基于连续逐层添加的金属增材制造热-力耦合行为数值模拟研究

金属增材制造是引领第三次工业技术革命的核心技术之一。然而,因过大的残余应力所引发的变形、开裂、抗腐蚀性能下降等问题仍然是阻碍金属增材制造发展的主要瓶颈之一。本文借助开源多物理场仿真平台Elmer,开展了基于连续逐层添加的金属增材制造热-力耦合行为数值模拟研究。其中,连续逐层添加是依据时间与单元位置等信息实时控制单元的激活状态得以实现,应力释放的预测是通过人为将基板的弹性模量设置为很小的值得以实现。针对激光能量输入与基板预热温度对金属增材制造热-力耦合行为的影响,发现随着激光能量输入逐渐降低或基板预热温度逐渐提高,制件的位移逐渐减小,制件的残余应力水平逐渐减弱;相比于激光能量输入,基板预热温度对金属增材制造热-力耦合行为的影响更大。

中药丹杞24味方治疗脂肪肝的血液流变学研究

目的用中药治疗脂肪肝并为脂肪肝的治疗与临床研究提供新的方法与思路。方法采用丹杞24味方(含配方颗粒)治疗脂肪肝2140例,并检测B超、血脂、血液流变学的指标观察其疗效。结果通过对2140例脂肪肝患者的疗效统计分析,临床有效率为95．14％,临床治愈率为81．03％;治疗期间未见明显不良反应。结论中药丹杞24味方治疗脂肪肝有显著疗效,且安全、经济、实用。

聚合物长支链的流变学表征方法

在聚合物中引入长支链能够显著地提高熔体强度,改善聚合物在拉伸流场中的加工性能,因此对长支链的表征显得十分重要。流变学被证实是一种非常有效且敏感的表征手段,近来受到普遍关注。本文总结了近年来国内外关于长支链聚合物流变学表征研究的最新进展,比较了不同类型流场下对长支链的流变学判断方法,尽量结合高分子链段分子结构解释了各种表征现象的含义,阐述了借助流变学对大分子拓扑结构的定性表征以及对长支链含量的定量表征方面的应用。

原子力显微镜用于微尺度材料力学性能表征的研究进展

原子力显微镜(AFM)是纳米科学研究的有力工具。从AFM的原理出发,分析了探针与样品之间作用力的计算过程,介绍了确定悬臂弹性常数的几种方法,并综述了AFM在生物材料、薄膜材料、纳米结构、单分子操作和纳米力学实验中的研究进展。

女性绝经前期血液流变性变化研究

对绝经前期138例,正常对照组66例女性,分别测定其血液流变学各项指标.结果:两组全血粘度(ηb230s-1、ηb5.75s-1)、血浆粘度(ηp)、全血还原粘度(ηr)与对照组比较均有非常显著差异;血沉(ESR)、红细胞压积(Hct)、纤维蛋白原(fib)与对照组比较有显著差异;提示:女性绝经前期存在明显的高粘血症,血液流变学检查可为其早期诊治、疗效观察提供客观依据.

透明质酸多糖增稠适用于吞咽困难的肠内营养制剂及其流变学性质

胶体增稠的食物流体黏度是吞咽困难饮食护理中的关键参数。这类流体需有较高的黏度和较强的非牛顿流体行为。本研究采用流变学方法表征了透明质酸多糖对含豌豆蛋白和大豆油的营养制剂的增稠效果,研究了增稠营养制剂的流动性质、黏弹性和黏度的剪切时间依赖性。结果表明:未经增稠的营养制剂是表观黏度很低(仅约为0.010 Pa·s)的牛顿流体,不能满足安全吞咽的要求;而透明质酸具有良好的增稠效果,当透明质酸质量分数为0.5%时,营养制剂的初始黏度可达8 Pa·s,增稠后营养制剂具有方便可调节的表观黏度、剪切变稀性质以及良好的黏弹性,流变学性质能满足安全吞咽的要求。

液滴在大振幅振荡剪切流动中的非线性行为研究

利用YB模型预测了黏性液滴在黏性基质中的形状和取向的非线性变化,并对比前人的理论和实验工作,讨论了YB模型大振幅剪切流场中的适用性．还着重讨论了非线性行为的评估,提出了“峰高比加和法”和“峰面积比加和法”两种新的评估方法．

茂金属催化的乙烯-辛烯共聚物/聚苯乙烯体系界面张力的研究

采用椭球回缩模型研究了茂金属催化的乙烯-辛烯共聚物(POE)和聚苯乙烯(PS)体系界面张力。结果表明,该体系的界面张力随温度线性降低,其温度系数为-0.024 mN/(m.℃)。此外,还采用了粘弹体系的乳液模型对聚合物的粘弹性对界面张力的测量的影响进行了分析。基体和分散相液滴的松弛时间比值q对测量有重要的影响。

水溶性大豆多糖的分子表征和溶液流变学性质

采用核磁共振方法和凝胶渗透色谱(gel permeation chromatography,GPC)技术测定了水溶性大豆多糖(soluble soybean polysaccharides,SSPS)的酯化度和分子质量,并研究了SSPS在水溶液中的分子构象和流变学性质。结果表明,核磁共振方法可以快速准确地测定SSPS的酯化度,水溶液中SSPS呈紧密的无规线团构象,具有很低的本征黏度,SSPS水溶液表现出很强的剪切变稀行为,并具有明显的触变性。

LNG船货物围护系统用硬质聚氨酯绝热材料制备和性能研究

针对液化天然气(LNG)船货物围护系统绝热及储运安全性和经济性的要求,采用发泡剂HFC-365mfc和溴锑协同阻燃剂,制备了综合性能良好的硬质聚氨酯泡沫绝热材料,对其绝热性能、力学性能、服役性能稳定性和着火性、产烟量、材料表面火焰传播性质进行了研究,并从理论角度分析了材料的绝热性能。该研究所制备的泡沫材料密度约为45 kg/m3,可以满足LNG船对绝热材料综合性能的要求,不仅在室温至超低温范围内具有良好的绝热性能,还具有尺寸稳定性和阻燃性好,压缩、拉伸和剪切性能高,平均线膨胀系数、吸水率和水蒸气透过性低的特点。

聚碳酸亚丙酯/埃洛石纳米管复合材料共混改性研究

采用硅烷偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)对埃洛石纳米管(HNTs)进行表面改性以改善其与聚碳酸亚丙酯(PPC)的相容性,并将改性的HNTs(m-HNTs)和未改性的HNTs分别与PPC通过熔融共混法制备了复合材料。通过傅里叶变换红外光谱仪、流变仪、热失重分析仪对m-HNTs和PPC复合材料进行了测试。结果表明,硅烷偶联剂KH-560成功接枝到HNTs上,接枝率达到26%;m-HNTs在PPC中分散更均匀,m-HNTs可以很好地减缓PPC自身的降解,有效提高复合材料的热稳定性,PPC/m-HNTs复合材料的拉伸强度显著高于未改性的复合材料。

上海交大举办“第五届复杂流体流变学讲习班暨及学术研讨会”

“第五届复杂流体流变学讲习班暨及学术研讨会”于2011年7月10—13日在上海交通大学闵行校区学术活动中心成功举行。此次会议由上海交通大学流变学研究所主办，来自全国34所高校和科研院所以及15家公司在内的160余名研究生、教师和科研人员参会。会议安排了9人次培训讲座和17人次学术前沿报告。

金属增材制造条件下二元合金三维微观组织的相场法-有限元法预测

基于开源相场法代码PRISMS-PF所提供的相场法-有限元法计算架构,开展了A356铝合金MAM过程的模拟仿真研究。计算分析了工艺参数(温度梯度与扫描速率)以及初始固相形貌对溶质浓度、一次枝晶臂间距和晶粒形貌的影响,再现了微观偏析、晶粒竞争生长以及二次枝晶臂等现象,并与实验结果进行了对比验证。对比不同工艺参数(温度梯度与扫描速率)情形下的预测结果,发现一次枝晶臂间距随温度梯度与扫描速率乘积的减小而增大,而随着温度梯度与扫描速率的比值逐渐减小,晶粒形貌由平面晶逐渐向胞状晶、柱状晶以及树枝晶转变。对比不同初始固相形貌情形下的预测结果,发现当温度梯度与扫描速率的比值较小时,即液-固界面前沿的成分过冷区越大时,非平整的初始固相形貌对晶粒生长过程造成的影响越明显。

热致相分离法UHMWPE/HDPE微孔膜的制备及性能

采用热致相分离法,以超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/高密度聚乙烯(HDPE)为基体,液体石蜡(LP)为溶剂,制备得到UHMWPE/HDPE微孔膜。HDPE的加入不仅降低了体系的黏度,也同时减缓了体系结晶速度。冷却速率对微孔形态有重要影响,尤其是以较低降温速率冷却时,HDPE的加入改变了微孔形态,并使孔径变大。研究表明,采用合适的配比及工艺条件,可以制备平均孔径约1μm、孔径均匀的UHMWPE/HDPE微孔膜;UHMWPE/HDPE微孔膜在135℃闭孔,在160℃薄膜依然保持原来形状而不塌缩,可见其应用于锂离子电池隔膜时耐热性能优于PP、PE隔膜及其复合膜。

PAPI官能度和异氰酸酯指数对HFC-365mfc/H_2O混合发泡体系RPUF性能的影响

采用HFC-365mfc和H2O作为混合发泡剂制备了聚氨酯硬质泡沫材料,探讨了多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)的官能度和异氰酸酯指数(R)对泡沫材料的玻璃化转变温度(Tg)、力学性能和泡孔结构的影响。结果表明,使用相同份数的发泡剂,在PAPI的官能度介于2.6～3.1范围内,官能度越高,所得泡沫密度越大、Tg越高,力学性能越好;当R介于1.05～1.50时,随R的增大,所得泡沫密度增加,Tg和力学性能均有提高,但当R过大时,泡孔的尺寸分布变宽,均一性变差。研究还发现,所得泡沫Tg和力学性能随熟化时间延长亦有所提高。

流场对超浓悬浮体系的内部结构影响

研究了超浓悬浮体系的流变性质,发现在类似"临界凝胶点"的临界浓度附近出现从类液态向类固态的突变,表明体系出现完整的内部结构。触变环流变实验表明,内部结构发生了破坏和重建,与剪切速率、观测时间和松弛时间有依赖关系。采用结构化网络模型可准确描述体系的触变特性。

长支链聚乳酸与凝胶成核剂共混物的结晶行为

在聚乳酸中引入长支链结构季戊四醇三丙烯酸酯(PETA),并与成核剂1,3∶2,4-二苯亚甲基山梨醇(DBS)/聚乙二醇(PEG)凝胶混合,研究了聚乳酸的结晶行为.结果表明,加入成核剂后长支链聚乳酸的结晶速率加快,在熔体降温过程中即发生结晶,起始结晶温度高于130℃,在升温过程中的冷结晶消失,于125℃等温结晶的半结晶时间小于1 min.结晶速率加快的原因是成核密度的大幅度增加,这主要是DBS纳米纤维的成核作用、产生长支链的PETA与DBS纤维的氢键相互作用以及PEG增塑作用相互协同的结果.

非线性大应变振荡剪切流场中PP结晶行为的傅立叶转变流变学研究

通过对等规聚丙烯(iPP)过冷熔体施加不同应变的正弦振荡剪切场,研究了大应变振荡剪切流场作用下,等温iPP的流动诱导结晶过程.研究结果表明,施加大应变振荡剪切流场可以明显加速iPP的结晶动力学,且施加的应变越大可以促使iPP结晶动力学加速现象越明显.通过对iPP熔体的应力波形进行傅立叶变换分析发现,由于结晶会引起熔体内部非线性行为改变,傅里叶变化峰值的3倍基频峰值I3与基频峰值I1之比I3/I1可以敏感反映iPP的流动诱导结晶过程.当流变仪施加的应变幅度从10%提高到30%时,I3/I1比值发生突跃的时间则从2500 s迅速减小为600 s.

结晶条件对聚丙烯-聚异丁烯共混物形态和性能的影响

通过WAXS,SAXS和拉伸试验对聚丙烯-聚异丁烯共混物进行了表征,讨论了结晶条件和共混物的组成对其形态和拉伸行为的影响,与室温淬火试样相比,等温结晶试样具有较高的结晶度、较厚的晶片、较高的拉伸模量及强度、较差的韧性,PIB的存在导致iPP结晶度降低,力学性能变差。