四连杆膝关节假肢的动力学建模与分析

相比于单轴式膝关节,四连杆膝关节具有更好的仿生特性和运动安全性,因而在下肢假肢研究中得到广泛关注. 本研究以一款四连杆膝关节被动假肢为研究对象,主要关注足-地交互作用力以及膝关节单边接触力等强非线性因素对下肢假肢步态的影响. 为此,采用 Kelvin-Voigt 模型和库伦模型描述足-地接触力和摩擦力,并采用 Kelvin-Voigt 模型描述膝关节单边接触力,从而基于第一类拉格朗日方程建立假肢动力学模型. 本研究以步态实验测得的髋关节运动数据为模型的驱动信号,针对假肢的步态特征进行了数值分析. 计算结果显示,当膝关节液压阻尼器的刚度较小时,强非线性作用力会使假肢产生显著的亚谐波响应,进而导致步态周期失谐. 进一步研究发现,提胯行为能够避免步态周期失谐,这也为残疾人行走时的提胯等代偿行为提供了一种新的力学解释. 为了评价假肢步态与健康人实测步态的一致性,本研究进一步定义了步态相关系数并分析了膝关节液压阻尼器刚度、阻尼参数对相关系数的影响. 结果表明,通过合理的刚度、阻尼参数设计,两者步态的相关系数可达到 0.9 以上,这为四连杆膝关节被动假肢进一步优化提供了理论支撑.      

振动陀螺仪单向时滞耦合系统的摄动分析

针对振动陀螺仪单向时滞耦合系统，研究了角速度、耦合强度、耦合时滞与系统输出信号之间的关系，着重关注耦合时滞对待检测角速度测量结果的影响．本文采用摄动法对振动陀螺仪单向时滞耦合系统进行理论分析，得到了系统输出信号、系统振动边界和待检测角速度的近似表达式，并将数值和近似计算结果进行了对比．理论分析结果与数值结果比较吻合，验证了运用摄动法分析振动陀螺仪单向时滞耦合系统的有效性，也表明了在运用摄动法分析系统时具有局限性．     

基于苯并噻唑Zn2+荧光探针及其细胞造影应用

设计合成基于苯并噻唑Zn²⁺荧光增强型探针BHP,在HEPES缓冲液中测其对Zn²⁺识别性能。实验结果表明,BHP对Zn²⁺有较高的选择性,对其他金属离子如Cd²⁺,Fe²⁺,Ni²⁺,Pb²⁺,Hg²⁺,Al³⁺,Mn²⁺,Ag⁺,Cu²⁺,Co²⁺,Na⁺,K⁺,Mg²⁺和Ca²⁺无明显荧光增强响应。BHP与Zn²⁺按1：1计量比配位,在生理条件下荧光强度不受pH值影响。在HeLa细胞中对Zn²⁺的造影表明BHP可用于生物体Zn²⁺检测。     

基于半胱氨酸衍生物的两个手性多核金属簇合物的结构和磁性质

采用具有手性的半胱氨酸衍生物配体L-硫代脯氨酸(LTP)分别和高氯酸钴、高氯酸锰反应得到配合物[Co(LTP)₂]_n(1)和[Mn(LTP)₂]_n(2)。用X-射线衍射对这2个化合物的晶体结构进行了测定,结果表明4个LTP配体采用μ₂-N₁O₂:O₃的配位模式将八面体配位构型的金属离子连接起来构成二维结构。磁性测定表明2个化合物中金属离子之间有弱的反铁磁相互耦合作用。     

一种用于活体细胞Zn2+检测的高灵敏度比例计量荧光探针

无论是在水溶液还是乙腈溶液中,2-PBI(2-(2′-吡啶基)苯并咪唑)的发射光谱都表现出一定的红移,但由于该分子对Zn2+低的结合能力以及多变的配位比例,2-PBI不能作为一个比例计量型的Zn2+荧光探针。本研究通过在2-PBI的5位引入推电子基团N,N-二甲基,增加探针的配位原子数同时促进探针的ICT效应,设计合成比例计量型Zn^2+荧光探针DBITA。实验结果表明,除了172 nm的大斯托克斯位移外,DBITA还表现出特定的Zn^2+诱导的红移,发射波长从534 nm红移到609 nm,DBITA与Zn^2+以1∶1比例结合。此外,DBITA对Zn^2+表现出极高的亲和力,配合物DBITA/Zn^2+结合的Kd值为0.16 pmol·L^-1。在HeLa细胞中,DBITA完成了细胞内的Zn^2+的定量造影。     

溶液中选择识别Hg(Ⅱ)的基于罗丹明的荧光传感器

设计合成了一种可在含水体系中选择性识别Hg²⁺的荧光传感器(化合物1),该化合物中同时包含了作为信号输出基团的罗丹明6G和作为键合基团的2-取代吡啶。其结构得到了¹H NMR,ESI-HRMS和单晶X-ray衍射分析的确认。在混合的水体系中,该化合物对二价汞离子表现出高选择性和高灵敏度的荧光和显色传感,体系的发光伴随着汞离子的加入而得以增强,颜色由无色变成粉红色。荧光滴定、ESI-HRMS和Job曲线分析都显示该传感器分子和汞离子形成1∶1的配合物。     

新型2-[4-(取代苯甲酰氨基)苯基]苯并噻唑的合成及生物活性

以2-氨基苯硫酚和对氨基苯甲酸为起始原料,设计并合成了5个新型的苯并噻唑衍生物(4a~4e),其结构经1H NMR,IR,MS(EI)和元素分析表征。采用菌丝生长速率法初步研究了4a~4e的生物活性。结果表明:用药浓度为100 mg·L~(-1)时,4b和4c对西瓜枯萎病菌有一定抑制效果,抑制率分别为47%和43%。     

MSC折纸结构设计及其双稳态解析与实验

折纸是一门古老艺术,其本质是将平面材料沿着事先设计好的折痕进行折叠,进而形成一个复杂的三维结构．柔性折纸结构是实现三维结构轻量化的重要途径．因此,解析折纸结构几何特性和力学性质十分必要．本文以MSC(Magic Spiral Cube)为研究对象,通过实际折痕和虚拟折痕的方法,建立了该结构的几何模型,确定了实现完全展开和完全折叠对刚性面和可变形面的设计条件,在虚拟折痕上引入了扭转刚度,证明了该扭转刚度与柔性面变形的等效性,从而得到了MSC 折纸结构的弹性势能,得到了使结构变形的力与位移本构．通过力学特性分析,发现了MSC折纸结构具有双稳态特性,这种特性是由面内变形诱发的,与虚拟折痕刚度与弹性折痕刚度的比值有直接的关系．最后,我们对MSC折纸结构进行设计和制备,通过实验,验证了理论 模型的准确性．本文的研究结果不仅进一步加深了我们对于MSC折纸结构力学特性的认识,同时也为其工程应用提供理论基础．     

两自由度非对称三次系统非奇异时的非线性模态及叠加性

本文利用非线性模态子空间的不变性研究两自由度非对称三次系统在非奇异条件下的非线性模态及其模态叠加解有效性，重点考虑这种有效性与模态动力学方程静态分岔之间的关系·大量的数值结果表明，非线性模态解的有效性不仅与其局部性的限制有关，而且与模态动力学方程静态解分岔有关·     

上海市力学学会60年

上海市力学学会成立于1959年9月20日，到今年正好是一个甲子．60个春秋真实写照了上海市力学学会的建立、成长、发展与壮大的过程．60年来，在上海市科协的领导和中国力学学会的指导下，在各团体成员单位的大力支持下，上海市力学学会一代代力学工作者薪火相传、开拓耕耘，历届理事会及下属工作委员会和专业委员会团结奋进、不断创新，广大会员踊跃参与，为上海力学大力发展、力学人才精心培养、力学知识科学普及、力学服务国家发展战略和区域经济建设中做出了重要贡献，学会持续发展壮大．在庆祝力学学会成立六十周年之际，让我们共同抒怀上海力学六十年薪火相传、回顾近10年重要发展，展望上海力学新时代．