复杂多边形蜂窝柔性蒙皮非线性行为数值分析

对复杂多边形蜂窝柔性蒙皮结构进行数值仿真,研究在拉伸、剪切、扭转以及弯曲载荷下的柔性蜂窝非线性变形行为,并对无橡胶表层、单侧橡胶表层和双侧橡胶表层的变形及强度进行分析。结果表明:无橡胶表层蜂窝可能在较小载荷下产生较大变形;单侧橡胶表层易使结构不对称,可能导致剪切载荷、扭转载荷下的变形不对称;双侧橡胶表层对抑制结构变形有明显作用;加入橡胶表层可能会使原本零泊松比或负泊松比效应的蜂窝柔性蒙皮表现出正泊松比的情况。

面向工程应用的复合材料结构强度校核模块设计与研发

由于具有高比强度和高比模量的显著优势,复合材料结构日益成为大型航空航天装备轻量化设计的首选材料之一。但在设计与分析过程中,复合材料的强度校核会涉及到大量复杂的公式和运算量,严重降低装备结构的设计效率和研发周期。为提高复合材料强度校核的工作效率,基于国产自主CAE平台HAJIF,研发了适用于复杂工程装备的复合材料结构强度校核模块。该模块紧密围绕复合材料结构分析与校核,提供了层合板、夹层板结构的刚度、强度、稳定性分析流程。各个流程与HAJIF平台的前后置有机融合,从而实现有限元模型、分析结果和强度校核结果的一体化显示。以某型无人机复合材料机翼结构为验证对象,分析结果表明,研发的强度校核模块能够满足复合材料强度校核的基本流程和功能,可实现大型复合材料结构的快速强度校核,明显提高了复合材料结构的校核效率。

3种新型复合树脂材料耐磨性及硬度的体外研究

目的评价3种新型复合树脂材料的耐磨性及硬度。方法选取Solidex、Spectrum、FiltekTM Z350新型复合树脂材料为研究对象,对照组为釉质。在改装的MG-200型摩擦磨损实验机上进行磨损实验。扫描电镜观察摩擦表面形貌。用维氏硬度仪测量4种样本的维氏硬度。用秩和检验和单因素方差分析对磨损量和硬度值进行统计分析。通过直线回归分析的方法来分析3种复合树脂磨损量与硬度的相关性。结果3种复合树脂材料中,FiltekTM Z350显示了最低的磨损量和最高的维氏硬度(P<0.05)。Solidex与Spectrum的磨损量和硬度无显著性差异(P>0.05)。3种复合树脂材料的磨损量与硬度间存在显著的相关性(r=-0.9686)(P<0.05)。扫描电镜下各材料的摩擦表面形貌显示了不同的磨损特征。结论纳米填料复合树脂的耐磨性及硬度优于混合填料复合树脂。

贸易强国建设背景下综合保税区创新发展的困境与突围——以苏州工业园综保区为例

综合保税区是国际贸易、产业合作的重要平台。当前,国际经贸竞争新格局对综保区发展构成较大压力,国内国际双循环对综保区定位提出新命题,新技术革命对综保区监管提供新手段。基于上述观点,本文紧紧围绕“综合保税区创新发展的困境与突围”主题,以全国首家综合保税区苏州工业园综合保税区为研究对象,结合综保区的历史开放基因以及管理现状,分析得出目前综保区发展存在的问题:一是“境内关外”理念亟待转变;二是区内外优惠程度出现“倒挂”;三是监管流程手续繁琐;四是制度体系不够完善。基于以上研究,本文从功能定位、政策供给、海关监管模式、政府联合监管和法律体系等5个方面提出策略建议:一是建立国内国际双向便利的贸易制度体系;二是建立适应高端产业和新兴业态发展的制度环境;三是优化账册管理、便利卡口进出;四是探索信息化联合监管;五是提升依法治理水平。

微流控芯片技术在生命科学研究中的应用

微流控芯片最初起源于分析化学领域,是一种采用精细加工技术,在数平方厘米的基片,制作出微通道网络结构及其它功能单元,以实现集微量样品制备、进样、反应、分离及检测于一体的快速、高效、低耗的微型分析实验装置。随着微电子及微机械制作技术的不断进步,近年来微流控芯片技术发展迅猛,并开始在化学、生命科学及医学器件等领域发挥重要作用。本文首先简单介绍了微流控芯片制作材料和工艺,然后主要阐述了其在蛋白质分离、免疫分析、DNA分析和测序、细胞培养及检测等方面的应用进展。

大规模优化设计在HAJIF系统中的实现

针对分析模型精细化带来的大规模变量结构优化设计问题,深入系统地研究了大规模结构优化设计求解理论,并在HAJIF(航空结构强度分析与优化设计软件系统)中予以实现。HAJIF是一个十分有用的分析及优化软件,然而随着工程问题的日益庞大,该系统表现出设计规模受限的技术瓶颈,从而限制了它的广泛应用。本文通过一系列的理论改进突破了HAJIF系统中的一些关键问题,使得当前系统可处理设计变量达到10万量级。这些方法包括约束删除、约束区域化、变量处理、敏度分析等。

基于增量 迭代算法的SABRE系统非线性分析流程设计

随着大型复杂装备结构分析的非线性问题日益突出,基于线性理论的有限元分析方法已难以满足复杂工程结构设计与研制需求,必须借助非线性有限元方法来获得结构的全状态力学性能。鉴于工程结构对非线性有限元分析的迫切需求,在新架构下的自主CAE软件SABRE系统中,基于增量迭代算法研发了非线性有限元计算流程和相应的功能模块,初步实现了结构非线性分析功能。数值算例表明,研发的分析流程具有较高的精度,可进一步基于该流程进行功能的扩展和性能的提升。

基于HAJIF系统的汽车复合材料防撞梁设计

复合材料具有比强度和比刚度高、性能可设计和易于整体成形等许多优异特性,将其用于汽车结构上,可比常规的金属结构减重25%~30%,并可明显提高车辆性能。与金属结构相比,汽车复合材料A柱、侧围、地板等零部件结构设计过程中强度、刚度及稳定性因素复杂,尤其在复合材料铺层缺乏工程经验时,设计周期较长、设计结果很难快速应用到工程中。针对上述问题,以自主结构CAE软件HAJIF系统为基础,联合其工程材料数据库、强度模型数据库,考虑设计过程中强度、刚度及铺层工艺性等因素,构建了较为完备的汽车复合材料结构分析流程,开发形成了汽车复合材料结构专用分析软件。应用开发的软件,完成了车身复合材料防撞梁的设计及分析。零部件结构性能仿真分析精度与通用商业软件基本相当,研究成果及开发的软件为复合材料结构设计及分析提供了技术及工具基础。

瓷聚体耐磨性的研究进展

自从上世纪60年代美国学者Bowen发明复合树脂以来,复合树脂材料得到不断发展,但耐磨性较差一直是限制其广泛应用的主要因素之一。瓷聚体(ceromer)是上世纪90年代中期开始应用于临床的一种新型复合树脂,机械性能较以往有了很大提高。对瓷聚体耐磨性的研究主要围绕填料、树脂基质以及填料与树脂基质粘合性方面进行,本文就这些方面的研究进展作一综述。

神经干细胞在PLGA、壳聚糖和明胶膜表面的生长规律

目的探索神经干细胞在PLGA、壳聚糖和明胶膜表面的生长规律,寻找适合中枢神经再生的支架材料。方法大鼠胚胎神经干细胞以105/mL密度分别种植于PLGA、壳聚糖和明胶膜表面,观察神经干细胞的生长、分化情况。结果接种后12h神经干细胞在壳聚糖膜表面呈团簇状贴附,在明胶膜表面24h贴附牢固;第2d起明胶膜表面贴附的神经干细胞周围见有突起的分化细胞;第3d壳聚糖膜表面贴附的神经干细胞周围也见有突起的分化细胞,壳聚糖膜部分溶解,明胶膜完全溶解,第5d分化细胞长满膜表面;观察期内PLGA膜表面无神经干细胞贴附,PLGA膜保持完整。结论神经干细胞不能在PLGA膜表面贴附和生长,在壳聚糖和明胶膜表面贴附和分化良好,壳聚糖比明胶更利于神经干细胞贴附,明胶比壳聚糖更利于神经干细胞分化。PLGA、壳聚糖和明胶都不宜单独作为生物支架材料和神经干细胞共同构建中枢神经工程化组织。

PLGA与明胶膜支架材料对神经干细胞生长、分化影响的体外研究

目的:探讨PLGA作为中枢神经组织工程支架材料的可行性。方法:从胎龄14￣16d的Wistar大鼠分离培养获得神经干细胞,以108/L密度种植于PLGA膜、明胶膜和PLGA/明胶膜表面,置37℃、5%CO2培养箱中共培养,观察神经干细胞在PLGA膜、明胶膜和PLGA/明胶膜表面的生长、分化和PLGA的降解情况。结果:培养获得的神经干细胞表现具有自我更新和多相分化能力,能分化为神经元和胶质细胞。在观察期内PLGA膜无降解,神经干细胞在PLGA膜表面无贴附,但可在PLGA/明胶膜和明胶膜表面贴附、生长和分化。结论:PLGA可作为中枢神经组织工程支架材料。

支持强度分析的轻量级材料数据库的设计与开发

航空工业中,材料性能及相关数据作为飞机结构设计和产品研制的重要基础,在结构分析、强度计算、材料研制加工、产品设计、结构选材和失效分析等方面有大量应用。材料数据库及相关信息技术则是有效利用这一资源的关键和基础。然而商业材料数据库数据不完善,缺乏和工程分析的专业性结合,并且维护成本过高。因此,针对结构强度分析流程,采用面向对象的程序设计思想和SQLite数据库技术,完成了轻量级工程材料库的设计与开发,并实现了与HAJIF软件的无缝集成。既验证了数据库的可行性,又为实际工程应用提供了方便。

复杂多边形蜂窝面内等效弹性参数研究

针对一种复杂的多边形蜂窝结构,基于欧拉梁模型,利用虚功原理推导了蜂窝夹芯在小变形条件下的变形计算式,由此得到了蜂窝夹芯面内两个正交方向等效弹性模量和泊松比的解析表达式,并利用数值仿真技术验证理论分析方法的正确性。最后通过该解析式,详细研究了壁板之间夹角和壁板长度对蜂窝刚度的影响。结果表明:蜂窝夹芯的壁板之间的夹角不仅影响着等效弹性模量以及等效泊松比的大小,且影响着等效泊松比的正负;等效弹性模量随着壁板长度的增大而减小。

超大规模变量结构敏度求解技术研究

针对超大规模变量结构优化中的敏度求解问题,深入系统地研究了全解析法高效位移敏度求解理论,推导了壳单元微分刚度矩阵的解析表达式,引入虚位移法解决了结构刚度矩阵求逆运算,进而给出了位移敏度全解析表达式。采用科学高效的程序流程组织方法在HAJIF系统平台上开发了超大规模变量结构位移敏度快速求解模块。与差分法和半解析法的对比结果表明:本文算法敏度结果具有较高的可靠性;超大规模变量位移敏度算例测试表明本文算法效率约为差分法的70余倍,敏度结果一致性较好,所开发的模块能够高效可靠的解决超大规模变量位移敏度求解问题。

复杂多边形蜂窝结构等效弯曲刚度研究

研究了一种复杂多边形蜂窝结构的等效弯曲刚度。将蜂窝结构简化为正交异性薄板,首先计算薄板在均布弯矩载荷下的变形能,同时利用载荷平衡条件计算蜂窝各胞壁变形能之和,然后利用能量等效原理得到蜂窝结构等效弯曲刚度的解析表达式。蜂窝结构等效弯曲刚度随胞壁夹角及长度的变化非常明显,两正交方向的耦合弯曲刚度会随着胞壁夹角及长度的变化出现反转,等效弯曲刚度的绝对值会随着胞壁高度及厚度的增大而增大。最后利用有限元分析结果反推了蜂窝结构的等效弯曲刚度,验证了理论分析方法的正确性。

壳聚糖作为中枢神经系统支架材料的可行性研究

目的探索壳聚糖作为中枢神经系统组织工程支架材料的可行性。方法选择孕14～16dWistar大鼠剖宫取胎鼠脑进行分离、培养,经巢蛋白、胶原纤维酸性蛋白、特异性烯醇化酶和半乳糖脑苷酯免疫细胞化学染色鉴定获得神经干细胞,种植于壳聚糖膜和明胶膜表面培养,然后行巢蛋白免疫细胞化学染色,观察神经干细胞在壳聚糖膜和明胶膜表面的贴附、生长和分化状态,以及壳聚糖、明胶的降解速度。结果从胎鼠大脑分离获得的神经干细胞,巢蛋白染色呈阳性反应,可分化形成神经元和胶质细胞,分化细胞分别呈胶原纤维酸性蛋白、特异性烯醇化酶和半乳糖脑苷酯染色阳性反应。神经干细胞接种后12h即贴附于壳聚糖膜表面,24h壳聚糖膜和明胶膜均贴附牢固;48h明胶膜表面神经球周围首先出现带突起的分化细胞,壳聚糖膜迟至生长第3天才出现。神经干细胞接种生长后第3天,壳聚糖膜部分降解,明胶膜完全降解;第4天膜表面长满分化细胞;第5、6天壳聚糖膜大部分降解,分化细胞部分死亡。结论壳聚糖与神经干细胞生物相容,具有促细胞贴附和分化作用,由于机械性能差,不宜作为中枢神经组织工程的结构性生物支架材料,但可以单独或者联合促贴附物明胶作为促神经干细胞贴附和分化的支架表面修饰剂。