基于半肌小节半唯象模型的骨骼肌运动生物力学建模仿真优化——以股二头肌长头为例

目的基于半肌小节的半唯象模型(SPM)建立人体股二头肌长头模型,利用Open Sim软件,对比SPM与传统Hill模型在肌肉动力学参数拟合上的准确性,以验证SPM相比于传统Hill模型在动态模拟中的优势。方法选取人体股二头肌长头作为建模对象,使用CT影像学扫描获取肌肉形态学数据,利用VICON运动捕捉系统和Delsys表面肌电采集分析系统分别获得目标肌肉在屈膝时向心收缩的运动学数据和表面肌电,并使用Open Sim软件进行动态模拟,应用一维统计参数映射(SPM1D),在显著性水平0.001下,以实际测量值作为参考标准,对比分析SPM和传统Hill模型在拟合肌肉关节力矩和机械功输出上的表现。结果基于SPM和传统Hill模型所拟合的肌肉关节力矩与实际值之间的拟合优度分别达到了0.966和0.974(P<0.001),但SPM拟合结果的误差显著低于传统Hill模型(10.70%和18.80%,P<0.001)。在机械功输出方面,SPM和传统Hill模型的拟合结果类似,但SPM在预测肌肉瞬时功率方面,表现出更快的响应速度,该结果说明在动态条件下,SPM能更准确地模拟肌肉的实际活动。结论基于SPM的骨骼肌动态建模和仿真能够解释实验现象,并符合生物物理学原理。同时,由于SPM的动力学方程不高于二阶,且不含任何复杂的偏微分方程或积分,因此在动态条件下,可能是一种更高效和准确的骨骼肌生物力学问题解决方法。

基于唯象模型的等离子激励诱导流场数值模拟

通过在Navier-Stokes方程组中添加体积力源项的方法,模拟了二维不可压流中等离子体激励器对周围流场的诱导作用.计算结果表明等离子体激励器在其下游会产生一股贴近物面的壁面射流,该射流各截面的速度型、最大速度衰减、射流宽度增长等均与典型的层流射流(壁面射流或二维狭缝射流)一致,表明等离子体激励对周围中性流体的诱导是一种势流影响.最后通过积分得到了等离子体诱导壁面射流的吹气系数,通过与传统吹气流动控制技术比较,指出目前等离子体激励产生的壁面射流吹气系数较小,仅适用于低速条件下的流动控制.

颗粒增强金属基复合材料塑性响应的一种唯象模型

基于细观模型，提出了一种简单的分析颗粒增强金属基复合材料塑性变形响应的唯象模型。运用该模型可以很方便地预测不同颗粒体积含量复合材料的弹性模量、屈服应力、应力－应变塑性响应等。实验模型分析表明，增强颗粒自身破裂和颗粒与基体界面破裂是该类材料破坏的两个主要机制。

纤维金属层板疲劳裂纹扩展速率与寿命预测的唯象模型

以纤维金属层板疲劳裂纹稳定扩展的特性为基础，提出了纤维金属层板等效裂纹长度（ｌ０）的概念，导出了纤维金属层板疲劳过程中的有效应力强度因子方程，建立了纤维金属层板等幅疲劳下疲劳裂纹扩展速率与寿命预测的唯象模型。它不仅适用于中心裂纹，同时也适用于边缘裂纹。用唯象模型对２／１ＧＬＡＲＥ和３／２ＧＬＡＲＥ层板的ＣＣＴ试样和ＳＥＮＴ试样进行了寿命预测，并与试验结果进行了对比。当裂纹从锯切裂纹尖端扩展到试样宽度的８０％时，对于ＧＬＡＲＥ层板的ＣＣＴ试样，２／１ＧＬＡＲＥ层板的预测寿命与实测寿命之比为１．０５，３／２ＧＬＡＲＥ层板的预测寿命与实测寿命之比为１．０７。对于ＧＬＡＲＥ层板的ＳＥＮＴ试样，预测寿命与实测寿命之比为１．１２。唯象模型不仅预测结果可靠，精度高，而且都是解析运算，非常方便。唯象模型的提出使得纤维金属层板的疲劳裂纹扩展速率和寿命的预测变得跟金属材料一样方便，因此具有重要的工程应用价值。

剪切稀化悬浮体流变性的唯象模型

Based on Krieger-Dougherty equation,a phenomenological model is proposed to describe the structure parameter and maximum packing fraction changing with shear.After determining the model parameters from the experiment of yield strees measurement at various packing fractions,the suspension viscosity at different shear stress and packing fraction could be estimated.

低黏度环氧树脂固化度唯象模型及其在实际工程中的应用

采用等温和非等温差示扫描量热(DSC)对Huntsman1564/3486低黏度环氧树脂体系的固化反应进行了研究,建立了修正的Olivier固化度唯象模型,用于描述恒温条件下固化度温度时间关系。模型计算值与实验值符合良好。监测了基于实际工程应用背景85mm厚复合材料单面模具加热固化过程中制件厚度方向的温度情况,针对该过程提出了基于修正Olivier模型的适用于变温条件的时间离散分步计算法,并计算了固化过程厚度方向的固化度分布。

多闭锁点地区地震预测唯象模型

由于地震现象的复杂性．目前还写不出地震动力学方程组，但是，基于唯象物理模型方法，却可以建立起唯象地震模型来映射地震活动的基本规律，从而研究地震动力学过程．本文用闭锁点区来唯象地模拟智利型海沟地震的力学孕育机制．认为：各闭锁点之间由“软材料”隔开．当某闭锁点发生‘粘滑”地震时，该闭锁点附近的“软材料”也会具有一定的瞬时抗剪能力，但随着时间推移，‘软材料’抗剪能力逐渐下降，其所承担的剪力向其它闭锁点转移，形成新的应力集中．每个闭锁点的地震应力由：上次地震的残余应力、板块持续构造运动的应力积累、其它闭锁点地震‘转移’过来的地震应力三部分组成．按照这种思想，地震活动的空间相关性得到了较大程度的考虑．基于上述观点，本文分析了纬度２０Ｓ～４０Ｓ智利海沟部分近２０年内的地震危险性．

高温蠕变中晶界沉淀强化的一种唯象模型

本文在作者已建立的晶界析出强化模型的基础上进一步考虑了晶界碳化物密度的影响,把原模型发展为适用于碳化物的晶界覆盖率小于1的一般情况。经改进的模型能很好地预测晶界碳化物导致合金蠕变速率及其应力温度依赖性的变化。

强度JND与强度关系的唯象模型

根据不同持续时间纯音信号的响度与强度的关系以及强度JND与强度的关系 ,建立了一个描述纯音信号强度JND与强度关系的模型 .这个模型认为 ,响度对数的辨别阈不随信号强度变化 .

磁化套筒惯性聚变中端面损失效应的一维唯象模型与影响分析

得益于激光预加热和轴向磁场的作用,磁化套筒惯性聚变(magnetized liner inertial fusion,MagLIF)构型理论上能有效降低聚变实现的难度,具有极大的应用潜力.本文选择MagLIF过程中伴随激光预加热所必然存在端面损失效应作为研究目标,搭建了能够描述几何参数与腊肠不稳定性等高维效应的一维唯象物理模型,并分别通过与二维流体动力学程序和国外同类程序的计算对比完成参数拟合校验;在此基础上,获得端面损失效应对MagLIF内爆过程及预加热效果的影响规律.计算结果表明:不同喷射半径下MagLIF负载在内爆过程的绝大多数时间内保持了相近的流体动力学演化过程,并在迟滞阶段经历了相同的质量损失比例,且考虑端面效应后得到的预加热和内爆产额相对变差,但却不改变规律性的趋势.所建立的模型与结论有助于加深对MagLIF预加热和端面损失过程中物理图像的认知和理解.

基频涡卷群并作用的唯象模型与数值分析

基于线性稳定性理论,建立了可压缩时间发展混合层亚谐扰动作用的唯象分析图,用以分析并判定亚谐扰动相差对基频涡卷非线性演化类型的影响,据此导出了基频涡卷各非线性演化类型的定量的相差唯象模型.研究发现,对于单一亚谐扰动作用,基频涡卷的演化类型可归纳为撕裂、中心对称群并和非对称群并3类演化现象.撕裂现象和中心对称群并是特殊现象,对应特定的相差点;非对称群并为常见现象,对应除这些相差点之外的相差区间,并以逐级对并方式进行.

一种钨合金含损伤本构的唯象模型(英文)

利用多压阻传感器拉氏实验分析方法对受冲击90w钨合金材料中形成的应力波场进行了测试,并利用拉格朗日分析方法获得的结果建立了合金的不合损伤的本构关系.然后以动态层裂试验获得的层裂参数曲线和数据为依据,提出了一种考虑材料内部损伤成核,成长及汇合效应的唯象本构模型,并通过对层裂实验曲线进行数值模拟,确定了该合金的含损伤本构的参数.

地震预报唯象模型的适用性研究

滑动可预报模型、时间可预报模型和双限随机应力水平模型是三种相关的地震预报唯象模型．对于一个指定地区，用哪种模型更合理呢？为解决这个问题，本文提出了两种识别地震预报模式适用程度的数据分析方法，利用这些方法可以合理地鉴别出所采用的地震预报唯象模型是否适用于指定地区的地震预报分析．作为例子，本文对意大利弗留利地区和鲜水河断裂带康定段、乾宁段的地震预报模式进行了研究．结果表明，弗留利地区孕震模式符合滑动可预报模型的适用度是0．73至0．92，符合时间可预报模型的适用度是0．08至0．48，符合双限随机应力水平模型的适用度是0.04至0．14．显然，滑动可预报模型应是意大利弗留利地区地震预报模式的最佳选择，这与文献[3]的分析结果是一致的．用同样方法研究原定段和乾宁段则得出相反的结论，康定段和乾宁段符合时间可预报模型的适用度分别是0．80和0，97，而符合滑动可预报模型和双限随机应力水平模型的适用度都很低．说明时间可预报模型应是康定段和乾宁段地震预报模式的最佳选择．本文所提方法直观、简捷，可操作性强，因而，可以用于指导任一指定地区的地震预报的研究，具有广泛的应用前景．

经济型双相不锈钢热轧板表面起皮缺陷成因及唯象模型

通过采用体视显微镜、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪以及电子探针显微分析仪等手段,对热轧钢板表面缺陷进行了形貌观察和成分分析,对热轧板表面的氧化皮进行了电子探针检测。研究发现起皮缺陷中Fe、Cr、Mn和O的含量较高,为典型的氧化皮成分;指出微裂纹的形成是由轧制过程中奥氏体和铁素体塑性变形不协调导致的,轧制时裂纹扩展并将氧化皮卷入基体,酸洗后形成起皮缺陷。基于上述推断,建立了经济型双相不锈钢表面起皮缺陷形成过程的唯象模型。结果表明,减少氧化物的生成能有效避免表面缺陷的形成。

掺杂反式聚乙炔中Site-type杂质势的唯象模型

利用SSH模型讨论了Site-type杂质势对反式聚乙炔(trans-PA)电子态的影响。具体计算表明:对各向同性情况,Site-fype杂质势破坏了电子能谱的对称性,并使孤子能级发生移动,随着杂质离子与反式聚乙炔链间距的变化,它将引起孤子能级的变动。但不影响孤子局域化程度;而各向异性Site-type杂质势的不均匀性对trans-PA的电子能谱及孤子局域化程度影响较大。

基于机器学习的二次电子发射唯象模型

基于机器学习和深度人工神经网络(artificial neural network,ANN)提出一种二次电子发射唯象模型。利用Vaughan模型生成先验数据集,用于训练生成描述二次电子发射一般规律的先验知识ANN模型,并在不同参数条件下验证了先验知识ANN模型的正确性。然后,分别利用银和铝合金材料的二次电子发射系数实验数据修正先验知识ANN模型,分别得到了描述两种材料的特异ANN模型。测试结果表明,特异ANN模型计算结果与实验结果相比的平均绝对误差较Vaughan模型和Furman模型降低了30%以上,与复合唯象模型精度相当或更高。在小样本条件下测试了二次电子发射ANN模型的正确性,验证了分步训练方式的有效性和二次电子发射ANN模型对于小样本集的适应性。提出的基于机器学习的二次电子发射唯象模型能够避免复杂的参数修正过程,能够基于先验知识提升模型对于小样本的适应性,能够实现二次电子发射系数的连续插值,适于在数值模拟软件中使用。

就业、创业、失业的唯象模型分析

实现劳动力的充分就业是经济增长和社会和谐发展的重要因素。创业已然成为当前促进就业的主要动力,创业与就业以及作为就业对立面的失业的相互作用关系深刻影响着劳动力市场的结构发育与平衡。依据系统科学理论建立了就业、创业、失业的系统模型,讨论就业、创业、失业的相互作用及其关系。对系统定态解及其物理意义的讨论给出了实际调控管理劳动力市场科学的决策依据和方法。

基于唯象学模型的洛伦兹破缺限制研究

洛伦兹不变性是物理学中的基本对称性原理之一,但一些量子引力理论指出洛伦兹对称性可能会在高能阶段被打破从而产生洛伦兹破缺现象,使光子的传播速度与其自身能量相关而非恒定光速。目前在唯象学模型下可以利用高能探测器对γ射线中光子的时间延迟和谱延迟进行洛伦兹破缺能标限制。基于唯象学模型,通过比对伽马暴中两种延迟的限制结果,发现谱延迟限制普遍小于时间延迟限制3~4个量级。为了使结果更具置信度,计算了GRB 190114C在1~14s时间段的时间延迟限制和同时间段的谱延迟限制,比对结果仍是谱延迟限制小3个量级,这主要是谱延迟的特性所致。

一种二次电子发射的复合唯象模型

二次电子发射模型的精度对二次电子倍增击穿阈值的模拟计算影响很大,针对现有两种经典二次电子发射唯象模型的不足,以修正Vaughan模型作为Furman模型中的真二次电子发射系数计算模型,建立起一种二次电子发射的复合唯象模型.该模型不仅适用于倍增击穿过程的数值模拟,还很大程度上提高了与实验数据拟合的准确性.通过对银和铝合金两种材料二次电子发射系数实验结果和模型拟合结果的对比发现,在不同入射角情况下。

双相不锈钢2205起皮缺陷成因的唯象模型

目前双相不锈钢2205的主要质量异议愈来愈多地集中于表面缺陷问题。利用体视显微镜、光学显微镜、扫描电镜以及能谱分析等手段,对双相不锈钢2205热轧板表面的起皮缺陷进行了截面形貌、能谱及组织结构的金相分析。结果表明,钢板表面上的起皮缺陷呈波浪状分布,一端与基体连接,一端开裂在钢板表面;缺陷处存在点、链状的Al_2O_3颗粒和CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO系复合夹杂物,且奥氏体相的体积分数明显偏高(58.5%)。这可以引起该位置材料塑性的降低,即在材料中出现低塑性区,这正是起皮缺陷出现在该区域的主要原因。基于这样的分析,建立了描述起皮缺陷形成过程的唯象模型。