显微外科打结机器人的机构设计与运动仿真

本文在研究显微外科医生打结作业的基础上,根据打结作业的动作要求,设计了可用于角膜移植手术的打结机器人机构型式.在此基础上,对打结机器人机构进行了运动学分析.然后,将打结任务规划为机器人的关节顺序动作,通过为机器人各关节添加所需要的驱动函数,在COSMOSMotion环境下建立了机器人的虚拟样机.运动仿真的结果验证了打结机器人机构设计的合理性.     

放电电压对镁-铝磁脉冲焊接中金属射流及结合界面的影响

电磁脉冲焊接技术以高压脉冲放电驱使异种金属可靠连接而备受关注,但其界面结合机制尚不明确. 该文搭建了铜-铝电磁脉冲焊接综合试验平台,捕获了焊接的动力学过程,得到碰撞点速度与碰撞角度的变化规律. 在此基础上,构建了基于分子动力学模拟的电磁脉冲焊接典型界面(平直界面与涡旋界面)形成过程的对应模型,探究了焊接中的原子扩散行为,并根据模拟结果计算了典型结合界面的扩散层厚度,同时采用透射电子显微镜分析了结合界面的微观结构. 研究结果表明,剧烈碰撞驱使界面材料塑性变形,界面材料塑性形变形成冶金结合和机械咬合是铜-铝电磁脉冲焊接界面的结合机制,且涡旋界面处的原子扩散厚度大于平直界面. 该文可为深入理解电磁脉冲焊接机理和调控焊接效果提供科学依据.

     

微秒脉冲电场对宫颈癌细胞粘附、侵袭和迁移能力的影响

摘要：对于不可逆电穿孔（irreversible electroporation,IRE）技术等治疗肿瘤的物理疗法而言,术后残存肿瘤细胞的粘附、侵袭和迁移能力能否被抑制,是关系到能否降低肿瘤复发和转移风险、巩固和保证治疗效果的重要问题。为探讨采用不可逆电穿孔治疗肿瘤时,所施加的μs脉冲电场对残存肿瘤细胞粘附、侵袭和迁移...     

暂态过电压检测电力变压器绕组匝间短路故障

变压器在运行过程中,其内部初始故障最终有可能发展成灾难性事故,导致设备停运和电网停电,绕组变形被认为是变压器内部的最主要的故障之一。利用变压器运行时遭受过电压信号冲击的特性,提出利用暂态过电压可实现绕组变形故障的在线检测。首先,介绍了该方法的基本原理,在此基础上搭建了验证性试验平台,进行了匝间短路故障模拟试验。试验结果表明,该方法在一定程度上可实现绕组匝间短路故障的检测,具有一定的参考价值。     

脉冲电磁场促进骨折愈合的研究进展与展望

上世纪70年代,美国哥伦比亚大学Bassett率先将脉冲电磁场用于骨折治疗,证实了脉冲电磁场可以促进骨折愈合。经过30多年的发展,脉冲电磁场已作为一种非侵入的疗法成功运用于临床,并取得了非常好的效果。通过细胞实验研究、动物实验研究、临床应用研究、作用机理4方面综述了脉冲电磁场促进骨折愈合的研究进展,分析了影响脉冲电磁场作用效果的各种因素,并在此基础上介绍了此方面研究中还需进一步探讨的问题,以及脉冲电磁场用于治疗骨折的广阔应用前景。     

ns级脉冲磁场传感器的研制

变电站内存在具有ns级上升沿且幅值较高、频带较宽的快速瞬态电磁脉冲,以辐射和传导的方式干扰保护与控制等二次设备。为了评估变电站内电磁干扰及防护措施对干扰抑制效果的问题,基于法拉第电磁感应定律,研制了一套可用于测量高幅值、宽频带磁脉冲的ns级脉冲磁场传感器,并分析了其基本原理、幅频特性、灵敏度、方波磁场的幅值响应和测量干扰,阐述了其设计原则及应注意的问题。通过模拟电磁脉冲对其标定与测试,结果表明,此传感器的灵敏度为703.42V/T,频带为400kHz～100MHz,满足变电站内瞬态脉冲磁场测量的要求。     

角膜移植手术中打结作业的力学建模与分析

根据拍摄的外科医生临床手术缝合影像,将手术打结动作分解为4个基本步骤.以此为依据,建立了结点形成的力学模型并将其简化为对称张紧的受力形式.根据临界滑动条件,缝线间摩擦力和点接触形式作用的张力,建立了结点运动的力平衡方程并求解出合理的拉力角度范围.在此基础上,进一步推导出了缝线末端的运动轨迹方程,并对其进行分析和仿真.通过对比不同拉力条件下的仿真结果,规划出角膜移植手术机器人打结机构末端的最佳运动路径.     

基于螺旋挤压-GVL/水/酸两步预处理的溶解浆联产糠醛和木质素

针对目前溶解浆生产过程中存在的半纤维素和木质素利用率低、溶解浆质量有待提升等问题,本研究基于螺旋挤压耦合γ-戊内酯（GVL）/水/酸预处理,提出绿色环保的溶解浆联产糠醛和木质素的工艺。结果表明,桉木经螺旋挤压-GVL/水/酸两步预处理（150 ℃下反应1.5 h）,蒸煮用碱量8%,漂白工艺OQP₁P₂,制备出α-纤维素含量为96.5%、白度为84.0%的高品质溶解浆;水解液分离木质素后,以甲基异丁基酮（MIBK）/H₂O-NaCl为催化体系,商业离子交换树脂为催化剂,于180 ℃下催化木糖水解液2 h,糠醛最大得率为96.0%;GVL木质素S/G比为4.81,保留一定含量的β-O-4键（22.6%）。经物料衡算,每100 g桉木可生产37.2 g溶解浆、6.2 g糠醛（理论值10.2 g）和16.4 g的GVL木质素。     

反应传递多尺度耦合的拟颗粒模拟

反应与传递过程的耦合是众多化工过程的重要特征之一。随着过程精准调控要求的不断提高和过程强化与微化工等领域的迅速发展,传统上宏观与微观分离的反应与传递描述方式遇到了诸多挑战。拟颗粒模拟耦合软球和硬球两类分子模拟方法的优势,显著简化了分子间作用模型,极大提高了计算效率,为描述宏微观之间的介尺度上反应与传递紧密耦合的复杂现象提供了一种有效手段。本文简要回顾该方法提出的背景,阐述其基本思想,并展示和分析其在气固多相吸附和催化、气液微流动等问题中的应用前景。     

不可逆电穿孔时组织电导率变化对电场和温度的影响

为了研究不可逆电穿孔过程中组织电导率对组织内电场分布及温度的影响,采用有限元分析软件COMSOL建立了小鼠肝脏的球形肿瘤及椭球形肿瘤的数值模型;通过改变组织的电导率,得到肿瘤及正常组织内不可逆电穿孔电场、温度的分布情况。结果表明:组织电导率随着穿孔过程的发展逐渐增大。组织电导率变化前后,2种肿瘤模型中的各项数据如下:1)不可逆电穿孔电场消融的肿瘤体积与肿瘤总体积之比分别从0.867 7升至0.927 0(球形肿瘤)以及从0.451 1升至0.772 1(椭球形肿瘤);2)不可逆电穿孔电场造成正常组织损伤的体积与肿瘤总体积之比分别从0.745 9降至0.678 2(球形肿瘤)以及从0.816 4降至0.603 6(椭球形肿瘤);3)温升1℃的正常组织的最大体积只有肿瘤体积的1.16%,说明正常组织的温升对组织整体温度变化的影响较小。因此,组织不可逆电穿孔过程中,增大电导率能在促进电脉冲对肿瘤的消融效果的同时减小其对正常组织的损伤,且脉冲作用造成的组织温升不会造成组织的热损伤。