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摘要： 编织工艺属于中国传统民间工艺美术的重要组成部分,作为历史悠久的传统手工艺,编织工艺的发展中包含了深厚的文化底蕴,中华民族的沧桑巨变与各时期的精神风貌。可以说编织工艺既古老又年轻,古老于其源远流长的历史发展,年轻于其依旧活跃在今天的艺术文化领域,并被不断赋予着新时代的审美视野与时代思潮内涵。

摘要： 在这个快速变化的时代,设计已远远超越了其传统范畴,成为推动社会进步、解决复杂问题、增进人类福祉的重要力量。社会设计,作为这一浪潮中的先锋,正以其独特的视角和深刻的洞察力,引领我们重新审视并塑造我们的世界。社会设计,顾名思义,是将设计的思维与方法应用于社会问题的解决之中。它不仅仅关注产品的美观与功能,更聚焦于如何通过设计来优化社会结构、改善公共服务、增强社区凝聚力,以及促进环境的可持续发展。在这个过程中,社会设计如同一根根经纬线,交织出未来社会的蓝图,连接着个体与集体、现在与未来。社会设计的起源与工业革命之后生态环境保护意识的兴起相关,属于社会学与设计学跨学科交叉的设计理论与方法论,通过设计的思维方式提供以解决社会问题为导向的设计,重组设计思维与资源配置,是对社会发展过程中所生发的社会矛盾提出多元化、系统性的解决策略,对人力、物力、财力等各种资源进行重新组合加工的“建构”过程,具有永续性和创新性的特质。帕帕奈克、怀特利、马格林是其理论奠基者。

摘要： 患者男,58岁,因间断性胸痛胸闷3月入院。既往有高血压病史,查体无明显异常。相关检查:心电图检查显示窦性心律,V1、V2导联ST段改变。超声心动图:左室射血分数41%,左心房心室扩大,节段性室壁运动减弱。N末端B型利钠肽原(N-terminal pro-B-type natriuretic peptide,NT-proBNP)、心损3项无明显异常。冠状动脉造影提示:左前降支(left anterior descending,LAD)开口-近段线性血流充盈缺损,管腔内可见网状分流,中、远端未见明显狭窄,前向血流TIMI3级;余冠状动脉分支均未见明显狭窄(图1A,B)。

关键词： 环形编织   芯轴   纱线轨迹仿真   交织点   力学性能模拟  

摘要： 碳纤维树脂基复合材料因其出色的轻量、高刚度和抗腐蚀性能,被广泛用于各个工程领域。许多研究者致力于探讨如何通过调整碳纤维复合材料成型件的编织几何结构,以提升其力学性能。这个编织几何结构则由三维编织成型件中编织纱线轨迹决定的,且编织角是表征该几何结构和纱线轨迹的重要工艺参数。因此为了准确预测碳纤维复合材料在三维编织中的整体几何结构,本研究旨在开发一种数值仿真方法,通过编织过程中的工艺参数,精确模拟碳纤维复合材料三维编织成型件的纱线轨迹,从而得到所需成型件的几何结构。 首先,在碳纤维复合材料的环形编织成型工艺及其对力学性能的影响方面进行了研究。探讨了环形编织的基本原理及关键工艺参数,说明了纱线在编织过程中受到张力和摩擦力的影响,并简化了环形编织模型。 随后,在仿真过程中对编织过程中的芯轴进行了处理,通过合适的几何形状参数和坐标方程建立了可变化管状对称截面芯轴。同时,在初始化设置中,强调了对初始接触点位置和初始落点轨迹的计算。在纱线轨迹算法的求解原理中,通过已知导向环上的初始接触点和初始落点,推导了纱线轨迹的方程,并进行迭代计算,逐步精细化了纱线在等截面芯轴表面上的运动轨迹。 接着修正交织模型,通过引入“一压一”的交织模型,对交点坐标进行偏置修整。在算法实现方面,选择了MATLAB作为开发平台,通过数值计算和矩阵运算功能实现了纱线轨迹求解算法。实验仿真结果方面,通过与实际纱线轨迹和其他文献数据进行对比,验证了模型的有效性和可靠性。 然后,通过SolidWorks软件进行三维模型建立。在ABAQUS软件的仿真过程中,使用了合适的网格划分和边界条件并考虑了树脂与纤维之间的摩擦效应。对仿真结果的分析显示在压缩过程中的演变,包括初期的均匀应力分布、下部的鼓包状变形和屈曲,以及最终的破坏形式,并对力与位移曲线的详细分析压弯过程的三个关键阶段,即初始阶段、屈服强化阶段和快速失效阶段,此外对不同大小的编织角模型进行力学仿真对比,分析编织角大小对其力学性能的具体影响。 最后,全文总结,并展望未来,认为研究可以在多尺度建模、优化设计和环境影响研究方面进行进一步深化。

关键词： L型悬臂梁结构   三维编织压电复合材料   振动能量收集   力-电耦合   压电效应  

摘要： 在微力-电系统技术的推动下,结合对能源需求的不断增长和环保意识的提升,环境能量捕获技术已成为一种备受青睐的持续能源供应解决方案。特别是压电能量采集技术,凭借其结构的简洁性、长久的使用寿命、便于集成高效的能量转换效率等特点,已经在健康监控、结构完整性评估以及智能住宅管理等多个领域得到了广泛的应用和研究。L型梁式压电能量收集器代表了一种对传统悬臂梁式压电能量收集技术的结构性创新,它通过改良的设计优化了能量转换效率和稳定性。其特点在于能够在较低的谐振频率下有效工作,对多维度的振动激励具有较高的感应率,并且在输出响应方面表现出了增强的特性。作为一种纤维增强型复合材料,三维编织复合材料因其在多方向上展现出的优异力学性能,被认为是一种具有巨大潜力的智能复合材料。本研究将三维编织方法与压电振动能量收集装置相结合,构建了两种L型三维编织压电复合材料振动能量收集装置,目的是提升装置的力学性能和电能输出效率。本文的主要研究包括: 首先,应用三维四步法编织工艺精确设计并理论分析了三维编织复合材料的纤维构型。通过三维建模软件SOLIDWORKS细致构建了纤维模型,并基于此模型建立了代表性体积单元(RVE)。通过有限元软件ABAQUS,通过对代表性体积元素应用周期性边界条件并执行数值仿真,本项研究探讨了编织角和纤维体积比例如何影响材料的弹性特性以及该类材料在压电方面的电弹性表现。 其次,建立了L型三维编织压电复合材料振动能量收集设备的理论模型。利用哈密顿原理,推导了系统的振动控制方程。通过分离变量法,求解了这些方程,得到了振动位移的特解,并使用高斯定律和基尔霍夫定律计算了压电层的电流和电场分布,推导了系统的模态电压输出响应的解析表达。利用COMSOL软件分析了不同纤维体积分数和横梁长度下激励频率、负载电阻和外在激励加速度对L型振动能量收集器电压和功率输出响应的影响。 最后,本文建立了双晶L型三维编织压电复合材料振动能量收集设备模型,由三维编织复合材料弹性层和上下压电层组成。运用高斯定律与基尔霍夫定律得到了系统在简谐激励下的模态电压输出解析表达式。本研究还探讨了编织角度对双晶L型能量收集器电压和功率输出的影响,并利用有限元软件COMSOL模拟了特定编织角度下的电压和功率输出。此外,还研究了质量块B的质量和横梁长度对L型能量收集器输出性能的具体影响。

关键词： CMCs   力学性能   损伤行为   编织工艺   制造特征  

摘要： 陶瓷基复合材料（CMCs）是一种新型的高温结构材料,已广泛用于航空发动机、空天飞行器热防护系统、核反应堆及高速刹车系统等高科技领域,展现出广阔的应用前景。当前,研究者们主要聚焦于CMCs的试验和理论模型研究,然而,针对含有制造特征的力学理论模型的研究却相对较少。对于编织工艺如何影响材料力学性能的问题,现有的研究也存在明显不足。但由于掌握预制体编织工艺、复合材料成型过程的制造特征（缺陷、纱线变形等）对CMCs的损伤行为与力学响应的影响机制,对于优化其制备工艺及推动其在实际工程中的应用具有至关重要的意义。鉴于此,本文围绕SiC_f/SiC陶瓷基复合材料,开展的研究工作包括以下几个方面: （1）构建了面向编织CMCs的力学性能预报模型,该模型集成了基于Weibull分布的纤维束损伤演化模型,能精准地刻画材料在非线性拉伸和剪切载荷下的应力-应变关系。通过将材料的本构模型编写为用户自定义的子程序USDFLD,与Abaqus有限元软件实现了对接。结合周期性边界条件,成功地模拟了平纹、斜纹和缎纹三种编织方式下SiC_f/SiC复合材料单胞模型在多种工况（经向拉伸与压缩、面内剪切等）下的力学行为和损伤过程。该模型所预测的应力-应变曲线与实验结果高度一致,从而充分证实了这个力学模型在预测SiC_f/SiC复合材料力学行为方面的有效性。研究结果表明,平纹编织工艺的材料在各类载荷工况下展现出的力学性能均在不同程度上优于斜纹和缎纹工艺。 （2）采用随机材料指派的方法,在平纹编织SiC_f/SiC单胞模型中引入了特定的制造缺陷。结合前文所构建的力学性能预报模型,深入探究了制造缺陷含量对平纹编织SiC_f/SiC复合材料在拉伸、压缩以及面内剪切等不同工况下的力学响应和损伤机制的影响。研究结果显示,由于制造缺陷的存在,材料在承受不同载荷时,其力学性能均呈现出不同程度的减弱。更具体地说,制造缺陷的含量越高,力学性能的下降就越明显。尤其是在承受压缩载荷时,材料的力学性能下降幅度最为显著。 （3）探讨了在复合材料成型过程中纱线变形对平纹编织SiC_f/SiC复合材料力学性能的影响机制。利用Tex Gen建模软件,构建了具有不同纱线间距、纱线截面形状和偏转角度的多个单胞模型。通过结合前文所建立的力学性能预报模型,详细研究了这些纱线变形因素对平纹编织模型拉伸力学性能和损伤机制的具体影响。研究结果显示,平纹编织SiC_f/SiC复合材料的拉伸性能会随着纱线间距的增大而呈现出逐渐降低的趋势。随着纱线截面曲率半径在一定范围内的增大,材料的拉伸性能会先得到提升;然而,当曲率半径继续增大时,其拉伸性能反而会出现下降的现象。此外,当纱线偏转角度在一定范围内增大时,材料的拉伸性能也会逐渐减弱。这些研究成果为改进SiC_f/SiC复合材料的生产工艺和提升其性能奠定了坚实的理论基础。 本文的研究对于深入理解陶瓷基复合材料的损伤行为具有重要价值,不仅有助于解决力学性能模型预测的相关难题,还能进一步完善其力学行为的分析模型。通过这些研究,可以为优化材料的制备工艺提供有力支持,同时为推动这类材料在工程领域的广泛应用提供有效的分析工具。

关键词： 手术缝合线   聚乳酸   抗菌性能   制备工艺  

摘要： 可吸收手术缝合线是当今全世界范围内使用最为广泛的医疗器械之一，在医院临床、外科手术以及医美整形等行业屡见不鲜，其作为闭合组织伤口的医用材料在医学领域中发挥着不可忽视的作用。此外，可吸收手术缝合线独特的自降解性能相较于不可吸收手术缝合线有着巨大优势，可吸收手术缝合线可免除患者二次拆线的痛苦，并能够有效保持受患部位闭合所需的张力要求。然而，手术部位感染（SurgicalSiteInfections，SSIs）是手术过程中常见的并发症，约占医院中各类获得性感染的20%，使死亡率增加2~11倍，大大影响了患者的生存质量。因此，亟待研发一种具备优异力学性能的同时，兼顾抗菌免疫附加功能的可吸收手术缝合线。　　首先，本课题选用编织结构作为缝合线基材制备的主要结构，采用聚乳酸（PLA）单丝作为编织缝合线的原料来源，通过改变编织工艺，包括编织速度，编织目数以及编织锭数的选取，以此制备出系列编织型PLA手术缝合线基材。其次，对于手术缝合线抗菌功能的附加，本课题采用“乳化-溶剂挥发法”来制备W/O/W型乳液，进而制备缓释微球，制备过程中通过改变载体配比以及载药量的大小，可成功制备出具有不同缓释性能的系列载药微球，最后对上述制备出的编织型PLA缝合线基材以及缓释载药微球进行复合，其中利用多巴胺为缝合线构筑二级反应平台，使载药微球能够成功负载至缝合线表面而制备出编织型PLA抗菌手术缝合线。另外，本课题严格参照《中华人民共和国医药行业标准（可吸收手术缝合线）YY1116-2020》国家标准，对制备出的缝合线进行了全面的测试与表征，并综合性探究了缝合线的释药性能以及抗菌性能。　　通过实验探究，具体结果与结论如下所述：　　（1）通过改变编织工艺，制备出系列编织型PLA手术缝合线基材，其中编织锭数设置为16锭与8锭，编织目数设置为100目，110目以及120目，编织速度设置为50rpm、70rpm以及90rpm，各编织工艺下制备出的缝合线线径分别位于0.250mm~0.261mm以及0.325mm~0.358mm区间内，对应国家行业标准，本文所制备缝合线隶属于2-0/T号以及2-0号线;当编织目数为110目，编织锭数为16锭且有芯纱存在时，缝合线的力学性能最佳，最高无结强力与打结强力分别为30.11N与28.31N，当编织目数为100目，编织锭数为8锭且无芯时，缝合线的断裂强力最低，无结强力与打结强力分别为22.50N与22.44N，在此时的编织工艺下，缝合线的力学性能仍然符合国家标准。此外，所有规格缝合线其线径大小以及断裂强力大小均符合国家标准。　　（2）通过改变载体配比以及载药量的大小，制备出系列载药微球，载体配比为聚乙醇酸（PGA）/聚己内酯（PCL）=7/3时，微球的微观形貌最佳，微球表面光滑且无过多聚集现象;不同载体配比载药微球的平均载药量为14.25%，平均包封率在70.56%，具有一定的包封效果;不同规格载药微球表现出较为理想的释药性能，各规格载药微球前期突释较小，1d内释药率小于40%，各规格微球释药速率不一，可达到控制释放的目的，释药周期可达18d左右，其释药模型属于一级释药模型，药物扩散类型为一级扩散;另外，载药微球也具有良好的抗菌效果，对大肠杆菌（***）和金黄色葡萄球菌（***）均有一定的抗菌性能，最小抑菌圈宽度分别为24.9mm和26.1mm，抗菌效果优异。　　（3）利用多巴胺的自聚沉积作用来配置抗菌功能整理液，为编织型PLA缝合线进行载药微球的负载，微球浓度和整理时间对负载效率会产生较大的影响，当微球浓度为4g/L，整理时间为16h时，该条件下负载的微球数量最多;整理后缝合线的力学性能有一定的改善，当整理时间为24h，缝合线的无结强力以及打结强力分别为32.88N与32.34N，相较于未整理缝合线力学性能分别提高9.2%和14.2%;另外，整理后的缝合线可以实现药物的缓释，优选整理时间为16h的缝合线，通过改变微球浓度来探究缝合线释药规律。结果显示，载不同微球浓度缝合线表现出释药速率不一的缓释效果，释放周期可到17d左右，并表现出前期突释较小的特性，符合缓释性能。另外，对载不同微球浓度缝合线进行药代动力方程拟合，结果显示，缝合线释药规律与Higuchi方程拟合较好，药物扩散类型属于Fick扩散;此外，经抗菌整理后的缝合线，其线径没有太大的改变，与原线数据持平，但是缝合线重量有一定的增加，其平均重量由4.3mg增加到4.46mg，涨幅约为3.7%。最后，整理后的缝合线表现出优异的抗菌性能，对***以及***的抑菌带宽度分别为11.43mm和10.08mm。