上海大学学报(自然科学版)

唐晨, 颜世峰

2026, 32(3): 375-387. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2746

摘要 ( 53 )

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系统综述了骨科止血核心材料——骨蜡的发展脉络、作用原理及前沿进展.首先剖析外科止血的常规策略及其在复杂创面中的应用局限,强调骨科止血对材料生物相容性与骨愈合进程协同适配的特殊需求.理想的骨创面止血材料需在“术中有效止血”与“避免长期不良反应”之间取得平衡,应在骨骼生理性止血稳定前保证有效止血,同时在体内存留时间与骨愈合早期关键阶段相协调.在此基础上,梳理了从传统不可吸收骨蜡向可吸收骨蜡的迭代升级的演进轨迹,分析了各类产品的成分特征、降解性能及其在不同临床场景中的应用优势与局限.进一步探讨了聚乙二醇、泊洛沙姆、聚乳酸及钙磷材料等核心成分的体内代谢途径,探究其降解、吸收行为对骨愈合结局的影响机制.最后,展望了骨面止血从不可吸收骨蜡的被动“物理封堵”向可吸收骨蜡的“生物协同”方向发展的趋势,指出未来应聚焦“止血-成骨”一体化模式、增强抗菌功能性、个性化定制策略及临床验证体系构建等方向,助力骨科止血修复实现真正的生物学愈合.

电针调控小胶质细胞AhR-SYK通路促进髓鞘碎片清除与髓鞘再生

王靓, 吴帅, 宁显会, 张童童, 吴心怡, 朱, 王雨萌, 周艺, 汪军

2026, 32(3): 388-401. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2731

摘要 ( 52 )

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为了探讨电针(electroacupuncture,EA)调控小胶质细胞芳香烃受体-脾酪氨酸激酶(aryl hydrocarbon receptor-spleen tyrosine kinase,AhR-SYK)通路对双环己酮草酰二腙(cuprizone,CPZ)诱导的脱髓鞘小鼠髓鞘碎片清除与再髓鞘化的影响,运用0.3% CPZ饲喂C57BL/6J小鼠,构建脱髓鞘模型.通过行为学、免疫荧光(immunofluorescence,IF)、透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)、定量反转录聚合酶链反应(quantitative reverse transcription polymerase chain reaction,qRT-PCR)及Western blot,评估了脱髓鞘程度、炎症反应及AhR-SYK通路表达.结果显示:EA显著缩短了CPZ小鼠通过平衡木的时间,并延长了转棒潜伏期;显著上调了胼胝体中髓鞘碱性蛋白(myelin basic protein,MBP)的表达及有髓轴突的比例;上调了AhR与SYK的表达,降低了降解型髓鞘碱性蛋白(degraded MBP,dMBP)的荧光强度及脂质沉积;下调了Nos2、IL-1b等促炎因子.由此可知,EA可能通过激活AhR-SYK通路,增强小胶质细胞对髓鞘碎片的清除并减轻神经炎症,进而促进髓鞘再生与运动功能恢复.

双足机器人三维行走步态规划与稳定性优化

张宇豪, 许勇, 郭书言, 孙伟军, 李慧梓, 陈御浩, 冯国鑫

2026, 32(3): 402-419. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2716

摘要 ( 43 )

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针对双足机器人在三维空间内的稳定行走问题,首先采用3次样条插值法规划出机器人三维行走所需的髋关节、踝关节轨迹,继而提出正、逆向位置解析模型并进行参数求解,基于此实现了机器人三维行走过程中足底零力矩点(zero moment point,ZMP)轨迹的精确数值求解.为确保机器人三维行走的稳定性,提出了实现机器人髋关节侧向偏移量最优粒子群(particle swarm optimization,PSO)算法,求得确保机器人稳定行走的髋关节侧向最优轨迹.虚拟仿真实验结果表明,提出的先规划髋/踝关节轨迹、再求解位置模型参数和ZMP轨迹、继而优化髋关节侧向轨迹的思路,不仅合理可行、计算简便,而且能够可靠确保机器人的三维稳定行走.该研究方法及结论可望为人形机器人的运动规划及控制奠定必要的基础.

基于Koopman算子的船舶横摇数据驱动建模方法

蒋文涛, 郑建勇, 郄彤彤, 黄孔阳, 于锦程

2026, 32(3): 420-431. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2728

摘要 ( 48 )

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针对高非线性船舶横摇运动的精确建模问题,提出了一种基于Koopman算子的数据驱动建模方法.首先,根据随机海浪模型和船舶横摇动力学模型建立随机海浪下的船舶横摇动力学模型;其次,使用扩展动态模式分解(extended dynamic mode decomposition,EDMD)法对Koopman算子进行近似化处理,建立船舶横摇的高维线性模型;最后,在确定高维线性模型使用的基函数和系统提升的空间维数后,根据Matlab Simulink模块仿真得到的船舶横摇数据进行数据驱动建模.实验结果表明,所建立的Koopman线性模型在对船舶横摇角和横摇角速度的跟踪精度方面明显优于局部线性化、反馈线性化、无迹卡尔曼滤波3种模型,同时模型计算速度显著提高.该研究成果为高维线性控制拟合方法在船舶姿态稳定性控制的应用提供了一定技术支撑.

基于遗传-差分进化混合算法的钢框架结构智能反演

王昊天, 韩坦, 王奕龙, 闫伸, 陈列云, 赵宪忠

2026, 32(3): 432-446. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2721

摘要 ( 43 )

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提出了一种基于智能优化算法的钢框架结构设计参数反演方法,将规范约束和先验知识融入计算,构建了智能反演的一般流程,并通过改进混合算法提升了反演效率.初步研究结果显示,相较于传统方法,新方法在精度和效率方面都有明显优势,为建筑结构的维护提供了一种新的解决方案.

钢货架锁螺栓式梁柱节点子结构的抗连续性倒塌性能分析

戴柳丝, 姚浩, 任重

2026, 32(3): 447-463. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2589

摘要 ( 39 )

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为研究钢货架锁螺栓式梁柱节点的抗连续性倒塌性能,在中柱移除工况下,对钢货架锁螺栓式梁柱节点的双半跨子结构开展了试验研究,探究了空载和半载对子结构内力效应和抗力性能的影响,提供了子结构试件的全过程荷载-位移曲线和典型破坏模式,发现锁螺栓式梁柱节点的典型破坏模式为挂齿断裂+挂片端板剪出破坏(the combination of tab crack and bolt bearing failure leading to tearing of beam-end-connector,T+B).构建了全尺寸精细化有限元模型,并通过与试验结果对比验证了其可靠性.进一步探究了螺栓数量和螺栓位置对子结构抗连续性倒塌性能的影响.试验结果显示,与锁1颗上部螺栓空载的梁柱节点子结构试件相比,托盘货物荷载会削弱子结构的极限竖向抗力和变形能力;锁上下2颗螺栓会显著提高子结构的极限竖向抗力,而极限变形能力较差;锁1颗下部螺栓会轻微提高子结构的极限竖向抗力,而极限变形能力显著降低.对钢货架梁柱节点进行抗连续性倒塌设计时,推荐锁1颗上部螺栓或锁上下2颗螺栓,以提高结构抵抗连续性倒塌的鲁棒性.

LY160钢材高温后力学性能试验

祝存平, 王嘉宇, 张强, 何文福

2026, 32(3): 464-477. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2645

摘要 ( 41 )

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设计制作了60个LY160钢材试件,并开展高温冷却后的单轴拉伸试验研究.首先,通过升温、冷却和拉伸试验,得到了LY160钢材在经历20~1 000℃高温冷却后的力学性能;然后,对比了Q235、Q345、Q460和Q690钢材高温加热和浸水冷却后的力学性能;最后,基于试验结果拟合了LY160钢材高温加热和冷却后各力学参数随温度变化的公式.研究结果表明:随着温度的升高,试件的颜色变暗且光泽逐渐消失;应力-应变曲线的屈服平台也随温度的升高而逐渐消失,浸水冷却会导致LY160钢材屈服平台提前消失;温度和冷却方式对LY160钢材的屈服强度和伸长率影响较大,对极限强度和弹性模量的影响较小;300℃以下,力学性能均与室温相近;300℃以上,屈服强度和极限强度变化趋势一致,但屈服强度变化幅度更大;伸长率从700℃开始才有显著变化;弹性模量变化不明显.不同等级的钢材高温冷却后力学性能差别明显,LY160钢材在较低温度(400℃)时,屈服强度已发生显著变化.试验结果与拟合曲线吻合良好,可快速获得LY160钢材高温后力学性能.

超固结花岗岩残积土的循环单剪特性

刘飞禹, 张欣亚, 余炜, 刘文燕

2026, 32(3): 478-490. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2579

摘要 ( 42 )

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采用机电动态单剪仪进行一系列恒体积循环单剪试验,探究了不同超固结比(overcon-solidation ratio,OCR=1~4)和不同循环应力比(cyclic stress ratio,CSR=0.21~0.53)对广州花岗岩残积土动剪切特性的影响,从滞回曲线、软化指数、动弹性模量和累积剪切变形等方面分析了花岗岩残积土的动力学特性.试验结果表明:花岗岩残积土在不同超固结比下均呈现出软化特性,软化指数随循环次数的增加而减小,在低应力水平下二者呈线性关系,而在临界循环应力比附近呈非线性关系;动弹性模量随超固结比的增大有明显衰减;花岗岩残积土存在临界循环应力比,临界值随超固结比的增大而增大.另外,基于试验结果构建了考虑超固结比、循环应力比和循环次数的累积剪切应变预测模型,可为车辆荷载下路基的变形发展预测提供参考.

约束注浆挤扩钻孔灌注桩的承载力与破坏机理

沈洋, 王长虹, 马铖涛, 汤道飞, 杨天笑

2026, 32(3): 491-506. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2580

摘要 ( 40 )

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约束注浆挤扩钻孔灌注桩是一种结合等向高压注浆和约束挤扩的新型桩,具有抗压承载力高、成桩质量好的优点.由于挤扩体的存在,使得对桩-土共同作用的竖向承载力与破坏机理尚缺乏清晰的认识.因此,基于室内可视化半模型桩试验,结合有限元分析法,研究约束注浆挤扩钻孔灌注桩的承载机理.根据相似原理开展缩尺可视化静荷载半模型桩试验,分析基桩的承载特性;利用数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术,得到桩周土体的位移规律,分析基桩的承载力组成和失效破坏机理,并提出挤扩端阻修正系数.借助ABAQUS数值计算软件,选用修正Cam-Clay (modified Cam-Clay,MCC)模型,构建不同尺寸参数的约束注浆挤扩钻孔灌注桩模型,开展抗压静载试验的数值模拟,讨论挤扩体尺寸参数对极限承载力和桩端承载力的影响,进一步研究挤扩端阻修正系数的取值.最终,建立承载力计算公式,并与现场静载试验结果进行对比,结果表明约束注浆挤扩钻孔灌注桩属于端承摩擦桩,桩端土体的剪切破坏会导致基桩失效.结合工程实际尺寸参数,得到挤扩端阻修正系数取值范围为1.92~2.30.根据基桩尺寸参数,选取挤扩端阻修正系数,将桩端阻力修正为桩端联合承载力,极限承载力较为接近实测值,误差为9.3%.所得研究结果可为约束注浆挤扩钻孔灌注桩的设计和推广提供理论与实践参考.

隔震沟构造缺陷对隔震结构动力响应的影响

许浩, 姜楠, 何文福, 乔军博

2026, 32(3): 507-516. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2537

摘要 ( 41 )

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针对实际工程中隔震沟潜在的构造缺陷影响展开研究.以某10层混凝土框架隔震结构为研究对象,建立了线弹性碰撞模型,分析讨论了隔震沟不同填充物填充、隔震沟碰撞间隙、跨隔震沟管道连接形式等影响参数.结果表明:结构楼层的加速度随填充材料碰撞刚度的增加而增大;当隔震沟填充物为混凝土块时,加速度响应最大;结构响应随隔震沟间隙的增加,呈先增大后减小的趋势,并趋于稳定;当跨隔震沟管道部分刚接或隔震沟部分填充时,结构产生了明显的扭转效应,增大了支座与结构的损伤风险.

T型边缘构件装配式自保温剪力墙抗震性能试验与承载力计算

胡宝琳, 左志远, 龚祖平, 吴仁杰

2026, 32(3): 517-532. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2599

摘要 ( 45 )

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为了较好地解决装配式剪力墙保温隔热的要求,提出了T型边缘构件装配式自保温剪力墙,其由T型自保温边缘构件、剪力墙腹板和齿槽竖缝组成.首先通过T型边缘构件装配式自保温剪力墙试件的低周反复荷载试验,研究该装配式剪力墙的抗震性能和破坏模式.试验结果表明:T型边缘构件装配式自保温剪力墙的滞回曲线较为饱满,具有较好的延性与耗能能力,其破坏模式为齿槽剪切破坏.在试验数据验证的基础上,采用数值模型分析了不同齿槽强度对剪力墙整体性能的影响.基于连续连杆法,通过理论分析提出了T型边缘构件装配式自保温剪力墙的抗侧刚度与承载力计算公式.将理论计算值与试验值、模拟值进行对比,结果表明理论计算值较为精确,可为T型边缘构件装配式自保温剪力墙的设计提供参考.

带自复位黏弹性阻尼器的框剪结构地震响应与易损性

刘宣含, 舒展

2026, 32(3): 533-543. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2656

摘要 ( 48 )

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提出了一种带有形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)的自复位转动式黏弹性连梁阻尼器,用于提升结构抗震韧性,实现高性能抗震目标.为验证带自复位阻尼器结构体系的有效性,设计了普通框架剪力墙混凝土结构和带有自复位阻尼器的混凝土框架,通过非线性有限元模型进行了非线性时程分析和增量动力分析(incremental dynamic analysis,IDA).首先分析了2类结构在罕遇地震(maximum considered earthquake,MCE)作用下的响应特性,以地面峰值加速度为地震动强度指标、最大层间位移角和最大残余位移角为损伤指标,根据IDA结果得到4种不同结构损伤状态下的概率地震需求模型和易损性曲线,量化了自复位阻尼器对钢筋混凝土框架剪力墙结构的抗震性能和震后可恢复性能的影响.研究结果表明,在罕遇地震下自复位框架的残余层间位移角可减小34%,震后可恢复性能提升23%,并具备良好的抗地震倒塌能力.

基于机器学习算法超大直径泥水盾构施工地表沉降预测

郑晨路, 张孟喜, 吴惠明, 李刚

2026, 32(3): 544-553. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2533

摘要 ( 42 )

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随着人工智能技术的发展,一些机器学习模型逐渐被应用于岩土工程领域.为了准确预测盾构掘进引起的地表沉降,应该及时采取合理措施.依托上海市北横通道超大直径盾构掘进施工数据,使用随机森林(random forest,RF)、支持向量机(support vector machine,SVM)和极限梯度提升树(extreme gradient boosting,XGBoost)3类机器学习模型,以地质参数、几何参数和推进参数作为输入,预测超大直径盾构掘进地表最终沉降.使用遗传算法(genetic algorithm,GA)获取各机器模型的最优超参数,以区段内前70个数据点为基础训练集,对后27组数据点进行动态预测,获得各模型在地表最终沉降预测上的精度.研究结果表明,SVM模型的预测结果较差(MSE为5.06,R²为0.13),2类基于决策树的集成算法(RF和XGBoost)对地表预测的预测结果较好,其中RF模型的均方误差(mean squared error,MSE)为1.35,R²为0.70;XGBoost的MSE为2.20,R²为0.57,可以准确预测地表最终沉降,为软土地区超大直径泥水盾构施工控制及地表沉降预测提供一种新方法.

基于参数变分法的液滴形状建模分析

刘亚楠, 王远弟, 黄廷恩, 张鹏

2026, 32(3): 554-564. doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2508

摘要 ( 33 )

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参数方程形式对刻画亲水和疏水液滴模型起到了统一化作用.考虑重力对液滴形状的影响,分别对二维液滴模型和轴对称条件下的三维液滴模型引入参数方程,基于二维Young-Laplace方程推导出二维液滴轮廓函数关系式,利用液滴表面自由能加上重力势能最小化条件下的轴对称液滴形状分析方法,结合变分法推导出参数方程下三维液滴形状的控制方程及其相应的接触角公式.进一步比较两种模型下的液滴形状与实验数据之间的差异.数据表明,本模型数值模拟与实验结果具有较高的契合度.

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