变刚度复合材料层合板研究进展

变刚度复合材料层合板由纤维曲线铺放而成,可以实现刚度分布的变化设计,与传统固定铺层角的复合材料层合板相比,变刚度复合材料层合板在减少重量和成本的同时,也提高了结构性能。随着铺放设备的发展,目前已经能够利用自动铺放技术实现纤维的曲线铺放。同时,为提高复合材料构件的结构性能和满足不同的工程实际需求,铺层设计方法也从单一角度的直线铺层逐渐向变角度曲线铺层发展。本文首先介绍了变刚度复合材料层合板设计制造方法与有限元建模,接着在刚度分布、屈曲特性、失效行为等方面阐述了变刚度复合材料层合板力学性能的研究进展,然后结合南京航空航天大学复合材料工程自动化技术研究中心在变刚度复合材料层合板振动特性方面的研究,对变刚度复合材料层合板振动特性进行了分析和概括,最后对变刚度复合材料层合板未来的研究趋势进行了论述与展望。

脐带间充质干细胞外泌体LncRNA H19修复软骨损伤的机制

背景:脐带间充质干细胞已被证明对软骨损伤有治疗作用,外泌体是脐带间充质干细胞在体内发挥治疗作用的主要载体。课题组前期发现LncRNA H19是介导脐带间充质干细胞外泌体调控软骨细胞活性的重要活性分子,LncRNA H19可以吸附miR-29b-3p从而促进软骨细胞的增殖再生,但是其下游机制仍未清楚。目的:从外泌体和LncRNAs角度揭示脐带间充质干细胞治疗软骨损伤的具体机制,为软骨损伤的治疗提供新的靶点。方法:构建稳定过表达LncRNA H19的脐带间充质干细胞,采用超速离心提取外泌体(H19-Exos);采用透射电镜、纳米颗粒跟踪分析、Western blot和外泌体摄取实验鉴定外泌体;通过Western blot、qPCR和双荧光素酶报告基因系统检测miR-29b-3p过表达和沉默对TGF-β1/Smad3通路的影响;通过特异性TGF-β1/Smad3抑制剂在体内外反向验证H19-Exos对软骨再生的生物学作用。结果与结论:①H19-Exos在电镜下为典型的杯状,粒径在130 nm左右,均表达CD63、CD81和TSG1010特性蛋白;②过表达miR-29b-3p可以同时下调TGF-β1、Smad3的mRNA和蛋白水平,而沉默miR-29b-3p后,TGF-β1、Smad3的mRNA和蛋白水平上调;③双荧光素酶报告基因系统检测发现miR-29b-3p对下游靶基因TGF-β1和Smad3活性影响有显著差异;④膝关节腔内注射Ⅱ型胶原酶成功建立大鼠骨关节炎模型,H19-Exos可显著促进软骨再生,且特异性TGF-β1/Smad3抑制剂SB-431542在体内外均可阻断H19-Exos对软骨再生的生物学作用;⑤该研究系统论证了高表达LncRNA H19脐带间充质干细胞来源外泌体对软骨再生的促进作用,具体机制为LncRNA H19通过靶向miR-29b-3p/TGF-β1/Smad3通路促进软骨再生。

锪窝圆角半径对CFRP/Al机械连接结构力学性能影响

碳纤维增强复合材料(CFRP)和铝合金(Al)因其优异的机械/物理性能,广泛应用于新一代商用飞机.CFRP/Al沉头螺栓连接结构是重要的连接形式,其中锪窝圆角半径影响了机械连接性能.研究中设计制造不同锪窝圆角的钻锪一体刀具对锪窝圆角尺寸进行控制,并采用基于复合材料渐进损伤模型的有限元仿真方法对不同锪窝圆角半径连接结构力学性能进行仿真和试验研究,分析了CFRP/Al叠层机械连接失效机理.结果表明,利用钻锪一体锪窝钻头可以有效控制锪窝圆角;锪窝位于CFRP层相比于位于铝合金层有着更大的极限强度;CFRP和铝合金材料均在锪窝圆角半径为1.0 mm时具有最大的极限载荷,即锪窝圆角略大于螺栓圆角有利于获得更好的机械连接性能.

某盐化工业园废水处理工程设计实例

某工业废水处理厂主要接收上游精细化工以及医药生产企业产生的工业废水,该工业废水可生化性差、盐分高。设计采用预处理-两级AO生化处理-高效沉淀-臭氧接触氧化-生物滤池-V型滤池-超滤-反渗透-浓水臭氧催化氧化-浓水曝气生物滤池-浓水澄清池-滤布滤池-次氯酸钠消毒工艺,介绍了处理工艺、主要构筑物设计参数以及运行效果。工程运行结果表明,处理后外排水可稳定达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准,其中CODCr和BOD5限值优于该标准,分别为40 mg/L和6 mg/L。

高导电水性石墨烯基导电油墨的制备及其应用性能

为解决柔性电子印刷中传统碳系导电油墨导电性能差的问题,通过引用高导电的石墨烯,制备了基于石墨烯/炭黑/石墨三维导电网络结构的水性石墨烯基导电油墨。探讨了分散剂用量、颜基比和干燥处理工艺三个主要因素对导电油墨导电性能的影响。在此基础上,采用低成本的丝网印刷工艺制备了柔性电热纺织品以评估导电油墨的应用性能。结果表明,制备的导电油墨具有较高的导电性能,最低方阻为20Ω/□。以此制备的柔性电热纺织品具有快速的升温能力和优异的电热稳定性、耐疲劳性,在充电宝5V电压下90s左右可以由室温到达稳态温度(60±3)℃,且具有一定的机械柔韧性。所制备的高导电水性石墨烯基导电油墨在柔性可穿戴领域具有较好的实际应用价值。

微胶囊-纤维水泥基复合材料的动态压缩性能

微胶囊自修复水泥基材料具有良好的修复性能,但力学性能会随着微胶囊的加入有所减弱.纤维的加入可以增强材料的裂缝效果,与微胶囊形成有效互补.为研究纤维类型和应变率对微胶囊自修复水泥基材料压缩性能的影响,设计3种配合比类型,即聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)纤维、聚酰胺(polyamide,PA)纤维及PVA-PA混杂纤维的实验试件,基于立方体抗压实验系统及分离式霍普金森压杆装置(split Hopkinson pressure bar,SHPB),研究不同应变率下的动态压缩行为.研究结果表明,在应变率为1×10^(-5)s^(-1)时,加入PVA、PA和PVA-PA后,自修复水泥基材料的压缩强度分别下降了12.96%、8.91%和9.03%;随着应变率的提高,材料的压缩强度不断增大,且材料的动态增长因子与应变率满足线性关系;在低应变率下,纤维能改善材料的能量吸收能力,耗散能及能量耗散因子有所提高.研究可为混凝土材料在动态条件下提高自修复性能提供实验依据.

掺入矿物和吸水树脂的轻骨料混凝土自愈性能

为提高混凝土的自愈能力,设计了一种掺入矿物和吸水树脂的轻骨料混凝土.基于阻抗谱试验,对比分析不同粒径吸水树脂对混凝土自愈能力的影响,针对优选出的配合比进行阻抗谱试验和X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)试验,评价养护龄期对混凝土自修复性能的影响.结果表明,500~600μm粒径的吸水树脂更有利于自愈能力的提升;复合自修复体系表现出长效的自愈能力.XRD试验证实了填补裂缝的愈合产物主要为碳酸钙.本研究提出的复合自修复体系具备良好的自愈性能,探索了一条拓展混凝土自愈合策略的新途径.

TWRD-Net:一种用于曳引钢丝绳缺陷的实时检测网络算法

曳引钢丝绳(TWR)在大型工业起重设备中发挥着重要的应用价值。在使用曳引钢丝绳作业的同时,也需要定期对曳引钢丝绳进行缺陷诊断避免安全事故发生。传统方法是人工目测方法,但该种方法检测时间长、效率低下。因此,本文提出了一种基于YOLOv5改进网络的曳引钢丝绳缺陷(TWRD)检测的网络算法,简称TWRD-Net。为了方便在算力较低的工业设备上进行部署,首先设计了轻量级的LW-C3模块,降低了模型的参数量以及计算开销;其次,改进PAN结构,设计了跨层级加权特征金字塔网络(CLW-FPN)结构,加强模型对于缺陷语义信息的提取、对缺陷位置信息的敏感度;最后,本文设计了β-CIoU损失函数,相较于CIoU损失函数,β-CIoU降低了边界框回归损失,并进一步提升了检测精度。本文建立了TWRD数据集,并使用TWRD-Net进行实验,实验结果表明,本文提出的TWRD-Net准确率可达98%,mAP可达99.4%,帧率可达151 fps,对比其他主流检测模型实验结果,具有精度高、体积小和检测速度快的优势,可为工业设备质检人员提供参考依据。

地下水污染治理数值模拟研究进展

在研究地下水污染治理过程中的复杂变化时使用常规理论计算方法存在诸多缺陷,地下水数值模拟技术则成为研究分析地下水污染治理问题的重要手段。阐述了地下水污染治理模拟过程的特点,介绍了近年来地下水数值模拟计算的国内外研究与应用现状,对地下水研究与其他学科之间的耦合计算、地下水多尺度模拟以及现代信息技术在地下水数值模拟中的积极促进等发展趋势进行了探讨。

不同铺层数量下的纤维角度曲线变化复合材料层合板振动特性研究

相比于传统复合材料纤维直线铺放层合板,纤维角度曲线铺放时可改变层合板的应力分布,提升刚度和承载能力。出于减振的目的,设计制备了不同纤维曲线角度和不同铺层数量的纤维曲线层合板,利用模态试验对比分析了纤维曲线角度和铺层数量对层合板振动特性的影响。结果表明:铺层数量相同时,纤维曲线角度变化为±<60|75>时,层合板的前三阶固有频率达到最优状态;纤维曲线角度变化为±<45|60>时,层合板的阻尼比最大;当纤维曲线角度变化相同时,对比8层、12层、16层三组不同铺层数量对层合板固有频率的影响,铺层数量在8~16层范围内,层合板的前两阶固有频率随铺层数量的增加呈现先增大后减小的趋势。所做工作可以为纤维曲线层合板的振动优化提供参考。

自动铺丝技术在飞机整体机身壁板上的应用研究

飞机中的复合材料用量已经成为衡量飞机先进性的重要指标之一。随着飞机吨位的增大、复合材料制造技术的快速发展,飞机复材制件向着大型化、整体化、自动化的方向迈进,依靠传统的手工铺贴方式已难以满足零件日益增长的技术、质量需求。本文论述了当前复合材料构件纤维自动铺丝技术制造现状及发展前景,并对复合材料构件自动铺丝技术在某型号飞机整体机身壁板零件上的应用情况进行了具体介绍。根据整体机身桶段的结构特点,分析了各个角度的轨迹规划方法,并对轨迹的工艺性和方向性进行了研究。通过有限元模拟与铺放实验确定了铺丝工艺参数,最终实现了整体机身桶段蒙皮的铺丝成型。

基于SWMM模型的城市初期雨水调蓄设施优化设计模拟

为了优化城市小流域面源污染控制工程中初期雨水调蓄设施的设计,以某城市内河流域为研究对象,在重现期为1 a的降雨条件下,利用SWMM降雨径流污染模型,模拟得出了初期雨水调蓄设施最佳调蓄深度为5 mm;同时,对比了在流域下游集中设置调蓄设施和流域分散布置调蓄设施的污染控制效果,发现分散布置调蓄设施对于初期雨水的收集将更加均衡,COD、NH_(3)-N、TP的削减率均高于集中布置方案。研究表明通过SWMM模型模拟降雨径流污染规律,可以为城市面源污染控制措施提供技术支持,对控制方案的确定有指导意义。

河道生态基流保障调度探讨

河流生态基流是维持或恢复河流生态系统基本结构与功能所需的最小流量,实施生态基流补水是一种缓解河流水环境恶化的有效工程措施。文章通过不同方法计算斑鸠堰河生态基流量,确定汛期、非汛期不同生态基流补水量,初步提出了斑鸠堰河堰坝生态调度方式是控制不同时期水位和补水量,为类似工程提供一定的参考。

改良双后内侧入路关节镜治疗腘窝囊肿

目的评估改良双后内侧入路关节镜治疗腘窝囊肿的手术效果。方法收集2019年4月—2021年6月间在门诊诊断为腘窝囊肿的210例患者的临床资料,其中62例患者选择手术治疗。将手术患者随机分成2组,一组行切开手术,另一组行关节镜手术治疗,同时纳入31例保守治疗患者为保守治疗组。对比三组患者术前与术后3个月膝关节视觉模拟评分法(VAS)评分、Lysholm膝关节功能评分和美国膝关节协会(KSS)评分差异。结果开放手术组术前VAS评分、Lysholm评分、KSS评分分别为(3.69±0.93)、(63.75±4.76)、(60.87±5.85)分,术后VAS评分、Lysholm评分、KSS评分分别为(2.04±1.04)、(76.81±6.35)、(70.42±4.87)分;关节镜组术前VAS评分、Lysholm评分、KSS评分分别为(3.81±0.84)、(62.84±4.85)、(58.95±4.79)分,术后VAS评分、Lysholm评分、KSS评分分别为(1.47±0.85)、(82.35±7.34)、(78.52±5.67)分;保守治疗组术前VAS评分、Lysholm评分、KSS评分分别为(3.92±1.02)、(61.39±3.92)、(62.42±6.78)分,术后VAS评分、Lysholm评分、KSS评分分别为(3.94±1.14)、(61.85±7.48)、(60.52±6.37)分。与术前比较,关节镜组和开放手术组患者术后3个月的膝关节VAS评分、Lysholm膝关节功能评分、KSS评分均有显著改善(P<0.001);与开放手术组比较,关节镜组改善的更好(P<0.05)。结论改良双后内侧入路关节镜治疗腘窝囊肿的手术效果满意。

插层补强复材构件中插层锯齿状边界处的厚度分析

为了对含插层的铺层进行厚度计算,本文首先引入边界剩余量概念和表示方法,来对锯齿状边界三角形区域的大小进行定量评价;然后对插层轨迹中心线离散化,计算轨迹中心线端点沿切向至插层边界的距离,从而对不同情况下的边界剩余量进行计算,同时,利用边界剩余量对边界处产生的三角区进行划分并定量化计算,为单层铺层的厚度分布计算奠定基础;最后通过对芯模曲面的网格化和内、外侧三角区以及铺放缺陷区域在各层铺层的曲面赋型,获取三角面片顶点处厚度,求取三角面片三个顶点位置厚度的平均值作为三角面片整体厚度,从而对铺层整体进行厚度分析。

某循环经济示范园污水处理厂工程设计实例

针对某循环经济示范园光伏企业排放的含氟污水成分复杂、 NH3-N和F-浓度高、可生化性低的特点,设计采用以芬顿氧化-水解酸化-AO生化-臭氧氧化-曝气生物滤池为主的组合工艺。该工程运行结果表明,在进水COD、 NH3-N、 TN、 TP、 F-的质量浓度分别为280、 35、 50、 4、 8 mg/L的条件下,出水水质可稳定达到DB34/2710—2016《巢湖流域城镇污水处理厂和工业行业主要水污染物排放限值》表2中的城镇污水处理厂I标准,且出水ρ(F-)≤1 mg/L。该工艺处理效果稳定,具有较强的抗冲击负荷能力,运行成本及动力消耗低。

某人工生态湿地改造项目优化设计

以某人工生态湿地改造项目为例,分析了该生态湿地现状水质净化效果,探讨了湿地方案设计、运行及管护方面存在的问题。通过对原方案认真研究及现场实际查勘,分别从工艺、植物配置、结构、湿地运维等方面优化设计方案,并强调应加强湿地后期维护与管理,使湿地长期、有效、稳定发挥净化功能。

ROV扭矩工具液压监测系统研究

ROV扭矩工具是海洋油气工程中水下生产系统常用的维修安装工具之一,其适应性与稳定性直接影响水下生产系统维修安装的效率与安全。目前国内对ROV扭矩工具的研究还处于认识和操作的基础阶段,核心技术还无法突破。结合API及ISO13628-8相关标准,设计了ROV扭矩工具的液压监控系统;然后建立液压马达回路数学模型,得到液压马达回路传递函数方框图;最后采用Matlab和AMESim两款软件对液压马达回路进行仿真和对比。采用AMESim软件对锁紧和换挡液压缸回路进行建模仿真,得到三个回路的输出曲线,通过分析,液压马达回路两个仿真结果具有较好一致性,数学模型准确无误,锁紧和换挡液压缸回路满足系统工作要求。仿真结果表明:设计的液压监控系统满足工程需要,可为ROV扭矩工具核心技术突破提供一定的技术参考。研究成果对我国ROV扭矩工具的国产化研究有一定的指导意义。

基于流固耦合的水冷排气管结构强度仿真分析

结合特殊用途柴油机低热辐射水冷排气管的结构设计,借助Fluent软件,联合仿真方法,对其在额定工况下的排气流动过程进行瞬态分析,得到流动分布和表面换热系数;同时,对冷却水流动过程和对流共轭传热进行仿真分析,得到水冷排气管的温度场梯度边界。在此基础上,分析在热应力、重力、排气压力和冷却水压力综合作用下,安装在单缸机缸盖上的水冷排气管的应力和应变的分布情况。研究结果可供水冷排气管的结构优化和可靠性设计参考。

熔喷非织造布的驻极技术研究进展

为深入了解熔喷非织造布的驻极技术研究现状,系统综述了熔喷非织造布的驻极技术、熔喷非织造布的电荷存储性能及驻极熔喷非织造布的发展前景;归纳了电晕充电、摩擦起电、静电纺丝和水驻极等6种驻极技术的特点与驻极机制,重点剖析了电晕驻极和水驻极处理技术和应用现状;介绍了静电存储及其稳定性的机制,进一步分析了驻极体材料、驻极工艺、聚合物晶体结构对熔喷非织造布静电存储性能的影响。此外,针对目前驻极技术在应用领域面临的挑战指出,开发多功能、高附加值的新型驻极材料和多重驻极技术结合是驻极熔喷非织造布未来的主要发展方向。