摘要：基于微通道两相流的微流控技术已得到广泛的应用,精确控制通道中气泡或液滴的尺寸对相关微流控系统的设计起到至关重要的作用.本文基于流体体积法重构Y型微通道内的气泡破裂行为,系统研究了气泡无量纲尺寸(1.2—2.7)、出口流量比(1—4)以及主通道雷诺数(100—600)对气泡破裂行为的影响.发现气泡非对称破裂过程分为3个阶段:延伸阶段、挤压阶段和快速破裂阶段.在气泡初始尺寸较小或出口流量较大的情况下,气泡不破裂,只经历延伸阶段和挤压阶段.进一步针对不同尺寸和出口流量比揭示了气泡的4种破裂模式:隧道-隧道破裂、阻塞-阻塞破裂、隧道-阻塞破裂和不破裂.随着出口流量比的增大,气泡的破裂过程逐渐变为非对称破裂,其破裂模式沿隧道-隧道破裂/阻塞-阻塞破裂、逐渐向隧道-阻塞破裂和不破裂方向转变.在此基础上获得了不同雷诺数和初始气泡尺寸下,气泡破裂的临界流量比以及气泡破裂后子气泡体积比随出口流量比的变化规律并提炼了相应的准则关联式,可为精确调控破裂后子气泡的尺寸提供理论指导.

摘要：为了模拟生物大分子(如DNA和蛋白质等)螺旋手性反转的现象,设计合成了4种酰胺基或脲基共价连接L-苯丙氨酸和苯环,外围为二甘醇胺与3-氨基-1,2-丙二醇的C2对称小分子凝胶因子,利用酰胺基(CONH)与脲基(NHCONH)之间的奇偶效应实现了超分子螺旋手性的反转.通过核磁共振波谱仪(1H-NMR和13C-NMR),高分辨质谱仪(HRMS)对凝胶因子结构和分子量进行了分析表征.并运用圆二色光谱(CD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和红外光谱(FTIR)对其组装纤维结构和组装方式进行研究.实验结果表明酰胺基(CONH)与脲基(NHCONH)之间的奇偶效应改变凝胶因子的组装方式,调控了超分子手性特征,实现了超分子水凝胶螺旋手性的反转.

摘要：目的:设计一种用于智能假肢膝关节关键部件的电控液压阻尼缸。方法:该阻尼缸根据液压流体特性和加工工艺设计,通过采用了一种新型微结构数字节流阀以及独特的双活塞液压缸结构,可以实现膝关节伸展与屈曲的双向自动控制,从而使改善假腿步态的对称性。最后,通过自制的专用实验装置对其进行了阻尼缸动力学性能测试。测试时通过微机控制膝关节阻尼缸中的两个气体流量调节针阀,模拟实际IPL控制时对膝关节阻尼力的控制。在模拟不同人体髋关节摆动驱动力和膝关节阻尼力的状态下,测量膝关节阻尼缸的运动速度,从而间接获得了假腿阻尼力、惯性力与膝关节摆动速度之间的动力学关系。结果:阻尼缸在针阀开度增加时,在相同驱动力作用下,阻尼缸活塞运动时间减小,速度加快。但随着开度增加,运动速度对驱动力的敏感性降低。步进电机驱动相对应的针阀减小开度时,阻尼缸阻尼力增大,腿的平均摆动速度加快。结论:所设计的液压阻尼缸能够满足假肢膝关节的动力学控制要求。

摘要：本文研究主要针对伪装复杂背景下的图像进行实例分割.由于分割对象的伪装性以及缺少大规模训练集来支撑模型训练,这对于复杂背景下的实例对象分割构成了巨大挑战.受SOTR(Segmenting Objects with Transformer)的启发下,本文设计了一种方法框架,以解决动物野生环境和其他各类复杂伪装背景下的实例分割问题.相较于原始模型在特征目标的检测表现效果不佳,以及分割掩码存在上下文信息丢失的问题,本文提出的框架主要采用以下方法:引入特定的上下文特征金字塔提取网络CEM-FPN,以解决在高分辨率图像与感受野之间的矛盾.具体而言,高分辨率图像需要更大的感受野,但大感受野会导致小目标的检测误判为背景.在多层级融合模块加入通道空间注意力模块(CS Module),以提升对不同尺度上的各个实例对象的关注度,从而提高原型掩码的质量.实验结果表明,本文方法相较于原模型在COD10K-Test数据集上提升了4.1%的精确度,并在NC4K-Test数据集上提升了4.5%的精确度.

摘要：为了改善假腿使用的安全性、舒适性与高效等可用性指标,需要根据人因工程学原理设计近似模拟人腿生物力学系统中膝关节的自适应特性、以达到正常步态的智能假腿(IPL)。如何对这种智能假腿产品的可用性指标进行评价是人体假腿产品设计的关键技术之一。为此,本文首先给出了基于人因工程学设计的人体假腿可用性指标;其次,通过专用实验测评装置来对其中最核心的指标——步态对称性进行了参数测试与评价;最后,采用灰色关联度分析法对假腿产品的可用性进行了综合评价。这种可用性评价方法对类似人因工程设计产品具有实际的借鉴意义。

摘要：曲面摩擦滑移隔震结构(curved surface sliding isolated structure,CSSIS)是一种具有广泛应用潜力的新技术.但在工程实践中,地震波的选取会显著影响CSSIS的抗震设计和风险评估结果.针对缺乏强震记录的情况,提出一个能够反映特定地区地震特征的随机地震动模型,并通过Monte-Carlo模拟算法,评估CSSIS的抗震可靠指标.通过振动台试验和理论分析确定CSSIS力学模型的关键结构参数,采用随机地震动模型生成地震波,以天津宁河地区为例,基于首次超越概率理论,计算了CSSIS的失稳概率Pf.结果表明,地震震级M和震中距D对CSSIS的抗震性能具有显著影响.随着震中距D的增加,上部结构的失稳概率Pf迅速下降;相反,地震震级M的增加会导致Pf升高.所得研究结果将为CSSIS的广泛应用提供重要的设计参考依据.

摘要：人体假腿是一种典型的面向个性化需要而进行大规模定制的产品。为了改进现有假腿的产品竞争力与个性化适应程度,提出了一种新的假腿产品柔性设计策略及其对应的"个性化适应定制(APC)"的产品生产模式。这种生产模式综合了大规模生产(MP)与完全个性化定制(PC)的优点,实现了产品在保证大规模生产的竞争力优势前提下对个性化核心功能的自动适应。通过实例,对基于这种APC生产模式与柔性设计策略的假腿竞争力进行了分析评价。这种设计方法与生产模式对具有个性化要求的类似产品具有参考应用价值。

摘要：针对智能假腿系统模型的非线性与参数的不确定性等系统特性,提出了一种基于小脑模型神经网络控制器(CMAC)的假腿实时智能控制方法。该方法首先根据一种自制的假肢膝关节自适应结构,建立了智能假腿摆动相动力学数学模型,以描述智能假腿膝关节阻尼器控制参数与摆动运动参数之间的直接耦合关系。以此动力学模型为控制对象,设计了一种基于PD-CMAC的假腿系统智能控制器,并进行了实例仿真。仿真结果表明,假腿膝关节可以很快(约在0.5s时间内)跟踪好目标曲线,具有良好的实时性与精度;此外,膝关节阻尼器针阀开口位置与相应的假腿膝关节的角速度变化具有明显的负相关性;可以通过对假腿阻尼器针阀开口位置的调节,达到假腿跟踪健康腿摆动步态的目的。

摘要：基于绝缘体上硅材料平台,设计并制作了一种结构紧凑的高均匀性硅波导阵列波导光栅,其拥有8个输出通道并且通道间隔为200 GHz。分析了绝缘体上硅材料平台中硅波导的弯曲半径对弯曲损耗和有效折射率的影响。测试结果表明,该器件的插入损耗为19.6 dB,串扰为-15 dB,非均匀性为0.87 dB,3 dB带宽为1.06 nm,结构尺寸仅为294μm×190μm。芯片的制作工艺与互补金属氧化物半导体工艺兼容,这使得阵列波导光栅的大批量、低成本生产成为可能,对集成波分复用网络的发展具有重要的意义。

摘要：随着城市地下空间的快速发展,人工冻结法已经广泛应用于地铁联络通道的施工过程,但针对含盐粉砂层中的联络通道冻结法在地下水流作用下的机理尚不明确,导致原计划冻结时间的延长.以人工冻结法为研究背景,提出了冻结过程中水流-盐分共同作用下的耦合分析方法.首先,基于多孔介质传热、Darcy定律和Fick定律,建立了水-热-盐三场耦合的物理数学方程;然后,利用有限元软件COMSOL Multiphysics模拟含盐土体的冻结模型试验,并与模型试验结果进行对比分析,验证了本方法的有效性;最后,将本方法应用于南通地铁1号线永兴大道站|深南路站区间4#联络通道冻结法施工过程模拟,并相应开发了一套多物理场数据监测设备,将模拟结果与监测数据进行对比分析.结果表明,含盐土体比不含盐土体降温更慢,盐分浓度越大,降低同样温度所需时间越长;水头差导致冻结壁呈非对称状,上游冻结壁厚度小于下游冻结壁厚度;通过对冻结壁厚度和平均温度的计算,模拟冻结45 d达不到设计要求,需要冻结50 d.保证了南通地铁1号线联络通道人工冻结法施工的安全,并提供了一种在复杂环境条件下冻结施工的多场耦合分析方法.