血管体外应力培养系统:一种新的血管生物力学实验模型

本文设计并建立一种新型的血管体外应力培养系统,分别施加定常流与脉动流,检测其运行稳定性后,将猪颈总动脉进行体外培养7d,采用组织形态学方法结合计算机图像分析与透射电镜技术,评价培养动脉的状态。结果表明,颈外动脉进行体外培养7d仍然存活,血管几何形态结构与细胞超微结构基本正常。本系统能够提供多种较为稳定的应力培养条件,为血管生物力学和血管组织工程研究提供了一种有效的实验模型。

迷宫密封-转子系统非线性动力学模型及求解

迷宫密封广泛应用于各种旋转机械,研究密封内流体与转子的相互作用,对系统稳定性分析有重要意义。利用双控制体模型给出迷宫密封内不可压缩流场的控制方程,并用Jeffcot模型对转子-密封系统建模,求解此非线性动力模型得到系统转子位移与密封腔内压强的数值解。以不平衡转子-密封系统为例,计算分析系统非线性动力特性,并用Hopf分岔图与Poincare截面图进行直观表示。结果表明减小转子质量偏心对提高系统稳定性有较大影响。

多体系统动力学方程的无违约数值计算方法

多体系统动力学方程为3阶微分代数方程,已有的约束违约稳定法存在位移违约问题,数值仿真准确性和稳定性不足。本文将求解高阶微分代数方程的降阶理论、ε嵌入处理方式与隐式龙格库塔法相结合,提出了直接满足位移约束条件的多体系统动力学方程的无违约算法,避免了约束违约问题。该方法先将多体动力学方程转化为2阶微分代数方程,并与位移约束方程联立;再应用ε嵌入隐式龙格库塔法进行数值求解。应用两种方法分别对单摆机构进行数值仿真,结果表明本文的方法不仅能适应较大步长,且准确性和稳定性均优于约束违约稳定法。

多体系统动力学方程的基于离散零空间理论的Newmark积分算法

考虑到多体系统动力学方程的数值计算方法是系统动力学分析的基础,提出一种基于离散零空间理论的Newmark积分算法。应用Newmark积分框架对多体系统动力学方程在时域上进行离散,通过离散零空间矩阵消去动力学方程中的拉格朗日乘子项,建立离散的达朗贝尔动力学方程,采用局部结点参数化进一步获得降维的达朗贝尔动力学方程。以空间双摆为算例,数值结果表明:该算法能够在实现系统降维、提高计算效率的同时,进行有效的数值分析,约束违约很小。

基于虚拟样机技术的舵系统动力学仿真研究

针对某型导弹舵系统研制过程中的技术难题,提出利用机械动力学分析软件ADAMS和控制系统仿真软件MATLAB联合建立舵系统动力学虚拟样机模型的方法,使用地面物理试验数据校正了该虚拟样机模型,通过大量的虚拟试验预估了复杂环境下舵系统的展开性能、锁紧性能以及操纵稳定性能,获得了较为完整的虚拟试验数据,为该舵系统设计提供了一定的基础技术支持。

约束多体系统动力学分析的改进的离散零空间算法

通过对已有离散零空间矩阵计算方法的改进,构造了改进的离散零空间等效变换公式,该公式可不依赖于特定的积分方法,能简洁、方便的与多种数值积分方法相结合。基于改进公式,提出了改进的离散零空间算法框架,并将该框架与一般变分积分法结合,构造了约束多体系统动力学分析的改进的离散零空间算法。通过曲柄滑块机构的数值实验,验证了改进的离散零空间等效变换公式的正确性,示例了其与数值积分算法的良好结合性,说明了改进算法的可行性和有效性。

粘弹性阻尼减振元件的动力学建模及工程应用

对于广泛应用于工程结构减振的阻尼材料,由于其阻尼特性随频率而改变,不能将阻尼力表示为正比于运动速度的简单关系,因而不便于使用商用有限元软件进行动力学分析。结合非粘性阻尼的等效算法和结构动力学模型的缩聚技术,提出了一种含粘弹性阻尼材料的减振元件的动力学建模方案。在比较准确表征阻尼材料频变特性的前提下,能够将减振元件方便、高效地加入到整体结构模型中,并且可以用常规的通用有限元程序进行动力学分析。文中的算例之一验证了缩聚后减振元件动刚度特性的精度。另一算例则表明该方法已经可以应用于框架式火箭-卫星减振适配器设计等具体的工程应用。

颅内压与脑血管动力学参数关系研究

许多脑血管疾病都伴有颅内压升高的现象,颅内高压又会引发脑疝危及生命,本文在对颅内血管床整体分析的基础上,通过建立脑循环血液动力学集中参数模型的方法来研究颅内压与颅内血管参数的关系,在此模型的基础上得到了状态方程并给出了求解方法。通过对方程解的分析得到一些关系图,与实验数据比较发现理论计算结果可以反映临床的一些现象,为临床元创监测颅内压提供一个新思路。

碰摩转子系统的动力学行为研究

以基于Hertz接触理论的非线性碰摩模型 ,对碰摩转子系统的动力学行为进行了深入研究。从中发现其内在演化规律等。

油叶型轴承—不平衡转子系统的非线性动力学分析

基于变分法提出了一个求解雷诺边界条件下有限长轴承油膜力的快速算法,用此算法对一个三油叶不平衡轴承—转子系统的非线性动力学行为进行了一系列的分析。数值模拟的结果显示了转子由稳定的同步涡动分岔为半频油膜涡动继而变为油膜振荡的失稳过程,还分析了轴承形状、轴承间隙、转子的质量大小、质量偏心位置等参数对转子运动的影响,提出了如何通过调节这些参数来提高转子系统稳定性的方法。

开放剪切流空间全局动力学与空间相位斑图间的关系

开放流动空间动力学可基于两类全局能量关系式进行研究;而空间相位斑图则可通过互谱空间演化加以测定。全局能量关系式以时间Fourier系数的形式建立流场任意两点间速度脉动能量间的关系,籍此可定义全局意义上的线性、非线性和线性-非线性机制。基于轴对称剪切流、变密度轴对称圆射流以及平面对称剪切流的实验发现:轴对称旋涡结构的配对由线性、线性-非线性机制表征,对应有序空间相位斑图;并且能量可通过线性- 非线性机制在具有相同相速度的扰动间传递。螺旋结构由线性机制表征,对应有序相位斑图。全局自激励振荡由非线性的能量共振表征,对应无序相位斑图。籍此,有序空间相位斑图对应线性和线性-非线性机制;而混沌相位斑图则对应非线性机制。

中医针刺过程中针体受力的动态监测系统研制

针刺手法是决定中医针灸疗效的关键 ,由于技术上的原因以前关于针灸手法的研究都只能根据医生和病人的感觉与经验来确定 ,这严重阻碍了针灸现代化和国际化的进程。应用现代集成传感技术和生物力学原理 ,研制一套能在人活体上测试各种针刺手法并能感受施针者和受针者相互作用力的检测系统。通过临床实际操作 ,记录到了均匀捻转和均匀提插手法的针体受力波形 ,从而实现了在针刺过程中对针上作用力的定量与客观化的实时检测。为提高临床针刺效果及针灸经络的定量化研究提供一种新的实验手段和分析方法。

冲击载荷下混凝土动态力学性能研究进展

系统总结了国内外研究者在混凝土动态抗压强度、抗拉强度和平板冲击实验研究方面所取得的最新进展,在此基础上分析了适用于冲击问题的混凝土本构模型的构建要素。对有代表性的用于数值模拟冲击问题的几个混凝土本构模型,如J-H模型、Forrestal模型、RHT模型和Malvar模型等。从极限面、状态方程以及损伤的定义及其演化等方面进行了深入分析,据此分析总结了混凝土动态本构模型的研究状况及发展趋势。

穴区肥大细胞功能与针刺缓解急性佐剂性关节炎大鼠疼痛效应的关系

目的:通过观察针刺镇痛效应与穴位区肥大细胞脱颗粒率的变化,研究针刺效应与穴位局部的肥大细胞功能之间的关系。方法:58只SD雄性大鼠随机分为正常组、模型组、留针组(仅留置针体在穴位处)、电针(EA,2/100Hz,0.5/1.0/1.5mA,“足三里”)组和手针(MA)组,在急性佐剂性关节炎(AA,完全弗氏佐剂0.05mL注射于动物踝关节)大鼠模型上,采用辐射热缩爪反射的方法,以大鼠缩爪反射的潜伏期为观察指标,比较电针、手针和留针组的镇痛效果。将穴位区的组织块制成石蜡切片,用甲苯胺蓝特殊染色法染色,观察其中肥大细胞变化的情况。结果:电针和手针对AA大鼠都有很明显的镇痛效应(与留针组比较P<0.01),而留针组无效(与模型组比较P>0.05),其中手针穴位处的效果更明显于电针。同时,电针和手针组的组织切片中肥大细胞脱颗粒率明显高于留针组(P<0.01)。结论:穴位组织中的肥大细胞在针刺镇痛效应的产生过程中起着重要作用,肥大细胞脱颗粒参与了针刺镇痛效应中针刺信号从穴位向靶器官传输与转换的过程。

中医屈指推法的生物力学建模及分析

背景:推拿医学发展趋势是逐步摆脱单纯经验化的模式,走向客观化、精确化、量化和个体化,使推拿医师能控制手法的力量、时间、方向、频率等各项指标。目的:建立中医一指禅推法(屈指)的生物力学模型,探索在体情况下无0法无创检测的关节作用力的计算方法。方法:采用摄像技术,采集一指禅推法(屈指)的运动学数据,同时利用FZ-I型中医推拿手法测力分析仪采集作用力数据,依此建立手法的生物力学模型并计算各主要关节的作用力。结果与结论:建立了4杆件、5结点的中医一指禅推法(屈指)生物力学模型,计算得到了拇指指间关节、拇指掌指关节、腕关节和肘关节的作用力,分析了各关节在手法运动中的作用,与操作医师的实际感受一致。提示由中医一指禅推法(屈指)的生物力学模型可计算推拿过程中各关节的作用力,可为手法教学和研究提供一定的帮助。

粘弹性结构动力学分析的等效粘性阻尼算法

分析粘弹性材料结构的振动,通常采用积分-微分形式的运动方程,有别于结构动力学中经常采用的 K—C—M形式的运动方程。因此分析者往往需要编制专用程序,从而增加成本,降低效率。建立了一组与积分-微分 形式等效的K—C—M形式的运动方程,使得粘弹性结构的动力学分析可以直接利用通用的FEM程序,而不必作任何 修改和扩充。

中医推拿和血液动力学(英文)

目的建立血液动力学模型研究解释中医推拿摆动类手法(捆衮法和振法)的机制。方法用脉动血流通过有轴向运动缓变狭窄血管的模型模拟捆衮法.控制血流的基本方程是Navier-Stokes方程.用组织压动态变化对毛细血管和组织物质交换产生影响的模型模拟振法.毛细血管血流服从Stokes方程,边界条件满足Starling定律,组织压随振法发生动态变化。结果实试捆衮法时,动脉血流速发生变化,平均血流量增加;实施振法时,毛细血管内血液表观粘度减少。结论以上结果可用以解释中医推拿摆动类手法(捆衮法和振法)的”活血化瘀”机制。

颅内压及腰区脑脊液压的脉动值与平均值关系

颅内压由于心博、呼吸、以及神经调节等的影响而出现波动。传统的颅内压(Intracranialpressure,ICP)研究多停留在静态压及相关因素的分析,注重于对颅内压平均值的监护,对其脉动成分的变化及规律研究很少。本研究工作由两部分组成动物实验和理论分析。在动物实验中,以狗为实验对象,研究在不同颅内压水平下颅内压波形的变化及其规律。通过14条狗安置硬膜外球囊并注液制成颅高压模型,通过改变球囊内液体量改变颅压和颅内容积,由压力传感器持续记录脑室内压和腰区脑脊液压(Lumbarcerebrospinalfluidpressure,LCP)。结果发现随着颅内压平均值的持续增高,颅内压脉动值也相应增高,两者间呈线性关系。当排空球囊内液体后再次注入液体时,颅内压脉动值和平均值线性关系的斜率比第一次大。腰区脑脊液压的情况与颅内压一致。由此可见,颅内压及腰区脑脊液压脉动值和平均值两者间呈线性关系,且其斜率反映了颅内自调节功能的程度高低。

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征模型鼠软腭的力学重建

目的 研究阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征 (OSAHS)咽腔呼吸压力对软腭力学特性的影响。方法 用SD鼠建立OSAHS动物模型 ,对动物模型的软腭进行单轴拉伸实验 ,离体检测软腭的弹性。结果 通过对照正常生理状态下SD鼠的实验结果 ,比较研究与OSAHS有关的软腭力学特性的变化规律和软腭重建现象。结论 实验研究表明 。

腹主动脉瘤几何形态对血液动力学影响的三维数值分析

目的研究腹主动脉瘤不同形态学对瘤内血液动力学的影响,为临床预估动脉瘤的破裂提供参考。方法根据动脉瘤影像学上的特点建立不同几何形态的数学模型,采用计算流体动力学(CFD)方法,在周期性脉动速度入流、刚性壁面以及血液为牛顿流体的条件下,对一个心动周期内瘤内流场进行数值分析研究,比较不同几何形态腹主动脉瘤内血液动力学。结果非轴对称模型可造成相对较大的壁面剪应力;带有峰值偏移和曲率半径偏转的腹主动脉瘤,瘤内漩涡的发展变化会随着几何形态的不同而产生变化。结论腹主动脉瘤内流场特征的变化受到不同形态学的影响。