The effects of age on viscoelasticity and deformation recovery of articular chondrocytes

本文旨在表征年龄对软骨细胞在自然生长过程中的黏弹性和恢复变形能力的影响. 结果表明：年龄对软骨细胞黏弹性及其恢复变形能力产生显著影响，老年组软骨细胞各 项黏弹性参数值均明显高于幼年和中年组软骨细胞(p<0.0001), 而后两组无显著差异 (p>0.05); 老年组软骨细胞蠕变达到平衡态所需时间t_E显著小于幼年和中年组 (p<0.05), 而幼年和中年组无显著差异(p>0.05). 老年组软骨细胞最大蠕变位移 L_M显著大于幼年和中年组(p<0.005), 而幼年和中年组无显著差异(p>0.05). 老年组软骨细胞恢复变形时间t_R显著大于幼年和中年组(p<0.005), 而幼年和中年组 无显著差异(p>0.05). 恢复变形前8s的分析发现，幼年组软骨细胞恢复变形率K_y 显著高于中年和老年组(p<0.005), 而中年组(K_a)和老年组(K_o)软骨细胞 的恢复变形率无显著差异(p>0.05); 此外, 实验发现老年组软骨细胞的残余变形L_R 比幼年和中年组显著增大(p<0.005), 而后两组无显著差异(p>0.05). 研究工作对 于软骨组织工程、软骨细胞与支架材料相互作用以及探讨OA发生过程中的力学生物学机制具 有理论意义.     

正常及骨关节炎软骨细胞黏弹性研究

采用前交叉韧带切断术造骨关节炎(OA)动物模型，并采用微管吸吮技术和标准线性 黏弹性固体模型研究正常及OA软骨细胞的黏弹性特性. 实验研究表明：OA软骨明显退变， 大体评分及Mankin's评分均明显高于正常软骨. 正常软骨细胞直径与OA软骨细胞直径的差异无显 著意义，而正常软骨细胞与OA软骨细胞的黏弹性特性存在明显差异，正常软骨 细胞的平衡模量E , 瞬间模量E0及表观黏性 明显高于OA软骨细胞. 除正常软骨细胞平衡模量E 仅与细胞直径有微弱 相关性且具有统计学意义外，其余黏弹性参数均与细胞直径以及其 直径和微管直径比率无相关性.     

黏弹性层状周期板动力计算的近似理论与解答

由于周期性隔振结构动力计算中较少考虑轨道交通载荷及材料黏弹性,因此,本文以黏弹性层状周期板为研究对象,提出了垂向移动简谐载荷下,可以考虑材料黏弹性及板内横向剪切变形的黏弹性层状周期板动力计算近似理论并给出解析解答.设板中性面的横向剪切变形为横截面的整体剪切变形,利用Reissner-Mindlin假设及提出的剪切变形补充计算条件,得到了中性面法线转角与中性面剪应力的关系.基于平衡方程和应力连续条件,建立了黏弹性层状周期板振动控制方程,推导了对边简支对边自由条件下,板垂向位移的简化Fourier级数形式解.与经典层合板模型和有限元计算结果进行了比较,验证了本文解答的有效性.结果表明:(1)黏弹性层状周期板可以显著降低单一材料板在自振频率处的振动响应,但会引起局部低频频段的振动放大;(2)板的垂向位移随着载荷速度的增大而增大,当载荷速度超过300 km/h后,其对板振动响应的影响减弱;(3)黏弹性层剪切模量存在最佳设计值,可使结构的隔振性能最佳;(4)黏弹性层的阻尼特性在低频范围内对结构振动影响较小;(5)可在满足工程实际的情况下适当增加板长,以提高结构的隔振性能.     

基于Mindlin解的盾构隧道地表沉降黏弹性分析

基于Mindlin解,采用三参数固体黏弹性模型,给出了盾构隧道黏弹性沉降的计算方法,通过退化验证,证明了所得出的黏弹性沉降计算方法的正确性。结合工程实例进行计算分析,分别得出了黏性系数、距开挖面距离以及开挖深度对刀盘正面摩擦、刀盘侧面摩擦、正面附加推力、盾壳与周围土体之间的摩擦力引起的地表变形的影响。计算表明:沉降稳定所需时间随黏性系数增大而延长,随开挖深度的不同而不同;不同的黏性系数,最终沉降值无明显差异;盾壳摩擦导致的沉降随距开挖面距离的增加而减小。     

三种分形和分数阶导数阻尼振动模型的比较研究

标准的整数阶导数方程不能准确描述粘弹性材料的记忆性参考文献[1]和阻尼的分数次幂频率依赖[2],因此分形导数、分数阶导数及正定分数阶导数被用于描述粘弹性介质中的阻尼振动.该文通过分析模型和数值模拟,比较了三种模型描述的振动过程.结果显示,当p小于约O.75或大于约1.9时(p为非整数阶导数的阶数),分形导数模型衰减最快;当P大于约0.75且小于约1.9时,正定分数阶导数模型衰减最快,衰减最慢的分别为分数阶导数模型(p<1)和分形导数模型(p>1).且正定分数阶导数模型衰减快于分数阶导数模型,当p接近2时,两种模型较为相近.     

性别和解剖部位对人体皮肤摩擦性能的影响

为了研究性别和解剖部位对人体皮肤的摩擦特性的影响,采用1种便携式皮肤摩擦测试仪测量了6个不同解剖部位的皮肤摩擦系数.结果表明:前额、前臂伸侧、前臂屈侧和手背的皮肤摩擦系数个体差异较小,而脸颊和手掌的皮肤摩擦系数个体差异较大.女性脸颊、手掌的皮肤摩擦系数大于男性(P0.05);女性前臂伸侧、前臂屈侧的皮肤摩擦系数小于男性(P0.05);前额、手背的皮肤摩擦系数不存在性别差异(P0.05).不同解剖部位之间的皮肤摩擦系数有显著差异(P0.05),无论男、女性,解剖部位按照摩擦系数大小排序一致为:脸颊手掌前额手背手臂屈侧手臂伸侧.试验提供了1种从摩擦学角度了解皮肤品质的方法.     

高弹态未硫化橡胶在不同变形模式下的循环加卸载力学行为

对高弹态未硫化橡胶实施了不同变形模式(单轴拉伸和压缩)的循环力学实验,以考察其黏超弹性响应以及应变率对力学行为的影响。结果表明,材料的拉伸、压缩性能与加载速率和变形历史均有着显著的相关性。对于循环拉伸变形,应力-应变曲线的非线性特征较为明显,材料表现出类似于屈服的性质,且随着循环次数和变形量增加,迟滞损耗的积累趋势逐渐减弱;而对于循环压缩变形,应力-应变关系接近线弹性,且随着循环次数和变形量增加,材料刚度和迟滞损耗积累的趋势都逐渐增强。针对上述实验结果,在经典的Bergstrom-Boyce模型中引入损伤变量,对未硫化橡胶的应变率相关性和Mullins效应进行表征。理论计算结果表明,这种非线性黏超弹模型能够较好地描述未硫化橡胶在不同载荷条件下的变形响应与应力软化特征。     

羽毛球运动员踝关节生物力学特征对机械不稳的影响研究

分析羽毛球运动员蹬转(一步)起跳动作中踝关节落地瞬间到缓冲结束阶段的运动生物力学特征对机械不稳的影响，为避免初学者发生运动损伤提供理论支持。采用瑞典生产QUALISYS-MCU 500光学运动捕捉系统和Kistler三维测力台同步获取受试者踝关节的运动生物力学参数。结果：(1)运动学方面，初学者踝关节跖屈和背屈角度均显著小于高水平运动员(P<0.05),初学者内翻和内旋角度均显著大于高水平运动员(P<0.001),两组外翻和外旋角度不存在显著差异(P>0.05);(2)动力学方面，初学者外翻力矩和外旋力矩均显著大于对照组(P<0.05),内旋力矩显著小于高水平运动员(P<0.05),两组跖屈力矩之间差异不存在显著性(P>0.05)。得到以下结论：相对于高水平运动员，初学者表现出过度的踝关节内翻、落地时背屈相对受限、受力不稳等特点，这可能使运动员更容易发生运动损伤，建议重视小腿腓侧肌群训练，加强踝关节外侧韧带的专项练习，以控制踝关节额状面运动，从而预防踝关节发生运动损伤，加强对关节的保护，以适应后期高强度训练和比赛。     

三维沥青路面多层体系的黏弹性力学分析

基于改进的无单元Galerkin方法(Improved Element-Free Galerkin,简称IEFG),建立了三维沥青路面多层体系的黏弹性力学模型。对交通荷载作用下沥青混凝土路面的位移及应力进行了计算,分析了不同的节点数及影响域比例参数对计算结果的影响,得到了沥青路面多层体系计算模型的合适节点数目和影响域比例参数的选择范围。同时,分析了中面层厚度对路面抗车辙性能的影响。结果表明:改进的无单元Galerkin方法在分析沥青路面黏弹性方面是有效的;节点数在1800以上、影响域比例参数在1.8～1.9之间取值时计算结果较好;中面层厚度越小,沥青路面车辙变形越大。本文结果可为沥青路面设计提供参考。     

材料黏滞系数与损耗因子的频率相关性研究

针对黏弹性材料KV阻尼模型的黏滞系数与复阻尼模型的损耗因子间的关系,由单自由度体系的结构动力学分析,并基于结构振动响应的一致性,推导建立了黏滞系数与损耗因子在结构线性稳态简谐振动和自由振动时的一般关系式;并利用该关系式,试验研究了纤维混凝土材料黏滞系数和损耗因子的频率相关性.结果表明,黏滞系数与损耗因子间的关系在稳态简谐振动和自由振动时的表达形式相同,只是频率取值不同;纤维混凝土的损耗因子和黏滞系数都随频率增加而降低,且在0.5～1.0Hz频段降幅显著,而后渐趋平缓;相比于素混凝土,纤维混凝土的黏滞系数和损耗因子与激振频率的相关性更强.试验所得纤维混凝土频率相关的黏滞系数、损耗因子及推导所建立的两参数关系式为构建物理意义明确且又便于结构振动反应分析的阻尼系数或阻尼矩阵奠定了基础.      

三组结构面状态下不同产状结构面的力学效应研究

本文分析了三组结构面产状模型力学实验结果, 揭示了这种组合条件岩体中产生压剪区、张剪区及结构面、结构体的多种变形成分, 也揭示了压剪区和张剪区形成机理、及三组结构面组合下结构面产状的力学效应。     

混凝土疲劳分析方法综述

从探究物理机制的视角对混凝土疲劳研究进行了逻辑上的梳理,表明既有研究可分为3 类主要模型:基于疲劳试验分析的现象学模型、基于断裂力学的疲劳裂纹扩展模型和基于损伤力学的疲劳损伤演化模型. 通过解析具有典型性的研究,论述了不同类型研究的特点. 进而,从还原论的角度出发,阐明了速率过程理论可以作为解释混凝土材料疲劳损伤演化的物理基础. 注意到疲劳试验结果所表现出的显著随机性,阐述了应以物理随机系统思想研究混凝土疲劳问题的观点.     

CHARACTERIZATION OF POWDER FLOWABILITY USING MEASUREMENT OF ANGLE OF REPOSE

In response to the need in industry for a quick and reproducible method of measuring the flowability of powders in processes involving transport and storage, the apparently simple idea of measuring angle of repose has been revived. The simple tester first used has evolved over a number of years into the present version which is shown to be capable of handling quite small samples of powders that are even slightly cohesive. Experimental data are presented and results shown to compare consistently with the better known Hausner ratio.     

热弹性通解完备性的一个新证明

关于线性各向同性热弹性问题,M.A.Biot提供了一个通解表达式,A.Verruijt证明了这个通解式的完备性。但是此证明十分冗长.本文提供一个完备性证明,这个证明比[2]的证明要简明得多.     

陈村水电站坝基丙凝加强帷幕的防渗时效分析

丙凝是一种曾流行过的化灌材料，形成帷幕体的防渗时效如何过去还很少有报道和研究。本文以陈村水电站为例，根据多年的观测资料、现场调查及室内测试等成果，经过综合分析，指出第７－１７坝段丙凝加强帷幕的总体防渗减压效果是显著的且较稳定的。但局部的防渗效果是在衰减。今后，对这种异常部位应加强观测，以确保大坝的安全运行。     

一类二自由度系统振动的黄金分割率

作为数学史上一个重要的比例关系,黄金分割理论已在美学、建筑学甚至工程学中发挥了一定的作用.为了研究一类二自由度系统振动的黄金分割效应,首先介绍了黄金分割的基本理论,然后分别分析了该类二自由度体系的自由振动特征,以及简谐载荷作用下受迫振动的共振机制.结果表明,结构圆频率与层刚度和质量之比、两结构质点振幅之比都符合黄金分割率,结构在振动中具有和谐之美.     

用应力函数法求解粘塑性圆柱体扭转

对粘塑性材料圆柱体的扭转问题,本文引入扭转应力函数和量纲分析方法,借助于 Laplace 变换求得应力解和位移解。     

浮体平衡稳定性的研究和应用

本文研究了几种简单的浮体和船体模型的稳定性,并对船体模型能承受的最大外力矩作了分析和计算,然后将这些分析和计算方法推广到任意形状的实际船体。这对船舶设计提供了一定的参考。本文对浮体稳定平衡的6种判据作了比较,指出各自的优点和局限性,以及相互关系。这对澄清有关的基本概念,改进该领域的教学和研究,会有所助益。