基于FiberSIM的复合材料构件数字化设计与制造技术研究

通过FiberSIM软件进行数字化设计与制造改变了复合材料传统的制造模式,由依赖模线一样板进行制造的模拟量传递转变为由计算机设计数据直接转化为制造信息的数字量传递,信息更加准确,体现了并行工程的设计理念.针对复合材料设计特点,应用复合材料设计软件FiberSIM对涵道垂尾右侧蒙皮、波音737某全复合材料整流罩和主减平台进行了数字化设计与制造,打通了复合材料构件设计、制造的数字化流程.复合材料设计与制造是航空制造业发展的关键技术之一,在一定程度上可以说复合材料的发展水平和应用程度是一个国家科技发展水平的标志.特别是在航空工业,各种先进的飞行器无不与先进的复合材料设计与制造技术紧密联系在一起.随着计算机技术和数控技术的不断发展,各种软件和数控设备相继出现,使数字量传递成为可能,为复合材料构件实现数字化提供了基础.复合材料数字化即复合材料设计制造一体化,是20世纪80年代后期以来,随着CAD/CAM、计算机、信息和网络技术的发展,以美国为首的西方发达国家开始研究并首先应用的一项新技术.应用该技术可以提高产品的研制生产效率,保障产品质量,降低产品成本.形成该项技术的基础主要有两点:一是依赖于模线一样板的复合材料制造过程转变为可根据计算机数据文件进行全面运作的制造过程;二是针对复合材料构件制造特点的工艺性评估软件的形成.

高校幸福感指数评价体系研究

以国民幸福指数NHI基本内涵和相关理论为基础,参考国际上主流OECD教育指标以及对应的CIPP(背景-输入-过程-结果)评价模式,采用因子分析法和主成分分析法筛选得到主要的影响因素以及权数,并以此构建了高校幸福感指数的评价模型(UHI).最后,以20所综合性大学为例进行了实证分析.

直升机复合材料结构屈曲稳定性数值计算研究

本文首先详细描述了大变形非线性问题的有限元数值计算理论,包括大变形非线性数值计算方法、结构稳定性计算和屈曲问题。其次采用有限元软件MSC.Marc在直升机受阻右侧滑载荷条件下对垂尾结构进行了稳定性数值分析计算,主要对垂尾进行了优化结构下的结构和厚度圆整后结果的结构进行了稳定性分析。计算结果表明:垂尾前缘根部出现失稳现象,而其它区域没有失稳现象出现。最后本文通过细致的分析、校核稳定性分析计算结果,给出了复合材料结构承载后屈曲稳定性数值分析方法,为直升机复合材料仿真技术的发展积累了经验。

PLG-g-TA/RGD酶催化交联水凝胶用于透明软骨细胞黏附和三维细胞培养

制备了一种基于聚谷氨酸-g-酪胺/cRGDfk(PLG-g-TA/RGD)的新型酶催化交联水凝胶,用于兔透明软骨细胞黏附和三维细胞的培养. PLG-g-TA/RGD聚合物材料在辣根过氧化物酶(HRP)和过氧化氢(H2O2)存在下,能够通过酪氨基团的自交联快速形成水凝胶.环状多肽(cRGDfk)的引入能够显著提高材料的溶液-凝胶转变速率和凝胶强度.透明软骨细胞在水凝胶表面黏附3 d后,在PLG-g-TA/RGD水凝胶表面有更多的细胞黏附;将透明软骨细胞包裹在水凝胶内培养1, 4, 7 d后,细胞在PLG-g-TA/RGD水凝胶内增殖效率明显高于对照组PLG-g-TA水凝胶.细胞实验结果表明,该水凝胶材料具有良好的生物相容性. cRGDfk的引入,促进了透明软骨细胞的黏附和增殖,显示了PLG-g-TA/RGD水凝胶材料在三维细胞培养方面的应用潜力.

一种氮掺杂的石墨烯量子点的制备及其光催化性能研究

石墨烯量子点是石墨烯中一种新型的碳基零维纳米材料,除了具备石墨烯本身的物理化学性质之外,同时拥有良好的生物相容性、稳定性、低毒性、光致发光等特性。报导了一种以多壁碳纳米管(MWCNTs)为碳源,通过改良的Hummers法氧化剥离制备石墨烯量子点(GQDs)的简单方法,所得到的GQDs样品具有很强的光电子性能。作为一种有效的增效剂,通过简单的湿浸渍法和肼还原法成功的合成了P25-R-GOQDs-N纳米复合材料。在可见光照射下,对有机染料罗丹明B(Rh B)进行光催化降解实验,相比于P25(商业化Ti O2),P25-R-GOQDs-N样品显示出更高的光催化活性,表明石墨烯量子点起到了关键作用。

β-环糊精基多孔聚合物用于水溶性有机小分子的吸附研究

通过溶剂热法,使含有双键修饰的β-环糊精(β-CD)和二乙烯基苯(DVB)共聚,开发了具有多孔结构、高比表面积的聚(β-环糊精-co-二乙烯基苯)(P(β-CD-co-DVB))材料。PDVB组分为材料提供了刚性支撑和多级孔结构,增加了材料的比表面积和传质速率;通过β-CD的引入,为材料提供了具有分子识别和吸附功能的疏水空腔,实现了对水溶性微量有机物的选择性吸附。吸附实验结果显示:P(β-CD-co-DVB)材料在2小时内对罗丹明B(RhB)模型分子的吸附效率接近100%。上述研究结果表明,P(β-CD-co-DVB)是一种具有应用潜力的水溶性小分子有机污染物吸附材料。

Z-pin增强复合材料层合板拉伸性能的试验研究及模拟分析

针对Z-pin增强复合材料层合板的拉伸性能进行了试验研究及模拟分析。拉伸试验研究了3种铺层方式的层合板:[0]6;[90]12;[45/0/-45/90]2S。模拟分析将根据引入Z-pin造成的复合材料层合板微观结构变化建立单胞模型来进行,通过调整单元材料坐标系的1方向来模拟Z-pin周边纤维偏转。通过试验研究和模拟分析得出了Z-pin对3种层合板拉伸强度的影响程度。研究表明Z-pin引入造成的面内纤维含量降低(由树脂富裕区引起)和纤维方向偏转(包括纤维面内偏转和厚度方向卷曲)是层合板拉伸性能降低的主要原因。通过模拟分析进一步得出:对于[0]6铺层层合板,Z-pin插入引起的纤维面内偏转是面内拉伸强度降低的主要因素;对于准各向同性层合板,Z-pin插入产生的树脂富裕区(降低了纤维含量)是面内拉伸强度降低的主要因素。

变刚度复合材料开孔板拉伸行为数值模拟及试验验证

纤维曲线铺放是提高复合材料构件力学性能的有效方法之一。本文针对复合材料开孔板铺放轨迹进行了研究,利用B样条曲线插值拟合获取了开孔板最大主应力铺放轨迹,并通过离散网格法建立了变刚度开孔板模型,通过引入Tsai-Wu损伤失效判据以及常刚度退化准则,进行了拉伸失效数值模拟及损伤失效分析,并分别铺放了两组常刚度和变刚度开孔板试验样件,进行了拉伸对比试验。结果表明:数值模拟与实验数据吻合较好,变刚度开孔板相比常刚度开孔板,拉伸强度提升了26.92%,且两者损伤失效演化过程显著不同。

复合材料部件设计制造一体化研究

20世纪80年代后期以来,随着CAD/CAM技术、计算机信息技术、网络技术的蓬勃发展,以美国为首的西方发达国家开始研究并首先应用了一项新技术即复合材料设计制造一体化技术。设计制造一体化技术可以提高产品的研制生产效率,保障产品质量,降低产品成本。选取某复合材料部件数字化设计制造的关键环节提出研究内容,应用复合材料制造和分析软件FiberSIM对演示验证件进行数字化制造,克服相关技术难点,打通了复合材料由设计到制造的生产流程。最终通过演示验证件的数字化设计流程分析复合材料数字化制造与传统的复合材料生产过程的差异,客观评价两种制造方案的优缺点。