复合驱动仿生胸鳍机构设计与水动力研究

针对仿鱼型海洋探测机器人低速时的机动性问题,受鹞鲼鱼类依靠胸鳍摆动实现各种水下运动的启发,设计出一种基于共融理论的复合驱动刚-柔多体耦合仿生鱼胸鳍机构。通过构建基于三维非定常湍流控制方程组的柔性鳍摆动系统水动力学模型,研究仿生胸鳍柔性鳍面摆动时周围压力和速度场的变化情况,分析不同摆动幅度和频率下鳍面的水动力学特性,揭示仿生鹞鲼机器鱼的水下运动机理,对摆动胸鳍的水动力进行仿真。结论表明:鳍面摆动时周围的漩涡能够引起胸鳍面上推力、升力及侧向力按类似正弦变化,而推进力和侧向力的大小随摆动幅值和摆动频率增加而增大。     

Toll样受体4在蛛网膜下腔出血大鼠早期脑损伤中的作用及对海马区神经元自噬的影响

目的探讨Toll样受体4(TLR4)在蛛网膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage, SAH)大鼠早期脑损伤中的作用及其对海马CA1区神经元自噬的影响。方法 192只SD大鼠按随机数字表法分为假手术组、SAH模型组(模型组)、SAH+DMSO溶剂组(溶剂组)、SAH+TLR4抑制剂组(CLI-095组),每组再依据取材时间不同分为24 h和48 h两个时间点。采用颈内动脉穿刺法建立SAH模型,溶剂组与CLI-095组在制备SAH模型前侧脑室分别注射DMSO溶液10μL或100μg/mL的CLI-095溶液10μL。Garcia评分检测大鼠行为学改变;干湿重法检测脑水肿情况;HE染色观察海马CA1区神经元形态;免疫组化和免疫印迹法检测大鼠海马CA1区TLR4、LC3和Beclin1蛋白表达。结果与假手术组比较,模型组各时间点Garcia评分均降低(P<0.05),脑水肿程度加重,存活神经元数量减少(P<0.05),海马CA1区TLR4、LC3及Beclin1表达增多(P<0.05)。与模型组比较,CLI-095组各时间点Garcia评分增多(P<0.05),脑水肿程度减轻,存活神经元数量增多(P<0.05),海马CA1区TLR4、LC3及Beclin1表达降低(P<0.05)。结论 TLR4可能通过调控SAH诱导的自噬,参与并加重SAH继发性脑损伤的过程。     

炎性疼痛对小鼠外周组织炎症反应及TNF-α和MCP-1表达的影响

目的通过甲醛制备小鼠炎性疼痛模型研究炎性疼痛对机体局部组织形态结构、炎症反应以及肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)等炎症因子表达水平的影响。方法 64只健康雄性小鼠随机分为4组,分别给予右前肢腕部注射生理盐水40μL(NS组)、50mL/L甲醛40μL(FCOH组)、5μg/mL利多卡因0.3mL(L组)、5μg/mL利多卡因0.3mL+50mL/L甲醛40μL(FCOH+L组)处理;48h后分离局部组织,HE染色观察炎细胞浸润情况;Western blot检测TNF-α和MCP-1表达水平。结果与NS组相比,FCOH组于处理24h后出现炎症反应高峰,右前肢腕部厚度增加(1.73mmvs.4.02mm,P<0.05),体温升高(37℃vs.38.3℃,P<0.05);FCOH+L组于处理48h后出现炎症反应高峰,右前肢腕部厚度显著增加(1.68mmvs.5.10mm,P<0.05),体温升高(37℃vs.38.5℃,P<0.05)。此外,处理48h后,同FCOH组相比FCOH+L组小鼠右前肢局部组织中炎性细胞浸润程度增高,而TNF-α和MCP-1表达水平降低(P<0.05)。结论炎性疼痛参与调控局部炎症反应的进程,在修复损伤组织中发挥重要作用。炎症反应发生起始阶段阻断疼痛传递可以增加中性粒细胞浸润,减少局部组织中TNF-α、MCP-1的表达,进而影响炎症反应进程的持续时间。     

人骨髓间充质干细胞在兔膀胱脱细胞基质微环境中的生物学特性

目的利用兔膀胱脱细胞基质(bladder acellular matrix graft,BAMG)构建微环境,从细胞增殖能力、表面标记物及分子蛋白水平探讨其对人骨髓间充质干细胞(human bone marrow-derived stem cells,hBMSCs)的影响。方法制备BAMG浸泡液培养基,MTT法检测其对hBMSCs增殖的影响;流式细胞仪检测hBMSCs表面标志物CD44、CD45、CD73及PDGFRβ的表达;RT-PCR检测BAMG微环境对PPAR、OCN、α-SMA等基因表达的影响,Western blot检测不同处理方法 OCT-4蛋白的表达情况。结果 hBMSCs与BAMG有良好的相容性;实验组与对照组细胞曲线均呈S型增殖,于第3天进入快速增殖期,第7天趋于平稳;两组细胞CD44、CD45、CD73、PDGFRβ的表达量基本一致,差异不具有统计学意义;OCN、PPAR、α-SMA两组均表达目的基因;Western blot法检测亦显示OCT-4阳性表达。结论 hBMSCs在兔BAMG的微环境中仍能良好保持原有的生物学特性,将该种子细胞与基质材料结合可构建需要的组织材料,为泌尿系统组织工程修复提供可能。     

剪力与拉拔力共同作用下焊钉受力性能分析

运用有限元软件ABAQUS,分别对焊钉单纯受剪力作用和拉剪组合作用下的受力性能进行非线性有限元分析,得到在不同拉力作用下焊钉的荷载-滑移曲线,进而分析结构的应力分布状态、破坏形式以及混凝土损伤等情况.研究结果表明:焊钉承受的拉拔力越大,焊钉就越早进入弹塑性阶段,焊钉的极限承载能力就越低.单纯受剪力作用的焊钉承载能力要优于拉剪共同作用下的焊钉,当拉拔力分别为0.2T_u、0.4T_u和0.6T_u时,焊钉的极限剪力值与单纯受剪相比分别下降了2.77%、11.66%和24.48%.焊钉拉剪极限承载力有限元计算值与Takami和McMakin的建议公式计算结果较为接近,能够反映焊钉的真实受力状况.本研究结果对全面了解焊钉在组合荷载作用下的受力性能具有重要的意义.     

大跨径悬索桥超高性能轻型组合桥面施工控制研究

洞庭湖大桥为(1 480+453.6) m双塔双跨板桁结合型钢桁梁悬索桥,该桥首次在大跨径悬索桥中采用了钢-超高韧性混凝土(STC)轻型组合桥面。STC层参与钢桁梁整体受力,为控制STC施工次应力不超过设计要求的0.5 MPa,施工中需采取压重措施,经压重方案比选,浇筑过程中采取了部分压重方案,与全压重相比,大大简化了压重工序,节约压重荷载6 600 t。悬索桥为重量敏感性结构,且STC局部受力性能受厚度和钢筋保护层厚度影响很大,实桥钢桥面存在的较大局部变形,成为控制STC施工精度的难点。该文分析了钢桥面产生变形的因素,发现钢桁梁制造误差对平整度影响最大。针对该问题,施工中提出了曲线调坡法和直线调坡法,通过调整整平机轨道和整平板,使得STC厚度满足控制要求。两者的区别仅在于整平板的线形是曲线还是直线,曲线调坡法拥有更高的调整精确度,直线调坡法拥有更便捷的操作性,经比选后选用直线调坡法,应用中取得了良好的效果。     

水流作用下悬浮隧道耦合动力数值模拟分析

安装在深水区的悬浮隧道在水流作用下会产生交替脱落的漩涡,从而使得悬浮隧道受到周期性的力,进一步导致悬浮隧道产生涡激振动。当涡脱落频率与悬浮隧道固有频率相接近时会发生锁定现象,进而导致悬浮隧道发生振幅较大的运动,类似于结构的共振状态。文章利用有限元数值方法求解不可压缩粘性流体雷诺平均Navier-Stokes方程,并结合任意拉格朗日-欧拉(ALE)动网格方法,对不同雷诺数下(Re=1 000～100 000)悬浮隧道的涡激振动问题进行了数值模拟研究。计算中悬浮隧道受到弹簧和阻尼的约束,并允许其仅发生横流向的运动,研究了不同结构自振频率下悬浮隧道的受力和运动情况以及不同浮重比情况下悬浮隧道的受力和运动的结果。结果表明,在计算的各雷诺数下,悬浮隧道发生锁定的频率基本一致,但是悬浮隧道不同浮重比对锁定区间存在影响作用。     

天津滨海新区土层邓肯-张模型参数研究

为深入研究邓肯-张模型参数的计算方法以及参数的规律,以天津滨海新区主要土层土样的室内三轴固结排水(CD)试验结果为例,通过理论计算得出相应地层的邓肯-张模型参数,分析各地层邓肯-张模型参数。文中所运用的邓肯-张模型参数计算方法真实可靠,其结果可以为今后的工程建设涉及地层变形特性研究提供借鉴。