材料科学与工程

  • GaN/TiO_(2-x)异质结的制备以及氮化温度对其光电化学性能的影响
    Preparation of GaN/TiO_(2-x) Heterojunction and Effect of Nitriding Temperature on Its Photoelectrochemical Properties

    钱凯;薛晋波;胡兰青;

    采用溶胶凝胶法,以硝酸镓为镓源、二氧化钛纳米粉末为钛源,制备出Ga_2O_3/TiO_2粉末材料。将样品置于不同温度下氮化,得到GaN/TiO_(2-x)粉末。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、荧光分光光度计(PL)、表面光电压谱仪(SPV)、电化学工作站等对样品进行表征和性能测试,研究了氮化温度对样品的物相组成、微观形貌以及光电性能的影响。结果表明,氮化温度越高,Ga_2O_3被氮化的程度越高,GaN的结晶度越好。700℃下氮化时,TiO_2保持原有状态,不发生相变和还原反应;当氮化温度达到750℃时,样品中的TiO_2开始逐渐被还原为TiO_(2-x),且随着温度的升高,二氧化钛被还原的程度增大,TiO_(2-x)量增多;从800℃开始,样品中几乎不含TiO_2.紫外-可见光吸收数据显示,700℃氮化的样品吸收范围最大,900℃氮化的样品带隙最窄,而吸光度则大致随着氮化温度的升高而增大。电化学测试结果表明,850℃氮化的样品导电性最好,载流子浓度最高,且分离效率高,在-0.8 V(vs.Ag/AgCl)偏压条件下,850℃和800℃氮化的样品瞬态光电流密度最高。

    2019年05期 v.50;No.225 549-555页 [查看摘要][在线阅读][下载 1657K]
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  • Mg_(69)Ni_(15)Gd_(10)Ag_6非晶合金对甲基紫的光催化降解性能
    Investigation on Photocatalytic Degradation Properties of Mg_(69)Ni_(15)Gd_(10)Ag_6 Amorphous Alloy to wards Methyl Violet

    赵洋强;张琦;汤彬;王海燕;姚启明;李睿;徐江波;王佐;范晋平;李双寿;

    为研究Mg_(69)Ni_(15)Gd_(10)Ag_6非晶合金对甲基紫染料的光催化降解性能的影响,采用紫外-可见光谱法测定光催化降解过程中甲基紫染料的浓度变化,采用XRD和SEM分析晶体合金与非晶合金在光催化降解反应前后的结构和微观形貌的变化。结果表明:与晶体合金对甲基紫染料的光催化降解效果相比,非晶合金具有稳定、高效的特点。非晶合金在降解10 min时就达到97.6%的光催化降解率,并且在30 min时达到99.1%的光催化降解率;而晶体合金在10 min时仅能达到63.3%的光催化降解率,在光催化降解时间为30 min时,仅达到74.5%的光催化降解率。Mg_(69)Ni_(15)Gd_(10)Ag_6非晶合金对甲基紫染料的光催化降解过程为:中心碳原子发生羟基化反应,■键断裂生成二苯甲酮。

    2019年05期 v.50;No.225 556-561页 [查看摘要][在线阅读][下载 1422K]
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  • TiO_2/x-GO纳米复合纤维的制备及其光催化性能的研究
    Preparation and Photocatalytic Properties of TiO_2/x-GO Nano-composite Fibers

    陈星;张琦;汤彬;王海燕;姚启明;王健美;李睿;周冰科;林万明;李双寿;

    为了提高TiO_2半导体的光催化性能,以钛酸四丁酯为钛源,氧化石墨烯(GO)粉末为添加剂,制备了不同GO浓度的前驱体溶液,然后采用静电纺丝法制备了TiO_2/x-GO纳米复合纤维。利用XRD,SEM表征分析了纳米复合纤维的物相结构、成分、结晶性和微观形貌。将纳米复合纤维加入亚甲基蓝溶液中,以可见光照射条件下亚甲基蓝的光催化降解率来表征纳米复合纤维的光催化性能。结果表明:添加GO粉末可降低TiO_2的团聚,提高其在纤维中的分散性,增大TiO_2/x-GO纳米复合纤维的比表面积;GO与TiO_2形成的异质结有利于提高TiO_2纳米复合纤维的结晶性和光催化性能。TiO_2/2-GO的光催化效果达到最佳,降解60 min时可达到99%的降解率。此外,使用静电纺丝制备的TiO_2/x-GO纳米复合纤维可避免TiO_2在使用过程的损耗而造成的浪费,更好地满足工业废水处理的需求。

    2019年05期 v.50;No.225 562-567页 [查看摘要][在线阅读][下载 1477K]
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  • 基于非高斯参数研究不同成分的Cu-Zr合金动力学不均匀性
    Dynamic Heterogeneity of Cu-Zr Alloy with Different Composition Based on Non-Gaussian Parameter

    幸晓凤;孙永丽;王智聪;

    利用分子动力学模拟技术,模拟了3种不同成分Cu-Zr合金的玻璃转变过程,利用不同温度下非高斯参数的变化来表示成分变化对Cu-Zr合金体系的动力学不均匀性的影响。经研究发现,三种不同成分的Cu-Zr合金的非高斯参数在β弛豫阶段与时间满足幂律函数,同时低温下非高斯参数峰值α_(max)随温度的变化符合Arrhenius函数,高温下偏离Arrhenius函数,而且两函数中的参数数值接近。结果表明,Cu-Zr合金成分变化对非高斯参数影响很小,即Cu-Zr合金体系的动力学不均匀性受成分变化的影响较小。

    2019年05期 v.50;No.225 568-571页 [查看摘要][在线阅读][下载 1216K]
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环境工程·化学与化学工程

  • 微氧条件下FA、FNA和pH对半短程硝化的影响
    Effect of FA, FNA and pH on Partial-nitrification Under Micro-aerobic Conditions

    刘禹晟;朱薇;端允;

    采用微孔曝气与机械搅拌相结合的序批式反应器(SBR),研究了微氧条件(0.3~0.5 mg/L溶解氧)下游离氨(FA)、游离亚硝酸(FNA)的质量浓度和pH对半短程硝化过程的影响。试验结果表明:在温度为(28±2)℃,进水pH值为7.8~8.3,FA的质量浓度为16~120 mg/L时均可实现稳定的半短程硝化,其中,FA的质量浓度为40 mg/L时亚硝酸盐积累率(NAR)最大,为95%.反应过程中发现,随着反应进行,FA浓度下降,FNA浓度上升,有利于抑制亚硝酸盐氧化细菌(NOB)生长,使实验过程中无需额外持续投加NaHCO_3维持恒定pH,可节约NaHCO_3约40%.反应运行94 d,氨氧化速率由40 mg/(L·h)上升到115 mg/(L·h).高通量测序发现,亚硝化单胞菌占比由32%增至39%;当FA的质量浓度高于40 mg/L时会明显降低氨氧化细菌(AOB)的增长速率,导致Nitrospira数量增多。

    2019年05期 v.50;No.225 572-578页 [查看摘要][在线阅读][下载 1462K]
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  • rGO/TNTs复合光催化剂的制备及其降解苯酚的性能研究
    Preparation of rGO/TNTs Composite Photocatalyst and Study on Efficiency of Phenol Degradation

    李红艳;程济慈;张峰;王芳;李超;李尚明;

    为提高光催化降解苯酚废水的性能,以P25为钛源,采用浓碱水热法制备二氧化钛纳米管(TNTs),水热法合成还原氧化石墨烯二氧化钛纳米管(rGO/TNTs)复合光催化剂。通过SEM,FTIR和EDS对材料进行了表征,并研究了不同的苯酚初始质量浓度、rGO/TNTs投加量、溶液pH值及H_2O_2添加量下rGO/TNTs对苯酚降解的反应动力学规律,测试了rGO/TNTs在紫外光和可见光下对水中苯酚的降解性能。结果表明,rGO和TNTs通过Ti—O—C化学键紧密结合在一起。不同影响因素下rGO/TNTs对苯酚的降解均符合一级反应动力学方程。在最佳光催化反应条件下,10 W紫外光和500 W可见光下rGO/TNTs对10 mg/L苯酚的降解率可分别达97%和98%。rGO/TNTs在较大程度上拓宽了TNTs的光响应范围,并具有较高的稳定性和循环利用率。

    2019年05期 v.50;No.225 579-586页 [查看摘要][在线阅读][下载 1838K]
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  • 枝晶纳米银的电化学葡萄糖检测
    Nano-branched Silver Dendrites for Electrochemical Detection of Glucose

    刘玲;禚凯;

    报道了在纯硝酸银溶液中通过电沉积方法制备枝晶结构的纳米银(Dendritic silver powders)修饰玻碳电极用以电化学检测葡萄糖的方法。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)对合成的银进行了结构形貌的表征,并且分别采用循环伏安法(CV)和交流阻抗(EIS)进行了进一步的电化学表征,结果表明,枝晶结构的纳米银具有良好的电化学特性。通过选择合适的沉积条件,在铜网上进行恒电位沉积,形成枝晶纳米银结构,超声将其震落以修饰玻碳电极用于葡萄糖的检测。采用计时电流法对葡萄糖进行检测,最佳条件下的检测限为3.0×10~(-7) mol/L(3倍信噪比).该非酶葡萄糖传感器具有检测限度低﹑灵敏度高﹑成本低等优点,有良好的应用前景。

    2019年05期 v.50;No.225 587-591页 [查看摘要][在线阅读][下载 1565K]
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  • 活性炭电化学气化的工艺条件研究
    Study on the Process Conditions of Electrochemical Gasification of Activated Carbon

    杨彬彬;张富生;卫国强;赵世雄;张洁婧;段东红;刘世斌;

    煤电化学气化相对于传统的煤气化具有反应条件温和、工艺简单以及环境友好等诸多优点,但由于煤结构与成分的复杂性,导致煤电化学气化的研究多年来一直未有较大进展。以活性炭代替煤,在不同工艺条件下研究了活性炭电化学气化的过程中电流随时间的变化以及阳极气体成分与含量。研究结果表明:活性炭电化学气化过程中,阳极的气体产物主要为CO_2,其中含有少量的CO,两者的比例相差1~2个数量级;随着温度、电解电位以及活性炭浓度的提高,活性炭电化学气化反应的电流和气体产量均增加,最佳硫酸浓度为1 mol/L.

    2019年05期 v.50;No.225 592-597页 [查看摘要][在线阅读][下载 1606K]
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矿业工程

  • 山西原平M_L4.7地震矩张量反演
    The Moment Tensor Inversion of Yuanping M_L4.7 Earthquake in Shanxi Province

    李斌;李自红;宋美琴;关鹏虎;

    利用山西区域地震台网数字波形资料,在对地震重新定位的基础上,对2016年4月7日山西原平M_L4.7地震进行了矩张量反演计算与参数的稳定性评价,获得了此次地震的最佳双力偶解;并将反演结果与不同台站垂向分量的P波极性在震源球上的分布位置,以及利用Snoke方法和CAP方法得到的震源机制解进行对比,验证了参数的合理性与可靠性。结果显示:最佳双力偶解的节面Ⅰ参数为走向143°,倾向63°,滑动角-66°;节面Ⅱ走向278°,倾向36°,滑动角-128°;震源机制类型属于正断兼有右旋走滑分量,最佳震源深度11~14 km.主压应力P轴方位角94°,倾角64°;主张应力T轴方位角216°,倾角15°;标量地震矩M_0=2.492 64×10~(15) N·m,矩震级结果为M_W=4.2,与M_S震级基本一致。

    2019年05期 v.50;No.225 598-605页 [查看摘要][在线阅读][下载 2020K]
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  • 锚杆锚固质量的高频导波检测方法
    On the Method of Grout Quality Testing of Rock Bolt by High Frequency Guided Wave

    李鹏;张昌锁;

    砂浆锚杆支护是地下工程中应用最为广泛的支护方法,但仍缺乏有效的锚杆锚固质量无损检测方法。根据地下工程中砂浆锚固锚杆的实际使用情况,制作了不同类型的锚杆实验模型。建立了适合现场使用的单传感器测试系统,并利用该系统研究了高频导波在不同试件中的衰减特性。研究结果表明:可以用两次反射的波幅比R及由此导出的衰减系数β定量确定锚杆锚固质量;波幅比R可以定量确定相同长度锚杆的锚固质量,衰减系数β可以定量确定不同长度锚杆的锚固质量;衰减系数β符合线性叠加规律,整体衰减系数等于各部分衰减系数的长度加权和。

    2019年05期 v.50;No.225 606-610页 [查看摘要][在线阅读][下载 1635K]
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  • 地下岩体的流动电位研究
    Research on Streaming Potential of Underground Rock Mass

    张峰;张海发;曾聪;

    利用室内模拟地层条件下的岩心注液系统及流动电位测试仪,对某中砂岩试件进行了注液实验,研究不同注入压力和不同注入液矿化度下砂岩中流体流动电位的变化规律。为了解地层注水时产生的流动电位的实际情况,进行了小规模的野外中砂岩岩层注水监测实验。室内实验结果表明:砂岩试件注液过程中,流动电位伴随着流体的注入而产生;流体的注入压力越大,注入液矿化度越低,产生的流动电位就越大。野外小型验证实验表明,实际地层注液过程中也产生了流动电位。在石油注液中,可通过对流动电位的监测来实现对流体流态的监测,从而揭示储层地质结构。

    2019年05期 v.50;No.225 611-615页 [查看摘要][在线阅读][下载 1864K]
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  • 高地应力深部巷道变形破坏特征的相似模拟实验研究
    Similar Simulation Test on Deformation and Failure Characteristics of Deep Roadway under High Geostress

    薛光武;

    针对高地应力深部巷道的大变形与动态破坏问题,以某煤矿深部847 m处运输大巷为例,进行了高地应力条件下巷道变形破坏规律的二维相似模拟实验。首先通过地质调查得出该巷道上覆岩层和底部岩层的物理力学性质,然后根据相似理论建立了二维相似地质模型。通过对巷道进行开挖作业,并实时监测巷道顶底板和两帮不同位置点的位移和应力的变化规律,得出了巷道的变形破坏特征与时间的关联性。

    2019年05期 v.50;No.225 616-621页 [查看摘要][在线阅读][下载 1714K]
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机械工程

  • 环形气液雾化装置雾化因素研究与降尘试验
    Atomization Factors Reearch and Dust-Reduction Test of the Circular Air-Water Atomizing Equipment

    高贵军;刘春洋;

    环形气液雾化装置是基于高速气流中横向射流二次雾化机理设计的。采用Fluent软件模拟了环形气液雾化装置的液相流场、气相流场,分析了不同环缝角度和气管距离对装置内液相流动状态的影响及不同气体流速下气相流动状态。结果表明,环缝角度控制在40°~50°、环缝出口至气管出口距离控制在2~6 mm时,液滴和气体具有足够大的相对速度,并且有充分的二次雾化时间和距离。在此基础上对环形气液雾化装置进行了雾化与降尘试验,获得较好的降尘效果。

    2019年05期 v.50;No.225 622-629页 [查看摘要][在线阅读][下载 1893K]
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  • 液压挖掘机驾驶室的舒适H点域研究
    Comfortable H Point Domain Research Based on Hydraulic Excavator Cab

    张宏瑞;任家骏;李爱峰;

    针对美国机动车工程师学会(SAE)推荐的适意线法中的不足,通过相关因素法将目标人群的统计特征参数化,提出了适应于多种目标人群H点的求解方法,并得出挖掘机驾驶室的H点曲线。采用多功能区域法对H点域进行优化,并利用CATIA系统中的人机工程模块对其进行舒适性仿真评价。结果表明,优化后的H点域有良好的乘坐舒适性,验证了H点解法的正确性。

    2019年05期 v.50;No.225 630-634页 [查看摘要][在线阅读][下载 1802K]
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  • 基于形状文法的工程自卸车前脸造型设计研究
    Research on the Front Face Design of Engineering Dump Truck Based on Shape Grammar

    马瑞;陈澔利;穆晓鹏;尹欢;

    运用形状文法的文法关系和设计规则,对我国某自主品牌工程自卸车前脸造型进行再设计。通过分析形状文法在工业设计中的应用现状,从其文法关系出发,结合工程自卸车前脸的造型特征,分析其正面造型各功能分区图形运算规律,关键造型特征线的运算方法。归纳整理形状文法在工程自卸车前脸造型设计中的应用方法,结合我国某自主品牌的企业特征,为该品牌工程自卸车设计了一款前脸造型,可为其在较短时间内产生新的前脸造型设计创新发展提供一定的指导和参考作用。

    2019年05期 v.50;No.225 635-640页 [查看摘要][在线阅读][下载 2501K]
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建筑与土木工程

信息工程

  • 弹性导向的配电网鲁棒优化运行策略
    Resilience-oriented Distribution Network Robust Optimal Operation Strategy

    王俊;郑晓冬;邰能灵;卫卫;

    为了有效抵御自然灾害或人为事件给配电网带来的干扰,使其在受到干扰后快速恢复到正常运行状态,通过研究配电网在受到干扰后的运行特性,提出了一种基于Benders解耦算法的弹性导向的配电网鲁棒优化运行策略。鉴于风、光等分布式能源具有出力不确定性,且配电网中存在不确定负荷,建立了计及上述不确定因素的配电网优化运行模型。该模型以配电网弹性作为第一优化目标,以经济性与环保性作为第二、第三优化目标;即该模型为多目标min-max双层鲁棒优化问题,采用Benders算法对其进行解耦计算。MATLAB仿真结果表明,与传统配电网优化运行策略相比,弹性导向的配电网鲁棒优化运行策略在提升配电网弹性的同时,有效降低了运行总成本及污染物总排放量。

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  • 基于FLRDS的双路复用微位移传感系统设计
    Design of Dual Multiplexed Micro-displacement Sensing System Based on FLRDS

    潘丽鹏;林洪太;邓霄;宋志强;张丽;崔丽琴;

    针对目前光纤环形腔衰荡光谱技术多用于测量单一通道或者单一物理量的问题,依据双通道同步检测的思想,在传感系统中结合延迟线方法,搭建了基于光纤环形腔衰荡光谱技术的双路复用微位移传感系统,并对其重复性、灵敏度、复用性等特性进行了实验研究。结果表明:该系统可在双通道条件下分别实现0~10位移测量,且在未发生位移时两路传感器的重复性测试结果分别为(0.950 080 6±0.001 151)μs~(-1)和(0.953 523±0.001 757)μs~(-1);当两路传感分别产生6 mm和5 mm的位移时,重复性测试参数变化为(0.955 884±0.001 966 4)μs~(-1)和(0.959 957±0.002 013)μs~(-1);双路传感器的灵敏度分别为(1.07×10~(-3)±7.337×10~(-5))μs~(-1)·mm~(-1)和(1.00×10~(-3)±4.130×10~(-5))μs~(-1)·mm~(-1).经实验验证,双路传感器的相对误差分别为2.1%,4.0%,可为实现多参数同步检测提供一种有效的途径和方法。

    2019年05期 v.50;No.225 667-672页 [查看摘要][在线阅读][下载 2425K]
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  • 基于NB-IoT多业务复杂网络覆盖的评估和优化
    Evaluation and Optimization of Multi-service Complex Network Coverage Based on NB-IoT

    卫鸿婧;郭宝;桑胜波;

    NB-IoT(narrow band internet of things,窄带物联网)作为中国移动面向未来IoT发展的主要技术,存在重叠覆盖严重、局部覆盖空洞多、室内深度覆盖不足等问题。提出了基于NB-IoT多业务复杂网络覆盖的评估和优化方法。根据NB-IoT四类业务的特征差异性,探究业务覆盖等级、执行重复次性和冗余作用等内容,通过大量测试和业务模拟、KPI、覆盖标准等三方面的深入研究,最终,在不同场所、不同问题对象上,实现了室内升级、共天馈优化、低成本NG分裂、终端延伸等的优化方案。研究结果为实现物联网低速率、低成本、低功耗、广深覆盖、大连接需求的NB-IoT奠定了基础。

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  • 基于链路内在相关性的IP网络拥塞链路丢包率推断算法
    IP Network Congestion Link Packet Loss Rate Inference Algorithm Based on Link Intrinsic Correlation

    韩建萍;张建国;

    为解决网络链路丢包率推理算法中网络拓扑复杂、链路丢包率分析不准确等问题,已有研究采用假设子链路或通过率较高的路径中的链路作为不丢包链路,或者假设共享数目最多的链路为丢包链路,但是这种假设缺少有效的推理和证明。为解决此问题,提出了基于链路内在相关性的IP网络拥塞链路丢包率推断算法。该算法首先基于链路内联关系将网络模型化简并划分为多个独立子集;其次,对每个独立子集建立基于贝叶斯网络的链路拥塞推理模型,并基于每条链路的拥塞贡献率推理链路拥塞概率排序集合;最后,对每个独立子集,基于代数模型推理求解化简后的非奇异矩阵的唯一解,从而得到所有拥塞链路的丢包率。通过与算法LABLA和算法NTSPA比较可知,该算法具有较好的拥塞链路推理效果。

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应用力学

  • 压-剪试件在动态加载下的力学响应分析
    Mechanical Response Analysis of Shear-Compression Specimens Under Dynamic Loading

    徐磊;李林涛;王志华;

    基于ABAQUS软件对Ti_6Al_4V钛合金压-剪试件(shear-compression specimen,SCS)压缩过程进行3D数值模拟,研究压-剪试样在静动态加载条件下的力学响应。分析了SCS试件的几何参数(长径比、根圆半径、厚度)对分离式Hopkinson压杆(SHPB)实验结果分析的影响,并讨论利用SCS试件获得材料屈服面的可行性。结果表明:几何参数对SHPB实验结果分析有影响,增加SCS长径比使得加载过程中动态力平衡能力减弱;满足动态力平衡的前提下,SCS试件能得到有效的动态、静态屈服面,可用来研究材料的屈服准则。

    2019年05期 v.50;No.225 684-691页 [查看摘要][在线阅读][下载 2772K]
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  • 全膝关节置换后肌肉强度衰减对关节接触力的影响
    Effect of Different Level of Strength Loss for Quadriceps and Hamstrings on Tibiofemoral Contact Forces After Total Knee Replacement

    崔伟玲;王长江;陈维毅;郭媛;杜玮瑾;

    利用开源软件nmsBuilder和OpenSim构建的全膝关节置换后的个性化多体动力学模型,研究了正常步态下,股四头肌和腘绳肌不同程度的肌肉强度衰减对胫股关节接触力的影响。通过调整目标肌肉的最大等长力以实现肌肉强度衰减,然后对模型先后执行逆向运动学、静态优化和关节接触力分析。肌肉强度衰减分3种情况:股四头肌和腘绳肌的八块肌肉整体强度依次衰减10%, 20%,30%,40%;股四头肌肌群和腘绳肌肌群分别衰减50%和100%;八块肌肉强度分别衰减100%.结果表明:对肌肉进行整体强度衰减会减小胫股关节接触力;适当对股四头肌肌群和腘绳肌肌群进行强度衰减可使胫股关节接触力增大;除了股直肌,其他单个肌肉强度衰减都会使内侧胫股关节接触力的峰值变大且直接影响膝关节假体的使用寿命。肌肉强度衰减引起内侧胫股关节接触力峰值变大可能会对膝关节造成二次损伤;在多体动力学骨肌建模中,肌肉强度衰减有利于提高关节接触力和肌肉力的预测精度。

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  • 太原理工大学青年学者风采 李立博教授

    <正>李立博,男,1986年生,河南洛阳人,中共党员,博士,教授,硕士生导师。2010年毕业于河南师范大学化学工程与工艺专业,获工学学士学位。2015年毕业于太原理工大学化学工程与技术专业,获工学博士学位。2015年至今,在太原理工大学化学

    2019年05期 v.50;No.225 546页 [查看摘要][在线阅读][下载 1422K]
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