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关键词： 反铲挖掘装置   机械臂   运动学   拓扑优化  

摘要： 针对矿洞作业空间狭小、作业设备质量大及运输困难问题,设计了一种小型反铲挖掘装置,并提出基于动力学参数的结构轻量优化方法。将挖掘装置简化为3个RPR支链串联的3自由度四连杆式结构,通过D-H坐标系法,完成机械臂的正、逆运动学分析。借助ADAMS完成虚拟样机的挖掘工况动力学仿真,得到其挖掘范围图和收臂情况,以及机械臂的受力信息,对其工作性能进行评估。仿真结果表明:拓扑优化后的结构强度和刚度符合挖掘装置工作要求。优化后主动臂结构质量减小61.18 kg,减小了24.47%;斗杆臂结构质量减小28.33 kg,减小了19.93%。优化后虽变形量存在微小增大,但各部的结构安全系数、疲劳寿命均有所提高,实现了反铲挖掘装置的轻量化设计,为该型反铲挖掘装置的结构轻量化设计提供重要参考依据。

关键词： 有机磷水解酶   SUMO标签   乙酰胆碱酯酶   乙基对氧磷   梭曼   动力学参数  

摘要： 目的 异源表达并纯化小分子泛素样修饰蛋白(SUMO)标签融合的有机磷水解酶突变体H257Y/L303T(YT),即SUMO-YT,评价其水解乙基对氧磷和梭曼的能力。方法 通过酶切连接的方法,将SUMO标签编码基因与连接序列构建至YT编码基因的N端,并在大肠杆菌中表达SUMO-YT。通过硫酸铵沉淀及亲和层析等方法纯化SUMO-YT及YT,获得高纯度目的蛋白。分别以乙基对氧磷和梭曼为底物评价重组酶的活性及动力学参数。结果成功构建重组酶的表达质粒并进行纯化,得到SUMO-YT及YT蛋白。SUMO-YT催化乙基对氧磷和梭曼的水解效率分别是YT的11倍和4.4倍。37℃、pH 7.2条件下,当乙酰胆碱酯酶被梭曼完全抑制时,SUMO-YT处理3 min可使抑制率降为45.7%,而YT仅能降为80%。结论 成功制备高活性的重组SUMO-YT,SUMO标签融合可显著提高YT对乙基对氧磷和梭曼的水解能力。

关键词： 碳源种类   活性污泥模型   动力学参数   去除效率  

摘要： 为探究碳源种类对污水处理厂运行的整体影响,对比了某复合碳源,乙酸钠以及葡萄糖3种外加碳源对污水处理厂整体运行过程的影响,结果表明,碳源种类的不同造成了异养微生物代谢性能发生变化,三种碳源影响下的异养菌产率Y_(H)为0.703(复合碳源),0.676(乙酸钠)与0.889(葡萄糖);异养菌衰减系数b_(H)为0.405,0.433与0.775d^(-1);异养菌最大生长比μ_(mH)为2.146,3.071与6.078d^(-1).应用GPS-X软件对目标污水厂进行了模型构建与校正,并将各碳源影响下的动力学参数代入模型进行模拟,结果显示:动力学参数的变化直接影响了污水处理厂的处理效率,电能消耗,污泥产量及温室气体排放.在TN去除率方面,复合碳源,乙酸钠有着更为显著的优势,但伴随着耗能与温室气体排放的增加;而葡萄糖虽更加节能降碳,但除氮效率较低,且可能导致污泥量增加.在综合了市场价格考量后,认为复合碳源作为反硝化碳源更具竞争力.

关键词： 储层孔喉半径   毛细管力   储层润湿角   储层界面张力   分子动力学模拟   全油气系统定量评价   油气运移  

摘要： 由于受实验室条件和仪器性能制约,难以在高温、高压或超致密环境下准确测定储层岩石的润湿角、界面张力及孔喉半径,从而难以确定油气运聚过程中所遇到的毛细管力。为解决这一难题,采用分子动力学模拟方法,计算了较低温-压条件下方解石、蒙脱石、石英和长石矿物表面的润湿角,以及油-水和气-水界面张力。在模拟结果与实验数据高度吻合的基础上,将该方法拓展至高温、高压条件,模拟相应参数的变化。结合多元线性回归方法计算了储层孔喉半径,依据准噶尔盆地、鄂尔多斯盆地、松辽盆地的区域背景开展系统模拟研究,获得了中国高、中、低地温场条件下砂岩、火山岩和碳酸盐岩储层润湿角、界面张力以及孔喉半径随埋深的变化数据,建立了它们与含油气盆地温度和压力之间的定量关系。研究表明:(1)随着温度的升高,方解石、蒙脱石、石英和长石的水润湿角逐渐减小,亲水性增强,压力的增加则使矿物的水润湿角增大,导致其亲水性减弱。整体而言,油藏中的方解石表现出油湿型,蒙脱石介于中性至水湿性之间,而石英和长石则主要呈水湿性。(2)油-水界面张力随着温度的升高逐渐降低,但随着压力的增加逐渐上升;气-水界面张力随温度升高而降低,但随着压力的增加进一步减小。岩石孔喉半径与孔隙度和渗透率存在一定的关联性,表明储层的物性特征在流体运移过程中起到了重要作用。(3)不同矿物在不同地温场中的润湿性、界面张力及孔喉结构存在显著差异。随着地温梯度的增加,湿润角呈减小趋势。界面张力随地温梯度升高逐渐降低,削弱了油-水或气-水界面的分子作用力,提高了流体的流动性。

关键词： 足球鞋   鞋钉结构   膝关节屈曲活动度   膝关节外展角度   地面反作用力  

摘要： 足球鞋的鞋钉长度、形状、硬度等都会在一定程度上影响运动员的穿着感及其运动状态。为总结足球鞋鞋钉结构对运动时人体下肢的具体影响规律,本文邀请15位具有一定足球水平的男性大学生为研究对象,对其穿着长钉鞋、短钉鞋、碎钉鞋进行侧切动作时的下肢关节生物力学参数进行对比分析。结果表明,研究对象在穿着长钉鞋时的膝关节屈曲活动度、外展角度更大;穿着碎钉鞋时的垂直地面反作用力更大。

关键词： 车辆动力学   参数估计   卡尔曼滤波   卡尔曼衍生算法  

摘要： 为更好地表现车辆不同工况下行驶状态,实现相关稳定性控制,在数理分析及模型统一的前提下设计卡尔曼及其衍生算法,对车辆行驶稳定性状态参数质心侧偏角、横摆角速度进行估计对比研究。利用Matlab/Simulink分别建立相关参数估计的算法模型、车辆动力学模型与CarSim进行联合仿真。从仿真时长及误差结果等对算法本身特性、优劣进行验证与分析,传统卡尔曼全工况实时性优势突出,估计精度仅在系统线性状态下有保障;扩展卡尔曼仿真耗时较长,线性及部分非线性状态下估计可靠,非线性强烈下数据表现偏离标准;无迹卡尔曼全工况下估算精度较高,但算法仿真实时性差;容积卡尔曼多变工况下估计精度好、误差分布稳定,且算法仿真实时性次优。

关键词： 下肢功能性训练   糖尿病足   步态   足底压力   冲量  

摘要： 目的 探讨下肢功能性训练对糖尿病足患者足-地接触面积、足底压力和冲量的影响,为糖尿病足的防控提供理论及实践依据。方法 纳入50~80岁糖尿病足受试者100名,健康受试者50名。将100名糖尿病足受试者分为下肢功能性训练组(HDG)和无训练阳性对照组(HCG),各50名;将50名健康受试者作为阴性对照组(NCG),以比较下肢功能性训练干预效果。HDG组接受4次/周、60 min/次,为期12周的下肢功能性训练干预,NCG组和HCG组接受常规护理及正常生活。用智能足型检测扫描仪进行足-地接触面积、足底压力和冲量指标测试和分析。结果 干预后,HDG组左足和右足第1趾(toe 1,T1)、第l跖骨(metatarsal 1,M1)、内侧足中部(mid foot, MF)、足跟内侧(heel medial, HM)和足跟外侧(heel lateral, HL)足-地接触面积均减小,左足和右足第2~5趾(T2~5)、第2~3跖骨(M2~3)、第4~5跖骨(M4~5)、外侧足中部(mid foot, MF)足-地接触面积均显著增加;干预后,HDG组左足和右足足底负荷、压力峰值、压力均值、前后足负荷比均显著减小;干预后,HDG组左足和右足T1、M1、M2~3、M4~5、内侧和外侧MF冲量显著降低,左足和右足T2~5、HM和HL冲量显著增加。结论 下肢功能性训练后,糖尿病足患者足底接触面积异常现象改善,足底压力峰值降低,足底压力冲量得到重新分配,减轻和延缓了步态中局部负荷过高引起足部溃疡的发生。研究结果有助于为糖尿病足患者提供不同的下肢康复和锻炼方法参考。

关键词： 计算机视觉   卷积神经网络   动力学参数辨识   轻量化神经网络   在轨图像处理  

摘要： 卫星柔性太阳翼在轨动力学参数测量与辨识已广泛采用非接触式的视觉测量方法。卫星长时间在轨运行,星载相机采集大量的图像数据;这些图像受光照条件等因素影响,存在诸多过曝、过暗的失效情况。针对失效图像的剔除和有效图像的参数辨识问题,提出多深度并行卷积模块。此模块可以同时保留卷积前期和后期特征图的信息,实现多维度同步提取特征。基于该模块搭建超轻量化卷积神经网络,大幅降低了网络参数量。利用标定的训练数据集训练网络,通过测试数据集对网络效果进行评价,并利用网络反馈的图像进行航天器动力学参数辨识。试验表明,此轻量化卷积神经网络可以凭借不足10万的参数量实现99.60%的辨识准确度,利用其输出的图像可以实现太阳翼动力学参数计算。

关键词： 跌倒   老年人   下肢关节   功能补偿   力矩峰值   功率峰值   地面反作用力  

摘要： 目的 探究有跌倒史老年人在不同步速下跨越障碍物时,下肢关节力矩峰值特征、下肢关节贡献率和代偿机制。方法 招募健康老年人和有跌倒史老年人各30名,使用红外Qualisys高速动作捕捉系统和Kistler三维测力台,采集老年人在3种步速(1.05、1.41、1.74 m/s)下跨越高度为其身高15%障碍物时的生物力学数据,通过Visual 3D软件进行建模与分析。结果 随着步速增加,伸膝力矩峰值、踝跖屈力矩峰值以及健康组屈髋力矩双峰值均呈显著性增加(P<0.05);与健康组相比,跌倒组屈髋力矩双峰值均显著小于健康组(P<0.05);在中速行走过程中,跌倒组左侧髋关节贡献率显著高于健康组(P=0.025),而踝关节贡献率则显著低于健康组(P=0.044);支撑腿和跨越腿触地时刻前后方向动态稳度随着步速增加而增加(P=0.007,P=0.002)。结论 与健康老年人相比,有跌倒史老年人力矩峰值、地面反作用力峰值以及前后方向动态稳度较低;随着步速增加,老年人下肢力学参数和动态稳度显著增加,行走稳定性得到改善;相较于健康老年人,有跌倒史老年人通常更依赖髋关节的动作贡献,并减少踝关节的参与度。建议将快速步行锻炼纳入老年人日常防跌倒锻炼计划,并结合髋、膝、踝关节进行协同训练。

关键词： 彩色多普勒超声   非增强磁共振血管成像   肾动脉解剖异常   肾动脉狭窄  

摘要： 目的:对比肾动脉超声血流动力学参数与非增强磁共振在评估肾动脉狭窄及解剖异常中的临床价值。方法:选取149例慢性肾脏病(chronic kidney disease,CKD)患者,通过肾动脉非增强磁共振血管成像(non-contrast enhanced magnetic resonance angiography,NCE-MRA)评估肾动脉狭窄及解剖变异,彩色多普勒超声检测肾动脉各段血流动力学参数,肾功能评估采用核素肾动态显像和CKD流行病学合作研究(Chronic Kidney Disease Epidemiology Collaboration,CKD-EPI)方程式计算估算的肾小球滤过率(estimated glomerular filtration rate,eGFR)2种方式。结果:149例患者CKD分期1期17例(11.4%)、2期39例(26.2%)、3期44例(29.5%)、4期17例(11.4%)、5期32例(21.5%)。起始段肾动脉狭窄患者阻力指数(resistance index,RI)明显高于无狭窄患者(P=0.000),收缩期峰值速度(peak systolic velocity,PSV)无统计学差异(P=0.443);有无中段狭窄患者2组间PSV及RI差异均无统计学意义(P=0.190、P=0.088)。解剖变异组起始段及中段的PSV和RI与无变异组差异均无统计学意义(P>0.05)。肾动脉起始段无狭窄侧eGFR明显高于狭窄侧(Z=2.980,P=0.029),中段无狭窄侧eGFR明显高于狭窄侧(Z=4.025,P=0.001),解剖变异侧与非变异侧eGFR差异无统计学意义(Z=0.579,P=0.550)。结论:彩色多普勒超声PSV和RI对肾动脉起始部狭窄诊断价值高于肾动脉中段狭窄,对肾动脉解剖学变异无诊断价值。无论是肾动脉起始段还是中段狭窄,均导致同侧eGFR下降,肾动脉解剖变异则不影响同侧肾脏eGFR。