基于均匀化的缝合夹芯复合材料建模方法研究

针对缝合式夹芯复合材料结构动力学建模问题开展研究,通过对复合材料代表性单元中上下面板、芯层分别施加周期性位移边界条件,根据应力平均获得相应的等效弹性参数,将夹芯结构等效为3层均质的正交各向异性层合板模型。将根据所提方法建立的层合板模型频率计算结果与精细化模型、单层板模型计算结果进行对比,验证了基于均匀化方法的缝合式夹芯复合材料动态建模精度。基于该建模方法,进一步研究缝合密度对宏观弹性参数的影响。结果表明,缝合密度对夹芯复合材料面内等效性能影响较小;随着缝合密度的增大,厚度方向等效弹性模量显著提高。

新型缝合夹闭合胃壁巨大穿孔的实验研究

目的设计并评价新型缝合夹闭合胃壁全层切除后巨大切口的可行性和成功率。方法12例新鲜离体猪随机分为2组各6例，分别采用间断缝合和连续缝合2种缝合法，以针状刀及IT刀在离体猪胃胃窦部环形或线型切开直径3～5cm的全层胃壁。使用新型缝合夹闭合胃壁切口。观察切口闭合情况，记录缝合时间、普通止血夹数量、缝合成功率。结果12例胃壁全层巨大切口均顺利封闭，间断缝合法和连续缝合法的平均闭合时间分别为（13．33±1．09）min和（10．17±2．11）min，平均使用普通止血夹为（4．67±0．82）个和（2．67±0．82）个，总体成功率100％。结论新型缝合夹可以快速、准确及容易地封闭胃壁全层切口。

缝合泡沫夹芯结构复合材料VARTM工艺树脂充填模拟及验证

采用"长条"模型代替泡沫中沿缝线方向树脂流动模型并对其等效渗透率及孔隙率进行计算;然后用PAM-RTM软件对缝合泡沫夹芯结构真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)工艺树脂充填过程进行数值模拟,最后建立了流动可视化实验装置对模拟结果进行实验验证。对比模拟与实验结果表明,模拟与实验完成整个充填过程的时间非常接近,并且树脂在预成型体中流动方式及在预成型体上、下面板流动状态的数值模拟与实验结果也非常地一致。故建立的"长条"模型及其相关参数的计算是合理的,可以用来准确地预测缝合泡沫夹芯结构VARTM工艺树脂充填过程。另外,树脂在上面板流动前沿在沿宽度方向较为统一,而树脂在下面板流动前沿呈现锯齿状,容易产生空隙及干斑等缺陷,影响制品的质量。

嵌入加强筋的缝合泡沫夹芯结构复合材料VARTM工艺树脂充填模拟及验证

在缝合泡沫夹芯结构复合材料的泡沫中嵌入轻质的加强筋板,可以在不增加缝合密度并且在只增加较少质量的前提下,增强复合材料制品整体的强度和刚性。文中对真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)工艺树脂在嵌入加强筋的缝合泡沫夹芯结构复合材料预成型体中充填过程进行模拟和验证研究。采用一种矩形流道模型代替沿加强筋与泡沫空隙间的树脂流动,并对其等效渗透率及孔隙率进行计算;通过PAM-RTM软件模拟了嵌入加强筋板的缝合泡沫夹芯结构VARTM工艺的树脂充填过程,并建立了流动可视化实验装置与模拟对比,结果表明模拟与实验相当吻合。而模拟与实验的结果均表明加强筋的引入可以在局部加强树脂沿厚度方向的流动,但是会延缓树脂对整个预成型体的充填。

缝合参数对缝合泡沫夹芯结构复合材料VARTM工艺树脂充模的影响

对不同缝合参数的缝合泡沫夹芯结构复合材料真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)工艺进行数值模拟,研究了针距、行距、缝针直径、芯板厚度及纤维面板厚度等缝合参数对缝合泡沫夹芯结构复合材料VARTM工艺树脂流动充填的影响。结果表明,改变缝合行距对树脂的流动充填速度影响不大,缝合行距越大,树脂在下层纤维面板流动的同步性越差,制品出现空隙及干斑的可能性越大;缝合针距越小,树脂完成充填的时间越长;分别增加缝针直径和泡沫芯板的厚度,树脂完成充填时间呈线性增长,缝针直径越大,下层纤维面板树脂浸润效果越好;纤维面板厚度增加,树脂完成充填的时间变长,且相对于其他缝合参数,纤维面板厚度对树脂流动充填时间影响最大;缝合针距、泡沫芯板的厚度及纤维面板的厚度都不影响树脂在下层纤维面板的浸润效果。

导流介质对缝合泡沫夹芯结构复合材料VARTM工艺中树脂流动影响研究

对4种不同位置铺放导流网的缝合泡沫夹芯结构预成型体进行了真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)工艺树脂充填实验,探究了预成型体中导流网的铺放位置对树脂在其中流动浸润的影响。对实验结果进行分析得出:预成型体中加入一层导流网可以使上、下层纤维面板中树脂完成充填时间间隔变小;导流网分别铺放在预成型体泡沫芯板上及预成型体最底层均易导致预成型体下层纤维面板形成空隙及干斑等缺陷,影响制品质量;导流网铺放在预成型体下层纤维面板上不但缩短了上、下层纤维面板中树脂完成充填时间间隔,而且下层纤维面板中树脂流动较一致,利于提高预成型体树脂充填质量。

缝合碳纤维/泡沫夹芯复合材料损伤阻抗及损伤容限性能

通过真空辅助树脂传递模塑成型工艺(VARTM)技术制备了缝合和未缝合碳纤维/泡沫夹芯复合材料,并进行了低速冲击和冲击后压缩实验,利用深度测量仪检测冲击后的表面凹坑深度。使用Origin软件拟合出了表征损伤阻抗性能的冲击能量-凹坑深度曲线及表征损伤容限性能的凹坑深度-剩余压缩强度曲线。以未缝合复合材料为对比,发现缝合能有效提高碳纤维/泡沫夹芯复合材料的损伤阻抗性能及损伤容限性能。缝合及未缝合碳纤维/泡沫夹芯复合材料的损伤阻抗及损伤容限曲线上均存在拐点,并且损伤阻抗的拐点位置和损伤容限的拐点位置具有一致性。拐点之前,泡沫夹芯板以基体裂纹和层间分层损伤为主;拐点之后,出现了纤维断裂损伤。

CF/GF层间混杂增强缝合泡沫夹芯复合材料低速冲击性能试验研究

研究了碳纤维(CF)与玻璃纤维(GF)层间混杂增强环氧树脂缝合泡沫夹芯复合材料的冲击性能。采用落锤冲击试验机对缝合碳纤维、玻璃纤维和玻碳层间混杂纤维泡沫夹芯复合材料板进行了冲击试验,得出了锤头接触力和位移随时间变化的曲线。通过显微拍照和超声波检测技术对冲击后的复合材料板进行了损伤检测,得出夹芯复合材料板内外部损伤情况。结果表明:碳纤维泡沫夹芯复合材料板的锤头最大冲击力最大,而接触时间最短;玻璃纤维的锤头最大冲击力最小,而接触时间最长;玻碳混杂纤维最大冲击力和接触时间居中。碳纤维冲击后表现为脆性破坏,玻璃纤维的加入改善了碳纤维的韧性。

缝合式夹芯结构宽频动力学响应特性研究

应用于高速飞行器的缝合式夹芯结构在服役时面临着宽频高强气动噪声载荷,其宽频动力学响应特性分析是飞行器结构设计的关键。针对缝合式夹芯结构推导了基于波有限元的宽频动力学响应预示方法,研究了结构在不同频段内各类型波的传播特性,评估了各波型对结构宽频动力学响应的贡献,揭示了缝合密度及夹芯层厚度对缝合式夹芯结构宽频动力学响应特性的影响规律。研究结果表明:基于波有限元的分析方法能高效准确地预示缝合式夹芯结构的宽频动力学响应;缝线显著增强了缝合式夹芯结构面板与芯层间的整体性,使得结构中高频振动响应幅值显著降低,并对局部模态有显著的抑制效果。

尼龙绳、钛夹荷包缝合术治疗消化性溃疡出血的临床效果

目的探究尼龙绳、钛夹荷包缝合术治疗消化性溃疡出血患者的效果。方法选取我院2018年5月至2019年5月接收的消化性溃疡出血患者74例,随机数字表法分为观察组(n=37)与对照组(n=37),对照组行单纯钛夹止血术治疗,观察组行尼龙绳、钛夹荷包缝合术治疗,比较2组手术相关指标、止血有效率、再出血率、并发症情况。结果观察组手术时间、住院时间短于对照组(P<0.05);观察组止血有效率100.00%较对照组81.07%高(P<0.05),观察组再出血率2.70%与对照组20.00%相比差异无统计学意义(P>0.05);2组术后并发症发生率相比差异无统计学意义(P>0.05)。结论尼龙绳、钛夹荷包缝合术治疗消化性溃疡出血(Forrest IIb)患者,可有效提高止血有效率,缩短手术时间、住院时间,术后并发症少。

共固化阻尼薄膜夹芯缝合复合材料的动力学性能

为增强阻尼复合材料的层间结合性能,提出了共固化阻尼薄膜夹芯缝合复合材料结构(Cocuring Damping Film Sandwich Suture Composite Structure,简称"CDFSSCS")。通过ANSYS软件创建该结构板的有限元分析模型,并运用修改的模态应变能法研究CDFSSCS方形板的动力学性能。用涂刷法制备CDFSSCS方形板,将制作完成的CDFSSCS方形板进行模态实验测试,验证了模拟方法的有效性。通过验证ANSYS模型获得CDFSSCS方形板的一阶模态频率和一阶损耗因子随不同参数(针距、行距、阻尼层分布)下的变化规律。结果表明,调整阻尼夹芯层的位置分布和缝线参数可以改变结构的一阶模态频率和一阶损耗因子,对共固化阻尼薄膜夹芯缝合复合材料的理论设计和工程实际应用具有指导意义。

温度对缝合气凝胶夹芯复合材料面内压缩性能的影响

分别开展缝合气凝胶夹芯复合材料在不同温度下的面内压缩试验,研究材料在室温、300℃、600℃和800℃下的面内压缩力学性能,并采用微焦点工业CT扫描的方法对试样内部结构进行分析,结合有限元分析方法,探究其结构破坏机制。结果表明:在面内压缩载荷作用下,材料存在极限载荷,面板的局部屈曲、芯层的剪切破坏以及缝线柱的断裂是材料破坏的主要方式。随着温度的升高,材料的面内压缩模量和极限载荷也逐渐升高,面板破坏处的断口逐渐呈现出类似脆性的断裂。300℃、600℃和800℃下材料的面内压缩模量分别为室温的1.05倍、1.57倍和1.65倍;极限载荷分别为室温的1.14倍、1.46倍和1.67倍。室温下有限元分析结果和试验结果的对比,验证了缝合气凝胶夹芯复合材料面内压缩破坏模式的合理性。

拉压不同模量的缝合三明治夹芯结构梁弯曲性能

为了建立具有不同拉伸和压缩弹性模量的缝合三明治夹芯结构梁的中性层位置和弯曲刚度的理论预测方法,并进行相关试验验证。首先,将缝合三明治夹芯结构梁看成准层状结构,考虑其拉压不同模量及材料上下面板几何尺寸不同的特点,基于修正的Reissner层板理论,建立了弯曲刚度和中性层位置的理论预测方法;其次,开展了缝合三明治夹芯结构梁的三点弯曲试验,并采用数字图像相关(DIC)法测试了中性层位置;最后,对弯曲刚度和中性层位置进行了理论预测。结果表明:理论预测值与试验结果吻合较好,证明了该理论预测方法的有效性。