“口”字形碳纤维/铝复合材料的制备及力学性能

为实现汽车轻量化,提高汽车安全系数,以碳纤维、铝板为增强材料,环氧树脂为基体,采用真空导入成型工艺制备超混杂三维编织“口”字形碳纤维/铝复合材料,研究了所制备复合材料的弯曲和冲击性能,分析“口”字形编织及铝板对复合材料力学性能的影响。结果表明:采用“口”字形编织,解决了纯碳纤维树脂基复合材料韧性差的问题,在减轻质量的同时使得复合材料挠度增大,冲击强度提高16.64%;在编织时加入铝板,复合材料承受弯曲载荷提高26.02%,冲击强度在“口”字形编织的基础上再提高23.53%。

基于动态收敛长度模型的异形结构芯模编织控制策略

近年来,复合材料广泛地代替金属材料应用在复杂结构件上。在异形结构预成型体的编织过程中,针对芯模半径连续变化导致编织角不稳定等问题,本文提出一种机器人牵引速度的控制方法。首先对异形结构芯模进行离散化处理得到每段的半径,然后对机器人的牵引速度进行优化计算,通过计算得到的牵引速度对编织角进行调整同时得出推进距离与实际编织长度的关系。最后通过机器人二次推进对编织长度进行补偿,并基于动态收敛长度进行下一段芯模的编织。试验结果证明,该控制方法能有效降低异形结构芯模的编织角误差并维持在±3°以内,对实际生产中编织角的严格把控以及任意曲率芯模的编织具有重大意义。

三维编织C_(f)/Al复合材料T型件振动疲劳性能

采用真空压力浸渗法制备的三维编织C_(f)/Al复合材料具有良好的力学性能,在航空航天等领域的应用上具有较大潜力。本工作以三维编织C_(f)/Al复合材料为研究对象,对其在不同加载应力下进行振动疲劳实验,并观察疲劳实验后其断口处的微观结构。结果表明:加载应力越大,达到疲劳稳定阶段时T型件的固有频率降幅百分比也越大,即对T型件内部结构的破坏也越显著;对不同加载应力下的疲劳数据进行拟合,绘制S-N曲线,得到T型件振动疲劳损伤演变规律的数学模型,可用于预测三维编织C_(f)/Al复合材料的疲劳寿命;对实验后T型件进行断口处的宏观和微观分析,发现实验后的T型件呈现典型的脆性断裂特征。

利用数值模拟方法预测辫状河砂体几何形态

辫状河是自然界重要的河流类型之一。利用砂体沉积过程数值模拟方法可以预测辫状河砂体的几何形态。在建立了辫状河砂体沉积过程的数学方程后，根据现代辫状河沉积特征，设计了辫状河沉积过程的模拟条件，计算域长15km、宽10km，流量按50a一遇大洪水设计，模拟过程到1970a时，辫状河沉积过程基本达到平衡状态，此时砂体最大厚度约14m，出现在计算域2．5～3．5km处，以中砂沉积为主。计算过程中可识别6种沉积单元，包括辫状水道(砂体的平均长宽比2．45，平均宽厚比72．6)、纵向砂坝(平均长宽比2．02，平均宽厚比86．7)、斜列砂坝(平均长宽比2．27，平均宽厚比74．9)、废弃河道、堤岸、越岸沉积。主要沉积单元砂体几何参数之间的相关关系较好。

管状三维四向织物编织密度均匀性分析

管状三维四向织物因形状的变化和不同截面编织时增减编织纱的不连续，织物编织密度存在不均。本文分析了常用管状产品编织密度的变化形式和最大、最小密度位置，可为管状三维四向织物的质量控制提供依据。

曲面变厚度编织CFRP微观形态与孔隙特征分析

对曲面变厚度编织复合材料进行金相观察,分析纤维分布特点和主要缺陷类型,并对孔隙形态进行统计分析。研究结果表明:编织复合材料变厚度区纤维以90°铺层为主,0°铺层沿轮廓分布,且存在纤维层分裂现象;出现大量的富脂区,并有微裂纹存在,纤维层间有分层现象;孔隙主要分布在树脂区和层间,以小的球形为主,富脂区域容易出现集中孔隙;孔隙数量的增加是导致孔隙率增加的主要原因,随着孔隙率增加,孔隙长度、宽度和面积均增大,孔隙宽长比基本相同,孔隙形状因子减小,且当孔隙率大于1.5%时,形状因子减小加剧;孔隙长度、宽度与孔隙含量之间均存在近似对数正态关系。

三维四向编织复合材料动态压缩性能实验研究

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)研究了三维四向编织碳纤维环氧树脂复合材料在动态压缩载荷作用下的力学性能。在横向对复合材料进行了动态压缩实验,得到了应变率从900/s―1500/s下的应力-应变曲线,并且与准静态压缩下的结果进行了对比。分析比较了应变率对三维编织复合材料横向压缩强度和模量的影响。实验中根据SHPB理论假设,采用波形整形技术,使得试件在加载过程中处于应力平衡和均匀变形状态。实验结果表明:压缩强度和模量具有一定的应变率强化效应;与准静态结果相比,在高应变率下的复合材料的强度和模量有明显的增大,并表现出明显的脆性。还分析了应变率对复合材料破坏模式的影响。

端部形状对支架-食管耦合系统力学行为的影响

目的研究食管支架不同端部形状对支架-食管系统力学行为的影响。方法通过有限元仿真,对不同端部形状（直筒形、杯球形和双喇叭形）的编织型食管支架及其与食管腔道构成耦合系统之间力学行为进行分析,并比较3种不同端部形状的裸支架和覆膜支架对食管内壁应力分布和食管狭窄区扩张的影响。结果裸支架使食管狭窄率降低的程度比覆膜支架高,并且裸支架使食管的等效应力和食管内壁的接触应力都远大于覆膜支架植入后的情况;支架不同的端部形状对食管健康区域内的等效应力和接触应力有很大影响,在食管与杯球形支架的杯端中部和双喇叭形支架端部边缘所接触的区域内出现应力集中;3种不同端部的编织型食管支架都具有良好贴壁性能。结论不同的支架端部形状使食管内壁产生不同应力状态。应力越大,食管组织增生的可能性越大,但支架移位的可能性越小。了解支架端部形状对支架性能的影响,可为支架的优化设计和临床选型提供重要的理论依据。

网格状钛镍记忆合金食管支架编织结构的分析

探讨选择和改进食管支架编织结构的方法。采用砝码吊重法测量六种编织结构的网格状钛镍记忆合金食管支架的支撑力。在网格状钛镍记忆合金食管支架的编织结构中,编织角、编织丝数、编织丝径对食管支架的支撑力的影响有不同的特征。各种编织结构的网格状食管支架对各种类型的食管狭窄有相应的适应症,临床应用时应正确选用。

形状记忆复合编织圆管的制备及其热致回复性能

为分析编织角、回复温度对形状记忆编织圆管力学性能与形状回复性能的影响,采用改进的双螺杆挤出工艺制备连续碳纤维/形状记忆聚氨酯复合长丝,通过二维编织技术制备得到编织角为15°、30°、45°、60°、75°的圆管,对比分析了其径向支撑力和形状回复率。结果表明:制备的复合长丝中连续碳纤维被形状记忆聚氨酯均匀包覆,且基本位于复合长丝中心位置;编织圆管的径向支撑力与编织角大小成正比关系,编织角为45°时圆管的形状回复率最高,编织角度越接近45°形状回复率越高;回复温度对形状记忆性能有一定的影响,回复温度越高圆管的回复速率越快,形状回复率越大;该圆管结构具有优异的形状回复率,最高可达96%。

疏编织漏泄同轴电缆编织孔隙上方磁场的计算

详细考虑了疏编织型漏泄同轴电缆的圆形结构和编织孔隙的菱形结构。通过数值计算得到菱形编织孔隙内任意一点上方,即电缆外任意一点的磁场计算公式。可对编织型漏泄同轴电缆的设计、生产和使用提供理论支持。

异形截面立体编织的锭子轨道设计方法

针对异形截面立体编织工艺中存在的锭子干涉问题,提出一种判断轨道设计和锭子排布是否产生干涉的方法。基于三维旋转编织原理和图论理论中确定有向简单回路的方法,通过搜索简化后的轨道网络交点邻接矩阵,快速确定轨道的所有有向简单回路,同时利用锭子排布序列和轨道包含叶轮槽口总数的配合关系,检验轨道设计的合理性,并在此研究基础上结合叶轮等效规则,拓展出一种简易锭子轨道设计方法。研究结果对异形截面立体编织物锭子轨道设计具有指导意义。

三维五向编织复合材料T型梁弯曲疲劳应力分布

通过四步法三维编织和真空辅助树脂模塑成型工艺(VARTM)制备三维五向编织复合材料T型梁试件,并在MTS 810.23型测试系统上测试其80%应力水平下的弯曲疲劳性能。根据三维五向编织复合材料T型梁的真实细观结构,建立大型精细实体模型,用有限元法研究三维五向编织复合材料T型梁在低周循环载荷下的弯曲疲劳性质。结果表明:疲劳加载过程中,轴纱为主要的承力部件;厚度方向上,材料从面板至加强筋处应力先减小后增大;长度方向上,应力从试样中间位置向两侧扩展;加强筋处纤维的拉伸断裂为材料在80%应力水平下失效的主要模式。此研究方法可进一步扩展至其他复杂横截面复合材料结构件的抗疲劳设计。

冲积扇背景下的砂体沉积类型及优势储集砂体

依据测井、岩心资料，对准噶尔盆地西北缘乌尔禾油田百口泉组进行了砂体沉积类型划分。在冲积扇相-扇中、扇缘亚相背景下，研究区沉积物类型主要为筛状沉积、辫状河道沉积、片流沉积、泥石流沉积4种。辫状河道沉积呈明显的正韵律，具板状、槽状交错层理，富含油；筛状沉积呈微弱的反韵律，层理构造不发育，多为块状构造，含油级别较辫状河道低。在此认识基础上，明确了乌尔禾油田百口泉组地层储集砂体厚度分布特征，对优势储集砂体通过实例剖面进行了量化认定，最终确定优势储集砂体类型，优势储层为辫状河道砂体，筛状沉积为次要储层，泥石流沉积仅局部发育在东部WU7井一带，未见油气显示。在此优势储集砂体分布规律指导下部署钻探的13口评价井均在T1b^2、T1b^3段见到了良好的油气显示，有效指导了油田现场勘探开发。

浅层致密油藏空间编织井网开发数值模拟研究

浅层致密油藏中水力压裂容易产生水平缝。对于水平井而言,多级压裂容易只生成一条大的水平缝,增产效果不佳。而“弓形水平井+多级水平缝”的单井方式,也不能有效动用此类油藏。为了进一步提高浅层致密油藏的动用程度,基于浅层油层钻井的可行性,提出了浅层致密油藏空间编织井网的开发方式,并采用数值模拟方法,验证了空间编织井网的有效性。数值模拟结果表明:在相同的井数和钻井进尺条件下,空间编织井网的油产量、累产油量、油藏采出程度高于正对井排和交错井排;不过随着水平压裂缝规模扩大,与交错井排的差距减小。同时,根据模拟得出采用七点井网注水补充了地层能量,也改变了渗流状态,使得区域边缘和井间剩余油得以有效驱替,采收率明显提高。研究结果为浅层致密油藏的高效开发提供借鉴。

三维异型整体编织底盘装置的设计

为提高三维异型整体编织的自动化程度进而提高编织效率,通过分析现有的三维异型预制件通用法和混合式样法编织工艺以及可实现异型编织的底盘设备,提出了一种利用步进电动机作为固定式导轨的驱动装置,并结合直流电磁铁在导轨两端中的定位功能,利用DMC5400A四轴轨迹卡、IOC1280 IO扩展卡与STM32F103型微控制器控制实现了多种异型预制件自动编织的底盘装置。通过对编织底盘的结构组成和异型编织的工作过程进行分析测试,结果表明,利用这种底盘装置并结合其控制系统所进行的编织工艺,可实现异型预制件的柔性化织造,具有较好的应用前景。

长江中游界牌河段综合治理方案的研究

界牌河段是长江中下游防洪的重要河段,亦是长江中下游著名的碍航河段。河段内防洪护岸、浅滩碍航问题突出,迫切需要进行综合治理。本文通过定、动床模型试验,对界牌河段综合治理进行了多方案的比较研究,推荐枯水双槽整治方案作为长江中游界牌河段综合治理方案。

紫地缠枝花卉纹绫盘金绣辫线袄的修复

辫线袄为元代流行的一种服饰,但现存于世的实物很少。文章详细分析了一件紫地缠枝花卉纹绫盘金绣辫线袄残片的形制纹饰及具体修复过程。根据该袄残存的盘金绣和腰部的辫线加工工艺,修复了右肩部日形刺绣、辫线及裙褶,并裁制了已缺失的下裳和双袖。该袄的修复方案体现了纺织品文物保护的可逆性原则。

三维五向编织复合材料纤维束真实形态观测

为了对三维五向编织复合材料细观纤维束的真实形态进行描述,采用显微计算机断层扫描技术(Micro-CT)获得三维五向编织复合材料的内部结构切片图像。通过调节灰度差值保留复合材料中纤维束的真实挤压形态,进而利用多层截面堆积的方式提取纤维束的真实形态。在此基础上,利用图像处理技术成功提取纤维束的横截面形状,建立坐标系,计算每一个截面的面积、截面中心点位置、截面偏转角度等纤维束参数,并对其进行分析。结果表明:纤维束在空间中表面存在螺旋状纹路,不同位置的截面变形情况也会不同;编织纱截面形状为凸透镜形,在编织过程中截面形状基本不变;轴纱截面形状呈三角形和扇形过渡变化,在2h/8和6h/8处截面面积最大,4h/8处面积最小;编织纱截面积大小随着花节高度增加呈近正弦式变化,在4h/8处截面积最小,截面偏转角度也最小。研究结果可为后期建立精细化三维五向编织复合材料模型奠定基础。

长江下游太子矶水道近期航道稳定性分析

针对太子矶水道鹅头型分汊河段航道稳定性问题,依据实测河道地形、水文资料,分析太子矶水道近期演变及航道条件。结果表明:太子矶水道保持左支右主的两汊格局,右汊内东港在枯水期主槽地位明显,但西港有所发展;河段内已实施的炸礁工程仅增加了东港的枯季分流,中洪水期主流走直,凸岸低滩的冲刷切割仍有可能,西港仍有缓慢冲刷发育的空间;在水流分散区内江心心滩变化频繁,影响东港的航道条件。需要关注西港发展和江心心滩冲淤变化以及西港发展对东港进口及中段航道条件的影响。