非对称型假体设计及全膝关节置换后的力学分析

背景:全膝关节置换是治疗膝关节晚期病症的有效手段,但假体衬垫容易因内部应力变化而产生磨损失效,寿命有限且术后患者的活动能力降低。如何对假体进行改进设计来满足患者更多的需求是假体研究的重要方向。目的:基于半月板的形态设计一种非对称型假体,并与对称设计的后稳定型假体进行比较,分析2种假体的应力分布情况和衬垫的接触面积变化,以探究非对称型假体设计是否存在优势。方法:通过有限元方法对1例膝骨关节炎患者进行模拟截骨和假体装配,建立基于非对称型假体及对称设计的后稳定型假体的全膝关节置换术后膝关节模型。在0°,10°,20°,30°的屈膝条件下,探究股骨假体、胫骨假体以及衬垫上的Mises应力,并通过对比衬垫内外侧的接触面积,分析全膝关节置换后膝关节生物力学变化和运动行为的改变。结果与结论:(1)在0°-30°的屈膝过程中,2种假体衬垫上的Mises应力峰值均表现出先减小后增大的趋势,且内侧始终大于外侧。(2)非对称型设计的假体与后稳定型假体相比,应力峰值更低;在屈膝30°时,非对称型假体衬垫内外侧的Mises应力峰值分别为15.81 MPa和11.95 MPa,后稳定型衬垫为16.70 MPa和13.76 MPa,两者内侧差值约为5.33%,而外侧则相差13.15%;对比股骨假体和胫骨假体上的Mises应力峰值,非对称型假体在屈膝过程中始终低于后稳定型假体。(3)在0°站立位时,后稳定型假体衬垫的内侧接触面积为17.96 mm^(2)、外侧为34.10 mm^(2);而非对称型假体衬垫的内外侧接触面积分别为105.47 mm^(2)和107.80 mm^(2),具有更大的接触面积且两侧差距更小。(4)结果表明,非对称型假体的生物力学表现更好,且能够对维持膝关节稳定性、提升关节活动度有所帮助。这种设计能够在一定程度上还原膝关节以内侧髁为轴进行外旋的运动机制,是一种更为有效的膝关节假体选择方案。

新工科背景下产教融合深化协同育人探究

新工科建设是经济高速发展带来新的科技革命和产业变革对高等教育发展提出的要求,是超前识别、积极应变和主动求变。而新工科实践教学建设是推动新工科建设的必由之路——内外结合、产教融合。该文立足于理工科类高校社会所需求人才培养问题,基于当前产学研合作过程存在的一系列问题,如①学生实践能力与产业需求存在较大差异;②企业参与产教融合的积极性不高;③师资队伍的单一及“双师型”教师的缺乏,导致不能满足应用型人才培养要求;④政府、高校及企业协同合作力度不强。深入探讨产教融合深化协同育人创新能力的培养。

人工膝关节中胫骨髓内柄的结构设计

背景:伴随着社会进步,面对社会人口中快速发展的老龄化问题,膝骨关节炎发病率越来越高,全膝关节置换手术量逐渐增加。目的:通过对胫骨假体基座进行改进,研究假体尺寸与应力遮挡间的关系。方法:选择1例患有重度膝骨关节炎的女性患者,以Mimics为基础,通过提取膝关节骨骼结构模拟全膝关节置换手术,进行截骨、定位、置入操作,建立全膝关节置换假体(包含股骨假体、胫骨托、胫骨衬垫)的几何模型,对胫骨假体基座进行改进设计,分析不同胫骨假体基座对周围骨组织应力遮挡的影响。结果与结论:①与单柄胫骨髓内柄假体相比,四桩胫骨髓内柄假体设计在短桩周围会造成一定的应力遮挡,但是与较粗大的单个长柄相比,这种应力遮挡作用明显减小,并由4个短桩来均匀分担负荷,因而在桩底部不会造成应力集中;②中部有矩形孔的设计,不仅能提供相对好的稳定性,并且在一定程度上还有利于减少松质骨的应力遮挡,减少率达77.5%;③与单柄胫骨髓内柄假体相比,四桩胫骨髓内柄假体和中部有孔的四桩胫骨髓内柄假体都有很好的稳定性,可以在一定程度上减少应力遮挡,不会造成应力集中,为胫骨髓内柄的设计提供理论指导。

全膝关节置换假体的生物力学分析

目的:通过有限元分析方法,探究全膝关节置换(TKA)后膝关节假体在不同角度屈膝过程中的应力变化。方法:通过计算机模拟手术截骨,并装配后稳定型(PS)和后交叉韧带替代型(CS)两种膝关节假体。根据步态过程中屈膝角度和轴向载荷间的变化,选择0°、10°、20°和30°四个角度进行有限元分析。观察股骨假体、胫骨假体和衬垫上的Mises应力分布和接触面积,探究术后膝关节的生物力学行为变化。结果:在同一角度下PS型衬垫的应力峰值大于CS型衬垫,屈膝20°和30°时衬垫上出现Mises应力峰值最大值。PS型衬垫内侧的应力峰值大于外侧,而CS型则相反。衬垫的接触面积在多数情况下,外侧大于内侧。PS型衬垫内、外侧的接触面积相对平衡,但CS型衬垫则相差较多,且在屈膝10°时内侧的接触面积最小,这可能会引起衬垫磨损。金属假体的应力峰值位置多出现在与骨组织的连接部位。结论:随着屈膝角度的增加,衬垫内、外侧的Mises应力峰值表现出相应增大的趋势,应尽量减少大角度的屈膝行为,并配合适量的康复运动。同时,注意日常行走的步伐,避免内、外翻带来的假体单侧应力过大。

越冬期间西番莲低温半致死温度及越冬表现研究

为探明越冬期间各株系西番莲低温半致死温度（LT50）的变化情况，以7个株系西番莲枝条为研究对象，测定其越冬期间的相对电导率，配合Logistic回归方程计算LT。研究LT如下处理时间对相对电导率、MDA与抗坏血酸（Vc）含量的影响，同时进行寒害调查并观测各株系西番莲的越冬表现。结果表明，越冬期间，各株系西番莲的LT50均明显降低，在冷驯化终了期其对应的LT50分别为：平塘1号（-3．59℃）、紫香1号（-2．51℃）、版纳9号（-1．96℃）、版纳10号（-1．95℃）、版纳4号（-1．02℃）、榕江1号（-1．82℃）、金沙1号（-1．83℃）。西番莲芽梢、叶片、1年生枝条、2年生木质化枝条的LT50分别为：-1．16℃、-1．39℃、-2．83℃、-3．11℃，不同部位对低温敏感性差异显著。各株系西番莲越冬表现情况与LT50测定结果较吻合，平塘1号越冬表现最佳，采取防寒措施后越冬存活率达100％。西番莲枝条的相对电导率、MDA含量随LT50下处理时间的增加而增加，5-15h期间增幅最大，而Vc含量则先增后降，并在5-15h期间含量较高，说明低温胁迫对西番莲枝条的伤害主要发生在5～15h期间。本研究为选育抗寒性强的西番莲优良品种提供了理论依据。

微生物菌肥对玫瑰防病促生作用及土壤微环境的影响

为筛选生态绿色肥料,研究微生物菌肥施用效果并优化施用方法,试验以微生物菌肥及常规化肥按照不同组合配施,研究了玫瑰的生长性状、病害情况、花量产量、土壤理化性质以及土壤微生物数量状况。结果表明:施用复合肥+微生物菌肥(NPK+B)对玫瑰株高、分枝数有显著影响,较对照分别增加33.3%、31.8%,微生物菌肥+有机肥(B+M)可促进分枝,但对茎粗无显著影响。施用复合肥+微生物菌肥+有机肥(NPK+B+M)与B+M处理土壤物理粘粒含量在34%~41%之间,土壤质地得到了一定程度改善,各处理中增加B、M及B+M可以调节pH降到适宜的弱酸性范围,较好地改善土壤酸碱性质。各施肥处理均对玫瑰花量及产量产生增益作用,而增加微生物菌肥可有效降低黑斑病的发生,病情指数由对照的13.23降低至7.17,并提高了玫瑰对有机肥和复合肥的利用率,提高株高、茎粗与发新枝数量,从而起到增产的作用,其中NPK+B+M增幅最高,达67.8%,其次为NPK+M、NPK、B+M。通过连续施用微生物菌肥,玫瑰种植地土壤中的细菌、真菌及放线菌数量较CK均显著增加,其中“真菌/(细菌×10)”达到1.042,相关性分析表明,真菌和放线菌数量与玫瑰生长指标具有显著正相关性,与病情指数呈显著负相关。通过施用生物菌肥改善土壤微环境,不仅对玫瑰起到防病促生的调节作用,在实际生产中还可替代或降低农药与化肥使用,有效降低管理难度与生产成本,改善生态环境。

不同食用玫瑰生长特性、花品质及生理变化特征

对不同食用玫瑰生长特性、田间病虫害、产量、花品质进行了3年的引种观测,并探索了一个生长周期内不同物候期各品种生理指标的变化情况。结果表明:(1)在生长特性方面‘紫枝’、‘丰花’品种占优,具有生长快、花期较原产地提前20 d左右,产量高(8850 kg/hm^2)特点;(2)花品质‘墨红’品种占优,花朵具甜香、花朵大(d>10 cm;w=10 g),花期长(7~8 m)特点,抗氧化物质含量较高(类黄酮79.3 mg/g);(3)在病虫害抗性方面,‘丰花’占优,‘紫枝’、‘大马士革’偶感黑斑病、锈叶病,‘墨红’易感白粉病、黑斑病;(4)生理指标方面,Pro与SOD极显著相关(p=0.01,r=0.929),共同表达了抗性生理变化情况,Pro含量、SOD酶活力在花期前、花期、落叶期前呈不断上升趋势,其中‘墨红’Pro(78.4 Ug/g)、SOD(426.7 U/g)较高。可溶性蛋白、可溶性糖含量在花期前、花期、落叶期前呈"低—高—低"趋势,其中‘紫枝’、‘丰花’可溶性蛋白、可溶性糖含量在花期含量较高;保护酶系POD、CAT活力为多年生老枝>一年生枝>叶片;MDA含量则为一年生枝>叶片>多年生老枝。‘紫枝’抗虫指标PAL叶片>一年生枝>多年生老枝,PPO多年生老枝>叶片>一年生枝。

不锈钢流动应力模型分析

为了定量研究高温条件下,低碳马氏体不锈钢的塑性成形性能,同时也为有限元分析提供所需的模型参数,对比研究了材料加工领域计算机仿真中常用的流动应力模型,采用数值拟合回归的方法,基于商用软件DEFORM 3D V6.1.3,利用直接迭代法求解了相应模型的回归系数,论述了各模型的优缺点及其适用范围。数值分析表明,针对0C r13N i5Mo高温成形过程分析,适宜采用JC或是ZA模型,其曲线拟合精度指标RNL均超过0.9。

新工科研究生教育二级学院的培养模式研究

针对新工科研究生教育,提出建立持续改进的多样化培养模式,转变面向研究型人才的精英教育为贴近科研成果转化实践的工程教育,以创新培养制度保障为基础,加强专业学科方向及育人平台的多样化,培养工程协同创新意识,从而提高工科研究生的创新能力和解决实际问题的能力。

研究生专业学位课程设置的逻辑起点与实践路径

以一流学科建设为契机,对标诊断式学位授权点抽评要素,更新研究生课程体系,修正专业课程建设的逻辑起点,坚持以生为本、产出导向、持续改进的教学理念,拓展并践行相应的实践路径,着力夯实研究生的学术理论基础,为进一步提升专业科研素养创造条件。

喀斯特峰丛洼地西番莲逸生生境和生态位特征

调查了贵州喀斯特峰丛洼地西番莲(Passiflora edulis)逸生生境特征和样地内的伴生物种,并分析了其生态位特征。结果表明:喀斯特峰丛洼地西番莲逸生生境地形较复杂多样,土壤多为半连续、零星土,少有石漠;石漠化严重地块坡度较陡,土层薄,雨水冲刷导致有机质严重流失,侵蚀严重,土壤容重较大,土壤结构差。西番莲萌生主枝多分布于石块间空隙,其伴生优势物种有忍冬(Lonicera japonica)、构树(Broussonetia papyrifera)、粉枝莓(Rubus biflorus)、香椿(Toona sinensis)、八角枫(Alangium chinense)等20种。其中,粉枝莓和构树的重要值分别为60.54%、51.64%;生态位宽度排在前7位的分别是西番莲、粉枝莓、构树、八角枫、香椿、忍冬、菝葜(Smilax china Linn);西番莲与伴生物种的生态位重叠值大多为0.023~0.088(L ih),反向为0.014~0.075(L hi)。调查区域内藤本植物分布也较丰富,主要以灌丛+藤本为主。20个优势种间并未出现明显的生态位完全重叠,各种群间对资源的利用差异显著,种群对资源的共享趋势并不突出,表明西番莲群落不稳定。西番莲与构树、粉枝莓、八角枫、香椿有着显著的双向生态位重叠值。西番莲与逸生生境伴生物种能互利共生,适应环境,而且生长迅速、生物产量高,今后可以合理开发利用西番莲资源促进地方产业发展。

基于现代加工技术的冷挤压技术教学大纲

本文基于当前工程教育专业认证的国际潮流，依托冷挤压技术课程建设项目，以冷挤压技术教学大纲设计为切入点，针对课程体系中的定位、教学目标、教学效果、教学环节和教学评价等方面进行研究，提出具体内容及要点，确保并持续提升教学质量。

转轮叶片热模压成形压力中心的动态计算

为确保实际生产中压力中心的波动始终处于设定的公差范围之内,提出一种基于刚塑性有限单元法,通过实时节点力的计算来获取非均匀厚度板料成形压力中心的动态算法。推导了相应的计算列式,采用DEFORM软件二次开发实现了该算法。同时,建立了水轮机转轮叶片热模压成形过程的有限元模型,结合上述算法给出了具体的压力中心坐标值,为压力中心的优化提供了必要的数值基础。

基于FEM技术的铝活塞裙等温成形模拟分析

本文通过运用刚塑性有限元法 ,针对铝活塞裙等温成形过程进行了模拟分析 ,得出了其等效应变和应力的分布 ,论述了其变形工艺特点。本文的研究方法和结论 ,对于实际生产具有参考价值。

冷挤压模具课程设计OBE研究

本文面向中国制造2025新形势下的专业课程设计实践教学,提出以工程教育认证为引领,变革现有的教育模式,重新再设计了教学途径,改进课程设计及多元化考核体系,坚持以生为本、产出导向、持续改进的教学理念,着力培养大学生的工程素养,从而提升专业课程设计实践教学获得感。

面向产教融合的塑料模设计课程开发模式

针对部分工程类大学生在岗职业能力较弱、操作技能不足的现状,依据国家发展改革委《职业教育产教融合赋能提升行动实施方案(2023-2025年)》,在调研了已有课程教学体系基础之上,结合产教融合教育理念,提出了新的课程建设开发模式,以《塑料模设计》课程为载体,实现了从以讲授专业知识为主的课堂模式向以职业技能为目标的教学模式转变,促进了学生的自我学习与能力提升,促进了专业教育改革的进一步发展。

大型转轮叶片热模压成形统计学研究

为改变只通过数值结果的直观解释来归纳成形过程中的变形规律以及指导叶片板坯设计和工艺参数的常用模式,针对叶片热模压成形过程,采用数值模拟的方法,提出将成形温度、成形速度及摩擦因子作为设计变量。采用全面实验法的析因试验设计,利用DEFORM有限元分析平台,结合统计分析来进行研究的技术路线。依据方差分析所获取的结论不仅与由金属塑性成形力学得来的推论相符,而且在数值表征上更为明显,是一种从定性分析转向定量分析的方法。

基于正交试验的闭式挤压工艺参数优化

以农用机械传动部件"流转插头"为例,利用DEFORM-3D软件对挤压成形过程进行分析,揭示了该类316L不锈钢锻件的热锻造成形载荷和热磨损的变化规律。基于正交试验法全面分析了坯料初始温度、模具初始温度、打击速度、模具硬度对成形载荷和模具磨损深度的影响规律。结果表明:4组因素中,打击速度对成形载荷的影响最大,模具硬度对模具磨损深度的影响最大;综合考虑4个因素的模拟结果确定了最优方案,即坯料初始温度为1150℃、模具初始温度为250℃、打击速度为0.3 m·s^(-1)、模具硬度为62HRC。实际生产发现,按照最优方案中的初始温度和打击速度能够生产出质量合格的锻件。

贵州蔷薇属植物资源调查与应用研究

通过野外调查、标本采集、分类鉴定和资料考证等方法,对贵州蔷薇属植物的种类和分布情况进行研究。结果表明:贵州省90个县级行政区,分布蔷薇属植物资源42种,占中国蔷薇植物资源的43.8%。本研究记录了贵州蔷薇属植物种类、分布,对蔷薇属植物资源在贵州省的应用现状进行探讨分析,以期对该属资源开发利用提供参考。

铝合金的形变热处理研究进展

回顾了铝合金的形变、热处理强化的研究现状,从研究内容、研究对象以及研究方法三个方面总结了形变热处理近10年来研究发生的变化,并综合论述了当下最新的研究成果;进一步展望了形变热处理未来的发展趋势,得出智能热处理优化技术会大幅度地加快形变热处理工艺在各个领域应用的速度,并且分析了智能化热处理系统领域还有很大提升空间的原因。