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关键词： 风机基础   PISA方法   优化研究  

摘要： 单桩基础结构是海上风机最常用基础型式,研究其承载机理和失效模式具有重要意义。API规范推荐的p-y曲线法低估了极限土抗力,导致单桩设计较为保守。PISA方法是一种面向海上风电大直径水平受力单桩的设计方法,利用四刚度弹簧模拟桩土的相互作用,能够更为真实地反映大直径单桩的受力模式。本文利用Plaxis Monopile Designer程序包,对某海上风电项目的大直径单桩基础进行计算分析及设计优化。计算结果表明,在满足结构强度、整机频率、疲劳损伤等指标的条件下,基于PISA的设计方法,可合理降低基础结构的用钢量。

关键词： 两性离子脯氨酸   抗冻   自修复   纳米复合水凝胶   柔性传感器  

摘要： 由于水凝胶具有出色的柔软性、可调节的力学性能和优异的生物学特性,已广泛应用于柔性传感器、可穿戴电子产品、电子皮肤和软体机器人等领域。然而,大多数以水为溶剂的传统水凝胶会在零下结冰,失去自修复能力和机械性能,从而阻碍了在寒冷环境中的实际应用。受到自然界生物体抵御寒冷的启发,将生物质材料应用于水凝胶中以实现自身快速修复已成为当前研究的热点。许多植物能够通过积累两性离子脯氨酸（ZP）来避免低温冻害。ZP亚氨基可以与水分子形成氢键,从而破坏水分子之间的强氢键网络,并抑制冰晶的形成。本文成功将ZP、抗冻蛋白（AFPs）、聚葡萄糖（PDX）和功能化纤维素纳米晶（CNCs）引入到水凝胶聚合物网络中,构建了具有出色自修复和抗冻性能的纳米复合水凝胶材料。基于该纳米复合水凝胶设计的传感器有望实现在极端气候地区进行有效的人体生物监测和科学研究,为健康管理、环境监测、远程医疗等领域带来重要的应用价值。本文的具体内容包含以下三个部分: 1.利用多巴胺（DA）的氧化自聚合作用对CNCs进行表面修饰,制备了一种功能性纳米复合材料（CNCs@PDA）。通过一锅法将CNCs@PDA和ZP嵌入到聚丙烯酸（PAA）和结冷胶（GG）的双网络水凝胶中,成功地构筑了一种抗冻型自修复纳米复合水凝胶（GP/CP/ZP）。ZP含量的增加可以提高水凝胶的抗冻性,使其在低温环境下具有更好的性能。这种改进有助于水凝胶在各种恶劣环境中有效地保持其结构和功能。即使在-30℃下,GP/CP/ZP纳米复合水凝胶仍然保持较大的应力（2.7 MPa）和较高的自修复效率（82.9%）。本工作提出了一种有效方案,用于制备具有抗冻能力的柔性水凝胶,并实现其在-30℃条件下对人体运动进行实时监测,从而有效拓宽其应用领域。 2.通过静电诱导作用将ZP吸附在PDA的表面,实现了CNCs的功能化改性,成功制备了纳米复合材料（CNCs@PDA@ZP）。通过在PAA和瓜尔胶（GR）的水凝胶聚合物网络结构中引入AFPs和CNCs@PDA@ZP,成功制备了具有抗冻和自修复功能的纳米复合水凝胶（GP/CPZ/AFPs）。水凝胶优异的机械性能和自修复效果得益于CNCs@PDA@ZP和AFPs之间的协同效应。在低温条件下,纳米复合水凝胶表现出较高的应变（577.5%）、应力（2.9 MPa）和自愈效率（81.3%）。本工作不仅为CNCs的进一步利用提供了一个简单、可扩展的平台,而且还成功制备出具有高离子电导率、高机械强度、快速自愈和强附着力的抗冻水凝胶。此外,所得到的水凝胶在可穿戴柔性传感器方面等具有广阔的应用前景。 3.将CNCs@PDA@ZP和PDX引入到PAA和卡拉胶（CG）双网络结构中,成功地制备了一种具有抗冻和自修复性能的纳米复合水凝胶（CP/CPZ/PDX）。由于PDX和CNCs@PDA@ZP与H2O分子之间的强相互作用,使得水凝胶具有优异的抗冻性（-30℃）和保湿性能。同时,基于PDX的基质与CNCs@PDA@ZP表面丰富的官能团之间可以产生一系列可逆的非共价相互作用,大大提高了水凝胶的机械强度（2.4 MPa）。该柔性水凝胶传感器具有高灵敏度（GF=2.9）和快速响应性（响应时间为225 ms）。基于水凝胶的应变传感器可以在较宽的温度范围内检测人体运动,传感信号具有良好的稳定性和可重复性。综上所述,该纳米复合水凝胶可以作为柔性传感器有效检测人体运动,并有望在未来的柔性生物电子学中发挥重要作用。

关键词： 低温等离子术   扁桃体切除   术后出血   颈部冷敷   相关性  

摘要： 目的 探讨颈部冷敷与低温等离子下扁桃体切除术后出血的相关性研究。方法 选取2021年1月-6月就诊于我院耳鼻喉科需行手术治疗的扁桃体肥大或慢性扁桃体炎的患儿140例，按照患儿用颈部冷敷时的配合程度分为对照组（即配合组）和观察组（即不配合组），观察两组患儿返回病房后6小时内的出血率、出血严重程度，对两组患儿颈部冷敷是否配合及等离子扁桃体切除术后出血进行相关性分析。结果 两组术后出血率和严重程度比较无统计学意义（P>0.05）。两组患儿术后出血与颈部冷敷无相关性（r=0.038,P=0.652）。结论低温等离子用于扁桃体切除术后给予颈部冷敷在某种程度上可以减轻伤口的出血，但两者并没有相关性。

关键词： 六自由度调姿平台   结构设计   控制系统   误差补偿  

摘要： 在航空航天产品的生产过程中,装配是其中占据极大工作量和时间的环节,在装配环节中经常需要对多个大型部件部件进行精准对接,通过调姿平台进行装配既可以提升装配质量,又能大大缩短装配时间,保证产品生产进度。因此研究全向全域并联调姿装备已成为航空航天制造领域的发展趋势,本文以六自由度调姿平台为设计和研究对象,分别从平台构型、平台结构设计、控制系统、误差补偿、实验方面进行研究。本文研究主要内容如下: (1)六自由度调姿平台的构型分析:针对调姿平台的大范围全向移动和精确调姿需求,以螺旋理论为基础构型支链,配合Mecanum轮的等效结构,构型出一种六自由度支链腿,将支链合理分布于调姿平台四周组合出六自由度调姿平台。由机构学求解调姿平台的运动学正反解,通过Simulink搭建验证模型,验证正反解的正确性。 (2)六自由度调姿平台结构设计:基于六自由度调姿平台构型,以Mecanum轮作为全向移动单元,设计出调姿平台单支链结构,并建立三维模型。由静力学分析结果,计算调姿平台关键零部件的核心参数,基于核心参数对支腿结构进行选型寿命校核、强度校核,最后运用Adams仿真软件对设计完成的调姿平台结构进行运动学仿真,验证调姿平台运动性能,确定调姿平台可实现全向移动及调姿功能。 (3)六自由度调姿平台控制系统设计:结合调姿平台的结构设计和调姿平台的功能需求,搭建调姿平台控制系统的总体架构。根据精度需求对伺服控制单元进行分析和选型,以此设计调姿平台电源供电电路及驱动单元控制电路,为完成反馈控制对调姿平台传感器系统进行设计。为提升人机交互性,基于C#开发上位机软件。基于控制系统设计了调姿平台调平策略、算法,调姿策略、算法,最后分析调姿过程中的电机切换问题。 (4)六自由度调姿平台误差补偿研究:分析调姿平台自身特性导致的结构误差、轴漂误差两种静态误差,确定了重新标定和建立轴漂数学模型两种补偿方法。建立了由地面不平度和地面粗糙度变化引起的动态误差模型。由Adams-Lsdyna仿真调姿平台运动过程,建立Mecanum辊子变形与负载变化间的数学模型,基于模型对调姿平因负载变化导致的柔性变形进行补偿。 (5)六自由度调姿平台实验研究:对调姿平台开展调平、移动、调姿三个方面的实验研究,读取数据后将实验结果进行可视化处理,并结合图表进行分析,分析结果,证明调姿平台可实现自动调平,且移动、角度精度均满足工况需求。

关键词： 干燥综合征   干眼病   超声   泪腺   环孢素  

摘要： 背景:干燥综合征(SS)是一种慢性自身免疫性疾病,临床特征主要是口眼干燥,绝大部分患者主诉不同程度的干眼症状。超声作为一种无创、无辐射、可重复性高的影像检查,近年来其应用于SS泪腺病变的价值被不断肯定,但SS不同程度干眼病患者泪腺超声表现、SS干眼病患者与普通干眼病患者泪腺超声表现差异以及S S干眼病患者治疗前后泪腺超声表现改变情况鲜有报道。 目的:对比SS不同程度干眼病患者泪腺超声表现、SS干眼病患者与普通干眼病患者泪腺超声表现差异以及SS干眼病患者使用0.05%环孢素滴眼液治疗前后泪腺超声改变情况。 方法:选取2021年9月至2023年12月我院确诊的SS患者43例(共86眼)作为SS干眼组,按照眼科干眼程度分为轻度组(38眼)、中度组(29眼)、重度组(19眼),选取40例(80眼)普通干眼病患者作为普通干眼组,另随机选取同期健康体检中心检查无干眼症状者42例(84眼)作为对照组。SS干眼组中使用0.05%环孢素滴眼液治疗且用药1月、3月、6月随访完整的患者为20例(40眼)。应用超声检查获得泪腺长径、短径、基于泪腺回声的风湿病临床试验结果(OMERACT)评分、泪腺动脉收缩期峰值流速(PSV)、舒张末期流速(EDV)、阻力指数(RI)、血流评分、应变比(SR)及杨氏模量平均值(Emean)。 结果:***不同程度干眼病患者泪腺长径、短径、OMERACT评分、泪腺动脉P SV、EDV、RI、血流评分、SR及Emean差异有统计学意义(P<0.05),其中OME RACT评分、Emean与干眼程度有较强的相关性(rs>0.600,P<0.05)。 ***干眼组泪腺长径及短径较普通干眼组及对照组增大,OMERACT评分高于普通干眼组及对照组(P<0.05);普通干眼组泪腺长径及短径与对照组差异均无统计学意义(P>0.05),OMERACT评分高于对照组(P<0.05)。SS干眼组泪腺动脉PSV、RI、血流评分均高于普通干眼组及对照组,EDV高于普通干眼组而低于对照组(P<0.05);普通干眼组泪腺动脉PSV、EDV均低于对照组,而RI高于对照组(P<0.05)。SS干眼组泪腺SR及Emean均高于普通干眼组及对照组,普通干眼组泪腺SR及Emean高于对照组(P<0.05)。 3.使用0.05%环孢素滴眼液治疗1月、3月、6月后的SS干眼病患者OMERACT评分、血流评分、SR及Emean与治疗前相比差异有统计学意义(P<0.05),并随治疗时间延长有一定改善;其他超声指标差异无统计学意义(P>0.05)。 结论:***不同程度干眼病患者泪腺超声表现具有一定差异性,OMERACT评分与Emean是反映SS干眼程度的敏感指标,对SS干眼相关诊治具有重要价值。 ***干眼病与普通干眼病患者泪腺超声表现具有差异性,超声可为临床诊断S S干眼病和普通干眼病患者提供影像学参考。 ***干眼病患者使用0.05%环孢素滴眼液治疗前后的泪腺超声表现有一定差异,相关超声指标随治疗时间延长有一定改善。泪腺超声可以为临床SS干眼病相关治疗效果评估提供影像学帮助。

关键词： 可变直径   软体机器人   软体抓手   软体驱动器   顶层夹具  

摘要： 软体机器人是由柔性材料制造而成并且具有无限多的自由度,具有很高的灵活性和环境适应性。物品的抓取一直是机器人领域的一个重要方向,随着社会发展的不断进步,各种物品纷纷出现在大众的视野,而传统刚性机械手安全性低、适应性差,因此对软体机器人抓手的研究就显得至关重要。 针对于刚性机械手安全性低、适应性差的问题,本文设计了一款可以抓取,并且能够自动变化抓取直径范围的软体抓手。软体抓手的组成可以分为两个部分,第一部分是软体驱动器,第二部分是顶层夹具。在软体抓手组装完成后,采用步进电机等组件对顶层夹具进行驱动,使用气泵对软体驱动器进行驱动,利用Arduino等控制元件对其控制,最终可以实现对不同大小物品的自适应性抓取。本文主要研究工作及结论如下: 在对软体机器人文献综述的相关分析后,本文使用气动软体驱动器作为该软体抓手的主体,当对软体驱动器施加不同的气压后,软体驱动器可以实现不同大小角度的弯曲以及拥有不同大小的末端输出力,进而抓取物体。此外为了实现软体驱动器能够大批量方便生产,选择3D打印作为制造方式,也因此选择TPU材质来制作软体驱动器。对于软体驱动器,本文对其进行了力学建模,得到了软体驱动器弯曲角度与气压大小变化的关系,此外还利用有限元分析软件对其进一步仿真分析。 在多数的相关文献中,抓取物体大小单一,范围小。本文通过设计一种特殊的顶层夹具结构,实现自动变化抓取物体范围大小,并进行了相关的理论分析,得到了顶层夹具结构的运动学特性、动力学特性以及可变直径范围的大小。 为了进行实物验证,设计了相应的控制系统。控制系统同样包括两个方面,第一个方面是对软体驱动器进行气体驱动的控制,第二个方面是对顶层夹具结构进行自动变直径功能的控制。整个控制系统的核心是Arduino Mega2560控制板,它具有多输入多输出的特性,对软体抓手可以很好的实现控制。 在文章的最后进行了实验验证。首先验证了理论分析中的软体驱动器输入气压大小同弯曲角度及末端输出力的关系,接着对软体抓手抓取范围大小、抓取质量大小以及抓取物体过程中的自适应性进行测评,用最终实验结果验证了本文的设计目标。实验结果表明,该软体抓手可以很好的实现变直径功能的抓取,具有很高的安全性与自适应性,在农业果蔬采摘、工业自动化等方面有着广阔的应用前景。

摘要： 复旦大学附属眼耳鼻喉科医院主任医师黄锦海、周行涛团队与上海理工大学教授李贵生团队合作，研发了一种新型纳米酶，可有效清除眼部过量的活性氧，加速角膜上皮修复，促进泪液分泌和眼表稳态恢复，为干眼症的干预提供了新思路。相关研究近日以论文形式发表于《先进功能材料》。