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本研究旨在以天然植物多糖为还原剂制备纳米银,并将其整合入生物基复合包装体系,开发具有优异材料特性和保鲜性能的新型绿色食品包装材料.以甜玉米芯多糖为载体,采用绿色方法合成了甜玉米芯多糖纳米银(sweet corncob polysaccharide-nano silver,SCP-AgNPs)并将其负载于薄膜上.以抗拉伸强度为响应值,通过单因素及响应面试验优化确定薄膜的最优制备工艺.对薄膜进行结构表征与性能测试,并通过 pH、加压损失、挥发性盐基氮含量、硫代巴比妥酸反应物值、银残留量探究其对猪肉的保鲜能力.结果表明,聚乙烯醇添加量 2.1 g、壳聚糖添加量 2.1 g、SCP-AgNPs添加量 10 mg 时制备薄膜抗拉伸强度最高,达到(14.18±0.47)MPa.SCP-AgNPs薄膜表面形态平整,机械性能与抑菌效果良好,吸水性弱,有一定的水溶性和抗氧化能力,对水分、光和气体存在阻透性,SCP-AgNPs成分分散良好.SCP-AgNPs的加入显著提高了薄膜的抗拉伸强度、断裂伸长率、透气性、抗氧化能力及抑菌性.猪肉贮藏实验结果表明,SCP-AgNPs薄膜的猪肉保鲜性能显著优于无 SCP-AgNPs薄膜,SCP-AgNPs的添加能够延长 2~4 d保鲜期,同时,银残留量符合安全标准.SCP-AgNPs薄膜具有良好的物理性能与猪肉保鲜能力,能够有效延长猪肉的保鲜期,为薄膜的实际应用提供了理论依据,为猪肉的绿色保鲜提供了新思路.

为精确解析波形腹板钢箱组合弯梁的畸变行为,基于薄壁箱梁与旋转壳理论,推导考虑波形腹板抗弯贡献和曲率沿梁宽变化的翘曲正应力表达式,以及考虑初始曲率的主扇性坐标表达式;应用最小势能原理建立控制微分方程,并依据横隔板的实际刚度建立有限差分方程.研究结果表明:考虑波形腹板抗弯贡献后,弯曲正应力计算准确度提高了 4.0％;曲线内侧偏载时,纵向正应力的解析值与试验结果的最大相对误差为7.4％;考虑横隔板实际刚度后,正应力计算准确度较按刚性横梁假设提高了 1.9％;当曲率半径与梁宽比R/B小于10时,曲率沿梁宽变化的影响不应忽略;当R/B大于50时,畸变效应可按直梁计算;横隔板刚度对畸变角和畸变翘曲位移有显著影响,对于标准跨径为40 m、R/B≤10的简支弯梁,中横隔板间距取为6.7 m时,畸变效应可得到有效抑制;畸变角、畸变翘曲双力矩和畸变矩的影响线分布模式分别与连续梁的挠度、弯矩和剪力影响线相似,但峰值更陡峭.该文建立的解析公式和计算分析获得的客观规律,以期可为波形腹板钢箱组合弯梁畸变行为分析和结构设计优化提供参考.

超高性能混凝土(UHPC)具有高强度、高耐久性和优异的流动性能,广泛应用于轻型薄壁结构,但其浇筑过程中流动特性复杂,易导致浇筑缺陷.为此,该研究基于 Herschel-Bulkley(H-B)流变模型构建 CFD数值模拟框架,分析UHPC在复杂型腔薄壁模壳中的流动行为.首先通过L形箱试验校准模型参数,验证模拟准确性.验证结果表明,UHPC流动时间与形态模拟误差为1.0%～7.2%,说明H-B模型能有效描述其非牛顿特性.随后,针对大型桥梁盖梁模壳,对点浇筑(2点、4点、8点)和面浇筑(2面、4面、8面)方案进行模拟,采用VOF多相流模型追踪流动前沿,分析压力分布和填充率.模拟结果表明,UHPC填充过程分快速增长(<90%填充率)和缓慢增长两个阶段,多浇筑点/面可提升扩散能力,减少滞留区,面浇筑方案优于点浇筑方案,8面配置填充率达99%以上,显著提高浇筑效率并降低空气排出阻力.研究成果可为UHPC浇筑薄壁结构工艺优化提供参考.

带网格内筋铝/镁复合壳体兼具镁合金轻质高强和铝合金耐腐蚀的特性,其网格内筋结构可提高壳体整体强度,在航空航天和水下装备领域具有广阔的应用前景.本文通过在铝管内表面预制螺纹槽结构,利用内旋压成形工艺使镁管材料填充槽道,随后设计分瓣式网格筋芯模,采用外旋压成形工艺在镁管内表面成形完整的网格筋结构,成功制备出具有三维机械互锁界面的带网格内筋铝/镁复合壳体.基于 Abaqus数值模拟结合实验研究了成形工艺对其微观组织与力学性能的影响规律.研究结果表明,在旋压载荷作用下镁合金填充入螺纹槽槽道中,随着减薄率增大螺纹槽填充率提高,减薄率增至 25%时填充效果趋于饱和.在外旋压成形过程中减薄率为 40%时网格内筋成形质量最佳,且界面由镁管材料单向嵌入铝管预制螺纹槽演变为铝管与镁管双向填充的波纹状机械互锁界面.两步旋压成形试验后镁侧晶粒表现出细-粗-细特征,而铝侧晶粒尺寸由内层到外层逐渐减小.微纳力学性能测试显示,镁侧内层和外层硬度高于中间区域,铝侧硬度由外层向内层递减.两步旋压工艺成形的带网格内筋铝/镁复合壳体质量优良,解决了在网格筋部位的变形不协调及界面结合弱的难题.

针对壳体结构设计中厚度取值依赖经验、结构事后合理化等问题,提出结构力学性能和参数化设计协同的壳体厚度设计方法,构建涵盖"形态参数化定义—性能数据提取—厚度决策算法—几何模型重构"的闭环工作流.将曲面控制点与曲面网格点的参数关联,通过有限元分析提取节点等效应力,并通过映射函数将应力值转换为变截面厚度,最终生成变厚度双层壳体.选取自由曲面壳与双曲抛物面壳两类典型壳体进行对比试验,在自重荷载与四边简支边界条件下,自由曲面壳的变厚度壳较薄壳等效应力峰值降低33.9％、变形位移降低21.1％,材料用量仅为均质厚壳的65.6％;双曲抛物面壳的变厚度壳较薄壳等效应力峰值降低65.2％、变形位移降低44.5％,材料用量仅为均质厚壳的50.9％.结果表明:变厚度壳体以接近薄壳的材料用量实现接近厚壳的力学性能,验证了"按力赋厚"的可行性,为壳体厚度设计提供可计算的数字化路径.

夹芯复合材料因其优异的比刚度与比强度,在深海装备等轻量化结构设计中展现出巨大潜力.然而,当前关于复合材料夹芯壳体,尤其是在等容重比(结构重量比排水重量)约束下纯碳纤维与夹芯构型极限承载机理和损伤演化规律的系统试验与数值研究仍然不足.为此,本文制备了等容重比的纯碳纤维和碳纤维-泡沫-碳纤维夹芯薄壁壳体,开展了四点压缩试验,进一步在 Abaqus 中嵌入 Fortran 编写的三维 Hashin 失效损伤子程序并结合内聚力单元来进行两种壳体模型的数值仿真.试验结果表明,在等容重比条件下,碳纤维-泡沫-碳纤维夹芯壳体的平均峰值载荷较纯碳纤维壳体提高约 24.7％,刚度提升约 151.9％,显著改善了壳体结构承载与抗变形性能.观察破坏形貌与应变响应可知,纯碳纤维壳体的失效源于碳纤维层间分层,而夹芯壳体的失效主要源于最大主应力主导的泡沫芯材断裂,且当芯材强度逐渐提升时,夹芯壳体的损伤模式会从泡沫芯材的脆性断裂转为碳纤维复合材料层的破坏.数值仿真模拟获得的纯碳纤维与夹芯壳体的载荷-位移曲线,环向应变分布以及损伤形貌与试验结果吻合良好,验证了基于三维 Hashin 失效准则与内聚力模型联合预测碳纤维复合材料壳体失效的有效性.本工作可为后续碳纤维复合材料大深度高耐压壳体设计优化与制造应用提供重要支撑.

随着全球新能源汽车产业的爆发式增长,2025年全球销量突破1500万辆,动力电池包作为整车核心部件,其安全性能直接决定车辆安全水平.据统计,30％以上的新能源汽车安全事故与电池包跌落碰撞相关,易引发电芯破裂、短路起火等严重后果.针对传统物理试验成本高、周期长的问题,研究借助ANSYS仿真技术开展跌落碰撞仿真分析,并创新设计安全防护结构.通过建立精准的电池包跌落碰撞仿真模型,分析关键工况下的力学响应,明确传统结构薄弱环节;基于"轻量化+高效吸能+全域防护"理念,设计碳纤维/铝合金复合外壳新型防护方案.经仿真验证,新型结构能量吸收效率显著提高,外壳与模组最大应力显著降低,同时重量也降低,满足GB/T31467.3-2015等安全标准.研究成果为动力电池包安全设计提供可靠技术支撑,对推动新能源汽车行业安全发展具有重要意义.

针对旋转盘鼓组合结构约束阻尼层轻量化布置与减振设计问题,建立附加约束阻尼层旋转盘鼓组合结构动力学模型,并开展拓扑优化.采用Rayleigh-Ritz法建立系统方程,考虑离心效应、科氏力以及盘-鼓连接和边界约束影响;利用有限元计算和转子试验对模型进行验证;以圆柱壳表面为设计域,在体积约束下采用渐进结构优化法和灵敏度分析确定约束阻尼层保留区域.结果表明:所建模型计算得到的固有频率和振型与有限元结果吻合较好;附加约束阻尼层后,共振峰值明显降低.体积约束为50％时,优化结构的减振效果接近满铺约束阻尼层结构的,并明显优于无约束阻尼层结构的;单独以低阶显著模态为目标时,前2个共振峰进一步降低约2 dB.所提方法可在减轻附加质量的同时保持较好的减振能力,为旋转薄壁结构约束阻尼层工程布置提供参考.

[目的]为改善盐酸二甲双胍(metformin hydrochloride,MET)口服利用受限及常规脂质体递送效率不足的问题,构建双孢菇壳聚糖(Agaricus bisporus chitosan,ACS)修饰的载 MET纳米脂质体(ACS-modified liposomes(A-M-L)),并评价其理化性质、贮藏稳定性、细胞相容性及对HepG2细胞葡萄糖消耗的影响.[方法]以ACS替代甲壳类壳聚糖,采用薄膜分散—超声技术制备载MET的纳米脂质体.通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和透射电子显微镜(TEM)观察其结构特征与微观形貌,并测定粒径、PDI、Zeta电位、包封率、贮藏稳定性、细胞毒性及葡萄糖消耗量.[结果]ACS修饰改善了脂质体的理化性能,0.5%ACS 修饰组的粒径约为 159.45 nm,多分散性指数(PDI)低至 0.10,初始包封率达87.46%;微观表征证实药物成功包载;在4℃冷藏21 d后,体系粒径仅增长1.8%,包封率仍维持在83.1%,在研究贮藏条件下表现出较好的稳定性;体外试验表明,1.0%ACS修饰组能促进HepG2细胞葡萄糖消耗,提高葡萄糖代谢水平,其葡萄糖消耗量高达4.9 mmol/L,高于盐酸二甲双胍原药组(3.5 mmol/L)及未修饰脂质体组(2.3 mmol/L),并有效缓冲了原药的细胞毒性.[结论]ACS修饰载 MET纳米脂质体可改善脂质体分散性、包封率和贮藏稳定性,并在体外提高HepG2细胞葡萄糖消耗量.

目的:制备兼具电活性和超顺磁响应性的四氧化三铁磁性纳米粒（Fe 3O 4 MNPs）/电纺丝纤维薄膜/碳纤维（CF）复合膜材料，系统表征该材料的微观形貌，电、磁、力、热学行为，并评价其对小鼠成肌细胞C2C12形态及增殖倍数的影响。 方法:采用共轴静电纺丝技术，以聚氨酯（PU）溶液为芯、明胶（Gel）溶液为壳制备电纺丝纤维薄膜PU/Gel；以PU溶液为芯、含Fe 3O 4 MNPs的Gel溶液为壳制备电纺丝纤维薄膜mag-PU/Gel。分别在2层PU/Gel和2层mag-PU/Gel中加入CF，通过"三明治"夹心法、冷冻干燥与热交联技术，制得复合膜材料PU/Gel/CF和mag-PU/Gel/CF。通过扫描电子显微镜观察PU/Gel、mag-PU/Gel的微观及纤维结构。光学显微镜和扫描电子显微镜观察分散及冻干后CF形貌及分散状态。通过四探针测试仪、振荡样品磁强计、电子万能试验机和差示扫描量热仪检测膜材料的电导率、磁滞回线、弹性模量和热行为。将C2C12细胞分别接种于4种膜材料表面，通过F-肌动蛋白/核染色实验观察C2C12细胞在PU/Gel、mag-PU/Gel、PU/Gel/CF、mag-PU/Gel/CF上生长1 d的形态，通过细胞计数试剂盒-8实验检测C2C12细胞在PU/Gel、mag-PU/Gel、PU/Gel/CF、mag-PU/Gel/CF上生长1、3 d的细胞增殖倍数。多组间比较采用单因素方差分析，并以Tukey′s事后检验进行两两比较。 结果:PU/Gel和mag-PU/Gel呈无规缠结状态。PU/Gel和mag-PU/Gel的平均直径为967、1 155 nm。CF的长度范围主要分布在400~600 μm，无取向性，且CF之间有大量的搭接点。mag-PU/Gel/CF的电导率（65.90 mS/m）高于mag-PU/Gel、PU/Gel/CF（8.00、32.30 mS/m），差异均有统计学意义（均 P<0.05）。在湿润状态下，mag-PU/Gel/CF的弹性模量（1.44 MPa）高于PU/Gel（1.03 MPa），差异有统计学意义（ P<0.05）；在干燥状态下，PU/Gel/CF、mag-PU/Gel/CF的弹性模量（316.30、397.10 MPa）均高于PU/Gel（43.10 MPa），差异均有统计学意义（均 P<0.05）；mag-PU/Gel/CF的弹性模量高于mag-PU/Gel（58.30 MPa），差异有统计学意义（ P<0.05）。在50、150 ℃附近有2个吸热峰，并且随着Fe 3O 4 MNPs和CF的加入其有靠拢的趋势。C2C12细胞在PU/Gel、mag-PU/Gel、PU/Gel/CF、mag-PU/Gel/CF上分布均匀、生长状态良好，培养1 d后细胞增殖倍数分别为1.00、1.04、0.94、1.00，培养3 d后细胞增殖倍数分别为1.39、1.54、1.41、1.77。 结论:mag-PU/Gel/CF兼具电活性和超顺磁响应性，且对C2C12细胞的形态及活性无不良影响，生物相容性良好。