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Prediction of residual tensile strength of glass fiber reinforced polymer bars in harsh alkaline concrete environment using fuzzy metaheuristic models

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Journal of Ocean Engineering and Science 2023年第5期8卷 546-558页

作者： Mudassir Iqbal Khalid Elbaz daxu zhang.lili hu Fazal E.Jalal State Key Laboratory of Ocean Engineering Shanghai Key Laboratory for Digital Maintenance of Buildings and InfrastructureSchool of Naval ArchitectureOcean&Civil EngineeringShanghai Jiao Tong UniversityShanghai 200240China Department of Civil Engineering University of Engineering and Technology PeshawarPakistan MOE Key Laboratory of Intelligent Manufacturing Technology Department of Civil and Environmental EngineeringCollege of EngineeringShantou UniversityShantouGuangdong 515063China Department of Civil Engineering Higher Future Institute of Engineering and TechnologyMansouraEgypt

The long-term durability of glass fiber reinforced polymer(GFRP)bars in harsh alkaline environments is of great importance in engineering,which is reflected by the environmental reduction factor in vari-ous structural *** calculation of this factor requires robust models to predict the residual tensile strength of GFRP ***,three robust metaheuristic algorithms,namely particle swarm optimiza-tion(PSO),genetic algorithm(GA),and support vector machine(SVM),were deployed in this study for achieving the best hyperparameters in the adaptive neuro-fuzzy inference system(ANFIS)in order to obtain more accurate prediction *** optimized models were developed to predict the tensile strength retention(TSR)of degraded GFRP rebars in typical alkaline environments(e.g.,seawater sea sand concrete(SWSSC)environment in this study).The study also proposed more reliable model to predict the TSR of GFRP bars exposed to alkaline environmental conditions under accelerating laboratory aging.A to-tal number of 715 experimental laboratory samples were collected in a form of extensive database to be trained.K-fold cross-validation was used to assess the reliability of the developed models by dividing the dataset into five equal *** order to analyze the efficiency of the metaheuristic algorithms,multiple statistical tests were *** was concluded that the ANFIS-SVM-based model is robust and accu-rate in predicting the TSR of conditioned GFRP *** the meantime,the ANFIS-PSO model also yielded reasonable results concerning the prediction of the tensile strength of GFRP bars in alkaline concrete *** sensitivity analysis revealed GFRP bar size,volume fraction of fibers,and pH of solution were the most influential parameters of TSR.

关键词： Gfrp Seawater sea sand concrete Durability Metaheuristic Anfis-pso,anfis-ga ANFIS-SVM

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基于脱细胞方法制备3D植物肝组织工程支架及表征

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中国组织工程研究 2024年第29期28卷 4645-4651页

作者：胡婧婧何松霖张大旭赵烁史潇楠李伟龙叶淑君王静怡郭全义阎丽解放军总医院第二医学中心老年医学科北京市100853 解放军总医院第一医学中心骨科研究所骨科再生医学北京市重点实验室全军骨科战创伤重点实验室北京市100853

背景:组织工程为肝衰竭这一临床困境带来了新的希望,通过简单的制备方法制备植物脱细胞纤维支架对肝脏组织工程具有重要意义。目的:采用新鲜苹果切片和十二烷基硫酸钠溶液制备苹果组织脱细胞支架材料,并评估其生物相容性。方法:将新鲜... 详细信息

背景:组织工程为肝衰竭这一临床困境带来了新的希望,通过简单的制备方法制备植物脱细胞纤维支架对肝脏组织工程具有重要意义。目的:采用新鲜苹果切片和十二烷基硫酸钠溶液制备苹果组织脱细胞支架材料,并评估其生物相容性。方法:将新鲜苹果分别采用磷酸盐缓冲液和十二烷基硫酸钠溶液进行脱细胞处理,然后用磷酸盐缓冲液进行脱毒获得处理后的苹果组织和苹果脱细胞支架材料,然后在扫描电镜下观察苹果材料的脱细胞效果。实验从BALB/C小鼠腹股沟脂肪中提取脂肪干细胞,并且通过流式细胞术鉴定其干细胞相关标记物(CD45,CD34,CD73,CD90,CD105)的表达。然后分为无支架对照组和有支架组,在两组中接种等量脂肪干细胞,通过CCK-8、苏木精-伊红染色、鬼笔环肽骨架染色评价该脱细胞支架与脂肪干细胞的生物相容性,在光学显微镜、扫描电镜下观察细胞在支架上的黏附及生长情况。然后将支架分为非诱导组和成肝诱导组,将脂肪干细胞种植在脱细胞苹果支架上,分别在普通培养基和成肝诱导培养基中培养14 d后进行对比,通过肝细胞标记物(白蛋白、细胞角蛋白18、细胞色素P450家族1亚家族1)进行免疫荧光染色,通过酶联免疫吸附实验来检测白蛋白、甲胎蛋白的分泌情况,并通过扫描电镜观察支架上诱导培养的细胞形态,验证该脱细胞支架材料上肝细胞相关蛋白的表达。最后,实验通过将钴60照射消毒后的苹果脱细胞支架移植于小鼠肝脏表面,28 d后通过大体观及苏木精-伊红染色观察该支架的降解情况。结果与结论:①扫描电镜结果显示,脱细胞后的苹果支架材料具有约100μm大小的孔隙结构,不存在残余细胞。②通过流式细胞学鉴定,提取培养的细胞为脂肪间充质干细胞。③CCK-8结果表明,所制备的苹果组织脱细胞支架材料无细胞毒性;苏木精-伊红染色和鬼笔环肽骨架染色观察到脂肪间充质干细胞能够在苹果组织脱细胞支架上黏附和聚集生长。④免疫荧光染色、酶联免疫吸附实验结果显示,培养在苹果组织脱细胞支架上的脂肪间充质干细胞高表达白蛋白、甲胎蛋白、细胞角蛋白18及细胞色素P450家族1亚家族1肝脏相关蛋白,说明被诱导分化为了具有肝细胞功能的肝细胞样细胞。⑤干预7 d时植入的苹果脱细胞支架与肝脏融合,部分支架已经降解,干预28 d时苹果脱细胞支架已完全降解,被新生组织替代。⑥结果表明,来源于苹果组织制备的脱细胞支架材料具有良好的生物相容性,可促进脂肪间充质干细胞的增殖、黏附及成肝细胞分化。

关键词：植物组织支架脱细胞肝衰竭脂肪间充质干细胞组织工程肝细胞样细胞

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基于广义Maxwell模型的形状记忆聚合物力学本构

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上海交通大学学报 2018年第8期52卷 969-975页

作者：樊鹏玄陈务军赵兵胡建辉张大旭房光强彭福军上海交通大学空间结构研究中心上海200240 上海宇航系统工程研究所上海201108

为揭示形状记忆效应的黏弹性力学机制并进行形状记忆过程模拟,先推导出积分形式的广义Maxwell本构方程,再结合时温叠加原理推导出形状记忆过程的形状固定率公式及应力应变演化方程.形状固定率公式显示:增大"固定约束时长/拉伸阶段时长"... 详细信息

为揭示形状记忆效应的黏弹性力学机制并进行形状记忆过程模拟,先推导出积分形式的广义Maxwell本构方程,再结合时温叠加原理推导出形状记忆过程的形状固定率公式及应力应变演化方程.形状固定率公式显示:增大"固定约束时长/拉伸阶段时长"的比值可增大形状固定率.应变演化方程揭示:随温度降低偏移系数变小,释放约束后应变演化方程中的时间被缩减,使应变恢复速度趋近于0;随温度升高偏移系数变大,对时间的缩减效应减弱,应变发生恢复.应用Abaqus软件的黏弹性力学模型,基于Arrhenius方程和Williams-Landel-Ferry(WLF)方程,通过二次开发建立形状记忆聚合物结构分析的数值模拟方法.采用环氧基形状记忆聚合物进行拉伸-松弛实验测定数值模拟中需要输入的材料参数,并进行形状记忆过程实验和数值模拟.结果表明,所提数值模拟方法能有效描述形状记忆过程,且针对实验所用的环氧基形状记忆聚合物,Arrhenius方程较WLF方程具有更高的计算精度.

关键词：形状记忆聚合物广义Maxwell模型应力应变演化时温叠加原理

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单层编织增强复合材料力学特性计算

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上海航天（中英文） 2020年第4期37卷 107-116页

作者：高冀峰余兵陈务军胡建辉赵兵樊鹏玄张大旭房光强彭福军上海交通大学空间结构研究中心上海200240 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 上海宇航系统工程研究所上海201109

单层编织增强复合材料具有优异的比强度、比刚度和变形特性,逐渐被应用于空间可展结构。其一般采用薄壳形式,应用基于均匀化ABD刚度矩阵的壳体理论可提高结构计算效率。对于非对称编织增强物,如按经典复合材料理论计算,中性面偏移会导... 详细信息

单层编织增强复合材料具有优异的比强度、比刚度和变形特性,逐渐被应用于空间可展结构。其一般采用薄壳形式,应用基于均匀化ABD刚度矩阵的壳体理论可提高结构计算效率。对于非对称编织增强物,如按经典复合材料理论计算,中性面偏移会导致不准确的耦合效应。本文提出了一种基于单胞模型的多尺度方法,通过确定中性面并施加周期边界条件,计算任意单层编织复合材料的ABD刚度矩阵和模量值。对比试验验证了方法的准确性,预测了平纹、破斜纹1/3、斜纹1/3编织增强复合材料刚度及模量随编织密度的变化趋势,给出了单胞的合理应变分布。

关键词：多尺度分析单胞模型非对称编织 ABD刚度矩阵

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