PA6(MWNTs)纳米纤维增强PMMA透光复合材料

以尼龙6(PA6)为载体,结合同轴共纺技术将多壁碳纳米管(MWNTs)均匀包裹在PA6/PMMA体系的芯层中,再利用热压成型技术将壳层聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)熔融,从而制备出PA6(MWNTs)均匀分散的增强透光复合材料.实验中分别考察不同含量的MWNTs对复合材料形貌、力学性能的影响.结果表明,采用同轴共纺工艺能...     

风机叶片固有频率的一种传递函数解法

将叶片视为变截面悬梁,离散成任意段,每一段满足各向异性双向弯扭耦合振动微分方程,其解表作为两端节点10个自由度的函数,相邻段在同一截面内的节点位移由连续性条件联系,由此建立起求解叶片双向弯曲与扭转响应的传递函数,然后根据边界条件,得到一组仅含10个未知数的齐次方程,其非零解即是叶片各阶固有频率。相对有限元等其他数值方法,这种传递函数的解变量少,算法设计容易,求解速度快,精度高。基于该算法对一种大型叶片叶根段结构铺层优化后的频率特性进行了分析,结果显示,新设计方案不仅叶片重量显著降低,而且叶片刚度和频率特性完全满足使用要求。     

纤维增强复合材料弹塑性性能的细观研究

基于Mori-Tanaka方法和Eshelby等效夹杂理论,建立弹性阶段基体和纤维平均应力之间的桥联矩阵,导出了该矩阵各元素的显式。鉴于工程实际材料对柔度矩阵对称性的要求并考虑组分材料物理性能和细观几何特征等因素的影响,对所导出的桥联矩阵进行合理简化。引入与基体等效塑性应变相关联的修正参数,以此确定纤维和基体中应力分配。数值结果表明,本文中建立的复合材料非线性理论模型与实验结果吻合较好。     

基于非线性本构关系的复合材料风机叶片有限元极限分析与设计

为了研究具有三维复杂构形的复合材料风机叶片的逐次破坏过程和极限承载能力, 将复合材料细观力学非线性本构理论桥联模型与有限元软件ABAQUS通过用户子程序UGENS结合起来对风力发电机叶片结构进行极限强度分析。只需提供纤维和基体的材料性能参数、 纤维体积含量以及蒙皮和增强筋的铺层数据包括铺设角、 层厚和铺层数, 就可预报出复合材料复杂叶片结构的整体承载能力以及叶片破坏所处的位置, 为正确评估和合理设计风机叶片结构提供了一种简便有效的分析方法。以一种20kW风机叶片为例, 用此方法实现了新型复合材料叶片结构的极限分析和合理设计, 提高了叶片的强度和刚度, 有效降低了叶片的重量。本文中的方法同样适用于其它复合材料复杂结构的极限分析与强度设计。     

聚碳酸酯/TiO2超细纤维的制备与表征

静电纺丝是一种有效制备超细纤维的重要方法.以钛酸丁酯作为TiO2前驱体实现了聚碳酸酯（PC）/TiO2的制备,采用TEM、SEM、红外光谱、X射线衍射等方法进行理化性能表征,并测试了材料的抗菌性能.结果表明：当PC与钛酸丁酯质量比为9∶1时电纺纤维尺寸较均匀,珠状物最少;7∶3时纤维膜对大肠杆菌的抗菌率达到87%左右,以期用于过滤膜、防护服及医疗纺织材料等领域.     

壳-芯电纺超细纤维作为药物释放载体的研究

应用同轴共纺技术制备了以L-型聚乳酸为壳层材料,盐酸四环素为主要芯质材料的壳-芯超细纤维膜,研究了这种超细纤维膜的微观结构、力学性能与药物释放特性.结果表明,药物能够包覆在一层很薄的可降解聚合物壳层中,形成一种储库型药物释放系统.纤维的直径大小对纤维膜的各项理化性能有较大影响.随壳层聚合物浓度升高,纤维的平均直径增大,力学强度降低.药物能够从纤维膜中持续释放出来.这种壳-芯超细纤维有望用于药物释放、载药缝合线和医用敷料等生物医学领域.     

复合材料结构受横向载荷作用的强度问题

众所周知, 各向同性材料结构的极限分析与设计只需一个应力强度条件(如采用第一或者第四强度理论) 。但是在复合材料的情况下, 问题要复杂得多。本文中提出除了一个应力强度条件之外, 还须补充一个临界变形条件或者称为临界刚度条件才可以确定复合材料结构在横向载荷作用下的极限破坏状态的观点。对本文作者近期在这方面的研究工作作了介绍, 尤其侧重介绍如何确定复合材料结构的极限承载能力, 并指出复合材料结构受有横向载荷作用的一些有待研究解决的紧迫问题。     

基于断裂韧性预报复合材料层合板的开孔拉伸强度

开孔层合板的强度预报往往取决于孔边的临界长度，它不仅与材料性能，而且与铺层、孔径都有关。本文基于线弹性断裂力学，提出了一种预报对称铺层层合板开孔拉伸强度的新方法，只需提供正交层合板的断裂韧性和无缺口层合板的拉伸强度，显著降低对实验数据的依赖性。首先，将临界长度表作为层合板断裂韧性和无缺口拉伸强度的函数，再通过正交层合板[90/0]_8s的紧凑拉伸试验和虚拟裂纹闭合技术，确定出0°层断裂韧性，进而计算得到任意对称铺层层合板的断裂韧性。本文测试了T300/7901层合板[0/±45/90]_2s和[0/±30/±60/90]_s的开孔拉伸强度，孔径分别为3 mm、6 mm和9 mm。理论预报结果与试验值吻合较好，最大误差为15.2%，满足工程应用需求。     

PLLA纳米纤维编织缝合线的制备及生物相容性研究

以PLLA为原料,采用静电纺丝和圆盘定向收集得到具有有序排列的纳米纤维束,并将其编织成线,得到PLLA纳米纤维缝合线.对新型可吸收PLLA缝线的微观形貌、血液相容性、细胞毒性进行了性能表征,并测试了其力学性能.结果表明,纳米纤维在一定的圆盘转速下表现出较好的定向性,力学性能良好.缝线在溶血试验中溶血率＜5%,符合医用材料的溶血要求.MTT实验结果表明缝线材料无细胞毒性,且显示出较高的增殖率,说明新型可吸收PLLA纳米纤维缝线具有良好的生物相容性和安全性.     

纳米纤维束的制备及力学性能研究

采用静电纺丝法制备出了纳米级、亚微米级纤维,采用尖角圆盘收集成具有定向排列的单向纤维束,考察了圆盘转速对纤维定向性的影响.为提高纤维的强度和模量,对收集到的纤维束进行了热处理、拉伸、加捻、定型等后处理工艺,再将多股定型的纤维束编织成线.研究了上述工艺参数对纤维束力学性能的影响,选取最佳工艺参数编织纤维束,并研究了编织线的力学性能.良好的性能预示其在纺织、生物医学等领域具有潜在的应用前景.