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关键词： 拖拉机   悬挂系统   动力学分析   模型验证  

摘要： 拖拉机作为一种重要的农业运输工具,可在田间与不同农业机械配合完成相关农艺操作过程。目前,农机具主要以悬挂的形式与拖拉机连接,但在进行田间试验中会发生底盘倾覆问题,故改善拖拉机底盘的动态性能对于提高拖拉机稳定性具有重要意义。针对以上问题,提出了一种拖拉机底盘前悬机架模型用于设计拖拉机底盘防倾覆悬架,并建立了拖拉机液压前悬架平面内动力学的验证模型,对拖拉机底盘倾覆进行分析。通过数值模拟与田间试验相结合的方法进行模型验证与分析,结果表明:构建的拖拉机底盘前悬架模型能够准确地模拟高、中负荷配置下的拖拉机真实模拟系统行为。研究结果可为拖拉机底盘的优化设计提供参数借鉴与理论依据。

关键词： 甲烷干重整   Ni-Ag双原子团簇   密度泛函理论   活化能  

摘要： 甲烷干重整制合成气是将温室气体转换为合成气的有效途径,兼具环境效益和经济效益.本文采用密度泛函理论方法对Ni-Ag双原子团簇催化甲烷干重整反应的体系进行理论研究,对势能面上各驻点进行了全几何参数优化,通过频率分析确认了过渡态,并通过内禀反应坐标方法进行了验证,得出各基元反应的能量最低路径.研究结果对于理解在Ni上引入第二种金属Ag形成双原子团簇催化甲烷干法重整的理论研究有一定的意义,并为下一步实验研究提供理论基础.

关键词： 深紫外发光二极管   AlInGaN   锥形超晶格   内部量子效率   辐射复合  

摘要： 为了解决AlGaN基深紫外(DUV)发光二极管(LED)中的严重电子溢出和低空穴注入的问题,本文提出了一种新型锥形超晶格p-AlInGaN层,它大幅改善了基于AlGaN的DUV LED的光电特性.与传统结构相比,所提出结构的输出功率提高了337.8%;同时它的内部量子效率(IQE)也高达96%,并且没有效率下降现象.仿真计算结果表明,锥形超晶格p-AlInGaN层的引入明显增加了多量子阱(MQWs)内载流子的浓度并降低了量子阱(QWs)内的电场,导致了更高的辐射复合率,为改善DUV LED的性能提供了一个有吸引力的解决方案.

关键词： 农业机器人   粒子群   优化约束模型   避障   路径规划  

摘要： 介绍了粒子群优化算法的概念,并由数学模型、边界约束和环境约束对农业机器人优化约束模型进行了分析,实现了对农业机器人的动态避障和路径规划。仿真实验表明:针对复杂的作业环境,农业机器人可以进行最优避障路径规划,且算法收敛速度较快,能够满足设计要求,证明系统具有一定的可行性。

关键词： 膝   单髁置换   骨质疏松   股骨组件   生物力学   有限元分析  

摘要： 背景:骨质疏松患者行单髁置换过程中,股骨假体的合理置入范围尚未见研究,既往的相关研究常建立在正常骨质的单髁置换模型上,而对于非正常骨质模型的力学研究较少。单髁置换后的并发症已经被证实与骨质疏松高度相关。目的:采用有限元法分析Sled固定平台股骨假体冠状倾斜度对骨质疏松患者单髁置换后生物力学的影响,并且寻找骨质疏松与单髁置换后中远期并发症的相关性。方法:基于数字化影像技术获取膝关节和假体的数据,再通过Mimics、Geomagic studio等专用软件建立一个正常骨质膝关节模型。基于已验证的正常骨质膝关节模型,通过改变材料参数创建骨质疏松膝关节模型。以Sled固定平台股骨假体标准位置(0°)为基准,正常骨质组与骨质疏松组分别依次建立股骨假体内、外翻3°,6°,9°,共计14个单髁置换模型,计算并分析所有单髁置换模型中聚乙烯衬垫表面、胫骨假体下松质骨和皮质骨的应力变化。结果与结论:(1)在骨质疏松模型中,聚乙烯衬垫表面和胫骨假体下松质骨的高应力值随股骨假体倾斜角度的增加而增加,胫骨假体下皮质骨表面的高应力值随假体外翻角度的增加而增加,随内翻角度的增加而减小;(2)对于聚乙烯衬垫表面以及胫骨假体下皮质骨表面,骨质疏松组各倾斜角度模型的高应力值均大于正常骨质组中对应的模型;对于胫骨假体下松质骨表面,骨质疏松组各倾斜角度模型的高应力值均小于正常骨质组中对应的模型;(3)骨质疏松可能会引起单髁置换术后膝关节内部结构的生物力学异常,增加术后假体无菌性松动和假体周围骨折的潜在风险;骨质疏松性膝关节行Sled固定平台内侧单髁置换时应尽可能避免股骨假体在冠状面上内翻/外翻。

关键词： 高架设施栽培装置   水力循环   优化设计  

摘要： 高架设施栽培模式提升了温室作物的产量和质量。为此,针对固定式高架设施遮荫问题,通过测定30°、40°、50°、60°等不同角度栽培装置的光照遮阴变化情况,确定了基于光照因素的最优高架栽培架式角度为50°。为了解决固定式高架设施角度过大、底层作物光照不足等问题,利用温室控温管路系统中水的压力,创新设计了一种以水轮机为动力的自动循环高架装置,分析了结构组成及工作原理,采用SolidWorks软件设计了三维模型。同时,通过Fluent模拟分析不同型号叶轮作用下的水力压力和速度变化,确定了双列直线型六叶轮为最优叶轮选型。装置是以水力产生动力使栽培槽围绕支架匀速转动,为高架设施架式设计提供一种新思路,在创造良好光照条件的同时减少能源的消耗,具有较高的经济效益,在实际生产中具有一定的推广应用价值。

关键词： 压电材料   纳米材料   压电效应   压电催化   活性氧   抗菌治疗   抗生素   耐药性  

摘要： 背景:压电材料可通过催化作用产生活性氧,通过多种途径来破坏细菌,而且不会导致细菌产生耐药性。这种不依赖抗生素的抗菌方式具有明显的优势,可以对细菌进行无差别的杀伤,为今后的抗菌策略提供了一种新思路。目的:文章主要总结了有关压电材料特性与抗菌机制,并讨论了部分压电材料在抗菌领域的研究现状。方法:在Pub Med、Web of Science、中国知网和万方数据库中,以“压电材料,压电催化,活性氧,抗菌,细菌感染,抗感染,耐药性”为中文检索词,以“piezoelectric materials,piezoelectricity,piezoelectric catalysis,piezocatalysis,reactive oxygen species,ROS,bacterial infection,antibacterial strategies,anti-infection,drug resistance,drug-resistant bacteria”为英文检索词。检索时间范围重点为2013年1月至2023年12月,通过阅读文题和摘要进行初步筛选;排除中英文重复性研究及内容不相关的文献,经文献质量评价后,最后纳入68篇文献进行综述。结果与结论:(1)压电材料是一类性质稳定的环境友好型材料,其大多数具有良好的生物相容性。(2)压电材料在压电效应过程中可催化产生大量活性氧,活性氧可通过细胞外氧化和细胞内氧化,破坏细菌的细胞膜、胞内蛋白质、酶以及核酸等物质,影响细菌的结构和功能,甚至导致细菌死亡从而实现抗菌。抗菌性能与催化生成活性氧速率相关,而催化速率与材料体系、形貌及外界条件等多种因素相关。(3)压电催化产生的活性氧对细菌不具备选择性,因此表现出广谱抗菌性,且这种抗菌方式不需要依赖抗菌药物,故不会引起细菌耐药性问题。(4)结合超声波无创、可控性与穿透性强等优点,未来压电材料作为耐药菌感染的辅助或替代治疗等具有重要价值和巨大潜力。(5)目前压电材料催化效率低下的难题限制了其在抗菌领域的应用,如何提高压电催化效率成为了学者们关注的焦点。

关键词： 移裁机   响应面分析   参数优化   多传感器   中草药  

摘要： 通过响应面分析法对中草药移栽机进行优化设计,以提高中草药种植效率和质量。首先,选取移栽速度、移栽深度和移栽器械倾角3个因素作为设计变量,选取移栽成功率和移栽损伤率作为评价指标;在此基础上,设计了一个采用多种传感器组合的控制系统,采用模糊控制算法进行控制,并通过试验得到的数据进行响应面分析,得出了最优设计方案。研究结果表明:最优移栽速度为0.2 m/s,最优移栽深度为15 cm,最优移栽器械倾角为25°;通过优化设计,中草药移栽机的移栽成功率提高了11.8%,移栽损伤率降低了9.6%,取得了较好的效果。

关键词： 水稻秸秆   营养穴盘   热风辅助微波干燥   响应面分析   参数优化  

摘要： 为研究水稻秸秆营养穴盘在不同条件下的热风辅助微波干燥最佳工艺,以水稻秸秆营养穴盘的干燥速率和干燥后的形变量为指标,利用响应面研究微波功率、加热温度和热风速度对水稻秸秆营养穴盘热风辅助微波干燥工艺的影响,建立二次多项式的回归模型,并进行干燥工艺优化。结果表明:回归模型拟合性较高,可以较好地描述水稻秸秆营养穴盘的干燥过程;水稻秸秆营养穴盘热风辅助微波干燥的最佳工艺参数,即微波功率为1600 W、加热温度为60℃、热风速度为15 m/s时,干燥速率最快为4.015%/min,形变量最小为1.522 cm。研究结果可为促进水稻秸秆营养穴盘推广与应用提供重要的理论支撑及技术支持。

关键词： 微机器人   场驱动   医疗   靶向   微创   研究进展  

摘要： 背景:微机器人具有体积小、灵活、靶向性强等特点,可以在狭窄的环境下通过单体或集群的方式完成复杂的工作。随着材料、制备工艺以及驱动方式的不断优化,其在生物医学领域内显示出越来越重要的应用价值。目的:分析场驱动微机器人在生物医学领域的应用并展望其应用前景。方法:以“微机器人,纳米机器人,驱动,生物医学,医疗”为中文关键词,以“microrobots,micro-robots,nanorobots,micromachine,microswimmer,medical”为英文关键词,分别检索万方以及Pub Med数据库,检索时间范围重点为2010年1月至2024年1月,同时纳入少数远期文献。通过阅读文题、摘要初步筛选,排除重复性研究、低质量期刊以及与内容不相关的文献,阅读全文后最终纳入66篇文献进行综述。结果与结论:场驱动医疗微机器人涵盖了磁、光、热、超声及多种混合因素驱动机器人。场驱动机器人已被应用于肠道诊断、药物靶向治疗及干细胞治疗等多个领域。尽管医用微机器人在临床医学中已有少数应用,但大多数还处于理论和实验阶段。医用微机器人的未来面临诸多挑战,如实现大规模制备、进一步提升精确控制、解决回收或体内降解问题,以及所用材料是否会对人体产生不良反应等,此外微机器人还需与相应的微创医学手术相配合。