检索结果-内蒙古大学图书馆

骨骼肌收缩的生物电化学变频调控原理——基于分子马达运行机制的骨骼肌生物力学原理(Ⅱ)

中国科学：技术科学 2012年第8期42卷 901-910页

作者：殷跃红陈幸上海交通大学机器人研究所机械系统与振动国家重点实验室上海200240

以骨骼肌肌纤维中的肌小节为对象,建立了肌膜动作电位活动与由动作电位引发的肌小节内Ca2+浓度变化的生物电化学模型,并给出了相应的数学描述;以此模型为基础,从控制学角度阐明了由分子马达集体运作产生的肌纤维稳态收缩功率的调控方式... 详细信息

以骨骼肌肌纤维中的肌小节为对象,建立了肌膜动作电位活动与由动作电位引发的肌小节内Ca2+浓度变化的生物电化学模型,并给出了相应的数学描述;以此模型为基础,从控制学角度阐明了由分子马达集体运作产生的肌纤维稳态收缩功率的调控方式,即作为控制信号的动作电位如何调控作为驱动信号的Ca2+浓度,及其间接调控肌纤维等长收缩力的原理与相关特性,并设计实验对收缩力与动作电位激励频率之间的关系进行了验证;相应地,本文进一步阐述了动作电位对肌纤维的动态收缩功率的调控方式是变频控制,并导出了从动作电位频率变化到肌小节内Ca2+浓度变化的传递函数,分析了肌纤维收缩的频域特性.另一方面,由理论分析的结果出发,提出了表征从控制信号触发到肌纤维开始收缩的最小滞后时间——"肌电时间常数"的概念,最后讨论了肌纤维收缩的变频控制方式的物理内涵及其合理性.

关键词：分子马达肌纤维动作电位 Ca2+浓度调控原理

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光学大镜复杂曲面的少轴磨削几何学原理

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中国科学：技术科学 2013年第7期43卷 901-911页

作者：姜振华殷跃红上海交通大学机器人研究所机械系统与振动国家重点实验室上海200240

超精密磨削是加工复杂光学大镜的重要手段.复杂光学镜面的超精密磨削传统上采用五轴磨床,难以保证磨床很高的刚度和精度要求.少轴磨削方法减少了磨床轴数,提高了磨削系统的刚性,可以最大程度地减小机床磨削硬脆材料时的变形.但是少轴磨... 详细信息

超精密磨削是加工复杂光学大镜的重要手段.复杂光学镜面的超精密磨削传统上采用五轴磨床,难以保证磨床很高的刚度和精度要求.少轴磨削方法减少了磨床轴数,提高了磨削系统的刚性,可以最大程度地减小机床磨削硬脆材料时的变形.但是少轴磨削时砂轮表面的磨削作用点不确定、且随工件表面曲率变化的特点增加了其几何学上的复杂性,并且对砂轮工作表面形状几何精度提出了更高的要求.本文针对少轴磨削时砂轮磨削点不确定的特点,对砂轮几何形状进行了参数化表征,从几何学的角度揭示了少轴磨削与五轴磨削之间的关联关系,建立了少轴磨削虚拟轴等效原理模型;提出了基于光学镜面几何性质、磨床特性、工艺要求的弧面砂轮几何参数与轴倾角的定量确定方法;基于曲面一点处Gauss曲率的性质,获得了三移动轴磨削方式下弧面砂轮磨损规律以及因磨损导致的镜面面形误差分布.最后通过仿真验证了以上原理与方法的正确性.

关键词：几何学少轴磨削砂轮磨损复杂曲面光学大镜

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分子马达集体运行机制及肌小节动态力学模型

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中国科学：技术科学 2011年第8期41卷 1533-1540页

作者：殷跃红郭朝上海交通大学机器人研究所机械系统与振动国家重点实验室上海200240

分子马达的集体协作运行机制尚未有效揭示清楚,本文以骨骼肌中的肌小节为研究对象,利用非平衡态统计力学方法分析肌球蛋白分子马达的集体运行特性,构建肌小节系统的动力学方程和概率密度函数的Fokker-Planck方程,推导出肌小节主动收缩... 详细信息

分子马达的集体协作运行机制尚未有效揭示清楚,本文以骨骼肌中的肌小节为研究对象,利用非平衡态统计力学方法分析肌球蛋白分子马达的集体运行特性,构建肌小节系统的动力学方程和概率密度函数的Fokker-Planck方程,推导出肌小节主动收缩力学模型.根据分子马达的实际状态对模型进行化简,利用状态跃迁速率计算分子马达位移变量的概率密度分布,重点讨论了[ATP]和负载力对概率密度、主动收缩力以及收缩速度的影响,分析可知随着[ATP]的增大,收缩力和收缩速度也逐渐增大,在[ATP]饱和后,肌小节的收缩力和收缩速度保持不变;收缩速度随着负载力的增大逐渐减小到零;收缩力与肌小节的长度关系和粗细肌丝的有效作用长度有关,随着有效长度减小而减小.以上分析与Hill描述的肌肉宏观特性比较吻合,验证了模型的有效性.

关键词：分子马达肌动蛋白肌小节集体特性肌肉力学模型

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几何非线性对于人耳传声特性影响的数值分析

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上海交通大学学报 2015年第12期49卷 1893-1899,1906页

作者：田佳彬饶柱石塔娜许立富黄新生上海交通大学振动冲击噪声研究所机械系统与振动国家重点实验室上海200240 复旦大学附属中山医院上海200032

采用有限元单元法分析了不同的中耳静压加载下,几何非线性对于人耳传声动态特性的影响.首先建立了包含外耳道、中耳和简化耳蜗的人耳有限元模型,通过与实验数据的比对验证了模型的有效性.其次,基于有限变形理论,在几何非线性中考虑大变... 详细信息

采用有限元单元法分析了不同的中耳静压加载下,几何非线性对于人耳传声动态特性的影响.首先建立了包含外耳道、中耳和简化耳蜗的人耳有限元模型,通过与实验数据的比对验证了模型的有效性.其次,基于有限变形理论,在几何非线性中考虑大变形和预应力对于系统刚度矩阵的影响,计算了-2.0kPa到＋2.0kPa的静压加载下,鼓膜脐部和镫骨底板于0.25~8.00kHz频域内的位移响应.结果表明,当只考虑几何非线性时,中耳正压对于人耳动态特性的影响主要集中0~2.5kHz的低频段,并会导致中耳结构的软化,而负压的加载则会导致中耳结构的刚化现象.

关键词：几何非线性人耳中耳静压有限元分析

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粘弹性本构对人耳动力学特性影响的数值研究

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振动与冲击 2015年第22期34卷 74-81页

作者：田佳彬饶柱石塔娜许立富黄新生上海交通大学振动冲击噪声研究所机械系统与振动国家重点实验室上海200240 复旦大学附属中山医院上海200032

为分析中耳软组织粘弹性材料特性对人耳系统动力学特性影响,建立包括外耳道、中耳及耳蜗的整耳有限元模型。外耳道及中耳模型用微CT扫描与逆向成型技术建立,耳蜗采用双腔导管形式简化模型。基于该模型,中耳部分软组织材料属性采用线性... 详细信息

为分析中耳软组织粘弹性材料特性对人耳系统动力学特性影响,建立包括外耳道、中耳及耳蜗的整耳有限元模型。外耳道及中耳模型用微CT扫描与逆向成型技术建立,耳蜗采用双腔导管形式简化模型。基于该模型,中耳部分软组织材料属性采用线性粘弹性,以表征动态分析中能量损耗。在外耳道施加90 d B SPL声压模拟声激励,并在计算中考虑外耳道气体、中耳固体及耳蜗流体多场耦合作用。中耳结构响应包括鼓膜脐部与镫骨底板位移及镫骨底板速度传递函数,耳蜗流体压力响应用于计算中耳压力增益、耳蜗输入声阻抗及压力逆向传递函数。结果表明,考虑粘弹性后,人耳系统动态响应参数较线弹性有一定程度改善,尤其在高频段提升较明显,与实验测量数据匹配效果更好。

关键词：粘弹性动态能耗耳蜗动力学建模多场耦合有限元分析

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基于立方体STEWART的微振动主动控制分析与实验

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振动与冲击 2017年第5期36卷 208-213页

作者：王超新刘兴天张志谊上海交通大学振动冲击噪声研究所上海200240 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海卫星工程研究所上海200240

采用立方体结构隔振平台,它具有各向同性以及轴向运动解耦等特点。对立方体Stewart平台分别进行运动学和动力学分析,获得杆长与平台姿态的雅克比矩阵,揭示平台振动传递特性。采用压电叠堆为主动控制单元,设计立方体Stewart主动隔振平台... 详细信息

采用立方体结构隔振平台,它具有各向同性以及轴向运动解耦等特点。对立方体Stewart平台分别进行运动学和动力学分析,获得杆长与平台姿态的雅克比矩阵,揭示平台振动传递特性。采用压电叠堆为主动控制单元,设计立方体Stewart主动隔振平台,并通过实验测定平台主动杆在5~120Hz频带内的输出特性,通过实测数据修正理论分析得到的雅克比矩阵。结合Fx-LMS主动控制算法,对基础干扰进行主动抑制,实验结果表明,在5~120Hz范围内,对于单频干扰,平台可实现30 dB抑制效果。

关键词：微振动立方体Stewart平台主动隔振雅克比矩阵 Fx-LMS

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新型橡胶-电磁复合主被动隔振器研究

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振动与冲击 2021年第23期40卷 32-37页

作者：任明可谢溪凌黄志伟张志谊上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海交通大学振动、冲击、噪声研究所上海200240 中国舰船研究设计中心武汉430064

船舶动力设备是船舶振动噪声的重要来源,其运行过程中产生的宽带和低频线谱振动对舱室噪声和水下辐射噪声具有重要影响。针对船用动力设备质量大、振动强的特点,提出一种结构紧凑的低频橡胶隔振器与线性电磁作动器复合的主被动隔振器,... 详细信息

船舶动力设备是船舶振动噪声的重要来源,其运行过程中产生的宽带和低频线谱振动对舱室噪声和水下辐射噪声具有重要影响。针对船用动力设备质量大、振动强的特点,提出一种结构紧凑的低频橡胶隔振器与线性电磁作动器复合的主被动隔振器,并分别对被动隔振器的静态承载能力、电磁作动器的驱动力以及主被动隔振效果进行了仿真分析和测试。结果表明,橡胶隔振器可承受15 t载荷,具有线性刚度,电磁作动器力常数可达72 N/A,与频域加权的干扰重构Fx-LMS控制算法相结合,能大幅抑制300 Hz以内的线谱振动,主被动联合隔振效果优异。

关键词：动力设备振动隔离主被动隔振器低频线谱自适应控制

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湍流脉动激励下板结构辐射噪声的多模态压电分流振动控制方法研究

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应用力学学报 2021年第6期38卷 2208-2216页

作者：黎丰郑智伟黄修长华宏星上海交通大学振动、冲击、噪声研究所上海200240 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

湍流脉动压力所引起的水动力噪声是高速航行水航行体的主要噪声源。针对湍流脉动压力激励下声纳平台结构的多模态振动控制问题,提出基于负电容压电分流被动控制方法的控制策略。采用四边简支流体加载平板结构模拟平台结构,湍流脉动压力... 详细信息

湍流脉动压力所引起的水动力噪声是高速航行水航行体的主要噪声源。针对湍流脉动压力激励下声纳平台结构的多模态振动控制问题,提出基于负电容压电分流被动控制方法的控制策略。采用四边简支流体加载平板结构模拟平台结构,湍流脉动压力模型使用Corcos模型。根据Hamilton变分原理建立流体-平板-多个压电分流电路系统的机电耦合动力学方程,以系统动能功率谱密度和辐射声功率作为评价指标,研究了不同来流速度下系统响应规律及不同压电分流电路的被动控制效果,针对不同控制目标确定了基于负电容-连通电路(CRLC)和负电容-电感-电阻并联电路(RLC)的控制策略。研究表明:负电容压电分流电路对不同来流速度下湍流脉动压力引起的简支板多模态振动有较强的控制效果;针对平板结构振动控制时,不考虑压电片数量限制时RLC电路控制效果较好;针对低频辐射声功率控制时,CRLC可使用单压电片达到控制效果,有效降低了水下航行体的水动力噪声。

关键词：湍流边界层压电分流电路多模态振动控制负电容声呐平台

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钠泵压力脉动特性分析

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热能动力工程 2019年第10期34卷 71-76页

作者：邹奋邹冬林饶柱石塔娜上海交通大学振动冲击噪声研究所机械系统与振动国家重点实验室

为了探究某型钠泵流场压力脉动特性,采用ANSYS CFX软件,选取SST湍流模型,对其在0.6Qn、0.8Qn、1.0Qn和1.4Qn(Qn为设计点流量)工况下进行了非定常数值模拟。数值计算得到的钠泵性能曲线与试验值吻合较好,验证了数值计算模型的准确性。在... 详细信息

为了探究某型钠泵流场压力脉动特性,采用ANSYS CFX软件,选取SST湍流模型,对其在0.6Qn、0.8Qn、1.0Qn和1.4Qn(Qn为设计点流量)工况下进行了非定常数值模拟。数值计算得到的钠泵性能曲线与试验值吻合较好,验证了数值计算模型的准确性。在叶轮和导叶的某一流道分别设置了3个监测点,分析了叶轮和导叶不同位置处的压力脉动规律,并对时域信号进行傅里叶变换,对其进行频域分析。结果表明:从叶轮入口到导叶出口,压力脉动先增大后减小,叶轮出口和导叶入口处压力脉动最大;叶轮流道内压力脉动频率以导叶叶频为主,导叶流道内压力脉动频率以叶轮叶频为主,小流量工况下,低频信号影响较大;导叶出口压力脉动明显比叶轮出口小,但是由于半球形泵壳的束缚,导叶出口处出现了末端回流。通过对钠泵内部的压力脉动分析,可为钠泵的研究和优化设计提供参考。

关键词：钠泵数值模拟压力脉动动静干涉

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一种面向机械设备故障诊断的可解释卷积神经网络

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机械工程学报 2024年第12期60卷 65-76页

作者：陈钱陈康康董兴建皇甫一樊彭志科孟光上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海交通大学振动、冲击、噪声研究所上海200240 宁夏大学机械工程学院银川750021

卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)以其强大的特征提取和分类能力,被广泛应用于机械系统故障诊断任务中。但CNN是一个典型的“黑箱模型”,其决策机理和分类依据并不明确。这不仅降低了智能诊断结果的可信性,还限制了在高... 详细信息

卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)以其强大的特征提取和分类能力,被广泛应用于机械系统故障诊断任务中。但CNN是一个典型的“黑箱模型”,其决策机理和分类依据并不明确。这不仅降低了智能诊断结果的可信性,还限制了在高可靠性要求故障诊断中的应用。针对这一问题,具有物理意义的Chirplet变换被引入到传统卷积层中,形成具有优异可解释性的Chirplet卷积层和Chirplet-CNN,进而提出将Chirplet-CNN用于故障诊断的完整流程。一系列试验表明,Chirplet-CNN以其提取时频特征的特点,不仅拥有和当前先进方法相近的优异故障诊断能力,而且在可解释性方面具有突出表现,即能够通过频谱分析对CNN提取类别特征和做出判断的频带依据进行解释。此外,进一步的分析结果表明,所提出的Chirplet卷积层具有良好的通用性,与不同深度的CNN模型进行组合,均能有效提高其诊断精度并获得不错的解释结果。

关键词：卷积神经网络可解释性 Chirplet变换时频变换深度学习故障诊断

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