医用热压膜材料理化性能研究

对4种隐形矫治热压膜材料BiolonTM、ErkodurTM、ScheuTM和DR ProformTM的理化性能进行研究,为临床选用适宜的热压膜材料以及开发新型热压膜材料提供数据支撑。物理性能主要通过力学测试和差示扫描量热法（DSC）,分别分析4种材料的应力应变曲线以及特定厚度（1.0 mm）的应力松弛性能以及热性能;化学性能主要采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和紫外分光光度计,分别对4种材料的化学成分和光学性能进行研究分析。研究发现：4种材料在厚度小于1.0 mm时,其力学性能表现为厚度越厚, 材料的拉伸强度和弹性模量越大;且在预设5 %位移量下,热压膜片的应力随时间衰减,且Scheu的应力松弛率最低;4种材料的主要成分是一种新型共聚酯聚对苯二甲酸乙二醇酯1,4环己烷二甲醇酯（PETG）,其DSC曲线均只有一个玻璃化转变平台,材料为无定型聚合物,且材料在可见光范围内（400~760 nm）的透光率均在80 %以上,材料透明性能优异,均可满足隐形正畸的要求。     

医用隐形正畸材料的力学性能比较研究

通过ANSYS Workbench 18.0结构静力学分析模块对不同厚度的Erkodur、Biolon、Scheu、DR热压膜片的拉伸过程进行了模拟,分析模拟了热压膜片的应力分布。结果表明:拉伸模拟结果与静力学试验机测试结果高度接近,模拟误差在5%以内。计算机模拟对热压膜片材料的实际应用具有指导意义,热压膜片在拉伸试验中的断裂部位与模拟断裂部位较为吻合。     

工艺参数对微注射成型等规聚丙烯拉伸性能的影响

选用等规聚丙烯为实验材料,基于正交实验设计方法进行微注射成型实验,制备了微注塑拉伸试样,并选取拉伸弹性模量和拉伸屈服应力作为力学性能指标。采用直观分析和方差分析法对拉伸实验的结果进行分析,研究工艺参数对厚度为1.0 mm和0.2 mm试样拉伸性能的影响规律及重要性,并分析了尺度效应对试样力学性能的影响。结果表明,微注塑实验的拉伸弹性模量和拉伸屈服应力都随着试样尺寸的减小而增大,且不同试样尺寸下,各工艺参数对拉伸弹性模量和拉伸屈服应力的影响规律和重要性也不同。对于厚度为1.0 mm的试样,其拉伸弹性模量受保压压力的影响最大,随保压压力增加呈现先增后减的趋势;其屈服应力受保压时间的影响最大,随保压时间增加呈现先增后减的趋势。对于厚度为0.2 mm的试样,拉伸弹性模量和拉伸屈服应力受熔体温度的影响最大,且两者均随着熔体温度的升高而减小。     

螺杆泵定子橡胶材料制备及力学性能研究

选用3种不同丙烯腈含量的生胶(型号为N3965、N3345和JSR N220S)同时改变补强体系中炭黑与白炭黑的比例,研究生胶、补强剂和温度对丁腈橡胶材料力学性能的影响。结果表明,N3965弹性体材料在硬度、拉伸性能、压缩弹性模量及耐热性能等方面都优于其他两种材料。同时,研究了4种不同的炭黑与白炭黑并用比例对N3965力学性能的影响。结果表明,随着白炭黑用量的不断增大,N3965材料的抗拉强度、延伸率、撕裂强度和耐热性能均有提高,但其压缩弹性模量有所降低,压缩永久变形量、蠕变量和应力松弛量变大,当炭黑和白炭黑的并用比例为100∶30时,N3965硫化胶料的综合性能最好。试验结果表明,温度对丁腈橡胶材料的力学性能有显著影响,随着温度的升高,丁腈橡胶材料的抗拉强度出现了明显的下降,压缩应力松弛率先快速减小随后逐渐增大。     

机械密封覆层密封环端面性能分析

机械密封覆层密封环能够综合利用耐磨覆层与韧性基体材料的优良特性,但其应用主要依靠经验,缺乏针对其性能的研究。利用ANSYS软件建立釜用机械密封动环、静环和静环座组成的热-结构耦合模型,综合考虑覆层端面变形、液膜反压和密封环温度之间的相互作用,并试验验证了分析模型的正确性。分析覆层结构和材料组合对密封端面最大端面比压与速度的乘积(PbV)max、最高端面温度Tmax,覆层表面最大拉应力σmax、主界面最大切应力τmax、侧界面最大切应力σcmax和最大法向拉应力τcmax的影响,并确定最佳的覆层结构和材料组合。分析结果表明:覆层厚度、覆层与基体的热膨胀系数比和弹性模量比的变化主要影响覆层表面最大拉应力;覆层端面设计中,覆层厚度取值宜在0.4~0.6 mm,喷涂角度宜取15°~30°,覆层与基体的热膨胀系数比宜在0.5以上,弹性模量比宜在2.5以下。     

拟涂层法评价薄陶瓷基片的弯曲强度及弹性模量

由于尺寸效应和大挠度变形的存在,传统测试宏观尺寸陶瓷材料的力学性能的评价方法和标准不能直接应用于评价1 mm以下的薄陶瓷基片的力学性能。但随着各种陶瓷基片在工业上的广泛应用,薄片陶瓷的力学性能评价成为一个难题。针对该问题,本研究提出了一种陶瓷薄基片的弹性模量和强度的测试方法——拟涂层法,即通过拟涂层处理,使得薄陶瓷基片的应力梯度与标准尺寸陶瓷试样的应力梯度接近,从而避免了应力梯度对强度测试值的影响。采用拟涂层法测量0.2 mm-1 mm的不同厚度的薄陶瓷的弯曲强度和弹性模量,并与常规的测试方法测量宏观尺寸陶瓷的弯曲强度和弹性模量进行对比,结果表明二者测试结果相近,验证了拟涂层法测试结果的准确性和可靠性。     

柔性石墨金属波纹复合增强垫片密封性能试验

在全自动垫片综合性能试验台上分别进行了316L和A3钢作为骨架材料的金属波纹复合垫片的泄漏率、压缩回弹性能和应力松弛试验,考察了柔性石墨覆盖层厚度、骨架材质和垫片应力对垫片密封性能和力学性能的影响,分析了不同覆盖层厚度和垫片应力下的金属波纹残余高度。结果表明:覆盖层厚度对垫片的密封性能有重要影响,厚度为0.6 mm时该类垫片的综合性能最佳;金属波纹复合垫片具有良好的承载能力和密封性能,尤其适宜压力波动、温度剧变等场合的密封,预压缩处理更能真实反映出复合垫片优异的回弹性能;此外,与A3钢作为骨架材料的复合垫片相比,316L复合垫片的密封性能和压缩回弹性能随垫片应力的增加逐渐显现,且其抗松弛能力和抗蠕变性能也得到了显著提高。     

HDPE及增韧HDPE的力学性能与测试条件的关系

于23℃时,研究了拉伸、弯曲速度及试样缺口剩余宽度对高密度聚乙烯(HDPE)、HDPE/弹性体、HDPE/E型增韧母料(E-TMB)的拉伸、弯曲及冲击强度等力学性能的影响。结果表明,所研究的测试条件对这三种材料力学性能影响的程度不同:对于这三种材料,均是拉伸速度对拉伸屈服应力、弹性模量影响的程度较小,对断裂伸长率影响的程度较大,弯曲速度对弯曲弹性模量、弯曲强度影响的程度较大;三种材料中,拉伸速度对断裂伸长率影响程度最大的是HDPE/弹性体,最小的是HDPE/E-TMB,弯曲速度对弯曲弹性模量、弯曲强度影响程度最大的是HDPE/E-TMB,最小的是HDPE/弹性体;随外力作用速度增大性能并非匀速变化,对不同的材料、不同的性能有相应的敏感区;试样缺口剩余宽度对HDPE/E-TMB的悬臂梁缺口冲击强度影响程度较大,而且缺口剩余宽度由7.8mm增加到8.0mm是影响的敏感区,对HDPE、HDPE/弹性体的影响的程度很小。     

机械密封覆层密封环端面性能分析

机械密封覆层密封环能够综合利用耐磨覆层与韧性基体材料的优良特性,但其应用主要依靠经验,缺乏针对其性能的研究。利用ANSYS软件建立釜用机械密封动环、静环和静环座组成的热-结构耦合模型,综合考虑覆层端面变形、液膜反压和密封环温度之间的相互作用,并试验验证了分析模型的正确性。分析覆层结构和材料组合对密封端面最大端面比压与速度的乘积（P_bV）_max、最高端面温度T_max,覆层表面最大拉应力σ_max、主界面最大切应力τ_max、侧界面最大切应力σ_cmax和最大法向拉应力τ_cmax的影响,并确定最佳的覆层结构和材料组合。分析结果表明：覆层厚度、覆层与基体的热膨胀系数比和弹性模量比的变化主要影响覆层表面最大拉应力;覆层端面设计中,覆层厚度取值宜在0.4～0.6 mm,喷涂角度宜取15°～30°,覆层与基体的热膨胀系数比宜在0.5以上,弹性模量比宜在2.5以下。     

棉秆塑木复合材料的制备及性能研究

以棉秆粉和回收聚乙烯为原料、钛酸酯为偶联剂,采用热压法制备了棉秆塑木复合材料,利用正交试验法探讨了棉秆粉含量、热压温度和保温时间对塑木复合材料性能的影响,并通过物理力学性能测试单独考察了棉秆粉含量对塑木复合材料性能的影响。正交试验法的结果表明:棉秆粉含量对复合材料的弯曲强度、弹性模量和吸水率影响最大,热压温度和保温时间对复合材料的弯曲强度和弹性模量影响较大,对吸水率影响不大;当棉秆粉含量为40%、热压温度为160℃、保温时间为10 min时,塑木复合材料具有最优的综合性能。物理力学性能测试结果表明:复合材料的弯曲强度和弹性模量随棉秆粉含量的增加均呈现先增大后减小的趋势,在棉秆粉含量为40%时均达到最大值;吸水率随棉秆粉含量的增加而增大。     

IFR的梯度分布对阻燃EVA阻燃和力学性能的影响

为探索使现有阻燃剂更加高效、无毒、环境友好、价格适宜、又保持力学性能的阻燃新方法,通过设计材料的加工工艺,使用层叠热压的方法将不同膨胀型阻燃剂配比的样片叠合热压制备出不同梯度的膨胀阻燃EVA材料,采用垂直燃烧测试、氧指数测试、力学性能测试、扫描电镜、锥形量热测试等研究手段对材料的膨胀阻燃剂均匀分布、分层及梯度分布性能进...     

纤维素短纤维补强天然橡胶复合材料性能的研究

比较了4种不同预处理方法及纤维长度的纤维素短纤维对天然橡胶硫化性能、力学性能以及力学松弛性能的影响.结果表明,经过表面处理的纤维素短纤维填充的天然橡胶复合材料具有较好的力学性能,其中填充Santoweb-D纤维素短纤维的天然橡胶复合材料力学性能较佳,并得到了应力软化和应力松弛实验的证明.     

防老剂对不同厚度橡胶试样应力松弛的影响

应力松弛的测定是压用具有不同厚度的填充炭黑的天然胶试样在含有或没有防老剂(6PPD单苯基对苯二胺)的情况下,升高温度,进行拉伸和压缩试验。结果表明,松弛速率随试样厚度的减小而增大。加入防老剂可减少不同厚度试样间的松弛速率的差异。两种不同材料松弛曲线间的差异,是由于防老剂的影响,以及在没有防老剂的材料中则是由于表层形成坚硬氧化层的结果。在没有防老剂的试样表面较早形成的氧化层,可以防止试样内部与氧接触,对于较厚的试祥,其表面形成的氧化层则意味着试样只有一小部分降解了,因此对应力松弛性能的影响程度就很小,这就使得防老剂在厚壁层试样的这类测试中显得似乎作用很小。     

微流道中聚合物熔体的弹性特性研究

采用双机筒毛细管流变仪,以直径1.5 mm的口模作为宏观流道、直径0.5 mm的口模作为微观流道、直径1.0 mm的口模作为临界参考,通过毛细管入口压力降和聚合物熔体应力松弛时间研究了微尺度下聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）、聚苯乙烯（PS）、高密度聚乙烯（PE-HD）及聚丙烯（PP）4种聚合物熔体的弹性特性,并讨论了在口模直径为0.5 mm条件下温度对入口压力降和应力松弛时间的影响。结果表明,微流道中4种聚合物熔体的入口压力降与应力松弛时间与宏观流道相比均有增大的趋势,且流道尺寸越小,增大趋势越明显;随着剪切速率的增大,4种聚合物熔体的入口压力降增大,但在高剪切速率下,增大趋势变缓;微流道中,随着温度的提高,4种聚合物熔体的入口压力降降低,应力松弛时间变短。     

纤维增强塑料在建筑桥梁结构裂缝修复中的应用

对三种不同类型的纤维增强塑料材料的物理性能进行了对比分析,并针对碳纤维增强塑料材料和玻璃纤维增强塑料材料在不同环境下(例如周围环境温度的变化、湿度的不同、化学物质的腐蚀性作用、紫外线光照影响等)的耐久性进行了实验,得到了碳纤维增强塑料材料的耐久性能较好,玻璃纤维增强塑料材料对于潮湿暴露和紫外线照射比较敏感的结论;在此基础上,讨论不同纤维增强塑料材料在短期荷载和长期荷载作用下的力学性能(包括弹性模量、拉伸强度、极限应变、松弛应力损失以及徐变系数随时间变化情况)。结果表明,厂商在生产纤维增强塑料材料时为了保证其拉伸强度、应用安全、防止提前老化,通常采用三倍标准差3σ,将纤维增强塑料材料失效概率降到0. 1%以下,应力松弛损失保持在3%以下,张拉预应力值不能超过材料本身拉伸强度的60%。     

新型复合材料圆环联轴器膜片应力分析

针对当前的圆环金属膜片联轴器基本性能参数及特点，研制出一种新型各向异性材料的圆环金属联轴器膜片。利用ANSYS有限元程序对该膜片进行了应力计算及分析，并求出膜片3种工况及其组合引起的最大应力的大小及位置。结果表明，该新型复合材料膜片的最大应力明显小于金属膜片的最大应力。同时分析得出安装误差（尤其是轴向误差）所产生的应力是对膜片产生的主要应力，因而在实际安装当中，应尽可能提高安装精度，减少偏差。     

无机填料对PP木塑复合材料物理力学性能的影响

为了利用无机填料开发出更加高效、环保、友好的新型木塑制品,考察了无机填料种类及含量对木塑复合材料物理力学性能的影响。以杨木粉纤维、聚丙烯(PP)、碳酸钙、硅灰石、硅藻土为原料,采用熔融共混和热压成型的方法制备PP木塑复合材料,测试并分析了复合材料的弯曲性能、吸水率、吸水厚度膨胀率和表面耐磨性能。结果表明,随着无机填料含量的增加,木塑复合材料的静曲强度、弹性模量、表面耐磨性等性能整体呈现先上升后下降的趋势,添加质量分数10%硅藻土的木塑复合材料静曲强度和表面耐磨性能提升最大,静曲强度较未添加无机填料的复合材料提升了42.9%,磨耗值降低至18.2 mg/100 r;添加质量分数20%硅灰石的木塑复合材料弹性模量提升最大,提升了41.1%;碳酸钙对复合材料吸水率及吸水厚度膨胀率的降低作用优于另两种无机填料。     

回转体非金属材料托轮的受热分析

针对非金属托轮材料在使用过程中受热载破坏问题,设计了一种受压托轮材料优选方法,通过对选定材料进行力学性能测试得到制作托轮材料的压缩应力应变曲线、压缩弹性模量以及压缩弹性极限强度,利用有限元软件ANSYS模拟托轮在受压状态下的受力状况及塑性变形能量,利用ANSYS热分析,施加热载荷和边界条件,得到托轮在受压情况下的径向温度分布曲线和最大温度。     

纳米γ-Al2O3/PVDF中空纤维膜的结构研究

本文介绍了在聚偏氟乙烯铸膜液中添加无机纳米Al2O3粒子,采用干-湿法纺丝制备γ-Al2O3中空纤维膜的方法.对纳米γ-Al2O3的分散性能的研究发现,在添加剂含量为4%的情况下粒子在二甲基甲酰胺(DMF)体系中的沉降性能最好.并使用电镜对膜的微观结构进行了分析,初步研究了无机粒子在膜孔形成的过程中所起的作用和机理.并且对膜的孔隙率、最大孔径、力学性能和截留率进行了表征.结果表明膜的孔性能、分离性能及力学性能都有一定的改善.孔隙率在提高的同时,其最大孔径相应变小,对牛血清白蛋白的截留率从25.11%提高到67.20%.最大应力和断裂应力分别从3.35N/mm2和3.09N/mm2提高到3.58N/mm2和3.41N/mm2.     

基于逆向工程和3D打印的踝足矫形器产品设计

传统工艺如石膏制作的足踝矫形器存在气密性低、制作效率低、舒适度差等缺点。针对此问题,文章采用逆向工程结合3D打印技术对踝足矫形器进行定制式设计,获取足部STL数据,联合逆向建模软件Geomagic studio与Rodin 4D对矫形器关键部位修型,用Grasshopper进行轻量化设计,降低打印成本与质量,通过有限元分析验证其力学性能,使用聚乳酸通过FDM 3D打印技术打印实物,并进行穿戴测试。结果表明：重建后模型精度最大偏差为0.868 mm,标准偏差0.047 1 mm,模型构造精准。镂空后的矫形器在30 N碰撞集中载荷下,2 mm厚度矫形器晶格中部峰值应力为16.32 MPa,最大变形1.49 mm,晶格右侧峰值应力为15.64 MPa,最大变形0.78 mm,峰值应力均小于PLA材料抗拉强度,最大变形均小于产品本身厚度2 mm,力学强度性能符合后续生产设计要求,实物穿戴测试表明产品舒适度较好。