考虑弹簧阻尼作动器解析雅可比矩阵的多刚体动力学分析

弹簧-阻尼-作动器(spring-damper-actuator,SDA)是多体系统中常见的力元,在工程领域中有着广泛的应用.采用绝对坐标方法建立的多体系统动力学控制方程通常是复杂的非线性微分-代数方程组.为了保证数值解的精度和稳定性,通常需要采用隐式算法求解动力学方程,而雅可比矩阵的计算在隐式数值求解过程中至关重要.对于含有SDA的多体系统,SDA造成的附加雅可比矩阵是与广义坐标和广义速度相关的高度非线性函数.目前的很多研究工作专注于广义力向量的计算,然而对附加雅克比矩阵的计算则少有关注.针对含SDA的多刚体系统进行动力学分析,首先基于Newmark算法研究其在动力学方程求解中的雅可比矩阵的构成形式;然后推导SDA的广义力向量对应的附加雅可比矩阵,其中包括广义力向量对广义坐标和对广义速度的偏导数矩阵.最后通过两个数值算例研究附加雅可比矩阵对动力学分析收敛性的影响;数值分析表明:当SDA的刚度、阻尼和作动力数值较大时,SDA导致的附加雅可比矩阵对数值解的收敛性有重要影响;当考虑SDA对应的附加雅可比矩阵时,动力学分析可以以较少的迭代步实现收敛,从而减少分析时间.     

多端输出等幅振动的纵振动变换体

提出了一种一端输入多端输出等幅振动的纵振动方向变换体。变换体由输入杆、半球形过渡体和输出杆组成,通过半球形过渡体将一个输入杆与多个输出杆耦连为一体,并且多个输出杆呈立体分布,可实现一端纵振动输入多个方向上纵振动均匀输出。利用振动变换体端面的自由边界条件,以及各组件连接处的纵向位移、纵向力、横向位移和转角连续条件,推导了纵振动方向变换体的频率方程。解析计算了不同几何尺寸的纵振动变换体的谐振频率,与有限元法的计算值及实验测试值基本吻合。将纵振方向变换体的输入端与谐振频率为19.8 kHz的换能器相连,利用激光测振仪测试了纵振动变换体各输出端振型及各输出端相对于输入端的振幅放大系数,结果显示纵振动经过方向变换体成功地传输到了变换体的各输出杆的端面,且各输出端的振幅基本相等。      

离体龋齿的光热锁相成像检测试验

牙齿龋损是人类一种广泛存在的口腔疾病,如何能够尽早的发现早期龋齿,对患者牙齿龋损的预防与治疗具有重要意义。介绍了基于光热效应的光热锁相热成像技术,光热锁相热成像技术具有无损伤、高效率及探测面积大等优势被广泛应用于各类材料的无损检测。基于光热锁相热成像技术原理对人为模拟龋损的人类离体牙齿组织进行成像检测试验研究。首先开展了对不同模拟龋损位置离体牙齿的光热锁相成像试验,采用防酸指甲油对牙齿组织测试面进行开窗受控龋损(开窗大小为5 mm×5 mm),其中模拟龋损部位分别选择在牙齿组织的邻接面及牙颌面。试验结果显示,牙齿组织模拟龋损位置热波幅值增大,相位滞后增大且光热锁相成像的幅值图与相位图与X射线成像相比对模拟龋损部位表现出高敏感及高特异性;光热锁相成像技术对邻接面龋损比牙颌面龋损具有较高特异性。其次开展了对平滑面牙齿组织样本的多天(0,1,2,4及6 d)模拟龋损光热锁相成像跟踪试验研究,牙齿组织龋损程度采用X射线方法进行量化。试验结果表明,当龋损时间小于6 d时,X射线方法无法对龋损位置进行有效识别,而采用光热锁相热成像技术检测模拟龋损1 d的牙齿组织时,幅值差为3.82,相位差为10.57°,证明光热锁相热成像方法对牙齿组织龋损具有较高敏感性。提取的光热锁相成像幅值与相位与龋损时间具有良好的相关性。     

湖南砂矿金刚石中石墨包裹体拉曼光谱原位测定：形成条件及成因指示

石墨是天然金刚石中最常见的包裹体之一,按其形成顺序可分为原生、同生、次生,原生/同生与次生石墨包裹体的存在指示了金刚石形成的环境及形成后可能经历的变化。对湖南沅水流域产出的13粒宝石级-半宝石级砂矿金刚石中的原生/同生石墨包裹体及次生石墨包裹体进行显微激光拉曼光谱的原位测试。测试显示,湖南沅水流域金刚石中原生/同生石墨包裹体与次生石墨包裹体的G带与D带拉曼位移均存在漂移,其中原生/同生石墨包裹体G带的漂移范围为1 591～1 600 cm-1,次生石墨的漂移范围为1 575～1 588 cm-1,显示其形成压力较低,结晶压力变化范围大。原生/同生石墨漂移程度估算出该区域压力范围为4.01～5.88 GPa,估算结果与利用橄榄石包裹体拉曼位移估算的源区压力范围基本一致。该区域内金刚石中原生/同生石墨包裹体的D带拉曼位移在1 350～1 368 cm-1之间,D带与G带的强度比(I_D/I_G值)值位于0.36～0.82之间,具有较低有序度结构/结晶程度与橄榄岩型金刚石的高结晶度石墨明显不同指示该区域部分砂矿来源的金刚石的形成深度较浅,成因与榴辉岩关系更为密切,形成过程极可能曾位于石墨-金刚石稳定域附近。研究结果表明,金刚石石墨包裹体拉曼位移的漂移程度可成为探索金刚石原生源区形成环境的有效方法之一。     

偏晶向(111)硅片闪耀光栅的制作

硅光栅的制作可以利用湿法腐蚀体硅工艺.湿法腐蚀利用硅的各向异性,由硅的晶面形成光栅工作凹槽,利用湿法工艺可以制作在不同光谱波段内工作的闪耀光栅.设计了一种利用偏晶向(111)硅片制作闪耀光栅的方法,使用这种方法可以批量制作闪耀角度较小的光栅.利用扫描电子显微镜(SEM)进行了光栅表面形貌测试,试验结果表明,制作的硅光栅样片具有良好光学特性的反射表面和光栅槽形.硅闪耀光栅可以被用来制作微型光谱仪、滤光器等微型仪器或器件.     

基于适体识别及杂交链式反应放大信号检测细胞外囊泡

利用在细胞外囊泡表面高度表达的特定蛋白作为靶标识别细胞外囊泡,可用于检测癌症相关的细胞外囊泡。基于此,提出了一种同时捕获和定量细胞外囊泡的检测方法。将核酸适配体修饰在单分散聚苯乙烯微球上,可特异性捕获细胞外囊泡;通过适配体触发的杂交链式反应放大荧光信号,可提高检测灵敏度。优化条件下,将本方法用于检测MCF-7细胞衍生的细胞外囊泡,体系的荧光强度变化值与细胞外囊泡浓度的对数在1.7×10³～1.7×10⁶ particle/μL范围内呈良好的线性关系,相关系数(R²)为0.9984,相对标准偏差(RSD)为1.6%。     

适配体生物传感器在病原微生物检测中的应用

适配体是通过指数富集系统进化技术(SELEX)体外筛选得到的一类能够特异性地结合小分子物质、蛋白,甚至整个细胞的寡核苷酸序列.由于具有制备简便、易于修饰、稳定性好等特点,适配体已广泛应用于构建生物传感器,实现对病原微生物的识别和检测.本文在阐述适配体基本原理的基础之上,结合近年来病原微生物适配体研究领域的最新研究成果,综述以病原微生物为目标的适配体筛选技术的最新进展;列举目前已经筛选获得的病原微生物(原生生物、病毒、细菌)适配体;综述适配体生物传感器在病原微生物检测中的应用.并展望了适配体生物传感器在病原微生物检测领域的发展趋势.     

高效液相色谱-手性流动相添加法拆分盐酸丙胺卡因对映体

以羧甲基-β-环糊精(CM-β-CD)为手性流动相添加剂,提出了拆分盐酸丙胺卡因对映体的高效液相色谱法。选用C18色谱柱,流动相为含0.4g·L-1的CM-β-CD的甲醇-乙腈-水(60+15+25)溶液,紫外检测波长为202nm,进样量为10μL,流量为0.4mL·min-1。结果表明:盐酸丙胺卡因对映体得到良好的分离,分离度为1.41。     

手性流动相添加剂法拆分比索洛尔对映体

以羧甲基-β-环糊精作为手性流动相添加剂,建立了高效液相色谱拆分比索洛尔对映体的方法。系统考察了手性添加剂的种类及浓度、流动相中甲醇的含量、pH值和流速等因素对拆分的影响。色谱分离条件:流动相甲醇∶乙腈∶水为20∶67∶13(V/V/V),羧甲基-β-环糊精浓度为0.5g.L-1,pH值为4.07(以三乙胺-冰乙酸调节),流速为0.3mL.min-1,检测波长223nm,对映体得到基线分离,分离度为1.89。     

基于适配体的实时定量PCR检测血清中的人促红细胞生成素

基于适配体的高特异识别能力和可扩增性,构建了经磁分离后实时定量PCR检测重组人促红细胞生成素-α(rHuEPO -α)的新方法;针对实际血清样品中高丰度蛋白质等的干扰,利用碱基互补配对原理设计合成了分别与适配体两端引物区结合的互补链,通过凝胶迁移阻滞分析(EMSA)筛选出最佳的互补链,并将生物素化的互补链连接到链霉亲和素磁珠上,以此为探针捕获复杂基质中形成的待测复合物.研究结果表明,结合该样品前处理策略,该方法可成功地应用于正常人血清中的rHuEPO -α定量检测,检出限为25pmol/L,线性范围为50 pmol/L～ 50 nmol/L.