基于STF增强的Kevlar织物在高速冲击下的力学特性及破坏机理研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51575262
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    63.0万
  • 负责人：
    陈伟
  • 依托单位：
    南京航空航天大学
  • 学科分类：
    E0504.机械结构强度学
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Shear thicken fluid(STF) was found that it can enhance the ballistic and punch resistance ability of Kevlar woven fabric. If it can be applyed in the containment system which also employs the woven Kevlar fabrics as energy absorption material, it will be meaningful to reduce the containment casing weight and improve its containment capability. This programe investigates on the Kevlar woven fabrics enhanced by STF based on SiO2 nano-particle. Fiber dynamic tensile tests, fiber pull-out test and high speed impact tests are carryed out and meso-scale finite element model in yarn level are established to reveal the influences of STF’s rheological properties on the mechanical property and high speed impact failure mechanism, and develop corresponding numerical simulation methods for the high speed impact analysis of STF-Kevlar fabrics.The main innovations of this program lies in the reveal of the STF rheological properties’ effects on the dynamic tensile properties and inter-yarn friction characteristic of Kevlar fabrics and discovering the high speed impact failure characteristic and energy absorption mechanism. The achievements of this programe can provide the theoretical foundation for the application of Kevlar fabrics enhanced by STF in the aero-engine fan case containment system.
剪切增稠液（STF）能被发现能够有效改善和增强Kevlar织物的防弹、防刺性能，若可用于同样采用Kevlar织物的航空发动机风扇包容机匣的设计，对减轻包容机匣的重量，提高其包容能力具有重要意义。本项目以基于SiO2纳米粒子体系的STF增强Kevlar织物为研究对象，通过开展纤维动态拉伸试验、纤维拔出试验以及高速冲击试验，建立基于纱线水平的细观有限元模型，揭示STF流变特性对STF-Kevlar机织织物在高速冲击下的力学特性和破坏机理的影响规律，发展相应的STF-Kevlar高速冲击数值仿真分析方法。项目的主要创新点在于揭示STF的流变特性对STF-Kevlar织物动态拉伸特性和纱间摩擦特性的影响机制，获得STF-Kevlar织物的高速冲击破坏特征与能量吸收机理。项目研究成果为基于STF增强的Kevlar机织织物在航空发动机风扇包容机匣中的应用奠定理论基础。

结项摘要

剪切增稠液（STF）能被发现能够有效改善和增强Kevlar织物的防弹、防刺性能，若可用于同样采用Kevlar织物的航空发动机风扇包容机匣的设计，对减轻包容机匣的重量，提高其包容能力具有重要意义。本项目以基于SiO2纳米粒子体系的STF增强Kevlar织物为研究对象，开展了3个方面的工作：（1）使用100 nm和650nm直径的SiO2纳米粒子配置了不同浓度的STF；对STF-Kevlar织物开展了纤维束准静态/动态拉伸试验，在细观水平上掌握了STF-Kevlar织物的动态力学行为，揭示了STF对纱线力学行为的影响；针对STF-Kevlar织物开展了纤维拔出试验，掌握了STF对织物纱间摩擦特性的影响规律。（2）针对配置的不同体系的STF-Kevlar织物开展了高速冲击试验，掌握了流变性能对织物抗冲击能力的影响规律；研究了浸轧压力、织物层数以及氧化石墨烯和碳纳米管等纳米材料的添加对STF-Kevlar织物抗冲击性能的影响规律。（3）建立纱线水平的细观有限元模型，基于纱线拉伸力学性能和纱间摩擦特性的试验结果，发展了STF-Kevlar高速冲击细管数值仿真分析方法，揭示STF流变特性对STF-Kevlar机织织物在高速冲击下的力学特性和破坏机理的影响规律。.项目的主要创新点在于揭示STF的流变特性对STF-Kevlar织物动态拉伸特性和纱间摩擦特性的影响机制，获得STF-Kevlar织物的高速冲击破坏特征与能量吸收机理。项目研究成果为基于STF增强的Kevlar机织织物在航空发动机风扇包容机匣中的应用奠定理论基础，相关方法与结论也可推广应用于人体防护系统中。

项目成果

期刊论文数量（3）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
Study on Mechanical Properties of STF-Kevlar Single Yarn
  • DOI：
    10.16356/j.1005-2615.2018.01.010
  • 发表时间：
    2018-02-01
  • 期刊：
    Journal of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Liu Xiao;Chen Wei;Zhao Zhenhua
  • 通讯作者：
    Zhao Zhenhua
Influence of pre-tension on ballistic impact performance of multi-layer Kevlar 49 woven fabrics for gas turbine engine containment systems
预张力对燃气轮机安全壳多层Kevlar 49机织物弹道冲击性能的影响
  • DOI：
    10.1016/j.cja.2018.03.021
  • 发表时间：
    2018-06
  • 期刊：
    Chinese Journal of Aeronautics
  • 影响因子：
    5.7
  • 作者：
    Liu Lulu;Zhao Zhenhua;Chen Wei;Luo Gang
  • 通讯作者：
    Luo Gang

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  • 期刊：
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  • 作者：
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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