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硬磁软材料输流管的屈曲不稳定性分析

力学学报 2024年第3期56卷 691-703页

作者：马地龙王琳陈伟华中科技大学航空航天学院工程力学系武汉430074 华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074 智能制造装备与技术全国重点实验室武汉430074

输流管道广泛应用于海洋工程、航空航天、先进制造和生物医学等工程行业和前沿科技领域.在内部流体作用下,软材料输流管易丧失稳定性并出现较大位移.因此,如何预测其稳定性以及调控其力学行为显得至关重要.基于Hamilton原理,建立了磁调... 详细信息

输流管道广泛应用于海洋工程、航空航天、先进制造和生物医学等工程行业和前沿科技领域.在内部流体作用下,软材料输流管易丧失稳定性并出现较大位移.因此,如何预测其稳定性以及调控其力学行为显得至关重要.基于Hamilton原理,建立了磁调控下硬磁软材料输流管道的动力学理论模型,推导了铰支-可滑动铰支边界条件下输流管道的控制方程.在Galerkin方法离散的基础上,对输流管系统进行了稳定性分析.研究发现:当流速小于失稳临界值时,输流管在静态平衡位置保持稳定;当流速大于失稳临界值时,输流管以静态分岔形式发生屈曲失稳.通过求解输流管道的非线性控制方程,得到管道的非线性力学响应.研究结果显示,磁场力幅值P和磁偏角α会共同影响输流管系统的非线性力学响应行为,α的取值决定了系统临界流速和管道屈曲形状随P值增大的演化趋势,实现了对管道屈曲变形行为的磁调控.理论模型还可方便地推广应用于非均匀磁化管道的力学响应分析之中.文章采用的磁场调控方法具有非接触式和快速响应等优势,可望进一步应用于医用器械及极端环境作业等领域.

关键词：硬磁软材料输流管道稳定性磁调控屈曲

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基于高效液相色谱-串联质谱测定孕妇血清中7种全氟和多氟化合物及新生儿神经行为评价

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色谱 2024年第2期42卷 194-202页

作者：王梓皓梁凤至陈学蓉吴萍吴微湖北中医药大学检验学院湖北武汉430065

以同位素为内标,建立了高效液相色谱-串联质谱测定孕妇血清中7种全氟和多氟化合物(PFASs)的方法,同时评估新生儿的神经发育水平,探讨PFASs对新生儿神经行为发育的影响。本研究依托鄂州市妇幼保健院建立的出生队列,采集孕妇孕晚期血清样... 详细信息

以同位素为内标,建立了高效液相色谱-串联质谱测定孕妇血清中7种全氟和多氟化合物(PFASs)的方法,同时评估新生儿的神经发育水平,探讨PFASs对新生儿神经行为发育的影响。本研究依托鄂州市妇幼保健院建立的出生队列,采集孕妇孕晚期血清样本,并放置于-80℃冰箱后统一检测。首先将血清样品解冻,之后依次加入13C标记的内标物、碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液和四丁基硫酸氢铵溶液(TBAS),在超声处理后加入甲基叔丁基醚(MTBE)洗脱两次,收集所有洗脱液,涡旋混匀后离心,转移上清液至进样瓶中,随后进行检测。使用新生儿神经行为测定法(neonatal behavioral neurological assessment,NBNA)对新生儿的神经行为进行评分,评估孕期PFASs暴露对新生儿神经行为发育的影响。结果显示,7种PFASs在0.1~200 ng/mL内线性关系良好,检出限(LOD)为0.006~0.020 ng/mL,定量限(LOQ)为0.020~0.066 ng/mL,加标回收率为84.6%~116.8%。该方法所需样本量少,具有较高的准确度和精密度。实际样品检测发现,456名孕妇血清中7种PFASs的检出率均≥97.4%,其中暴露水平最高的是全氟辛酸(PFOA),中位数水平为19.4 ng/mL。同时,对379名新生儿的神经行为进行评估,线性回归模型表明,孕期母体体内的全氟辛烷磺酸(PFOS)每增加一个自然对数(ln)水平,新生儿的主动肌张力及一般反应分别降低0.36分(95%置信区间(CI):-0.64~-0.08)和0.34分(95%CI:-0.61~-0.07);全氟壬酸(PFNA)每增加一个ln水平,新生儿的被动肌张力和NBNA总分分别降低0.38分(95%CI:-0.74~-0.01)和0.37分(95%CI:-0.68~-0.06);全氟癸酸(PFDA)每增加一个ln水平,新生儿的行为能力降低0.28分(95%CI:-0.54~-0.01);而全氟己烷磺酸(PFHxS)每增加一个ln水平,新生儿的NBNA总分上升0.27分(95%CI:0.05~0.48)。性别分层分析发现,男性新生儿对PFASs的神经毒性作用更加敏感。通过此方法测定孕妇血清中的7种PFASs,并结合新生儿的神经行为评估发现,孕期PFASs暴露会影响新生儿的神经行为发育。

关键词：高效液相色谱-串联质谱全氟和多氟化合物血清孕期暴露神经行为发育

家庭动力学特征和负性生活事件与青少年抑郁症状的相关性分析

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解放军医学杂志 2024年

作者：周惠至杨舒然韩冬陈诗冯强王璐康传媛同济大学附属东方医院临床心理科解放军联勤保障部队第九二〇医院精神心理科

目的　探讨家庭动力学特征与青少年抑郁症状的相关性，以及负性生活事件在二者之间的中介作用。方法　收集2021年9月—2023年2月在上海市同济大学附属东方医院临床心理科就诊且符合国际疾病分类(ICD)-10诊断标准的124例青少年抑郁症患... 详细信息

目的　探讨家庭动力学特征与青少年抑郁症状的相关性，以及负性生活事件在二者之间的中介作用。方法　收集2021年9月—2023年2月在上海市同济大学附属东方医院临床心理科就诊且符合国际疾病分类(ICD)-10诊断标准的124例青少年抑郁症患者进行横断面研究。使用系统家庭动力量表(SSFD)第2版、儿童抑郁量表(CDI)及青少年生活事件量表(ASLEC)对患者的家庭动力学特征、抑郁症状及负性生活事件进行评估。采用典型相关分析探索系统家庭动力学4个维度[家庭气氛(FA)、系统逻辑(SL)、个性化(IN)、疾病观念(IC)]与CDI 5个因子(低自尊、负面情绪、快感缺乏、效能低下、人际问题)间的相关性，通过中介效应分析(Bootstrap检验)建立模型检验负性生活事件在家庭动力学特征与青少年抑郁症状之间的中介作用。结果　SSFD 4个维度中的FA、SL、IN得分与CDI总分呈负相关(r=-0.359、-0.256、-0.291，P0.05)，而FA得分对CDI总分的直接效应有统计学意义(效应值为-0.076，P<0.05)，而FA、IN、SL得分通过ASLEC总分影响CDI总分的中介效应均有统计学意义(效应值分别为-0.071、-0.095、-0.087，P<0.05)。结论　青少年抑郁症状可能受家庭动力学特征及负性生活事件的影响，负性生活事件在FA、IN、SL等家庭动力学特征对抑郁症状的影响中发挥中介作用；而家庭动力学特征中的IC与青少年抑郁症状不相关。

关键词：青少年健康抑郁家庭关系负性生活事件中介

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磁声耦合:物理、材料与器件

物理学报 2024年第5期73卷 1-23页

作者：陈崇马铭远潘峰宋成清华大学材料学院先进材料教育部重点实验室北京100084

固体中的声波有两种传播方式:一种是声体波,以纵波或横波的形式在固体内部传播;另一种是声表面波,在固体表面产生并沿着表面传播.声波射频技术利用这些声波来截取和处理信号,尤其体现在快速发展的射频滤波器技术中.声学滤波器因其体积... 详细信息

固体中的声波有两种传播方式:一种是声体波,以纵波或横波的形式在固体内部传播;另一种是声表面波,在固体表面产生并沿着表面传播.声波射频技术利用这些声波来截取和处理信号,尤其体现在快速发展的射频滤波器技术中.声学滤波器因其体积小、成本低和性能稳定等多方面的优势,在移动通信等领域得到了广泛应用.受益于成熟的制造工艺和确定的共振频率,声波已逐渐成为操控磁性和自旋的有力手段,这一领域正朝着小型化、超快和节能的自旋电子学器件应用迈进.将磁性材料集成到声学射频器件,也开辟了对声学器件调控方法和性能提升的新思路.本综述首先梳理了各种磁声耦合的物理机制,并在此基础上系统介绍了声控磁化动力学、磁化翻转、磁畴和磁性斯格明子产生及运动、自旋流产生等一系列磁性和自旋现象.同时也讨论了声控磁的逆过程——磁控声波的研究进展,包括声波参数的磁调控和声波的非互易传播,以及基于此开发的新型磁声器件,如磁传感器、磁电天线、可调谐滤波器等.最后展望了磁声耦合未来可能的研究方向和潜在的应用前景.

关键词：磁弹耦合声控磁性磁控声波磁声器件

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基于边孔光纤偏振可调的环形腔激光输出技术

中国激光 2024年

作者：余燚余有龙王培明周秦至余千春合肥工业大学仪器科学与光电工程学院测量理论与精密仪器安徽省重点实验室

实际应用中往往对激光的偏振态有一定的要求，为实现不同偏振态的激光输出，基于边孔光纤(Side Hole Fiber, SHF)搭建了全光纤环形腔激光输出装置。通过扭转内嵌在腔内的SHF，实现对输出激光椭圆度和方位角的调节，并探讨了其应用于传... 详细信息

实际应用中往往对激光的偏振态有一定的要求，为实现不同偏振态的激光输出，基于边孔光纤(Side Hole Fiber, SHF)搭建了全光纤环形腔激光输出装置。通过扭转内嵌在腔内的SHF，实现对输出激光椭圆度和方位角的调节，并探讨了其应用于传感领域的可行°性。实验表明：扭转角为0°～180°时，输出激光椭圆度最大调节范围为0.02～0.48，而方位角最大调节范围为-93°～2°。若扭转角为0°时入射线偏振光的偏振方向与SHF主轴夹角为45，椭圆度的调节范围可增至0.02～0.91。将偏振可调激光输出装置用于扭转角度传感，扭转角度测量范围为5°～97°时，灵敏度为-1.0757°/°。该设计结构简单、易操控，为激光偏振态的调节及基于偏振的传感测量技术提供了新思路。

关键词：环形腔激光输出偏振调控扭转边孔光纤

热湿环境下CO_(2)-SO_(2)耦合侵蚀水泥基材料的中性化机理及预测模型

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硅酸盐学报 2024年第2期52卷 545-554页

作者：牛荻涛曹志远吕瑶西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 省部共建绿色建筑国家重点实验室/西安建筑科技大学西安710055

为探究工业环境中水泥基材料耐久性损伤机理,开展了热湿环境CO_(2)-SO_(2)耦合侵蚀下净浆、砂浆和混凝土的中性化试验,并采用核磁共振和电化学阻抗谱等测试方法分析了水泥基材料的孔结构及孔溶液变化,建立了水泥基材料的中性化深度预测... 详细信息

为探究工业环境中水泥基材料耐久性损伤机理,开展了热湿环境CO_(2)-SO_(2)耦合侵蚀下净浆、砂浆和混凝土的中性化试验,并采用核磁共振和电化学阻抗谱等测试方法分析了水泥基材料的孔结构及孔溶液变化,建立了水泥基材料的中性化深度预测模型。结果表明:腐蚀循环前期(0~2次),反应以碳化为主。中期(2~7次),由于CaCO_(3)填充试样的孔隙,使得碳化反应速率减缓。同时SO_(2)与混凝土水化产物发生反应,水化硅酸钙(C-S-H)凝胶脱钙,同时生含结晶水的膨胀产物CaSO_(3)和CaSO_(4),导致有害孔逐渐增加,试样表层产生膨胀裂缝。后期(7~14次),SO_(2)持续腐蚀C-S-H凝胶等水化产物,混凝土孔隙率增大,碳化反应速度加快。

关键词：工业环境水泥基材料中性化机理中性化深度预测模型

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超声纵扭-低频扭转复合振动攻丝实验

北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1077-1084页

作者：韩凤起张德远河北工业职业技术大学智能制造学院石家庄050091 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

针对钛合金低频扭转振动攻丝效率偏低的问题,提出了超声纵扭-低频扭转复合振动攻丝方法。进行了超声纵扭振动攻丝实验、不同切削液的复合振功攻丝实验和变参数复合振动攻丝实验,研究复合振动攻丝的工艺效果及参数变化的影响规律。实验... 详细信息

针对钛合金低频扭转振动攻丝效率偏低的问题,提出了超声纵扭-低频扭转复合振动攻丝方法。进行了超声纵扭振动攻丝实验、不同切削液的复合振功攻丝实验和变参数复合振动攻丝实验,研究复合振动攻丝的工艺效果及参数变化的影响规律。实验结果表明:超声纵扭振动增强了切削液的润滑效果,降低了攻丝扭矩,与普通连续攻丝相比,M3螺纹孔的超声纵扭振动攻丝可降低攻丝扭矩约18%;在所选参数范围内,与低频扭转振动攻丝相比,复合振动攻丝最大可降低攻丝扭矩约30%;复合振动攻丝降低攻丝扭矩的效果,随净切削量、主轴转速的增大和回退量的减小而降低。

关键词：振动攻丝超声纵扭振动低频扭转振动攻丝扭矩切削液润滑

基于MC模型和Nelder-Mead单纯形算法的时域组织光谱学

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中国激光 2024年第3期51卷 138-147页

作者：张童刘东远高峰天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 天津市生物医学检测技术与仪器重点实验室天津300072

生物组织光学参数的无创在体测量是近红外光谱学(NIRS)研究的基础课题之一。在已发展的NIRS方案中,时间分辨测量具备优良的同时反演吸收系数和散射系数的能力,而且近年来该技术的性价比显著提高,获得了更多关注,但其针对分层组织的参数... 详细信息

生物组织光学参数的无创在体测量是近红外光谱学(NIRS)研究的基础课题之一。在已发展的NIRS方案中,时间分辨测量具备优良的同时反演吸收系数和散射系数的能力,而且近年来该技术的性价比显著提高,获得了更多关注,但其针对分层组织的参数反演在准确性、稳定性和反演速度等方面尚存在一定的局限性。为此,本文提出了一种时域蒙特卡罗模型支持的Nelder-Mead单纯形算法,该算法利用双源探距下的时间分辨漫反射光信号,以循环迭代方式设置不同的基向量,经线性变换后无须求导便可启发式搜索目标函数的最优值,从而实现了高信效度的分层光学参数反演。模拟实验与仿体实验均表明:在组织光学参数反演方面,所提算法的精度优于传统算法,而且该算法具有良好的噪声鲁棒性和临床适应性,为生物组织光学参数的在体测量提供了新方法。

关键词：医用光学吸收系数约化散射系数蒙特卡罗模拟单纯形算法时域测量

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扫描近场光学显微术的研究进展(特邀)

光学学报 2024年第10期44卷 233-246页

作者：陈宇昕李志远华南理工大学物理与光电学院广东广州510641

扫描近场光学显微镜(SNOM)因其具有可达10 nm量级的超高光学分辨率与光谱分析能力,为物理、化学、材料科学和生命科学等领域的若干重要前沿基础科学问题提供了强有力的高时空分辨的光学表征工具。本文聚焦高分辨SNOM技术近期的研究进展... 详细信息

扫描近场光学显微镜(SNOM)因其具有可达10 nm量级的超高光学分辨率与光谱分析能力,为物理、化学、材料科学和生命科学等领域的若干重要前沿基础科学问题提供了强有力的高时空分辨的光学表征工具。本文聚焦高分辨SNOM技术近期的研究进展,首先回顾了SNOM成像技术的基本原理和SNOM探针的发展历史。接着重点介绍了将SNOM成像技术应用于研究微纳尺度上光与原子、分子、二维材料、生物大分子、非线性结构等物质相互作用的时空细节,并阐述了所揭示的微纳尺度上光和物质相互作用的深层次物理、化学和生物学一系列新现象和新规律。最后针对SNOM技术未来的发展趋势,以及可重点关注及进一步研究的关键性科学问题进行了分析和展望。

关键词：扫描近场光学显微镜高时空分辨光谱分析光与物质相互作用