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生物医学科学参考模块 || 基于X射线的骨质量评估成像方法
摘要： 双能X射线吸收测定法（DXA）是医学领域研究最为深入的定量成像技术之一。其物理原理、技术特性及局限性已在数百篇文献中探讨，并在国际辐射单位与测量委员会（ICRU）关于骨密度测量的报告中予以总结，该报告同时涵盖定量计算机断层扫描（QCT）及密度测量中的性能评估指标（Kalender等，2009）。DXA的主要输出结果是面积骨密度（aBMD）。全球超过20万例受试者参与的超大型流行病学和药物研究已对其在骨质疏松症诊断、骨折预测以及治疗监测和年龄相关变化评估中的临床意义进行了探究。aBMD是WHO骨质疏松症工作定义的基础（Kanis与WHO研究组，1994）。它是骨折风险的强预测因子，但即便结合其他风险因素，仍无法预测个体最终是否会发生骨折。目前约需治疗50-100例骨质疏松症患者才能预防一例骨折（Albert与Reddy，2017）；反之，约50%的骨折患者并不患有骨质疏松症（Schuit等，2004；Siris等，2004）。
关键词： TBS（骨小梁评分）、QCT（定量计算机断层扫描）、FEA（有限元分析）、骨质量、影像学方法、X射线、HSA（髋关节结构分析）、DXA（双能X线吸收测定法）、HR-pQCT（高分辨率外周定量计算机断层扫描）
更新于2025-09-23 15:21:01
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由厚度渐变子单元组成的超薄板中声波的空间波导模式分离
摘要： 提出了一种由厚度渐变的子单元组成的元薄板，根据广义斯涅尔定律实现零阶和一阶声波导模式的空间分离。其中一阶模式的相速度取决于波导厚度，而零阶模式则不受影响。这使得元薄板能够获得所需的空间相位梯度，从而实现两种波导模式的分离。通过推导入射声波在子单元中传播时两种模式的透射系数和相移解析解来完成元薄板设计。采用瞬态有限元分析进行数值模拟，展示了两种波导模式的传播特性。分析中分别施加了正弦信号和脉冲串激励，后者验证了所设计的元薄板能够成功实现两种波导模式的空间分离。
关键词： 相速度、有限元分析、声波导模态、超材料板、透射系数、相位偏移、广义斯涅尔定律
更新于2025-09-23 15:19:57
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选择性激光熔化过程中热场与应力场的预测模型——第一部分
摘要： 在激光粉末床熔融成形过程中，由于高冷却速率和温度梯度引发的热应力，热变形是一个突出问题。因此，了解工艺参数对熔池区热场与应力演变的影响至关重要。本文基于顺序耦合热力场分析，建立了选择性激光熔化（SLM）工艺的三维有限元模型，用于精确预测热历程及表面特征（如变形与残余应力）。该模型纳入了304L不锈钢的材料性能随温度变化的数据，完整呈现了从粉末态到全致密固态的转变过程。通过设计旨在降低缺陷形成概率的不同参数组合，全面展示了表面温度梯度和热应力的演化规律。仿真结果表明：连续扫描轨迹中交替出现的热循环熔化会导致压应力和拉应力的周期性变化。第二部分将提出大尺寸构件激光选区熔化过程的热力场预测模型。当构件冷却至室温后，纵向残余应力值较高。本研究通过工艺参数分析，将为实现最小残余应力与变形提供指导方案。
关键词： 有限元分析、选择性激光熔化、变形、残余应力
更新于2025-09-23 15:19:57
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选择性激光熔化过程中热场与应力场的预测模型——第二部分
摘要： 有限元分析（FEA）用于预测瞬态热循环并优化工艺参数，以分析这些因素对变形和残余应力的影响。然而，采用FEA方法预测该过程中的热历史通常耗时较长，尤其对于大型零件而言。本文针对大型零件建立了精确预测变形和残余应力的有效模型，通过引入单层激光扫描模型提出的等效体热流作为逐层模型的热载荷，将扫描层经等效体热流加热后作为基础单元构建宏观零件。研究模拟了两种不同支撑结构实体零件在选区激光熔化（SLM）过程中的热历史与残余应力场。层热源法虽为缩短计算时间牺牲了建模细节，但能实现SLM过程的快速温度预测。因此本工作的数值模型可作为工艺参数、残余应力及变形参数化研究的有效工具。
关键词： 畸变、有限元分析、残余应力、层热源模型、选择性激光熔化
更新于2025-09-23 15:19:57
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[2019年IEEE国际光电器件数值模拟会议（NUSOD）- 加拿大安大略省渥太华（2019年7月8日-12日）] 2019年国际光电器件数值模拟会议（NUSOD）- 氮化镓/氮化铝周期性堆叠结构光电二极管载流子输运分析
摘要： 本文重点研究读磁头在偏道读取条件下、受介质上记录磁化模式影响时的性能表现，并分析不同数据模式产生的磁场如何影响读磁头行为。该分析基于对读传感器磁化状态的微磁建模，同时考虑硬偏置与介质磁化模式共同作用的外部磁场。我们分析了介质上各种磁化模式的影响，并评估了热磁扰动对磁化陀螺进动的作用。研究表明，考虑此类效应对评估极高密度磁记录方案具有重要意义。
关键词： 有限元分析、微磁学、磁记录、磁传感器
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于热释电效应的超声功率测量传感器机理研究
摘要： 聚偏氟乙烯（PVDF）热释电传感器已广泛应用于入侵报警等诸多领域。目前，该传感器在超声功率测量方面展现出应用潜力。然而，声信号与热释电信号之间的转换机制至今尚未得到深入研究。本文通过建立物理模型对能量转换机制进行理论研究，并基于有限元分析法开发了仿真程序，用于分析超声波在PVDF中的传播特性及温度变化，同时预测产生的热释电信号波形与幅值。此外，研究制备了PVDF热释电传感器并开展声功率测量实验。最终通过对比实验与仿真结果，证实该物理模型适用于热释电传感器特性分析，可为高灵敏度PVDF热释电传感器的设计与制备提供有效指导。
关键词： 超声功率、聚偏氟乙烯、有限元分析、热释电传感器
更新于2025-09-22 16:49:08
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最小二乘有限元法在双各向异性介质中模拟波传播的应用
摘要： 自无伪影边元法问世以来，有限元法（FEM）一直是电磁学（EM）领域的主要数值计算技术之一。另一方面，由于具有独特优势，所谓的最小二乘有限元法（LSFEM）正日益受到青睐——例如其生成的刚度矩阵具有正定性。目前已有研究尝试将这种基于节点单元的LSFEM应用于电磁问题建模，但主要停留在理论层面。本文采用结合双各向异性介质本构关系的归一化麦克斯韦方程组（该模型代表了线性区域中最普遍的情况），推导相应变分公式并建立矩阵系统，随后实施并验证各类边界条件。进一步将该方案应用于三类双各向异性介质存在时的波散射模拟，获得了良好的收敛速率及LSFEM结果与参考解之间的一致性，证明基于拉格朗日元的LSFEM可作为当前电磁建模中边元法FEM的可行替代方案。
关键词： 电磁超材料，电磁传播，有限元分析
更新于2025-09-23 08:48:43
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基于液晶的脊形波导
摘要： 本文重点研究读头在偏道读取条件下、受介质上记录磁化模式影响时的性能表现，并分析不同数据模式产生的磁场如何影响读头行为。该分析基于对读传感器磁化状态的微磁建模，同时考虑硬偏置磁场和介质磁化模式产生的外部磁场。我们分析了介质上各种磁化模式的影响，并评估了磁化陀螺进动的热磁扰动效应。研究表明，考虑此类效应对评估极高密度磁记录方案至关重要。
关键词： 磁传感器、微磁学、磁记录、有限元分析
更新于2025-09-19 17:13:59
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[IEEE TENCON 2018 - 2018年IEEE第十区会议 - 韩国济州（2018.10.28-2018.10.31）] TENCON 2018 - 2018年IEEE第十区会议 - 基于光伏电站串电流时间波动的紧凑型在线诊断方法研究
摘要： 本文重点研究读头在轨道偏移读取条件下、受介质上记录磁化模式影响时的性能表现，并分析不同数据模式产生的磁场如何影响读头行为。该分析基于读取传感器磁化状态的微磁建模，同时考虑硬偏置磁场和介质磁化模式产生的外部磁场。我们分析了介质上各种磁化模式的影响，并评估了磁化陀螺进动的热磁扰动效应。研究表明，在评估极高密度磁记录方案时，考虑此类效应至关重要。
关键词： 磁传感器、微磁学、磁记录、有限元分析
更新于2025-09-19 17:13:59
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H62铜合金箔材在多脉冲激光动态成形下的变形分析：模拟研究
摘要： 本文利用ABAQUS软件对H62箔材在多脉冲激光动态成形(LDF)过程中的成形行为进行模拟分析。采用Johnson-Cook失效模型预测H62箔材的断裂阈值。与单脉冲LDF相比，多脉冲LDF能有效提高箔材的极限成形深度和成形质量。随着冲击次数的增加，箔材的均匀性得到有效改善。适当的峰值压力和冲击次数对提高极限成形深度及改善成形质量具有重要意义。
关键词： 有限元分析、激光动态成形、H62铜合金箔、极限成形深度、多次冲击
更新于2025-09-19 17:13:59