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当期目录

    2020年, 第54卷, 第8期 刊出日期:2020-08-28 上一期    下一期
    人工肛门括约肌系统便意感知重建
    朱东, 姜萍萍, 颜国正, 王志武, 韩玎, 赵凯, 华芳芳, 姚盛健, 丁紫凡, 周泽润
    2020,54 (8):  771-777.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.222
    摘要 ( 933 )   HTML ( 1586 )   PDF(10730KB) ( 218 )  

    针对现有人造肛门括约肌系统在便意感知功能上数据获取方式和分析方法的缺陷,设计了一个便意感知重建系统.该系统主要包括传感器模块、数据采集存储模块的设计以及数据分析算法.通过多传感器与数据采集存储模块的配合重建患者直肠表面压力的分布变化情况,并提出基于主元分析(PCA)法和支持向量机(SVM)的便意预测模型(PCA-SVM).结果表明:上臂轴向和径向以及中臂径向位置的压力信号与便意产生有显著联系,选择基于高斯核函数的SVM算法,取惩罚因子C=0.0595 和核函数宽度σ=0.9536 对有效压力指标向量进行便意分类预测,与前馈神经网络模型相比,具有较高的预测准确度,满足人造肛门括约肌系统便意感知功能的要求.

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    沉积工艺对聚苯胺涂层电学性能的影响及其抗磨损性能
    李伟, 张文光, 于谦, 谢颉
    2020,54 (8):  778-784.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.072
    摘要 ( 606 )   HTML ( 178 )   PDF(3590KB) ( 181 )  

    神经电极表面涂层对电极性能有重要影响,其中沉积工艺是重要的影响参量.本文着重考察涂层沉积工艺对其电学性能的影响,并对最佳沉积工艺所得涂层的抗磨损性能进行研究.具体而言,在控制沉积过程中电极通过电荷量相当的前提下,比较3种聚苯胺电化学沉积方法的优劣.结果显示:相比裸电极,循环伏安沉积电极阻抗降低了29.7%,CV面积增加了4.05倍;恒电流沉积电极阻抗降低了39.8%,CV面积增加了5.4倍;恒电位沉积电极阻抗降低了4.3%,CV面积增加了4.9倍,恒电流法效果最佳.较低的阻抗及较大的CV面积意味着较好的电学性能.在此标准下,恒电流沉积时间为600~700s时,沉积效果较好.为考察聚苯胺涂层磨损后对电极性能改善效果的影响,设计了一种模拟体内磨损装置进行相关试验.结果显示:磨损过程中涂层的电学性能改善效果逐渐下降,经4 h磨损后,修饰电极的阻抗值甚至高于裸电极阻抗.因此,在对导电涂层的评估中,其抗磨损性能应引起重视.

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于正交试验方法的柔性神经电极优化设计
    谢颉, 张文光, 尹雪乐, 李伟
    2020,54 (8):  785-791.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.068
    摘要 ( 473 )   HTML ( 8 )   PDF(912KB) ( 183 )  

    对柔性神经电极进行优化设计,综合弹性模量、电极厚度、楔形角这3个参数进行研究,利用正交试验设计的思想设置试验组,采用ANSYS软件研究不同试验组的脑组织最大应变,并根据试验结果提出组合式柔性神经电极的设计思路.研究结果表明,在弹性模量为8.5GPa、电极厚度为15μm、楔形角为45° 的情况下,微动造成的脑组织最大应变最小,为 5.5627×10-2.一种中间层聚合物弹性模量为5.5GPa,两边层聚合物弹性模量为8.5GPa的三明治结构的组合式柔性电极,在微动损伤以及植入形变上均具有一定的优势.

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    基于混合蚁群算法的半导体生产线炉管区调度方法
    蒋小康, 张朋, 吕佑龙, 赵新明, 张洁
    2020,54 (8):  792-804.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2018.232
    摘要 ( 573 )   HTML ( 12 )   PDF(1744KB) ( 231 )  

    炉管区是半导体生产线的主要瓶颈之一,对整个生产线的性能影响较大.当前针对炉管区调度研究以规则调度为主,且考虑约束较为简单,忽略了存在前后道工序影响的多机台调度以及晶圆加工的重入特性.针对具有等待时间约束、不兼容工艺菜单和重入特性的炉管区β1β2调度问题,构建了目标为最小化晶圆平均流动时间的β1β2调度模型.将该调度问题分成组批、设备选择及批排序3个阶段,提出了一种基于混合蚁群优化算法的炉管区调度算法.针对组批阶段,设计了一种可变阈值控制策略.针对批排序阶段,设计了混合蚁群优化算法.进行了历史生产数据的不同规模54组算例实验,结果表明:混合蚁群算法的性能均优于几种常用启发式规则和遗传算法的性能.将所提出的混合蚁群算法应用于实际晶圆生产线,能够有效减少生产过程中晶圆的流动时间.

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    平行进口叶轮切割对混流泵作透平的影响
    杨孙圣, 邵珂, 戴韬
    2020,54 (8):  805-812.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.081
    摘要 ( 467 )   HTML ( 9 )   PDF(8113KB) ( 62 )  

    为了探究叶轮切割对混流泵作透平的影响,设计一比转速为240的混流泵作透平,平行叶轮进口进行4次切割,切割同时保留透平叶轮的前后盖板,运用CFD与试验结合的方法得出混流泵作透平的外特性,分析叶轮切割对混流泵作透平的内部流动影响.结果表明:随着叶轮切割比例增加,混流泵作透平流量效率曲线向小流量工况偏移,在小流量区间,透平轴功率上升,扬程下降,在大流量区间透平轴功率下降,扬程上升.叶轮切割后叶轮与蜗壳间的循环流量增加,透平水力损失增加,因而透平最高效率下降.采用混流泵切割定律推测不同切割比例下透平高效点的外特性参数,发现推测所得外特性均高于试验值,但误差较小,混流泵叶轮切割定律可近似用于透平工况下叶轮切割的高效点预测.

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    新人造肛门括约肌系统充电模块热分析与控制
    周泽润, 颜国正, 王志武, 华芳芳, 姚盛健, 丁紫凡
    2020,54 (8):  813-819.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.188
    摘要 ( 602 )   HTML ( 8 )   PDF(10194KB) ( 108 )  

    仿耻骨式人造肛门括约肌系统(PAAS)采用经皮能量传输(TET)为集成在充电模块内部的锂电池进行充电,使系统可长期稳定地在活体内工作.很多体内实验表明,无线充电过程中产生的大量热量对PAAS植入后充电模块附近活体组织的生物安全性不利,故需对无线充电过程进行合理规划.本文通过分析充电模块内部各组件的热传导关系,建立充电模块内部热阻模型,并利用体外实验对该模型进行验证及修正,经修正后的模型可以可靠地描述充电过程中活体组织温度变化情况.基于修正后的模型,本文制定了体内实验过程中单次最大连续无线充电时间,从而提高体内实验中PAAS的生物安全性,进而延长PAAS植入时间.

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    基于T-S模糊故障树和贝叶斯网络的隧道坍塌易发性评价
    陈舞, 王浩, 张国华, 王成汤, 钟国强
    2020,54 (8):  820-830.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.99.011
    摘要 ( 637 )   HTML ( 10 )   PDF(1496KB) ( 270 )  

    坍塌是钻爆法隧道施工过程中常见的灾害事故之一.为了有效预防坍塌事故,为隧道施工安全风险分析和管理提供决策依据,将T-S模糊故障树和贝叶斯网络进行互补融合,提出了一种基于两者的钻爆法施工隧道坍塌可能性评价方法.根据T-S模糊故障树向贝叶斯网络转化的方法来确定贝叶斯网络模型和条件概率表;利用模糊数和模糊子集分别描述节点的故障状态和故障概率;运用贝叶斯网络双向推理算法进行计算.该方法可以利用根节点的故障概率模糊子集和施工中实际故障状态两种不同的正向推理方式计算隧道坍塌可能性,并且可以依据根节点的重要度分析结果排查故障,同时可以通过反向推理计算根节点的后验概率诊断故障.两个工程实例的应用结果表明,该方法能够科学、合理地评价隧道坍塌的可能性并确定关键致险因子,可作为隧道施工安全保障和管理的决策工具.

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    双桨船螺旋桨空泡脉动压力的试验及数值研究
    徐野, 熊鹰, 黄政
    2020,54 (8):  831-838.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.069
    摘要 ( 649 )   HTML ( 9 )   PDF(6908KB) ( 85 )  

    为研究高速双桨船螺旋桨空泡状态下的脉动压力特性,在深水拖曳水池中开展了螺旋桨敞水试验,在大型循环水槽中使用完整船模开展了螺旋桨船后水动力性能、脉动压力测量和空泡观测试验.试验结果表明,脉动压力的最大幅值随螺旋桨转速的增加而增大,不稳定片空泡会导致脉动压力高阶分量增加;随着空泡的发展,脉动压力幅值最大位置逐渐向船体内侧移动,螺旋桨达到一定转速后,其脉动压力分布基本保持不变.采用剪切应力输运(SST)k-ω模型及流体体积(VOF)方法,建立了螺旋桨脉动压力和空泡的计算流体动力学(CFD)数值计算方法,并通过计算与试验结果的对比发现,该方法的计算结果在无空泡和高转速工况下与试验结果吻合较好.由于不能很好地对不稳定片空泡进行模拟,在其出现时脉动压力计算值偏大.计算值的衰减和试验中两桨的相位差导致靠近船体内侧的监测点脉动压力误差较大.

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    楔形体入水的时间解析-粒子图像测速测试及数值研究
    佘文轩, 郭春雨, 周广利, 吴铁成, 徐鹏
    2020,54 (8):  839-848.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.065
    摘要 ( 525 )   HTML ( 8 )   PDF(16786KB) ( 168 )  

    为了研究楔形体入水问题以及基于粒子图像测速(PIV)进行砰击压力间接评估的可行性,应用时间解析PIV(TR-PIV)技术对不同底升角楔形体入水过程中的流场进行测试.开展相应的数值模拟,依据PIV结果进行瞬时砰击压力重构.详细分析了入水过程中的运动响应与流场结构,探讨了基于TR-PIV压力重构方案的准确性和适用性.结果表明:楔形体入水流场的TR-PIV测试结果与数值结果吻合良好.对于不同网格间距和时间步长,压力重构方案均具有良好的精确性.基于TR-PIV重构不同底升角楔形体的砰击压力场结果与数值结果吻合良好,砰击载荷的评估结果同样吻合良好.

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    动力定位辅助锚泊定位船有限时间观测器设计
    夏国清, 刘彩云, 陈兴华
    2020,54 (8):  849-855.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.084
    摘要 ( 531 )   HTML ( 6 )   PDF(882KB) ( 160 )  

    针对船舶动力定位辅助锚泊定位(DPM)系统中速度不可测和外部扰动不确定的问题,基于传统的状态观测器的设计了一种有限时间状态观测器(FTSO),所提观测器可以同时对船舶速度和外部扰动进行估计.在船舶的建模过程中考虑了系统中的未建模动态项,并根据建立的数学模型给出了所提观测器的数学表达式.利用矩阵不等式、齐次理论和Lyapunov稳定性理论等证明了该有限时间观测器是半全局有限时间稳定的.对所提观测器进行了仿真验证,并与传统的状态观测器进行了对比实验,仿真结果表明所提观测器具有更快的收敛速度和更好的抗干扰性.

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    引射比对生物柴油斯特林发动机燃烧影响的仿真研究
    王林涛, 孙春华, 林志民, 虞翔宇, 乔信起, 袁雄, 王继刚
    2020,54 (8):  856-865.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.066
    摘要 ( 617 )   HTML ( 5 )   PDF(3119KB) ( 145 )  

    采用解耦法构建了生物柴油骨架反应机理,并建立了斯特林发动机喷雾燃烧仿真模型.对比研究了斯特林发动机燃用生物柴油和石化柴油的燃烧特性,给出了引射比对生物柴油燃烧温度、速度、组分场的影响.研究结果表明,本文构建的生物柴油简化机理Bio-37在较好预测高温着火特性的前提下,有效将反应步数降至100以下;相比石化柴油,斯特林发动机燃用生物柴油后,生物柴油的含氧特性得到充分发挥,其燃烧温度、速度场分布更为均匀,挡焰板处温度也有所降低,设备安全性提升.增大引射比可降低燃烧室最高温度,改善温度分布均匀性,增大换热管处温度和气流强度,具有强化传热传质效用.同时还可减少挡焰板热负荷,提升设备可靠性.

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    考虑土水吸附效应的黏土收缩曲线方程
    陈盼, 向锐, 魏小棋, 韦昌富, 王吉利
    2020,54 (8):  866-872.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.106
    摘要 ( 560 )   HTML ( 6 )   PDF(1022KB) ( 137 )  

    在干燥条件下土体逐渐失水产生收缩变形,对土体开裂、地基承载力及边坡稳定性产生重要的影响.因此,有效预测含水量变化下土体的体积收缩变形具有重要的意义.本研究提出了能考虑土水吸附效应的全含水量范围内的土体收缩曲线数学方程.该方程能够同时描述脱湿过程中结构性与非结构性黏土的收缩体变.通过考虑土水吸附效应对土体收缩变形的影响,引入1个参数描述低含水量条件下土体收缩斜率,仅用1个方程即可预测从饱和到干燥条件下土体的完整收缩行为,尤其是低含水量条件下土体的体变特性.通过方程的预测曲线与文献中实测数据的对比,证实了所提出黏土收缩曲线方程的可靠性.同时,与现有方程的预测能力进行对比,表明提出的方程能够很好地描述低含水量条件下黏性土的非0收缩段与非0收缩斜率行为,证实了低含水量条件下土体收缩变形预测中考虑土水吸附效应的必要性与重要性.

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    降雨影响下残积土层中深基坑变形特性测试及分析
    肖朝昀, 李明广, 王大发, 陈锦剑
    2020,54 (8):  873-880.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.012
    摘要 ( 513 )   HTML ( 7 )   PDF(7435KB) ( 224 )  

    残积土水稳性差,强度参数随饱和度和应变水平变化而变化.为了研究深厚残积土层中的基坑变形特性受降雨的影响,依托厦门某残积土深基坑工程开展围护桩变形和坑外地面沉降的监测;结合开挖工况和降雨数据,探讨降雨条件下残积土结构弱化对基坑支护结构和土层环境变形响应的影响.结果表明:基坑围护结构和土体的变形在连续降雨阶段较小,在雨停后的排水清淤阶段开始缓慢增大;排水清淤后继续开挖,基坑变形急剧增大.开挖结束后,基坑围护桩的最大侧向变形量约为无降雨影响下的1.5倍,坑外地表沉降的影响范围从开挖深度的1.5倍增至2.5倍.研究结果对受降雨影响的残积土基坑的工程应用具有一定的参考意义.

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