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空心螺钉固定Sanders ⅡB型跟骨骨折的有限元研究

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中华创伤骨科杂志 2024年第7期26卷 618-625页

作者：蒋代翔饶鑫鲁辉蒋鹏纪振中张奕刘融武汉科技大学附属普仁医院骨科武汉430081 武汉科技大学医学院武汉430065 武汉科技大学附属普仁医院创新与转化研究所武汉430081 武汉刘三屋中医骨伤医院武汉430200

目的通过有限元分析研究不同空心螺钉内固定方式在Sanders ⅡB型跟骨骨折的生物力学稳定性。方法在一名志愿者(男性,26岁,身高173 cm,体重70 kg)跟骨CT基础上,通过Mimics 22.0、Geomagic12.0、Solidworks2019、ANSYS Workbench 2022等... 详细信息

目的通过有限元分析研究不同空心螺钉内固定方式在Sanders ⅡB型跟骨骨折的生物力学稳定性。方法在一名志愿者(男性,26岁,身高173 cm,体重70 kg)跟骨CT基础上,通过Mimics 22.0、Geomagic12.0、Solidworks2019、ANSYS Workbench 2022等数字医学软件建立跟骨三维有限元模型,建立Sandres ⅡB型跟骨骨折模型。螺钉分为以下3种:①纵螺钉:自跟骨结节向前部;②横螺钉:自跟骨外侧壁向载距突;③垂直螺钉:自跟骨底部向丘部,垂直于后关节面。螺钉配置方案如下:纵螺钉自跟骨结节上方、中部、下方为进钉点分为上方组、中部组、下方组,再依据双横螺钉+单垂直螺钉、单横螺钉+单垂直螺钉、双横螺钉+无垂直螺钉和单横螺钉+无垂直螺钉的配置方式进一步分为4个亚组,最终得到12个模型(a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l模型)。在后距关节面和中距关节面分别施加420 N和200 N载荷模拟成人单足站立时跟骨受力,分析各个模型的总形变位移,丘部、前部、关节面骨折裂缝相对位移,骨折断端、螺钉的应力峰值。结果i、j模型的总形变位移最低,k、l模型的形变位移最高;其余模型的最大形变位移变化幅度较小。丘部骨折裂缝平均相对位移在上方组最低(0.27 mm),下方组相对较高,其中k、l模型的变异最大;前部骨折裂缝平均相对位移在下方组最小(0.16 mm),其中i、k模型表现最佳;关节面骨折裂缝相对位移在所有模型中均保持在较低水平。上方组模型骨折断端平均应力峰值最低(60.20 MPa),中部组和下方组接近(分别为103.88 MPa和99.76 MPa)。上方组的螺钉平均应力峰值最小(222.77 MPa),下方组k、l模型的平均应力峰值最高,分别达到331.48、349.82 MPa。结论i模型(下置纵螺钉+双横螺钉+单垂直螺钉)在降低总形变位移和前部骨折裂缝相对位移方面具有优势,值得推荐。纵螺钉、垂直螺钉和横螺钉在跟骨骨折固定中承担着不同作用,医生可根据患者需求选择适宜的螺钉配置。

关键词：跟骨微创有限元分析空心螺钉

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科技文献的多层次结构功能识别

信息资源管理学报 2024年第3期14卷 90-103页

作者：刘昊坦刘家伟张帆陆伟武汉大学信息管理学院武汉430072 武汉大学信息检索与知识挖掘研究所武汉430072

实现科技文献结构功能的自动识别有助于提升细粒度信息检索、关键词抽取、引文分析等任务的效率。针对当前结构功能识别研究面临的文本内部依赖关系表达能力较弱、模型泛化迁移能力不足等问题,本研究利用图卷积神经网络捕捉单词节点间... 详细信息

实现科技文献结构功能的自动识别有助于提升细粒度信息检索、关键词抽取、引文分析等任务的效率。针对当前结构功能识别研究面临的文本内部依赖关系表达能力较弱、模型泛化迁移能力不足等问题,本研究利用图卷积神经网络捕捉单词节点间存在的固有依赖信息和拓扑结构,提升模型对科技文本建模表达能力,同时,还引入对抗学习思想,提升结构功能识别模型的泛化能力。选取ScienceDirect数据集,考察多种模型方法对章节标题、章节内容、章节段落三个不同层次的结构功能的识别效果,并在PubMed-20k的医学摘要结构功能数据集上进一步测试多种模型的跨领域迁移能力。研究结果表明,在章节标题层次,BERT+GCN的识别效果最佳,F1值达到了88%,比基线模型提升3%;在章节内容层次,BERT+GAN的识别效果最佳,F1值达到了76%,比基线模型提升了3%;在章节段落层次,F1值达到了68%。BERT+GCN的跨领域迁移能力相比其他模型更优,在跨领域数据上取得了90%的F1值。

关键词：结构功能图卷积神经网络对抗生成网络科技文献信息识别

哨声模合声波对辐射带电子扩散系数的多维建模及损失时间尺度建模研究

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地球物理学报 2024年第5期67卷 1679-1698页

作者：张琼月马新郭德宇付松倪彬彬武汉大学电子信息学院空间物理系武汉430072

哨声模合声波是地球内磁层中一种典型的等离子体电磁波动,对辐射带电子动态演化起着至关重要的作用.合声波可以与外辐射带电子发生相互作用,将电子散射至损失锥进而沉降至大气;此外合声波也能将几十keV的电子加速到几MeV,是辐射带相对... 详细信息

哨声模合声波是地球内磁层中一种典型的等离子体电磁波动,对辐射带电子动态演化起着至关重要的作用.合声波可以与外辐射带电子发生相互作用,将电子散射至损失锥进而沉降至大气;此外合声波也能将几十keV的电子加速到几MeV,是辐射带相对论电子的重要来源.因此,快速准确地计算合声波对辐射带电子的扩散系数,对于优化地球辐射带动理学建模并深入理解电子通量的演化机制具有重要作用.本研究利用Full Diffusion Code(FDC)定量计算了典型合声波波模对辐射带电子的弹跳平均投掷角、能量和交叉扩散系数,并建立了地球内磁层空间中L为2~7、背景环境参数α^(*)为1~13,投掷角α_(eq)为0°~90°、能量Ek为10 eV~10 MeV的电子散射系数矩阵数据库.在此基础上通过线性插值方法可以快速得到不同L和α^(*)参数条件下的合声波对辐射带电子的扩散系数,并计算相对误差验证应用线性插值方法的合理性和准确性.基于扩散系数矩阵数据库,本研究还计算了合声波散射辐射带电子的损失时间尺度,建立了以L、α^(*)和Ek为输入参数的电子损失时间尺度经验模型,从而可以快速获取合声波散射电子的损失时间尺度.结果表明,扩散系数矩阵数据库构建和线性插值方法的使用大幅度减少了获取不同L和α^(*)对应的扩散系数所需时间,同时建立的三维损失时间尺度经验模型可快速得到不同L、α^(*)和Ek所对应合声波散射辐射带电子的损失时间尺度,这些结果提高了地球辐射带动理学建模效率,对于空间天气预报具有重要意义.

关键词：波粒相互作用合声波辐射带电子扩散系数损失时间尺度

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自修复聚氨酯材料的研究进展

材料导报 2024年第1期38卷 249-258页

作者：刘亚豪王源升杨雪黄威李科王轩海军工程大学基础部武汉430033 海军工程大学舰船与海洋学院武汉430033 海军工程大学振动与噪声研究所武汉430033 海军工程大学船舶振动噪声重点实验室武汉430033 92941部队辽宁葫芦岛125001

聚氨酯材料因具有优异的综合性能而得到了广泛应用,但是其在使用过程中不可避免地会产生微裂纹等结构破坏,而自修复技术是解决这一问题的有效方案。本文阐述了非本征型和本征型自修复的机理,重点综述了本征型自修复材料的设计方法和研... 详细信息

聚氨酯材料因具有优异的综合性能而得到了广泛应用,但是其在使用过程中不可避免地会产生微裂纹等结构破坏,而自修复技术是解决这一问题的有效方案。本文阐述了非本征型和本征型自修复的机理,重点综述了本征型自修复材料的设计方法和研究进展,讨论了不同设计方法对材料自修复性能、力学性能等的影响,最后针对自修复材料自修复性能和力学性能的平衡问题,探讨了复合型自修复体系的可行性、设计思路和最新进展,提出了复合型自修复材料是今后的一大发展趋势,并展望了自修复材料面临的挑战和发展方向。

关键词：自修复聚氨酯可逆动态键力学性能石墨烯

顾及生活服务设施供需服务水平的空间差异性分析——以武汉市江汉区为例

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第3期49卷 473-481页

作者：杨文睿任周桥何建华武汉大学资源与环境科学学院湖北武汉430079 浙江省农业科学院数字农业研究所浙江杭州310021 武汉大学教育部地理信息系统重点实验室湖北武汉430079

顾及供需服务水平分析城市生活服务设施的空间差异性,不仅需要探测设施空间分布特征,还需深入了解导致空间差异的原因。以武汉市江汉区为研究区,以菜市场为典型设施开展实例研究。通过构建顾及可达性的空间差异性指数(spatial disparity... 详细信息

顾及供需服务水平分析城市生活服务设施的空间差异性,不仅需要探测设施空间分布特征,还需深入了解导致空间差异的原因。以武汉市江汉区为研究区,以菜市场为典型设施开展实例研究。通过构建顾及可达性的空间差异性指数(spatial disparity in accessibility of services,SDAS),判断生活设施服务的供给与需求差异,并在道路交通网络和居民收入水平基础上结合改进重力模型对SDAS进行优化。结果表明,江汉区大部分社区单元的供需差异水平较高,在王家墩中央商务区供需差异性明显。在传统模式、多方式交通网络和多模式3种情形下,社区周围生活服务设施的服务能力都对SDAS值有显著影响。在社区单元需求水平方面,只有多模式社区单元的需求水平与SDAS值呈显著负相关,且多模式情形更能反映设施空间可达性与社区单元需求间的空间差异,结果更接近于真实情况。研究结果将为城区生活服务设施布局优化提供科学依据。

关键词：生活服务设施供给与需求空间差异可达性改进重力模型

纤维材质对UHMWPE水润滑轴承复合材料摩擦学性能的影响

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摩擦学学报（中英文） 2024年第5期44卷 597-608页

作者：郭智威冯润麒何阳袁成清武汉理工大学交通与物流工程学院湖北武汉430063 国家水运安全工程技术研究中心可靠性工程研究所湖北武汉430063

超高分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene, UHMWPE)在水润滑轴承领域具有巨大的发展潜力,然而单一的UHMWPE难以满足水润滑轴承的耐磨性需求,尤其是在低速重载工况下.通过纤维改性的方法可以提高其摩擦学性能,但是纤... 详细信息

超高分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene, UHMWPE)在水润滑轴承领域具有巨大的发展潜力,然而单一的UHMWPE难以满足水润滑轴承的耐磨性需求,尤其是在低速重载工况下.通过纤维改性的方法可以提高其摩擦学性能,但是纤维材质的不同特性对于复合材料摩擦学性能的影响存在差异.通过热压模具分别制备剑麻纤维(Sisal fiber,SF)、碳纤维(Carbon fiber,CF)和聚酯纤维(Polyester fiber,PETF)与UHMWPE混合的定向纤维复合材料,并与纯UHMWPE做对照试验.利用R-tec往复摩擦试验机模拟不同载荷(5和10 N)和不同速度(20、40和60 mm/s)下铜球与不同复合材料的摩擦过程,通过邵氏硬度和极限抗弯强度试验对复合材料力学性能进行表征测试,采用接触角测试复合材料的浸润性,试验结束后用扫描电子显微镜观察表面磨损形貌.结果表明:纤维的力学性能,尤其是硬度和抗弯强度是影响定向纤维复合材料摩擦学性能的关键因素,所添加纤维在复合材料中强有力的支撑作用使摩擦学性能显著提高,纤维的耐磨性和浸润性是次要因素.试验工况下,CF/UHMWPE摩擦系数最低,且在低速重载(载荷10 N,速度20 mm/s)时的摩擦系数与纯UHMWPE相比降低了36.92%;添加耐磨性强的PETF纤维后,复合材料磨损体积与纯UHMWPE相比降低了30.56%.

关键词：水润滑轴承摩擦学性能纤维材质 UHMWPE 复合材料

湖北漳河灌区中稻气象产量变化特征及预测模型

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长江科学院院报 2024年第2期41卷 82-90页

作者：余蕾邹志科刘凤丽罗文兵王文娟长江科学院农业水利研究所武汉430010

准确的气象产量是正确评估气象条件对粮食产量影响的前提。为了探究湖北漳河灌区单季稻气象产量的时间序列变化规律,尝试通过三点滑动平均法、HP滤波法和一次指数平滑法、二次指数平滑法4种方法将漳河灌区1975—2020年的水稻单产数据分... 详细信息

准确的气象产量是正确评估气象条件对粮食产量影响的前提。为了探究湖北漳河灌区单季稻气象产量的时间序列变化规律,尝试通过三点滑动平均法、HP滤波法和一次指数平滑法、二次指数平滑法4种方法将漳河灌区1975—2020年的水稻单产数据分离为水稻趋势产量及气象产量,通过相关分析筛选水稻8个生育阶段的主要气象因子,然后与分离的气象产量构建水稻预测模型。结果表明:4种分割方法均能较好地反映气象产量序列与湖北省生产力发展水平的区域一致性特点,多年平均气象产量占总产量的比例约为3.39%,但2008年以后其占比达到10.1%。相关分析识别出抽穗开花期最低气温、拔节孕穗期最高气温、分蘖后期平均气温、返青期最低气温、乳熟期蒸发量和育苗最低气温是影响气象产量的主要因子,该模型在率定期(1976—2014年)和验证期(2015—2020年)的相对误差均在5%以内,模型的决定系数R 2为0.994。预测模型有助于研究未来气候变化下的区域水稻产量的变化。

关键词：中稻气象产量趋势产量指数平滑法滑动平均法 HP滤波法漳河灌区

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机器学习与计算机视觉技术在食品质量评价中的研究进展

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食品科学 2024年第12期45卷 1-10页

作者：黄晓琛张凯利刘元杰陈洪黄凤洪魏芳中国农业科学院油料作物研究所油料脂质化学与营养湖北省重点实验室油料油脂加工技术国家地方联合工程实验室湖北武汉430062 中国农业大学信息与电气工程学院农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083 湖北洪山实验室湖北武汉430070

近年来,随着社会对食品质量和安全的关注度不断提高,计算机视觉技术在食品质量评价领域逐渐受到重视并开始广泛应用。通过学习技术,如人工神经网络、卷积神经网络和支持向量机等,研究人员能够利用大量的食品图像和相关数据进行训练,从... 详细信息

近年来,随着社会对食品质量和安全的关注度不断提高,计算机视觉技术在食品质量评价领域逐渐受到重视并开始广泛应用。通过学习技术,如人工神经网络、卷积神经网络和支持向量机等,研究人员能够利用大量的食品图像和相关数据进行训练,从而实现对食品质量的自动评估和监测。特别是深度学习技术的发展,使得计算机能够更加准确地识别食品的外观、形状、颜色等特征,进而对其进行分类、预测和质量检测。除了在食品质量评价中的常规应用,学习技术还被用于更复杂的任务,如食品缺陷检测、异物检测、新鲜度评估等。这些技术不仅可以提高食品生产和加工的效率,还能够减少人为因素带来的误差,从而确保食品质量和安全。然而,尽管学习技术在食品质量评价中的应用取得了显著进展,但仍然存在一些挑战需要克服。例如,食品图像数据集的获取和标注成本较高,数据质量和数量的不足可能会影响模型的性能和泛化能力。此外,模型的可解释性和透明性也是一个重要问题,尤其是在需要对食品质量评价结果做出解释或决策的情况下。因此,未来的研究需要继续探索如何提高数据集的质量和规模、优化模型的鲁棒性和可解释性,以及开发更加高效和可持续的食品质量评价系统。

关键词：机器学习食品质量计算机视觉食品检测

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浅谈信息技术在小学美术教学中的应用

新课程研究 2024年第16期 79-81页

作者：刘丹湖北省武汉市洪山区第一小学书城路分校

随着信息技术的不断深入发展，小学美术教学模式也在代际更迭。教学方式从过去“粉笔加黑板”的传统教学模式，到如今信息化智慧教室的使用，再到线上“空中课堂”的兴起，教育教学方式发生了巨大变化。从教学方式多元化，到学习方式多... 详细信息

随着信息技术的不断深入发展，小学美术教学模式也在代际更迭。教学方式从过去“粉笔加黑板”的传统教学模式，到如今信息化智慧教室的使用，再到线上“空中课堂”的兴起，教育教学方式发生了巨大变化。从教学方式多元化，到学习方式多样化，这些改变都离不开信息技术的支持。如今，信息技术日趋成熟，渗透到了小学美术教育的方方面面，不仅拓展了学生学习美术的途径，还给教师的教学工作提供了巨大的帮助。

关键词：信息技术小学美术多元化融合