防护材料抗微生物悬浮液和血液穿透性能的评价

目的对生物防护材料抗微生物悬浮液和人工合成血液的穿透性能进行评价,为高危生物污染环境作业人员防护服的研制提供科学依据。方法参照ISO 16604测试方法,以噬菌体Ph-iX174、脊髓灰质炎病毒、枯草杆菌黑色变种芽孢及白色念珠球菌作为挑战微生物、人工合成血液作为渗透样品,检测TPU膜、TPU膜复合材料和PU涂层3种生物防护材料抗微生物悬浮液和人工合成血液的穿透性能。结果在常压和不同正压条件(1.75、3.5、7、14、20 kPa)下,分别经3种防护材料阻留作用5 min,均未检测出噬菌体Ph-iX174、脊髓灰质炎病毒、枯草杆菌黑色变种芽孢、白色念珠球菌,也未见人工合成血液穿透现象。结论该生物防护材料具有抗微生物悬浮液和人工合成血液穿透的功能,可用于相关防护服的制作。

湿热环境下不同挖补构型层合板振动特性分析

通过理论推导和有限元仿真探究了自由边界条件下,不同损伤深度阶梯挖补修理层合板在不同温度和含湿量情况下的振动特性。基于Voklkersen胶接接头模型并考虑湿热效应的影响得出修理层合板的运动平衡方程,通过推导得到修理层合板的振动特征方程。在ABAQUS软件中建立了不同挖补深度层合板的有限元模型并通过试验验证,在不同温度、含湿量条件下,分析挖补层数、附加铺层数和搭接长度对振动特性的影响。研究结果表明:修理层合板固有频率增幅随挖补层数的增加而增加;含有附加铺层的层合板可以更好地维持固有频率,且两层附加补片的效果优于一层附加补片的效果;非穿透修理构型层合板的固有频率随搭接长度增加而增加;对于穿透修理构型层合板,其固有频率更易受到温度、含湿量和搭接长度影响,在高温干态环境(T=100℃、C=0%)下,当搭接长度在1.5~9 mm之间变化时,搭接长度为4 mm的穿透修理构型层合板固有频率最低。

湿热环境下含分层损伤碳纤维/环氧树脂层合板振动特性

通过模态实验和有限元模拟研究了自由边界条件下T700-100/7202K-38碳纤维/环氧树脂复合材料层合板在湿热环境下的振动特性。对不含分层、不同分层位置和不同分层角度损伤的层合板进行了湿热振动实验。基于湿热等效原理,通过ABAQUS软件建立了层合板有限元模型,将仿真结果与实验值对比,验证了模型的正确性。实验和仿真结果表明:湿热效应对层合板固有振型影响不大,但会使复合材料层合板各阶固有频率值下降,湿热效应对层合板一阶固有频率影响最大;层合板分层损伤也会改变其振动特性,当分层从层合板表面向层合板中面层移动时,层合板固有频率受湿热效应影响越来越大;分层角度为90°时,层合板固有频率值下降最多。

复合材料螺栓干涉连接摩擦系数影响研究

干涉连接有助于改善机械连接接头的力学性能,在金属构件中得到了广泛应用,并逐渐推广至复合材料。干涉连接的螺栓初始直径大于孔径,通过螺杆与孔的装配在孔周产生干涉应力,从而改变连接接头在承力时的应力状态。干涉应力的分布不仅与螺栓和孔的材料有关,还受界面摩擦力的影响。本文以碳纤维增强和玻璃纤维增强树脂复合材料为对象,建立螺栓干涉连接有限元模型,对界面摩擦系数分别为0、0.1和0.2时的孔周应力进行分析。研究结果表明:摩擦系数对孔周径向应力和周向应力的分布趋势影响较小,对数值影响较大;减小摩擦系数有助于降低周向应力水平,但会引起径向挤压应力水平的上升。

生物防护服穿透性噬菌体指标筛选

目的研究PhiX-174、f2、MS2 3种噬菌体的生物学性质,为生物防护服抗微生物悬浮液穿透性能评价选择合适的指示噬菌体。方法从噬菌体形态大小、繁殖能力、耐压性及其所形成噬菌斑的特征等方面,对PhiX-174、f2、MS2 3种噬菌体的生物学性质进行观察。结果 PhiX-174形成噬菌斑最大、形成时间最短,培养5 h后,噬菌斑直径可达2.57 mm,繁殖能力最强,4 h即可迅速增殖到1.67×1010 PFU/mL,最终可达1012 PFU/mL以上,3种噬菌体大小相当,直径均为25 nm左右,远小于人类血源性病毒和呼吸道病毒,均有一定耐压力,在1.75、3.5、7、14、20 kPa下作用5 min后,均未见噬菌体滴度明显减少。结论噬菌体PhiX-174最适于作为生物防护服尤其高危生物污染环境作业人员防护服抗病毒效果评价的指示病毒。

含穿透型损伤层合板修理构型的湿热振动特性

通过理论推导和数值仿真研究了湿热效应对碳纤维复合材料层合板不同修理构型的振动特性影响。基于哈密顿原理和一阶剪切变形理论,同时考虑温湿度场的等效原理建立了湿热环境下多自由度复合材料层合板的本构方程,并利用有限元法推导了层合板在湿热作用下的振动控制方程。利用商用软件ABAQUS建立了阶梯型胶接修理模型,从振型分析的角度对比了含、不含附加补片的单/双面胶接修理构型的振动特性,并讨论了温度、湿度、温湿度对不同修理构型振动特性的影响。结果表明:湿热效应影响下铺设附加补片可避免胶接区域局部变形过大,在提高结构的刚度和稳定性的同时延缓湿热屈曲现象的发生;含有附加补片的双面胶接修理构型可避免结构产生附加弯曲,提高修理后结构的稳定性;温湿环境共同作用比湿环境、热环境单一作用对复合材料层合板固有频率的影响大,且含附加补片的双面胶接修理构型较单面胶接修理构型对温湿度影响的敏感性低。