考虑基底和层间约束效应影响的高分子材料刮擦行为研究

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基本信息

  • 批准号：
    11702253
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    张建伟
  • 依托单位：
    郑州大学
  • 学科分类：
    A0804.接触、摩擦与表界面力学
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The objectives of this research project focus on the constraint effect of substrate material and interfacial combining state on the scratch damage mechanisms of the surface-layer polymeric material in bi-layer materials. Considering the complicate nonlinear mechanical properties and fracture modes of polymeric materials, the experimental investigation and finite element simulation will be performed to study the constraint effect of substrate material and interfacial combining state on the scratch damage mechanisms of the surface-layer polymeric material in bi-layer material. In the finite element simulation, the constitutive model considering the nonlinear mechanical properties of polymeric materials will be adopted. The key point in this project is to investigate the influence form and zone of substrate material and interfacial combining state on the scratch damage mechanisms of surface-layer polymeric material. The effect of loading condition during the scratch process on the scratch damage mechanisms will also be studied. It is reasonable to predicted that the research findings of this project could give us a better understanding on the scratch damage mechanisms of the surface-layer polymeric material in bi-layer material, and lay the theoretical foundation for the improvement of scratch-resistant property of surface-layer polymeric material in bi-layer material.
本项目以系统研究基底材料和层间约束状态等约束效应对双层材料中表层高分子材料刮擦破坏机理的影响为目标。针对高分子材料的复杂力学特性和破坏形式，采用结合刮擦实验和基于考虑高分子材料非线性力学特性本构模型的有限元数值分析的研究手段，开展考虑基底材料和层间约束状态等约束效应影响的双层材料中表层高分子材料刮擦破坏机理的研究。本项目将重点探索基底材料和层间结合状态等约束效应对表层高分子材料刮擦破坏形式和演化规律的影响形式和影响范围，并探讨刮擦加载方式等因素对表层高分子材料刮擦行为的影响。本项目的开展对深入理解双层材料中作为保护层的表层高分子材料的刮擦破坏机理方面有着重要的学术价值，也可为实际工程应用中指导双层材料中表层高分子材料耐刮擦性能的提升奠定基础。

结项摘要

高分子材料通常作为表层材料在双层材料中有着广泛的应用，以保护基底材料不受侵蚀，但其对表面刮擦较为敏感。刮擦会导致高分子材料在美观性、功能性和耐久性等方面受到影响，因而其刮擦失效机理的研究非常重要。双层材料中表层高分子材料的刮擦破坏涉及高分子材料非线性本构关系、局部大变形、表面失效等问题。基底材料和界面粘接的影响使得问题变得更加复杂。..针对双层材料体系中基底材料和层间约束状态等约束效应影响的研究较为缺乏这一不足，本项目系统开展了力学性能实验和刮擦实验，建立了考虑基底材料和层间结合状态等约束效应影响并同时考虑材料非线性力学性能的双层材料中表层高分子材料刮擦分析模型，在本构模型中全面考虑高分子材料复杂的非线性力学性能，结合实验结果和有限元分析，揭示了双层材料中表层高分子材料刮擦过程中的破坏机理和演化规律，并讨论了基底材料和层间结合状态等约束效应的影响。..本项目在高分子材料本构关系、双层材料刮擦破坏分析、高分子材料刮擦温升机理等方面取得了一定的创新性成果。研究工作涉及高分子材料力学性能、本构模型、双层材料刮擦破坏、刮擦温升机理等难题，并积极扩展了刮擦测试方法的研究领域和应用范围，理论上具有重要的学术价值；本项目研究成果对于深入理解双层材料刮擦失效机理，并进一步提出改善其耐刮擦性能的方案具有重要的工程应用价值。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（2）
专利数量（2）
Fracture properties of surface modification layers via a modified bi-layer beam model
通过改进的双层梁模型研究表面改性层的断裂特性
  • DOI：
    10.1017/jmech.2018.36
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Journal of Mechanics
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    Liu Haitao;Zhao Minghao;Zhang Jianwei
  • 通讯作者：
    Zhang Jianwei
Influence of substrate and interfacial adhesion on the scratch resistance of poly(methylmethacrylate)
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  • DOI：
    10.1016/j.matdes.2020.108984
  • 发表时间：
    2020-10
  • 期刊：
    Materials and Design
  • 影响因子：
    8.4
  • 作者：
    Zhang Jianwei;Zhao Siwei;Zhang Jinge
  • 通讯作者：
    Zhang Jinge
Characterization on the yield stress and interfacial coefficient of friction of glasses from scratch tests
从头测试表征玻璃的屈服应力和界面摩擦系数
  • DOI：
    10.1016/j.ceramint.2019.11.065
  • 发表时间：
    2020-04-01
  • 期刊：
    CERAMICS INTERNATIONAL
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Liu, HaiTao;Zhao, MingHao;Zhang, JianWei
  • 通讯作者：
    Zhang, JianWei
Constitutive modeling of the rate- and temperature-dependent macro-yield behavior of amorphous glassy polymers
无定形玻璃状聚合物的速率和温度依赖性宏观屈服行为的本构模型
  • DOI：
    10.1016/j.ijmecsci.2020.105653
  • 发表时间：
    2020-08
  • 期刊：
    International Journal of Mechanical Sciences
  • 影响因子：
    7.3
  • 作者：
    Chengkai Jiang;Zhongmeng Zhu;Jianwei Zhang;Zhuoran Yang;Han Jiang
  • 通讯作者：
    Han Jiang
Characterization method of the layer thickness of surface residual stress based on instrumented indentation testing
基于仪器化压痕测试的表面残余应力层厚表征方法
  • DOI：
    10.1063/1.5119265
  • 发表时间：
    2019-09
  • 期刊：
    AIP Advances
  • 影响因子：
    1.6
  • 作者：
    MingHao Zhao;Xinxin Xu;Sheng Liang;JianWei Zhang
  • 通讯作者：
    JianWei Zhang

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  • 通讯作者：
    褚洪庆

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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

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          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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