基于交通事故案例的3岁儿童乘员损伤机制研究

目的通过再现真实交通事故案例探究3岁儿童乘员碰撞损伤机制。方法应用车辆有限元模型和图斯特3岁儿童乘员损伤仿生模型(TUST IBMs 3YO-O),再现CIREN数据库中的交通事故案例,通过综合分析Δv、车辆质量和变形能反求碰撞前车辆的速度,设置碰撞仿真试验再现案例所描述的儿童乘员损伤,分析损伤机制。结果TUST IBMs 3YO-O模型完整地再现出碰撞事故中儿童乘员的损伤。儿童乘员头部运动学响应与生物力学响应表现出差异性,儿童乘员胸腔内部组织器官生物力学响应表明其没有出现损伤,但是胸部3 ms合成加速度达到54 g,超出阈值。结论未来乘员安全评价需要引入生物力学参数。应用高生物逼真度的人体生物力学模型再现交通事故中乘员损伤,不仅更加清晰观察事故中乘员的运动学响应,深度分析碰撞损伤机制,还为数字化评估提供参考依据,也将为儿童乘员保护装置研发和安全法规制定提供参考。

长期浸润状态下煤岩损伤机制研究

富水状态下煤岩力学性能的持续劣化是导致煤矿水害的重要原因,为探究长期浸润作用下煤岩的渐进损伤特征,以神木地区弱黏煤为研究对象,首先以无压力水浸泡的方式模拟煤岩的长期浸润(15,30,60,120,240 d);然后对干燥及浸润试样进行渐进破坏试验,辅以声发射(AE)监测,定量分析煤岩的软化特性;最后利用扫描电镜(SEM)和核磁共振(NMR)研究不同浸润时长下煤岩孔隙结构的劣化规律。研究表明:(1)煤岩饱和度随浸润时长的增加而增加,增加速度先快后慢,最后达到稳定。(2)随饱和度的增加,煤岩力学性能劣化;饱和后,随浸润时长的持续增加,煤岩力学性能仍持续劣化,表现为抗压强度、弹性模量的减小和累计振铃数的增加;(3)干燥处理后,原状煤岩表面干燥收缩,浸水后吸水膨胀,随着浸润时间的增加,小孔隙逐渐增多,孔隙结构趋于复杂。研究结果可为浸水煤岩失稳破坏问题提供有益参考。

2.5D机织复合材料双剪连接力学行为与损伤机制

为研究装配参数对2.5D机织复合材料连接性能的影响,制备了具有不同宽径比w/D与边径比e/D的2.5D机织复合材料试样,通过双搭接拉伸实验,分析了在连接载荷下材料的力学行为与失效模式,并借助微计算机断层扫描技术(Micro-CT)观察试样内部损伤情况,阐明其损伤机制。结果表明:试样在w/D和e/D分别取6和3时,表现出较高的力学性能,但适当减少w/D或e/D依旧能保有相当强度,当w/D下降为4时,刚度减少3.18%,极限挤压强度减少2.77%;当e/D下降为2.5时,刚度与强度分别减少1.62%和7.19%;螺栓孔的位置参数对材料的失效模式影响显著,减小w/D使经纱承受更多载荷,失效模式向净张力失效演变;减小e/D使纬纱承受更多载荷,失效模式向撕裂失效演变。

三层组合陶瓷复合装甲的抗侵彻性能及其损伤机制

为了研究相同面密度下Kevlar/SiC-TC4-超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合靶板的复合结构参数对其抗弹性能的影响和失效机理,选用4组不同厚度组合的靶板试样,并使用12.7 mm穿燃弹以相同着靶速度(488 m/s)进行弹道冲击实验。使用扫描电子显微镜(SEM)研究复合装甲板在弹道侵彻下的损伤模式。实验结果表明:在所述实验条件下8 mm+2 mm+10 mm厚度组合的Kevlar/SiC-TC4-UHMWPE复合靶板是最佳的抗侵彻工程应用结构;在同等面密度条件下,将1 mm厚陶瓷替换成同等面密度的TC4钛合金背板(约0.5 mm厚)时,复合装甲板的抗弹道侵彻性能提升了约29.69%,可见钛合金的结构参数对复合装甲板抗弹性能的影响权重大于SiC;钛合金背板面密度的增加不仅增强了对陶瓷的支撑作用,而且增加了弹-靶作用时间,提升了复合靶板的整体防护性能;12.7 mm穿燃弹侵彻后复合装甲板的损伤模式包括SiC碎裂、钛合金背板少量隆起变形及十字形拉伸撕裂损伤、UHMWPE层合纤维背板剪切断裂、层间分离和纤维拉伸;在整体复合装甲的设计中,应将高抗剪材料放置在背板的前几层,将高抗拉材料放置在背板后几层,以充分利用每种材料。

慢性脑缺血损伤机制及中西医治疗的研究进展

慢性脑缺血是一种常见的神经退行性疾病,其损伤机制复杂,随着人口老龄化的加剧及年轻人生活方式的改变,该病发病率逐年增长并趋于年轻化。查阅近年来中西医研究相关文献,综述慢性脑缺血损伤机制、部分治疗靶点及中西医治疗的研究进展,以期为慢性脑缺血的诊断及治疗提供参考。

三维织物复合材料高速冲击性能和损伤机制研究

三维织物复合材料在航空航天抗冲击结构领域有较好的应用潜力。本文采用钛合金圆柱弹和三维织物复合材料平板开展了30余次直线打靶试验,弹体速度范围为160~280 m/s,获得了弹回、嵌入、贯穿等不同的冲击试验结果和复合材料靶板损伤形式,根据试验结果分析了三维四向编织、三维五向编织、三维正交机织三种不同结构复合材料的冲击性能和损伤机制,并进行了对比差异分析。研究发现三种结构靶板受弹体冲击后损伤情况类似,撞击点局部出现纤维断裂拔出和基体开裂,三种结构均没有出现分层。三维四向编织结构损伤区域呈锐角十字形,损伤扩展沿编织方向;三维五向编织结构和三维正交机织结构损伤区域呈菱形,损伤扩展沿90°和0°方向。比较本文三种结构平板试验件,发现三维正交机织结构拥有最高的弹道极限,并且损伤区域面积最小。

辣椒素对味觉的损伤机制

辣椒素类物质是表征辣椒辛辣刺激的活性成分,是开启"辣味感觉之门"的钥匙,即辛辣感的来源。辣椒素类物质通过与口腔的相互作用,使得TRPV1被辣椒素激活,细胞内钙离子增加,触发神经末梢,释放神经肽类,最终引起大脑皮层痛觉形成,从而产生辣味感觉。研究发现,辣椒素对味觉存在一定的损伤,辣椒素可能通过减少味蕾数量,改变味觉转导或味觉受体细胞兴奋性,从而直接或间接对味觉神经传递进行抑制,造成相关味觉细胞与神经的损伤。本文综述辣味对味觉的调节、损伤机制以及新型辣椒素-味觉交互技术的研究现状,探讨其潜在影响机制研究的不足,并展望未来研究方向,以期为辣椒素在食品中的应用以及避免辣椒素造成的损伤提供参考。

CFRP/AA5083自冲铆接头成形性能及损伤机制

选用CFRP和AA5083铝合金进行自冲铆接,探究铆钉嵌入CFRP上表面深度和采用带孔CFRP板材对接头的影响,以实现对复合材料/金属自冲铆接工艺的优化。基于接头的成形曲线和成形截面分析,研究了接头成形质量的影响因素;通过拉伸-剪切试验测试了接头的成形性能与失效行为;结合显微硬度分布特征研究了接头成形特征与失效行为的联系。结果表明:随着铆钉嵌入深度的增大,CFRP板材的压溃损伤持续加重,接头失效行为由铆钉拉脱失效变为CFRP基板撕裂失效,成形性能呈下降趋势;带孔CFRP板材的使用减轻了CFRP的铆接损伤,改善了铆钉的刺入和成形,铝合金板塑性变形区也具有更好的硬化效果,接头具有更优的成形质量和成形性能。

排球运动员髌骨软骨软化症的损伤机制和康复策略

髋骨软骨软化是一种主要在运动员中常发的病症,会对膝关节的正常功能产生明显影响。其特征症状表现为膝盖前部疼痛,在膝关节弯曲和长时间保持弯曲状态时疼痛加剧。恶化通常发生在奠跳、爬楼梯、跳跃和各种体育动作中。在膝关节弯曲时,可能伴随摩擦感,有时引起周围组织的炎症,导致局部肿胀。进行腿部弯曲、跳跃和转身等动作时运动员可能会感到不适或疼痛。与疼痛同时,运动员可能感到膝盖周围肌肉的无力感,导致关节稳定性降低。髋骨软骨软化会影响排球运动员的运动能力、稳定性和整体表现。在进行尊跳和快速变向等动作时,前膝疼痛加剧,影响集中力和比赛表现。降低膝关节活动度导致跳跃能力和爆发力减弱,影响防守动作和进攻过渡的关键时刻。此外,在快速横移、跳跃和起身等动作中感到不适,降低了运动员的灵活性,制约整体敏捷性并影响比赛的关键时刻。在防守或扑球动作中膝关节易感不稳定性,可能损害运动员的信心和准确性。因此,在排球运动员中探讨髋骨软骨软化具有至关重要的意义。本文阐述了排球运动特有的膝关节动态特征,分析了导致髋骨软骨软化的主要病理机制,并总结了这些运动活动与该病发展之间的相关性。鉴于髋骨软骨有限的再生能力,预防成为防止该病发生的关键焦点。鼓励教练和运动员在训练过程中提高对预防措施的认识,有望减轻损伤发生的可能性,从而提高运动员的表现水平。

金属机械部件的疲劳损伤机制与寿命预测模型

基于裂纹萌生与扩展的机制及金属部件疲劳损伤的各种主要因素,结合模具行业的特点和需求,开发了一种基于深度学习的寿命预测模型。仿真结果表明,该模型在预测模具金属部件的寿命方面具有较高的精度和可靠性。这对于模具制造和运行企业而言,不仅有助于他们更深入地理解金属部件的疲劳损伤行为,更能帮助他们准确预测部件的寿命,从而进行更为合理的工程设计和优化。

复杂盐环境下水泥基材料的损伤机制分析

水泥基材,它处于不同盐环境之下所遭受损伤情况往往存在差异,而为能够更好地保护水泥基材,促使其尽量免遭严重损伤,则就需要充分了解它处于复杂的盐环境中相关损伤机制,如此才能够为后续工作提供所需资料支持。鉴于此,本文主要采用了实验分析法,针对复杂的盐环境之下水泥基材相关损伤机制开展实践分析和探讨,旨在为业内相关人士提供所需参考或指导。

压铸模具钢热机械疲劳损伤机制研究

热机械疲劳(Thermal Mechanical Fatigue,TMF)是压铸模具钢在高温和机械应力下的重要损伤形式。通过分析TMF加载条件下的疲劳断口特征,揭示其与传统低周疲劳不同的疲劳断口特征。研究发现:TMF的疲劳断口具有疲劳源区、裂纹扩展区和断裂区3个明显区域,其中裂纹扩展区面积最大;在不同加载条件下,断裂区的特征存在一定变化趋势。此外,在TMF过程中观察到断口表面的氧化现象在不同相位下呈现不同特征,这与加载条件及材料性质有关。研究还发现,在TMF过程中存在预缩现象,尤其在外部压力-热机械疲劳(External Pressure-Thermal Mechanical Fatigue,EP-TMF)条件下更为显著,这与低温半周塑性变形有关。

含消落带劣化岩体的危岩边坡动力累积损伤机制研究

对消落带劣化岩体及水库诱发地震共同影响下三峡库区某典型危岩边坡的稳定性进行了研究,设计并开展了几何相似比为1:100的振动台模型试验,探讨了含消落带劣化岩体的危岩边坡动力累积损伤—失稳破坏演化全过程及其动力响应规律。研究表明:含消落带劣化岩体的危岩边坡动力累积损伤—失稳破坏全过程可归结为坡体内部损伤累积—裂隙发育—次级节理与深大裂隙贯通—失稳倾倒,同时伴随消落带岩体表层松动—掉落—破坏及内部出现渗流网—形成渗流通道—形成“凹腔”的复合破坏模式;随着地震动的持续,危岩体内部动力响应规律具有典型的“趋高”及“趋表”效应,危岩边坡表面累积位移不断增加,消落带处孔隙水压力整体增加,危岩边坡内部水平向及竖直向土压力在全阶段中整体均呈先增大后减小的规律;危岩边坡自振频率及阻尼比在全阶段整体呈减小和增加的趋势;在小震结束前阶段及强震阶段,危岩边坡损伤度曲线分别呈“S”型分布和指数型分布。

含减纱2.5D机织碳/环氧复合材料低速冲击损伤机制

针对锥形回转体构件常用的减纱工艺,设计和制备了不含减纱、含半列减纱和含整列减纱2.5D机织碳/环氧复合材料。分别设置54 J和72 J的冲击能量,采用落锤冲击仪对3种复合材料开展了低速冲击试验,获取了载荷-时间曲线,并采用Micro-CT开展了损伤形貌和损伤量化分析。基于低速冲击损伤“局部”分布特征,建立了一种宏-细观混合有限元模型,开展了3种复合材料的低速冲击数值模拟,并揭示了失效机理。结果表明:数值模拟的力学响应曲线及损伤形貌与对应试验结果吻合较好;相比于不含减纱试样,在54 J冲击能量下,含半列减纱和整列减纱试样的冲击损伤体积分别增加了21.0%和34.8%;在72 J冲击能量下,含半列减纱和整列减纱试样的冲击损伤体积分别增加了15.7%和24.4%。可以看出,减纱点的引入明显降低了结构的承载效率。

铁基粉末冶金摩擦材料高能制动损伤机制

采用粉末冶金压烧技术制备铁基粉末冶金摩擦材料,研究摩擦材料在转速7500 r·min^(-1)、面压0.8 MPa、转动惯量0.045 kg·m^(2)工况下的高能制动损伤机制。结果表明:铁基粉末冶金层损伤及失效主要表现为摩擦接触面内层石墨脱落和表面裂纹两方面。表面热裂纹的萌生主要分布在基体和石墨相的界面处以及边缘脱落锐角处。微裂纹的存在降低了主裂纹继续扩展的能量,阻碍主裂纹扩展,起到提高摩擦件性能稳定的作用。

脑缺血/再灌注导致神经元损伤机制的研究进展

卒中是一种高发病率、高致残率、高病死率的疾病。目前缺血性脑卒中的治疗方法主要为静脉溶栓,但事实表明血流的复灌会进一步加重神经元的损伤,即缺血再灌注损伤(IRI)。脑缺血/再灌注损伤涉及氧自由基增多、炎症因子释放增加、兴奋性氨基酸毒性、血脑屏障损伤、细胞内钙离子超负荷等多种病理生理过程,研究其潜在的机制有助于保护神经元免受损伤,改善脑缺血再灌注后患者的症状及预后。本文就脑缺血/再灌注导致神经元损伤的具体机制进行综述,旨在为临床药物开发提供新视野。

中药冰片干预脑缺血再灌注损伤机制的研究进展

人口老龄化的日益严重带来了心脑血管事件几率的增加,心脑血管事件之后的脑部缺血再灌注损伤的早期干预和治疗仍是一个难题。脑缺血再灌注损伤在现代医学中是一个复杂的瀑布级联反应,现代医学治疗通常需要多种药物联合使用,多种药物的联合使用对患者本身稳态也许会产生影响。而在传统医学中没有明确的分类,但可以归为脑卒中的范畴。冰片在脑卒中的治疗中有着优异的临床效果,脑缺血再灌注也归属于脑卒中,因此冰片也可以进入脑缺血再灌注损伤的治疗中。从传统医学以及现代医学的角度探讨了冰片的药理作用,结合冰片抑制铁死亡和钙超载来保护脑神经和影响血脑屏障通透性等方面进行了综述,探讨了冰片干预脑缺血再灌注损伤的具体机制。

内侧半月板桶柄样撕裂损伤机制和治疗研究进展

内侧半月板桶柄样撕裂(bucket handle tear,BHT)临床常见,损伤范围较大并严重影响膝关节功能,主要继发于前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)断裂或ACL重建术后膝关节前后松弛和旋转不稳定。ACL早期重建、正确放置胫骨隧道位置,或联合前外侧结构增强控制膝关节旋转不稳定,有利于降低内侧半月板BHT的发生。内侧半月板BHT最优治疗方法尚有争议,应根据损伤症状、部位、范围、类型和病程选择不同治疗方式,包括支具固定、理疗、富血小板血浆注射、运动疗法等保守治疗,以及半月板修整、修复等手术治疗,但疗效尚缺乏高质量临床证据。内侧半月板BHT通常发生在有血供区域,具有一定愈合能力,随着修复技术的进步及半月板保留策略的倡导,BHT修复在临床中的应用越来越多。本文综述内侧半月板桶柄样撕裂损伤机制和治疗研究进展,为临床决策和康复理念更新提供参考。

鱼类肠黏膜屏障功能、损伤机制及其营养调控的研究进展

肠道是机体消化食物、吸收营养的重要器官,肠道黏膜屏障在阻止外来病原菌以及化学有毒物质的侵袭方面也起到了不可或缺的作用。肠道是外界环境和宿主内部环境之间接触面积最大的器官,易受各种因素影响,引起肠道黏膜损伤及稳态失衡导致炎症。益生菌、功能性物质、复方中草药等均可以对损伤的肠道屏障起到调控作用。文章综述了鱼类肠黏膜屏障功能、损伤机制以及营养调控的研究进展,以期为鱼类肠道健康调控研究提供参考。

白垩系上统高沟组泥质粉砂岩干湿循环损伤机制

为探究丹江口库区消落带滑床岩体的强度损伤特性,以区内典型白垩系上统高沟组泥质粉砂岩为研究对象,考虑干湿循环状态和受荷状态双重作用,提出了基于Weibull分布的白垩系上统高沟组泥质粉砂岩的统计损伤本构模型。基于干湿循环单轴试验进行了模型验证,揭示了干湿循环作用下滑床泥质粉砂岩强度损伤规律。结果表明:基于Weibull分布的白垩系上统高沟组泥质粉砂岩的统计损伤本构模型可以较好地反映干湿循环受荷过程中岩石应力-应变过程,相比于5次干湿循环的试样,线弹性阶段的试样在经历10次,15次,25次干湿循环后的弹性模量分别降低2.82%,15.76%,51.07%,峰值强度分别降低3.15%,48.04%,66.26%;5~10次干湿循环过程对试样微裂隙等缺陷的影响较小,总损伤变量分别仅为0.83%,0.88%;15~25次循环后,长石、黏土矿物会在水解、水力侵蚀、淋滤等作用下流失,总损伤变量增加显著,试样轴向应变为0.0017时即进入损伤加剧阶段;模型中受荷泥质粉砂岩无损状态假设,导致了理论计算的线弹性阶段(岩石压密)的进程偏长,理论峰值强度偏高;考虑15次干湿循环可对该区域粉砂岩影响较大,建议在该区域滑坡治理过程中,应优先强化地表和地下水截排水措施设置,避免滑床部位长期处于干湿交替环境。