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单髁膝关节置换股骨部件内外侧平移偏差对胫骨假体固定的生物力学影响

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生物医学工程学杂志 2025年

作者：许敬亭张静张兵崔文张维杰陈瑱贤长安大学工程机械学院西安交通大学医学院附属红会医院

假体松动是单髁膝关节置换术（UKA）术后翻修的主要原因，术中假体内外侧平移安装偏差是临床常见现象，也是增加假体松动风险的重要因素。本研究建立UKA有限元模型和骨-假体固定界面微动预测模型，以个体化UKA骨肌多体动力学模型预测的... 详细信息

假体松动是单髁膝关节置换术（UKA）术后翻修的主要原因，术中假体内外侧平移安装偏差是临床常见现象，也是增加假体松动风险的重要因素。本研究建立UKA有限元模型和骨-假体固定界面微动预测模型，以个体化UKA骨肌多体动力学模型预测的膝关节内侧接触力和关节运动作为边界条件，量化研究了9种股骨假体内外侧平移安装偏差情况对胫骨近端范式等效应力、骨-假体固定界面接触应力以及骨-假体固定界面微动的影响。研究发现，相比于中立位置（a/A为0.492），股骨部件外侧平移安装偏差显著增加了胫骨范式等效应力和骨-假体固定界面接触应力，a/A为0.361时最大范式等效应力和固定界面最大接触应力分别增加了14.08%和143.15%；股骨部件内侧平移安装偏差显著增加了骨-假体固定界面微动，但股骨中立位及内侧平移安装偏差条件下微动最大值仍在20～50μm范围内，适宜骨整合。因此，基于文献报道适宜骨整合的微动范围、降低假体松动风险与可能诱发疼痛的因素等考虑，建议临床医生在手术中控制股骨部件的安装位置在中立位及内侧平移偏差0～4 mm的安全范围内。

关键词：单髁膝关节置换术内外侧平移安装误差固定界面微动

26 t纯电动轮胎压路机行驶系统关键控制策略研究

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工程机械 2025年第1期 31-36+8页

作者：游启航赵方熠王欣长安大学工程机械学院上汽集团创新研究开发总院

随着电驱技术在工程机械中的逐步应用，纯电驱动的轮胎压路机也进入了研制和开发的行列。以前4后5型多电机独立驱动的26 t纯电动轮胎压路机为研究对象，以提高传动系统效率和保证作业质量为目标，对其行驶系统的关键控制技术进行研究。... 详细信息

随着电驱技术在工程机械中的逐步应用，纯电驱动的轮胎压路机也进入了研制和开发的行列。以前4后5型多电机独立驱动的26 t纯电动轮胎压路机为研究对象，以提高传动系统效率和保证作业质量为目标，对其行驶系统的关键控制技术进行研究。首先对26 t纯电动轮胎压路机行驶系统的组成和工作原理进行分析；其次，提出基于节能目标的行驶系统驱动模式自动切换控制策略，根据轮胎压路机的不同负载工况设计3种行驶驱动模式，结合永磁同步电机效率Map制定驱动模式切换算法；最后，在不同驱动模式基础上，以驱动轮纯滚动为控制目标给出基于Ackermann模型的电子差速转向控制策略。

关键词：纯电动轮胎压路机电机效率Map 驱动模式切换电子差速

机动车道布设对城市街谷尾气污染物输运扩散影响的模拟

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应用生态学报 2025年

作者：刘稳黄正东詹庆明张宏亮赵福云郭仁忠深圳大学建筑与城市规划学院智慧城市研究院亚热带建筑与城市科学全国重点实验室粤港澳智慧城市联合实验室武汉大学城市设计学院武汉大学动力与机械学院

为掌握机动车道布设对城市街道峡谷内空气质量的影响规律，本研究利用计算流体力学模拟方法，构建了不同车道布设方式下城市街谷内交通尾气污染物输运扩散的数值模型，研究了机动车道布设数量及位置对城市街谷内交通尾气污染物分布及扩... 详细信息

为掌握机动车道布设对城市街道峡谷内空气质量的影响规律，本研究利用计算流体力学模拟方法，构建了不同车道布设方式下城市街谷内交通尾气污染物输运扩散的数值模型，研究了机动车道布设数量及位置对城市街谷内交通尾气污染物分布及扩散的影响。结果表明：机动车道布设数量及其位置对城市街谷内交通尾气污染物的分布及扩散过程具有重要影响，但其对不同气流结构城市街谷的影响存在显著差异；不同车道布设方案下浅街谷内的空气质量均明显优于深街谷，浅街谷内背风侧的空气品质均差于迎风侧，而深街谷内背、迎风侧的空气品质会因车道布设位置不同而有所变化；调整机动车道布设数量及其位置不仅可以影响城市街谷内交通尾气污染物空间分布的均匀性，还可在一定程度上促进城市街谷内交通尾气污染物的扩散稀释，从而改善其空气环境品质；控制通行车道数量、使车道靠近上游建筑，有利于改善浅街谷内行人活动高度处及其迎风侧的空气污染水平，而增加通行车道数量、使车道靠近下游建筑，有利于降低深街谷内背风侧行人高度处的空气污染风险。研究结果可为城市街谷空气污染的数值建模和改善应对提供科学参考。

关键词：街道峡谷计算流体力学模拟车道布设污染扩散行人活动区域

基于神经网络散斑干涉图像去噪方法研究与实现

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计算机测量与控制 2025年

作者：李珂嘉赵自新马跃洋尹昱东张璐西安交通大学仪器学院西安工业大学光电工程学院西安交通大学机械学院

在科学研究和实际工程项目中，需要对光学粗糙表面的位移、形变、振动及应变等物理量进行高精度测量。散斑干涉测量是一种针对光学粗糙表面的高精度无损检测技术，然而在测量过程中，干涉条纹图像不可避免地包含大量的相干散斑噪声以及... 详细信息

在科学研究和实际工程项目中，需要对光学粗糙表面的位移、形变、振动及应变等物理量进行高精度测量。散斑干涉测量是一种针对光学粗糙表面的高精度无损检测技术，然而在测量过程中，干涉条纹图像不可避免地包含大量的相干散斑噪声以及环境噪声，严重影响后续的相位解调和解包裹精度和准确性。因此设计了一种基于DnCNN神经网络模型的图像降噪实验模型，设计搭建干涉测量硬件系统，编写软件实现对图像的采集和增强。利用计算机模拟的散斑干涉条纹图像生成数据集，完成了神经网络的设计和训练。实验结果表明，设计方法能够有效去噪，减少了白色噪点，且网络的拟合效果达到最佳状态。经过实验测试，在去噪性能的评估测试中，与传统的滤波方法相比，DnCNN展现出了显著优势，其中信噪比和散斑指数表现突出。

关键词：神经网络散斑去噪自适应估计散斑干涉 DnCNN

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InSe单层中点缺陷的第一性原理研究

原子与分子物理学报 2025年第6期42卷 167-173页

作者：何诗颖谢瑞恬刘娟邹代峰赵宇清许英廖雨洁湖南科技大学物理与电子科学学院湘潭411201 智能传感器与新型传感器材料湖南省重点实验室湘潭411201 山西大学化学化工学院太原030006 武汉大学动力与机械学院武汉430072

InSe是Ⅲ-Ⅵ族化合物中的主要成员,由于其具有优异的电学性能,在太阳能电池、固体电池组等领域受到广泛的关注.光电材料及器件的优良特性由电子结构决定,而Ⅲ-Ⅵ族化合物中的点缺陷对电子结构具有重要的调控,且单层InSe中点缺陷的Perdew... 详细信息

InSe是Ⅲ-Ⅵ族化合物中的主要成员,由于其具有优异的电学性能,在太阳能电池、固体电池组等领域受到广泛的关注.光电材料及器件的优良特性由电子结构决定,而Ⅲ-Ⅵ族化合物中的点缺陷对电子结构具有重要的调控,且单层InSe中点缺陷的Perdew-Burke-Ernzerhof(PBE)和Heyd-Scuseria-Ernzerhof(HSE)对比研究尚且缺乏.本文基于密度泛函理论的第一性原理计算,对单层InSe的硒空位、铟空位、溴替代硒、硫替代硒、碲替代硒、镓替代铟、锡替代铟和铊替代铟的缺陷形成能和稳定性进行了研究.结果表明:在缺铟和富铟条件下,硫替代硒和镓替代铟的缺陷形成能低且可以有效的降低体系总能,提高体系的稳定性.溴替代硒具有较小的缺陷形成能,但较大的体系总能表明溴替代硒的缺陷体系不稳定.在缺铟条件下易形成铊替代铟缺陷;在富铟条件下易形成碲替代硒缺陷.上述研究结果有助于理解点缺陷对Ⅲ-Ⅵ族化合物稳定性的影响,同时也为未来实验上设计基于InSe的高效的光电子器件提供理论依据.

关键词：单层InSe 稳定性形成能点缺陷

基于LEAP模型的江苏省重点行业碳达峰碳中和情景

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环境科学 2025年第1期46卷 1-9页

作者：罗闯黎林王雨豪姜宜东赵传文葛晖骏南京师范大学能源与机械工程学院

通过对江苏省未来能源需求和碳排放情景的深入分析，制定达到碳达峰和碳中和目标的战略.采用LEAP模型对2021～2060年不同情景下的能源需求和碳排放进行预测.研究发现，在基准情景下，江苏省重点行业的能源需求呈高速增长，2021～2060年... 详细信息

通过对江苏省未来能源需求和碳排放情景的深入分析，制定达到碳达峰和碳中和目标的战略.采用LEAP模型对2021～2060年不同情景下的能源需求和碳排放进行预测.研究发现，在基准情景下，江苏省重点行业的能源需求呈高速增长，2021～2060年能源消费量增加2.35倍，年均增速为3.46%.而在政策执行、可持续发展和创新推进情景下，能源消费总量显著降低，分别为45.98%、58.96%和86.13%，展现出了不同程度的节能潜力.对碳排放的预测显示，在基准情景下，碳排放总量呈持续增长趋势，达到2060年的5.99亿t，年均增速为4.47%.而在3种情景下，碳排放量显著降低，表现为峰值达到2025年或2030年，并逐步下降.具体来看，工业部门逐年降低，交通运输部门呈增长趋势，建筑部门相对稳定.总体而言，随着产业结构调整和技术水平提升，江苏省有望实现碳排放的逐步减少，但需关注交通运输部门的碳排放增加趋势.

关键词： LEAP模型碳达峰碳中和重点行业情景分析

基于ANSYS和VMD的轴承复合故障特性研究

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清华大学学报(自然科学版) 2025年

作者：倪文钧张长青海大学机械工程学院清华大学机械工程系

轴承复合故障严重影响设备的可靠性和使用寿命。为研究滚动轴承复合故障特性变化规律,本文基于ANSYS workbench,建立了角接触球轴承复合故障动力学仿真模型,研究了不同转速下复合故障轴承的动态响应规律;提出一种基于优化变分模态分解(V... 详细信息

轴承复合故障严重影响设备的可靠性和使用寿命。为研究滚动轴承复合故障特性变化规律,本文基于ANSYS workbench,建立了角接触球轴承复合故障动力学仿真模型,研究了不同转速下复合故障轴承的动态响应规律;提出一种基于优化变分模态分解(VMD)的复合轴承故障特征识别方法,能有效消除噪声对轴承故障特征提取产生的干扰。采用改进的北方苍鹰寻优算法对VMD的参数进行自适应寻参,在确定最佳参数后对振动信号进行变分模态分解,基于最大峭度原则对本征模态函数(IMF)进行信号重构后做频谱分析。研究结果表明:复合缺陷对滚动体和外圈的接触应力分布影响显著,等效应力主要集中在凹坑缺陷的边缘;滚动体通过外圈缺陷时会导致轴承内部局部的应力集中和释放,应力会下降。改进的北方苍鹰寻优算法优化过的VMD可以有效提取轴承中的复合故障特征频率成分,频率峰值清晰地对应了理论计算的故障频率,准确率高于其他广泛使用的特征提取方法。

关键词：角接触球轴承有限元仿真复合故障变分模态分解特征提取

超快激光加工硬脆材料中的裂纹行为及梯度功率加工策略

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中国激光 2025年

作者：聂烨辉张博武张朋辉黄志楷赵宽阿占文青海大学机械工程学院清华大学机械工程系

玻璃等硬脆材料上的微结构应用广泛，然而利用超快激光在硬脆材料上实现高质量微结构加工仍然面临质量和效率不能兼顾的问题。本文研究了利用900飞秒激光在石英玻璃上加工微孔阵列时裂纹产生及扩展机制，并通过激光功率的梯度动态调控... 详细信息

玻璃等硬脆材料上的微结构应用广泛，然而利用超快激光在硬脆材料上实现高质量微结构加工仍然面临质量和效率不能兼顾的问题。本文研究了利用900飞秒激光在石英玻璃上加工微孔阵列时裂纹产生及扩展机制，并通过激光功率的梯度动态调控，实现了对裂纹产生及扩展的有效控制。研究结果表明，加工过程中裂纹形成和扩展可分为四个阶段：第一阶段孔底熔融物凝固引起微裂纹产生，第二阶段孔底裂纹通过孔壁向外扩展，第三阶段向外扩展的裂纹在孔周形成环形裂纹，第四阶段孔阵列中多个环形裂纹连接形成裂纹网络导致孔阵列加工失效。虽然降低激光功率可抑制裂纹的形成，但是加工效率也随之降低。通过“先低功率后高功率”的梯度功率加工策略可在保证加工效率的同时抑制裂纹的扩展。微孔阵列加工过程中温度的原位测量结果表明：激光吸收率的提高可使最大温度差下降45%；与恒定功率加工相比，梯度功率加工时工件的最大温度差下降了31%、峰值功率最大温度差下降了44%。此外，梯度功率加工抑制裂纹的机制是低功率加工增加表面粗糙度以提高激光吸收率，减少内部热应力，并使孔深发展至一定程度，再切换到高功率加工时可阻止孔底裂纹通过孔壁向外扩展。本文所提出的梯度功率加工策略可广泛适用于硬脆材料上微结构的激光加工。

关键词：超快激光梯度功率硬脆材料裂纹

复杂功能、结构关系表达及其在概念设计中应用

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机械工程学报 2004年第6期40卷 49-54页

作者：王玉新杨丽艳朱殿华同济大学机械学院上海200092 天津大学机械学院天津300072

考虑了功能元之间的联结关系和子结构之间的串联、并联、复合等复杂关系,给出了一种基于功能分解与重组的计算机化的机械系统概念设计方法。根据功能元之间的联结关系和子结构之间的复杂关系,利用该方法可以得到有限数量的原理方案,避... 详细信息

考虑了功能元之间的联结关系和子结构之间的串联、并联、复合等复杂关系,给出了一种基于功能分解与重组的计算机化的机械系统概念设计方法。根据功能元之间的联结关系和子结构之间的复杂关系,利用该方法可以得到有限数量的原理方案,避免了形态矩阵方法在处理复杂机械系统时出现的解爆炸问题。同时,在原理方案的表示字符串中,包含了子结构在空间的连接关系等信息,为子结构重组的自动化奠定了基础。

关键词：概念设计自动化方法功能元联结关系

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