bluuebunny/crossref_metadata_2025_split huggingface dataset:
Contact Analysis of a Soft-Coated Asperity During Loading–Unloading Process in Consideration of Strain Hardening Effects
Authors: Wang Yi , Cui Yi , Liu Shuo , Wang Xinhui , Tian Xinwei , Zhai Xumao 
Published: January 2020

Abstract
In this paper, the flattening process of a coated single asperity by a rigid flat is studied based on a two-dimensional finite element model under different contact interferences. The soft coating and hard substrate materials of the main bearing shell in a medium-speed vehicle diesel engine are both considered to follow the power-law hardening elastic-plastic properties. For both loading and unloading processes, the effects of geometrical and material properties, including the coating thickness, Young’s modulus, Poisson’s ratio, yielding stress, and hardening exponent, on the contact behaviors are studied in a wide range to cover the real material properties. The von Mises stress on the interface is also analyzed in order to improve the bonding strength between coating and substrate. The main contribution of this paper is to provide a method to determine the contact properties caused by different material and geometric properties of soft coating and substrate materials, which follow the power-law hardening properties.
Enhancement of Free Convection From Horizontal-Base Straight-Fin Heat Sink by Partial Shrouding
Authors: Nair Dileep V. 
Published: January 2020

Abstract
This work presents a simple method to improve natural convection heat transfer performance of horizontal-base straight-fin heat sink by adding partial shroud plates on top of the heat sink at both ends. Experiments are conducted in conjunction with a detailed three-dimensional (3D) computational study. The numerical model is validated using experimental results. With partial shrouding, the modification and effective utilization of airflow surrounding the heat sink leads to significant heat transfer enhancement. The installation of shroud plates effectively improves the mass flowrate of air admitted into the fin channel. Further, the airflow drawn above the heat sink dissipates heat from the upper surface of the shroud plate. There is also a significant heat dissipation from the lower surface of the shroud plate which is exposed to cold air drawn from the side-end of the heat sink. The heat transfer from the existing optimal conventional heat sink is improved by 17% with the introduction of shroud plates. An optimal width of the shroud plate is identified to exist for the maximum heat transfer. The percentage enhancement in heat transfer achieved by partial shrouding increases with a decrease in the fin height and with an increase in the fin spacing. The proposed compact heat sink design would be of application in enhancing passive heat dissipation from light-emitting diode (LED) lights and other electronic devices, especially when size constraints exist.
Thermal Lagging of Multilayered Structure in Heat-Assisted Magnetic Recording Systems
Authors: Su Jian , Tang Tingting , Lu Ruixin , Yu Peng 
Published: January 2020

Abstract
In the present study, we numerically investigate the thermal lagging behavior on the hard disk drives in heat-assisted magnetic recording systems via the optical absorption model. The influences of overcoats, laser radius, relative scanning speed, interfacial thermal resistance, and the heat sink layer on the thermal lagging behavior are studied in detail. It is found that the thermal lagging distance, i.e., the horizontal distance between the location of the maximum temperature and the laser center, increases with an increment of speed and/or radius of the laser spot. The overcoats, the interfacial thermal resistance, and the heat sink layer have negligible effects on the lagging distance. Thus, the multilayered disk can be simplified as a single-layer disk for investigating thermal lagging distance. Meanwhile, the horizontal temperature gradient varies with these factors. Different overcoats result in different horizontal temperature gradient owing to the difference of in-plane thermal diffusivity. A laser with a smaller radius or a slower speed leads to a higher horizontal temperature gradient. The thermal resistance influences the horizontal temperature gradient insignificantly. This study may provide useful information for the design of hard disk drives for heat-assisted magnetic recording technologies.
Ground Mobile Bricard Mechanism
Authors: Liu Chao , Chao Xindi , Yao Yan-an 
Published: January 2020

Abstract
A novel application of the well-known single degree-of-freedom (DOF) Bricard mechanism is proposed in this paper. By optimizing the links’ shape and installing motors reasonably, we put forward a ground mobile Bricard mechanism that can move in a constant direction and change its moving direction by using its singular position. The types of kowtowing and spinning modes (dual-mode) are carried out, and the gaits are planned. Finally, the motion simulation and prototype experiment testify that the analyses are correct and the idea of the dual-mode ground mobile Bricard mechanism is feasible.
A Model-Based Method for Predicting the Shapes of Planar Single-Segment Continuum Manipulators With Consideration of Friction and External Force
Authors: Li Jianhua , Zhou Yuanyuan , Wang Chongyang , Wang Zhidong , Liu Hao 
Published: January 2020

Abstract
The shape prediction of tendon-driven continuum manipulators is a challenging problem due to the effect of inner friction and external force. Many researchers use actuation displacement or actuation force as model input to predict the shapes of manipulators, but very few consider their relations and models able to predict the status of friction. This paper proposes a model-based method that combines the mechanics model with the kinematic model to predict the shapes of planar single-segment manipulators with consideration of external force and friction. Finally, the shape prediction of manipulators is converted to an optimization problem with actuation displacement and actuation force as the inputs of our algorithm. The distribution of tendon force and the situation of friction can be calculated by using the feedback data of the actuation unit even when actuation direction changes and hysteresis occurs. Experimental results indicate that the method has good performance in predicting the manipulator’s shapes.
Entanglement entropy of random partitioning
Authors: Roósz Gergő , Kovács István A. , Iglói Ferenc 
Published: January 2020

Abstract

We study the entanglement entropy of random partitions in one- and two-dimensional critical fermionic systems. In an infinite system we consider a finite, connected (hypercubic) domain of linear extent L, the points of which with probability p belong to the subsystem. The leading contribution to the average entanglement entropy is found to scale with the volume as a(p)LD, where a(p) is a non-universal function, to which there is a logarithmic correction term, b(p)LD−1 ln L. In 1D the prefactor is given by b(p)=c/3f(p),
where c is the central charge of the model and f(p) is a universal function. In 2D the prefactor has a different functional form of p below and above the percolation threshold.

Graphical abstract
Studies on structural and magnetic properties of Ni-Mg-Co spinel ferrite nanoparticles sintered at different temperatures
Authors: Zhao Xiqian , Sun Aimin , Zhang Wei , Yu Lichao , Zuo Zhuo , Suo Nanzhaxi , Pan Xiaoguang , Han Yingqiang 
Published: January 2020

In order to study the effect of sintering temperature on the structure and magnetic properties of nickel-magnesium-cobalt ferrite, [Formula: see text] spinel ferrite with different sintering temperatures (500[Formula: see text]C, 600[Formula: see text]C, 700[Formula: see text]C, 800[Formula: see text]C, 900[Formula: see text]C and 1000[Formula: see text]C) was prepared by sol–gel method. The magnetic properties of the prepared samples were investigated by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Scanning electron microscopy (SEM) and Vibrating sample magnetometer (VSM). The results show that the sintering temperature has a significant effect on the structure and magnetic properties of nickel-magnesium-cobalt ferrite. Analysis of the XRD pattern confirmed that all samples showed a single-phase cubic spinel structure. The particle size of the prepared sample determined by the Scherrer equation was 51 nm to 135 nm. As the sintering temperature increases from 500[Formula: see text]C to 1000[Formula: see text]C, the intensity of all peaks gradually increases, the crystallinity and particle size of the sample increase significantly, but the coercive force decreases, the saturation magnetization, the residual magnetization and the squareness [Formula: see text] increase first and then decrease. Compared with other samples, the 800[Formula: see text]C sintered samples had the highest saturation magnetization (59.03 emu/g), remanent magnetization (30.65 emu/g) and squareness (0.519). The increasing peak height of [Formula: see text] at [Formula: see text] indicates that the cubic spinel structure samples have good crystallinity and magnetic stability.
Alloying with Ge and Hollowing Reduces Lithiation-Induced Stresses in Si Nanopillar Anodes
Authors: Bansal Abhishek , Bhandari Arihant , Chakraborty Pritam , Bhattacharya Jishnu , Pala Raj Ganesh S. 
Published: January 2020

High energy-density batteries are crucial to energy storage solutions. In lithium-on batteries (LIBs), Si nanopillars are promising anodes due to their highest theoretical specific capacity. However, volume expansion and fracture during cycling inhibit its widespread adaptation. Ge, which is isomorphic with Si, shows better fracture resistance and higher cycle life but has higher molecular weight and cost. Alloying Si with Ge offers a trade-off in optimizing stresses, weight and cost. Here, we computationally evaluate the effect of alloying Si with Ge in reducing stresses generated during lithiation. Hollowing, which creates additional free surface for expansion is also considered. First, we model the stress evolution in nanopillars of Si, Ge, Si–Ge core-shell and Si0.5Ge0.5 alloy. Alloying Si with Ge uniformly, reduces the maximum circumferential stress by around 17%, however, the Si core-Ge shell structure shows stress reduction only when lithiation is confined only to the Ge. Stresses in Si/Ge alloyed nanotubes considering lithiation from the outer boundary as well as from both boundaries are considered. We find a non-monotonous change in lithiation stress with varying radius ratio (R
in/R
out) and R
in/R
out = 0.4 leads to the least maximum Hoop stress. The stress reduction in Si-nanotubes in such configuration is found to be 16%.
Optimizing Porous Transport Layer Design Parameters via Stochastic Pore Network Modelling: Reactant Transport and Interfacial Contact Considerations
Authors: Lee J. K. , Bazylak A. 
Published: January 2020

In this work, we designed sintered titanium powder-based porous transport layers (PTLs) for polymer electrolyte membrane (PEM) electrolyzers by tailoring the powder diameter and porosity via a new approach. We examined how the PTL powder diameter and porosity influence reactant transport and PTL-catalyst layer (CL) interfacial contact by using a stochastic generation model combined with a pore network model. We enhanced reactant transport by increasing powder diameter and porosity, as shown through increases in single- and two-phase permeabilities of liquid water. Compared to the impact of increasing the powder diameter, increasing the PTL porosity dominated the impact on permeability of liquid water. However, we observed a trade-off to the benefits of increasing the powder diameter such that larger powders led to a higher surface roughness at the PTL-CL interface. From this work, we recommend that the PTL powder diameter and porosity must be strategically selected for the desired target operating conditions of the PEM electrolyzer. We recommend a PTL with d

P
= 25 μm and ε = 26.5% for an electrolyzer cell operating at non-starvation conditions, and a PTL with d

P
= 25 μm and ε = 40.5% for an electrolyzer cell operating at starvation conditions.
A model for human action potential dynamics in vivo
Authors: Gray Richard A. , Franz Michael R. 
Published: January 2020

Computational modeling based on experimental data remains an important component in cardiac electrophysiological research, especially because clinical data such as human action potential (AP) dynamics are scarce or limited by practical or ethical concerns. Such modeling has been used to develop and test a variety of mechanistic hypotheses, with the majority of these studies involving the rate dependence of AP duration (APD) including APD restitution and conduction velocity (CV). However, there is very little information regarding the complex dynamics at the boundary of repolarization (or refractoriness) and reexcitability. Here, we developed a “minimal” ionic model of the human AP, based on in vivo human monophasic AP (MAP) recordings obtained during clinical programmed electrical stimulation (PES) to address the progressive decrease in AP take-off potential (TOP) and associated CV slowing seen during three tightly spaced extrastimuli. Recent voltage-clamp data demonstrating the effect of intracellular calcium on sodium current availability were incorporated and were required to reproduce large (>15 mV) elevations in take-off potential and progressive encroachment. Introducing clinically observed APD gradients into the model enabled us to replicate the dynamic response to PES in patients leading to conduction block and reentry formation for the positive, but not the negative, APD gradient. Finally, we modeled the dynamics of reentry and show that spiral waves follow a meandering trajectory with a period of ~180 ms. We conclude that our model reproduces a variety of electrophysiological behavior including the response to sequential premature stimuli and provides a basis for studies of the initiation of reentry in human ventricular tissue. NEW & NOTEWORTHY This work presents a new model of the action potential of the human which reproduces the complex dynamics during premature stimulation in patients.
Операція Ліхтенштейна з використанням модифікованої сітки у хворих на пахові грижі
Authors: Lutkovskyi R. A. 
Published: January 2020

Мета роботи: покращити результати оперативного лікування пахових гриж живота (ПГЖ) із використанням модифікованої поліпропіленової сітки.
Матеріали і методи. Проведено аналіз оперативного лікування 144 хворих із ПГЖ. Залежно від виду використаного під час виконання оперативного лікування сітчастого імплантату хворих розділили на дві групи. У 72 (50 %) хворих групи I використано під час оперативного лікування модифікований поліпропіленовий сітчастий імплантат, в групі II у 72 (50 %) хворих використано класичну поліпропіленову сітку.
Результати досліджень та обговорення. Статистично вагомі кращі результати отримано у хворих групи I порівнянно з групою II: серому виявлено, відповідно, у 2 (2,8 %) та 4 (5,6 %) хворих (р<0,05), нагноєння післяопераційної рани – в одного (1,4 %) і 4 (5,6 %) (р<0,05), запальний інфільтрат – в одного (1,4 %) та 4 (5,6 %) (р<0,05). Тривалість стаціонарного лікування в групі І становила (7,3±1,3 доби, в групі ІІ – (11,2±2,2) доби. У терміни від 1 до 5 років лігатурні нориці передньої черевної стінки виявлено у 3 (5,4 %) хворих групи II (р<0,05), мешома – у одного (1,8 %) хворого (р>0,05). У групі I даних ускладнень не було. Хронічний біль на ділянці черевної стінки протягом 6 – 8 місяців після операції мав місце у 3 (5,4 %) хворих групи II та в одного (1,8 %) хворого групи I (р>0,05), рецидиви грижі – відповідно, у 3 (5,4 %) і одного (1,8 %) хворих (р<0,05).
Оперативне лікування ПГЖ із використанням модифікованої поліпропіленової сітки є набагато ефективнішим порівняно з використанням класичної поліпропіленової сітки, про що свідчило зменшення частоти сероми з (5,6±1,2) до (2,8±0,4) %, нагноєння післяопераційної рани – з (5,6±0,4) до (1,4±0,6) %, запального інфільтрату – з (5,6±0,4) до (1,4±0,6) %, лігатурних нориць передньої черевної стінки – з (5,4±0,4) до 0 %, мешоми – з (1,8±0,3) до 0 %, хронічного післяопераційного болю – з (5,4±0,4) до (1,8±0,5) %, рецидиву грижі – з (5,4±0,4) до (1,8±0,3) %.
Шляхи оптимізації лазерної та хімічної абляції вен при варикозній хворобі з коморбідним цукровим діабетом
Authors: Giulmamedov P. F. , Pylypenko R. V. , Syniachenko O. V. , Iermolaieva M. V. , Verzilov S. M. 
Published: January 2020

Мета роботи: оцінити ефективність ендоваскулярної лазерної та хімічної абляції вен при варикозній хворобі (ВХ) із коморбідним цукровим діабетом (ЦД) типу 2, розробити найбільш оптимальну технологію лікувальних заходів у такої категорії хворих.
Матеріали і методи. Під наглядом перебували 162 хворих на ВХ (19 % чоловіків і 81 % жінок із середнім віком 50 років), серед яких співвідношення II, III, IV, V і VI класів венозної недостатності склало 1:1:3:1:2. ЦД мав місце в 14 % випадків, при цьому розподіл легкої, середньої тяжкості та тяжкої форми хвороби склав 1:2:4, а фаз компенсації, субкомпенсації й декомпенсації – 1:4:6. У крові з ліктьової вени і ураженої вени нижніх кінцівок вивчено вміст показників глюкози, глікованого гемоглобіну, інсуліну, С-пептиду, фруктозаміну та асоційованих із вуглеводним метаболізмом мікроелементів (хрому, марганцю, селену, цинку). Лазерну абляцію вен здійснювали за допомогою апарата “Фотоніка-Ліка-Хірург” (Україна) і виконання паравазальної “подушки” розчином Кляйна за допомогою помпи для тумесцентної анестезії під ультразвуковим контролем, а хімічну (склеротерапію) – розчином склеровейну або фібровейну. Перший метод виконаний 63 (39%) хворим, другий – 99 (61 %).
Результати досліджень та їх обговорення. Ефективність лазерної абляції залежить від класу венозної недостатності, перенесеного у минулому флеботромбозу, додаткового використання в комплексі лікувальних заходів ривароксабану та низькомолекулярних гепаринів, методики лазерної коагуляції, що проводиться, наявності й тяжкості перебігу коморбідного ЦД, показників вуглеводного обміну в цільовій вені, причому після хірургічного втручання зростають параметри селен- і цинкемії, а число виниклих ускладнень залежить від фази ЦД та рівня хрому в крові з варикозно розширеної вени. Результати склеротерапії у жінок були кращі, а число ускладнень менше, які залежали від рівня венозної недостатності, перенесеного у минулому флеботромбозу і просвіту цільової вени гомілки, параметрів у крові з неї інсуліну, С-пептиду й фруктозаміну. При порівняльній оцінці різних методів хірургічного лікування ВХ, лазерна аблація (коагуляція) відрізнялася більшою тяжкістю перебігу коморбідного ЦД, частішим додатковим використанням ривароксабану і цикло-3-форту, виключенням із розробки хворих із діабетичною енцефалопатією, а склеротерапія не була використана у пацієнтів з нефропатією, при цьому ефективність виконаних заходів в обох групах виявилася приблизно однаковою. У хворих на ВХ розроблено лікувальний алгоритм застосування найбільш оптимальної медичної технології лазерної і хімічної аблації з урахуванням характеру перебігу венозної патології та коморбідного ЦД, системних й локальних змін вуглеводного метаболізму, фонової медикаментозної терапії.
Застосування сучасних хірургічних технологій у лікуванні поєднаної патології анального каналу і прямої кишки
Authors: Balytskyy V. V. , Zakharash M. P. , Kuryk O. G. 
Published: January 2020

Мета роботи: порівняльна оцінка ефективності використання апаратів високочастотної електрохірургії “ERBE ICC 200”, “ЭФА”, “KLS Martin”, а також апарата радіохвильової хірургії “Surgitron” для лікування пацієнтів із поєднаною патологією анального каналу і прямої кишки.
Матеріали і методи. Проаналізовані результати лікування 586 пацієнтів із поєднаною патологією анального каналу і прямої кишки. З використанням апарата радіохвильової хірургії “Surgitron” було прооперовано 245 (41,8 %) хворих, апарата високочастотної електрохірургії “ERBE ICC 200” – 169 (28,8 %) хворих, апарата високочастотної електрохірургії “ЭФА” – 114 (19,4 %) хворих, апарата високочастотної електрохірургії “KLS Martin” – 58 (9,9 %) хворих.
Результати досліджень та їх обговорення. При застосуванні апарата радіохвильової хірургії “Surgitron” тривалість операції становила в середньому (15±5) хв, при застосуванні апаратів високочастотної електрохірургії “ERBE ICC 200” – (20±5) хв, “ЭФА” – (25±5) хв, “KLS Martin” – (15±5) хв. Об’єм крововтрати в досліджуваній групі при використанні апарата радіохвильової хірургії “Surgitron”становив (20±10) мл, при застосуванні апаратів високочастотної електрохірургії “ERBE ICC 200” – (15±5) мл, “ЭФА” – (20±5) мл, “KLS Martin” – (20±10) мл. В післяопераційному періоді в досліджуваних групах при використанні апарата радіохвильової хірургії “Surgitron”, а також високочастотних електрохірургічних апаратів “ERBE ICC 200” і “KLS Martin” пацієнти потребували для знеболення всього (2±1) мл наркотичних засобів. Лише при застосуванні апарата високочастотної електрохірургії “ЭФА” потреба в наркотичних засобах для знеболення склала (3±1) мл. Період лікування у стаціонарі в досліджуваній групі становив (4±1) день при використанні апарата радіохвильової хірургії “Surgitron” та високочастотного електрохірургічного апарата “KLS Martin”, при застосуванні апарата високочастотної електрохірургії “ERBE ICC 200” він склав (5±1) день, апарата “ЭФА” – (6±1) день.
Особливості ремоделювання судин гемомікроциркуляторного русла яєчок при пострезекційній портальній гіпертензії
Authors: Hnatjuk M. S. , Konovalenko S. O. , Tatarchuk L. V. 
Published: January 2020

Мета роботи: вивчити особливості ремоделювання судин гемомікроциркуляторного русла яєчок при пострезекційній портальній гіпертензії.
Матеріали і методи. Морфологічно вивчено гемомікроциркуляторне русло яєчок 45 щурів, які були поділені на 3 групи. 1 група включала 15 тварин після лапаротомії, 2 – 15 щурів після видалення 31,5 % паренхіми печінки, 3 – 25 тварин після резекції 58,1 % паренхіми печінки. Евтаназію щурів здійснювали шляхом кровопускання в умовах тіопенталового наркозу через місяць від початку експерименту. Гемомікроциркуляторне русло яєчок заповнювали туш-желатиновою сумішшю. На гістологічних мікропрепаратах яєчок визначали діаметри артеріол, передкапілярних артеріол, гемокапілярів, закапілярних венул, венул та щільність мікросудин. Кількісні показники обробляли статистично.
Результати досліджень та їх обговорення. Встановлено, що резекція 58,1 % паренхіми печінки призводить до розвитку пострезекційної портальної гіпертензії. Виявлено, що тривала пострезекційна портальна гіпертензія ускладнюється вираженим звуженням приносної (артеріол, прекапілярних артеріол), обмінної (гемокапілярів) ланок мікрогемоциркуляторного русла та розширенням закапілярних венул і венул, венозного повнокрів’я, гіпоксії, дистрофії, некробіозу клітин і тканин. Структурна перебудова мікросудин залежала від об’єму видаленої печінки.