明这种自组装过程是一种高度有秩序的单层分子排列过程.