仿生低阻力医用缝合针设计与刺穿过程的数值模拟

针对医用缝合针缝合过程产生的刺穿阻力会对软组织造成损伤且刺穿阻力越大损伤程度越高的问题，提出了低阻力医用缝合针仿生模型。以鼠李科植物酸枣树（Ziziphus jujube）钩刺为仿生原型设计针尖锥度/半径、针体曲率等，并在针体表面设置竖条纹凹槽，形成仿生低阻力医用缝合针；采用LS-DYNA软件与库伦摩擦模型进行仿生低阻力医用缝合针刺穿皮肤软组织过程的数值模拟。结果显示，竖条纹凹槽针体可使仿刺尖锥度/半径与刺体曲率的低阻力医用缝合针的刺穿阻力降低34.24%~58.48%，仿刺尖锥度/半径的低阻力医用缝合针的刺穿阻力降低30.26%~49.86%；采用数控精细加工技术制备仿生低阻力医用缝合针并进行功效测试，其刺穿带皮猪肉过程的刺穿阻力可降低43.02%。研究结果明确了医用缝合针形貌结构特征对刺穿阻力的影响规律，为低阻力医用缝合针仿生设计提供了理论参考。     

浸渍硼化物制取陶/炭复合材料的研究

选择以硼化物为成分的浸渍液制取陶／炭复合材料并对浸渍液进行了优选,测定了材料的物理性能对陶瓷层的形态进行了电子探针分析·用此方法处理了电炉炼钢用石墨电极并在钢厂进行了考核·对硼化物浸渍制取陶／炭复合材料的抗氧化机理进行了探讨·研究结果表明,炭材料经优选硼化处理后其氧化起始温度可以提高到１１７７Ｋ,经浸渍后的石墨电极在钢厂应用可使其消耗降低１２％·     

碳纤维毡增强聚丙烯复合材料的力学性能

将长碳纤维开松针刺成毡,并通过双钢带压机制备了碳纤维毡增强聚丙烯复合材料(CFRPP),考察了碳纤维长度、含量、纤维毡的针刺及针刺类型、基体改性等因素对复合材料力学性能的影响,并对复合材料断面进行了扫描电镜观察以分析CFRPP界面结合情况。结果表明:实验范围内的纤维长度对碳纤维增强复合材料的力学性能基本没有影响;复合材料综合力学性能最佳的碳纤维质量分数约为30%;碳纤维毡经三角形针针刺后复合材料的拉伸性能得到较大幅度提高;相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(MPP)能够改善碳纤维与聚丙烯的界面结合,提高复合材料的力学性能,其最适宜的相容剂MPP的质量分数约为20%;将长度为80mm的碳纤维用三角针刺成毡后,以MPP改性的聚丙烯(wMPP=20%)浸渍制备得到碳纤维质量分数为30%的复合材料,拉伸强度为203.3 MPa,拉伸模量达16.6GPa,弯曲强度为223.2 MPa,弯曲模量达到12.0GPa,缺口冲击强度为752.2J/m。     

玻纤织物增强混凝土界面黏结性能的试验研究

利用MTS万能试验机进行了纤维束的静态拔出试验,分别研究了不同的埋置深度、温度及纤维织物表面改性对耐碱玻璃纤维织物与水泥基体间黏结性能的影响.试验结果表明:玻璃纤维织物与水泥基体的黏结性能与纤维束埋深、纤维织物改性及温度条件存在一定的相关性.在常温条件25℃时,随着纤维束埋置深度的增大(15～25 mm),纤维束的拔出刚度、极限拔出力和拔出功不断增大,等效黏结强度反而呈现减小趋势.在相同的埋置深度(15 mm)下,随着温度的升高,纤维束的拔出刚度和极限拔出力不断降低.温度在25℃至300℃范围时,浸渍环氧树脂或者黏砂处理均能提高纤维束的极限拉拔承载力,且表面黏砂相比浸渍环氧树脂具有更好的增强效果.然而,当温度在400℃和500℃范围变化时,表面浸渍环氧树脂和黏砂对提高玻璃纤维束的极限拔出力影响不太显著,而在一定程度上降低了极限拔出力.     

C/C和C/C-SiC复合材料的氧化及烧蚀性能

用液相浸渍．裂解聚硅烷工艺制备了C／C-SiC复合材料，对比了C／C与C／C-SiC复合材料的氧化及烧蚀性能，用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了氧化与烧蚀前后的微观结构及物相变化．结果表明：C／C-SiC复合材料使C／C复合材料的氧化起始温度从500℃提高到700℃；在600℃和700℃恒温氧化条件下，C／C-SiC复合材料比C／C复合材料的氧化速率分别降低38％和47％，失重率分别降低35％和47％；C／C-SiC复合材料的耐烧蚀性能优于C／C复合材料．     

MWCNT对玻纤复合材料界面黏合性及其影响机制

通过超声浸渍法将改性多壁碳纳米管(MWCNT)均匀分布于玻纤织物(GFf)表面,得到MWCNT-GFf预增强体,解决基于树脂传递原理制备含MWCNT玻纤复合材料中出现MWCNT被织物阻挡的难题,得到性能稳定的含MWCNT玻纤复合材料。利用万能材料试验机、动态热机械分析仪、场发射电镜等手段,研究复合材料层间剪切性能及MWCNT对其黏合性能的影响机制。结果表明:与GFf复合材料相比,含MWCNT玻纤复合材料层间剪切力可提高约40%,界面黏合强度明显提高。适量氨基硅烷(KH550)可促进MWCNT在MWCNT-GFf上分布均匀,提高层间和纤维之间的界面黏合。MWCNT明显提高了玻纤表面粗糙度,部分可形成似"倒刺"结构,提高复合材料的界面黏合性。过量MWCNT或过量KH550反而降低复合材料的界面黏合性。     

Kevlar纤维的结构、性能及其应用

本文概述了 Kevlar 纤维的大分子结构、超分子结构及其物理、化学、机械性能(力学、耐热、耐光、耐辐射、溶解性、吸湿性等等),并介绍了 Kevlar 纤维在帘子线、编织物、复合材料等方面的应用。     

深冷高压储氢气瓶复合材料层低温力学性能分析与优化

为提高深冷、高压双重极端工况作用下复合材料层的低温力学性能，根据层合板理论构建了深冷高压储氢气瓶复合材料层力学分析模型.通过计算热力耦合作用下多层缠绕结构的各向应力，研究横向弹性模量和纤维缠绕角度对复合材料层低温力学性能的影响.以容积140 L、压力35 MPa的气瓶为研究对象，结果表明，当横向弹性模量由14 GPa降低到5 GPa,复合材料横向应力减小68.37%,降低了基体受力失效风险；在0～50°范围内，复合材料横向应力随着螺旋缠绕角度的增加而减小，螺旋缠绕层可承载环向应力由68.18 MPa提高到424.13 MPa.横向弹性模量的降低和螺旋缠绕角度的增加使得各缠绕层的Tsai-Wu失效准则系数下降，有利于提高复合材料层的低温力学性能，减少碳纤维缠绕层数.     

溶洞高度影响嵌岩桩轴力传递及桩侧超载响应试验

岩溶区基桩常刺穿不同高度的溶洞,承受桩顶竖向荷载或者单侧超载,但荷载传递机制尚不十分清楚.针对此状况,设计杠杆加载装置,测试刺穿不同高度溶洞桩顶部加载时的桩身应变及桩顶自由时单侧超载下桩身应变、土压力和侧移,获得穿洞桩的轴力传递规律和单侧超载响应.结果表明：1）桩顶竖向荷载作用下,基桩从土层或溶洞进入岩层前,轴力-深度...     

C/C复合材料的浸涂抗氧化性能

采用不同浸渍工艺浸涂C/C复合材料 ,研究了不同浸渍剂浸渍后试样的抗氧化效果 ,以及常压浸渍和抽真空 加压浸渍对C/C复合材料抗氧化性能的影响 .研究结果表明 :材料浸渍磷酸盐后其抗氧化性能可得到明显改善 ,用磷酸盐加压浸渍是提高C/C复合材料抗氧化性能的一种有效途径 ;常压浸渍处理时 ,在所使用的 3种浸渍溶液 (A溶液、Z溶液、M溶液 )中 ,经Z溶液处理的试样其抗氧化性最好 ;浸渍了A溶液、Z溶液的试样的氧化失重曲线 ,其最佳抽真空 加压浸渍压力分别为 0 .8,1.2MPa .     

不同改性方法对竹塑复合材料拉伸性能的影响

研究了纳米碳酸钙浸渍改性对单根竹纤维表面碳酸钙附着情况、拉伸性能以及竹纤维/聚丙烯复合材料拉伸性能的影响,并将改性效果与纳米碳酸钙原位沉积改性进行对比。结果表明,纳米碳酸钙浸渍改性可以使碳酸钙颗粒均匀填充竹纤维表面微孔、褶皱等缺陷部位,附着的碳酸钙颗粒粒径均匀,分散性较好,附着量达到21.39%。经浸渍改性的单根竹纤维力学性能有所提高,拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率分别提高了15.98%、22.15%和5.21%,但提高幅度低于原位沉积改性。分别将纳米碳酸钙浸渍、原位沉积改性竹纤维与聚丙烯薄膜制成竹塑复合材料,通过断面形貌观察发现两种改性方法均可改善竹纤维与聚丙烯的界面结合性能,复合材料拉伸性能相应提高,浸渍改性使复合材料拉伸强度和弹性模量分别提高了6.95%和15.80%,原位沉积改性分别提高18.68%和25.41%。虽然浸渍改性效果低于原位沉积改性,但工艺更简单。     

缝纫工艺对缝纫复合材料弯曲性能的影响

采用不同的缝纫方式、缝纫密度、缝纫线种类、缝纫线线密度对Kevlar纤维毡进行缝纫,制成预制件,经过真空辅助树脂传递模塑(VARTM)方式对缝纫预制件固化成型.测试结果表明,随着缝纫密度增大,缝纫复合材料的弯曲性能单调降低;在缝纫密度相同的情况下,缝纫的行距比针距对弯曲性能的影响大;缝纫线的直径越大,缝纫后复合材料的弯曲性能下降幅度越大;而缝纫线种类对弯曲性能影响不大.     

浸渍工艺对陶/炭复合材料抗氧化性能的影响

采用不同浸渍工艺制取陶／炭复合材料,研究浸渍量与浸渍时间的关系,常压浸渍、真空浸渍、加压浸渍及真空加压浸渍工艺对陶／炭复合材料抗氧化性能的影响,并对影响抗氧化性能的因素进行分析·研究结果表明:采用真空加压浸渍工艺为最佳工艺,形成的陶瓷量大,陶瓷层厚,可大幅度提高复合材料的抗氧化性能·     

Zero thermal expansion in YbGaGe due to an electronic valence transition

Most materials expand upon heating. Although rare, some materials expand on cooling, and are said to exhibit negative thermal expansion (NTE); but the property is exhibited in only one crystallographic direction. Such materials include silicon and germanium at very low temperature (<100 K) and, at room temperature, glasses in the titania-silica family, Kevlar, carbon fibres, anisotropic Invar Fe-Ni alloys, ZrW2O3 (ref. 4) and certain molecular networks. NTE materials can be combined with materials demonstrating a positive thermal expansion coefficient to fabricate composites exhibiting an overall zero thermal expansion (ZTE). ZTE materials are useful because they do not undergo thermal shock on rapid heating or cooling. The need for such composites could be avoided if ZTE materials were available in a pure form. Here we show that an electrically conductive intermetallic compound, YbGaGe, can exhibit nearly ZTE--that is, negligible volume change between 100 and 400 K. We suggest that this response is due to a temperature-induced valence transition in the Yb atoms. ZTE materials are desirable to prevent or reduce resulting strain or internal stresses in systems subject to large temperature fluctuations, such as in space applications and thermomechanical actuators.     

加固用CFRTP模压成型工艺及片材力学性能研究

针对传统的混凝土结构加固用纤维增强热固性复合材料的一系列缺点，提出用热塑性树脂来制备加固用复合材料．并且研究了连续芳纶纤维Keylar49增强热塑性树脂基复合材料的模压成型工艺和片材力学性能．所研制的复合材料力学性能达到国外现有加固材料指标．纤维和片材的SEM照片表明该材料的破坏是韧性破坏，且纤维和树脂存在最佳配比，在该配比下树脂能良好地浸润纤维束．     

铸渗法制备金属基表面复合材料的研究现状与进展

铸渗技术是近年来发展起来的一种制备金属基表面复合材料的新技术。对铸渗金属基表面复合材料的形成机理，铸渗成型工艺、铸渗技术的研究和应用现状进行了综述，指出了该项技术目前还存在的若干问题，并对其今后的发展方向进行了展望。     

Preparation and performances of bulk porous Al foams impregnated with phase-change-materials for thermal storage

Shape-stabilized phase change materials (PCMs) exhibit desirable thermal storage properties and are used for energy conservation systems. This study is focused on the preparation and thermal-/dynamic-mechanical properties of the bulk porous Al foams impregnated with organic PCMs such as paraffins and stearic acid. The results indicated that the new shape-stabilized PCMs composites could be produced by a simple and eco-friendly constant-pressure impregnation method. The filling fraction of PCMs was approximately more than 80% for the impregnated samples with vacuuming or without vacuuming. The shape-stabilized PCMs/Al-foam composites exhibited considerable latent thermal storage potential for good interface, desirable phase-change temperature range and latent heat values (72.9 kJ/kg for the paraffin/Al-foam composite and 66.7 kJ/kg for the stearic acid/Al-foam composite). Moreover, the impregnation of PCMs improved the dynamic-compression yield strength, durability and resistance to oxidation of Al foams and made its ideal energy-saving materials.     

平头弹低速侵彻黏土的数值模拟研究

为研究平头弹低速侵彻黏土规律,采用ANASYS AUTODYN程序对不同横截面积的弹体在不同初速度下侵彻黏土进行了数值模拟。侵彻深度和弹道的形状与试验结果吻合。对平头弹侵彻深度的分析结果表明:对同一型号弹体,最终侵彻深度与弹体初速呈线性关系,即侵彻深度随弹体初速增加而线性递增。在相同的侵彻初速度下,弹体直径每增加一倍,引起侵彻深度增量基本相同。     

Kevlar布层间及钢板单搭接黏结性能的试验研究

为了研究Kevlar纤维布层间以及纤维布与钢板单搭接的黏结性能,利用MTS微机控制电子万能试验机,分别对双层Kevlar 49纤维布和Kevlar 49纤维布/钢板单搭接剪切接头的力学性能进行测试.结果表明,双层Kevlar 49纤维布、Kevlar 49纤维布/钢板单搭接剪切接头试样的有效黏结长度分别为25mm和50mm.在有效黏结长度范围内,两种单搭接接头的黏结力均随着黏结长度的增加而增加,但增加幅度逐渐减小,当达到有效黏结长度时,黏结力达到最大值;黏结应力随着黏结长度的增加逐渐降低.本研究结果为土木工程结构补强所用Kevlar纤维布的合理黏结长度提供参考数据.