自发曲率对受体介导的胞吞作用的影响

为研究纳米颗粒进入具有自发曲率的细胞膜的机理,在已建立的受体介导胞吞作用力学模型的基础上进行了扩展,对非零自发曲率的细胞膜上发生的受体介导的胞吞作用进行了研究。结果显示:包裹时间不仅依赖于颗粒的尺寸,而且依赖于细胞膜的自发曲率;存在最佳的颗粒半径使包裹时间最短;对于无限大尺寸的细胞膜,当细胞膜的自发曲率大于临界值时,存在最小和最大包裹半径,但当细胞膜的自发曲率小于等于临界值时,只存在最小包裹半径。     

金属超细颗粒热力学统计性质的量子尺寸效应

根据热力学统计理论证明,当计入量子尺寸效应时,由颗粒的尺寸及颗粒表面曲率决定的压力而引起振动谱的重整化,使半径为R的球形金属超细颗粒的德拜温度发生变化。随着颗粒尺寸的减小,颗粒的德拜温度与大块金属德拜温度的比值将减小,当颗粒的尺寸足够大时,其德拜温度趋近于大块金属的德拜温度。     

一类反应扩散系统的球对称模式（Ⅱ）

应用分岔理论对在一类反应扩散系统中所出现的定态空间模式进行了研究，在无流边界条件下导出了球对称模式的解析表达式，并对其进行了稳定性分析。结果表明，球的半径存在着一个上临界值，当球的半径小于上临界值时，就能从均匀分布状态自发地形成空间模式，且该模式在扩散系数的一定取值范围内是稳定的。     

一类反应扩散系统的球对称模式(Ⅰ)

应用分岔理论对在一类反应扩散系统中所出现的定态空间模式进行了详细的研究,在固定边界条件下导出了其球对称模式的解析表达式,并对其进行了稳定性分析。结果表明,球的半径存在着一个上临界值,当球的半径小于上临界值时,就能从均匀分布状态自发地形成空间模式,且该模式在扩散系数的一定取值范围内是稳定的。     

有限尺寸弯曲装药的爆速亏损

通过实验研究了有限尺寸条件下，弯曲装药相对于直线装药所存在的爆速亏损，得到了爆速亏损分别随装药尺寸和装药曲率而变化的关系曲线及其经验表达式．实验研究表明，对应于某一装药尺寸，在爆轰波沿直线装药能够稳定传播的情况下，当弯曲装药的曲率大于某一临界值时，会出现熄爆现象．     

地表曲率变形对高速公路影响的研究

实地观测表明，在保安煤柱外侧开采时，高速公路会受到一定损害；以高速公路为对象的相似材料模拟实验表明，采动对覆岩的影响应按边界角确定；理论分析证明，高速公路曲线半径临界值应采用极限最小半径。由此深入分析了公路原始竖曲线曲率、公路曲率极限值和采动引起的附加曲率变形之间的关系。依据上述三个方面的研究，指出规程规定的曲率变形指标不适用于对高速公路的保护，并提出了相应的计算公式。     

Al-Li合金中δ′(Al_3Li)颗粒尺寸对位错运动的影响

测定了 Al- Li合金不同条件下δ′(Al3Li)相的颗粒半径和体积分数 ,研究了δ′颗粒尺寸及体积分数对位错运动方式的作用。结果表明 ,如果δ′颗粒的平均尺寸小于临界尺寸 ,δ′颗粒被位错切割 ,反之 ,则形成奥罗万 (Orowan)位错环 ;当相同柏氏矢量的成对位错切割δ′颗粒时 ,会消除先行位错形成的反相畴界 ,当不同柏氏矢量的成对位错切割δ′颗粒时 ,需要增大外力 ,这使得合金的强度得到进一步提高     

方形颗粒沉降运动的有限元ALE法直接数值模拟

采用有限元任意拉格朗日欧拉(ALE)法对方形颗粒在二维垂直通道中的沉降运动进行研究。对不同初始取向角、长宽比以及不同雷诺数情况下单个颗粒的沉降过程进行了数值模拟。结果表明,雷诺数一定时,初始取向角对颗粒沉降过程有很大影响。初始取向角增大,颗粒的取向角、沉降速度、角速度以及横向漂移速度的振幅都将增大;长宽比对其沉降过程的影响与长宽尺寸有关。但是,无论长宽尺寸是多少,长宽比增大,颗粒最终沉降速度将相应减小;雷诺数对颗粒沉降过程也有很大影响。当雷诺数小于某个临界值时,颗粒最终会稳定沉降;当雷诺数较大时,颗粒的横向漂移和取向角都会出现持久振荡。多个方形颗粒在沉降过程中由于颗粒之间的相互作用,会出现倒"T"形结构,并且随着时间的推移,逐渐趋向于水平位置。     

Al—Li合金中δ′（Al3Li）颗粒尺寸对位错运动的影响

测定了Al-Li合金不同条件下δ′（Al3Li）相的颗粒半径和体积分数，研究了δ′颗粒尺寸及体积分数对位错运动方式的作用。结果表明，如果δ′颗粒的平均尺寸小于临界尺寸，δ′颗粒被位错切割，反之，则形成奥罗万（Orowan）位错环；当相同伯氏矢量的成对位错切割δ′颗粒时，会消除先行位错形成的反相畴界，当不同柏氏矢量的成本对位错切割δ′颗粒时，需要增大外力，这使得合金的强度得到进一步提高。     

刚性陶瓷过滤元件的过滤机理研究

根据空气动力学捕集理论,研究了陶瓷过滤器的过滤机理,计算了刚性陶瓷过滤器的过滤流动,分析了影响过滤效率的重要因素,提出了满足过滤效率要求的“最小厚度”概念,为陶瓷过滤器的设计提供了理论依据。结果表明,在刚性陶瓷过滤元件的过滤中,当靶的尺寸较小（如20μm）时,对于10μm以下的颗粒,拦截和惯性碰撞对过滤所起的作用相当;对于大于10μm的颗粒,拦截比惯性碰撞所起的作用要大得多。当靶的尺寸较大（如80μm）时, 对于很小的颗粒（5μm以下）,拦截和惯性碰撞过对过滤所起的作用相当,而对于稍大的颗粒,拦截 始终起主要作用。在给定的流动速度下,随着颗粒尺寸的增加和靶尺寸的减小,实际分级最小厚度减小。     

Effects of pH on structure and function of single living erythrocyte

The spontaneous changes in cell shape and size, the membrane bending elastic modulus, and the structure and functions of intracellular hemoglobin of single human living erythrocyte incubated in different suspension pH were studied. The non-invasive, in situ, real time measurements on the parameters at the three levels of intracellular molecule, membrane and cell morphology were performed simultaneously by using a fast micro-image analyzing technology and a multi-channel micro-spectrophotometer system. The result shows that the cell shape and size, the mechanical property of the cell membrane, and the structure and function of intracellular hemoglobin are correlated and affected by each other with pH.     

Membrane curvature and mechanisms of dynamic cell membrane remodelling

Membrane curvature is no longer seen as a passive consequence of cellular activity but an active means to create membrane domains and to organize centres for membrane trafficking. Curvature can be dynamically modulated by changes in lipid composition, the oligomerization of curvature scaffolding proteins and the reversible insertion of protein regions that act like wedges in membranes. There is an interplay between curvature-generating and curvature-sensing proteins during vesicle budding. This is seen during vesicle budding and in the formation of microenvironments. On a larger scale, membrane curvature is a prime player in growth, division and movement.     

Shiga toxin induces tubular membrane invaginations for its uptake into cells

Clathrin seems to be dispensable for some endocytic processes and, in several instances, no cytosolic coat protein complexes could be detected at sites of membrane invagination. Hence, new principles must in these cases be invoked to account for the mechanical force driving membrane shape changes. Here we show that the Gb3 (glycolipid)-binding B-subunit of bacterial Shiga toxin induces narrow tubular membrane invaginations in human and mouse cells and model membranes. In cells, tubule occurrence increases on energy depletion and inhibition of dynamin or actin functions. Our data thus demonstrate that active cellular processes are needed for tubule scission rather than tubule formation. We conclude that the B-subunit induces lipid reorganization that favours negative membrane curvature, which drives the formation of inward membrane tubules. Our findings support a model in which the lateral growth of B-subunit-Gb3 microdomains is limited by the invagination process, which itself is regulated by membrane tension. The physical principles underlying this basic cargo-induced membrane uptake may also be relevant to other internalization processes, creating a rationale for conceptualizing the perplexing diversity of endocytic routes.     

Aggregation and vesiculation of membrane proteins by curvature-mediated interactions

Membrane remodelling plays an important role in cellular tasks such as endocytosis, vesiculation and protein sorting, and in the biogenesis of organelles such as the endoplasmic reticulum or the Golgi apparatus. It is well established that the remodelling process is aided by specialized proteins that can sense as well as create membrane curvature, and trigger tubulation when added to synthetic liposomes. Because the energy needed for such large-scale changes in membrane geometry significantly exceeds the binding energy between individual proteins and between protein and membrane, cooperative action is essential. It has recently been suggested that curvature-mediated attractive interactions could aid cooperation and complement the effects of specific binding events on membrane remodelling. But it is difficult to experimentally isolate curvature-mediated interactions from direct attractions between proteins. Moreover, approximate theories predict repulsion between isotropically curving proteins. Here we use coarse-grained membrane simulations to show that curvature-inducing model proteins adsorbed on lipid bilayer membranes can experience attractive interactions that arise purely as a result of membrane curvature. We find that once a minimal local bending is realized, the effect robustly drives protein cluster formation and subsequent transformation into vesicles with radii that correlate with the local curvature imprint. Owing to its universal nature, curvature-mediated attraction can operate even between proteins lacking any specific interactions, such as newly synthesized and still immature membrane proteins in the endoplasmic reticulum.     

男短袜袜口人体截面曲率半径分布

为了研究袜口处极径以及曲率半径分布与压力的关系,通过三维人体扫描仪对30位年龄在20～22岁之间标准体型的男子踝骨以上6 cm处腿围形态进行扫描,确立袜口处腿部标准截面形态.在此基础上通过曲线拟合得到袜口标准截面形态方程,并通过极坐标变换的方式获取人体腿部标准截面曲线的极径以及曲率半径的极坐标方程,进而得到截面曲线的极径和曲率半径随角度变化的规律,为袜口处压力预测数学模型建立提供一定的参考.     

叶片截面线特征点的快速提取及其实验研究

针对叶片加工过程中的测量效率问题,从叶片截面线的曲率突变性出发提出一种提取截面线特征点的方法.根据截面线离散点积分曲线的单调性将截面线划分为曲率平滑区域与曲率突变区域,综合离散点曲率与区域性质选取基本特征点.构造B样条曲线逼近原始曲线,直到两曲线之间的Hausdorff距离满足预设阀值,完成特征点提取.计算及实验结果表明,特征点分布疏密程度与截面线曲率变化相关.在阀值为0.05mm的条件下,算法平均压缩率达到98%,平均计算时间为103 s.相比传统方法,该方法能快速收敛到设定误差,对提高叶片测量效率有一定指导意义.     

大曲率结构化表面湍流流场特性对比研究

湍流模型选择对于小尺寸大曲率圆管内软性磨粒流湍流流场模拟计算具有重要影响.针对此问题,提出使用标准k-ε模型与考虑两相磨粒流平均流动中的旋转及旋流流动情况的重整化群(RNG)k-ε模型进行仿真对比研究的方法.基于颗粒动力学理论的欧拉模型,对软性磨粒流的控制方程进行求解.通过使用两种湍流模型,对小尺寸大曲率圆管内湍流流动进行仿真计算,得到了两湍流模型下软性磨粒流流场的速度、压力、湍动能等数值模拟结果.仿真结果对比分析表明:标准k-ε模型模拟得到的速度值与实验值存在一定误差,而RNG k-ε模型仿真的速度值误差相对较小;标准k-ε模型对湍动能的估值计算比RNG k-ε湍流模型高,难以计算有滞止点的流动过程;RNG k-ε湍流模型能更有效地模拟有大曲率带分离的湍流流动,从而证明该模型更适合小尺寸大曲率圆管内软性磨粒流湍流流动的研究.     

自动驾驶车辆的变步长路径跟踪控制

为提高自动驾驶车辆路径跟踪控制的稳定性并保证实时性,设计变步长模型预测控制器.通过变步长对预测时域进行分级,引入道路曲率及侧偏角约束,采用CVXGEN进行优化求解.通过Carsim和Matlab/Simulink联合仿真,对文中方法进行验证.结果表明:变步长模型预测控制器既能保证较好的跟踪效果,又能确保车辆行驶的稳定性.     

时域内梁式结构的两阶段裂缝诊断方法

提出诊断梁式结构中裂缝的位置和尺寸的一种时域两阶段方法．基于时域内的位移响应，结合正则化技术和假设检验，用平均曲率相对变化率表示的损伤指标来诊断梁式结构中边缘张开型裂缝的位置．应用线弹性断裂力学中的应变能释放率和应力强度因子与裂缝尺寸的解析关系式，推导出了时域内的裂缝尺寸模型来识别裂缝的尺寸．通过将裂缝模拟为扭转弹簧的有限元仿真分析，研究了文中方法的可行性，结果表明，应用该方法能够在较高的置信区间内准确地识别梁式结构中多处裂缝的位置，在一定精度内诊断出裂缝的尺寸．用受噪声污染的损伤指标与尺寸模型进行裂缝诊断结果表明，该方法对测量噪声具有良好的鲁棒性．