关键词： 双稳态   复合材料   柱壳   复杂环境   曲率  

摘要： 双稳态复合材料结构是一种新型可展开结构，广泛应用于多个领域。然而在复杂工作环境中，其材料性能可能发生变化，进而影响结构的双稳态特性。结合理论研究和数值研究，建立含热膨胀系数和湿膨胀系数的复合材料薄柱壳结构理论模型，推导复杂环境下薄柱壳应变能的解析表达式。基于最小势能原理，建立了温度和湿度影响的双稳态理论模型，研究预测环境参数对T700/Epoxy、T300/5028 Graphite-Epoxy和AS7/M21碳纤维/环氧树脂复合材料柱壳第2稳态应变能、主曲率和扭曲率的影响。采用ABAQUS软件建立柱壳结构的有限元模型，数值模拟柱壳的双稳态变形过程，得到不同温湿环境下第2稳态应变能、主曲率和扭曲率变化，并将数值结果与理论结果进行对比分析。结果表明：T700/Epoxy、AS7/M21在20～120℃以及0.0%～1.0%湿度范围内，最大应变能分别最多减少32.7%和9.1%,T300/5028 Graphite-Epoxy柱壳的应变能最大增量为914.6%,T700/Epoxy与T300/5028的主曲率对温度敏感性强，最大增量约为17%和14%，而AS7/M21变化不超过5%。在扭曲性能上，T700/Epoxy与T300/5028Graphite-Epoxy在高温高湿下波动较大，AS7/M21则保持良好稳定性。结合理论研究和数值模拟，高温、高湿对复合材料结构的双稳态性能影响显著。通过定量分析不同温湿条件下复合材料的力学性能，可为双稳态结构的材料选择及应用环境优化提供科学依据，有助于提升结构设计的可靠性和耐久性。

关键词： 纤维素纳米晶   壳聚糖膜   Pickering乳液   肉桂精油   丁香精油   延长保质期  

摘要： 本研究将肉桂精油（cinnamon essential oil， CEO）与丁香精油（clove essential oil， CO）结合，以CEO: CO=3:1体积比为最佳配比，以纤维素纳米晶（cellulose nanocrystals， CNC）稳定的复合精油(compound essential oil， CEOs)为原料制备Pickering乳液（essential oil nanoemulsion， CEON），并以壳聚糖（chitosan， CS）为成膜基材制备形成CNCs - CEOCO Pickering乳液复合膜。研究了CEON的粒径和不同质量分数的复合精油CEOs含量（0%、0.5%、1.0%、1.5%和2%）的CEON生物基包装膜的力学性能、阻隔性能和微观结构。此外，还研究了复合膜在牛肉肠贮藏12d的保鲜效果。结果表明，CEON与CS具有良好的相容性，且随着CEOs浓度的增加，液滴尺寸增大，复合膜逐渐变厚，断裂伸长率降低，拉伸强度降低。此外，由于精油疏水性影响乳液中水分子的扩散路径，微观结构更致密的复合膜具有较低的水蒸气渗透系数，从而防止水的渗透。并且通过对牛肉肠的保鲜发现，随着膜中CEOs浓度的增加，其膜的抗氧化和抗菌活性也随之增加，可以有效延长牛肉肠的保存时间。添加2%CEOs浓度的复合膜在贮藏过程中对香肠具有显著的抗氧化和抗菌作用。因此，CEOs浓度为2%的复合膜效果最佳。

关键词： 外形曲面   缺陷表征   钻铆点位   机器人  

摘要： 复合材料结构易产生分层，严重影响航空器服役安全性，分层缺陷修复成为航空复合材料结构维修保养的关键。面向航空复合材料构件分层缺陷的修复需求，提出一种损伤数据驱动的复合材料分层缺陷机器人钻铆修复方法：基于B样条拟合复合材料结构的外形曲面；采用弧长积分迭代计算检测成像点坐标，结合B扫检测数据构建缺陷表征；通过最小包络椭圆等效缺陷区域轮廓，研究自由曲面的钻铆点位检索方法和布局规则，实现缺陷区域内机器人钻铆点位的自适应布局；开发了复合材料分层缺陷修复软件，并集成机器人钻铆装备。含分层缺陷的复合材料曲面试验件修复结果表明，修复软件可以自适应布局钻铆点位，机器人钻铆装备可依据点位进行钻铆加工，验证了该方法的可行性。

关键词： 数据驱动   跨层级预测   复合材料   孔边挤压强度   螺栓连接  

摘要： 针对碳纤维增强基复合材料(CFRP)孔边挤压强度试验数据量不足以充分学习各特征影响机制，导致难以准确预测的问题，提出一种基于跨层级协同强化(Cross-Hierarchical Synergistic Reinforcement， CHSR)的CFRP孔边挤压强度预测方法。首先，由于输入特征较多而试验数据量有限，难以一次性全面挖掘所有特征蕴含的知识，采用积木式策略将特征按复杂度划分为低层级与高层级特征；其次，构建低尺度模型即低层级特征映射模型，通过神经网络预训练提取低层级特征知识，并将知识协同迁移至高尺度模型的固定域；然后在高尺度模型固定域锁定底层知识的基础上，通过强化学习动态优化高层级特征表征权重与阈值，并实现跨层级梯度协同传播与孔边挤压强度预测，提升复杂特征耦合下的强度预测精度；最后，以X850材料螺栓连接孔边挤压强度预测为案例，进行变铺层样本预测，结果显示，两种铺层均值误差分别为0.10%、0.48%，标准差误差分别为2.64%、3.50%，许用值误差分别为0.29%、0.13%，CHSR相比传统机器学习算法精度提升效果明显，能够实现对X850孔边挤压强度的高精度预测。

关键词： 复合材料   3D打印   碳纤维   聚醚醚酮   摩擦磨损性能  

摘要： 3D打印可以作为一种高效、精确的制造方法制备各种医学材料。本研究通过熔融沉积成型（FDM）3D打印工艺，制备含量为5 wt%、10 wt%碳纤维（CF）的聚醚醚酮（PEEK）复合材料，在温度为37℃、直接接触干滑动条件下，选取3D打印的纯PEEK为对照组，探究不同含量CF/PEEK复合材料的力学性能和微动磨损性能。微动参数固定磨损时间、位移幅值、频率，改变法向载荷。建立了摩擦力（Ft）-位移幅值（D）曲线、摩擦系数曲线。通过激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜，探究CF/PEEK复合材料的磨损形貌和磨损机制。结果表明，三种材料随着法向载荷的增加，摩擦系数降低，磨损体积增大；10CF/PEEK有着较好的力学性能，较低的摩擦系数，在不同载荷下为微动工况为滑移；CF/PEEK复合材料有着较好的微动磨损性能，纯PEEK的磨损机制为磨粒磨损与粘着磨损交互作用，CF/PEEK复合材料的磨损机制为磨粒磨损。通过上述研究，为3D打印CF/PEEK复合材料应用于医学领域提供一定的理论基础。

关键词： 复合材料   导热性能   低泄露   光热转换  

摘要： 太阳能作为一种可再生且环保的能源，被视为一种可行的替代热源。但是，由于泄漏问题和光热转换效率低下，传统的相变材料（PCMs）无法高效地吸收和利用太阳能。本研究通过定向冷冻和真空浸渍技术，成功制备了一种由改性聚对苯撑苯并二噁唑纤维（MPBO）/聚酰亚胺（PI）/ MXene混合气凝胶，并通过浸渍二十八烷，制备出形态稳定、泄漏率低、焓值高且光热转换效率高的相变复合材料。得益于气凝胶骨架的毛细管作用和MXene的引入，实现了对二十八烷的有效封装和高光热转换效率。在30%wt的MXene含量下，PI /30%MXene/ MPBO@二十八烷（PPM30Oc）复合气凝胶材料的泄漏率仅为4.22%，相较于PI /MPBO@二十八烷（PPM0Oc）提升了17.3%。并且在100次升温循环后焓值降低率仅为0.4%。此外，得益于MXene表面的等离子效应，PPM30Oc在100mW/cm2光强下，经过1200秒的照射后，表面最高温度可达89℃，并且在20次光热循环后，仍展现出卓越的光热转换能力。由于二十八烷的高焓值和气凝胶的低泄漏率，PPM30Oc材料具有260.17J·g-1的高焓值和93.47%的相变焓保持率。相变材料在发生相态转变时，吸收环境的热量或者向环境释放热量时，能够调节环境温度。并且利用相变材料的潜热特性，可实现能量的存储和利用，因此在建筑节能领域有着巨大的应用潜力。当施加100mW/cm2光强时，覆盖PPM30Oc的房屋内部温度比无覆盖时上升了15.2℃，显著扩展了材料在温度调控方面的应用潜力。

关键词： 碳纳米管   旋转叶片   动力学建模   自由振动  

摘要： 以航空发动机压气机叶片为工程背景,将旋转叶片简化为带有预安装角、扭转角的碳纳米管增强复合材料(cabon nanotube reinforced composite,CNTRC)悬臂薄板结构。通过微分几何理论和广义混合率模型,对CNTRC旋转叶片的几何参数和物性参数进行计算。考虑离心力的影响,基于Kirchoff假设和Novozhilov理论,采用Hamilton原理建立了CNTRC旋转叶片的偏微分动力学方程。采用Galerkin法将偏微分运动方程离散为常微分方程,并研究了CNTRC旋转叶片的自由振动特性。详细分析了预安装角、扭转角、碳纳米管体积率、碳纳米管排布形式、转速以及轮毂半径对CNTRC旋转叶片固有频率的影响。

关键词： 超声微波协同改性   肌原纤维蛋白   Pickering乳液   鱼糜凝胶   凝胶特性  

摘要： 该文研究了不同温度（40～70 ℃）超声微波协同改性对肌原纤维蛋白（myofibrillar protein，MP）表面疏水性和二级结构的影响，探究了改性处理MP制备的Pickering乳液的界面蛋白吸附能力，进一步阐析了改性处理MP基Pickering乳液特性对鱼糜凝胶特性的影响规律。结果表明，随着改性温度的升高，超声微波协同改性的MP基Pickering颗粒表面疏水性及界面吸附蛋白含量均有所提升。蛋白二级结构和乳液微观结构结果表明，改性温度的升高可能有利于MP基Pickering颗粒在油滴表面形成更为稳定的界面蛋白膜。同时添加改性MP基Pickering乳液的鱼糜凝胶白度、凝胶强度、持水性均有提升，其中70 ℃改性处理的MP制备的Pickering乳液能够显著改善鱼糜凝胶强度（P＜0.05）。因此，温度调控的超声微波改性MP基Pickering乳液或可作为改善鱼糜凝胶特性的有效手段之一，为新型鱼糜制品的开发提供理论参考。

关键词： 介孔二氧化硅   二甲基草酰甘氨酸   PC12细胞   低氧  

摘要： 目的：研究介孔二氧化硅纳米粒子（MSNs）作为载体，负载脯氨酰羟化酶（PHD）抑制剂二甲基草酰甘氨酸（DMOG）后，对PC12细胞在缺氧条件下的影响。方法：以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）作为模板制备得到MSNs，通过简单的物理混合方式将DMOG载入MSNs内得到负载有DMOG的介孔二氧化硅纳米粒子（D-MSNs），采用MTT法检测PC12细胞的体外增殖活性，评估D-MSN对于PC12细胞在缺氧环境下的保护作用。结果：以CTAB为模板制备得到的MSNs具有有序的介孔结构、均匀的介孔通道和狭窄的孔径分布。紫外吸收光谱检测结果显示DMOG能够很好地负载至MSNs中。MTT法结果表明，与对照组相比，使用D-MSNs能够明显减少缺氧环境对PC12细胞的损伤(P<0.01)。结论：使用MSNs搭载DMOG能够明显提高PC12细胞在缺氧条件下的活性，保护缺氧环境中的PC12细胞。

关键词： C/C复合材料   高速飞行器   变形重构   Ko位移理论   BP神经网络  

摘要： 高速飞行器热变形原位测量是航空航天领域研究的热点和难点，飞行过程中产生的气动热会引起严重热变形，为了提高飞行器服役的可靠性和安全性，开展了相关结构变形重构方法的研究。本文以复合材料舵面结构为研究对象，利用ABAQUS软件进行仿真分析，结合Ko位移理论和BP神经网络的优点，发展了一种高精度的飞行器位移重构方法。在力载荷、力载荷和稳态温度条件下采用Ko位移理论进行变形场的重构，重构结果较好。分析了力载荷和温度梯度共同作用下Ko位移理论失效的原因，并且引入BP神经网络解决上述重构精度低的问题。同时利用灵敏度分析，确定对输出影响较大的节点所在位置，为节点的选择提供参考依据。讨论了温度信息、训练集样本数量对BP神经网络的影响。研究结果表明，温度信息对重构精度有着重要作用；训练样本占比低于10%时，相对误差会急剧上升，当训练集样本占比达到20%，误差逐渐趋于平稳，说明在某个训练集大小之后，样本数量对重构精度的影响变得较小。