基于三周期极小曲面晶胞梯度支架的设计及力学性能

背景:现阶段骨软骨一体化支架的弹性模量与天然骨软骨相差较大,植入人体后会引起应力遮蔽现象,从而导致植入物松动变形,影响骨软骨组织修复。轴向三周期极小曲面晶胞梯度支架可与人体骨软骨组织孔隙率及弹性模量相匹配,为骨软骨支架设计提供一种新的思路。目的:研究不同晶胞种类和孔径结构对晶胞梯度支架力学性能的影响。方法:使用Gyroid(G)型、Diamond(D)型Primitive(P)型3种基础晶胞,通过三周期极小曲面数学建模,在梯度区域使用不同尺寸、不同种类晶胞,共计构建6种晶胞梯度支架(G-2P-4D、P-2D-4G、D-2P-4D、G-2D-4P、P-2G-4D、D-2G-4P),进行力学实验及仿真模拟实验,评估支架的力学性能,通过计算流体动力学仿真得到了支架内流体的流动性能参数。结果与结论:有限元力学仿真和轴向压缩实验表明,P-2G-4D型与P-2D-4G型梯度支架的弹性模量相较高,分别为148.67 MPa和152.1 MPa,能够承受较高的轴向载荷,提高植入物的力学稳态;D-2P-4G型梯度支架应力分布最为均匀,可有效减少应力集中,使得连接函数区域均能够有效传递应力,减少应力遮蔽;G-2D-4P型梯度支架流动速率变化最小,为0.10-0.48 mm/s,渗透率较高,有利于植入后体液在支架内部流动。基于三周期极小曲面的晶胞梯度支架设计为骨软骨支架设计提供了新思路,仿真分析结果也为支架植入人体后的骨整合预测提供了参考。

极小内射模、极小平坦模与某些环

称一个右R-模M是极小平坦的,如果对任一极小左理想I,自然同态M RI→M RR是单的.环R称为左极小遗传的,如果R的每个极小左理想都是投射的.环R称为左极小正则的,如果R的每个极小左理想都是RR的直和项.环R称为左极小凝聚的,如果R的每个极小左理想是有限表现的.给出了极小内射模和极小平坦模的一些刻划,并用极小内射模和极小平坦模刻划了极小遗传环、极小正则环和极小凝聚环.

极小模原理在一类四阶全对称张量不等式中的应用

研究了四阶全对称张量的极小模张量,得到了其极小模张量和极小模的完整分类表达式,并证明了其极小模张量与trace-free分解的等价关系.进一步,利用极小模的非负性证明了在单位球∑^(n+1)中任意的一个极小超曲面上M^(n)上,|▽^(2)h|^(2)≥3/2[S×trh^(4)+n×S-(trh^(3))^(2)-2×S^(2)]+3S(S-n)^(2)/2(n+4),并发现其等号成立时M^(n)包含了∑^(n+1)中所有圆心是球心的大圆及其部分和Clifford环∑^(k)(√k/n)×∑^(n-k)(√n-k/n).

极小种群野生植物坡垒的研究现状和展望

极小种群野生植物因其分布范围狭窄且个体数量稀少,加之解濒技术不完善等随时面临灭绝风险,亟需进行拯救性保护。由于各极小种群野生植物自身生物学特性和致濒机理存在差异,针对特定物种开展基础性研究有助于为其保护和种群复壮提供科学依据。坡垒(Hopea hainanensis)曾是海南热带雨林的关键树种和表征种,但在人类活动和更新困难等因素的影响下,该极小种群野生植物的种群数量急剧减少。尽管已开展了较多研究工作,但资源现状不明、机理性研究缺乏、未来研究重点不清和科研未能有效指导保育实践等问题仍十分突出,长期性、深入性和系统性研究亟待加强。该文在全面检索相关文献的基础上,从生物学特性、自然分布区域、野生种群数量、适应性、就地和迁地保护、人工繁育技术和潜在濒危机制等方面系统回顾了坡垒的研究进展,讨论了极小种群野生植物保育工作中存在的问题和未来的研究重点,并基于目前的研究现状提出具体建议,以期为坡垒的保护和拯救提供参考。

云南省极小种群野生植物拯救保护规划研究

以《云南省极小种群野生植物保护名录(2021版)》收录的101种云南省极小种群野生植物物种为规划研究对象,分析物种数量与分布现状,总结拯救保护成效与存在问题,从保护体系和科研管理支持体系两大领域进行规划研究并提出保障措施,旨在全面提升云南省对极小种群野生植物认识水平和关注度,将极小种群拯救保护作为云南省生态文明建设的重要组成和亮点。

基于最省刻度尺构造极小优美图的图论方法

[目的]利用最省刻度尺的已有研究成果研究极小优美图的构造方法.[方法]对任意正整数n≥2,在长度是n的无刻度直尺上最少刻多少个刻度,就能度量1-n的所有长度,这就是最省刻度的尺子问题.给定正整数n,存在m个整数组成的集合{a_(i)},满足0=a_(1)<a_(2)<…<a_(m)=n,使得任意整数s(0≤s≤n)均可表示成该集合中两个元素的差a_(j)-a_(i),则称{a_(i)}为n上的受限差基.根据极小优美图和受限差基的定义,将极小优美图问题等效为最省刻度尺问题进而得到极小优美图的构造方法.[结果]由n≥5时K n不是优美图和n≥1时图K 4+K n,n是优美图的结论,得到了边数是6至82的极小优美图顶点数的上下界;用构造方法给出了图K_(3)∨K 1,3,n-3 e,K_(3,n)∨K_(3-e)和K_(2,3,n)∨K_(3)-7e的优美标号,从而证明了这三类图都是优美图,并且当0≤n≤9时,K_(3)∨K_(1,3,,n)-3 e和K_(2,3,n)∨K_(3)-7e都是极小优美图,当0≤n≤8时,K_(3,n)∨K_(3-e)都是极小优美图,由此给出了29组最省刻度尺的刻度值.[结论]最省刻度尺可以为构造极小优美图提供新的研究思路.

极小平坦模与极小平坦维数及某些环

本文利用极小子模定义了极小平坦模,进而定义了极小平坦维数,并且利用它们分别刻画了极小IF环、极小半遗传环.

非凸非光滑优化问题的两步惯性Bregman邻近交替线性极小化算法

针对一类非凸非光滑不可分优化问题,该文基于邻近交替线性极小化算法,结合两步惯性外推和Bregman距离提出了一种新的迭代算法.通过构造适当的效益函数,利用Kurdyka-Łojasiewicz性质,证明了所提出算法生成的迭代序列具有收敛性.最后,将该算法应用于稀疏非负矩阵分解、信号恢复、二次分式规划问题,通过数值算例表明了提出算法的有效性.

燃烧机理构建的极小化反应网络方法:C_(2)燃料燃烧

针对目前C_(2)燃料反应机理中存在的诸多问题,本文采用极小化反应网络方法,在特定化学分辨率条件下构建了乙烯、乙烷和乙醇等典型C_(2)燃料的燃烧反应机理.构建的C_(2)单组分机理具有简洁的反应网络,采用可逆反应形式,并对反应方向在形式上进行了统一.在动力学参数方面,采用经典Arrhenius方程(A,Ea)双参数形式,在保证物理意义的同时有利于参数优化.C_(2)机理构建过程中避免了机理简化步骤,能够大幅减少物种数和反应数.动力学模拟结果表明,构建的C_(2)燃烧反应机理在保持较小尺寸的同时有较高的可靠性,并为机理的实际工程应用降低计算成本带来便利.

伪极小内射半模

作为伪内射半模与相对极小内射半模的共同推广,给出伪极小内射半模的定义,并对这一新的半模类进行了研究.证明伪内射半模和相对极小内射半模的部分性质对于伪极小内射半模仍然成立,给出伪极小内射半环的定义并得到部分性质.

不同类型三周期极小曲面对骨支架性能影响的研究进展

目的本综述旨在探讨不同类型TPMS对骨支架性能的影响,为骨支架的构建提供参考。方法通过分析骨缺损的常见并发症及其对治疗的影响,评估当前主要治疗方法的局限性,并重点研究骨支架作为骨移植替代品的潜力和存在的问题。特别关注TPMS结构在骨支架中的应用及其优势,并探讨不同类型TPMS对骨支架性能的具体影响。结果骨缺损治疗过程中常伴随的并发症如骨髓炎和软组织挫伤,使得治疗过程复杂且愈合缓慢,严重影响骨组织结构的完整性。尽管骨支架显示出作为骨移植替代品的潜力,但在边缘设计和组织相容性方面仍存在问题。TPMS结构因其平均曲率为零和可通过数学公式精确表达的特点,在骨支架中的应用显示出较低水平的应力集中,但其对骨支架性能的全面影响尚未得到充分认识。结论TPMS结构在骨支架设计中具有显著优势,但需要进一步研究以全面了解不同类型TPMS对骨支架性能的具体影响,从而推动骨支架技术的发展和临床应用。

三周期极小曲面骨支架微观结构对性能影响的研究进展

目的探究三周期极小曲面的孔隙结构对骨支架力学性能和生物学性能的影响。有助于优化骨支架性能,提高骨支架的生物相容性和力学性能,指导其设计和制备,以促进骨组织的再生和修复。方法以bone scaffold、Triply Periodic Minimal Surface、TPMS、pore等检索词在Pubmed、Web of Science、Elsevier Science Direct等数据库检索2017~2023年的文献;以“骨支架”“三周期极小曲面”“TPMS”“孔隙”为检索词检索中国知网、万方及维普2017~2023年的文献,最终纳入37篇文献进行参考并综述。结果三周期极小曲面结构具有较高的孔隙率,可以提供更多的空间用于细胞内生长和新生血管的形成,这有助于细胞的迁移、增殖和分化,促进骨支架与周围组织的生物活性和生物相容性,机械强度随着孔隙率的增加而下降,但满足松质骨修复的力学性能要求。结论三周期极小曲面结构应用于骨支架的设计中,可以增加骨支架的表面积和孔隙率,促进细胞的附着、生长和新生血管的形成,同时调节骨支架的力学性能,提高骨支架的生物活性和生物相容性,有助于骨组织的修复和再生。

三周期极小曲面骨支架生物学性能研究进展

目的本文旨在探讨TPMS骨支架的生物学性能,为骨支架的构建和应用提供深入的学术基础。方法为详细了解不同类型TPMS对骨支架性能的影响,以“TPMS、triply periodic minimal surface、bone scaffold、Biomechanics、三周期极小曲面、骨支架、生物学”等作为关键词,检索Pub Med、Web of Science、中国知网、万方数据库知识服务平台等数据库。结果TPMS骨支架因其独特的生物性能,如渗透性、比表面积、生物相容性和可降解性等,成为骨缺损修复的热门选择之一。结论TPMS骨支架作为一种有效的骨缺损治疗方法,其生物学性能的研究对于推动临床上骨缺损治疗的发展具有重要意义。

基于MiniSAT的命题极小模型计算方法

计算命题公式的极小模型在人工智能推理系统中是一项必不可少的任务.然而,即使是正CNF(conjunctive normal form)公式,其极小模型的计算和验证都不是易处理的.当前,计算CNF公式极小模型的主要方法之一是将其转换为析取逻辑程序后用回答集程序(answer set programming,ASP)求解器计算其稳定模型回答集.针对计算CNF公式的极小模型的问题,提出一种基于可满足性问题(satisfiability problem,SAT)求解器的计算极小模型的方法MMSAT;然后结合最近基于极小归约的极小模型验证算法CheckMinMR,提出了基于极小模型分解的计算极小模型方法MRSAT;最后对随机生成的大量的3CNF公式和SAT国际竞赛上的部分工业基准测试用例进行测试.实验结果表明:MMSAT和MRSAT对随机3CNF公式和SAT工业测试用例都是有效的,且计算极小模型的速度都明显快于最新版的clingo,并且在SAT工业实例上发现了clingo有计算出错的情况,而MMSAT和MRSAT则更稳定.

极小种群野生植物波叶杜鹃组培快繁体系的构建

【目的】建立极小种群野生植物波叶杜鹃(Rhododendron hemsleyanum)的组培快繁体系,探究其种子萌发、增殖壮苗、生根诱导、移栽基质等不同环节的最佳条件。【方法】选择颗粒饱满、大小基本一致的种子作为萌发材料,探究光暗条件以及不同灭菌预处理对种子萌发的影响。在增殖壮苗和诱导生根试验中,以种苗培养的继代苗为外植体,以WPM为基本培养基,分别采用L9(33)正交试验设计和Box-Behnken试验设计响应面法,研究增殖壮苗和生根诱导的最适条件。在炼苗及移栽试验中,以成功诱导生根的组培苗为材料,炼苗9 d后移栽至5种不同的基质中,分析波叶杜鹃在不同移栽基质中的成活率。【结果】75%乙醇处理1 min+1%NaClO溶液处理10 min的种子萌发效果最好,萌发率为66.67%。种苗生长的最佳培养基为WPM+1.0 mg/L 6-BA;增殖壮苗的最佳培养基为WPM+0.5 mg/L NAA+1.5 mg/L ZT,pH 4.5,增殖系数为3.13。在生根诱导培养基中,横置于培养基表面的茎尖生根良好,植入培养基的茎尖均无不定根形成,且培养40 d时,植入培养基的外植体基部均腐化变黑;最佳生根培养基为1/2 WPM+0.5 mg/L NAA+1.0 mg/L IBA,生根率达88.00%。移栽基质V_(腐殖土)∶V_(珍珠岩)∶V_(蛭石)=2∶1∶1最适合组培苗移栽,成活率达80.00%。【结论】本研究成功构建了波叶杜鹃的组培快繁体系,为其他杜鹃花科木本植物的组织培养提供了参考,也为今后开展回归引种、复壮野生种群和合理开发利用奠定基础。

和目标函数具有相同局部极小点的打洞函数

打洞函数方法作为求解全局优化问题的一种有效方法,其跳出局部极值的能力深受打洞函数性质的影响。随着实际优化问题的复杂化,其对应的打洞函数形式更加复杂。因此,构造形式简单且性质良好的打洞函数是打洞函数方法的主要研究目标之一。为了提高打洞函数方法求解多峰函数的效率,提出了一个新型的打洞函数,其局部极小点不仅是比目标函数当前局部极小点更优的可行点,同时也是更优的局部极小点,即打洞函数和目标函数具有相同的局部极小点。于是,只需极小化打洞函数即可直接求得比目标函数更优的局部极小点。基于此特点,设计了一个新的打洞函数算法,该算法改进了传统打洞函数法的算法框架,克服了交替极小化目标函数和打洞函数的局面,有效地减少了局部寻优的次数,加快了全局寻优的速度。理论分析和数值实验验证了算法的可行性和有效性。

功能梯度三周期极小曲面静动态力学特性

功能梯度设计能够有效提高结构的力学特性及吸能性能.为探讨功能梯度极小曲面结构在静动态载荷下的力学响应以及梯度壁厚分布方式对其力学特性的影响规律,构建了包含线性梯度和多种非线性梯度(对数梯度、Sigmoid梯度以及指数梯度)Gyroid结构,通过3D打印光敏树脂制备样件开展了准静态压缩试验,采用LS-DYNA构建仿真模型并与试验结果对比,验证了仿真方法的有效性.研究发现,功能梯度壁厚分布方式显著影响结构力学性能及变形模式.在准静态压缩下,功能梯度结构呈现逐层压溃的变形模式,在接触端产生局部的致密化带,这一模式导致梯度结构吸能特性有一定提升.基于准静态测试数据以及试验变形模式分析,构建了Gibson-Ashby模型,揭示了均质结构弹性模量和屈服强度随等效密度的变化规律;利用该Gibson-Ashby模型,预测了功能梯度结构屈服强度,并构建等应力模型预测了梯度结构的弹性模量,预测结果与实验值具有良好的一致性.对于其动态力学性能,构建了4种冲击速度仿真模型,深入探讨不同冲击速度对梯度结构力学性能的影响规律.功能梯度结构在高速冲击下,由于其壁厚逐层递增的特性,其局部压溃现象更为明显,导致其在高速冲击下的致密化应变显著增大,其吸能特性也有所提升.其中,对数梯度结构具有最高的屈服强度,而Sigmoid梯度结构具有最高的平均平台应力和吸能特性,其比吸能特性为13.01 J/g,相较于相对密度为45%的均质结构而言提升了45%.此外,基于刚性-完美塑性-锁定模型对梯度结构的动态平台应力进行拟合预测,拟合结果与仿真结果吻合度较高,为预测功能梯度结构的动态力学响应提供了计算方法.

径向梯度三周期极小曲面骨小梁支架结构设计与力学性能分析

背景:传统骨植入物的弹性模量较大,与人体骨弹性模量不匹配,会引起应力遮挡效应,从而导致骨吸收。径向梯度三周期极小曲面骨小梁支架具有与人体松质骨匹配的弹性模量,且屈服强度大于人体皮质骨屈服强度,为骨支架设计提供了一种新的选择。目的:通过隐式曲面法构建径向梯度三周期极小曲面结构,采用激光选区熔化技术制备样件,进行准静态压缩实验,得到力学性能与人体骨骼匹配的骨小梁支架。方法:通过隐式曲面法,建立G型、Ⅰ型、P型和D型4种径向梯度三周期极小曲面骨小梁支架;采用激光选区熔化技术制备样件,观测成型样件的表面形貌,评估成型质量,进行准静态压缩实验,评估样件的力学性能。结果与结论:准静态压缩实验结果表明,对比4种径向梯度三周期极小曲面支架,G支架平台应力波动小,没有出现失效断裂,塑性最好;对45%,55%和65%3种孔隙率G支架的力学性能进行分析,发现55%孔隙率G支架的弹性模量在人体松质骨的弹性模量范围内(0.022-3.7 GPa),屈服强度接近人体皮质骨最大屈服强度(187.7-222.3 MPa)。结果显示,55%孔隙率的G型径向梯度三周期极小曲面骨小梁支架能够降低应力遮挡效应,承受较高人体载荷,提高植入物的稳定性,延长植入物的使用寿命。

含有Dirac位势的非线性S-P方程的约束极小元

该文研究了一类含有Dirac位势的非线性Schrödinger-Poisson方程的约束变分问题,在一定的参数和指标假设条件下,证明了约束极小元的存在性,推广了文献[2]中的相关结论.

3D打印三周期极小曲面多孔钽仿生骨支架结构设计及力学性能研究

为了实现植入物与人体骨在生物力学和细胞相容性方面的匹配,综合评价了钽点阵结构的力学性能和渗透性能,以寻求可应用于钽多孔骨支架的最佳点阵结构。基于三周期极小曲面的不同建模方法,设计了6种类型的单元体结构,通过选区激光熔化工艺制备了相关钽点阵结构试样。通过准静态压缩试验获得点阵结构的力学性能,并记录破坏过程;基于有限元软件Abaqus建立相对应的压缩模型,获取压缩过程中应力应变的变化;利用COMSOL软件对点阵结构的渗透性能进行模拟分析。结果表明:片状结构的弹性模量、屈服强度和能量吸收均高于杆状结构,渗透率则低于杆状结构;G型和F-KS型杆状结构在50%应变下出现了脆性断裂的裂口;6种钽点阵结构的弹性模量为3.8~6.1 GPa,屈服强度为47~107 MPa,介于皮质骨和松质骨的范围内;6种结构的渗透率为6.5×10^(-10)~3.97×10^(-9)m^(2),均在骨小梁的渗透率范围内。研究结果表明,所设计的钽点阵结构适用于骨支架,综合性能最好的是G型片状结构。