丝素蛋白纤维人工韧带的制备及性能分析

丝素具有良好的生物相容性,作为组织工程材料引起广泛关注。因此,结合天然丝素和再生丝素仿真构建人工韧带,在立式锭子编织机上,以再生丝素长丝为轴纱、外包天然丝素纤维编织管状结构的织物复合构建人工韧带。研究表明:采用Ca Cl_2-FA溶液可常温条件下快速溶解蚕丝获得再生丝素溶液,通过湿法纺丝技术能够制备表面光滑且力学性能良好的再生丝素长丝。选择天然丝素纤维编织层数为9层、角度为2θ=45°±2°、中间包裹400根再生丝素长丝构建丝素蛋白纤维人工韧带,该韧带材料的断裂强力可达(1 942.6±7.5)N。体外降解实验表明,韧带材料中再生丝素长丝较天然丝素纤维有更快的降解速度。     

双二步法三维管状编织工艺原理研究

双二步法工艺是在传统二步法的基础上通过增加编织纱数目的一种三维编织工艺。所述的编织纱可以分成两套按照二步法规律运动的编织纱,依次通过交叉处,相互交叉重叠将轴纱束紧,形成多层织物组织结构。相对于传统二步法,双二步法工艺在相同轴纱数目的前提下,增加了编织纱的含量和纱线体积系数,提高了三维织物厚度,因而有效地提高了三维编织物的性能。     

编织结构周围神经再生导管的扭转性能初探

通过编织结构、编织角和涂层方式等工艺参数的变化,探讨了它们对编织结构周围神经再生导管扭转性能的影响,并对神经导管的扭转性能进行了测试.结果显示:三向编织结构的扭转性能优于规则结构;导管的编织角越大,导管的扭转性能越好;涂层能改善导管的扭转性能.     

编织法制备人工神经导管的研究

探索利用编织法制备符合一定要求的人工神经导管。采用聚乳酸(PLA)纤维为编织材料,通过改变导管芯材料以及芯纤维数量与排列,设计并编织了3种类型的神经导管,并采用3种编织密度制备这3种不同结构类型的导管。对各类型导管的直径、横截面、质量、轴向断裂强力和伸长、外层纱线交织角进行测试与表征。结果表明编织法制备人工神经导管方便快捷,可以通过改变芯纤维数量与排布调节导管尺寸与孔隙率,批与批之间差异小,同时,为人工神经导管的标准化设计提供了参考数据。     

编织工艺参数对周围神经再生导管径向压缩性能的影响

叙述了编织型人体周围神经再生导管的生产工艺,通过改变导管制作的编织结构、编织角和轴纱线密度等工艺参数,探讨了编织工艺参数对神经再生导管径向压缩性能的影响。     

玻璃纤维3D复合材料弯曲力学性能的研究

文章通过对玻璃纤维三维立体(3D)复合材料弯曲力学性能的实验进行分析 ,探讨了增强材料中不同比例的交织纱与轴纱对其弯曲力学性能的影响.实验结果表明:引入一定比例的轴纱不但可以减少编织工作量,还可以提高复合材料的弯曲力学性能.     

编织结构周围神经再生导管的径向压缩性能研究

研究了几种用于修复周围神经缺损的编织结构聚乙丙交酯(PGLA)神经再生导管及其径向压缩性能。为了获得更佳的径向压缩性能,对编织结构和编织角等工艺参数对导管50%变形时的径向压缩力、压缩力保持率和弹性回复率等径向压缩力学性能的影响进行了实验和讨论。     

碳/芳纶混编三维编织复合材料拉伸性能

为分析三维编织复合材料拉伸性能和失效机制,分别以碳纤维和芳纶纤维为轴纱和编织纱织造了三维五向、三维六向碳/芳纶混编复合材料。采用数字图像相关法采集试样在单轴拉伸过程中表面全场应变信息得到的泊松比。结果表明：三维编织复合材料泊松比受编织结构的影响较大,同种编织结构下,碳纤维为轴纱的复合材料基本保持了碳纤维三维编织复合材料的拉伸强度和模量,同时提高了断裂伸长率;芳纶纤维为轴纱的复合材料则显著提高了断裂伸长率,但拉伸强度和模量损失较为明显;同种混编方式下,三维五向编织复合材料的拉伸强度和拉伸模量较三维六向高,断裂伸长率无明显差异。编织纱分别为碳纤维和芳纶纤维的三维编织复合材料高应变区分别类似点阵分布和波浪线分布,三维五向和三维六向编织复合材料高应变区分别呈均匀分散分布和横向分布。     

三维全五向编织复合材料的压缩性能

以无碱玻璃纤维为原料,采用四步法1×1编织工艺在全自动模块组合式编织平台上制备三维五向及全五向编织物;以E51环氧树脂、70#固化剂(四氢邻苯二甲酸酐)为树脂基体,与编织物复合制备三维五向及全五向编织复合材料;并利用Instron万能材料试验机对比测试上述编织复合材料的压缩性能,研究轴纱、编织角、纤维体积分数等结构参数对材料压缩性能的影响。结果表明,编织复合材料的压缩性能随着编织角的增大而降低,随着轴纱、纤维体积分数的增大而提高;三维全五向编织复合材料的压缩性能明显好于三维五向编织复合材料。     

含轴纱三维编织复合材料的弹性模量

对包含有轴纱的三维编织复合材料的拉伸弹性模量和弯曲弹性模量进行了试验研究和理论分析。研究结果表明,引入合适比例的轴纱不但可以减少编织工作量,还可以提高构件的轴向受力性能;在交织纱和轴纱的比例分别为50/50和75/25时,材料的拉伸弹性模量和弯曲弹性模量达到最佳值。     

纤维基人工神经导管的研究进展

为开发具有优良生物相容性、多重功能性和良好修复能力的纤维基人工神经导管支架,从原料组成、制备方法、结构设计、功能改性和细胞培养等方面对人工神经导管的研究进展进行综述,并对其未来研究方向进行分析。天然或合成聚合物及其混合材料,可通过熔融纺丝、静电纺丝、自组装等方法制备成直径不同的纤维基人工神经导管,普遍认为在中空管道中添加海绵、水凝胶或取向微孔可更好地引导细胞定向生长,并为细胞生长提供适宜的微环境;经过导电、磁性等改性或加入生长因子、信使核糖核酸(mRNA)等活性物质,可使神经导管支架更好地促进细胞增殖与分化;最后指出纤维基人工神经导管的潜在改进方向,以期进一步提高其神经修复效果。     

复合载荷下不同结构编织人工韧带的有限元分析

为探究不同结构编织人工韧带试样在人体正常步态中受到复合载荷加载时的应力分布以及摩擦损耗情况,使用有限元分析法进行数值模拟,基于纱线在空间中的螺旋轨迹以及交织规律,采用MatLab计算空间离散坐标点,并导入至Solidworks中建立试样三维模型。在ABAQUS中赋予试样材料属性、边界条件和接触摩擦属性,最后计算有限单元解。结果表明:有限元模拟曲线和实际测试曲线具有较高的一致性;施加外部载荷时,规则编织试样应力在2个方向的纱线上分布较为均匀,而三向编织试样应力主要集中于轴纱,且需要抵抗更多纱线之间的摩擦作用。该研究可为人工韧带的优化设计提供理论参考。     

三维四向和五向编织复合材料冲击断裂行为的多尺度模拟

为对三维编织复合材料的结构特性进行模拟预测分析,采用一种多尺度和细观结构结合的方法,建立三维编织复合材料的等效拼接组合模型,进一步揭示编织复合材料在微观结构水平下的冲击损伤演化、裂纹扩展和能量吸收。设计制备三维四向和三维五向2种编织结构的碳/环氧树脂三维编织复合材料,根据编织参数建立等效拼接组合模型;通过落锤式冲击试验仪结合高速摄影系统记录2种编织复合材料在低速冲击下的断裂行为,与等效拼接组合模型在有限元数值模拟结果相对比,验证等效拼接组合模型的有效性。模拟结果表明,相同的体积分数下轴纱表现出最高的能量吸收,由于轴纱的存在,三维五向编织复合材料的抗裂性和裂纹扩展性优于三维四向编织复合材料。     

体外降解实验中编织结构周围神经再生导管的扭转性能研究

周围神经在体内承受多种多样的变形作用,因此周围神经再生导管必须具备良好的力学性质。文章初步研究了编织结构周围神经再生导管在体外降解过程中的扭转性能变化,并考察了涂层等工艺参数对导管扭转性能(最大扭转力和扭转力损耗)的影响。     

A novel structure design of braided composite pressure vessel and its mechanical analysis

A novel structure of braided composite pressure vessel (BCPV) is designed in this paper. Based on the overall geometry structure of braided preform, the representative volume unit (RVU) model is established. The effective elastic constants and the mechanical properties of the composite layer of BCPV are predicted, and compared with filament-wound pressure vessel (FWPV). Numerical results show that BCPV can effectively improve the overall mechanical properties of the composite pressure vessel, and has a wide application prospect.     

Performance of Error Back Propagation vis-à-vis Radial Basis Function Neural Network: Part II: Reverse Engineering of Woven Fabrics

Abstract

This paper describes the application of an artificial neural network approach to engineer the design of woven wool and wool blended suiting fabric, to be used by the weavers. Two neural network models based on error back propagation and radial basis function algorithms are used for ascertaining fabric constructional parameters such as fibre composition, yarn density, yarn tex, weave, yarn crimp and yarn twist to obtain desired low stress mechanical properties and other properties such as breaking strength and extension, bending rigidity, shear rigidity and tear strength of the suiting fabric. Of the two networks, radial basis function network is again found to be fast to train and easier to design than back propagation network. Evaluation of both the models for each fabric property specification shows good agreement between predicted and generally accepted fabric, yarn structure–property relationships.     

编织结构复合材料神经再生导管及其性能

介绍了一种新型的编织结构复合材料神经再生导管；对其拉伸力学性能进行了初步研究，证实了其力学可行性以及具有引导神经再生的作用。