摘要：目的分析骨水泥型胫骨假体平台界面应力,确定界面应力损伤区域,为临床单髁置换胫骨平台的应力失效问题提供参考。方法通过人体动力学软件模拟完整周期的步态,获得膝关节的承力条件;利用医学影像及三维重建软件建立完整的膝关节模型并进行单髁置换;通过有限元法分析单髁置换后胫骨假体平台界面应力的分布规律。结果步态下膝关节的力和角度随时间呈周期性变化,1.3 s为1个周期,膝关节合力峰值为760 N;界面最大剪切应力为11.82 MPa、最大拉应力6.849 MPa,均发生在假体-骨水泥界面的内侧前端拐角处;对于界面的最大应力,钛合金假体低于不锈钢假体。结论假体的弹性模量减小可以降低界面最大主应力,从界面应力考虑,钛合金假体优于不锈钢假体;胫骨假体平台界面损伤区域主要在内侧前、后端拐角和外侧中端处,故提高该区域假体-骨水泥结合能力能防止单髁膝关节胫骨假体平台松动。研究结果对临床中单髁术后胫骨假体平台松动预防具有实际意义。

摘要：为提高扭振减振器设计的速度和精度,建立了一种基于灵敏度分析的减振器结构参数优化设计模型。通过考察减振器结构参数对振动性能影响的关系,探讨了减振器各个参数的优化设计方法,然后通过扭振模型灵敏度分析以及设计导数的选择,对实际减振器进行了优化设计。将优化结果所得的扭振与经验设计结果进行对比,优化计算结果的共振峰向高频方向移动,共振的振幅大小比经验设计方法的结果更小,说明了上述优化设计方法的快捷和精确。

摘要：背景:近年来骨组织工程支架结构应用广泛,但其稳定性、可控性较差并易产生应力集中。三周期极小曲面具有多孔性、光滑性、连通性、多样性及可控性等诸多优点,为骨组织支架设计及应用提供了新思路。目的:基于隐式曲面法构建骨小梁结构,应用有限元数值模拟方法及拓扑优化技术对其进行结构优化。方法:①基于隐式曲面法参数化构建三周期极小曲面结构,构建三周期极小曲面S-P型、D型和G型骨小梁结构;②采用有限元数值模拟方法对构建的骨小梁结构进行压缩仿真;③利用变密度法和固体各向同性材料惩罚模型建立S-P骨小梁结构拓扑优化数学模型,进行结构优化。结果与结论:①应力云图显示,3种骨小梁结构在单元结构相交处呈现较大应力值,S-P型出现在单元径向连接处,G型出现在轴向连接处,D型在轴向和径向连接处均有,S-P、G、D型骨小梁结构的等效应力分别为105.07,694.78,637.36 MPa;②位移云图显示,3种骨小梁结构接近施加位移面的部分位移最大,沿轴向递减,S-P型的总形变小于G、D型;③3种骨小梁结构的孔隙率均高于50%,其中S-P型孔隙率最高,达到90.7%,孔径为0.63 mm,骨长入性能优于G、D型;④经拓扑优化后,S-P型骨小梁结构的等效应力为149.11 MPa,质量减少13.9%,符合骨组织支架设计要求;⑤结果显示,基于三周期极小曲面参数化建模结合有限元数值模拟及拓扑优化方法对骨小梁结构进行设计优化,为骨植入物表面结构设计提供了新思路。

摘要：检查井是市政排水管网系统的重要组成部分,针对目前国内检查井健康检测评估的落后现状,提出了基于三维扫描和成像技术的检查井健康检测评估方法,实现了缺陷的识别归类、缺陷等级划分和健康状态的量化计算评估,通过实际工程的应用,证实了新技术的可行性和优越性。新的检测评估方法的推广应用能够从根本上该变国内排水管网健康检测领域重“管道”轻“检查井”的情况,能够为检查井运维和修复提供依据,助力排水管网系统的安全高效运行。

摘要：背景:目前已有股骨柄数值计算与实验标准所用的模型与加载方式还不一致。现在使用的股骨柄有限元计算标准ASTM F2996-2013/YY/T 17142020规定了髋关节股骨柄假体的计算模型为单一的股骨柄,加载方式为刚性区加载;实验标准YY/T 0809.6-2018/ISO 7206:2013规定的模型则包括股骨柄、球头和压板,加载方式为位移加载。由于计算模型和实验模型的不同导致了计算结果与实验结果相差较大,而当计算模型与实验模型一致时且加载方式相同时,二者结果的差值明显减小。这表明采用ASTM F2996-201/YY/T 17142020标准的计算模型和加载方式还存在明显缺陷。目的:研究不同加载方式对股骨柄头颈部应力分布的影响,减少计算结果和实验结果的误差,用球头压板模型和位移加载方式替代现有股骨柄数值计算的标准,提高计算精度。方法:①数值模拟:通过有限元分析软件ANSYS APDL对单一股骨柄和股骨柄球头压板2种计算模型分别采用刚性区加载和位移加载,得到2种模型和不同加载方式下股骨柄头颈部的应力分布规律;②电测实验:利用球头压板对股骨假体柄施加载荷通过在柄颈部贴应变片得到应变数值;③比较计算结果和实验结果,确定与实验结果接近的计算模型和加载方法。结果与结论:①股骨柄球头压板模型在位移加载方式下,股骨假体柄的颈部应力峰值为504 MPa,最大拉应力主要集中在头颈部外侧,最大压应力主要集中在头颈部内侧;②单一股骨柄模型在刚性区加载方式下,股骨假体柄的颈部应力峰值为562 MPa,最大拉应力主要集中在头颈部外侧,最大压应力主要集中在头颈部内侧,应力分布规律与位移加载方式接近;③电测实验显示,头颈部内侧应变值为-581.96με,头颈部外侧应变值为666.00με;④与应变片相对应位置位移加载方式下的内侧应变值为-834.91με,外侧应变值为724.32με;刚性区加载方式下内侧应变值为-992.32με,外侧应变值1006.97με;⑤提示采用股骨柄球头压板模型和位移加载方式的结果更接近实验结果,应该作为股骨柄有限元计算的标准。

摘要：基于计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法,运用SOLIDWORKS三维建模软件和FLUENT软件对一种新型人字形组合板式换热器及四种新型导流区进行研究。分析了不同设计参数的新型人字形组合板式换热器换热系数和压降,得到优化后的设计参数;从流型、压降、出口流体均匀分配程度等方面对市面上常见的2种导流区进行分析,在此基础上提出4种新型导流区,通过数值模拟研究其导流效果。结果发现:新型人字形组合板式换热器J型板较市面上常见的M型板的综合性能更优。当组合板中大波纹倾角板片(②板片)的倾角为60°,波纹截距为18 mm、16 mm或者14 mm中某一值时,随着组合板中小波纹倾角板片(①板片)波纹倾角增大,无论是冷流体还是热流体,表面传热系数和压降均增大。当①板片的波纹倾角为30°或40°,②板片的波纹截距变化对组合板片的性能影响不大;当1板片的波纹倾角为50°,②板片的波纹截距变化对组合板片的性能影响较大。导流区的设计对流体分布情况起主要影响作用。市面上常见的某种常规型导流区导流效果差,压降大,某公司M系列巧克力块型的导流区导流效果较好,压降小。4种新型导流区比常规型导流区的导流效果更好,压降介于常规型和巧克力块型之间,其中新型导流区Ⅲ的导流效果最好,压降很小。

摘要：采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,对P/I/N型单结非晶硅锗电池进行研究。通过优化溅射后腐蚀ZnO∶Al衬底的横纵向尺寸,改善其光散射特性,可有效提升非晶硅锗电池的长波响应。针对恒定梯度的非晶硅锗电池填充因子差的问题,通过对非晶硅锗本征层设计合适的梯度带隙,可改善本征层空穴输运特性,使电池填充因子显著提高。在优化的光电结构设计基础上,单结非晶硅锗电池转换效率达9.07%,将其应用到a-Si∶H/a-SiGe∶H双结叠层电池中,效率达到12.03%。

摘要：临床治疗结果显示,带有骨小梁结构的膝关节假体相比传统膝关节假体有更好的术后恢复效果。在目前对骨小梁结构与膝关节假体研究的基础上,设计了骨长入效果更好的分区骨小梁结构;通过设计8种不同的骨小梁胞元结构,经对比分析,选择出一种综合性能最佳的骨小梁胞元结构;根据该结构构建了两组具有分区骨小梁结构的胫骨平台假体简化模型,通过有限元分析,选出了一组骨长入效果较好且适用于膝关节假体设计的分区骨小梁结构。

摘要：设计搭建新型太阳能-水源热泵多能互补地板辐射供暖系统,并在室外环境条件基本相同的条件下,与传统城市集中供暖系统进行对比实验。结果表明:采用新型太阳能-水源热泵多能互补供暖系统比传统区域锅炉房集中供暖系统节能30.55%;低温热水地板辐射供暖方式与传统明装散热器供暖方式相比,可节能18.96%;新型供暖系统比传统供暖系统具有更好的热舒适性;在实验条件下,太阳能保证率可达24%以上。

摘要：采用射频等离子体增强化学气相沉积技术,研究了非晶硅锗薄膜太阳电池.针对非晶硅锗薄膜材料的本身特性,通过调控硅锗合金中硅锗的比例,实现了对硅锗薄膜太阳电池中开路电压和短路电流密度的分别控制.借助于本征层硅锗材料帯隙梯度的设计,获得了可有效用于多结叠层电池中的非晶硅锗电池.