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基于四胞元模型的3D缝合复合材料力学性能预测

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复合材料学报 2025年

作者：杨林谢军波刘静妍纪高宁郭蕊陈利天津工业大学复合材料研究所纺织复合材料教育部重点实验室天津工业大学纺织科学与工程学院航天材料及工艺研究所

3D缝合复合材料纤维结构复杂，缝合区域微结构存在不确定性。提出3D缝合复合材料的虚拟纤维建模方法，通过模拟缝合成形工艺，生成缝合部位的高保真度几何孪生模型。利用Micro-CT技术分析缝合部位纤维结构，验证了几何孪生模型的准确性... 详细信息

3D缝合复合材料纤维结构复杂，缝合区域微结构存在不确定性。提出3D缝合复合材料的虚拟纤维建模方法，通过模拟缝合成形工艺，生成缝合部位的高保真度几何孪生模型。利用Micro-CT技术分析缝合部位纤维结构，验证了几何孪生模型的准确性。考虑缝合结构的不确定性，提出四种代表性几何结构，采用虚拟纤维嵌入(VFE)技术，将虚拟纤维结构与基体材料体素单元嵌入耦合，构造了3D缝合复合材料四种胞元模型。针对纤维和基体材料分别建立损伤模型，模拟3D缝合复合材料拉伸损伤过程，预测了不同缝合部位的力学性能。四种胞元模型预测结果的平均值与实验结果相一致，拉伸强度、模量和破坏应变的预测误差分别为1.5%、1.2%和0.4%。

关键词：三维缝合复合材料虚拟纤维有限元分析力学性能

3D缝合预制体成形工艺仿真及几何孪生模型构造方法

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复合材料学报 2025年

作者：刘静妍谢军波纪高宁郭蕊陈利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工业大学纺织科学与工程学院航天材料及工艺研究所

3D缝合复合材料克服了2D铺层复合材料层间性能弱的缺点，在航空航天行业中，3D缝合预制体作为复合材料的核心增强元素，其几何结构对材料的力学特性起着至关重要的作用。然而，由于预制体本质上是一种柔性的织物，其在缝合过程中可能会... 详细信息

3D缝合复合材料克服了2D铺层复合材料层间性能弱的缺点，在航空航天行业中，3D缝合预制体作为复合材料的核心增强元素，其几何结构对材料的力学特性起着至关重要的作用。然而，由于预制体本质上是一种柔性的织物，其在缝合过程中可能会经历几何结构的变化，例如纱线路径在缝合孔处的变动和横截面的压缩变形。为了对复合材料的性能进行准确预测和设计，实现对预制体的精确、高保真建模是至关重要的。本研究针对石英纤维三维缝合预制体中纤维结构的复杂性，利用虚拟纤维技术，开发了一种仿真缝合工艺。该仿真方法能够精确模拟纱线的动态运动和形变过程，并成功构建出预制体的几何孪生模型，利用显微计算机断层扫描（Micro-CT）技术对预制体样本的内部单胞结构进行了详细分析，进而证实了所建立模型的精确度和稳定性。

关键词：缝合预制体虚拟纤维成形工艺几何孪生体数值仿真

基于人体呼吸力学的柔性可穿戴呼吸监测技术研究进展

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纺织学报 2025年第1期46卷 217-226页

作者：许君鹿楠李婷成玲牛丽郝天煦张诚天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 苏州大学纺织行业智能纺织服装柔性器件重点实验室江苏苏州215123 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 天津工业大学天津市光电检测技术与系统重点实验室天津300387 天津工业大学电子与信息工程学院天津300387

为促进呼吸监测技术在可穿戴纺织品领域的应用,以人体呼吸力学的相关理论为研究基础,分析了呼吸监测在不同年龄段、不同健康状况等人群下的重要作用,从基底形式和信号调制形式2个角度出发,重点总结归纳了以导电纤维和光导纤维为敏感元... 详细信息

为促进呼吸监测技术在可穿戴纺织品领域的应用,以人体呼吸力学的相关理论为研究基础,分析了呼吸监测在不同年龄段、不同健康状况等人群下的重要作用,从基底形式和信号调制形式2个角度出发,重点总结归纳了以导电纤维和光导纤维为敏感元件的柔性可穿戴呼吸监测传感器的研究进展,并分析对比了各种类型的优缺点,综述了柔性可穿戴呼吸监测技术在医疗保健、运动健身和工作生活领域的应用。总结认为:柔性可穿戴光电式呼吸监测传感器相较于电学式传感器有抗电磁干扰、测量电气安全等优势;基于强度调制原理的光纤传感器较基于波长调制原理的光电式传感器具有制作简单、信号处理硬件小、受环境干扰小等优势;提出了智能可穿戴呼吸监测设备目前存在的局限性问题。指出未来研究方向为:传感器性能需要在保证精确度的基础上实现耐用性、耐水洗性且有效地消除运动伪像;需要优化传感器的结构设计且在满足检测灵敏度和数据采集连贯性的基础上提高穿戴者佩戴舒适度;传感器需要实现在服装上的可逆性拆卸、可重复性使用和可穿戴呼吸监测一体化。

关键词：呼吸力学可穿戴电学式呼吸监测传感器光电式呼吸监测传感器呼吸监测技术

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基于镓基液态金属的柔性传感的研究进展

丝绸 2025年第2期62卷 45-53页

作者：于佩弘郝天煦赵一聪师云龙张诚许君天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学电子与信息工程学院天津300387 天津工业大学天津市光电检测技术与系统重点实验室天津300387 天津市中国电子科技集团公司第十八研究所天津300387 苏州大学纺织行业智能纺织服装柔性器件重点实验室江苏苏州215123

镓基液态金属(Gallium-based liquid metal,Ga-LM)具有高导电性、高拉伸性、高生物相容性和低毒性等优异性能,在柔性电子领域表现出巨大的应用潜力。然而由于Ga-LM特殊的流变性和氧化性,在控制成型和实际应用方面带来了一定的挑战。基于... 详细信息

镓基液态金属(Gallium-based liquid metal,Ga-LM)具有高导电性、高拉伸性、高生物相容性和低毒性等优异性能,在柔性电子领域表现出巨大的应用潜力。然而由于Ga-LM特殊的流变性和氧化性,在控制成型和实际应用方面带来了一定的挑战。基于此,本文综述了Ga-LM在柔性传感领域研究与应用进展,介绍了Ga-LM传感器的不同基底特性及成型工艺,并分析了各自对应的优势、存在的问题和解决方案,旨为Ga-LM在柔性传感器领域的进一步研究和应用提供经验与参考。

关键词：镓基液态金属柔性传感器智能可穿戴柔性基底液态金属的成型印刷

纺织基摩擦纳米发电机在运动与健康领域中的最新研究进展

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复合材料学报 2025年

作者：白亚昕刘丽妍天津工业大学纺织科学与工程学院天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室

纺织基摩擦纳米发电机（Textile-based triboelectric nanogenerators，T-TENGs）在能源收集和可穿戴设备领域展现出巨大潜力，尤其在运动与健康领域中尤为突出。本文针对T-TENGs在运动与健康领域中的最新研究进行综述。首先，介绍了摩... 详细信息

纺织基摩擦纳米发电机（Textile-based triboelectric nanogenerators，T-TENGs）在能源收集和可穿戴设备领域展现出巨大潜力，尤其在运动与健康领域中尤为突出。本文针对T-TENGs在运动与健康领域中的最新研究进行综述。首先，介绍了摩擦纳米发电机(Triboelectric nanogenerator，TENG)的工作原理及模式；T-TENGs的关键材料，包括电极和正负摩擦电材料。其次，概述了多种制备技术，如共轭静电纺丝、湿法纺丝、环锭纺纱、二维编织、3D编织和静电纺丝膜等；以及针织、机织、非织造、刺绣和3D打印织物等不同结构的制备方法。然后，总结了T-TENGs在运动领域（如人体运动监测和不同运动项目中的应用）、健康领域（生命体征监测和健康监测与疾病的监测、预防与矫正），以及多功能运动与健康方面的最新进展。最后，讨论了T-TENGs遇到的挑战、未来发展趋势及其在多功能应用中的广泛应用前景，为T-TENGs的进一步研究和制备提供参考。

关键词：纺织基摩擦纳米发电机纤维/纱线织物复合材料运动与健康

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人工智能用于胃癌淋巴结转移预测的研究进展

中华胃肠外科杂志 2025年第1期28卷 95-102页

作者：颜上程彭巍程明杨蔚然吴永友苏州大学附属第二医院胃肠外科苏州215004 日本顺天堂大学医学部附属顺天堂医院消化微创外科日本东京113-8421 德国亚琛工业大学计算机科学系德国亚琛52056

胃癌是我国的常见肿瘤,淋巴结转移(LNM)是其独立预后因子。准确判断胃癌LNM风险,有助于在术前制定治疗方案、判断肿瘤分期与预后。现有的胃癌LNM评估手段存在准确率低、主观性强等不足。近年来,人工智能(AI)开始用于医学研究与临床领域... 详细信息

胃癌是我国的常见肿瘤,淋巴结转移(LNM)是其独立预后因子。准确判断胃癌LNM风险,有助于在术前制定治疗方案、判断肿瘤分期与预后。现有的胃癌LNM评估手段存在准确率低、主观性强等不足。近年来,人工智能(AI)开始用于医学研究与临床领域,在精准个体化医疗时代具有重要意义。与临床、影像、病理组学与分子信息等多模态数据结合,AI能够提高胃癌LNM诊断的准确率并协助临床决策,近年来取得了重要进展。本综述旨在就AI用于胃癌LNM预测的历史与现状进行综述,并探讨其需要解决的挑战与发展方向。

关键词：胃肿瘤淋巴结转移预测模型人工智能机器学习

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精梳机钳板机构接触碰撞动力学建模与仿真

纺织学报 2025年第1期46卷 179-186页

作者：畅博彦韩芳孝周杨关鑫天津工业大学机械工程学院天津300387 天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387

高速、高产、优质是新一代国产棉纺精梳机的发展目标,而当前精梳机存在的主要问题之一是高速运行时钳板机构产生的冲击严重限制了精梳机转速的提升,针对该问题进行动力学研究以提升钳板机构稳定性,达到推进精梳机高速化的目的。首先,以... 详细信息

高速、高产、优质是新一代国产棉纺精梳机的发展目标,而当前精梳机存在的主要问题之一是高速运行时钳板机构产生的冲击严重限制了精梳机转速的提升,针对该问题进行动力学研究以提升钳板机构稳定性,达到推进精梳机高速化的目的。首先,以中支点式钳板机构为研究对象,基于接触碰撞理论建立钳板在接触和分离瞬时的冲击力计算模型,结合Lagrange方程对钳板机构进行接触碰撞动力学建模。其次,运用MatLab对所建动力学模型进行数值计算仿真,结合三维虚拟样机仿真验证模型的正确性和有效性。最后,分析钳板机构工况参数和加压弹簧刚度对冲击运动和冲击接触应力的影响规律。结果表明:钳口与牵吊杆处的最大接触应力远大于稳定接触应力,且回弹量和回弹时间会随锡林轴转速的提高而增大,随加压弹簧刚度的增大而减小。

关键词：精梳机钳板机构接触碰撞力 Lagrange方程动力学

飞机防/除冰复合材料用电加热织物力学性能和电加热性能研究

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兵工学报 2025年第1期46卷 167-175页

作者：胡俊军王守涛孙颖崔艳超张宏亮向卫宏陈利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 天津航空机电有限公司天津300308

飞机机翼和发动机进气道的结冰导致飞行安全事故频发。针对飞机在寒冷气候下飞行会造成机翼和发动机进气道结冰的问题,开发一种可用于飞机防/除冰的电加热复合材料用增强织物。基于定制纤维铺放(Tailored Fiber Placement,TFP)技术,设... 详细信息

飞机机翼和发动机进气道的结冰导致飞行安全事故频发。针对飞机在寒冷气候下飞行会造成机翼和发动机进气道结冰的问题,开发一种可用于飞机防/除冰的电加热复合材料用增强织物。基于定制纤维铺放(Tailored Fiber Placement,TFP)技术,设计制备镍铬合金丝作为电热元件、玻纤平纹织物作为基底、涤纶线作为面线和底线的电加热织物。通过拉伸实验研究针迹步长、面线张力和布线速度等TFP工艺参数对电加热织物经向和纬向拉伸性能的影响,选择出最优工艺参数。以此参数制备出3种电热元件排列密度电加热织物,同时对其在不同电压下的电热性能进行评价。拉伸性能和电热性能测试结果表明:基于TFP技术制备的镍铬合金丝电加热织物经向和纬向拉伸强度保留率最高可达98.34%和95.71%;3种电加热织物35 s时均可达到最高平衡温度,当施加电压不变时,电热元件排列密度越大,织物最高平衡温度越高;所得研究结果可为飞机防/除冰用电热复合材料提供增强织物方案,对于飞机防/除冰用材料的研制具有重要意义。

关键词：飞机防/除冰电加热织物定制纤维铺放拉伸强度电热性能

自充电超级电容器用聚丙烯腈纳米纤维隔膜的制备及其性能

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纺织学报 2025年第2期46卷 20-25页

作者：赵超金欣王闻宇朱正涛天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学材料科学与工程学院天津300387

针对自充电体系中压电隔膜亲水性差、电压性低和自充电电池结构坚硬导致能量损失等问题,利用聚丙烯腈(PAN)压电纳米纤维代替传统的聚偏氟乙烯(PVDF)作为超级电容器中的隔膜。通过静电纺丝技术,将极化和拉伸过程的协同作用相结合,从而获... 详细信息

针对自充电体系中压电隔膜亲水性差、电压性低和自充电电池结构坚硬导致能量损失等问题,利用聚丙烯腈(PAN)压电纳米纤维代替传统的聚偏氟乙烯(PVDF)作为超级电容器中的隔膜。通过静电纺丝技术,将极化和拉伸过程的协同作用相结合,从而获得优异的亲水性(接触角0°)、高压电性能(4.4 V)、高力学性能(8.2 MPa)和优异循环稳定性(20000次循环后保持不变)的自充电超级电容器。研究结果表明,基于PAN压电隔膜的超级电容器在2 mA/cm^(2)的电流密度下具有138 mF/cm^(2)的比电容,5000次压缩循环后的电容保持率为94.2%。该器件可通过机械运动在无外接电源的情况下为小灯泡等小型家用电器充电。

关键词：压电隔膜静电纺丝自充电超级电容器聚丙烯腈纳米发电机