血液-血管耦合特性与脉搏波传播特性的关系

脉搏波既不可简单地理解为可压缩血液流体中的压力纵波，也不可简单地理解为沿固体血管传播的涨缩位移横波，而是超乎普通想象的流-固耦合和纵波-横波耦合的复杂波。从分析耦合本构关系的新途径出发，本文中提出了一个流-固耦合/纵波-横波耦合的串联模型，可为解读“位数形势”中医脉诊提供更丰富的信息。结果表明，脉搏波耦合系统的等效体积压缩模量K_s以及相应的耦合系统脉搏波传播速度c_s主要依赖于两个无量纲参数:血液-血管模量比K_b(p)/E(p)和薄壁血管径厚比D(p)/h₀，它们因人而异、因人的不同脉搏位置而异。文中定量分析了它们对c_s的影响，显示人体的K_b/E值在103数量级，从而c_s值在100～101 m/s数量级，以适应人体生理生化反应。由临床有创测量，证实脉搏体积横波与脉搏压力纵波是相耦合地以相同速度传播；还显示脉搏波是在其波阵面上具有氧合生化反应的“生物波”。此外，还讨论了“脉压放大”现象与非线性本构关系和与血管分叉处加载增强反射之间的关系，并讨论了Lewis关于重搏波形成的假设。     

多网格防阻块护栏系统的冲击响应

防阻块薄壁结构是护栏系统中重要的吸能元件,通过防阻块的优化设计提升护栏防护能力,最大限度地减小对乘员的伤害具有重要的意义。应用有限元软件ABAQUS,建立了单跨多网格防阻块波形梁护栏系统受质量块冲击的有限元分析模型,计算了壁厚分别为2、3和4 mm的多网格防阻块护栏系统的冲击响应过程,分析了3种不同壁厚的防阻块在给定冲击速度下,内能的变化情况。通过对比分析发现:冲击过程中,壁厚2 mm的双网格防阻块最终内能质量比明显高于其他情形,能量吸收能力最强;并且壁厚2 mm双网格防阻块情形的质量块加速度峰值比壁厚3 mm单网格防阻块情形小约47.6%,更有利于乘员安全。此外,根据WSTC曲线,模拟工况下,冲击引起的人体头部减速度均在安全忍受范围内。     

柔性基层合柱瞬态响应的有限元分析

良好的尺寸设计可优化结构的力学性能,为了研究几何参数对柔性基底结构抗冲击性能的影响,本文运用ABAQUS软件,计算了柔性基底层合柱受冲击载荷时的瞬态响应,对比分析了不同基底厚度、截面尺寸的柔性基底层合柱的动态力学性能。给出了层合柱上端面中心点的位移、速度、加速度等响应,以及接触面中心点处的应力、应变响应,发现冲击过程中柔性基层合柱出现了大变形。结果表明:柔性基底对中间层的缓冲保护起到了较大的作用,减少了冲击力对中间层的破坏;柔性基层合柱瞬态响应随基底厚度的增加而减小。均布载荷冲击下,截面尺寸为10mm或7.5mm的层合柱瞬态响应平缓且出现一定幅度的波动;截面尺寸为4mm、5mm、5.2mm层合柱出现失稳现象,发生失稳的时刻分别为7.8ms、11.4ms、13.6ms。     

PVC发泡板受力前后微观表面形貌变化规律的AFM实验研究

本文从微观角度对软质材料之一的PVC发泡板表面形貌与承受压载之间的关系进行实验研究.应用Veeco原子力显微镜(AFM),选取全新的1cm×1cm大小的PVC实验样品,轻轻地放置于AFM样品台上.先测试和记录一定范围内的没有压载作用时试件的微观表面形貌,然后依次测试和记录承受过一定数目压载情形下的表面形貌.其中,压载通过标准计量的砝码实现,重复多次实验,将实验数据进行统计分析.结果显示,经压载作用后,PVC的微观表面特性变化明显.随着压载荷的增加,样品微观表面的高度变化量、平均高度、粗糙度等明显增加,截面起伏度也越加明显.本实验结果对于PVC材料宏观承载应用及其微观结构变化机理等方面的研究将具有一定的参考意义.     

脉搏波本构关系实验研究的探索

脉搏波本构关系决定着脉搏波的传播特征。如何通过实验研究来确定脉搏波本构关系，以及如何通过这些方法从现有文献数据来获得脉搏波本构关系，是当前研究的核心之一。本文中探索了3个可行途径:(1)由实测脉搏波波速对压力的关系C(p)进行反分析（无创法）；(2)直接对脉搏波p-V本构关系进行实测（有创法）；(3)由一系列实测脉搏波波形进行Lagrange反分析（无创法）。采用上述方法，根据现有文献数据，发现由C(p)关系的Rogers-Huang简化式可推得指数型p(V)本构关系；由MK-Hughes式可推得对数型p(V)本构关系。脉搏波传播特性随非线性本构参数发生显著变化。按中医体质分类观点，相应的脉搏波本构关系原则上也有不同类型，因人而定。在这个意义上，脉搏波的Lagrange反分析具有广阔发展前景，但它对正确选择测点和提高测量敏感性和精度等方面提出了更高要求。     

论心脏功能的“泵说”与“波说”

分析了心脏功能的“泵说”和“波说”。研究表明，心脏扮演的角色实际上不是泵，而是脉搏波发生器，产生一系列携带能量的脉搏波。每个脉搏波由升支和降支组成。前者对应于加载过程:压力、粒子速度、能量和血氧饱和度均随时间升高。而后者则对应于卸载过程:压力、粒子速度、能量以及血氧饱和度都下降，直至为零。因此，“泵说”中诸如Windkessel效应、一机二泵和舒张泵等概念都难以成立。所谓约1.5 W的心脏功率实质上表征了每个脉搏波的功率。针对脉搏波是流-固耦合和纵波-横波耦合的复杂波之特征，研究表明，能量的主要部分(99.99%)由横波携带，它沿固体血管传播,损耗低，效率高。研究还表明，血管分支处广义波阻抗的增大有助于抵消脉搏波传播中的衰减耗散，升高传入血管分支的脉搏波脉压，可视为人体的一种自我调节机制。     

渐变型流道燃料电池热-电-力-化多场耦合数值模拟

本文设计了一种渐变型气体流道的平管型固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuel cell, SOFC)，并建立了热-电-力-化学多物理场耦合三维模型，模拟并对比分析了渐变型和蛇形两种不同流道结构在平管型固体氧化物燃料电池不同电压下的气体流速、温度、电流密度和热应力大小．结果表明，当电压高于0.7 V时，渐变型流道气摩尔分数相比蛇形流道情形增加了1.9%．在相同电压下，渐变型流道结构的电流密度增加了0.72%，渐变型流道情形的气体出口处流速增加了148%，且渐变型流道SOFC的温度场和热应力相比蛇形流道情形分别降低了8.7%和61.5%.