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顺行和逆行髓内钉治疗不同部位股骨干骨折的有限元分析 被引量：1
1
作者 黄培镇 董航 +2 位作者 蔡群斌 林梓凌 黄枫 《中国组织工程研究》 CAS 2024年第6期868-872,共5页
背景:髓内钉治疗股骨干骨折取得了较好的临床疗效,但仍有部分患者并发无菌性骨不连,其原因为机械性不稳定。股骨作为人体最长最大的骨骼,不同部位骨折是否具有不同的生物力学特征,及不同进钉方式对于不同部位骨折端稳定性存在何种影响... 背景:髓内钉治疗股骨干骨折取得了较好的临床疗效,但仍有部分患者并发无菌性骨不连,其原因为机械性不稳定。股骨作为人体最长最大的骨骼,不同部位骨折是否具有不同的生物力学特征,及不同进钉方式对于不同部位骨折端稳定性存在何种影响均研究甚少。目的:分析顺行和逆行髓内钉治疗不同部位股骨干骨折的生物力学特点,评估最佳进钉方式,减少骨不连发生率。方法:选取一名志愿者CT资料导入Mimics 19.0和Geomagic studio 2017软件中进行提取、优化得到右侧股骨三维模型;运用Solidworks 2017软件画出顺行和逆行髓内钉模型并与不同骨折部位股骨干骨折模型按照标准手术技术装配,以STEP格式导入Abaqus 2017软件中设置材料属性参数、边界条件、施加载荷、提交运算,于可视化模块中查看结果。其中上段股骨干骨折顺行和逆行髓内钉分别为A1、A2模型,中段为B1、B2模型,下段为C1、C2模型。结果与结论:(1)A1、B1、C2模型股骨整体应力分布更为均匀,位移、骨折端间隙与成角、股骨近折端骨块内翻均更小;(2)对于上段和中段股骨干骨折,顺行髓内钉具有更好的生物力学效果;对于下段股骨干骨折,逆行髓内钉效果更优。 展开更多
关键词 顺行髓内钉 逆行髓内钉 股骨干骨折 有限元分析 生物力学 骨不连
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股骨近端防旋髓内钉-Ⅱ治疗31-A3型股骨转子间骨折扩髓与否的有限元分析
2
作者 刘泽民 王栋 +5 位作者 李岩 刘旻 陈斌 王钞崎 吕欣 张永红 《中国组织工程研究》 CAS 2024年第30期4770-4776,共7页
背景:针对股骨转子间骨折是否需要扩髓的问题尚有争议,一些人认为不扩髓缩短手术时间、减少出血、降低高龄患者术中风险,但此举是否会降低髓内钉支撑效果,尚无依据。另一些人认为扩髓可选择直径更粗的髓内钉,获得更好的力学支撑,但基础... 背景:针对股骨转子间骨折是否需要扩髓的问题尚有争议,一些人认为不扩髓缩短手术时间、减少出血、降低高龄患者术中风险,但此举是否会降低髓内钉支撑效果,尚无依据。另一些人认为扩髓可选择直径更粗的髓内钉,获得更好的力学支撑,但基础研究显示此方法存在脂肪栓塞、破坏骨质(尤其高龄骨质疏松患者)等风险。目的:通过有限元分析股骨近端防旋髓内钉-Ⅱ治疗31-A3型股骨转子间骨折时扩髓与不扩髓的力学分布特点。方法:纳入一名健康志愿者,CT扫描其股骨获取DICOM格式文件,顺序导入Mimics、Geomagic Wrap、SolidWorks、Hypermesh、Ansys软件处理文件,得到A3.1型、A3.2型及A3.3型股骨转子间骨折模型,分别与9,11 mm直径、170 mm长度的股骨近端防旋髓内钉-Ⅱ进行装配,赋予材料属性,设定各接触面相互作用关系及定义载荷及边界条件,之后进行求解。观察不同模型中股骨应力分布、内固定应力分布、股骨位移及内固定位移情况。结果与结论:①各型骨折采用扩髓髓内钉固定时股骨应力均小于非扩髓髓内钉固定,A3.3型骨折股骨最大应力值大于A3.1型和A3.2型;②各型骨折采用扩髓髓内钉固定时内固定应力均大于非扩髓髓内钉固定,A3.3型骨折内固定最大应力值大于A3.1型;③扩髓与非扩髓对股骨及内固定位移影响较小,应力影响较大;④提示采用扩髓髓内钉固定可使股骨应力减小,内固定整体承担应力增大,远端锁钉承担应力减小;与非扩髓髓内钉固定相比,采用扩髓髓内钉固定可能会提供更好的治疗效果。 展开更多
关键词 股骨转子间骨折 扩髓髓内钉 非扩髓髓内钉 股骨近端防旋髓内钉-Ⅱ 有限元分析 PFNA-Ⅱ
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基于Python的平面杆系结构有限元分析
3
作者 董军 张尧 +2 位作者 李国华 刘亚立 王秀芳 《兰州理工大学学报》 CAS 2024年第2期104-110,共7页
基于Python程序,将杆单元位移不连续、理想刚杆两种力学对象关联统一,开展平面杆系结构有限元模型分析,并实现一种基于“变量标记”的自由度集中处理的计算模式.基于虚功原理引入并推证刚体荷载传递定理,表明耦合单元、刚杆及忽略某一... 基于Python程序,将杆单元位移不连续、理想刚杆两种力学对象关联统一,开展平面杆系结构有限元模型分析,并实现一种基于“变量标记”的自由度集中处理的计算模式.基于虚功原理引入并推证刚体荷载传递定理,表明耦合单元、刚杆及忽略某一自由度的有限元内置算法处理过程中,实质是将单元刚度矩阵进行“刚化”处理.算例分析表明,“变量标记”的计算模式与单元刚度矩阵的“刚化”处理,具有力学模型的普适性和统一性、编程的可行性以及结果的可靠性等特点,能解决平面任意杆系结构的建模问题.研究结果表明,“主从结点”、“刚杆”等建模方法,对于进一步开展有限元二次开发、大变形以及非线性等功能性扩展等有重要的参加价值,证明将Python程序应用于结构有限元分析的可行性. 展开更多
关键词 平面杆系结构 PYTHON 有限元分析 耦合单元 主从关系
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案例教学法在有限元分析课程的探索与实践
4
作者 张昆亚 宋红芳 +4 位作者 黄菊英 王辉 任冀峰 樊婷婷 钱秀清 《北京生物医学工程》 2024年第2期200-204,共5页
目的有限元分析课程是一门理论和实践并重的课程,旨在提高学生的实操能力和解决问题的能力。医学相关专业学生的数理基础相对薄弱,为此,教研组将案例教学法引入有限元分析课程的教学,以提高教学效果。方法教研组结合教学大纲、学生的专... 目的有限元分析课程是一门理论和实践并重的课程,旨在提高学生的实操能力和解决问题的能力。医学相关专业学生的数理基础相对薄弱,为此,教研组将案例教学法引入有限元分析课程的教学,以提高教学效果。方法教研组结合教学大纲、学生的专业特点及作者的科研工作积累,建立了5个与医学问题相关的有限元分析教学案例、1个细胞生物力学教学案例及1个流固耦合教学案例,配备了包括几何模型建立、力学特性设置、载荷及边界条件的施加、结果分析等内容的分析流程及操作视频。然后,教研组将教学案例引入有限元分析课堂,教师组织学生对分析流程中的参数设置等进行讨论,并对案例进行总结。结果通过学生对自拟题目的有限元分析展示检验教学效果,结果表明学生能独立完成问题的有限元分析,可以对参数进行合理设置,并对结果进行查看和正确解读。结论有限元案例教学的实施,提高了学生的相关软件操作技能,加深了对有限元方法理论和参数设置的理解,使学生基本具备了通过有限元方法解决医学问题的能力,为后期的科研和临床工作奠定了一定的基础。 展开更多
关键词 教学案例 有限元分析 医学专业 假肢矫形工程专业
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超短种植体配置下穿颧骨种植定位方案的三维有限元分析
5
作者 李晨曦 裴培 +2 位作者 陈程 龚忠诚 邵博 《口腔颌面修复学杂志》 2024年第1期15-21,共7页
目的:探究上颌窦沟槽(sinus slot,SS)技术和经上颌窦外(extra sinus,ES)技术结合超短种植体行穿颧种植修复后的生物力学分布特点,为功能性修复上颌骨重度萎缩提供理论基础。方法:通过患者的高分辨计算机断层扫描(computed tomography,CT... 目的:探究上颌窦沟槽(sinus slot,SS)技术和经上颌窦外(extra sinus,ES)技术结合超短种植体行穿颧种植修复后的生物力学分布特点,为功能性修复上颌骨重度萎缩提供理论基础。方法:通过患者的高分辨计算机断层扫描(computed tomography,CT)资料建立有限元分析模型,虚拟化穿颧种植体分别置于SS和ES模型,并结合使用2枚或4枚超短种植体。分析种植体von Mises应力值及牙槽骨中的主应力值。结果:配置2枚超短种植体+2枚ES穿颧种植体的von Mises应力最大(292 MPa);而4枚超短种植体+2枚SS穿颧种植体的最小(184 MPa)。配置2枚超短种植体+2枚SS穿颧种植体的最高主应力值最大(31 MPa);而4枚超短种植体+2枚ES穿颧种植体的最小(12 MPa)。配置4枚超短种植体+2枚SS穿颧种植体的最低主应力值最小(-58 MPa);而2枚超短种植体+2枚ES穿颧种植体的最大(-81 MPa)。结论:2枚SS穿颧种植体结合4枚超短种植体可能在生物力学方面更安全地用于修复重度萎缩的上颌骨。 展开更多
关键词 上颌骨重度萎缩 穿颧种植体 三维有限元分析 应力分布
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颈椎前路椎体次全切除减压融合钛笼倾斜角度与术后钛笼下沉的有限元分析
6
作者 李智斐 杨尹 +3 位作者 陈华龙 梁钦秋 钟远鸣 张翼升 《中国组织工程研究》 CAS 2024年第9期1313-1319,共7页
背景:颈椎前路椎体次全切除减压融合是治疗颈椎退行性疾病的常规手段,钛笼是椎体次全切后维持颈椎稳定的重要植入物,近几年临床发现,术后很多患者出现钛笼下沉等并发症,其原因存在很大争议。目的:探讨颈椎前路椎体次全切除减压融合钛笼... 背景:颈椎前路椎体次全切除减压融合是治疗颈椎退行性疾病的常规手段,钛笼是椎体次全切后维持颈椎稳定的重要植入物,近几年临床发现,术后很多患者出现钛笼下沉等并发症,其原因存在很大争议。目的:探讨颈椎前路椎体次全切除减压融合钛笼倾斜角度与术后钛笼下沉的内在生物力学关系。方法:通过正常人体颈椎CT图像建立C_(4)-C_(6)节段三维有限元模型,在三维模型中模拟颈椎前路C5椎体次全切除减压融合,并模拟置入不同倾斜角度的钛笼(-6°至-1°称之为负角度,即钛笼前缘短于钛笼后缘为负角度;1°-6°称之为正角度,即钛笼前缘长于钛笼后缘为正角度)。在C_(4)椎体上分别施加预载荷50,100和150 N的应力作用,记录钛笼与C_(4)下终板和C_(6)上终板各个接触点的应力值(钛网接触面的各7个应力接触点),并进行统计学分析。结果与结论:①钛笼倾斜角正角度组和负角度组分别在C_(4)椎体施加50,100和150 N应力下产生的数据经Mann-Whitn检验发现,差异均有显著性意义(P<0.05);钛笼倾斜角正角度组在50,100和150 N应力条件下,其离散系数均小于负角度组;②在C_(4)椎体施加50,100和150 N应力条件下,钛笼倾斜角正角度组内Wilcoxon符号秩检验发现当角度设为1°-5°时,差异无显著性意义(P>0.05);但当钛笼倾斜角设为6°时,差异有显著性意义(P<0.05);③在C_(4)椎体施加50,100和150 N应力条件下,钛笼倾斜角负角度组内Wilcoxon符号秩检验发现当倾斜角设为-1°至-6°时,差异无显著性意义(P>0.05);④提示矢状位上,钛笼倾斜角为正角度时比倾斜角为负角度时更加稳定,更加适合临床使用;钛笼倾斜角在1°-5°区间内表现相对稳定,当倾斜角为6°时则稳定性开始下降,容易出现术后钛笼下沉的并发症,临床上根据术中情况更适合选用倾斜角度在1°-5°的钛笼,以提高疗效。 展开更多
关键词 颈椎 颈椎前路椎体次全切除 钛笼倾斜角 有限元分析 生物力学
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椎体强化术后恢复高度对邻近椎体的影响:一项有限元分析
7
作者 商鹏 崔伦旭 +3 位作者 马奔原 侯光辉 宋万振 刘艳成 《中国组织工程研究》 CAS 2024年第36期5741-5746,共6页
背景:椎体压缩骨折是当前骨科领域中常见的疾病,椎体强化术后邻近椎体发生再骨折是一个不可忽视的问题,这对患者的正常生活产生了严重的影响。目的:旨在利用CT图像,建立不同恢复高度的椎体强化后模型。采用有限元分析的方法得出不同恢... 背景:椎体压缩骨折是当前骨科领域中常见的疾病,椎体强化术后邻近椎体发生再骨折是一个不可忽视的问题,这对患者的正常生活产生了严重的影响。目的:旨在利用CT图像,建立不同恢复高度的椎体强化后模型。采用有限元分析的方法得出不同恢复高度下邻近椎体的应力情况,并进一步探讨椎体强化术后伤椎高度恢复的重要性。方法:建立并验证了胸腰椎(T_(11)-L3)有限元模型,并在此基础上构建了4种不同恢复高度(100%,80%,60%,40%)的L1术后有限元模型,其中骨水泥容量随着恢复高度的变化而变化。具体模型如下:Model 1为正常恢复高度的术后模型,骨水泥容量为8.3 mL;Model 2为L1前部高度切除20%,后凸角变为10.41°的术后模型,骨水泥容量为6.9 mL;Model 3为L1前部高度切除40%,后凸角变为20.17°的术后模型,骨水泥容量为4.7 mL;Model 4为L1前部高度切除60%,后凸角变为28.85°的术后模型,骨水泥容量为3.6 mL。对术后模型进行评估时,施加了7Nm的力矩和500N的轴向力,记录并分析L2上终板和T12下终板的峰值应力,以及L2和T12松质骨的峰值应力。结果与结论:①L2上终板、T12下终板、L2松质骨、T12松质骨各工况的最高峰值应力都出现在Model 1和Model 4,特别是T12下终板(除后伸工况外),前屈、左右侧弯和左右旋转工况都在Model 4达到了最高峰值应力,应力分别为50.3,33.1,44.9,34.3,31.9 MPa;②根据邻近椎体终板和松质骨的峰值应力,排除Model 1和Model 4两个模型后,大部分工况的最小峰值应力都是出现在Model 2模型上,且Model 2模型出现最小峰值应力的情况占据了66.6%,尤其是在L2的上终板和松质骨(除后伸工况外),最小峰值应力都是出现在了Mode 2上;③因此将恢复高度控制在原高度的100%和40%左右是比较危险的恢复高度,对邻近椎体的影响较大;将恢复高度控制在原高度的80%左右可能是一个较为理想的选择;恢复高度在原高度的80%左右,邻近椎体所承受的应力较小,从而减小了患者发生邻近椎体再骨折的风险。 展开更多
关键词 骨质疏松性椎体压缩骨折 胸椎 腰椎 椎体强化 椎体恢复高度 有限元分析
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基于有限元分析的液压缸密封圈磨损分析
8
作者 师玉璞 杜娴 +2 位作者 赵帆 唐梓巍 杜慧玲 《液压气动与密封》 2024年第1期74-78,共5页
液压缸密封圈磨损原因较多,难以通过肉眼直观观察,很难找到直接原因,提出基于有限元的液压缸密封圈磨损量分析方法。基于液压缸密封圈几何模型、材料模型和物理模型,分析了橡胶密封圈在应力和应变上的非线性,通过定义应变密度函数,构建... 液压缸密封圈磨损原因较多,难以通过肉眼直观观察,很难找到直接原因,提出基于有限元的液压缸密封圈磨损量分析方法。基于液压缸密封圈几何模型、材料模型和物理模型,分析了橡胶密封圈在应力和应变上的非线性,通过定义应变密度函数,构建了液压缸密封圈的有限元模型。根据液压缸活塞的密封结构,分析了液压缸活塞的运动特点,利用Archard模型描述密封圈的外观特征变化,通过计算密封圈接触面上任意一点的磨损深度,分析液压缸密封圈的磨损量。试验结果表明,所研究方法可以对液压缸密封圈的裂纹深度与裂纹扩展角度进行有效分析,两项指标的试验分析与实测结果基本一致,裂纹深度的试验分析误差最大值仅为0.002 mm。方法有助于提高液压缸设计的密封可靠性。 展开更多
关键词 有限元分析 几何模型 密封圈 网格划分 液压缸 磨损量
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圆钢管型钢再生混凝土组合柱滞回性能非线性有限元分析
9
作者 马辉 张国恒 +2 位作者 白恒宇 席嘉诚 赵艳丽 《应用力学学报》 CAS CSCD 2024年第1期148-157,共10页
基于圆钢管型钢再生混凝土组合柱低周反复荷载试验研究,采用OpenSees软件对该组合柱进行了滞回性能数值分析,获取了组合柱的滞回曲线及抗震性能指标,并与试验结果进行了比较,验证了组合柱数值模型的合理性。在此基础上,对组合柱的滞回... 基于圆钢管型钢再生混凝土组合柱低周反复荷载试验研究,采用OpenSees软件对该组合柱进行了滞回性能数值分析,获取了组合柱的滞回曲线及抗震性能指标,并与试验结果进行了比较,验证了组合柱数值模型的合理性。在此基础上,对组合柱的滞回性能开展了参数影响分析。结果表明:再生骨料取代率从0增大到100%,组合柱的峰值荷载下降了7.78%,延性略有降低;提高再生混凝土强度、型钢强度及圆钢管强度,对于提升组合柱的承载力及刚度是有利的,但却使组合柱的脆性增大;随着轴压比的增大,组合柱的承载力呈现先上升后下降的趋势,而延性逐渐变差;型钢配钢率从5.54%增至9.99%,组合柱的峰值荷载提高了24.34%,但对于改善组合柱的延性不明显;增大钢管壁厚对组合柱的承载力和延性均是有利的。 展开更多
关键词 钢管再生混凝土 型钢再生混凝土 组合柱 滞回性能 有限元分析
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柔性连接填充墙RC框架结构非线性有限元分析
10
作者 张永兵 覃智阳 李勇 《建筑结构》 2024年第5期117-125,110,共10页
为了研究橡胶作为新型柔性连接材料对填充墙钢筋混凝土(RC)框架结构抗震性能的影响,在7榀1/2缩尺填充墙RC框架结构低周反复加载试验的基础上,采用DIANA有限元软件分析了填充墙与框架之间的连接方式、砌块材料、柔性连接材料以及砂浆强... 为了研究橡胶作为新型柔性连接材料对填充墙钢筋混凝土(RC)框架结构抗震性能的影响,在7榀1/2缩尺填充墙RC框架结构低周反复加载试验的基础上,采用DIANA有限元软件分析了填充墙与框架之间的连接方式、砌块材料、柔性连接材料以及砂浆强度对填充墙RC框架结构抗震性能的影响。结果表明:与刚性连接相比,以橡胶作为新型柔性连接材料,能减缓结构的强度和刚度退化,极大降低结构的破坏程度,显著提高结构的抗震性能;高弹性橡胶和高阻尼橡胶作为柔性连接材料均表现出优异的抗震性能,而聚苯板(EPS)作为柔性连接材料的抗震性能要比橡胶差;刚性连接方式下不同砌块材料对结构抗震性能影响很大,当使用强度较高的砌块材料时建议采用柔性连接方式以减弱墙-框相互作用;合理降低砂浆的强度等级,可以改变填充墙的破坏模式,对抗震有利。 展开更多
关键词 填充墙RC框架结构 柔性连接 刚性连接 非线性有限元分析
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基于有限元分析多件装夹夹具体结构设计研究
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作者 张国政 周元枝 +1 位作者 柯伟 王甫 《西安航空学院学报》 2024年第1期48-53,共6页
为了研究某汽车制动泵缸体件多件装夹夹具体结构刚性,利用UG软件建立多件装夹夹具体模型,通过ANSYS有限元分析比较无拉杆和有拉杆两种夹具体结构变形情况。结果表明,设置拉杆的夹具体结构变形比无拉杆的夹具体结构变形小,可有效地控制... 为了研究某汽车制动泵缸体件多件装夹夹具体结构刚性,利用UG软件建立多件装夹夹具体模型,通过ANSYS有限元分析比较无拉杆和有拉杆两种夹具体结构变形情况。结果表明,设置拉杆的夹具体结构变形比无拉杆的夹具体结构变形小,可有效地控制装夹变形量。基于此,设计一种对称式多件装夹夹具体,装夹时无需考虑夹具体变形量,只需关注被装夹工件的变形,简化了夹具体整体结构。在多件装夹夹具中,优先采用对称式夹具体结构设计,其次是拉杆式夹具体结构设计。研究结果可为企业设计多件装夹夹具体结构提供参考。 展开更多
关键词 有限元分析 多件装夹 夹具体结构 装夹变形
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新型预应力混凝土钢管桁架叠合梁抗剪性能有限元分析
12
作者 周广强 付祥峰 《建筑技术》 2024年第5期575-578,共4页
为解决施工现场中现有装配式混凝土叠合梁、梁柱结点钢筋相互影响的问题,设计一种新型预应力混凝土钢管桁架叠合梁。为进一步研究该叠合梁的抗剪性能,共设计6个叠合梁、3个整浇梁进行ABAQUS有限元模拟,分析其破坏特征机理、荷载–跨中... 为解决施工现场中现有装配式混凝土叠合梁、梁柱结点钢筋相互影响的问题,设计一种新型预应力混凝土钢管桁架叠合梁。为进一步研究该叠合梁的抗剪性能,共设计6个叠合梁、3个整浇梁进行ABAQUS有限元模拟,分析其破坏特征机理、荷载–跨中挠度曲线等,研究试件剪跨比、底板厚度参数对抗剪性能的影响,以及新型预应力混凝土钢管桁架叠合梁与整浇梁的抗剪性能对比。数值模拟分析结果显示,新型叠合梁与整浇梁均为剪切破坏,在底板厚度相同的情况下,随着剪跨比的增大,叠合梁的极限承载力略微降低。此外,预制高度增加会导致叠合梁的极限承载力减小。叠合梁表现出与整浇梁相似的受剪性能,随着剪跨比增加,叠合梁相对于整浇梁表现出更好的抗剪性能。综合而言,新型预应力混凝土钢管桁架叠合梁具有良好的抗剪性能。 展开更多
关键词 叠合梁 预应力 抗剪性能 有限元分析
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强夯起重机臂架结构有限元分析及优化
13
作者 王相兵 李辉 +2 位作者 杜全斌 苏振恒 周航 《农业装备与车辆工程》 2024年第3期87-90,共4页
针对强夯起重机臂架实际工况下的应力集中、结构冗余等问题,以某新型强夯起重机为分析对象,采用UG NX及其Nastran模块建立三维模型,有限元分析计算确定多种工况载荷,得到强夯起重机在静载和动载荷作用下的位移和应力分布情况,确定应力... 针对强夯起重机臂架实际工况下的应力集中、结构冗余等问题,以某新型强夯起重机为分析对象,采用UG NX及其Nastran模块建立三维模型,有限元分析计算确定多种工况载荷,得到强夯起重机在静载和动载荷作用下的位移和应力分布情况,确定应力集中和结构冗余部位,通过优化设计改善结构应力分布,减轻臂架质量并提高其力学性能。对起重和脱钩工况的优化结果表明,臂架最大应力和最大位移分别减少12.5%和6.99%,臂架质量减轻2.36%。 展开更多
关键词 强夯起重机 有限元模型 有限元分析 臂架结构优化
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钢-玄武岩混杂纤维混凝土压力管道有限元分析
14
作者 吴海林 陈刚 +1 位作者 刘杰 周赟弢 《三峡大学学报（自然科学版）》 2024年第1期7-13,共7页
重点研究了掺入钢-玄武岩的混杂纤维混凝土对水电站压力管道外包混凝土承载特性、开裂后裂缝形态以及钢衬和钢筋应力的影响.对10组不同掺量的钢-玄武岩混杂纤维钢筋混凝土试件进行轴向拉伸试验,获得了钢-玄武岩混杂纤维混凝土的相关力... 重点研究了掺入钢-玄武岩的混杂纤维混凝土对水电站压力管道外包混凝土承载特性、开裂后裂缝形态以及钢衬和钢筋应力的影响.对10组不同掺量的钢-玄武岩混杂纤维钢筋混凝土试件进行轴向拉伸试验,获得了钢-玄武岩混杂纤维混凝土的相关力学性能参数.以三峡水电站钢衬钢筋混凝土压力管道结构为例,利用有限元软件对钢-玄武岩混杂纤维的掺入对压力管道钢材应力、管道外包混凝土裂缝扩展与裂缝宽度的影响进行分析.结合三峡水电站压力管道结构的大比尺模型试验结果,对比分析了钢衬钢筋钢-玄武岩混杂纤维混凝土压力管道与常规钢衬钢筋混凝土压力管道两种方案下的钢衬及钢筋应力.结果表明,掺入钢-玄武岩混杂纤维后压力管道结构整体受力更加均匀,且管道外包混凝土的裂缝数量和裂缝宽度也有显著的降低,同时压力管道的钢衬及钢筋应力明显降低. 展开更多
关键词 钢-玄武岩混杂纤维 压力管道 轴向拉伸试验 有限元分析
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某水库大坝挡水坝段坝后渗漏探测及有限元分析
15
作者 杨磊 刘冠英 李毕德 《山西建筑》 2024年第6期1-7,32,共8页
混凝土坝坝体渗漏影响大坝的安全性和耐久性,危及电器设备正常运行,应及时探查渗漏位置,消除渗漏隐患。为查明某混凝土挡水坝坝后渗漏原因,采用自然电位、跨孔声波、单孔声波、钻孔电视、钻孔取芯、注水试验、压水试验等多种方法对坝体... 混凝土坝坝体渗漏影响大坝的安全性和耐久性,危及电器设备正常运行,应及时探查渗漏位置,消除渗漏隐患。为查明某混凝土挡水坝坝后渗漏原因,采用自然电位、跨孔声波、单孔声波、钻孔电视、钻孔取芯、注水试验、压水试验等多种方法对坝体混凝土质量进行检测,并基于检测成果开展有限元分析。检测发现:4号—5号坝段横缝存在渗漏异常,挡水坝段混凝土渗透系数不满足设计抗渗要求,各坝段混凝土存在不同程度蜂窝、离析、空洞和不密实现象,4号坝段520廊道与494廊道存在垂向渗漏通道,5号坝段钻孔之间混凝土存在渗漏通道,且廊道以下及向下游方向混凝土存在渗漏通道。有限元分析结果表明:515 m高程碾压混凝土与常态混凝土交界处为主要渗漏通道。 展开更多
关键词 混凝土大坝 隐患探测 有限元分析 碾压混凝土 渗漏通道
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芳纶纤维增强复合材料转子的有限元分析
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作者 李翀 宋以国 +2 位作者 王昊宇 张龙旺 王家友 《机械工程师》 2024年第2期15-18,23,共5页
转子是机械转动部件中的一种,存在于电动机、水轮机、风力发电机、飞轮储能系统等各种机电设备中。在飞轮储能系统中,转子的材料、形状等关键因素都会对系统的性能产生影响。文中以提高飞轮储能系统转子的转速为出发点,建立了复合材料... 转子是机械转动部件中的一种,存在于电动机、水轮机、风力发电机、飞轮储能系统等各种机电设备中。在飞轮储能系统中,转子的材料、形状等关键因素都会对系统的性能产生影响。文中以提高飞轮储能系统转子的转速为出发点,建立了复合材料转子的数字化模型,并且对芳纶纤维复合材料转子开展了有限元分析,确定了复合材料层数变化、过盈量变化等对轮毂和轮缘的径向应力、周向应力及转速的影响。数值模拟结果为芳纶纤维增强树脂基复合材料在复合材料飞轮中的应用提供了参考。 展开更多
关键词 复合材料转子 有限元分析 芳纶纤维 径向应力
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不同复位条件下股骨颈骨折最优固定方式的有限元分析 被引量：1
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作者 韩彪 李冀 +6 位作者 李彬 孙博 宗双乐 王宏润 李冬梅 李力更 王斌 《中国组织工程研究》 CAS 2024年第12期1810-1814,共5页
背景:股骨颈骨折的传统固定方式为3枚空心螺钉倒三角固定,对于未达到解剖复位的股骨颈骨折的最优固定方式尚无定论。目的:基于有限元分析法比较空心钉固定不同复位条件下头下型股骨颈骨折的生物力学性能。方法:选取一名健康成年男性股... 背景:股骨颈骨折的传统固定方式为3枚空心螺钉倒三角固定,对于未达到解剖复位的股骨颈骨折的最优固定方式尚无定论。目的:基于有限元分析法比较空心钉固定不同复位条件下头下型股骨颈骨折的生物力学性能。方法:选取一名健康成年男性股骨近端CT数据重建三维模型,进行头下型骨折造模,将骨折模型分为解剖复位组、髋内翻组、髋外翻组,各骨折模型组均分出3个亚组,用标准组、螺钉压低组、螺钉抬高组进行转配,于髋臼顶向股骨头施加垂直向下1400 N的应力,观察不同固定方式下股骨及内固定物的位移和应力分布,对比股骨和固定物的应力和位移最大值。结果与结论:①解剖复位时,标准组、螺钉压低组、螺钉抬高组固定物应力峰值分别为41.35,31.27,43.32MPa,螺钉抬高组的股骨应力峰值最大(28.58 MPa),股骨的位移峰值标准组最大;②髋内翻时,3个亚组的应力均相对分散且均匀;标准组的股骨应力峰值最小,但位移峰值最大,固定的稳定性可能不佳;螺钉压低组股骨的位移峰值最小;③在髋外翻时,螺钉压低组出现明显的螺钉应力集中,且位移峰值为3个亚组中最大,出现in-out-in现象;螺钉抬高组螺钉的应力峰值为3个亚组中最大,但位移峰值最小;④提示在头下型股骨颈骨折中,当完全解剖复位时,推荐采用标准的倒三角置钉方式固定;当出现复位标准允许范围内的髋内翻及髋外翻,置入螺钉时,推荐采用随髋内或外翻同方向转动相应的角度置入倒三角螺钉固定。 展开更多
关键词 股骨颈骨折 内固定 有限元分析 复位质量 生物力学
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汽车发动机曲轴有限元分析及优化设计
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作者 刘静 《建模与仿真》 2024年第1期807-816,共10页
本项目采用ANSYS有限元分析方法对某汽车发动机曲轴进行分析。以某直列四缸柴油机曲轴为研究对象,运用三维建模软件及仿真分析软件对其进行结构分析。在进行静力分析和模态分析的仿真分析过程中,得到曲轴的应力最大值、变形最大值和固... 本项目采用ANSYS有限元分析方法对某汽车发动机曲轴进行分析。以某直列四缸柴油机曲轴为研究对象,运用三维建模软件及仿真分析软件对其进行结构分析。在进行静力分析和模态分析的仿真分析过程中,得到曲轴的应力最大值、变形最大值和固有频率。最后根据分析结果,优化曲轴应力应变位置,降低最大应变和应力,对曲轴参数进行了重新设计和优化。结果表明,通过有限元分析和优化设计,曲轴的最大变形量减小了0.046351 mm,降幅为7.67%,最大应力减小了9.33 Mpa,降幅为6.31%。可以看出,优化设计后的曲轴的强度得到了一定程度的增强,并具有可靠的功能和较长疲劳寿命的功能,从而达到曲轴优化的目的。 展开更多
关键词 发动机 曲轴 有限元分析 优化设计
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三种内固定装置应用于PauwelsⅢ型股骨颈骨折的有限元分析 被引量：1
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作者 齐远博 李建涛 +3 位作者 刘道宏 陶笙 王道峰 吴杰 《中国组织工程研究》 CAS 2024年第30期4763-4769,共7页
背景:目前临床上对于PauwelsⅢ型股骨颈骨折的内固定选用仍存在争议,选择提供稳定固定强度的内固定是实现PauwelsⅢ型骨折固定的关键基础。目的:利用三维有限元分析法测试3种类型内固定应用于PauwelsⅢ型股骨颈骨折的生物力学强度差异,... 背景:目前临床上对于PauwelsⅢ型股骨颈骨折的内固定选用仍存在争议,选择提供稳定固定强度的内固定是实现PauwelsⅢ型骨折固定的关键基础。目的:利用三维有限元分析法测试3种类型内固定应用于PauwelsⅢ型股骨颈骨折的生物力学强度差异,为其临床治疗提供借鉴。方法:使用一名健康男性志愿者的左股骨CT数据,在Mimics软件中重建出一个完整的股骨及其骨松质,运用Geomagic studio软件进行逆向建模,并在UG-NX软件中创建出倒三角空心螺钉、动力髋螺钉、股骨颈动力交叉钉系统;将3种内固定模型分别装配至股骨模型上;通过Hypermesh软件模拟PauwelsⅢ型股骨颈骨折;最后应用Abaqus软件进行有限元实验分析,分析比较不同内固定系统固定股骨颈骨折所产生的应力分布、应力峰值、应变情况及位移分布。结果与结论:①股骨近端骨块的应力主要分布在骨折端附近股骨颈下方区域,动力髋螺钉组的应力峰值最大,股骨颈动力交叉钉系统组最小;②内固定装置的应力分布主要集中在骨折线附近的螺钉表面,股骨颈动力交叉钉系统组的应力峰值最大,动力髋螺钉组最小;③股骨近端骨块的主要应变场分布于骨与螺钉接触的上表面区域,股骨颈动力交叉钉系统组的屈服应变最小,倒三角空心螺钉组最大;④内固定装置模型的主要应变场分布于股骨颈螺钉的上表面,股骨颈动力交叉钉系统组的屈服应变最小,倒三角空心螺钉组最大;⑤3种股骨颈骨折内固定模型中的股骨、近端骨块、远端骨块、内固定装置以及内固定与股骨整体的位移分布值均由近端到远端逐渐减小,其中股骨颈动力交叉钉系统固定组的位移峰值最大,动力髋螺钉组最小;⑥结果表明,在固定PauwelsⅢ型股骨颈骨折时,股骨颈动力交叉钉系统的应力分布更为均匀、力学传导特性更好,其承受了较低的屈服应变、较高的应力和较高的位移;具有相对更良好的生物力学稳定性,能为骨折的愈合提供优越的力学环境。 展开更多
关键词 骨折 股骨颈骨折 内固定 生物力学 有限元分析
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颈椎矢状位端提手法对椎间盘及小关节影响的有限元分析 被引量：1
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作者 魏源标 林展 +6 位作者 陈燕梅 杨腾辉 赵晓 陈扬声 周燕辉 杨敏超 黄飞麒 《中国组织工程研究》 CAS 2024年第6期827-832,共6页
背景:在颈椎病的致病因素中,椎间盘突出、小关节错位和椎间孔狭窄是导致患者出现症状的重要因素,而不适当的手法复位可能会加重颈椎间盘破裂的可能性,导致患者症状加重。目的:通过有限元分析比较传统颈椎旋转复位手法与颈椎矢状位端提... 背景:在颈椎病的致病因素中,椎间盘突出、小关节错位和椎间孔狭窄是导致患者出现症状的重要因素,而不适当的手法复位可能会加重颈椎间盘破裂的可能性,导致患者症状加重。目的:通过有限元分析比较传统颈椎旋转复位手法与颈椎矢状位端提手法对施术节段椎间盘、小关节和椎间孔面积的影响。方法:选取1名颈部正常男性志愿者的颈部CT资料,将CT数据导入Mimics 17.0三维重建软件,依次使用Geo-magic Studio 12.0、Solidworks2017和Ansys Workbench 17.0软件构建椎间盘、关节软骨等C_(3-6)颈椎有限元模型;固定C_(5)椎体下终板,在上位椎体(C_3)的上表面施加均匀分布、垂直向下的50 N载荷,比较实施传统颈椎旋转复位手法与颈椎矢状位端提手法和整复时,C_(4)-C_(5)节段椎间盘应力、形变大小及方向、关节囊应力、小关节位移及双侧椎间孔面积的变化。结果与结论:(1)实施旋转复位手法时,C_(4-5)椎间盘的最大范式等效应力为8.06 MPa、总形变为1.05 mm,纤维环向左前外膨出;实施矢状位端提手法时,C_(4-5)椎间盘的最大范式等效应力为2.60 MPa、总形变为0.90 mm,纤维环向左后方膨出;相比于旋转复位手法,矢状位端提手法在施术时对椎间盘的压力较小(约为颈椎旋转手法的32.3%)、椎间盘形变程度也轻(约为旋转手法的85.7%);(2)实施旋转复位手法时,左侧和右侧关节囊韧带最大应力分别为0.37 MPa和1.69 MPa,小关节的总体位移为2.21 mm,右侧椎间孔面积减小约3.8%,左侧椎间孔面积增大约0.9%;实施矢状位端提手法时,左侧和右侧关节囊韧带最大应力分别为0.27 MPa和1.70 MPa,小关节的总体位移为1.63 mm,右侧椎间孔面积增大约2.6%,左侧椎间孔面积减小约0.9%;与旋转复位手法相比,矢状位端提手法对小关节的位移、关节囊应力和椎间孔面积改变较小,操作时较为安全;(3)结果提示,与颈椎旋转复位手法相比,矢状位端提手法对小关节位移、椎间盘应力/形变程度、关节囊应力和椎间孔面积的改变较小,临床中在准确评估患者病情后应结合生物力学结果选择更为合适的手法。 展开更多
关键词 颈椎病 颈椎矢状位端提法 传统旋转复位手法 三维有限元分析 生物力学
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