生物聚合物是有前途的材料,如果其低机械和生物活性特性都得到改善,则可以在骨骼替代应用中广泛使用。在这方面,这项研究的主要目的是改善机械和生物学特性,除了改善光学和电气特性以适合于裂缝愈合目的使用。因此,在这项研究中,将一批聚(乙烯基醇; PVA)和生物学提取的羟基磷灰石(BHA)机械地以(70:30 vol。%)为准。然后,将氧化镁(MGO)和碳化硅(SIC)添加到该批次中,其体积百分比不同,在120°C时加热。测量了物理,机械,光学和电气性能。此外,通过将它们浸入模拟的体液(SBF)中,然后通过扫描电子显微镜(SEM)进行检查,从而评估了这些样品在其表面上形成磷灰石层的能力。获得的结果澄清说,由于这些添加剂的添加剂,改善了微度,压缩强度,Young的模量,纵向模量,纵向模量,大量模量和剪切模量的机械性能。也观察到,BHA和MGO纳米颗粒的存在增强了准备样品的生物活性,光学和电性能。获得的结果令人鼓舞,这项研究的目的已成功实现。
摘要。已经开发了两种分析颤振解决方案方法来优化二维和三维飞机机翼结构,其设计标准基于气动弹性不稳定性。第一种方法使用二维机翼模型的开环结构动力学和稳定性分析,以获得优化过程的颤振、发散和控制反转的临界速度。第二种方法涉及使用假定模态技术的三维机翼结构颤振解决方案,并有效地应用于基于颤振标准的气动弹性优化。该颤振解决方案采用能量方程和 Theodorsen 函数来计算气动载荷,并且在设计变量方面是完全参数化的,这些设计变量是锥度比、后掠角、弹性和剪切模量。由于颤振解决方案需要弯曲和扭转固有频率,因此还分析了飞机机翼的自由振动分析。 AGARD 445.6 机翼模型在马赫数为 0.9011 时的颤振解分析结果与文献中的实验结果相符。接下来,将三维颤振代码与优化框架相结合,对 AGARD 445.6 进行基于颤振的优化,以最大化颤振速度。
通过成像对生物力学的无创量化是一个最近令人兴奋的转化研究领域,因为它不仅允许量化有关其刚度调节的基本生物学过程,而且还可以通过晚期诊断来影响患者的途径。在这里,我们将重点介绍MR-Elastography,即通过MRI在3D中进行单频机械波的成像,从而实现了复杂值剪切模量的无偏空间重建,即动态和损耗模量。多频MRE允许随后探索分散性能,正如最近所理解的[1] - 允许通过多个散射过程推断出由于其刚度的强对比度而导致组织脉管系统的空间结构。因此,MRE变成了一种工具,可以量化表征组织内在完整性及其血管组织的本质性质,该特性对于肿瘤表征至关重要,并测量了对治疗的反应。我们将在未来的Precision Medicine中讨论以下“热”主题:1。我们可以识别肝脏在纤维化过程之前因炎症过程而受损的肝脏患者,将其变成不可逆的状态[2]?2。是能够帮助鉴定乳腺癌的新辅助化学疗法中的反应者/非反应者[3]和3。进行神经元过程调节神经元切换时的力学,即最快的速度为10ms [4]?
弹性体在声学应用方面有着悠久的历史。这种用途包括阻止声音通过的解耦器、衰减声音反射的消声涂层和传输声波的声学窗。橡胶成为水下声学的首选材料有几个原因。其中最重要的一个是橡胶的声阻抗可以与海水的声阻抗相匹配。在边界上,如果两种介质的声阻抗相等,则不会反射声波。1 声阻抗类似于光学折射率,由材料的质量密度和材料内部声音速度的乘积给出。对于低损耗材料,后者的量与密度和模量(纵波的体积模量或剪切波的剪切模量)之比的平方根成正比。显然,通过聚合物选择和化合物配方,可以在很宽的范围内改变橡胶的声阻抗及其频率依赖性。大多数商业材料都是专有的,尽管声学特性数据汇编是可用的。2 对于填充橡胶,机械响应是强烈非线性的。3 然而,在低于约 10 -3 应变幅度时,动态模量变得不随应变而变化(需要更高的应变才能观察到佩恩效应)。4 由于声波通过橡胶传播引起的变形非常小(通常应变幅度≤10 -6),因此可以通过传统的小应变动态机械测量来表征声学特性。5
本文旨在了解定向材料特性对折纸结构机械响应的作用。我们将 Miura-Ori 结构视为目标模型,因为它们具有可折叠性和负泊松比 (NPR) 效应,广泛应用于减震器、灾难庇护所、航空航天应用等。传统的 Miura-Ori 结构由各向同性材料(铝、丙烯酸)制成,其刚度和 NPR 等机械特性已为人们所熟知。然而,这些响应如何受到碳纤维增强聚合物 (CFRP) 复合材料等定向材料的影响,需要更深入了解。为此,我们研究了 CFRP 复合材料中的纤维方向和排列以及 Miura-Ori 的几何参数如何控制此类结构的刚度和 NPR。通过有限元分析,我们表明,与铝等各向同性材料制成的 Miura-Ori 结构相比,由 CFRP 复合材料制成的 Miura-Ori 结构可以实现更高的刚度和泊松比值。然后通过回归分析,我们建立了不同几何参数与相应机械响应之间的关系,并进一步利用该关系发现 Miura-Ori 结构的最佳形状。我们还表明,在 Miura-Ori 结构中的各个复合材料特性中,剪切模量是控制上述机械响应的主要参数。我们证明,我们可以通过找到几何和材料参数来优化 Miura-Ori 结构,从而产生最刚度和最可压缩的结构。我们期望我们的研究成为设计和优化更复杂的折纸结构的起点,其中结合了复合材料。
本文报告了氧化钡(BAO)对BAO - K 2 O - COO - COO - Al 2 O 3 - B 2 O 3玻璃的机械和辐射保护特性的影响。获得的结果证实了增强的弹性模量,证实了高度交联密度,高冲击电阻和网络的韧性,并具有样品的良好机械稳定性,并具有进一步的BAO添加剂。,随着BAO含量的增加,据观察,剪切模量从33.8 GPA增加到37.7 GPA(增加了约11.5%),而纵向模量则从100.5 GPA增强,从100.5 GPA从100.5 GPA增强,最高为117.4 GPA,到117.4 GPA(增强了9.8%的GPA,besul的GPA,besul的GPA,besul的GPA,besul的GPA,besul的GPA,besul的GPA,besul的GPA,besul's besul的GPA,besul的GPA增强(增强了13%的增强),并且大量模量从55.4 GPA增加到67.2 GPA(增加了21.3%)。弹性模量中的这些增强功能归因于随着BAO添加剂的增加,玻璃基质内部的四面体单元(BO 4和ALO 4单元)增加。另一方面,随着BAO的增加,光条间隙从3.07 eV增加到3.58 eV,配体场强度值从3494 cm -1至3273 cm -1降低。此外,添加BAO会减少线性和非线性折射率。此外,研究了获得的辐射屏蔽参数,并将其与众所周知的屏蔽材料进行了比较。比较证实,氧化钡含量最高的玻璃标本比其他玻璃标本具有更好的辐射屏蔽能力,并且适用于辐射屏蔽应用。
摘要 利用拉曼光谱、差示扫描量热法、温度调制差示扫描量热法、介电光谱和流变学研究了将液体电解质限制在聚合物基质中的影响。聚合物基质由热固化乙氧基化双酚 A 二甲基丙烯酸酯获得,而液体电解质由基于乙基咪唑阳离子 [C 2 HIm] 和双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺 [TFSI] 阴离子的质子离子液体组成,掺杂有 LiTFSI 盐。我们报告称,受限液相表现出以下特征:(i)结晶度明显降低;(ii)弛豫时间分布更宽;(iii)介电强度降低;(iv)在液体到玻璃化转变温度 (T g ) 下协同长度尺度降低;和 (v)局部 T g 相关离子动力学加速。后者表明两个纳米相之间的界面相互作用较弱,而几何限制效应较强,这决定了离子动力学和耦合的结构弛豫,从而使 T g 降低约 4 K。我们还发现,在室温下,结构电解质的离子电导率达到 0.13 mS/cm,比相应的本体电解质低十倍。三种移动离子(Im +、TFSI - 和 Li +)对测量的离子电导率有贡献,从而隐性降低了 Li + 的迁移数。此外,我们报告称,所研究的固体聚合物电解质表现出将机械载荷转移到结构电池中的碳纤维所需的剪切模量。基于这些发现,我们得出结论,优化的
摘要通过拉曼光谱,差异扫描量热法,温度调节的差异扫描量热法,介电光谱和流变学研究了将液体电解质限制在聚合物基质中的影响。聚合物基质是从二甲基二甲基丙烯酸酯的热固化的,而液体电解质由基于乙基 - 咪唑酰胺阳离子[C 2 HIM]和BIS(Trifluoromomethanesulfonyl)的原始离子液体组成,并与Imide [Tfluoromomethanesulfonyl)Imide [Tfsi] Anion annion annion annion,dopsed。我们报告说,受关节的液相具有以下特征:(i)明显降低的结晶度; (ii)更广泛的放松时间分布; (iii)降低介电强度; (iv)在液体到玻璃过渡温度(T g)处的合作长度降低; (v)上速度的局部T G相关离子动力学。The latter is indicative of weak interfacial interactions between the two nanophases and a strong geometrical confinement effect, which dictates both the ion dynamics and the coupled structural relaxation, hence lowering T g by about 4 K. We also find that at room temperature, the ionic conductivity of the structural electrolyte achieves a value of 0.13 mS/cm, one decade lower than the corresponding bulk electrolyte.三个移动离子(IM +,TFSI - 和LI +)有助于测得的离子电导率,隐含地降低了LI +转移数。此外,我们报告了研究的固体聚合物电解质表现出将机械负载转移到结构电池中碳纤维所需的剪切模量。基于这些发现,我们得出结论,优化
大脑是我们最柔软、最脆弱的器官,了解其物理特性是一项具有挑战性但意义重大的任务。在过去十年中,出现了许多相互竞争的模型来描述其对机械负荷的反应。然而,选择最佳的本构模型仍然是一个启发式过程,很大程度上取决于用户体验和个人偏好。在这里,我们挑战了传统观念,即首先选择一个本构模型,然后将其参数与数据拟合。相反,我们提出了一种同时发现模型和参数的新策略。我们整合了一个多世纪的热力学知识和最先进的机器学习,构建了一个能够自动发现模型的本构人工神经网络。我们的设计范例是从一组功能构建块对网络进行逆向工程,这些构建块在设计上是流行本构模型的概括,包括 neo Hookean、Blatz Ko、Mooney Rivlin、Demiray、Gent 和 Holzapfel 模型。通过约束输入、输出、激活函数和架构,我们的网络先验地满足热力学一致性、客观性、对称性和多凸性。我们证明,在 40 00 多个模型中,我们的网络可以自主发现最能描述人体灰质和白质在拉伸、压缩和剪切作用下行为的模型和参数。重要的是,我们的网络权重可以自然地转化为物理上有意义的参数,例如皮质、基底神经节、放射冠和胼胝体的剪切模量分别为 1.82kPa、0.88kPa、0.94kPa 和 0.54kPa。我们的结果表明,组成型人工神经网络有可能引发软组织建模的范式转变,从用户定义的模型选择转变为自动模型发现。我们的源代码、数据和示例可在 https://github.com/LivingMatterLab/CANN 获得。
Krishan Bishnoi Farzad Rostam-Abadi 美国陆军 TARDEC 沃伦,密歇根州 摘要 一种功能分级 NPR(负泊松比)材料概念已被开发用于陆军的一项关键应用——防爆。目标是开发一种综合计算设计方法和创新的结构材料概念,用于防爆导流板,该导流板可以将材料集中到最需要的区域,并利用爆炸能量调整其形状,以提高爆炸缓解和乘员保护。计算设计方法包括最佳导流板形状设计和最佳 NPR 材料分布,以进一步提高防护效果,同时最大限度地降低车辆的 CG 高度和导流板的重量。使用这种新概念制造的结构会对爆炸做出反应,并在爆炸力下重新配置,以提供最大的防爆保护。所介绍的研究工作包括两种基本的导流板设计方法:最佳导流板形状设计和创新导流板中的最佳 NPR 材料配置和分布。引言负泊松比 (NPR) 材料也称为膨胀材料 [1-2],由于其独特的行为而备受关注。与传统材料不同,NPR 材料沿垂直方向压缩时可能会收缩,这导致材料在压缩载荷下可以自身集中以更好地抵抗载荷的独特特性。当载荷幅度增加时,它也会变得更硬、更坚固。研究发现,NPR 可以改善材料/结构性能,包括增强的耐热/抗冲击性、断裂韧性、抗压痕性和剪切模量等 [1-3]。人们研究了一系列人造 NPR 材料/结构,例如键合砖结构、典型的多孔材料(蜂窝和泡沫)、微孔聚合物和分子 NPR 材料,其中一些已经成功制造 [4-7]。作者开发了一种三维版本的 NPR 材料 [8],具有多种应用潜力,包括图 1 所示的防爆结构。