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冷喷涂Ti涂层的颗粒变形行为及孔隙分布

航空学报 2024年第12期45卷 296-308页

作者：周愁庭马玉娥杨泽轩李文亚黄春杰刘磊中国航空工业集团公司第一飞机设计研究院西安710089 西北工业大学航空学院西安710072 西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072 德国汉堡赫尔穆特-施密特大学/德国联邦国防军大学材料技术研究所汉堡22043

在冷喷涂(CS)的沉积过程中,颗粒间结合强度较弱,涂层内普遍存在孔隙和颗粒间边界等缺陷。为研究这些缺陷的形成机制,在不同载流温度下,制备了3种不同粒度分布的Ti金属涂层;根据试验参数,建立随机多颗粒沉积的Coupled Euler-Lagrange(CEL... 详细信息

在冷喷涂(CS)的沉积过程中,颗粒间结合强度较弱,涂层内普遍存在孔隙和颗粒间边界等缺陷。为研究这些缺陷的形成机制,在不同载流温度下,制备了3种不同粒度分布的Ti金属涂层;根据试验参数,建立随机多颗粒沉积的Coupled Euler-Lagrange(CEL)模型,计算获得了颗粒沉积后的变形情况及涂层内部的孔隙分布规律。结果表明,数值模拟和试验结果吻合良好。碰撞作用导致颗粒的累积呈现方向性,随着速度提高,颗粒的变形增大且内层颗粒受速度影响比外层颗粒更大。在相同参数下,大粒径颗粒沉积获得孔隙尺寸更大,孔隙率更高。在低速情况下,涂层内部的孔隙会相互连通形成孔簇,而随着临界速度比增大,孔隙率降低。

关键词：冷喷涂 Ti涂层 CEL模型颗粒变形孔隙分布

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柔性汗液传感器的研究及其应用进展

丝绸 2024年第2期61卷 85-94页

作者：闫晗刘丽妍李至洁罗丹刘皓天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学智能可穿戴电子纺织品研究所天津300387

可穿戴传感器以独特的监测模式(实时、连续、非侵入性)在医疗、体育、健康监测等领域得到了迅速发展。汗液中含有多种生物标记物,如代谢物、电解质和各种激素等。汗液可以反映人体的劳累程度、疾病、压力水平、运动情况等,与可穿戴技术... 详细信息

可穿戴传感器以独特的监测模式(实时、连续、非侵入性)在医疗、体育、健康监测等领域得到了迅速发展。汗液中含有多种生物标记物,如代谢物、电解质和各种激素等。汗液可以反映人体的劳累程度、疾病、压力水平、运动情况等,与可穿戴技术相结合,汗液传感器有望实现低成本、实时、原位的汗液监测。本文从柔性汗液传感器的基底材料种类入手,介绍了近年来汗液传感器常用的基底材料,并概述了柔性汗液传感器在监测方面的应用。最后,总结了目前存在的局限性及对未来发展的展望。

关键词：汗液传感器柔性智能可穿戴健康监测应用

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冬季运动智能柔性人台关键技术开发

纺织学报 2024年第2期45卷 221-230页

作者：何崟邓凌林美霞李倩倩肖爽刘皓刘莉天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学智能可穿戴电子纺织品研究所天津300387 北京服装学院服装艺术与工程学院北京100029

为精确获得运动姿态下服装对运动员整体和局部关键部位的减阻效果,基于运动员冬季运动动态姿势的三维人体数据,合理构建人台硬质内壳与柔性皮肤层的结构,并结合空气动力学等方法设计薄膜压电传感器的置入点位,为人台搭建完整的传感系统... 详细信息

为精确获得运动姿态下服装对运动员整体和局部关键部位的减阻效果,基于运动员冬季运动动态姿势的三维人体数据,合理构建人台硬质内壳与柔性皮肤层的结构,并结合空气动力学等方法设计薄膜压电传感器的置入点位,为人台搭建完整的传感系统,开发了一款冬季运动智能柔性人台,并对该柔性人台进行了实际的风洞测试。结果表明,该人台可实现多点压力信号实时同步采集,不仅可得到人体局部关键部位的具体阻力数据,还可模拟测试速滑运动员在运动情况下穿着不同材料或不同结构设计的竞赛服装的减阻效果,测试竞赛服装不同部位的减阻情况。智能人台发挥了柔性传感器在服装减阻结构设计中的应用价值,使服装减阻测试更为简单和精确。

关键词：柔性人台柔性传感器服装减阻速滑服冬季运动

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3D机织预制体准纤维尺度建模方法

复合材料学报 2024年第3期41卷 1528-1538页

作者：朱琬清谢军波吴兰芳陈利杨林刘静妍天津工业大学复合材料研究院纺织复合材料教育部重点实验室天津300387 天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 中国运载火箭技术研究院物流中心北京100076

3D机织复合材料在航空航天领域有着广泛应用,作为复合材料的增强结构,纤维预制体的几何构造对复合材料的力学性能有着决定性影响。但预制体是一种柔性结构,在成型过程中容易发生显著的几何结构变异,包括纱线路径的变化和截面的挤压变形... 详细信息

3D机织复合材料在航空航天领域有着广泛应用,作为复合材料的增强结构,纤维预制体的几何构造对复合材料的力学性能有着决定性影响。但预制体是一种柔性结构,在成型过程中容易发生显著的几何结构变异,包括纱线路径的变化和截面的挤压变形。实现预制体的精细化、高保真度建模是对复合材料进行性能预测和结构设计的重要前提。针对碳纤维3D机织预制体的复杂纤维结构,基于虚拟纤维的概念提出了准纤维尺度建模方法,模拟了织造过程中纱线的运动和变形,实现了预制体的精确重构。利用Micro-CT技术表征了预制体样件的内部单胞结构,验证了模型的可靠性。

关键词： 3D机织预制体虚拟纤维机织复合材料 Micro-CT技术纤维结构建模

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压气机内部旋转不稳定的研究综述

推进技术 2024年第5期45卷 1-15页

作者：楚武利陈向艺西北工业大学动力与能源学院陕西西安710129 德累斯顿工业大学叶轮机械与飞行推进中心德国德累斯顿01062

旋转不稳定是压气机工作在高负荷近失速工况时的一种常见现象。研究旋转不稳定在降低压气机工作噪声、减小流致振动以及保障航空发动机稳定工作等方面具有重要意义。首先对旋转不稳定现象进行了回顾,详细讨论了旋转不稳定的特征。其次,... 详细信息

旋转不稳定是压气机工作在高负荷近失速工况时的一种常见现象。研究旋转不稳定在降低压气机工作噪声、减小流致振动以及保障航空发动机稳定工作等方面具有重要意义。首先对旋转不稳定现象进行了回顾,详细讨论了旋转不稳定的特征。其次,重点调研了旋转不稳定的起源和机理,将旋转不稳定产生的原因归纳为叶尖泄漏流、涡脱落以及流动剪切等类别。此外,回顾了模拟旋转不稳定的数值方法,讨论了多种流动控制手段对旋转不稳定的作用效果。最后,对旋转不稳定的研究现状进行了总结,对未来的研究趋势进行了展望。

关键词：压气机旋转不稳定叶尖泄漏流涡脱落非定常流数值模拟流动控制综述

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仿生土木工程研究进展与展望

土木与环境工程学报（中英文） 2024年第5期46卷 1-15页

作者：仉文岗何祥嵘刘汉龙孙伟鑫韩馥柽 Raul Fuentes Gustavo Paneiro 重庆大学土木工程学院重庆400045 亚琛工业大学土木工程学院德国亚琛100600 里斯本大学建筑学院葡萄牙里斯本1649-004

随着城镇化水平不断提升,中国每年新增建筑面积约20亿m2,大规模基础设施建设对土木工程理论和技术创新的要求越来越高。学者们通过研究自然界的增强增韧、水下黏合、钻孔掘进和轻质高强等现象发现,生物体具有独特的外部形态和组织结构,... 详细信息

随着城镇化水平不断提升,中国每年新增建筑面积约20亿m2,大规模基础设施建设对土木工程理论和技术创新的要求越来越高。学者们通过研究自然界的增强增韧、水下黏合、钻孔掘进和轻质高强等现象发现,生物体具有独特的外部形态和组织结构,通过模仿生物体的外部形态、结构特征或运动机理可为土木工程技术创新和可持续发展提供新思路、新原理和新理论。从仿生材料、仿生结构和仿生机械与构筑物3个方面阐述仿生学在土木工程中的应用,列举典型的应用案例,并对仿生土木工程进行总结和展望,为未来的研究提供基础材料。作为新兴的研究方向,仿生土木工程基础理论尚不完善,仿生土木工程涉及生物、材料、结构等多学科的交叉,需要开展不同领域间的协同合作研究。

关键词：仿生土木工程仿生材料仿生结构仿生机械与构筑物

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玻璃纤维及偶联剂对聚乳酸降解性能的影响

复合材料学报 2024年第2期41卷 694-701页

作者：吕东阳陈利王静天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学复合材料研究院先进纺织复合材料教育部重点实验室天津300387

聚乳酸因其优异的性能广泛应用在骨折内固定领域,但其存在降解速度过快导致的弯曲和剪切性能下降问题,因此复合改性是提高其性能的途经之一。本文采用三维编织技术制备了玻璃纤维(GF)和聚乳酸(PLA)混编预制体,并采用偶联剂KH550对预制... 详细信息

聚乳酸因其优异的性能广泛应用在骨折内固定领域,但其存在降解速度过快导致的弯曲和剪切性能下降问题,因此复合改性是提高其性能的途经之一。本文采用三维编织技术制备了玻璃纤维(GF)和聚乳酸(PLA)混编预制体,并采用偶联剂KH550对预制体进行改性处理。采取热压成型工艺制备复合材料。在37℃条件下将复合材料浸泡在磷酸盐缓冲溶液(PBS)中进行体外降解实验。结果显示:GF质量分数增加会降低复合材料的质量损失率及吸水率。降解28天后,GF质量分数为40wt%的结晶度较GF质量分数为30wt%的试样增加了12.3%,GF质量分数为30wt%、35wt%和40wt%时,弯曲强度分别下降了32.3%、28.13%和16.16%,剪切强度分别下降了53.74%、51.1%和47.18%。说明提高GF质量分数有助于维持复合材料的力学性能,缓解因降解引起的界面损伤。KH550的引入使降解介质(PBS缓冲液)pH值下降幅度小。降解28天后,改性复合材料弯曲强度下降了22.85%,剪切强度下降了56.11%。结合SEM图像,发现降解第7天时GF质量分数为30wt%的试样出现细小沟壑,第28天时表面损伤明显。而GF质量分数为40wt%的试样降解损伤较小。可见,GF对PLA复合材料的力学性能和结晶度起到促进作用,同时抑制了PLA的降解。KH550改善了GF和PLA的界面,对降解介质p H值变化影响较小。

关键词：聚乳酸玻璃纤维偶联剂三维编织降解性能

酸-碱改性粉煤灰吸附剂的制备及其对染料的去除性能

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材料研究学报 2024年第5期38卷 379-389页

作者：王琰张昊常娜王海涛天津工业大学环境科学与工程学院天津300387 天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学化学工程与技术学院天津300387

以粉煤灰(CFA)为原料、以HCl和NaOH为改性剂制备改性粉煤灰多孔吸附剂(MCFA),使用SEM观察、XRD谱、BET、FT-IR、XPS等手段表征改性前后CFA的结构,研究了MCFA的投加量和染料的pH值对染料吸附性能的影响并揭示了吸附机理。结果表明,CFA改... 详细信息

以粉煤灰(CFA)为原料、以HCl和NaOH为改性剂制备改性粉煤灰多孔吸附剂(MCFA),使用SEM观察、XRD谱、BET、FT-IR、XPS等手段表征改性前后CFA的结构,研究了MCFA的投加量和染料的pH值对染料吸附性能的影响并揭示了吸附机理。结果表明,CFA改性后MCFA的表面粗糙多孔,比表面积从5.2 m^(2)/g增大到32.0 m^(2)/g,其活性提高和吸附位点增多使其吸附性能提高。在吸附剂投加量为2 mL和染料的初始浓度为100 mg/L的条件下,对碱性品红和孔雀石绿的最大去除率可达99%。MCFA对印染废水的吸附过程包括物理吸附和化学吸附,用Freundlich模型能很好地加以描述。用准二级动力学比准一级动力学可描述对4种染料的吸附行为。

关键词：无机非金属材料粉煤灰改性染料废水脱色率吸附

针刺/缝合多尺度联锁复合材料Ⅱ型层间力学行为

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复合材料学报 2024年第3期41卷 1567-1576页

作者：苏星兆陈小明郑宏伟吴凯杰辛世纪郭东升天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室天津300387 天津工业大学机械工程学院天津300387

针刺/缝合多尺度联锁复合材料具有优异的层间性能,在航天热结构复合材料中得到越来越多的应用,然而,缝合工艺对于针刺复合材料双切口层间剪切(DNS)性能的影响还不清楚。以石英缎纹基布、石英斜纹半切布为原料,设计制备了3种缝合矩阵、4... 详细信息

针刺/缝合多尺度联锁复合材料具有优异的层间性能,在航天热结构复合材料中得到越来越多的应用,然而,缝合工艺对于针刺复合材料双切口层间剪切(DNS)性能的影响还不清楚。以石英缎纹基布、石英斜纹半切布为原料,设计制备了3种缝合矩阵、4种缝合纤维束的石英纤维增强树脂基针刺/缝合多尺度联锁复合材料,测试并分析了复合材料的DNS性能。采用Micro-CT对织物内部结构进行表征,同时通过扫描电镜(SEM)观察试样断口形貌,阐明层间增强机制。使用内聚力模型(Cohesive zone model,CZM)结合Abaqus软件进一步探究针刺/缝合多尺度联锁复合材料的DNS行为,预测材料的极限破坏强度。研究结果表明:缝合工艺的引入极大地改善了复合材料的层间性能,其DNS的破坏载荷最大可达到32.73 MPa,相比针刺复合材料提升了86.46%。针刺/缝合多尺度联锁复合材料DNS的主要破坏方式是基体开裂、纤维束的脆性断裂和拔出。同时,模拟结果和针刺/缝合多尺度联锁复合材料的DNS实验结果吻合较好,误差最大不超过8%,证明本文建立的内聚力模型能够有效预测针刺/缝合多尺度联锁复合材料的层间剪切性能。

关键词：针刺缝合织物复合材料 Ⅱ型层间力学性能内聚力模型