摘要：背景:以往的研究多通过忽略肌肉负荷和采用简化股骨负荷的方式,进行骨折早期愈合的生物力学分析。然而,肌肉负荷对骨折早期愈合产生的生物力学影响尚不清楚。目的:构建不同的股骨负荷模型,研究肌肉负荷对骨折愈合的生物力学影响,帮助临床医生更好地理解骨折愈合的生物力学过程,优化治疗方案。方法:利用AnyBody Modeling System软件构建个性化的人体肌肉骨骼系统,通过仿真分析以获取体内的肌肉骨骼负荷模型。该模型和采用改进简化负荷方法、简化负荷方法构建的股骨负荷模型,分别作为有限元输入的边界条件,对站立状态下锁定加压钢板应力应变、骨折块应变进行分析。结果与结论:(1)与简化负荷方法相比,肌肉骨骼方法得到的锁定加压钢板应力、应变和骨折块应变分别小了31.9%;38.9%和19.5%;(2)肌肉骨骼方法与改进简化负荷方法对比发现,忽略肌肉负荷则会造成锁定加压钢板的应力、应变和骨折块应变分别高估16.8%,14.3%和19.5%,肌肉负荷对骨折块的剪切运动大小无明显影响,而对运动方向有明显的影响;(3)结果表明,简化股骨负荷和忽略肌肉负荷的方法与肌骨骨骼负荷情况存在一定的偏差,因此,在研究骨折愈合时需考虑肌肉负荷的生物力学影响。

摘要：为满足精密卧式加工中心温控系统对机床不同部位的差异化温度控制需求,提出了差异化主动温控系统方案,为该系统设计了3种温控子回路板式电加热水箱结构。通过Fluent软件对水箱进行数值模拟,研究水箱结构对性能的影响。根据仿真结果,对最大变形量、总换热系数、温度标准差、努塞尔数和摩擦因数进行综合考虑后确定最佳结构方案,对水箱进行生产制造并与机床连接测试,测试结果显示水箱正常起到温控液温度调节作用。研究结果为精密机床差异化主动温控系统的结构设计提供了一定理论依据。

摘要：微悬臂梁阵列生物传感器因其强大的适用性和快速响应特性,在无标记生物分子的检测工作中广泛应用。为提高传统微悬臂梁传感器的灵敏度,设计了具有纳米孔洞结构的微悬臂梁,并详细模拟了单个微悬臂梁的固有频率及其在集中载荷作用下自由端的弯曲位移,进一步研究了纳米孔洞结构如何改善微悬臂梁传感器的力学性能,以确定微悬臂梁传感器的最佳纳米孔洞几何参数。结果表明:经过设计改进后的微悬臂梁自由端弯曲位移增加了1.21%。设计的纳米孔洞结构微悬臂梁有效提高了灵敏度,为微悬臂梁的进一步优化设计和工艺改进提供了新的策略。

摘要：情感匹配度是评价设计草图品质的重要指标,设计师的认知在其心理意象外显为草图的过程中起着关键作用.分析其认知差异可提高设计协作效率,并高效筛选出情感匹配度较高的优质草图.针对此问题,首先提出了循环设计流程,筛选感性意象语汇并定义意象属性;其次运用Tobii眼动仪采集设计师阅读任务文本、创作草图时眼动指标数据;然后拆分草图计算情感匹配值再择优组合为意象草图;最后对比分析设计师观察意象草图进行感性评价时的眼动指标.结果表明,草图组合法则可获得情感匹配度较高意象草图,设计师自身经验与信息资源调用的数量、维度、回视次数和方案质量成正比,与作业时间和评判准确度成反比.

摘要：传统机器人手眼(机器人手腕法兰和相机)标定精度受限于机器人运动链的准确性,而且往往很难标定工具与机器人手腕法兰之间位姿关系。提出一种基于三坐标测量仪的高精度手眼标定新方法,利用三坐标测量仪将机器人末端工具、法兰盘、相机构建成闭环系统,避开了机器人的运动链,能够同时标定相机及工具-法兰三者之间的位姿关系,具有很强的实用性。实验表明,本标定方法的位置精度可达0.3 mm以内,角度精度可达0.062°。

摘要：为实现可持续产品的快速开发,提出了面向产品可持续设计的关键模块识别方法。将传统的顾客需求扩展为面向可持续的环境,经济,社会需求,基于质量功能配置的展开过程,将产品的可持续需求依次转换为产品的技术特性和功能模块,并确定面向产品可持续设计的关键功能模块。基于全生命周期分析,通过需求调研,获得质量功能配置的可持续环境需求输入,环境需求的权重根据生命周期阶段与环境要求标准和环境评价指标的敏感度及相关性分析,得到不同生命周期阶段对环境影响的贡献大小,并综合调研获取的重要度得到;经济和社会需求及其权重则是通过调研并集成层次性分析法、KANO模型获得。以带材纠偏控制系统的关键模块识别过程为例,验证了所提方法的可行性及合理性。

摘要：为降低开沟器犁地阻力,同时提高开沟效率,基于仿生设计方法对开沟器曲面进行优化设计。仿生开沟器设计依据土栖生物蝼蛄独特的爪趾形态特征,因其在快速挖掘过程中其爪趾具有突出的低阻力特性。通过逆向工程方法构建出蝼蛄爪趾的生物立体模型,并模拟4个爪趾楔入土壤的过程。结果显示,爪趾T2在楔入角度为35°时土壤应力值相对最小且应变值相对最大。提取爪趾T2的4条生物轮廓曲线,对曲线进行拟合后应用于仿生开沟器的设计方案。将仿生开沟器设计方案通过模拟仿真方法进行验证,在相同条件下对原型开沟器进行仿真实验。研究表明,优化后的仿生开沟器作用于土壤后,较原型开沟器作用于土壤产生的最大应力降低56.32%,最大应变提高27.80%,提高了开沟器的开沟效率。

摘要：针对受扰条件下的步态失稳现象,国内外学者已做了一定的研究工作,但有关失稳过程中自主平衡行为与表面肌电信号及步态参数之间的表征关系却鲜有涉及。本文将步态分析与肌电信号分析相结合,研究在水平步道行走时,足跟着地后发生意外滑动的情况下,人体下肢关节和肌群的自主平衡调节机制。本文募集10位健康受试者,统一着鞋,采集分析了在干燥步道和油面步道两种不同行走条件下的下肢关节力矩、关节角度和主要参与肌群表面肌电信号等参数的变化规律。研究表明:发生意外滑动时人体通过增大踝关节背屈力矩、髋关节和膝关节伸直力矩与膝关节伸直角度,并及时调整相关肌肉激活延迟时间(依次激活胫骨前肌→股直肌→腓肠肌→股二头肌)来调节身体重心位置以维持平衡、避免滑倒。本文的研究结果可为防止滑跌损伤、康复训练以及下肢助行装置的研发等领域开拓新的思路并提供一定参考价值。

摘要：为实现特定生产条件下贝叶斯质量控制图迅速识别异常的功能,构建了一种将经济性分析与过程仿真相结合的贝叶斯迅速识别控制图。在该控制图中,基于最优经济指标设立最优控制限和操作规则,实现控制图经济性与迅速识别的双向功能;为分析该控制图的统计性能,采用蒙特卡洛仿真模拟技术,以过程失控时的平均运行链差值效率比作为评价指标,与传统休哈特控制图、当前普通贝叶斯控制图和经济性控制图进行对比分析,证实了基于经济性分析的贝叶斯迅速识别控制图不但可以高效地识别过程偏移并报警,而且颇具成本优势。

摘要：低压过热蒸汽干燥与其他传统干燥方法相比,能够较好地保留果蔬类物料中的营养成分,但只有当干燥温度超过逆转点温度时,过热蒸汽干燥才具有干燥效率优势。为了研究果蔬类物料在低压过热蒸汽干燥过程中是否存在逆转点温度,本文以青萝卜为试验物料,分别基于第一降速干燥阶段与整个干燥阶段平均干燥速率,对其低压过热蒸汽干燥过程逆转点温度进行求解。研究结果表明:基于上述2种计算方式,青萝卜片在低压过热蒸汽干燥过程中都存在逆转点温度。在干燥压力为0.009 5 MPa时,基于整个干燥阶段与第一降速干燥阶段计算的逆转点温度分别为92.7℃和86.1℃,当干燥温度为100℃时(逆转点温度以上),低压过热蒸汽与真空干燥的青萝卜片中维生素C的保留率分别为35.13%和33.29%。低压过热蒸汽干燥在逆转点温度以上不仅干燥效率要高于真空干燥,而且青萝卜片中维生素C的保留率也高于真空干燥。