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腰椎间盘髓核组织工程研究进展

中国医学科学院学报 2024年第1期46卷 88-97页

作者：李强丁凡刘晓柳武汉科技大学医学院武汉430065 武汉科技大学附属普仁医院脊柱外科武汉430033

腰椎间盘退行性病变(退变)是脊柱外科常见多发疾病之一,临床以腰痛、下肢麻木和大小便功能障碍等为主要症状,其发生发展由多个因素共同决定,但目前病理生理学和细胞生物学机制尚未完全清晰。髓核组织工程是结合生物组织学和材料科学治... 详细信息

腰椎间盘退行性病变(退变)是脊柱外科常见多发疾病之一,临床以腰痛、下肢麻木和大小便功能障碍等为主要症状,其发生发展由多个因素共同决定,但目前病理生理学和细胞生物学机制尚未完全清晰。髓核组织工程是结合生物组织学和材料科学治疗疾病的一种新兴生物疗法,可有效治疗腰椎间盘退变。临床医师正确认识髓核组织工程和腰椎间盘退变之间的复杂关系,了解髓核组织工程在腰椎间盘退变中的应用及其机制,有利于临床上腰椎间盘退变治疗、腰椎间盘退变治疗后康复和人群腰椎间盘退变预防工作开展。

关键词：腰椎间盘退行性病变组织工程髓核修复细胞移植

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碳纳米管黏附材料研究进展

科学通报 2024年第16期69卷 2246-2264页

作者：夏侯幸子吴思佳叶宗麟周笛徐鸣华中科技大学材料科学与工程学院武汉430074 深圳华中科技大学研究院深圳518000

干性黏附材料具有将两个界面通过表面相互作用力连接在一起的功能,是社会生活和生产中不可或缺的物质.干性黏附材料主要分为高分子黏附材料、水凝胶黏附材料以及碳纳米管黏附材料等几类.其中,碳纳米管具有超高的长径比,并且具备优越的... 详细信息

干性黏附材料具有将两个界面通过表面相互作用力连接在一起的功能,是社会生活和生产中不可或缺的物质.干性黏附材料主要分为高分子黏附材料、水凝胶黏附材料以及碳纳米管黏附材料等几类.其中,碳纳米管具有超高的长径比,并且具备优越的力学、热学和电学性能,已被证明是先进黏附材料的理想组成单元.经过长期努力,研究者已制备出具备高黏附强度的碳纳米管黏附材料,并展示了碳纳米管黏附在生物医学、电子器件等领域的应用潜力.明晰碳纳米管黏附机制、整理宏观集合体黏附性能研究进展与挑战,对于合理设计和制造碳纳米管黏附材料以及实现碳纳米管黏附实际应用具有至关重要的意义.本文首先历数碳纳米管黏附的发展历程,从微观结构探测及模拟计算出发,深入挖掘碳纳米管黏附机制.其次,归纳了碳纳米管宏观集合体的黏附性能研究手段,并列举了提升碳纳米管黏附性能的策略和方法.最后,详细对比了碳纳米管黏附材料、高分子黏附材料以及水凝胶黏附材料在制备方法、结构特征以及黏附性能等方面的差异,并对碳纳米管黏附的下一步研究方向进行了展望.

关键词：碳纳米管碳纳米管阵列干性黏附黏附机理多功能材料

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干扰作用下的电力巡检机器人运动平衡控制

武汉科技大学学报 2024年

作者：戴雪刚陈志环武汉科技大学冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心武汉科技大学机器人与智能系统研究院

针对电力巡检机器人受外部干扰和参数变化的问题，提出了一种基于干扰观测器的自适应反演滑模控制策略。首先，建立了电力巡检机器人运动平衡调节过程中的非线性动力学模型，然后在平衡点对其线性化，从而克服反步技术的不可计算性。其... 详细信息

针对电力巡检机器人受外部干扰和参数变化的问题，提出了一种基于干扰观测器的自适应反演滑模控制策略。首先，建立了电力巡检机器人运动平衡调节过程中的非线性动力学模型，然后在平衡点对其线性化，从而克服反步技术的不可计算性。其次，通过干扰观测器渐进地估计系统存在的外部干扰，并将估测的结果引入反演滑模控制器进行补偿。同时，为了削弱系统的抖振，对反演滑模控制器的切换项，采用自适应律进行调节。最后，利用Lyapunov函数证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明，与传统的反演滑模策略相比，所提的控制方案不仅具有更强的抗干扰性，而且有效地降低系统抖振，实现了对期望轨迹高精度地跟踪。

关键词：电力巡检机器人干扰观测器反演滑模控制自适应律轨迹跟踪

基于VSD-YOLOv5s的轻量化注塑齿轮缺陷检测

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组合机床与自动化加工技术 2024年第4期 145-148,153页

作者：申飞周敏黄周林李鑫炎张美洲武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院武汉430081

针对注塑齿轮加工过程中在线缺陷检测存在的识别速度较慢、识别精度较低等问题,提出了一种基于ShuffleNetV2主干网络的改进YOLOv5s网络模型。在YOLOv5s网络模型的基础上将原来的C3主干网络结构替换为轻量化ShuffleNetV2结构,降低模型参... 详细信息

针对注塑齿轮加工过程中在线缺陷检测存在的识别速度较慢、识别精度较低等问题,提出了一种基于ShuffleNetV2主干网络的改进YOLOv5s网络模型。在YOLOv5s网络模型的基础上将原来的C3主干网络结构替换为轻量化ShuffleNetV2结构,降低模型参数量和尺寸,提升识别速度。引入SE注意力机制,并通过DIOU-NMS方法去除冗余框,减少错误抑制,提高识别精度。实验结果表明:相比于原模型,改进的模型识别准确率提升了0.9%,平均识别精度提升了1.7%,识别速度提升了5 fps,满足注塑齿轮表面缺陷在线识别的速度以及精度要求。

关键词： ShuffleNetV2 YOLOv5s 注塑齿轮缺陷检测

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基于分数阶积分的软弱夹层蠕变损伤模型研究

岩土力学 2024年第2期45卷 454-464,476页

作者：曹建军胡斌王泽祺李京武汉科技大学资源与环境工程学院湖北武汉430081 武汉科技大学冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点试验室湖北武汉430081

软弱夹层作为边坡的“薄弱环节”,时刻威胁着边坡的稳定性。以我国西南地区广泛存在的二叠系炭质泥页岩软弱夹层为研究对象,开展了软弱夹层蠕变特性的研究,在常规剪切试验的基础上进行分级剪切蠕变试验,系统分析了软弱夹层的剪切变形规... 详细信息

软弱夹层作为边坡的“薄弱环节”,时刻威胁着边坡的稳定性。以我国西南地区广泛存在的二叠系炭质泥页岩软弱夹层为研究对象,开展了软弱夹层蠕变特性的研究,在常规剪切试验的基础上进行分级剪切蠕变试验,系统分析了软弱夹层的剪切变形规律,并采用稳态蠕变速率法确定了软弱夹层的长期强度。基于Riemann-Liouville分数阶积分理论及统计损伤理论对传统西原模型进行了改进,利用自适应差分进化算法结合软弱夹层剪切蠕变试验曲线验证了模型的准确性,并进行了参数敏感性分析。研究表明,改进后的模型可以完整地描述软弱夹层蠕变的3个阶段;蠕变曲线的变化由微分阶次γ、形状参数m及比例参数F0共同控制;m反映软弱夹层的脆性特征,F0则表征软弱夹层的物理力学强度。该研究结果可为含软弱夹层边坡的防灾监控与稳定性分析提供理论依据。

关键词：软弱夹层分数阶积分蠕变模型参数辨识敏感性分析

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碳纤维复合材料高效低碳加工综合实验设计

实验室研究与探索 2024年第2期43卷 146-150页

作者：曾芸马峰黄顺虎武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院武汉430081

以碳纤维增强基复合材料(CFRP)为加工对象,设计了一种高效低碳钻削加工的综合实验项目。基于响应曲面法研究了机床主轴转速、进给速度和CFRP板材铺层顺序对CFRP构件加工质量的影响,建立了预测回归方程,最终得出最优孔口质量和最低功耗... 详细信息

以碳纤维增强基复合材料(CFRP)为加工对象,设计了一种高效低碳钻削加工的综合实验项目。基于响应曲面法研究了机床主轴转速、进给速度和CFRP板材铺层顺序对CFRP构件加工质量的影响,建立了预测回归方程,最终得出最优孔口质量和最低功耗的工艺参数:最佳铺层顺序为[0°,90°,0°,90°],主轴转速在2000 r/min左右,进给速度设置在50 mm/min左右时功率最低;主轴转速在10000 r/min左右,进给速度设置在20 mm/min左右时分层因子最低。实验涉及新型材料加工、绿色加工和节能降碳等多个学科领域,能够增强学生的科研兴趣,提高实践动手能力和创新意识。

关键词：碳纤维增强基复合材料高效低碳响应曲面法综合性实验

基于格子Boltzmann方法的钉扎螺旋波反馈控制

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物理学报 2024年第4期73卷 78-87页

作者：赖瑶瑶陈鑫梦柴振华施保昌华中科技大学数学与统计学院武汉430074 华中科技大学工程建模与科学计算湖北重点实验室武汉430074 华中科技大学数学与应用学科交叉创新研究院武汉430074

螺旋波是心室跳动过速和纤维性颤动的根源,钉扎螺旋波相对于自由螺旋波来说更难消除.本文采用格子Boltzmann方法求解,以FitzHugh-Nagumo模型为对象,研究了使用反馈控制法消除钉扎螺旋波.数值结果表明,无论钉扎螺旋波钉在圆形障碍物还是... 详细信息

螺旋波是心室跳动过速和纤维性颤动的根源,钉扎螺旋波相对于自由螺旋波来说更难消除.本文采用格子Boltzmann方法求解,以FitzHugh-Nagumo模型为对象,研究了使用反馈控制法消除钉扎螺旋波.数值结果表明,无论钉扎螺旋波钉在圆形障碍物还是矩形障碍物上,反馈控制法对其都具有很好的控制作用.此外,通过数值模拟系统研究了可激性系数、反馈控制信号幅度、记录反馈信号时间和障碍物的大小对钉扎螺旋波的控制情况.研究表明,钉扎螺旋波消除有三种情况.首先,反馈控制信号幅度和可激性系数与钉扎螺旋波消除所需的时间有关,反馈控制信号幅度越大或可激性系数越小,钉扎螺旋波消除越快.其次,障碍物大小和可激性系数影响着能成功消除钉扎螺旋波下记录反馈信号时间与加入反馈控制时间之间对应的时间间隔.最后,在保持加入反馈控制时间不变的情况下,记录反馈信号时间影响着能成功消除钉扎螺旋波所需的最小反馈控制信号幅度.

关键词：反馈控制法钉扎螺旋波 FitzHugh-Nagumo模型格子Boltzmann方法

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基于正交投影的快速高光谱图像异常检测

激光与光电子学进展 2024年

作者：何开星蒋峥刘斌张效康武汉科技大学信息科学与工程学院武汉科技大学冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心

随着传感器技术的快速发展，高光谱遥感图像的数据规模不断增大。基于低秩稀疏分解的异常检测算法在处理大量数据时，运算效率显著降低。针对这个问题，本文提出一种基于正交投影的快速异常检测算法。首先，将高光谱图像投影到背景正交... 详细信息

随着传感器技术的快速发展，高光谱遥感图像的数据规模不断增大。基于低秩稀疏分解的异常检测算法在处理大量数据时，运算效率显著降低。针对这个问题，本文提出一种基于正交投影的快速异常检测算法。首先，将高光谱图像投影到背景正交子空间中，提高异常目标和背景的区分度，使异常目标与背景更加容易分离。然后，提出一种新的高光谱图像分解模型，并引入自动目标生成算法构造字典。所提分解模型利用字典的正交性，将高维图像数据矩阵映射成低维矩阵，减少待处理数据的维数，降低计算复杂度。将本文所提算法在3个真实图像数据集上进行实验，分别取得了0.9964,0.9984,0.9999的检测精度。此外，所提算法的平均运行时间相较于各个数据集上的第二名算法缩短了90%以上。实验结果表明，本文算法在保证异常目标检测效果的前提下，运算效率远高于其它算法。

关键词：高光谱图像处理异常检测正交投影低秩稀疏分解

基于标签时间Petri网的DES故障概率及发生时间预测

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控制与决策 2024年

作者：刘慧敏黎良武汉科技大学信息科学与工程学院武汉科技大学冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心

为解决部分可观离散事件系统(discrete event systems, DES)的故障预测问题,提出了一种基于标签时间Petri网的DES故障概率及发生时间的预测方法.首先,利用标签时间Petri网系统的修正状态类图,得到与观测到的时间标签序列一致的有效路径... 详细信息

为解决部分可观离散事件系统(discrete event systems, DES)的故障预测问题,提出了一种基于标签时间Petri网的DES故障概率及发生时间的预测方法.首先,利用标签时间Petri网系统的修正状态类图,得到与观测到的时间标签序列一致的有效路径,从而获得初步的故障诊断结果.其次,根据检测到的故障类的概率密度分布,并结合Gauss-Kronrod积分法计算每个故障类的发生概率;再将时间段细分,进而预测故障类发生的时间,实现对DES的故障预防.最后,以交替位协议为实例验证所提方法的可利用性.结果表明,该方法能够有效地估计故障发生的概率,并提供有针对性的故障发生时间信息;其应用有望在实际工业系统中提高故障诊断的效率和准确性,且能够提前预防故障的发生以降低系统故障造成的损失.

关键词：离散事件系统 Petri网概率密度函数 Gauss-Kronrod积分法故障诊断故障预测