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不同模具齿形下管壳件缩径成形有限元分析
1
作者 李红军 詹劲 +3 位作者 张弛 张成俊 杜玮 陈伟 《精密成形工程》 北大核心 2025年第3期207-215,共9页
目的提高管壳体缩径成形工艺的成形质量,探究不同模具齿形对管壳件缩径成形过程的影响。方法基于ABAQUS有限元模拟软件,利用隐式动力学算法,建立管壳件环矢缩径工艺有限元模型,在模具齿形为梯形、矩形、三角形、弧形条件下,研究不同模... 目的提高管壳体缩径成形工艺的成形质量,探究不同模具齿形对管壳件缩径成形过程的影响。方法基于ABAQUS有限元模拟软件,利用隐式动力学算法,建立管壳件环矢缩径工艺有限元模型,在模具齿形为梯形、矩形、三角形、弧形条件下,研究不同模具下管壳件缩径成形工艺的等效应力、应变及表面特征。结果沿轴向路径,不同模具下的管壳件应力均呈现由变形区到管件两端逐渐递减的趋势,但在矩形和三角形模具下,管壳件应力在模具边角处出现先增大再减小的趋势。沿径向路径,三角形模具下的管壳件应变呈“M”形分布趋势,其余模具下管件应变则近似呈“W”形分布趋势。结论在管壳件缩径成形工艺中,选择合适的模具齿形能有效提高管壳件变形后的结构稳定性并使管壳件的整体塑性变形趋于稳定,梯形模具下管件变形后的结构稳定性最强,三角形模具下的最弱。 展开更多
关键词 管壳件 环向缩径 表面特征 起皱均匀 ABAQUS 有限元分析
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后路寰枕斜坡螺钉枕颈固定的生物力学有限元分析
2
作者 王扬 胡旭栋 +4 位作者 阮超越 顾勇杰 刘观燚 马维虎 罗昵 《中国脊柱脊髓杂志》 北大核心 2025年第2期183-193,共11页
目的:利用有限元分析研究后路寰枕斜坡螺钉(atlantoccipital transarticular-clivus screw,TACL)枕颈固定的稳定性及其应力影响。方法:应用志愿者枕颈CT数据建立正常枕颈模型,验证模型有效性后建立枕颈失稳模型和6种枕颈固定的有限元模... 目的:利用有限元分析研究后路寰枕斜坡螺钉(atlantoccipital transarticular-clivus screw,TACL)枕颈固定的稳定性及其应力影响。方法:应用志愿者枕颈CT数据建立正常枕颈模型,验证模型有效性后建立枕颈失稳模型和6种枕颈固定的有限元模型:枕骨螺钉(occipital screw,OS)+寰椎侧块螺钉(C1 lateral mass screw,C1LMS)+枢椎椎弓根螺钉(C2 pedicle screw,C2PS)、OS+寰枕关节螺钉(atlantoccipital transarticular screw,TA)+C2PS、OS+TACL+C2PS、枕骨髁螺钉(occipital condyles screw,OcC)+C1LMS+C2PS、TA+C2PS、TACL+C2PS,对模型赋值材料参数,在枕骨上表面施加40N的垂直向下压力模拟头部重力,施加1.5N·m扭矩,使模型产生屈伸、侧弯和旋转运动,比较各枕颈固定模型在不同工况下的稳定性、置入物应力分布情况以及骨骼应力分布情况。结果:建立的正常枕颈模型生理状态下的活动度与文献报道的结果相近,在屈、伸、侧弯、旋转工况下的活动度分别为19.53°、17.37°、10.44°、38.74°;失稳模型在屈、伸、侧弯、旋转工况下的活动度分别为26.17°、18.90°、10.99°、42.30°,较正常模型分别增加34.00%、8.82%、5.34%、9.20%。6种内固定模型在相同工况下的活动度均减小。相较于失稳模型,TACL+C2PS在前屈、后伸、侧弯、旋转工况下削减了97.43%、94.06%、96.68%、99.01%的活动度。在相同工况下TACL+C2PS的内固定应力峰值为241.00MPa、241.2MPa、166.94MPa、168.8MPa,OS+TACL+C2PS的内固定应力峰值为295.00MPa、295.00MPa、73.54MPa、81.40MPa;内固定应力集中于连接棒中部和TACL尾部,且两种应用TACL固定技术的模型对骨骼的切割应力均较小,较其他枕骨固定技术具有更合理的应力分布。结论:后路TACL作为枕骨侧固定的技术可以满足枕颈固定的力学强度要求,相较于其他单独应用的枕骨固定技术,具有更优异的稳定性和应力分布,其与后路OS联合应用具有更强的力学稳定性。 展开更多
关键词 枕颈固定 寰枕斜坡螺钉 内固定 有限元分析
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复杂髋臼双柱骨折4种不同内固定方式的有限元分析
3
作者 徐鑫 乌日开西·艾依提 +3 位作者 吕刚 买买艾力·玉山 马志强 马超 《中国组织工程研究》 北大核心 2025年第33期7063-7071,共9页
背景:髋臼双柱骨折类型复杂且常见,目前治疗髋臼双柱骨折多采用传统重建接骨板,其与骨面的不匹配性会加大手术难度。个性化接骨板能够实现接骨板与骨面贴合,但个性化接骨板与传统重建接骨板固定髋臼双柱骨折的生物力学对比研究较少,且... 背景:髋臼双柱骨折类型复杂且常见,目前治疗髋臼双柱骨折多采用传统重建接骨板,其与骨面的不匹配性会加大手术难度。个性化接骨板能够实现接骨板与骨面贴合,但个性化接骨板与传统重建接骨板固定髋臼双柱骨折的生物力学对比研究较少,且模拟的体位姿态较为单一。目的:采用三维有限元方法分析复杂髋臼双柱骨折不同内固定方式在各种体位下的生物力学特性,为临床应用提供必要的生物力学依据。方法:建立累及方形区的复杂髋臼骨折中最具代表性的双柱骨折模型,在此基础上建立异形个性化钛板固定(A组)、前后柱双钛板固定(B组)、前柱重建钛板+后柱拉力螺钉固定(C组)和前柱重建钛板+髋臼下螺钉固定(D组)4种不同内固定方式固定复杂髋臼双柱骨折的三维有限元模型,分别模拟静坐、站立、患侧前伸、患侧外展以及患侧单腿站立体位下对4种复杂髋臼双柱骨折模型进行有限元分析,比较4种内固定方式的生物力学性能差异。结果与结论:①在各种体位下,骨折线上节点位移以及平均位移均表现为A组<B组<C组<D组,在患侧单腿站立体位下的位移值相较于其他体位最大,且A组内固定系统最大位移在4组模型中最小;各节点位移在站立和患侧单腿站立体位时,4组之间无统计学差异(P>0.05);在静坐、患侧前伸和患侧外展体位下,A组与B组、B组与C组、C组与D组无统计学差异(P>0.05),A组与C组、A组与D组、B组与D组之间差异有显著性意义(P<0.05);②A组各个骨折块所受最大应力相较于其他组更小,且骨折块所受应力分布更加均匀;内固定物应力主要集中于接骨板在骨折断端附近区域,其中A、B组内固定方式应力分布较为均匀,C、D组内固定方式应力集中较为明显,且A组相较于其他3组内固定物最大应力值减小了4.86%-54.61%;③在患侧前伸和患侧外展体位下,A、B组均具有较大的应力遮挡率,两组最大差值为5.67%;在患侧单腿站立体位下,A组内固定应力遮挡率最高,而D组应力遮挡率最小;④提示异形个性化钛板固定(A组)相较于其他3组传统重建接骨板固定具有更好的生物力学稳定性。 展开更多
关键词 异形个性化钛板 传统重建接骨板 髋臼双柱骨折 骨折内固定 多体位 位移 应力 有限元分析 生物力学
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基于有限元分析的起毛针布优化设计
4
作者 赵菊梅 赵磊 +2 位作者 朱挺 刘云岗 刘建华 《毛纺科技》 北大核心 2025年第3期124-130,共7页
为对起毛针布设计提供理论研究和可靠性验证方法,建立起毛针布分析模型,采用有限元分析的方法研究起毛针布主要参数变化与针布受力后总变形、等效弹性应变和等效应力的变化规律,同时根据实际起毛工艺,测算单根钢针受力情况,并验证起毛... 为对起毛针布设计提供理论研究和可靠性验证方法,建立起毛针布分析模型,采用有限元分析的方法研究起毛针布主要参数变化与针布受力后总变形、等效弹性应变和等效应力的变化规律,同时根据实际起毛工艺,测算单根钢针受力情况,并验证起毛风格形成的过程。研究表明:针尖与坯布穿刺深度、针尖与线圈作用时间是决定起毛风格的主要因素,同时也受到起毛针布针高、前后膝比例、角度、密度、底布结构(橡皮、棉布厚度、弹性模量)、钢丝规格(截面、线径、弹性模量)等物理参数的大小影响,通过对起毛针布设计工艺进行研究,可对新材料和新风格面料用针布的开发提供理论依据。 展开更多
关键词 起毛风格 起毛力 起毛针布 有限元分析
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不同胫骨隧道角度重建后交叉韧带术后移植物应力有限元分析
5
作者 李媛 王腾骄 +3 位作者 薛军 李志强 高林翼 武建康 《生物医学工程与临床》 2025年第1期12-23,共12页
目的通过三维有限元分析研究不同胫骨隧道角度解剖单束重建后交叉韧带(PCL)术后移植物的应力分布及胫骨隧道的变化情况,从生物力学角度寻找最优的胫骨隧道角度。方法选择1例健康成年男性志愿者膝关节伸直位的CT和MRI图像,通过Mimics、Ge... 目的通过三维有限元分析研究不同胫骨隧道角度解剖单束重建后交叉韧带(PCL)术后移植物的应力分布及胫骨隧道的变化情况,从生物力学角度寻找最优的胫骨隧道角度。方法选择1例健康成年男性志愿者膝关节伸直位的CT和MRI图像,通过Mimics、Geomagic、Solidworks软件构建膝关节三维有限元模型并模拟PCL解剖单束重建。在矢状位上分别建立40°、45°、50°、55°、60°胫骨隧道,然后导入ANSYS软件对三维重建的膝关节分别施加5种模式的应力:在股骨顶端施加750 N的纵向载荷;胫骨远端施加10 N·m内外翻扭矩、5 N·m内外旋扭矩,分析在不同胫骨隧道角度下,移植物在胫骨隧道出口处的应力的分布情况及胫骨隧道的变化。结果移植物的最大等效应力和切应力主要分布在股骨隧道入口的后侧和胫骨隧道出口的前侧(等效应力在股骨端施加轴向扭矩、膝内翻、膝外翻、膝内旋、膝外旋,TTA为40°、45°、50°、55°、60°时分别为17.94、21.64、26.89、22.23、17.51 MPa,6.14、5.66、6.64、6.67、2.76 MPa,6.87、7.30、8.82、7.48、7.72 MPa,14.45、16.91、21.64、17.02、13.91 MPa,9.66、11.19、14.46、10.75、8.90 MPa;切应力在股骨端施加轴向扭矩、膝内翻、膝外翻、膝内旋、膝外旋,TTA为40°、45°、50°、55°、60°时分别为2.87、3.47、3.01、3.36、3.22 MPa,1.21、1.44、1.25、1.39、0.49,0.58、0.66、0.67、0.71、0.65 MPa,2.09、2.33、2.10、2.28、2.04 MPa,4.06、4.47、6.39、4.21、3.67 MPa)。不同胫骨隧道角度重建PCL后移植物的最大主应力主要位于股骨隧道入口的前后侧和胫骨隧道出口的前侧(在股骨端施加轴向扭矩、膝内翻、膝外翻、膝内旋、膝外旋,TTA为40°、45°、50°、55°、60°时分别为24.22、28.33、34.11、27.14、25.48 MPa,7.81、7.26、8.32、8.15、3.36 MPa,8.78、9.01、10.90、9.05、10.28 MPa,20.06、22.97,、27.75、21.43、20.60 MPa,3.34、3.37、3.39、3.26、2.55 MPa)。胫骨隧道出口的最大等效应力分布在隧道壁的前侧和后侧(在股骨端施加轴向扭矩、膝内翻、膝外翻、膝内旋、膝外旋,TTA为40°、45°、50°、55°、60°时分别为18.16、17.73、16.20、16.32,、12.52 MPa,9.24、9.03、8.31、8.22、2.36 MPa,10.54、10.52、10.04、9.97、9.81 MPa,10.70、10.94、9.92、10.09、7.53 MPa,5.22、5.89、6.00、6.17、6.06 MPa)。结论当胫骨隧道角度在50°附近时可以缓解移植物应力及胫骨隧道出口周围的应力的分布。 展开更多
关键词 后交叉韧带重建 胫骨隧道 移植物 应力分布 有限元分析
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核电设备人员闸门密封结构有限元分析与验证
6
作者 沈勇坚 沈光耀 +2 位作者 徐道平 张振雨 陈秀明 《合成橡胶工业》 2025年第1期65-68,共4页
采用Mooney-Rivlin模型对核电设备人员闸门双道O型密封圈密封结构进行有限元分析,模拟密封圈在不同压缩量情况下的von Mises应力和接触应力,同时通过制造试验台架对其密封性能进行了验证。结果表明,O型密封圈在不同压缩量情况下与密封... 采用Mooney-Rivlin模型对核电设备人员闸门双道O型密封圈密封结构进行有限元分析,模拟密封圈在不同压缩量情况下的von Mises应力和接触应力,同时通过制造试验台架对其密封性能进行了验证。结果表明,O型密封圈在不同压缩量情况下与密封槽之间的最大接触应力均大于最大von Mises应力;压缩率大于2%(压缩量0.3 mm)时可确保密封效果,但在考虑制造公差及安全裕量后,压缩量最终取值1.6 mm(压缩率10.67%)。台架试验验证了双道O型密封结构的合理有效性。 展开更多
关键词 O型密封圈 Mooney-Rivlin模型 有限元分析 接触应力 压缩量
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三种内固定方式治疗髌骨下极骨折生物力学特征的有限元分析
7
作者 王磊 李铖嵩 +1 位作者 张申申 王清 《中国组织工程研究》 北大核心 2025年第33期7048-7054,共7页
背景:髌骨下极对伸膝装置完整性和稳定性以及保持良好的膝关节功能非常重要。目前临床治疗髌骨下极骨折尚没有统一的手术方法,但有效的内固定应该具备对抗股四头肌和髌韧带的拉应力与股骨髁的屈曲应力以及骨折断端分离移位的能力。目的... 背景:髌骨下极对伸膝装置完整性和稳定性以及保持良好的膝关节功能非常重要。目前临床治疗髌骨下极骨折尚没有统一的手术方法,但有效的内固定应该具备对抗股四头肌和髌韧带的拉应力与股骨髁的屈曲应力以及骨折断端分离移位的能力。目的:通过有限元法建立髌骨下极骨折三维模型,对比克氏针张力带、克氏针张力带结合环抱、克氏针张力带结合纵向捆绑3种固定方式的生物力学稳定性,进而为髌骨下极骨折的治疗提供一种可靠的术式选择。方法:选择一名健康的女性志愿者进行膝关节CT扫描,利用有限元软件构建髌骨下极骨折模型。根据不同内固定方式设定为A、B、C组:A组为克氏针张力带固定,B组为克氏针张力带结合环抱固定,C组为克氏针张力带结合纵向捆绑固定。在相同的支撑和约束条件下,运用有限元分析软件评估3种内固定模型的生物力学特性。结果与结论:有限元分析结果表明,在45°合力方向上施加不同大小载荷的条件下,C组相比于A、B两组整体模型、髌骨骨折端及内固定物的位移最小,模型及内固定物的应力最小。提示相较于克氏针张力带和克氏针张力带结合环抱这两种内固定方式,克氏针张力带结合纵向捆绑技术呈现出更小的位移和应力,具备更出色的生物力学强度及更为可靠的内固定强度,从理论上来讲可以很好地满足患者术后早期进行功能锻炼的需求。 展开更多
关键词 髌骨下极 骨折 骨折内固定 克氏针张力带结合纵向捆绑 有限元分析 生物力学 骨科植入物
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二次喷丸对18CrNiMo7-6齿轮钢残余应力影响的有限元分析
8
作者 王振 孙浩 王国浩 《机械传动》 北大核心 2025年第2期101-110,共10页
【目的】针对齿轮在喷丸强化后残余压应力分布不均匀、表面粗糙度大的问题,研究二次喷丸强化技术对18CrNiMo7-6渗碳齿轮钢表面完整性的改善效果。【方法】基于Abaqus软件建立随机丸粒分布的喷丸强化模型,主要分析了单次喷丸强化和二次... 【目的】针对齿轮在喷丸强化后残余压应力分布不均匀、表面粗糙度大的问题,研究二次喷丸强化技术对18CrNiMo7-6渗碳齿轮钢表面完整性的改善效果。【方法】基于Abaqus软件建立随机丸粒分布的喷丸强化模型,主要分析了单次喷丸强化和二次喷丸强化的喷丸速度、丸粒直径等参数对18CrNiMo7-6渗碳齿轮钢表层残余应力及表面形貌的影响规律。【结果】结果表明,二次喷丸强化与单次喷丸强化相比材料表面塑性变形更均匀;二次喷丸强化可以显著增大材料表层的残余压应力,使残余压应力最大值深度位置向表面移动,但对残余压应力层深度的影响并不显著;通过方差分析,在喷丸覆盖率为100%时,采用喷丸强度较小的加工参数进行第二次喷丸强化,对表层残余压应力均匀性的改善效果更好,表面残余压应力均匀性最大可提升28.76%。 展开更多
关键词 二次喷丸 18CrNiMo7-6钢 残余应力 表面形貌 有限元分析
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小型爬壁除锈机器人的工作状态受力及有限元分析
9
作者 孙贵斌 杨莹莹 +2 位作者 李坤淑 张凯翔 曹轩政 《南方农机》 2025年第9期111-114,共4页
【目的】进行小型爬壁除锈机器人工作状态受力及有限元分析,以确保小型爬壁除锈机器人安全工作。【方法】研究了机器人的磁吸附装置及机械臂除锈装置结构,根据机器人工作状态的受力情况,分析了机器人在爬壁除锈时面临的沿壁面滑移下落... 【目的】进行小型爬壁除锈机器人工作状态受力及有限元分析,以确保小型爬壁除锈机器人安全工作。【方法】研究了机器人的磁吸附装置及机械臂除锈装置结构,根据机器人工作状态的受力情况,分析了机器人在爬壁除锈时面临的沿壁面滑移下落、纵向倾覆、横向翻转、钢刷摩擦力引起的机器人后轮摆动4种失效形式,计算了机器人爬壁时的最小磁吸附力,并使用SolidWorks软件的Simulation对磁铁安装架装配体进行了有限元分析。【结果】该机器人磁吸附力最小要达到60 N,磁铁安装架的最大变形量为6.458 mm,基本满足要求。【结论】研究结果对永磁铁的选型与磁铁安装架的优化设计有重要意义,本研究可为类似产品的开发提供参考。 展开更多
关键词 爬壁除锈机器人 机械设计 受力分析 有限元分析 永磁吸附
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新型承插型盘扣式钢管格构支架有限元分析及相关计算理论对比
10
作者 边广生 张国浩 王天雪 《建筑技术》 2025年第2期145-148,共4页
针对某工程中得到应用的新型承插型盘扣式钢管格构支架,基于有侧移半刚性钢框架计算理论,建立了考虑节点半刚性以及广义初始缺陷的有限元模型,进行数值分析。对于不同文献、规范中现有的几种计算理论进行了对比计算,根据所得结果的不同... 针对某工程中得到应用的新型承插型盘扣式钢管格构支架,基于有侧移半刚性钢框架计算理论,建立了考虑节点半刚性以及广义初始缺陷的有限元模型,进行数值分析。对于不同文献、规范中现有的几种计算理论进行了对比计算,根据所得结果的不同,分析了各计算理论的局限性与可参考性。通过数值分析与理论计算结果的对比,得到了计算模型最贴近实际、并与数值分析结果最为接近的一种计算理论,以供在实际工程应用中作为设计参考。 展开更多
关键词 格构支架 节点半刚性 初始缺陷 有限元分析
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新型预应力混凝土钢管桁架外挂墙板平面外受弯性 能有限元分析
11
作者 周广强 刘新玉 杨鹏毅 《建筑技术》 2025年第2期141-144,共4页
为研究一种新型预应力混凝土钢管桁架外挂墙板在风荷载作用下的受力性能,设计了8个试件,采用ABAQUS有限元软件,分析其在风荷载下的破坏机理,研究钢管间距、配筋率和钢管壁厚对外挂墙板受力性能的影响。研究结果表明:新型外挂墙板在风荷... 为研究一种新型预应力混凝土钢管桁架外挂墙板在风荷载作用下的受力性能,设计了8个试件,采用ABAQUS有限元软件,分析其在风荷载下的破坏机理,研究钢管间距、配筋率和钢管壁厚对外挂墙板受力性能的影响。研究结果表明:新型外挂墙板在风荷载作用下可满足承载能力极限状态和正常使用性能要求。提高配筋率,可提高墙板的极限承载力,但是对墙板的刚度提升不明显。减小钢管间距更有利于提高墙板刚度,设计时可根据抗裂要求和挠度限值调整钢管间距,使墙板不开裂。适当增加钢管壁厚能提升墙板的刚度、开裂荷载和承载力,但增加到一定程度时,钢管壁厚对墙板的受力性能影响较小。新型外挂墙板经过合理设计可实现自重轻、刚度大、抗裂性能好,而且便于运输和安装,具有良好的推广价值。 展开更多
关键词 外挂墙板 预应力 有限元分析 受弯性能
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可拆卸支架预应力混凝土叠合板试验研究及有限元分析
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作者 边广生 侍述鑫 +2 位作者 王令强 袁昌鲁 李佳琦 《四川建筑科学研究》 2025年第1期20-28,共9页
可拆卸支架预应力混凝土叠合板是由可拆卸钢管桁架与预应力混凝土底板组成预制底板,在现场后浇叠合层的一种叠合楼板,具有抗弯刚度大、承载力高、经济可靠等特点。对1块预制底板和1块叠合板试件进行了静力加载试验和数值模拟研究。结果... 可拆卸支架预应力混凝土叠合板是由可拆卸钢管桁架与预应力混凝土底板组成预制底板,在现场后浇叠合层的一种叠合楼板,具有抗弯刚度大、承载力高、经济可靠等特点。对1块预制底板和1块叠合板试件进行了静力加载试验和数值模拟研究。结果表明:可拆卸钢管桁架能显著提高预制底板的开裂荷载,在施工荷载作用下预制底板承载力和短期刚度满足规范要求,并具有较高的安全储备;预制层与叠合层结合良好,叠合层内的腹杆钢筋增强了预制底板和叠合层的协同性,有助于叠合板整体受力。基于试验结果和数值模拟对叠合板受弯性能进行了理论分析,理论计算结果与试验结果和数值模拟结果吻合良好。 展开更多
关键词 可拆卸钢管桁架 预应力混凝土叠合板 静力试验 有限元分析
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基于VDI 2230标准与有限元分析螺栓连接柔度分析
13
作者 王剑 赵俊馨 《机械工程与自动化》 2025年第1期101-102,106,共3页
基于VDI 2230标准及有限元分析技术,对同心夹紧螺栓连接结构的柔度进行了深入分析计算。通过构建Ⅳ级螺栓模型结构,并考虑螺栓与被夹紧件的局部变形,得到与VDI 2230标准相符的有限元螺栓连接柔度计算结果。研究进一步证实,利用有限元技... 基于VDI 2230标准及有限元分析技术,对同心夹紧螺栓连接结构的柔度进行了深入分析计算。通过构建Ⅳ级螺栓模型结构,并考虑螺栓与被夹紧件的局部变形,得到与VDI 2230标准相符的有限元螺栓连接柔度计算结果。研究进一步证实,利用有限元技术建立刚体模型并控制变量,是计算复杂多螺栓连接结构柔度的有效方法。 展开更多
关键词 螺栓柔度 VDI 2230标准 有限元分析技术
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钢筋混凝土延性耗能墙抗震性能细观有限元分析
14
作者 刘春阳 黄潍雨 +3 位作者 史若凡 苏静 丁吴寒 李新桐 《山东建筑大学学报》 2025年第2期20-26,共7页
在底层柔性结构中设置延性耗能墙是提高抗震性能的有效手段。文章采用有限元分析软件,建立了钢筋混凝土延性耗能墙细观有限元模型,分析了不同加载应变率条件下耗能墙的抗震性能变化规律。结果表明:细观有限元模型能够较好地模拟该结构... 在底层柔性结构中设置延性耗能墙是提高抗震性能的有效手段。文章采用有限元分析软件,建立了钢筋混凝土延性耗能墙细观有限元模型,分析了不同加载应变率条件下耗能墙的抗震性能变化规律。结果表明:细观有限元模型能够较好地模拟该结构的力学性能指标及破坏模式,墙体的配置条件相同时,应变率的增加对耗能墙试件的承载力影响较小,其最大仅可提高约6.6%,但对耗能墙试件的变形能力影响较大,而延性系数最大可提高约26.9%;在相同应变率条件下,以并列方式布置耗能墙试件的抗震性能优于单片耗能墙试件的,其延性系数最大可提高约17.8%。 展开更多
关键词 钢筋混凝土延性耗能墙 抗震性能 细观有限元分析 应变率
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旋提手法治疗神经根型颈椎病的应力及椎间孔形态学特征:三维有限元分析 被引量：1
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作者 王旭 王海美 +5 位作者 陈松浩 冯天笑 卜寒梅 朱立国 陈端端 魏戌 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2025年第3期441-447,共7页
背景:颈椎旋提手法治疗神经根型颈椎病的临床疗效确切,安全性较好,已广泛应用于临床中,但其对各节段颈椎椎体、椎间盘的生物力学及椎间孔面积的影响尚未系统阐明。目的:基于三维有限元分析技术开展相关研究,为旋提手法治疗神经根型颈椎... 背景:颈椎旋提手法治疗神经根型颈椎病的临床疗效确切,安全性较好,已广泛应用于临床中,但其对各节段颈椎椎体、椎间盘的生物力学及椎间孔面积的影响尚未系统阐明。目的:基于三维有限元分析技术开展相关研究,为旋提手法治疗神经根型颈椎病的效应机制提供数字化证据。方法:选择1例颈背部无异常疾患的志愿者,将其颈椎旋转至生理极限体位状态下的CT影像资料作为有限元模型材料。分别通过Mimics19.0、Geomagic Studio 2013、Hypermash 14.0及ANSYS Workbench 2020 R2软件完成对有限元模型的初步构建,基于文献完成颈椎各组织结构的弹性模量、弹性系数赋值,基于团队前期工作基础在模型上加载旋提手法的力学工况,分析颈椎旋提手法对C3-T1节段各椎体、椎间盘的力学参数及其对颈椎旋颈对侧椎间孔面积的影响。结果与结论:(1)旋提手法实施时,骨性结构的应力明显高于椎间盘等软组织;(2)手法操作时各颈椎椎体顶部椎板处应力高,底部椎板处应力低,关节突关节处及横突处应力较低;而各椎间盘顶部髓核处应力较低,底部与椎板连接处应力较高,但椎间盘应力最高点在顶部外侧纤维环处;(3)另外,加载提扳力后较之加载前,C6/C7节段椎间孔投影面积明显增大;(4)提示旋提手法操作具有改变颈椎本身应力结构的力学特征,并能扩大患者旋颈对侧的C6/7椎间孔面积,实现治疗神经根型颈椎病的目的。 展开更多
关键词 神经根型颈椎病 有限元分析 颈椎旋提手法 生物力学 数字化
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三种内固定方式治疗AO/OTA A3型股骨远端骨折的有限元分析 被引量：1
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作者 张金辉 刘晖 +3 位作者 徐维臻 熊远飞 张剑平 吴进 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2025年第27期5728-5734,共7页
背景:股骨远端骨折的患者年龄呈双峰分布,多见于高能量损伤的青壮年和低能量损伤的老年人。对于复杂的股骨远端骨折,单一的股骨远端外侧微创内固定系统或股骨逆行髓内钉的固定方式可能无法实现骨折愈合的稳定环境,因此常常需要联合固定... 背景:股骨远端骨折的患者年龄呈双峰分布,多见于高能量损伤的青壮年和低能量损伤的老年人。对于复杂的股骨远端骨折,单一的股骨远端外侧微创内固定系统或股骨逆行髓内钉的固定方式可能无法实现骨折愈合的稳定环境,因此常常需要联合固定。目的:设计了一款针对股骨远端A3型骨折的新型联合内固定方式(微创内固定系统+胫骨逆行髓内钉),使用有限元方法与2种常用联合固定方式——双钢板(微创内固定系统+锁定加压钢板)和钉板联合(微创内固定系统+股骨逆行髓内钉)固定的生物力学性能进行对比分析,为股骨远端型骨折临床内固定的选择提供理论依据。方法:选择一名23岁健康男性志愿者的股骨CT图像,基于Mimics与Geomagic Studio软件重建股骨三维模型,并与其他文献所做体外有限元分析数据比较,验证此次制作股骨三维模型的有效性。使用Creo 5.0软件建立股骨远端A3型骨折模型与内固定三维模型,对股骨骨折模型与3种联合内固定方式(微创内固定系统+胫骨逆行髓内钉、微创内固定系统+锁定加压钢板、微创内固定系统+股骨逆行髓内钉)进行装配并行布尔运算,建立3组有限元模型。随后导入Abaqus有限元分析软件中赋予材料属性,施加相同的边界条件与3种载荷(正常站立、缓慢行走、下楼梯)提交计算,分析3组模型受力后内固定应力分布、股骨整体与局部变形情况,评估新型联合内固定方式(微创内固定系统+胫骨逆行髓内钉)的失效风险与抗变形能力。结果与结论:①微创内固定系统+胫骨逆行髓内钉抗变形能力虽然低于微创内固定系统+锁定加压钢板10%左右,但与微创内固定系统+股骨逆行髓内钉相当,具备良好的抗变形能力;②3种联合内固定方式的股骨刚度基本不随步态发生变化;随着载荷的增加,股骨位移量基本呈线性增加,稳定性较高;③微创内固定系统+胫骨逆行髓内钉内固定的失效风险低于其他两种方案,相比微创内固定系统+锁定加压钢板失效风险降低2.94%;④新型联合固定方式在抗变形能力与安全有效性方面均具备一定的优势,为进一步的临床推广应用奠定了理论基础。 展开更多
关键词 股骨远端骨折 双钢板 股骨逆行髓内钉 胫骨逆行髓内钉 有限元分析 生物力学
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有限元分析冠状动脉新型刻痕球囊的安全性及有效性 被引量：1
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作者 曹政 郑晓新 蒋学俊 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2025年第10期2083-2090,共8页
背景:目前临床上使用的冠状动脉介入预扩张球囊主要是传统的高压球囊、乳突球囊等,它们在病变血管中可能会出现滑脱进而擦伤血管的情况。目的:评估新型旋刻球囊在血管扩张中的安全性及有效性。方法:(1)有限元分析:通过采集相关人体组织... 背景:目前临床上使用的冠状动脉介入预扩张球囊主要是传统的高压球囊、乳突球囊等,它们在病变血管中可能会出现滑脱进而擦伤血管的情况。目的:评估新型旋刻球囊在血管扩张中的安全性及有效性。方法:(1)有限元分析:通过采集相关人体组织数据建立血管三维有限元模型,随后建立乳突球囊植入血管三维有限元模型与旋刻球囊植入血管三维有限元模型,分析不同充气压下球囊扩张时的血管应力、血管位移、球囊应力、球囊位移。(2)动物实验:将8只新西兰大耳兔随机分成2组,在髂动脉中分别植入乳突球囊与旋刻球囊进行扩张,每组4只。球囊撤出后取材,苏木精-伊红染色与透射电镜观察血管损伤情况。结果与结论:(1)有限元分析:两种球囊的弹力性质无明显差异,在相同充气压下,乳突球囊组血管应力、血管位移、球囊应力、球囊位移均远远大于旋刻球囊组,并且各指标的均匀性优于旋刻球囊组;随着充气压的增加,乳突球囊组血管应力、血管位移、球囊应力、球囊位移增加幅度远远大于旋刻球囊组。(2)动物实验:苏木精-伊红染色与透射电镜观察显示,旋刻球囊扩张造成的血管损伤只局限在内膜,而乳突球囊扩张造成的血管损伤比较严重,内膜、中膜损伤严重,部分节段可以看到血肿形成,血管周围的炎性细胞较多,局部可见有巨噬细胞堆积。(3)结果表明:相较于乳突球囊扩张,旋刻球囊扩张造成血管闭塞以及夹层的风险较小,但有一定出现球囊弯曲的概率。 展开更多
关键词 冠状动脉粥样硬化 预扩张 新型扩张球囊 血管损伤 有限元分析 旋刻球囊
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股骨颈动力交叉钉联合空心钉治疗Pauwels Ⅱ型中青年股骨颈骨折的有限元分析 被引量：3
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作者 阿里木江·玉素甫 阿卜杜吾普尔·海比尔 +1 位作者 阿不都拉·阿不来提 冉建 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2025年第15期3095-3100,共6页
背景:股骨颈骨折是一种还未被解决的骨折,虽然涌现了空心螺钉、动力髋螺钉及股骨颈动力交叉钉等效果较好的植入物,但对于Pauwels角和剪切力较大的股骨颈骨折的最佳内固定方案尚无定论。目的:采用有限元分析法研究不同置钉位置的股骨颈... 背景:股骨颈骨折是一种还未被解决的骨折,虽然涌现了空心螺钉、动力髋螺钉及股骨颈动力交叉钉等效果较好的植入物,但对于Pauwels角和剪切力较大的股骨颈骨折的最佳内固定方案尚无定论。目的:采用有限元分析法研究不同置钉位置的股骨颈动力交叉钉联合空心螺钉治疗PauwelsⅡ型中青年股骨颈骨折的生物力学特性。方法:根据提取的志愿者股骨CT数据建立Pauwels角为50°的股骨颈骨折模型,将股骨颈均分为3等分,构建4组模型:A组股骨颈动力交叉钉主钉位于股骨颈中间1/3;B组股骨颈动力交叉钉主钉位于股骨颈下1/3;C组股骨颈动力交叉钉主钉位于股骨颈下1/3+空心螺钉位于股骨颈上1/3;D组股骨颈动力交叉钉主钉位于股骨颈中间偏前内侧1/3+空心螺钉位于股骨颈中间偏后内侧1/3。在1200 N的载荷下测量4组股骨、内固定模型的应力分布及峰值、最大变形情况和骨折断面的应力分布。结果与结论:①通过有限元分析可知,C组的股骨及内固定模型的应力分布及峰值、最大变形情况和骨折断面的应力均小于其余3组;②B组相较于A组有着更小的股骨骨质、内固定物和骨折断面应力和位移,说明股骨颈动力交叉钉头钉放置于股骨颈下1/3比中1/3更稳定;③结果表明,股骨颈动力交叉钉头钉位于股骨颈下1/3联合股骨颈上1/3平行放置螺钉对青壮年PauwelsⅡ型股骨颈骨折具有更好的稳定性,是治疗该类型骨折的有效选择。 展开更多
关键词 股骨颈骨折 股骨颈动力交叉钉系统 空心螺钉 有限元分析 生物力学
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不同载荷条件下三种内固定方式治疗PauwelsⅢ型股骨颈骨折的有限元分析 被引量：1
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作者 李正刚 尚学红 +5 位作者 吴张 李红 孙朝军 陈华东 孙哲 杨毅 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2025年第3期455-463,共9页
背景:治疗PauwelsⅢ型股骨颈骨折的最佳内固定方式仍未达成共识,既往相关有限元分析大多采用单一简化载荷条件,对于常用内固定装置的生物力学特性还需进一步探究。目的:通过有限元方法分析空心加压螺钉、动力髋螺钉和股骨颈系统治疗Pauw... 背景:治疗PauwelsⅢ型股骨颈骨折的最佳内固定方式仍未达成共识,既往相关有限元分析大多采用单一简化载荷条件,对于常用内固定装置的生物力学特性还需进一步探究。目的:通过有限元方法分析空心加压螺钉、动力髋螺钉和股骨颈系统治疗PauwelsⅢ型股骨颈骨折在单腿站立载荷及侧方跌倒载荷条件下的生物力学特性。方法:通过CT扫描获取健康成人股骨DICOM数据,导入Mimics 15.0软件,得到骨组织的粗糙模型,再通过Geomagics软件对Mimics导出的数据进行优化处理,然后根据空心加压螺钉、动力髋螺钉和股骨颈系统的临床应用参数采用Pro/E软件建立3种内固定模型并与股骨模型组装,最后导入Ansys软件进行加载、计算,分析3种内固定模型在单腿站立载荷及侧方跌倒载荷的不同工况下股骨和内固定的应力分布和位移情况,以及股骨距和Ward三角区的应力特点。结果与结论:(1)单腿站立载荷及侧方跌倒载荷下,3种内固定模型的股骨近端应力均主要分布在股骨颈骨折端内上方,3种内固定模型的股骨近端、骨折端、Ward三角以及股骨距的应力峰值均为股骨颈系统内固定模型最小,空心加压螺钉内固定模型最大;(2)单腿站立载荷及侧方跌倒载荷下,3种内固定模型的股骨近端位移峰值均位于股骨头顶端,且位移峰值均为股骨颈系统内固定模型最小,空心加压螺钉内固定模型最大;(3)3种内固定模型在单腿站立及侧方跌倒载荷条件下内固定的位移峰值均位于内固定装置上方顶端,且位移峰值均为股骨颈系统内固定模型最小,空心加压螺钉内固定模型最大;(4)3种内固定模型在单腿站立及侧方跌倒载荷条件下内固定的应力均主要集中在内固定装置的骨折端附近区域,且内固定应力峰值均为股骨颈系统内固定模型最小,空心加压螺钉内固定模型最大;(5)结果表明,股骨颈系统的机械稳定性最佳,但是可能存在对于骨折端和股骨距应力遮挡的风险;股骨颈系统的内固定装置应力更为分散,内固定断裂风险更低。 展开更多
关键词 股骨颈骨折 内固定 有限元分析 生物力学 单腿站立 侧方跌倒 股骨距 Ward三角
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桡骨远端C1型骨折三种内固定方式的有限元分析 被引量：1
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作者 努尔比艳木·库尔班 乌日开西·艾依提 买合木提·亚库甫 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2025年第15期3110-3115,共6页
背景:桡骨远端C1型骨折属于关节内不稳定型骨折,治疗上存在较大的难度。目前对桡骨远端骨折不同内固定接骨板的临床研究较少,缺乏多种内固定接骨板的生物力学对比研究,在内固定接骨板的选用上仍存在争议。目的:通过有限元分析法比较不... 背景:桡骨远端C1型骨折属于关节内不稳定型骨折,治疗上存在较大的难度。目前对桡骨远端骨折不同内固定接骨板的临床研究较少,缺乏多种内固定接骨板的生物力学对比研究,在内固定接骨板的选用上仍存在争议。目的:通过有限元分析法比较不同内固定接骨板在桡骨远端C1型骨折治疗中的生物力学特性。方法:使用一名健康女性志愿者的桡骨模型,顺序导入Mimics 21.0、Geomagic Wrap 2017、Solid Works 2021等软件进行处理,制作桡骨远端C1型骨折模型。根据厂家提供的接骨板数据,分别建立桡骨远端掌侧斜T形锁定板、桡骨远端掌侧蝶形锁定板、桡骨远端掌侧万向锁定板和螺钉的三维模型,并且和骨折模型进行装配,在ANSYS 19.0中赋予材料属性,设定各接触面相互作用关系并定义载荷及边界条件,模拟其腕关节压缩、背弯、掌屈和扭转等4种载荷工况,比较其生物力学性能。结果与结论:①3组内固定模型在4种载荷工况下,内固定模型整体位移主要集中在桡骨远端关节面上;模型在背弯、掌屈和扭转载荷工况下的最大位移是轴向载荷下位移的2-6倍,表明轴向载荷工况下内固定系统最稳定;②内固定上的应力远大于骨折块上的应力,内固定物应力主要集中于接骨板在骨折断端附近区域,其中万向锁定板和蝶形锁定板应力分布较为均匀,斜T形锁定板应力集中现象最为明显;③在压缩和扭转载荷下,骨折块的应力主要集中在螺钉孔周围,掌屈和背伸载荷下则是从桡骨远端向近端逐步扩展;在同样的载荷工况下,斜T形锁定板固定状态下骨折块应力最大,万向锁定板固定系统骨折块所受应力峰值最低,蝶形锁定板与万向锁定板固定状态下的骨折块峰值应力仅仅相差0.2-6.0 MPa;④相比于斜T形锁定板和蝶形锁定板,万向锁定板在桡骨远端C1型骨折内固定中应力分布更均匀,固定模型关节面位移更小、稳定性更佳。 展开更多
关键词 桡骨远端骨折 内固定 斜T形锁定板 蝶形锁定板 万向锁定板 位移 应力 有限元分析
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