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关键词： 当代纤维艺术   软材料   草木染   创新性   非物质文化遗产  

摘要： 随着时代的变迁和艺术观念的演变,草木染在当代纤维艺术中的应用和创新越来越受到重视。草木染在当代纤维艺术中的创新与发展,以及这种传统工艺在当代纤维艺术中的重要性和价值越来越值得探讨。当代纤维艺术作为一种新兴艺术形式,强调与观众之间的情感共鸣和交流,具有很强的实验性和创新性,能够不断吸收新的艺术元素和工艺技术。草木染作为一种古老的传统工艺,具有悠久的历史和丰厚的文化传承,它所带来的自然、思想、情感相沟通的最终呈现,正是纤维艺术所需要的。本文从草木染色的起源开始,整理古籍、资料、文献,简单梳理了草木染色的历史发展。从审美角度、文化角度、可持续发展角度与情感角度探究了草木染色的价值。通过列举对当代纤维艺术家们草木染色作品的分析,探究如何在当代纤维艺术中活化草木染色技术,得出可从工艺、色彩、形式、创作理念这几种角度对传统草木染色进行创新,通过实践与探索对其可行性进行探讨,为草木染色工艺在当代纤维艺术中的发展与创新提供新的思路和视角。

关键词： 盘绕型通道   Helmholtz腔   多单元耦合   低频宽带吸声   声学超材料  

摘要： 在如今的生活中噪声污染已经成为环境污染的重要来源,低频噪声由于波长较长,因此其穿透力强且难以衰减,使其成为噪声控制的一大难题。传统吸声材料如岩棉、复合板等,受质量密度定律限制,传统材料无法在控制其自身厚度较小的情况下发挥良好的吸声作用,为达到与噪声声波波长相匹配通常是通过增加自身重量和体积才能实现。因此针对空间有限的结构,传统声学材料难以满足实际工程需求,亟须一种全新设计的小尺寸材料满足吸声要求。随着科技的进步,声学超材料的出现及发展为控制低频噪声提供了一种新的可能。 本文针对船用吸声材料结构小尺寸及低频噪声控制的要求,设计适用于舰船舱室吸声的小尺寸超材料结构,基于盘绕型声学超材料设计出一种多单元耦合结构,使用有限元方法分析其吸声特性,深入探究其吸声机理以及拓宽吸声频带方法,论文主要研究工作如下: (1)组合盘绕型声学超材料的设计:基于盘绕型声学超材料理论以及Helmholtz腔共振吸声原理,将其两者结合,设计出一种组合盘绕型声学超材料结构,将单个盘绕型结构分割成两个尺寸通道,使其在低频范围内增加一个吸声峰。通过多单元耦合,拓宽其低频吸声频带。 (2)组合盘绕型声学超材料吸声性能分析:以声学理论和有限元为基础,采用COMSOL多物理场耦合软件的声固耦合模块对超材料结构的吸声性能进行分析,充分考虑各种结构参数对超材料结构吸声性能的影响,优化结构参数,验证所设计耦合结构的低频宽带吸声效果。 (3)组合盘绕型声学超材料低频吸声的实验验证:通过3D打印技术制备所设计的超材料结构,优化超材料结构的制备方式,使用阻抗管进行实验分析,将实验结果与有限元仿真相对照,进一步验证所设计结构的有效性。 本文设计的组合盘绕型超材料结构增加了低频范围内的吸声峰,通过多单元耦合拓宽了吸声频带,实现了低频内的大宽带吸声,在低频噪声控制领域具有良好的应用前景。

关键词： 压电复合材料   振动能量收集   三维编织   多物理场耦合   振动特性分析  

摘要： 随着无线传感器网络和物联网技术的广泛应用,压电振动能量收集技术也受到越来越多的关注和研究。该技术具有结构简单、轻盈、污染小、且方便多次使用等优点,在环境监测、健康监测、结构监测、智能家居等领域得到了广泛应用。在压电振动能量收集装置中压电陶瓷材料是主要的结构材料,但压电陶瓷是一种品质因数差且强度比较低的无机材料,这很大程度上影响了它在实际结构当中的应用,因此选取一种性能优异的材料来与压电陶瓷组成一个整体的结构对智能结构的发展意义重大。三维编织复合材料具有优异的层间性能、良好的可设计性等优点,已广泛应用于医疗与运动器械、海洋工程结构、航天与航海材料等领域。本文将三维编织技术与压电振动能量收集技术结合起来,建立了三维编织压电复合材料振动能量收集装置,以提高能量收集装置的力学性能与输出响应。本文的主要工作如下:首先,根据三维四步编织工艺,在三维建模软件UG中建立了三维编织复合材料的纤维预制件模型,并在此基础上得到了三维编织复合材料的周期性代表性体积单元模型与有限元模型。之后,借助ABAQUS软件对三维编织复合材料的有限元模型进行模拟分析,得到了三维编织复合材料的弹性性能参数,热力学性能参数和电学性能参数。其次,通过三维编织技术将碳纤维束与压电陶瓷基体结合起来,建立了一种新型三维编织压电复合材料振动能量收集装置。得到其在受迫振动下的动力学模型,并对其进行振动模态与输出响应分析;研究了不同纤维体积分数的能量收集装置受激励频率、负载电阻和外在激励加速度影响的输出响应以及低频频域响应。最后,建立了上下压电层中间三维编织弹性层的对称双压电结构的三维编织压电复合材料振动能量收集装置。根据牛顿力学理论推导了装置在力-电-热多场耦合下三维编织压电复合材料振动能量收集装置的控制方程;研究了装置在不同温度下的受激励频率、负载电阻和外在激励影响的输出响应,并对其在不同温度下进行频域相应分析。

关键词： 智能软材料   模量调控   传感   剪切硬化   冲击防护  

摘要： 智能软材料具有响应外部刺激和适应环境变化的能力,在受到如温度、湿度、力、光、电场等外部刺激时,其形状、力学性能、光学性能等特性会经历可逆的变化,表现出智能的响应行为。智能软材料对周围环境的感知和响应能力使其可广泛用于可穿戴传感器、软机器人、智能纺织品、军事防护设备等领域。但是,现有智能软材料由于受到其单一的模量的限制,在传感方面仍具有灵敏度不足的缺点;在响应能力方面也存在模量切换幅度小等不足。针对以上问题,本论文围绕如何调控模量分布从而提高材料传感灵敏度、如何调控模量强化幅度从而提高材料响应能力这两个主题开展研究。 本论文第一章综述了智能软材料的模量调控相关研究进展。第二章是模量空间分布调控方面的工作。采用反应扩散法在水凝胶基质中构建了嵌入式周期性脊谷结构,其形貌特征类似人的指纹。硬质脊状突充当机械杠杆作用,作为触觉传感器时体现出高的感知灵敏度和应变不敏感性。通过进一步与压阻传感器复合,组建的耦合传感器实现了对动、静态压力的感知解耦和对纹理的识别。 第三、四章是模量强化调控方面的工作。第三章通过熵罚理论热力学的指导制备了高方向性和高熵罚的盐桥氢键主导的超分子聚合物用于抗冲击应用。这种超分子聚合物具有典型的剪切硬化性能,模量硬化范围超过2100倍,优于所有报道的冲击硬化材料。同时,由于聚合物基体与盐桥纳米团簇之间的动态界面相互作用,超分子聚合物还具有自修复和自粘附等特性。第四章是在第三章基础上引入盐构建了一种低共熔溶剂,进而与聚合物复合制备了一种导电超分子低共熔凝胶。该凝胶的剪切硬化性质更加显著,模量提升范围超8000倍,同时在抗冲击和传感方面性能表现突出。 第五章是通过水蒸发制备了一种生物基超分子塑料,该塑料具有高强高韧的力学性质。通过水来调控塑料的模量,实现了水焊接和水塑形编程等性质。第六章是全文总结及展望,总结了本论文的所有工作并针对不足之处提出展望。

关键词： 多层联锁编织方法   多尺度几何模型   等效弹性性能   有限元分析   力学性能  

摘要： 多层联锁编织复合材料是一种新兴的三维编织复合材料,其结构特点是通过互锁点将织物联锁起来,这种结构不仅保留了三维编织复合材料质轻、高比模、高比强、损伤容限高的优点,还具有纤维折角小,结构完整性强的特点,在各领域中具有良好的发展前景。本文将针对多层联锁编织复合材料的编织方法、编织结构影响因素、复合材料多尺度几何建模以及弹性性能的预测与实验等方面进行研究,为制造出性能更为优良的多层联锁编织复合材料提供理论研究基础。 首先,通过编织设备的运动原理探究多层联锁编织复合材料结构多样性的影响因素,推导携纱器的运动轨迹算法。根据互锁点数量和位置的不同设计几种形式多样的多层联锁编织复合材料携纱器轨迹。为了能够清晰的了解不同结构的多层联锁编织复合材料的形式,结合携纱器轨迹算法,采用三次B样条曲线对空间纱线进行拟合,得到织物仿真几何结构模型。 然后,采用代表性体积单元法进行多尺度几何建模,包括微观纱线束模型和细观几何模型。提出一种根据纱线的交织,互锁特点划分单胞的方法,将纱线元素抽象成简单的点、线,进而建立互锁单胞、交错单胞和棱角单胞的拓扑结构,并计算其模型的几何尺寸。这种方法划分的单胞更加具有灵活性,能够灵活的表示不同结构形式的多层联锁编织复合材料中纱线的几何状态。 最后,针对三种不同类型的细观几何实体模型,采用刚度-体积平均法和有限元分析方法,预测不同编织参数复合材料的弹性性能,探索不同编织结构参数对于其弹性性能参数的影响规律。制备不同参数的多层联锁编织复合材料,进行拉伸实验。实验研究表明,纤维体积分数越大,编织角越小,拉伸强度和拉伸模量越高,且纤维体积分数是影响拉伸强度的主要参数,编织角是影响拉伸模量的主要参数。通过分析对比实验结果和有限元分析得到结果,验证力学模型的正确性。

关键词： 渐近均匀化方法   多尺度分析   编织复合材料   等效力学性能  

摘要： 编织复合材料板由相互交织的复合材料纱线和包裹在纱线周围的基体构成,在航空航天、汽车、高铁、船舶和建筑工程等领域的应用日益广泛。目前对编织复合材料板的拉伸、压缩、弯曲和冲击行为的研究一直是许多学者的关注重点。然而,编织复合材料板由于内部组分材料分布不均匀而具有复杂的微结构,这大大增加了其精确数值模型建立的困难。 本文基于三维周期性材料和周期性板渐近均匀化方法(Asymptotic Homogenization Method,AHM),建立了编织复合材料板的多尺度模型,提出了一个可靠且高效的多尺度结构分析框架,包括复合材料纱线的等效弹性矩阵计算及编织复合材料板的等效板刚度矩阵计算、宏观尺度结构力学分析和介观尺度场恢复,并在此基础上研究了纤维体积分数对复合材料纱线等效弹性性能的影响规律、平纹编织复合材料板的结构弯曲力学行为和纱线宽度、厚度及铺设角度对等效板刚度的影响规律。本文主要工作和结论如下: (1)利用基于AHM的微观尺度单胞模型的本构分析,预测了复合材料纱线的等效材料参数。获得的结果与其它两种方法的计算结果进行对比分析,证明了多尺度结构分析框架能够可靠地预测复合材料纱线的等效弹性性能。通过计算分析不同纤维体积分数下复合材料纱线的等效材料参数,探究了纤维含量对等效材料参数的影响规律。相应规律可为复合材料纱线的设计提供参考。 (2)分别利用基于AHM的多尺度结构分析框架和直接数值模拟方法计算不同边界条件和加载方式下平纹编织复合材料板的宏观尺度位移场和介观尺度位移、应变及应力场。计算结果表明,对于两种方法的计算结果偏差,宏观尺度位移偏差不超过1.600%,板中心处的介观尺度场偏差不超过1.800%,但板边界处的介观尺度应力场偏差较大,达到了15.087%;对于两种方法的计算效率,多尺度结构分析框架的计算效率提高了三倍,而且当结构规模更加庞大时,计算效率的提升将更加显著。总体而言,多尺度结构分析框架在编织复合材料板结构的力学分析中具有一定的应用价值。 (3)利用多尺度结构分析框架对不同纱线宽度、厚度和铺设角度下平纹编织板的等效刚度进行预测,以探究结构参数对等效刚度的影响规律。结果表明,纱线宽度和厚度的增加能够有效提高结构的等效板刚度;纱线铺设角度对平纹编织复合材料层压板等效刚度的影响具有一定的规律,即对称性变化。

关键词： History   topics in history   german   jewish history  

ISBN: (数字)9783111063959 ISBN: (纸本)9783111063621

摘要： In der Studie wird der Transit russländischer Jüdinnen und Juden durch das Deutsche Reich während des Krisenjahres 1881/82 anhand neuer Quellenfunde behandelt. Im Fokus steht die transnationale Organisation einer "gelenkten" jüdischen Auswanderung nach Amerika durch die Alliance Israélite Universelle und deutsche Hilfskomitees, welche die Grundlage für den 20 Jahre später gegründeten "Hilfsverein der deutschen Juden" bildet. Die logistische Optimierung des jüdischen Transits durch das Deutsche Reich war eng verzahnt mit der Abwehrarbeit gegen den sich zeitgleich formierenden Antisemitismus. Akteur*innen der "Berliner Bewegung" instrumentalisierten eine vermeintliche jüdische "Masseneinwanderung" und profitierten dabei von der wachsenden Popularität kollektivistischer und rassistischer Ordnungsmodelle. Ausgehend von Auswanderungs- und Fluchtursachen jüdischer Emigrant*innen und dem Transit russländischer Jüdinnen und Juden von Ost nach West wird organisationsgeschichtlich die Entstehung und Entwicklung der jüdischen Migrationshilfe geschildert. Es werden drei bedeutende Akteuren der Abwehr und Migrationshilfe -Salomon Neumann, Moritz Lazarus und der "Hilfsvereins"-Gründer Paul Nathan vorgestellt, um das Zusammenspiel von Abwehrarbeit und gelenkter Migration zu illustrieren. Abschlie ßend werden die Entwicklungslinien bis zur Gründung des Hilfsvereins im Jahr 1901 skizziert.

ISBN: (纸本)9787572511721

关键词： 一体成型三维编织   三通管   低速冲击压缩   高速摄影   CT分析  

摘要： 一体成型三维编织多通圆管作为重要的工程连接件除了具有传统复合材料轻质高强、高阻抗高损伤容限的特点,净尺寸成型的优势也可以避免切割拼接缝合导致的缺陷,减少接头部分零部件数量,在卫星桁架结构、飞艇支撑结构、自行车多通件等领域具有巨大的应用潜力。复合材料管件在生产和服役过程中不可避免会遭遇低速撞击事件,产生可见或不可见损伤,造成安全隐患。本文旨在开发“Y”型圆管一体成型三维编织方法,探讨冲击能量、支管长度和编织层数对三通管复合材料低速轴向冲击压缩性能的影响,揭示损伤演化机理,发现边界条件与编织结构的双重效应。论文主要内容:(1)以1×1四步圆形编织法为基础制备一体成型三通管状预成型体,通过真空辅助树脂传递模塑成型工艺制备复合材料试件。利用示踪纱法表征纱线空间运动路径,采用燃烧法和排水法获取各部分纤维体积分数。(2)在落锤实验机上进行低速轴向冲击测试,获得实时力学响应曲线。利用高速摄影记录冲击瞬时的破坏过程,结合数字图像相关处理技术计算表面应变分布,通过微型计算机断层扫描结果分析内部损伤信息,揭示损伤扩展过程和失效机理。(3)分析实验表征结果,发现冲击能量、支管长度和编织层数对管件力学性能的影响规律,讨论与相同测试条件下三维编织单通圆管力学性能的差异,及表面应变分布的编织结构效应。研究发现:(1)新型“移纱-添纱-换纱”一体成型三通圆管编织技术能够保证碳纤维束空间分布的连续性,整体结构的均匀对称性及沿各支管轴向力学性能的一致性,有利于连接处的应力传递。三通管复合材料三角区处的纤维体积分数随编织层数的增大而提高,且因为相同数量纱线的覆盖成型面变宽,三角区部分纤维体积含量小于支管部分。(2)三通管在两端固支条件下受到轴向冲击压缩加载时,支管仅起到载荷传递的作用,损伤主要集中在交接处,破坏模式包括:树脂裂纹与脱落、纤维屈曲和断裂、界面开裂和连接处坍塌压溃。三角区在两侧支管的挤压作用下,表面应变呈现出与单管相反的变化趋势,导致局部拉伸应力集中和压缩剪切带的形成,且剪切带形成时间在60μs以内。(3)当冲击能量提高,管件峰值载荷、最大位移和比能量吸收均增大,损伤程度加重,初始压缩刚度对能级不敏感。管件最大强力和压缩刚度与支管长度成反比,与编织层数成正比。支管长度影响应力集中位置,支管长度越短,损伤起始点越高,剪切带形成位置越靠近三角区上部。(4)相比于自由端条件下单通圆管中部剪切破坏的损伤模式,三通管的特殊结构能够避免与之相连承力构件的失效。单管和三通支管表面均存在明显的编织结构效应,因树脂强度低,纱线交织点处应变值大于纤维束浮长线处应变值,且三通支管表面应变值对支管长度不敏感。本文主要通过实验表征探究三维编织三通圆管成型工艺及低速轴向冲击压缩行为,为异型编织接头的优化设计与应用提供理论参考。

关键词： 钢丝编织胶管   参数化建模   复杂载荷   力学行为分析  

摘要： 钢丝编织胶管(以下简称胶管)在承载能力强的基础上兼具良好的耐屈挠性和耐疲劳性,可以很好地满足空化射流油管清洗领域对传输辅助元件耐屈挠和高承载性能的要求,应用前景十分广阔。胶管在位运行时承受弯曲、拉伸以及内压等载荷的联合作用,这对其承载能力提出了很高要求。胶管作为易损部件容易影响到整个系统的高效稳固运行,因此在使用时必须充分考虑其力学行为。本文以型别为1SN,公称内径为6.3mm的胶管为研究对象,采用有限元分析方法对空化射流油管清洗作业环境下胶管的力学行为进行研究。论文的研究内容包括:(1)对胶管各结构层所用材料取样并进行测试分析,获取两种橡胶材料超弹本构参数以及钢丝弹塑性力学参数。(2)根据胶管几何构造特征提出了参数化构建胶管几何模型的方法,该模型用于有限元分析可计算胶管增强层钢丝间的接触状态、接触应力。(3)通过有限元方法分析了在拉伸/内压、弯曲/内压复合荷载作用下胶管的力学行为。求解了胶管受力变形趋势以及各结构层应力、应变分布情况。设计了胶管应变测量实验工装,通过应变测量实验验证了有限元分析结果的可靠性。(4)结合理论分析和有限元分析结果,提出以胶管增强层钢丝的等效应力是否达到其屈服强度作为胶管强度失效的判据。以此判据对胶管作业进行了安全性评估。本文对胶管力学行为分析给出了较为完整的思路与方法,可为胶管结构设计与现场应用提供理论依据。