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压电纤维复合材料智能传感器的有限元预测与器件性能研究

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物理学报 2025年

作者：高裕昆赵洁周晶晶周静青岛瓷兴新材料有限公司阜阳师范大学安徽省重点实验室信息功能材料与器件武汉理工大学材料工程学院武汉理工大学三亚科教创新园

压电纤维复合材料（Macro Fiber Composite，MFC）具有高压电性、高柔韧性和低损耗等优点，被广泛应用于航空、航天、国民和军事等领域。然而，目前MFC传感器的研究主要聚焦于材料应用，对于MFC传感器件仿真建模还缺乏系统性的研究。本... 详细信息

压电纤维复合材料（Macro Fiber Composite，MFC）具有高压电性、高柔韧性和低损耗等优点，被广泛应用于航空、航天、国民和军事等领域。然而，目前MFC传感器的研究主要聚焦于材料应用，对于MFC传感器件仿真建模还缺乏系统性的研究。本工作分别建立了代表性体积元模型、直接模型和混合模型，从细节到整体、从微观到宏观对MFC的有限元模型进行了建模和分析。一方面通过等效体积元模型，掌握MFC内部的电场分布规律，为力-电耦合提供理论依据；另一方面通过直接模型和混合模型，对MFC的实体结构进行整体建模和边界条件的加载，为MFC贴片式传感和共振式传感的分析提供理论依据，有效预测了MFC智能元件传感器的传感性能。仿真结果表明：共振式传感器性能远优于贴片式传感器，当激振加速度5 m/s2，悬臂梁基板长度为80 mm时，计算得到的MFC共振式传感器的谐振频率为67 Hz，输出电压为4.17 V。实验结果表明：MFC传感器测试的谐振频率为74 Hz，输出电压为3.59 V，仿真计算结果与MFC传感器预测结果基本吻合。此外，MFC传感器在低频工作时具有优异的传感灵敏度，传感灵敏度为7.35 V/g。可见，MFC在低频共振时具有优异的传感特性，构建的三种有限元模型可以有效预测MFC传感器的传感性能，为MFC传感器的性能预测提供了保障。

关键词：压电纤维复合材料(MFC) 传感器性能预测有限元模型

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补益牛膝丸治疗骨质疏松症的研究

中国骨质疏松杂志 2025年第1期 15-20+54页

作者：盛岑卓汪叶青姚晓聪瞿杭波袁文华浙江中医药大学附属第一医院(浙江省中医院) 杭州市萧山区第一人民医院浙江医院

目的探究“肾主骨”理论指导下补益牛膝丸对骨质疏松症模型小鼠的治疗作用。方法雌性C57BL/6J小鼠15只，随机均分为假手术组、模型组和补益牛膝丸组，模型组和补益牛膝丸组切除双侧卵巢造骨质疏松症模型，补益牛膝丸组小鼠每天进行中... 详细信息

目的探究“肾主骨”理论指导下补益牛膝丸对骨质疏松症模型小鼠的治疗作用。方法雌性C57BL/6J小鼠15只，随机均分为假手术组、模型组和补益牛膝丸组，模型组和补益牛膝丸组切除双侧卵巢造骨质疏松症模型，补益牛膝丸组小鼠每天进行中药灌胃治疗，其余两组小鼠灌胃等量生理盐水。12周后各组小鼠称重并采集步态数据。取小鼠股骨和胫骨，胫骨进行三点弯曲测试，股骨远端经Micro-CT扫描后观察微结构改变，阿尔新蓝/苏木素&橙黄G(alcian blue/hematoxylin&Orange G,ABH/OG)染色观察骨小梁数量和形态，免疫组化检测骨碱性磷酸酶(bone alkaline phosphatase, BALP)的表达情况。结果与模型组相比，补益牛膝丸组小鼠体重下降(P<0.05),运动协调性改善，胫骨的弹性模量及承受的最大载荷均升高(P<0.01,P<0.001),股骨远端骨密度(bone mineral density, BMD)、骨体积分数(bone volume/total volume, BV/TV)、骨小梁厚度(trabecular thickness, ***)、骨小梁数量(trabecular number, Tb.N)均明显升高(P均<0.001),骨小梁分离度(trabecular separation, ***)下降(P<0.05),髓腔内骨小梁增加而变致密。ABH/OG染色后补益牛膝丸组股骨髓腔中骨小梁面积大于模型组(P<0.001)。免疫组化显示补益牛膝丸组BALP阳性表达率高于模型组(P<0.05)。结论补益牛膝丸能明显提升骨质疏松症模型小鼠的骨密度，提高小鼠的运动协调性，降低骨质疏松性骨折的风险。

关键词：补益牛膝丸骨质疏松 “肾主骨”理论骨形成协调性

炭烧干酪的工艺优化及对其在不同成熟期蛋白质降解的研究

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食品与发酵工业 2025年第1期51卷 116-123页

作者：马晓蕊瓮亚楠陈涛魏超昆宁夏大学食品科学与工程学院宁夏银川750021 宁夏大学食品科学与工程学院宁夏食品微生物应用技术与安全控制重点实验室宁夏银川750021

为了开发干酪新品种,探究美拉德反应对炭烧干酪发酵过程中理化指标及其蛋白质降解量的影响,通过单因素和响应面法优化炭烧干酪的试验工艺条件,并对不同成熟期的炭烧干酪进行理化指标、蛋白质降解度、游离氨基酸以及蛋白酶活力的测定。... 详细信息

为了开发干酪新品种,探究美拉德反应对炭烧干酪发酵过程中理化指标及其蛋白质降解量的影响,通过单因素和响应面法优化炭烧干酪的试验工艺条件,并对不同成熟期的炭烧干酪进行理化指标、蛋白质降解度、游离氨基酸以及蛋白酶活力的测定。最终结果表明,炭烧干酪的最佳工艺条件为,葡萄糖添加量10%、加热温度95℃、加热时间3.0 h。实验结果表明,炭烧干酪在发酵过程中,pH和水分逐渐下降,蛋白质分解量和总游离氨基酸增加,蛋白酶活力和乳酸菌总数先增加后降低;在发酵中期,炭烧干酪的水分含量、脂肪以及蛋白质含量低于普通干酪,这是美拉德反应致使蛋白质和脂肪球膜蛋白发生变性,失去脂肪球膜的脂肪不稳定发生凝结,从而使得蛋白质和脂肪含量下降。

关键词：美拉德反应炭烧干酪蛋白质降解度理化指标酶活力

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三维网络氮化硼/聚合物导热复合材料的研究进展

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复合材料学报 2025年

作者：许一昊许平凡章培昆罗耀发福州大学先进制造学院

近年来，随着电子元器件、传感器、集成电路等与半导体技术相关领域的迅速发展，对散热的要求也是越来越高。六方氮化硼（Hexagonal Boron Nitride，h-BN）是一种优秀的绝缘导热材料，被广泛应用在与聚合物材料的复合进程中。因此，如何... 详细信息

近年来，随着电子元器件、传感器、集成电路等与半导体技术相关领域的迅速发展，对散热的要求也是越来越高。六方氮化硼（Hexagonal Boron Nitride，h-BN）是一种优秀的绝缘导热材料，被广泛应用在与聚合物材料的复合进程中。因此，如何在h-BN与聚合物的复合进程中实现其性能的最优化呈现已然成为众多学者所聚焦的核心主题。该文简要介绍了h-BN的导热机制和影响其导热的因素，说明了h-BN在聚合物中分布状况对复合材料性能的影响，并着重对三维网络氮化硼/聚合物复合材料的研究进展予以综述，最后总结了当前的一些技术困难，展望了未来的发展方向。

关键词：六方氮化硼聚合物三维网络复合材料导热

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基于突变理论的黄土边坡失稳模型研究

公路 2025年 152-157页

作者：胡凯森胡晋川张守昆李玉山西省交通规划勘察设计院有限公司昌吉学院中交一公局第三工程有限公司

根据黄土工程地质分区和地质结构模型,结合黄土土性参数的空间统计特性和非线性强度特征,将突变理论引入黄土边坡稳定性研究中,建立了基于突变理论的黄土边坡失稳模型。通过研究表明:黄土边坡系统的变化特征具有突变模型的基本特征;突... 详细信息

根据黄土工程地质分区和地质结构模型,结合黄土土性参数的空间统计特性和非线性强度特征,将突变理论引入黄土边坡稳定性研究中,建立了基于突变理论的黄土边坡失稳模型。通过研究表明:黄土边坡系统的变化特征具有突变模型的基本特征;突变模型能很好地反映黄土边坡系统变形的非线性特征;突变模型能有效对边坡系统失稳临界状态进行判断;突变模型的建立对研究黄土边坡失稳破坏机理具有指导和现实意义。

关键词：黄土边坡失稳机理突变理论模型

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基于随机骨料模型的不规则颗粒投放算法研究

应用力学学报 2025年

作者：董朋昆高政国孙卉竹北京航空航天大学交通科学与工程学院哈尔滨工业大学建筑设计研究院有限公司

不规则颗粒体系数值模拟是研究颗粒材料力学行为的重要方法，实现不规则颗粒的三维数字化模型建立与高效投放技术对研究颗粒体系的力学行为具有重要意义。为实现各种不规则颗粒模型的生成与投放，本文基于C#平台设计开发了不规则颗粒投... 详细信息

不规则颗粒体系数值模拟是研究颗粒材料力学行为的重要方法，实现不规则颗粒的三维数字化模型建立与高效投放技术对研究颗粒体系的力学行为具有重要意义。为实现各种不规则颗粒模型的生成与投放，本文基于C#平台设计开发了不规则颗粒投放软件。首先基于三维凸型不规则颗粒的空间多面体几何属性信息，设计了面向对象方法表征的颗粒信息数据结构；应用三维随机骨料投放生成算法，开发了不规则颗粒自动生成与投放功能的程序软件；基于C#平台实现了控制参数输入与不规则颗粒生成的用户界面交互，并借助OpenGL的图形功能实现了三维模型的可视化操作。在软件中设计了3D打印输出模块，可通过3D打印机实现所投放数字化颗粒的快速打印生成，为不规则颗粒试验研究提供试验样本。在软件中建立了不规则颗粒有限元模型文件输出格式，可为不规则颗粒材料的离散元及有限元数值模拟提供前处理模型。最后使用不规则颗粒进行了颗粒堆积试验研究，并进行了颗粒数字模型的显式有限元模拟，结果表明本文软件程序实现的不规则颗粒数字模型与可视化技术，可满足不规则颗粒问题研究的物理实验与数值模拟需求。

关键词：不规则颗粒三维随机骨料投放算法面向对象技术 3D打印颗粒堆积

猪肉新鲜度特征波长筛选及无损智能检测装置优化

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农业工程学报 2025年

作者：左杰文彭彦昆李荣娇徐汇丽中国农业大学工学院国家农产品加工技术装备研发分中心河南双汇投资发展股份有限公司

食品安全和质量控制在现代社会变得至关重要，猪肉的安全和质量直接关系到人们的健康和生活质量。传统的食品安全检测方式往往存在着效率低下、破坏样本等问题。为实现猪肉新鲜度的快速、无损检测，在前期研究的基础上，该研究基于猪肉... 详细信息

食品安全和质量控制在现代社会变得至关重要，猪肉的安全和质量直接关系到人们的健康和生活质量。传统的食品安全检测方式往往存在着效率低下、破坏样本等问题。为实现猪肉新鲜度的快速、无损检测，在前期研究的基础上，该研究基于猪肉上清液实验平台提取了猪肉新鲜度各指标的特征波长，筛选出了与猪肉新鲜度相关性最高的6个特征波长。分析了猪肉新鲜度指标TVB-N(total volatile basic nitrogen)含量、pH值和颜色（L*、a*、b*）随着储藏时间的变化规律和上清液的光谱特征。通过CARS(competitive adaptive reweighted sampling)和SPA(successive projections algorithm)算法筛选出了猪肉上清液光谱中与猪肉相关的特征波长，基于特征波长的PLSR(partial least squares regression)模型性能得到明显的提升，使用标准正态变换、竞争自适应重采样加权算法与连续投影算法联用（SNVCARS-SPA）建立的模型具有最佳性能，TVB-N含量、pH值、L*、a*和b*的预测集相关系数Rp分别为0.996、0.961、0.731、0.922和0.839，预测集均方根误差RMSEP分别为0.388 mg/100g、0.067、2.377、0.832和0.567，其中540、580、680、730、760、860 nm这6个特征波长与猪肉新鲜度相关性最高。基于上述研究中的特征波长，优化设计了基于多光谱传感器的检测装置，包括光源模块、控制模块、散热单元、供电单元、采集探头和外壳等，基于Arduino系统对装置的软件进行了设计。建立了猪肉新鲜度指标TVB-N含量、pH值、L*、a*、b*的预测模型，在6个特征波长下TVBN含量、pH值、L*、a*和b*最优模型的Rp分别为0.970、0.937、0.805、0.908和0.915,RMSEP分别为0.874 mg/100g、0.097、1.972、1.514和0.729。与优化前的设备相比，优化后的设备体积更小，制造成本更低，TVB-N检测精度进一步提高。该研究通过硬件和算法的优化，提升了猪肉新鲜度检测模型的性能，对于推动新鲜度检测设备的应用、提升肉类供应链中的质量监控能力、保障消费者的食品安全具有重要意义。

关键词：光谱分析机器学习光源特征波长微型设备

胶原蛋白肽-焦磷酸铁复合物的构建及其补铁效果评价

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陕西科技大学学报 2025年第1期43卷 29-34页

作者：刘宁王薇贺人杰姚晓琳张琨福格森(武汉)生物科技股份有限公司湖北武汉430056 陕西科技大学食品科学与工程学院陕西西安710021

铁复合物是一种将铁元素与食品大分子结构进行组装的新型铁强化剂,具有化学稳定性和生物利用度高的优点.本课题采用均质、超声和透析处理,在焦磷酸铁(FP)的合成过程中,引入胶原蛋白肽(CPs).红外光谱测定发现,该方法成功制得CPs-FP复合物... 详细信息

铁复合物是一种将铁元素与食品大分子结构进行组装的新型铁强化剂,具有化学稳定性和生物利用度高的优点.本课题采用均质、超声和透析处理,在焦磷酸铁(FP)的合成过程中,引入胶原蛋白肽(CPs).红外光谱测定发现,该方法成功制得CPs-FP复合物.与FP相比,CPs-FP的胃肠释放率提高.缺铁性贫血大鼠实验表明,CPs-FP能够有效改善大鼠体重、血红蛋白含量、组织铁含量和其他指数,呈现浓度依赖效应.同等剂量下,CPs-FP复合物具有更高的生物利用度.

关键词：焦磷酸铁胶原蛋白肽铁复合物胃肠消化缺铁性动物

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