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关键词： 三维编织复合材料   虚拟纤维   模型构建   高速冲击   有限元分析   损伤失效机理  

摘要： 三维编织复合材料(3D braided composites,3DBCs)具有优异的抗冲击韧性以及抗疲劳断裂性能,在交通运输、航空航天等领域有着非常广泛的应用。由于其内部结构复杂,在冲击载荷下会出现局部纤维屈曲、断裂和横截面变形等问题,通过实验方法和传统实体纱线模型难以表征编织物微观变形行为。因此,本研究通过建立离散方法的三维编织虚拟纤维模型,用以在准纤维尺度上表征编织结构复合材料的动态压缩行为。 本文首先分析了四步法编织纱线运动规律,使用python编程拟合纱线运动轨迹,并在ABAQUS RSG和FOX GUI环境开发了一个用户友好型插件——Braidtools,实现了三维编织虚拟纤维和实体纱线模型的快速构建。采用插件构建30°编织角的预制体模型(1258根虚拟纤维),计算机耗时仅为168s。相比于传统建模方法,其在速度和效率上大幅度提升。 其次,使用插件生成的模型构建虚拟纤维嵌入式(Virtual Fiber Embedded,VFE)复合材料模型,用于研究其冲击压缩性能,并通过与实验结果对比验证该方法的准确性。冲击结果表明VFE模型与实验压缩曲线中应力偏差低于10%。VFE模型纱线横截面的最大偏心率为0.318,与实心纱线相比提高194%,并与实验结果保持一致。 随后,基于VFE模型,进一步分析了三维编织复合材料在面内及面外冲击载荷下编织角度对材料压缩行为和渐进损伤的影响。面外冲击结果表明,随着编织角增大,复合材料的模量、强度和初始损伤时间均呈良性变化趋势。损伤主要以“X”型剪切带主导,失效模式逐步由剪切破坏变为压缩破坏。编织路径上的应力分布表明,小编织角(20°)试样,内部纱线起主导承载作用,而在大编织角(40°)时为内部纱线与表面纱线作用相当。40°试样纱线扭转角度及纱线横截面畸变率较低,减少了纱线局部应力集中现象的发生。 面内冲击结果表明,随着编织角逐渐增大,复合材料的模量和强度分别下降46%和36%,对编织角变化更敏感。冲击损伤以横向裂纹网络化扩展为主(纤维屈曲占比更高)。40°纱线路径应力波动更大(420Mpa),这是由于内部纱线的频繁交织状态导致的。此外,20°试样纱线以单轴压缩为主导作用,纤维束表现出典型的轴向应力集中效应,诱发纤维脆性断裂与非连续性错位。40°试样纱线因横向应力传递效率高、局部屈曲波长更长,从而延缓了断裂发生。

关键词： 输尿管支架管   防结壳设计   层层自组装   编织   镍钛合金丝   双向释药  

摘要： 输尿管支架管的介入治疗是临床结石碎石术后的常规方案,起到引流尿液,保持上尿路通畅的作用。然而支架管植入后部分会产生泌尿系统结石、感染、尿潴留等临床并发症。本文基于临床输尿管支架管结壳的材料学表征和主要因素分析,从支架管宏观结构设计、支架管微观表面构建、载药纺织覆膜支架管制备等三个方面入手,设计和研究了有防黏抗菌功能的镍钛编织支架管,提高防结壳性能。具体研究内容及研究结果如下: (1)临床输尿管支架管结壳的材料学表征和主要因素分析。对56名经过输尿管镜和结石碎石术后的患者的离体输尿管支架管进行支架管结壳程度评价,分为轻度结壳组和重度结壳组。结合临床指标,分析双J管结壳主要风险因素,发现有泌尿系统结石既往病史是支架管重度结壳的最显著和最一致的风险因素。同时对结壳从材料学角度来定性、定量表征临床支架管结壳的类型和部位,发现结壳与临床结石成分相似,主要组成都是草酸钙、尿酸以及感染性结壳,同时临床用支架管易在侧孔和管腔内结壳堵塞,使支架管失效。 (2)多网孔镍钛编织支架管的制备及其防结壳体外模拟。针对临床中用于尿液内外交换的侧孔易堵塞导致支架管失效的现象,选用生物医用级镍钛合金丝,通过调节编织锭数、丝径、目数等参数,制备了具有不同结构参数的多网孔镍钛编织支架管,选择其中四组参数所编的支架,进行体外动静态结壳模拟,来表征编织角、孔隙率、孔隙大小等编织结构对镍钛编织支架管防结壳性能的影响。结果表明,大编织角、大孔隙率、大孔径的16-80组编织支架管具有更好的防结壳性能,在同一时间内支架管表面、侧孔、管腔的结壳最少。 (3)镍钛编织支架管防黏附—抗菌表面构建与性能表征。设计了一种具有接触杀菌作用的低黏附润滑表面的镍钛编织支架管,采用层层自组装工艺(LBL)在镍钛编织支架管表面原位沉积海藻酸钠(SA)-聚乙烯亚胺(PEI)涂层。通过PEI中氨基的阳离子触杀机制进行杀菌,SA-PEI涂层强大的水合能力形成水合层构建低黏附表面,实现对细菌和蛋白质的防黏附作用,进而协同实现防黏附—抗菌的协同作用。当组装层数在5-8层时,可以构建结构完整、表面光滑的涂层。随着支架管表面氨基浓度的增加,支架管的水接触角从122.4±1.7°降低至33.9±4.1°,支架管表面与水接触后可以形成水合层,可以在保持原有低蛋白黏附的同时,显著降低对于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的黏附。层数为8层时,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌率都大于99.999%,证实改性镍钛编织支架管表面防黏附—抗菌协同作用的功能。同时改性镍钛编织支架管生物相容性好,并且支架管压缩强力显著提高,涂层可以在受外力、液体环境中(4周)保持完整的涂层结构,涂层稳定性好。 (4)载药纺织覆膜镍钛编织支架管的制备及其双向释药表征。设计一种具有双向释药机制的纺织基覆膜镍钛编织支架管,具有良好的生物相容性。采用静电纺丝技术制备了一种可黏附在支架管表面的TPU弹性纤维膜,可在支架管表面牢固的结合,不易滑脱。引入透明质酸钠增强覆膜亲水性,水接触角从未改性的134.55±2.16°降低至28.78±4.99°,有利于支架管植入和药物释放。载药覆膜镍钛编织支架管可以进行双向释药,对于呋喃妥因(NFT)的药物释放呈现零级释放趋势,释放的药物在14天内可以维持稳定的抑菌圈宽度,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌圈宽度在28-29 mm,表明载药覆膜编织支架管可以实现长期、稳定、有效的药物释放和抑菌效果。 综上所述,本课题基于临床输尿管支架管结壳的主要因素分析,从结构、表面、释药等方面着手进行支架管防结壳性能的研究,设计制备并表征了防结壳镍钛编织支架管,为新一代金属输尿管支架管抗结壳设计研发提供一定的参考。

摘要： 由中国纺织工业联合会组织的“模块化三维编织装备及预制件工艺技术开发”项目科技成果鉴定会近日在通用技术中国纺织科学研究院有限公司（以下简称“中纺院”）召开。鉴定委员会由来自行业协会、院校、企业的7位专家组成。中国纺织工业联合会副会长李陵申，中纺院党委书记、总经理马咏梅，中纺院副总经理徐纪刚、崔桂新出席会议。会议由中国纺织工业联合会科技发展部主任张传雄主持。马咏梅在致辞中对项目成果及其应用进行了简要介绍。

关键词： 三维编织   编织机   参数设计   机器学习   纱线轨迹预测  

摘要： 三维编织物因其优异的力学性能和可设计性,成为航空航天、汽车制造、生物医学及高端装备制造等领域的重要材料。但传统三维管状物编织设备在设计与制造过程中面临诸多挑战。首先,编织生产过程中为得到理想的三维编织物,主要依赖人工经验对织物进行解析,从而得到初始编织设备参数并进行反复试验,该过程设计周期长、调整难度大。其次,编织设备的核心参数对产品性能有显著影响,但目前参数优化主要依赖人工调整,缺乏系统的智能优化方法。故论文以通过织物力学性能预测编织设备参数为前提,研究了旋转式编织设备如何根据其力学性能设计适合的设备参数,具体研究内容如下: 首先,通过织物力学性能的仿真和现场真实实验数据,使用生成对抗网络(GAN)算法对数据集进行训练学习,构建最优数据增强模型。在提取织物力学性能与织物组织结构的最优数据库后,使用模型集成方法(线性回归、随机森林以及全连接神经网络)建立织物性能-织物组织结构预测模型,最终通过输入理想织物力学性能得到对应的织物组织结构。与传统依赖人工经验的方法相比,该方法显著提高了设计效率,降低了实验成本。 其次,根据编织工艺原理,以编织角等六个重要组织结构参数与纤维束移动速度等五个重要设备参数建立数学模型,采用矩阵方法将叶轮和换向装置进行数字化模型,与电机之间完成了通讯,实现了运行状态读取。将织物组织结构和编织设备参数关系利用Python中的Numpy、Matplotlib、tkinter库封装程序,实现了织物组织结构与编织设备参数建模,建立了三维编织设备参数智能设计模型。 然后,通过建立底盘坐标系,分析携纱器、叶轮以及换向装置运行方式,构建叶轮、换向装置以及携纱器的数字化模型;通过获取携纱器坐标和纱线空间点坐标;使用三次B样条曲线进行拟合;利用Python中的***工具完成了三维管状物的结构建模,实现了整个过程获得携纱器路径轨迹、纱线空间轨迹以及三维管状物模型的可视化,提供了一种三维管状物虚拟编织方法。 最后,进行实验验证,通过HT-G90-W48-E1型编织机进行现场编织试验,之后采用INSTRON万能试验机万能试验机进行拉伸与压缩实验,得到织物拉伸与压缩力学性能实验结果与预测模型计算结果误差均在8%以下。论文提出的三维管状物编织设备参数智能设计方法能够满足预测精度和现场制造的要求。论文研究为编织行业无人化、自动化提供了参考,对未来编织行业小批量、多种类的生产提供了参考思路。

关键词： 编织工艺   艺术疗愈   个体疗愈   团体疗愈   创造性表达  

摘要： 文章以编织工艺的发展历程与现状为切入点,探讨其在艺术疗愈领域的作用与具体应用。通过梳理编织工艺在个体疗愈和团体疗愈中的实践路径,发现编织工艺能够通过动作重复、感官刺激与创造性表达,有效促进情绪调节、自我认知与社会连接。这打破了传统艺术疗愈的实践边界,为艺术疗愈领域提供了基于身体实践的新方法,也为心理健康服务、社区建设提供了跨界融合的创新路径,兼具学术与现实意义。

关键词： 身份认同   满堂音乐节   互动仪式   青年亚文化  

摘要： 户外音乐节在当下我国文化产业发展进程中占据着关键一环,并于我国演出行业中发挥着重要作用。伴随着技术的不断发展,音乐节得以从单一的线下场景中挣脱出来,实现现实空间与虚拟空间并存,音乐体验与社会交往互惠,身体感知与信息交互互嵌,转化为具有共时性特征的场域,构筑了一幕崭新的文化传播图景,户外音乐节中的乐迷在被建构的互动仪式中建立自我认同。 满堂音乐节立足青年文化,专注嘻哈文化垂类市场,是中国知名说唱垂类音乐节品牌。作为国内第一个由音乐人发起的音乐节,坚持从音乐人视角出发的理念,探索国内音乐节的更优解。国内音乐节市场历经疫情阶段萧条期、后疫情阶段蓄力期到如今音乐节在全国范围内百花齐放、络绎不绝的壮观景象,满堂音乐节也在不断优化自身运营模式,借鉴学习其他户外音乐节的长处,将传播重点放置于与乐迷受众的情感编织。 本文以互动仪式为理论框架,以满堂音乐节为个案,将户外音乐节视作一场互动仪式,使用个案研究、深度访谈、参与式观察等研究方法,从虚拟与现实两个场景出发,探究户外音乐节在情感与符号的双重建构之下成为互动仪式的要素,在此基础上探究音乐节乐迷这一青年亚文化群体在户外音乐节的互动仪式中所建构的身份认同。 本篇文章将通过六个部分展开阐述。第一章,绪论。将集中介绍本文研究所选择的背景、研究的重要性、国内外相关研究现状、采用的研究方法及其创新点,并对文中核心概念进行定义与阐释;第二章从符号建构出发,探析满堂音乐节中,视觉、传播仪式、形象等符号系统所建构的互动仪式;第三章着眼于乐迷身体在场与虚拟在场两种实践路径,详尽探讨实现户外音乐节互动仪式的要素;第四章从个体情感宣泄、群体情感宣泄、群体道德框架搭建三个维度出发,探究满堂音乐节互动仪式中乐迷的情感参与;第五章通过对于满堂音乐节包含观众、志愿者在内的面向受众进行深度访谈,将户外音乐节中乐迷的身份认同以自我认同、群体认同、文化认同三个层面作为区分探讨,旨在了解乐迷在满堂音乐节传播仪式中的身份认同建构;第六章,总结与展望,通过满堂音乐节这一典型个例的挖掘,探究户外音乐节中乐迷的仪式互动与情感分享与其所展现出的文化特质,并进一步探讨户外音乐节受众如何在音乐节这一场域中重塑身份认同。 音乐节乐迷在身份认同过程中实现了场域内的情感编织,通过仪式参与形成了一个跨时空的想象共同体,参与者在隐喻、仪式等要素的持续催化下强化认同,从而获取了群体归属感与自我满足,由此实现了身份认同建构。作为一种深受青年群体喜爱并推崇的休闲活动,音乐节构成了青年亚文化中一个不可或缺的部分。本文旨在通过探讨“满堂音乐节”互动仪式中乐迷的身份认同构建过程,来加深对当前青年亚文化的理解与认识。

摘要： 引言安溪竹藤编织工艺作为我国传统手工艺类非物质文化遗产（以下简称“非遗”）之一，在当地居民日常生活中广泛应用，凝结了丰富的民间智慧与工艺美学。随着社会的进步与工业化的发展，传统竹藤编织工艺面临着现代化、市场化以及文化传承等多重挑战。在这一背景下，安溪竹藤编织如何实现工艺的创新与转型，成为推动非遗保护与发展的关键议题。材料创新成为安溪竹藤编织工艺转型升级的核心动力之一。