镍基高温合金反重力铸造压力曲线设计与验证

针对镍基高温合金反重力铸造工艺中传统压力曲线设计方法的不足,充分考虑铸件沿充型方向的变截面结构特征,通过CAD软件的二次开发,实现铸件截面积的自动计算,以定量化描述铸件的截面变化特征。基于伯努利方程和流量守恒方程,推导出充型压力与金属液面上升速度之间的关系,提出基于铸件截面积自动计算的新型压力曲线设计方法。在此基础上,对镍基高温合金铸件的反重力铸造过程进行数值分析。充型模拟结果表明:与传统压力曲线设计方法相比,新型设计方法确定的压力曲线能使最小截面处充型速度峰值由0.611 m/s降至0.439 m/s,降幅达28.15%,有效避免金属液震荡和飞溅;同时可缩短充型时间,确保金属液快速平稳充型。水力学实验和浇注实验表明,新型压力曲线的充型液面更平稳,能有效抑制铸造缺陷,证明新型压力曲线设计方法的有效性,为合理设计反重力压力曲线提供依据。

反重力跑台在踝关节镜下外侧韧带修补术后早期应用的临床疗效

目的分析早期应用反重力跑台对踝关节镜下外侧韧带修补术后患者功能恢复的影响。方法纳入2020年8月至2023年8月在南京医科大学附属苏州医院骨科与运动医学中心行踝关节外侧韧带修补术的患者36例为研究对象,使用随机数表法分为研究组和对照组,各18例。对照组术后采用常规训练,研究组术后采用常规训练联合反重力跑台训练。术后6个月,对比两组患者的疼痛评分、功能评分、平衡功能及踝关节肌力恢复情况。结果术后6个月,研究组疼痛评分、踝关节星状偏移测试(star excursion balance test,SEBT)差值及踝关节外翻、跖屈肌力缺失均低于对照组,踝关节Kofoed评分高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论踝关节韧带修补术后早期应用反重力跑台进行训练,可以缓解患者疼痛,提高患者下肢运动功能及平衡功能,有助于患者外翻及跖屈肌力恢复。

铝合金大型薄壁平板件反重力铸造技术要点探讨

本文主要探讨了铝合金大型薄壁平板件反重力铸造技术的要点。首先,介绍了铝合金薄壁平板件在航空航天领域的重要应用和挑战。其次,介绍了模拟仿真技术在反重力铸造中的应用。随后,分析了传统铸造工艺中出现的问题,包括材料性能不稳定、组织缺陷以及壁厚不均匀、加工工艺复杂等。接着,详细介绍了低压铸造、真空吸铸、差压铸造、调压铸造、射压铸造技术、等温引射铸造技术和液态金属电磁悬浮技术等新型反重力铸造技术的原理和应用情况。最后,总结了本文的研究成果,并指出了未来铝合金大型薄壁平板件反重力铸造技术研究的方向和挑战。本文的研究结果对提高铝合金大型薄壁平板件的铸造质量和效率,推动铸造技术的发展和创新具有重要的意义。

精密铸件反重力铸造凝固组织与缺陷控制研究进展

镍基高温合金、钛合金和铝镁合金等精密铸件是航空航天重大装备中重要的热端部件,目前,更高的使用温度、更大的构效比和更高的机动性等航空航天装备建设的需求,促使精密铸件向大型化、复杂化和薄壁化方向发展。反重力铸造技术具有充型稳定、压力可控等优点,是生产优质精密铸件的理想方法。早在20世纪70年代,国外就能够利用反重力精密铸造技术制造大型精密铸件。近年来,我国一些高校和研究院所也相继在反重力铸造方面开展了大量研究,在铝镁轻合金方面积累了大量经验,也具备了小批量生产能力。目前,国内的产品技术水平与国外还有一定的差距,特别是在高温合金反重力铸造方面,国内还处于起步阶段。在精密铸造过程中,疏松、裂纹、变形和尺寸超差等各类铸造缺陷的形成严重影响了铸件的使用性能,降低了铸造产品的合格率。基于此,结合反重力铸造工艺原理及技术特点,概述了反重力铸造技术的应用现状,详细综述了精密铸件反重力铸造过程中组织、缺陷的形成规律和重要的铸造缺陷预测模型,并对反重力铸造技术的发展趋势进行展望。

反重力跑步机步行训练对半月板损伤术后患者足底压力的影响

目的 探究反重力跑步机步行训练对半月板损伤术后患者足底压力的影响。方法 招募膝关节半月板损伤术后患者40例,按照随机数表法分为常规治疗组和联合治疗组,每组各20例。常规治疗组进行常规康复治疗,联合治疗组在常规康复治疗的基础上增加反重力跑步机步行训练。治疗4周后,观察两组治疗前后Lysholm评分的变化;利用EMED足底压力分析设备对两组研究对象足底压力相关指标(最大受力、峰值压力、接触面积)进行分析和比较。结果 康复治疗后,两组Lysholm评分均较治疗前明显提高(P<0.05),且联合治疗组Lysholm评分亦优于常规组,差异有统计学意义(P<0.05)。最大受力比较结果显示,常规治疗组患侧后足、第1趾和第3~5趾最大受力均小于健侧,MH3、MH4的最大受力均大于健侧,联合治疗组患侧后足、MH1和第2趾区的最大受力均大于常规治疗组(P<0.05)。峰值压力比较结果显示,常规治疗组患者健侧的第1趾峰值压力大于联合治疗组;而组内患侧和健侧比较显示,常规治疗组患者患侧后足和第3~5趾的峰值压力小于健侧,患者患侧MH4的峰值压力大于健侧,联合治疗组患者患侧的后足和第1趾的峰值压力均小于健侧。接触面积比较显示,常规治疗组患者患侧的后足、MH1、第1趾和第3~5趾的接触面积均小于健侧。结论 常规康复联合反重力跑步机步行训练对膝半月板损伤术后的患者具有显著疗效,优于常规治疗方法,可以提高治疗后Lysholm评分,使其足底压力分布更接近正常状态,这为该类患者的康复治疗提供了新的思路。

反重力跑台系统的倒走训练结合常规腰背核心训练治疗非特异性腰痛的效果研究

背景近年来非特异性腰痛发病率越来越高,常规治疗方法的效果持续时间短,症状容易反弹,对患者身心造成极大的影响。目的探讨反重力跑台系统的倒走训练结合常规腰背核心训练治疗非特异性腰痛的效果。方法将2022年7—12月在复旦大学附属中山医院康复医学中心就诊的40例非特异性腰痛患者按随机数字表法分为试验组(20例)和对照组(20例)。对照组接受常规的腰背部核心训练,试验组在对照组基础上利用反重力跑台系统进行倒走训练。分别在治疗前和治疗4周后对两组患者的Oswestry功能障碍指数(ODI)、视觉模拟评分(VAS)和腰背行为量表(BPS)评分进行评定。结果治疗前两组ODI、VAS和BPS评分比较,差异均无统计学意义(P>0.05);治疗4周后,两组患者的ODI、VAS和BPS评分均较治疗前下降,且试验组的ODI、VAS和BPS评分低于对照组(P<0.05);两组各评分治疗前后差值比较,差异有统计学意义(P<0.05)。结论反重力跑台系统的倒走训练对于改善非特异性腰痛患者疼痛程度、腰背整体状态效果确切,值得临床推广。

反重力跑台减重设备对髋关节置换术后患者运动功能和慢性疼痛的效果研究

目的:探讨反重力跑台减重设备对髋关节置换术后患者运动功能和慢性疼痛的效果。方法:选取医院收治的86例行髋关节置换术的患者,按照随机数表法将其分为观察组和对照组,每组43例。对照组患者术后实施常规功能康复训练,观察组在对照组康复训练基础上增加反重力跑台训练,对比两组患者术后运动功能的巴塞尔(Barthel)指数、髋关节功能(Harris)评分、疼痛情况以及并发症发生率。结果:两组患者治疗后1个月和3个月时Barthel指数、Harris评分明显升高,治疗后3个月明显高于治疗后1个月和治疗前,且观察组高于对照组,差异有统计学意义(t_(Barthel指数)=2.970,t=3.234;t_(Harris评分)=3.433,t=2.057;P<0.05);两组患者治疗前视觉模拟量表(VAS)评分对比差异无统计学意义,治疗后1个月和3个月时两组患者VAS评分明显降低,治疗后3个月明显低于治疗后1个月和治疗前,且观察组低于对照组,差异有统计学意义(t=3.084,t=2.327;P<0.05;观察组患者慢性疼痛发生率明显低于对照组,差异有统计学意义(x^(2)=6.541,P<0.05);观察组患者并发症发生率明显低于对照组,差异有统计学意义(x^(2)=3.980,P<0.05)。结论:髋关节置换术后患者在常规功能康复训练基础上增加反重力跑台训练能够进一步提升患者运动功能,减轻疼痛感和慢性疼痛发生率,且安全性较高。

反重力跑台训练在股骨干骨折加压钢板螺钉内固定术后康复治疗中的应用

目的:探讨反重力跑台训练在股骨干骨折加压钢板螺钉内固定术后康复治疗中的应用价值。方法:将58例行加压钢板螺钉内固定术后4周的股骨干骨折患者随机分为常规康复组和联合康复组,每组29例。常规康复组采用手法、运动疗法和物理疗法进行康复治疗,联合康复组在常规康复组干预措施基础上采用反重力跑台训练;均每周治疗5次,每次20 min,共治疗4周。记录并比较治疗前和治疗结束后2组患者N端骨钙素、Ⅰ型前胶原N端前肽(N-terminal propeptide of typeⅠprocollagen,PINP)、β-Ⅰ型胶原羧基端肽(β-C-terminal telopeptide of typeⅠcollagen,β-CTX)血清含量及美国特种外科医院(Hospital for Special Surgery,HSS)膝关节评分和骨痂生长评分。结果:(1)N端骨钙素血清含量。治疗结束后,2组患者N端骨钙素血清含量均高于治疗前[(10.07±2.12)ng·mL^(-1),(13.10±1.23)ng·mL^(-1),t=-6.660,P=0.000;(9.69±2.11)ng·mL^(-1),(11.93±1.89)ng·mL^(-1),t=-4.267,P=0.000],联合康复组患者N端骨钙素血清含量高于常规康复组(t=-2.798,P=0.007)。(2)PINP血清含量。治疗结束后,2组患者PINP血清含量均高于治疗前[(43.79±7.79)ng·mL^(-1),(72.52±5.03)ng·mL^(-1),t=-16.673,P=0.000;(46.3±10.76)ng·mL^(-1),(65.76±9.37)ng·mL^(-1),t=-7.339,P=0.000],联合康复组患者PINP血清含量高于常规康复组(t=-3.421,P=0.001)。(3)β-CTX血清含量。治疗结束后,2组患者β-CTX血清含量均低于治疗前[(772.93±18.29)pg·mL^(-1),(727.76±16.19)pg·mL^(-1),t=9.930,P=0.000;(765.38±25.76)pg·mL^(-1),(744.07±25.29)pg·mL^(-1),t=3.179,P=0.002],联合康复组患者β-CTX血清含量低于常规康复组(t=2.925,P=0.005)。(4)HSS膝关节评分。治疗结束后,2组患者HSS膝关节评分均高于治疗前[(63.04±6.75)分,(85.20±7.72)分,t=-8.781,P=0.000;(66.86±8.12)分,(80.14±6.24)分,t=-10.015,P=0.000],联合康复组患者HSS膝关节评分高于常规康复组(t=-2.748,P=0.008)。(5)骨痂生长评分。治疗结束后,2组患者骨痂生长评分均高于治疗前[(0.72±0.45)分,(2.03±0.68)分,t=-0.821,P=0.000;(0.76±0.58)分,(1.55±0.51)分,t=-5.567,P=0.000],联合康复组患者骨痂生长评分高于常规康复组(t=-3.065,P=0.003)。结论:在股骨干骨折加压钢板螺钉内固定术后康复治疗中应用反重力跑台训练,可促进骨折愈合,有利于改善膝关节功能。

有色合金复杂薄壁铸件反重力铸造技术的发展和展望

对复杂薄壁铸件的基本概念及特征进行了介绍,并综述了有色合金复杂薄壁铸件反重力铸造技术的研究现状,对真空吸铸、低压铸造和差压铸造反重力铸造技术的工艺原理、发展概况、特点和应用进行了介绍,并对它们的特性和适用性作了比较,展望了未来反重力铸造技术的发展趋势。

核幔成矿物质(流体)的反重力迁移——地幔热柱多级演化成矿作用

地壳中矿床分布极不均匀 ,这与地球的形成与演化密切相关。在地球演化的早期 ,由于在引力收缩和热力膨胀的统一作用支配下 ,放射性、卤族、稀有、稀土元素及碱金属向上迁移 ,而贵金属、有色、铁族、铂族等密度较大的元素则有逐渐向地核聚集的趋势 ,以至于铁、镍、金等元素主要聚集在地核之中。但是 ,在地球形成圈层结构的同时 ,由于地球内外温度差、压力差、粘度差等的存在 ,导致地球发生以地幔热柱多级演化为主要形式的垂向物质运动 ,两者互为依存 ,并构成幔壳运动的原动力。地幔热柱多级演化沟通了深部矿质的迁移通道 ,聚集在地核及核幔界面上的气态金等重元素得以作为地幔热柱的热物质流 ,呈反重力迁移至岩石圈 ,并进而以气 液态向近地表迁移 ,在有利的构造扩容带中聚集成矿。这可能是金银铜铅锌等多种元素的重要成矿作用方式。

智能控制的真空差压反重力铸造工艺参数优化

对智能控制的真空差压反重力铸造的真空度、充型压力、升压时间和结晶压力等主要工艺参数进行了优化分析。研究结果表明,这些参数对薄壁铸件充型能力影响程度的大小依次为升压时间、结晶压力、真空度、充型压力。缩短升压时间,充型能力会大大提高;增大结晶压力,金属液在凝固阶段的补缩作用得到加强,充型能力增强;真空度越高,铸型中的反压就越小,充型能力提高;充型压力增大,充型的初始动量变大,有利于增强金属液对薄壁铸件的充填。

基于反重力跑台训练系统的双重运动任务训练对脑卒中患者平衡功能的效果

目的观察采用反重力跑台训练系统进行双重运动任务训练对脑卒中患者运动及平衡功能的影响。方法 2016年1月至2017年6月,脑卒中偏瘫患者30例随机为对照组(n=15)和试验组(n=15)。两组均接受常规物理治疗,对照组进行反重力跑台步行训练,试验组利用反重力跑台训练系统进行双重运动任务训练,共4周。训练前后采用平衡功能检测训练系统评定平衡功能,同时采用Fugl-Meyer评定量表下肢部分(FMA-L)、Berg平衡量表(BBS)和改良Barthel指数(MBI)进行评定。结果训练后,试验组X方向最大动摇径(Rx)、Y方向最大动摇径(Ry)和包络面积(RecArea)均显著下降(t>4.719, P <0.001),对照组RecArea显著下降(t=5.069, P <0.001),试验组Ry和RecArea低于对照组(t>2.288, P <0.05)。治疗后,两组FMA-L、BBS和MBI评分均显著改善(t> 7.316, P <0.001),试验组优于对照组(t> 2.322, P <0.05)。结论双重运动任务训练有助于脑卒中偏瘫患者运动及平衡功能恢复,提高日常生活活动能力。

低压差压调压一体化反重力铸造装备技术研究

低压铸造、差压铸造及调压铸造等反重力铸造装备技术已在实际生产中得到广泛应用,但多数此类设备功能单一,无法在同一台设备上实现多种功能。本文作者通过对设备主体、多功能气路控制系统、电控系统的结构设计,以及高性能数字式组合阀及相关控制软件等关键技术的研发,完成了低压铸造、差压铸造及调压铸造一体化反重力铸造装备技术的研究。生产实践证明,该装备技术不仅可满足多元化铸件产品的研制与生产,且具有压差控制精度高、操作安全可靠等特点。

薄壁件反重力铸造中的充填流体形态

通过水力模拟实验，采用快速摄影和录像记录，对薄壁件反重力充型过程进行了实验研究，提供了板类铸件反重力充型的充填流体形态信息，深化了对各类反重力铸造方法的认识，为正确分析铸件凝固组织和铸造缺陷提供了帮助。最后，从流体力学射流理论的角度，讨论了反重力充型过程中充填形态的形成原因和影响因素。

Fuzzy-PID在反重力铸造液面加压控制系统中的应用

由于反重力铸造过程的时滞性、不确定性、复杂性,难以建立精确的数学模型。因此采用不依赖于数学模型的PID控制算法,而传统PID存在动态性能差、稳定恢复时间长、容易出现超调的缺点。为了实现对复杂系统的精确控制,引入Fuzzy控制,将二者结合起来,设计了Fuzzy-PID混合控制算法。该控制算法继承了PID控制无静差、静态性能好的特点,同时又兼有Fuzzy控制适应能力强,动态性能好的优势。实践证明,该控制算法对参数变化适应性好,抗干扰能力强,适合应用在反重力铸造液面加压控制系统中,并取得了良好的控制效果。

TiAl合金反重力铸造用陶瓷型壳的调整

在真空反重力铸造过程中,熔融的TiAl合金是通过两真空腔体的压力差压入陶瓷型壳中的。因此,真空反重力铸造过程中型壳必须具有良好的透气性和必要的强度。实验表明,在料浆中加入少量糊精可以明显增加型壳的透气性,在型壳制作的过程中通过加入纤维可增强其强度。利用这种型壳,通过反重力低压真空铸造出的TiAl增压器涡轮的叶片尖端厚度可薄至0.5mm。

A357铝合金复杂薄壁铸件的反重力铸造研究

研制了一种反重力铸造设备,采用模糊智能控制,具有优越的充型条件和凝固条件。利用自制的反重力设备铸造了A357铝合金复杂薄壁铸件。结果表明,智能控制下的反重力铸造设备运行良好,控制可靠;铸造的铝合金复杂薄壁铸件充型完整,晶粒细小,组织致密,实现了精确成形和组织控制的一体化。

基于智能控制的真空变压反重力铸造设备的研究

研究了一种新型的反重力铸造法———真空变压反重力铸造,采用参数自整定模糊智能控制的真空状态下充型、高压下结晶的工艺原理,即充型和结晶是在不同的压力下进行,具有优越的充型流体力学和凝固力学条件。利用自制的真空变压反重力设备分别铸造了0 8mm、1 5mm、2mm的铝合金薄壁铸件。结果表明,智能控制下的真空变压反重力铸造设备运行良好,控制可靠;铸造的铝合金薄壁铸件充型完整,晶粒细小,组织致密。适于生产1mm以下的薄壁铸件。

大型分体式反重力铸造设备的研制

介绍了自行研制的大型分体式反重力铸造设备,该设备有效地解决了生产超大、超重大型复杂薄壁铸件时存在的问题,其控制系统具有较高的控制精度和可靠性。

多功能铝合金反重力铸造装备的研制

为提高生产铝合金铸件的反重力铸造装备的实用性,减少重复投资,研制了多功能铝合金铸件反重力铸造装备。该装备主体采用上下罐结构,控制系统使用模糊化处理的积分分离PID算法作为控制方案,数字组合调节阀作为气路系统的执行机构。控制系统与装备主体相结合,可以实现低压铸造、差压铸造和调压铸造3种反重力铸造方法,提高了反重力铸造设备的实用性。