关键词： 桥梁工程   T形PBL剪力键   拉剪复合作用   有限元分析   极限承载力  

摘要： 为明确钢-混凝土组合梁中T形PBL及传统PBL剪力键在拉剪联合作用下的力学行为，开展了模型试验及有限元参数分析。首先，设计并进行了两类剪力键的拉拔及拉剪联合作用模型试验，根据试件的破坏形态、荷载-位移关系等行为探究了其失效机理及力学性能差异；然后，采用试验结果验证的精细化有限元模型进行了参数分析，探讨了顶板宽度、开孔直径及混凝土强度对T形PBL剪力键力学性能的影响；最后基于试验及有限元分析结果，建议了基于圆形线模型的T形PBL剪力连接件拉剪极限承载力预测方法。研究结果表明：T形PBL剪力键的顶板改变了传统PBL在拉力作用下的破坏模式，使抗拉拔承载力提升了105%，在同比例的拉拔荷载作用下的极限抗剪承载力提升了72%，但顶板宽度的变化对拉剪承载力的影响较小。拉剪承载力随孔直径增加呈先增加后减小的趋势，这是由于孔直径的增加导致了T形PBL剪力键孔间钢板提前屈服。为充分发挥孔内混凝土榫的抗剪性能，需要保证足够的孔间距。拉剪承载力受混凝土强度影响较大，其与混凝土的强度基本呈线性关系。采用圆形线拉剪相关关系模型计算的结果与试验及有限元分析结果吻合较好，建议在设计过程中使用该模型计算拉剪极限承载力。研究结果为新型T形PBL剪力连接件在桥梁结构中的设计与应用提供参考。

关键词： SAW滤波器   有限元法   完美匹配层   数值模拟  

摘要： 声表面波滤波器（Surface Acoustic Wave Filter, SAWF）（简称SAW滤波器）是现代通信系统中的一类重要电子元器件.在SAW滤波器的设计和优化中，数值模拟是基本手段之一.为了对SAW滤波器进行高精度数值模拟，本文提出了一种有限元模拟方法 .本文建立了SAW滤波器的数学模型，为模型应用周期边界条件，并添加完美匹配层（Perfect Matching Layer, PML），然后再用有限元法得到模型的解.作为例子，本文对典型压电材料为基底的3维SAW滤波器进行了数值模拟，分别给出其简化模型及y方向全结构模型.计算结果表明，相比业界常用的商业软件，本方法同样正确有效.

关键词： 定子端部绕组   有限元   频响函数   机理-数据混合驱动   Light GBM  

摘要： 本文结合有限元仿真、数字化建模和试验模态分析等方法，预测定子端部绕组的频响函数，以解决大型汽轮发电机端部振动问题，从而推动智慧汽轮机的发展。首先，通过建立定子端部绕组三维精细有限元模型，获取与实测吻合较好的模态参数。进一步进行谐响应分析，计算得到各点频响函数，并作为后续研究的数据来源。其次，模拟试验模态锤击实验法，基于轻型梯度提升机（Light GBM）算法构建单阶频响函数预测模型，并将Light GBM模型与BP神经网络、随机森林和XGBoost模型进行比较分析；在数据驱动模型基础上，创新地基于系统物理规律建立了基于振型比例K的机理-数据混合驱动模型。Light GBM的高效性、低内存消耗、准确性、可调性和并行化支持，更适合用于解决大型汽轮发电机端部振动问题中的频响函数预测任务。通过响应曲面，展示了不同模态下位移响应的频域和空间域特性。最后，建立整体绕组频响函数混合数据驱动模型。通过与有限元模型计算的频响函数进行比较，并评估非样本空间数据的预测精度，验证了该混合数据驱动模型的可靠性和泛化能力。该模型能够快速、准确反映发电机端部振动情况，协助维护人员及时发现问题并采取必要措施。

关键词： 变压器油   超声波测温   径向基   三维温度场   无损检测  

摘要： 温度是影响变压器油绝缘的关键因素。为了实现无损检测变压器内部温度分布，提出一种单向测量和反射测量联合的新型超声波温度检测方法，以获取超声波在变压器内部沿各条路径传播的飞行时间。该文采用基于改进马尔可夫径向基函数(Markov-radial basis function,MarkovRBF)的变压器三维温度场重建算法，将变压器内部分为若干子块，并根据子块中心点的平均温度拟合全域温度，解决变压器内部超声波传播受阻，部分温度无法获取的问题，以及因传播路径小于子块数目造成病态矩阵不适定性问题，实现变压器内部三维温度场重建和最高温度定位。以10 kV三相三柱油浸式试验变压器为例，采用COMSOL仿真对检测系统的温度场重建结果进行对比分析。结果表明：两者重建的温度场具有一致性，最高油温出现在油箱高度70%的绕组附近，验证了该方法的有效性。

关键词： 膝关节   有限元计算模型   材料特性   不同年龄段   弹性模量   工程化材料  

摘要： 背景：有限元计算模型作为一种重要的工程分析技术已被广泛应用于生物工程研究的各个领域，然而，很少有文献介绍不同年龄阶段膝关节有限元计算模型每个解剖结构的材料性能，以满足不同的研究目的。目的：在前人膝关节有限元研究的基础上，总结不同年龄阶段膝关节有限元计算模型的材料特性。方法：英文检索词为“Knee,finite element,material selection,ligament injury,osteoarthritis,elderly,children,young people”等，中文检索词为“膝关节，有限元，材料选择，韧带损伤，骨关节炎，老年人，儿童，年轻人”等，分别检索中国知网、PubMed数据库，文献检索时限为1950-2024年，就纳入与排除标准，最终纳入108篇文献进行归纳总结。结果与结论：儿童膝关节骨密度会随着年龄的增长而增加，在成年后达到峰值。中年到老年阶段，膝关节股骨、胫骨、腓骨、髌骨的弹性模量会随着年龄的增加而降低，进而回归到儿童时期的弹性模量。儿童与成年人软骨的弹性模量基本一致，而老年人的软骨弹性模量增大。随着年龄的增长，膝关节韧带的弹性模量会出现一定程度降低，但年轻人与老年人膝关节韧带的弹性模量无显著差异。随着年龄的增长，膝关节半月板机械完整性的丧失会损害组织的生物力学功能，扰乱组织有效承载和传递的各向异性生物力学响应。膝关节有限元建模可以深入了解膝关节的生物力学特性，开发新的植入材料、预测膝关节疾病、改进手术技术，并指导患者康复锻炼。

关键词： 电机控制与故障检测   电场耦合   平行板电容   无线信号传输  

摘要： 采集电机转子侧的电流、温度等参数，可以有效地预防电机的转子侧故障，并更好地实现电机的矢量控制。但运行中的电机转子是高速旋转的，将转子侧测量得到的信号提供给定子侧的控制器十分困难。所提出的电场耦合式无线信号传输技术将两对轴向正对的圆环形平行板构成电容器分别安装于电机端部的定、转子两侧，利用近距离极板电容的高频低阻抗特性将数字信号传递于电机定转子间，信号延迟明显低于其他无线通信技术。进一步地对通信电路进行建模，计算各元件的参数，分析信号畸变的原因，实现了基于平行板耦合电容的无接触式高频信号传输电路的设计。搭建实验平台，采集并传输转子侧的模拟量信号，对比实验结果，验证通信理论的正确性。

关键词： 电容去离子   分子动力学   密度泛函理论   有限元分析   机器学习  

摘要： 随着基础理论与计算机领域的发展,诸多相对于实验方法具有明显优势的数理模拟被应用于电容去离子(Capacitive deionization,CDI)技术研究.多角度数理模拟在CDI电极离子动力学、结构-性能构效关系、工艺参数优化及经济技术性分析发挥着重要作用,有力推动了CDI电极材料开发及装置构型设计的发展.目前关于CDI领域的综述集中在CDI电极材料开发和装置构型设计,缺乏关于CDI领域的前沿模拟研究现状及进展的全面综述.本文从最早用于描述CDI动力学过程的连续尺度模型出发,系统地归纳与梳理了CDI中多角度数理模拟的分类,总结了不同数理模拟方法(连续/孔隙尺度模型、分子动力学与密度泛函理论、仿真与机器学习、技术经济性分析)的优势与缺点,并对未来发展方向进行了展望.本文是首篇关于CDI领域多角度数理模拟的前沿进展综述和展望,可为CDI研究新范式提供理论基础和研究思路.

关键词： 超声   水凝胶垫   自由基聚合法   正交试验  

摘要： 为探索制备基于壳聚糖的超声耦合水凝胶垫最佳工艺，探讨其在超声检查中的潜在应用价值。以壳聚糖、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-异丙基丙烯酰胺为主要材料，以3因素3水平的正交试验优化自由基聚合法，制备基于壳聚糖的超声耦合水凝胶垫，对水凝胶垫的拉伸强度和超声图像质量进行表征。以原料比、聚合温度、冻干时间这3个因素为考察对象，筛选最优处方。采用扫描电子显微镜、万能试验机、超声诊断仪对其结构和性能进行表征。结果显示通过正交试验筛选出的最优处方为壳聚糖、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-异丙基丙烯酰胺的比例为2:0.55:17.27，聚合温度25 ℃，冻干时间48 h。在此条件下制备的超声耦合水凝胶垫外观透明、内部为多孔结构、黏附性良好、拉伸强度较高；第10天时溶胀度才出现缓慢下降，具有良好的溶胀性能；超声图像质量与医用超声耦合剂相比无明显差别。本研究分析了不同制备工艺对基于壳聚糖的超声耦合水凝胶垫的成胶影响，所制备的水凝胶垫外观透明，对人体温和无刺激，为超声检查提供了良好的透声材料。