MCL缺损对多屈曲角胫股关节力学特性影响

该文通过SONATA MAESTRO 1.5T采集0°/25°/60°/80°四个屈曲角下的正常膝关节的MRI图像,构建四个屈曲角位姿的正常/内侧副韧带缺损的整体胫股关节3D 模型,通过对这八组模型施加不同的外翻力矩进行有限元仿真,来分析内侧副韧带缺损时关节软组织及韧带的力学特性。仿真结果表明:1) 膝关节外翻时,内侧副韧带缺损会引起交叉韧带的张力显著增大,前交叉韧带和后交叉韧带替代了内侧副韧带的外翻限制作用,成为抵抗外翻的主要稳定结构,其中前交叉韧带相比后交叉韧带能提供更大的外翻阻力。随着屈曲角度的增加,交叉韧带抵抗外翻的负荷均显著增大。在高屈曲角位姿时,交叉韧带尤其是前交叉韧带,极易伴随内侧副韧带断裂而产生联合损伤;2) 内侧副韧带缺损降低了膝关节的直向稳定性,特别对股骨内侧髁与内侧胫骨关节面的直向稳定性的损失最为 明显。膝关节的外侧关节软骨和半月板在外翻时比正常关节承受更高的负荷,同时外侧半月板传递力的能力明显下降;3) 内侧副韧带损伤后,股骨软骨在小屈曲角位姿(25°屈曲角)等效应力值变化最大,而胫骨软骨和半月板在小屈曲角位姿(25°屈曲角)和高屈曲角位姿(80°屈曲角)最大等效应力值变化最为明显,外翻时最大等效应力变化最大的屈曲角位姿将更易导致关节软骨与韧带损伤。     

用于机器人关节的柔性压力触觉传感器设计

分析了碳纤维/硅橡胶导电复合材料的拉伸、弯曲及压敏特性,基于上述特性设计了一种新型的应用于机器人关节等活动部位的柔性压力触觉传感器。通过解耦算法解决了拉伸、弯曲引起的干扰问题,构建了求解接触压力的数学模型。实验结果表明,该柔性触觉传感器具有拉伸和弯曲性,并消除了拉伸和弯曲对接触压力的检测的干扰,可应用于机器人关节。     

基于Sherwood–Frost模型构建聚乙烯泡沫拉伸本构

目的 研究聚乙烯泡沫的拉伸力学性能,并构建聚乙烯泡沫的拉伸本构模型。方法 利用万能材料试验机对不同密度的聚乙烯泡沫进行不同拉伸速率的单轴拉伸实验,得到聚乙烯泡沫的拉伸应力–应变曲线;在Sherwood–Frost唯象本构模型框架的基础上,构建将密度和应变耦合的密度项,以及将应变率、应变和密度耦合的应变率项的拉伸本构模型。结果 聚乙烯泡沫在断裂前的拉伸力学特性为非线性弹性,表现出明显的应变率强化效应,现有的密度项和应变率项与实验数据的拟合精度较低,最大平均误差分别可达11.76%、7.90%。新构建的密度项和应变率项与实验数据拟合精度较好,最大平均误差分别为1.17%、1.92%。结论 新构建的拉伸本构模型能够更精确地描述聚乙烯泡沫单轴拉伸的应力应变关系,为聚乙烯泡沫的综合力学性能的进一步研究提供参考。     

聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料在低频振动场的性能

以聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料为研究对象,利用自行研制的低频振动注射实验装置,实现振动注射成型和常规注射成型。研究了振动参数对注塑试样的拉伸强度,冲击强度的影响,并对试样进行SEM,W AXD测试。结果表明,在特定的振动工艺条件下,拉伸强度和冲击强度都得到了提高,拉伸强度的最大增幅为17%,冲击强度的最大增幅达到177%。     

5052/6061异种铝合金薄板搅拌摩擦焊接工艺研究

目的 研究焊接速度、搅拌头旋转速度和下压量对异种铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能的影响,找出最佳工艺参数,从而进一步提高接头的力学性能。方法 采用正交实验法对1.5 mm厚5052/6061异种铝合金搅拌摩擦焊接进行实验设计,焊接完成后,观察焊缝宏观形貌,然后将试件制成标准拉伸试样进行拉伸实验,拉伸实验完成后用扫描电镜观察焊接接头的断口形貌,最后运用极差分析法和方差分析法分别对实验结果进行分析。结果 在选取的工艺参数范围内,搅拌头旋转速度影响最大,其次是焊接速度,下压量影响最小。当焊接速度为120 mm/min、转速为1 400 r/min、下压量为1.5 mm时,接头抗拉强度达到了最大值194 MPa,伸长率也达到了最大值9.62%。结论 在一定工艺参数范围内,提高焊接速度或搅拌头的旋转速度能显著提高接头的力学性能,而下压量对接头力学性能影响不显著。     

泡沫硅橡胶的力热响应特性实验

利用三维数字散斑动态变形测量分析技术联合材料试验机对泡沫硅橡胶进行准静态拉伸、压缩实验,获得其在不同应变率、不同取样方向、不同温度等条件下的力热响应特性。实验结果表明,在拉伸和压缩实验中都具有不太显著的应变率效应及一定的温度效应,压缩试验中的温度敏感性要强于拉伸试验,且其拉伸强度和屈服应力随温度的升高而降低;拉伸试验和压缩试验中试件力学性能都表现为各向异性;压缩实验中试件尺寸的不同对研究其力学性能几乎没有影响;拉伸试验中试件因泡孔壁沟槽的产生而破坏,压缩试验中试件由于泡孔受力压溃而出现裂痕;试验过程中试件内部温度在破坏时达到最高,试件不同位置处的温度变化情况基本一致,最大温升为2℃左右,可视为是等温实验,表明其实验结果是可靠、有效的。     

浅析影响防水卷材强度要素

为了评价温度和初始拉伸率对防水卷材强度的影响,进行现场实验。实验中将采用同一温度不同初始拉伸率对防水卷材的应力损失率分析,同时也对不同温度下同一初始拉伸率对防水卷材的应力损失率进行分析,最终将总结得出综合结论。本实验将以聚氯乙烯防水卷材为研究对象,以初始拉伸率、环境温度、持荷时间为参数,提出通过控制初始拉伸率评价防水卷材在持续荷载作用后拉伸性能变化的实验方法,系统地评价不同参数下聚氯乙烯防水卷材的拉伸性能。     

氧化石墨烯/羧甲基纤维素钠/海藻酸钠复合材料的制备与性能研究

采用改进的Hummer法和超声波剥离法制备了纳米氧化石墨烯悬液,再将其与羧甲基纤维素钠、海藻酸钠复合制备了氧化石墨烯/羧甲基纤维素钠/海藻酸钠(GO/CMC/SA)复合材料,并通过吸水性实验和拉伸实验方法对其结构和性能进行了研究。结果表明,添加GO和CMC可显著提高GO/CMC/SA复合材料的力学性能和吸水性,当GO含量为7%,CMC含量为15%时,复合材料的干态拉伸强度最大达到124.5MPa,复合材料湿态拉伸强度最大达到31.0MPa;吸水率达到196%,在生物医学领域具有较大的应用潜力。     

狗的多位点心肌拉伸性质的实验研究

介绍了自行研究和组装的测试心肌组织试件基本力学性质的实验设备和方法。完成了对6个狗心脏10个不同位点的肌肉组织的三种力学性质测试,包括:单轴拉伸、松弛和破坏实验,得到了这些位点心肌组织的应力-应变曲线、应力松弛曲线和强度极限。从实验数据中可知:左心室心外膜的刚度和强度最大,右心房侧壁、右心房心耳、房间膈的刚度和强度最小,其余位点介于两者之间。根据Pole-zero模型对所得拉伸数据进行了参数拟合,试验数据和模型之间的相关性较好。根据松弛实验的结果对Pole-zero模型进行了修正,增加了一个粘弹性项。     

后碰撞中人体颈部动力学响应的有限元分析

为了得到人体颈部在后碰撞中的动力学响应数据,细化完善了先前建立并验证的符合中国人特征且具有较高逼真度的C1-T1全颈椎有限元生物力学模型,模型由椎骨、椎间盘(髓核、纤维环及软骨终板)、韧带和肌肉构成,用六面体实体单元、梁单元和索单元进行模拟,其材料分别定义为线弹性、粘弹性和索。用后碰撞志愿者实验数据对模型进行仿真,得到各椎骨间相对转角,软组织的等效应力曲线。后碰撞过程中颈部形成S形曲线、C形曲线,各软组织应力曲线峰值均发生于最大S形曲线、C形曲线出现阶段,最大相对转角及各软组织最大应力主要发生在C7-T1。后碰撞中过度伸展易导致颈部损伤。有限元仿真有助于理解颈部运动学及其损伤机制。     

TC6钛合金的超塑变形机制研究

提出了一种全新的超塑性研究方法：基于m值的高效超塑变形机制。采用该方法对TC6钛合金进行高温拉伸实验,研究其超塑性能,并与最大m值法超塑性进行比较分析。实验结果表明,细晶组织的该合金具有优良的超塑性,最佳变形温度在900℃,最大m值超塑变形可以获得20倍的最大延伸率;基于m值的高效超塑变形可以显著提高超塑成形效率,在获...     

基于ANN的HVFAC拉伸性能预测评价

基于人工神经网络(ANN)预测混凝土拉伸性能,对研究混凝土开裂机制具有重要意义。基于团队实验数据获得不同粉煤灰掺量、骨胶比、水胶比和养护龄期下大掺量粉煤灰混凝土(HVFAC)的抗压强度、极限拉伸应变、抗拉强度和拉伸弹性模量数据,用均方根误差(RMSE)最小原则建立一种预测HVFAC拉伸性能的ANN模型,并用公开发表的文献数据对该预测模型可靠性进行分析评估。结果表明：模型预测结果与实验结果的相关系数均大于0.94,文献中的实验值与模型预测值的误差均在±20%以内,说明所建立的模型有较高的预测精度。基于ANN影响权重分析发现：骨胶比对HVFAC的抗压强度、极限拉伸应变和拉伸弹性模量的影响最大;对于HVFAC的拉伸性能,在早龄期时水胶比的影响程度较大,但随着龄期的延长,粉煤灰掺量的影响程度逐渐上升并超过水胶比。     

大直径PA6/PA66共聚物单丝的后拉伸性能

以PA6/PA66共聚物为原料,纺制大直径单丝。对大直径共聚尼龙单丝初生丝的后拉伸性能进行研究,主要分析拉伸温度、拉伸方式、拉伸倍率及其分配对单丝力学性能的影响,同时测定共聚尼龙单丝结构并与相关均聚物进行对比。研究了口模拉伸与常规拉伸对共聚尼龙单丝力学性能的影响。实验表明,采用二级拉伸方式时,最佳拉伸倍率为4.7倍,其中一级拉伸倍率占比85%。热水拉伸温度为90℃,热风拉伸温度为180℃。     

ACL单束／双束重建对胫股关节应力分布影响

该文基于正常膝关节的MRI图像数据,构建正常／单束／双束韧带重建胫股关节整体模型,通过对这3个关节整体模型分别加载单一负荷（轴向力）及组合负荷（轴向力和扭矩）进行有限元仿真,得到3个整体模型在两类负荷作用下的应力分布;通过从整体模型的应力云图中提取股骨、胫骨、关节软骨、半月板及后交叉／内侧／外侧韧带的表面应力等进行对比...     

全层片状TiAl基合金断裂过程的原位观察

利用ＳＥＭ拉伸台，研究了Ｔｉ－３３Ａｌ－３Ｃｒ－０．５Ｍｏ合金的室温拉伸断裂动态过程。试验结果表明，具有全层片状显微组织的ＴｉＡｌ合金室温断裂韧性较高，归因于合金拉伸过程中裂纹尖端发生分叉致使应力松弛而使裂纹钝化；在变形过程中，主裂纹尖端附近的微裂纹之间形成剪切韧带，剪切韧带韧化是ＴｉＡｌ合金的一种韧化机理。     

不锈钢车顶弯梁拉弯成形研究

利用ABAQUS软件,对某轨道车辆的不锈钢车顶弯梁的拉弯成形过程进行了模拟研究,分析了L形型材拉弯后截面畸变及回弹的影响因素及控制方法。结果表明:模具立边深度对截面畸变的影响较大,拉伸量对其影响相对较小;包覆拉伸量对回弹时发生的截面扭曲的影响最大,补拉量对回弹时发生的侧面弯曲的影响最大;采用模具型面补偿法可以有效减小回弹,提高轮廓精度。实验证明,当预拉量和补拉量为1%、包覆拉伸量为7.5%和模具立边深度为H-0.5mm并且模具型面补偿量为最大回弹量的1.1倍时,可以制造出高质量的不锈钢型材拉弯件。     

卫星贮箱安装板复合材料蒙皮热应力工艺设计优化

基于有限元分析方法,对热压罐成型卫星贮箱安装板复合材料蒙皮热应力工艺设计方案进行仿真分析,研究了预浸料铺层区域、均压板结构、固化温度等工艺参数对蒙皮热应力的影响。结果表明,在均压板开孔结构不变,当预浸料铺层方法从整体铺层转变为开孔铺层,最大压缩热应力为-393.7MPa,增加了3.8%;最大拉伸热应力为87.9MPa,降低了62.9%。保持均压板开孔结构-预浸料开孔铺层不变,当固化最高温度从180℃降低到120℃,最大压缩热应力为-250.5MPa,最大拉伸热应力为55.9MPa,最大压缩应力和拉伸应力均降低了36.3%。降低固化温度显著降低热应力,并通过实验验证了分析结果。     

超声波振动对钛箔拉伸性能及位错分布的影响

以研究超声波振动条件下钛箔的塑性变形特征和位错分布为目的,通过超声波辅助单向拉伸实验和微观组织分析研究不同超声波振动施加方式对钛箔塑性拉伸变形过程中的应力-应变、伸长率及位错分布的影响规律。结果表明:超声波振动过程中钛箔的流动应力最大降幅可以达到约80%,材料的伸长率从未施加超声时的40.33%最大增加至54.46%。通过TEM可以发现超声波振动条件下位错呈现平行分布的趋势且无大量缠结出现,而未施加超声拉伸的试样中位错的分布则显得杂乱无章且缠结严重。     

冲孔镀镍钢带拉伸性能的模拟与实验研究

采用模拟与实验相结合的方式,研究了冲孔镀镍钢带的拉伸力学行为。模拟部分采用ABAQUS非线性有限元软件,模拟了2种不同冲孔方式的冲孔镀镍钢带即正模具产品和反模具产品的拉伸过程,得到拉伸力-位移曲线和各项力学性能数据。为了验证模拟的可靠性,同时进行了实际的拉伸实验,得到最大拉力、抗拉强度和延伸率数值。结果显示,正模具产品的变形抗力和塑性比反模具产品好,模拟结果与实验结果的各项数值均比较吻合,说明模拟是预测冲孔镀镍钢带力学性能的有效方法。另外,模拟也为2种冲孔镀镍钢带的力学性能差异提供了辅助性的解释。     

PVC/SEBS-g-MAH共混物制备及性能研究

采用机械共混法制备PVC/SEBS-MAH共混物。研究了增韧剂SEBS-MAH的加入量对共混物冲击性能和拉伸性能的影响。冲击实验和拉伸试验表明,随着SEBS加入量的增加,共混物的简支梁缺口冲击强度、断裂伸长率先提高后降低,而弹性模量、拉伸强度则降低;当SEBS加入量为6%时,共混物的断裂伸长率出现最大值,当SEBS加入量为8%时,共混物的简支梁缺口冲击强度出现最大值。