摘要：连续纤维增强复合材料由于优异的比强度、比刚度、可设计性和轻量化特质,日益受到航空航天等高端装备制造领域的青睐.3D打印技术的发展改变了连续纤维复合材料结构的生产制造流程,使复杂结构的自由成型成为可能,为先进结构材料提供了巨大的设计空间.为充分发挥先进材料性能优势和3D打印成型灵活性,研究人员分别从材料性能和结构设计出发,探索与3D打印连续纤维复合材料相适应的设计制造一体化解决方案,实现产品创新设计和性能提升.本文系统性地回顾了面向连续纤维复合材料性能分析、工艺改进和结构优化的研究工作,结合研究实践对连续纤维复合材料的结构多尺度优化方法进行总结分析,并对未来先进材料结构设计实时化、功能化、智能化的发展趋势进行探讨和展望.

摘要：纤维增强复合材料具有质量轻、比强度和比刚度高、抗冲击等特点,已成为冲击防护领域的重要结构材料.深入研究纤维增强复合材料在高速冲击下的能量吸收机制,准确预测纤维增强复合材料的弹道极限速度,对于启发新一代防弹复合材料的优化设计具有重要的科学意义和潜在应用前景.本文从理论分析和数值模拟两个方面回顾了近年来关于纤维增强复合材料弹道极限速度的研究进展,探讨了纤维增强复合材料的组分性质和微观结构以及子弹特征等因素对弹道极限速度的影响.通过对现有研究结果的总结与分析,展望了纤维增强复合材料弹道极限速度研究的方向,期望为防弹复合材料的研究和开发提供参考.

摘要：提出了一种抑制功能梯度材料(functionally graded material,FGM)悬臂板振动的鲁棒控制方法。悬臂板的材料性能沿厚度方向按体积分数幂律进行梯度分布。采用经典层合板理论、一阶活塞气动力理论、Hamilton原理和Galerkin方法,推导气动力作用下功能梯度悬臂板的动力学方程。为了抑制板的振动,将压电片贴在FGM悬臂板的上下表面分别作为作动器与传感器,利用压电片的正逆压电效应,设计状态反馈控制器,引入全维状态观测器,形成功能梯度悬臂板动力学控制系统的闭环回路。在控制方案上,除了采用鲁棒控制方法外,还采用了线性二次型最优控制(linear quadratic regulator,LQR)方法对振动抑振效果进行对比分析。采用数值方法研究了体积分数指数和长宽比对FGM悬臂板振动特性的影响。通过比较不同体积分数指数、长宽比、温度以及参数不确定条件下的时间历程图和控制电压图,验证所提控制器的有效性和准确性。

摘要：目的探讨支架置入对颅内动脉分叉部动脉瘤血流动力学的影响。方法设计颅内分叉部动脉瘤的聚酯玻璃及计算机三维数值模型，通过体外循环技术和计算流体力学技术两种方法来比较支架置入前后动脉瘤的血流动力学变化。结果体外循环模拟实验的结果与计算流体力学数值模拟的结果具有较好的一致性。支架置入弱化了瘤颈处的涡流运动并减轻了血液对瘤体侧壁的冲击。支架置入后，动脉瘤瘤颈处平均剪切力降低22．3％，瘤顶处平均剪切力增高44．9％，但瘤顶处剪切力仍低于瘤颈处。结论支架置入带来的动脉瘤瘤内血流动力学参数的改变，可能有利于瘤内的血栓形成和减少治疗后的复发。

摘要：描述了基于ICM方法的结构拓扑优化新模型并应用于骨架与连续体结构。ICM方法意指独立、连续变量与映射变换及其反演。新模型将两种结构统一建立了具有重量目标函数和多工况下应力与位移约束下的优化问题。提出的过滤函数是ICM方法的关键技术之一。

摘要：目的通过膨胀试验测定猪眼角膜的非线性应力/应变关系,研究猪眼角膜弹性模量和眼内压之间的关系。方法选取新鲜猪眼11只,剪下附带4～5 mm宽度巩膜环的角膜,采取胶水黏附联合机械固定方式将猪眼角膜固定于自制的施压装置,缓慢逐步增加液压,液压范围:0.244～9.776 kPa,激光位移计记录角膜前表面顶点的前突位移量,根据板壳理论推导公式计算猪眼角膜的生物力学参数,包括应力、应变及弹性模量。结果猪眼角膜前突位移量同眼内压的关系及应力/应变均呈指数函数关系,弹性模量与眼内压呈线性关系。结论膨胀法测量猪眼角膜的弹性模量具有较好的重复性和精确性,此方法所测得的弹性模量可用于后期屈光手术模型的建立、人工角膜与角膜接触镜设计及其他方面的研究。