载重子午线轮胎稳态滚动有限元分析

以ABAQUS软件为平台,建立了子午线轮胎稳态滚动分析的三维有限元模型.在有限元模型中充分考虑到轮胎材料、结构的复杂性,轮胎与轮辋过盈配合,轮胎与地面的摩擦等状况,对轮胎在标准气压、额定载荷下的不同滚动状态进行了模拟.分析了不同工况下轮胎接地面的法向应力、摩擦应力和带束层帘线应力分布等滚动特性,为轮胎的结构设计、振动与噪声分析提供了依据.     

带复杂花纹的轮胎有限元分析

以12.00R20型全钢丝载重子午线轮胎为参考轮胎,使用组合二次周向保角映射建模法,建立了轮胎的三维有限元模型。采用通用有限元软件ABAQUS,对该模型进行了静负荷工况及稳态滚动工况下的接地性能分析,并对稳态滚动工况下花纹沟闭合情况进行了初步研究,为轮胎的胎面花纹设计提供了理论参考。     

糖化酶超滤速度的研究

以浓差极化-凝胶层数学模型为基础,研究了影响糖化酶超滤速度的各种因素。结果表明:在浓差极化现象存在下,超滤速度随透出液体积和主体溶液浓度的增大而减小,随搅拌速度或料液流速的增大而增大。提高操作压力不会增大超滤速度。对糖化酶发酵液进行絮凝处理及适当提高温度都有利于超滤速度的提高。     

天然牙—种植体联合桥不同桥长时基牙应力分布的研究

目的 :揭示天然牙—种植体联合桥在桥体长度不同时种植体、天然牙的应力分布规律 ,为临床提供理论依据。方法 :采用三维有限元的方法建立力学模型 ,并计算分析应力分布特点。结果 :种植体—天然牙的最大应力值均为压应力 ,最大应力值位于骨颈缘部位 ;种植体有应力集中 ,并大于天然牙的最大应力值 ,集中斜向载荷下种植体最大应力值是集中垂直载荷下最大应力值的两倍 ;天然牙在集中垂直载荷下应力分布均匀 ,集中斜向载荷下有应力集中 ,应力值随桥体长度增加而增大。结论 :天然牙—种植体联合桥主要支撑力的部位是颈缘处 ,该处为种植体折断机率最大的区域 ;应尽量减小侧向力 ;设计长桥时天然牙选择适应证要严格     

弹性充气薄膜圆球的接触变形

本文讨论一充气的薄膜圆球在两平行平面间接触加载时的变形与应力问题。计算表明,加载处的载荷挠度曲线呈现很强的非线性性质,其刚度在开始加载荷时为零,然后随载荷的增大而增大。经向薄膜力在加载区附近小于未加载时的初始薄膜力N_o,随极角α的增大趋于N_o。纬向薄膜力在加载区附近也小于N_o,随α的增大到达一大于N_o的极大值,随后又趋于N_o。     

机械密封O形橡胶密封圈力学行为的有限元分析

利用有限元软件ANSYS建立了机械密封O形橡胶密封圈轴对称计算模型,分析计算了在两种不同的安装方式下的变形、Von Mises应力分布及其与轴套接触的接触应力和摩擦力,研究了O形密封圈的预紧压缩率、介质压力和凹槽宽度对密封性能的影响。研究表明：O形密封圈的变形、Von Mises应力、主接触面接触应力及其与轴套的摩擦力均随介质压力和截面压缩率的增大而增大,并随着凹槽宽度的减小而增大;凹槽宽度的设计不能过小,两种不同的安装方式下选用O形密封圈的压缩量应有所不同。     

有限元分析肌肉力对胸腰椎运动节段椎间盘压力的影响

目的研究胸腰椎运动节段屈曲时躯干肌力的大小及其对椎间盘压力的影响。方法建立T12-L1-L2运动节段三维有限元模型,通过离体实验验证模型的有效性。T12-L1-L2节段屈曲0°、5°、10°、15°、20°过程中,模拟上身重力(260N)、竖脊肌力和节段间局部肌肉力作用,观察竖脊肌力及椎间盘压力的变化。结果竖脊肌力、椎间盘压力随胸腰椎屈曲角度增大而增大,节段间局部肌肉力可以相应减小竖脊肌力,但会使椎间盘压力增高。如果忽略所有肌肉力的作用,椎间盘压力会发生显著变化。结论脊柱生物力学研究不能忽视肌肉力的作用,节段间局部肌肉力对椎间盘内的压力变化有明显影响。     

T12～L1椎体有限元模型的建立及其爆裂骨折的有限元分析

目的：建立T12～L1椎体三维有限元模型,并应用该模型探讨T12椎体在动态垂直方向冲击负荷下的胸腰结合部爆裂骨折的机制。方法：对1名例行体检的健康成年男性进行CT扫描,得到的数据图片以DICOM格式输出并保存,导入医学三维重建软件MIMICS中进行处理,生成三维实体,并确定单元类型赋予材料属性,然后将实体模型导入ANSYS 10．0有限元软件中,生成胸腰椎三维有限元模型。模型验证后,通过对T12椎体顶部预置的、密度均匀的、坚硬的板块上施加垂直方向上的冲击负荷,分析椎体的应力分布,探讨胸腰椎爆裂骨折的机制。结果：垂直方向上施加载荷后,T12椎体会产生震动;达到最大载荷时,终板会嵌入椎体里,终板的中心部位承受最大应力,应力集中于相应的与终板连接的松质骨的中心部位。结论：垂直方向上施加的载荷达到最大时,终板会嵌入椎体里,终板的中心部位承受最大应力．应力集中于相应的与终板连接的松质骨的中心部位,这可能证实了一种假设：终板核心物质进入椎体,继续进入使得松质骨的脂肪和骨髓被挤出来。当进入椎体的速度大于脂肪和骨髓被挤出的速度时,椎体会突破前方和后方的皮质骨发生爆裂。突发的后皮质骨折,紧接着短暂的碎片进入脊椎管的位置会比最终观察到的位置要深．因为在爆裂的过程中．碎片会退出椎体。     

正视感性经验克服思维障碍——走出学习"加速度减小的加速运动"的困境

在高中物理学习中,我们经常会遇到加速度减小而速度增大的运动。一小球从高空自由下落,与直立的轻质弹簧发生碰撞,在小球到达平衡位置的过程中,由于小球所受的向下的重力不变,而向上的弹力随着小球的下落逐渐增大,但小于重力,所以小球所受的合力方向向下(见图1),大小逐渐减小,因此,加速度减小,但运动速度逐渐增大。许多学生错误地认为加速度减小,速度一定是减小的。在简谐运动中,弹簧振子回到平衡位置的运动过程中,弹簧振子做的也是加速度减小的加速运动。     

种植体-基桩界面结构的三维有限元应力分析

目的研究连接方式对种植体-基桩界面受力的影响。方法利用三维有限元方法,分析比较Spline、外六边、内六边及莫氏锥度连接方式的种植体、基桩及中央螺钉在预负荷、垂直载荷200、500 N及斜向载荷100 N作用下的应力分布情况。结果中央螺钉的最大应力值位于螺钉头部与螺杆交接处;Spline种植体的最大应力值位于突起根部,该连接方式的中央螺钉的应力值高于种植体和基桩;侧向载荷使种植体-基桩连接各部件的应力明显增大。结论Spline连接方式的中央螺钉可以起到弱连接的作用;临床上应尽可能减小种植义齿受到的侧向力,以保证种植体-基桩界面的长期稳定性。     

结晶振动器偏心安装的滚动轴承载荷计算方法

以目前广泛使用的全板簧结晶振动器机构作为研究对象,建立了一种将板簧简化成等效弹簧、考虑振动机构自重和载荷影响、将结晶器载荷看作悬挂重物的动力学模型。以上海重矿连铸技术有限公司生产的结晶器机构为研究对象,运用Matlab编程、Newton法以及四阶Runge Kutta法对所建立的动力学模型进行数值求解,分别研究了偏心轴的偏心量、偏心轴转速、载荷大小等参数变化对偏心安装的滚动轴承载荷的影响规律。当偏心距减小时,轴承上载荷的平均值没有变化,但是幅值减小;当偏心轮转速减小时,轴承上载荷的平均值下降,而其幅值有少量的减少;当载荷变小时,轴承上载荷的平均值变小,而幅值不变。     

股骨三维有限元快速建模及分析

目的探讨运行Ansys命令流文件进行快速建立股骨三维有限元模型并分析的方法。方法采用一侧完整的新鲜成人尸体股骨标本,进行股骨标本初步处理、高速薄层CT扫描（层距0．625mm）、Mask文件编辑、初步三维重建、表面光滑处理、输出股骨三维模型至Ansys11．0,运行Ansys命令流文件完成网格划分,将股骨三维模型输出至Mimics10．01,按照经验公式赋予材料属性,输出已赋材料属性的三维模型至Ansys11．0,完成有限元建模、分析。结果快速完成股骨标本有限元建模并完成简易的有限元分析。结论使用Ansys命令流文件的方法可以提高有限元建模的效率,在完成有限元建模的同时可进行骨骼相关的数字医学分析。     

寰枕融合伴寰枢椎脱位的三维非线性有限元模型的建立和分析

目的 使用有限元技术建立正常寰枕枢椎三维非线性有限元模型及寰枕融合伴寰枢椎脱位三维非线性有限元模型,为上颈椎临床研究提供生物力学方法.方法 对1例27岁男性志愿者CT数据进行有限元分析,建立正常寰枕枢椎三维非线性有限元模型(正常模型).对1例35岁寰枕融合伴寰枢椎脱位男性患者CT数据进行有限元分析,使用计算机模拟其在高...     

下颌第一磨牙静力与冲击下的三维有限元力学分析

目的：研究人体下颌第一磨牙在分别承受静载和冲击载荷下的力学响应.方法：结合三维激光扫描、逆向工程、三维有限元分析等技术,建立了人体下颌第一磨牙的三维有限元模型.研究其在不同加载方案下的全场应力分析,并通过Mohr强度理论对牙体进行了校核.结果：下颌第一磨牙在两种不同载荷下的应力分布基本相同.最大静载荷下牙体硬组织的最大Mohr应力值小于拉伸极限强度.冲击载荷下的牙体硬组织的最大Mohr应力值相当于静载荷下的应力值乘以大于1的冲击系数.结论：对于牙体,冲击载荷下的力学响应比静载荷下的更显著,但牙周膜可以起到缓冲冲击载荷的作用.     

股骨小转子在转子间骨折内固定术中作用的有限元研究

目的建立Evans-Jensen’s I、IIb型股骨转子间骨折的滑动髋螺钉（DHS）、股骨近端防旋髓内钊‘（PFNA）内固定有限元模型,通过4种模型有限元分析、对比研究股骨小转子在该类骨折中的维稳作用和模型中内固定的安全性。方法采集健康成年男性左侧股骨CT图像和DHS、PFNA系统三维数据,建立左侧上段股骨DHS、PFNA内固定模型,设定边界条件以及负荷加载方式,进行有限元运算,研究500N至2000N及其间分级载荷下模型的有限元应力、位移。结果建立了左侧上段股骨Evans．Jensen’SI、IIb型股骨转子间骨折在DHS、PFNA内固定下4种工况的有限元模型,上段股骨模型（长196．777mm,40373节点,216255个单元）以及DHS（7761节点,33699单元）、PFNA（4312节点,18146单元）。4种内固定模型在递增载荷下,模型III内固定器压应力增加幅度较大,2000N下最大压应力为727．256＋34．66,为模型I的1．98倍,超出钛合金钢板强度范围。存分级载荷下模型III的z向位移增加幅度、曲率都明显高于模型I、II、Iv。结论在有限元角度,股骨小转子在股骨转子间骨折内固定手术中具有稳定支持作用,在Evans．Jensen’SIIb型骨折中应用DHS系统进行内固定是不安全的,PFNA是比较理想的内固定器械。     

聚合度对桩核冠桩根联合体抗折力的影响

目的研究不同聚合度对桩核冠桩根联合体抗折性能的影响。方法有机玻璃模拟标准尺寸的上中切牙牙根42个,分为6组,每组7个。用数控机床进行根长12mm,直径6.2mm,桩长8mm,聚合度为0°、3.93°、5.71°、7.48°、11.31°、14.71°的桩道制备。常规铸造桩核修复,用羧酸锌粘固粉粘固于根管内,软衬材料模拟牙周膜,置于生理盐水中浸泡待测。在Instron-4302万能测试机上进行压缩测试,加载速度1mm/min,至桩核松动、脱位或牙根破裂,记录最大载荷。结果聚合度为0°、3.93°、5.71°、7.48°、11.31°、14.71°桩核冠桩根联合体的抗折力分别为0.1225kN、0.1498kN、0.1600kN、0.1893kN、0.1078kN、0.0945kN,不同聚合度组间有显著性差异(P<0.05)。结论聚合度影响桩核冠桩根联合体的抗折力。当颈部剩余牙体组织与颈部桩核尺寸在一定比例范围内时,增大桩核的聚合度可以增大桩核冠桩根联合体的抗折力。     

骨质疏松性腰1椎体有限元模型的建立和应力分析

目的:建立不同载荷下骨质疏松性椎体骨折的有限元模型,研究载荷条件与骨折部位的关系,预测骨折方式。方法:将志愿者T12-L2椎体CT数据导入Mimics软件,建立L1椎体有限元模型,然后导入3-Matic软件建立皮质骨和松质骨模型,再导入Ansys Workbench软件,分别赋予骨质疏松材料属性并划分网格。对模型施加五种不同的载荷,模拟椎体骨折。结果:椎体与皮质骨形变一致,皮质骨较松质骨形变值更大(P=0.042<0.05)。所有载荷中,垂直压力产生最大形变值,扭转载荷最小。压缩负荷导致椎体上终板和椎体中心形变最大,方向向下;前屈、后伸和侧弯均导致椎体前柱周围形变最大,向载荷方向形变,也导致椎体高度丢失;扭转导致椎体前缘形变最大。结论:本研究预测在骨质疏松性椎体骨折情况下,椎体皮质骨较松质骨先发生骨折;垂直压力最容易引发椎体骨折;垂直压力可造成椎体压缩骨折;前屈、后伸和侧弯均可造成椎体爆裂骨折;扭转可造成椎体前缘骨折。     

密封环滑动面变形对润滑性能的影响

建立了机械密封环滑动面变形的几何模型,采用自适应相关函数模拟密封环滑动面的微观表面形貌。结合所模拟的粗糙表面,建立了滑动面变形时的微观流体动压润滑模型,采用有限差分法,运用MATLAB语言进行编程求解,实现了对一定外载荷下滑动面微观流体润滑压力分布和流体膜厚度分布的计算。在此基础上,通过一个具体的实例计算分析,系统研究了滑动面变形和外载荷变化对密封环流体膜厚、摩擦力、发热量、泄漏量等润滑性能的影响规律,得到一系列规律性曲线,并进行了一定的分析说明。     

经皮前路腰骶融合螺钉的有限元分析

目的 利用三维有限元模型初步评价经皮前路腰骶轴向融合(AxiaLIF)螺钉的生物力学性能并临床应用提供依据.方法 利用Unigraphics软件对螺钉进行计算机建模,并且以iges格式导入到有限元分析软件ANSYS中进行有限元建模,根据临床实际将建立好的螺钉有限元模型与从"中国力学虚拟人"模型库中选择的完整人体L5-S1的有限元模型有效整合,分析不同工况下螺钉的应力分布情况.结果 3种工况下螺钉应力峰值:垂直载荷为175.334 Mpa、扭转载荷为183.765 Mpa和侧弯载荷为146.237 Mpa.螺钉总体应力均较小,以椎间融合部为中心,上、下3～5个螺纹内局部应力稍高,应力峰值最高值均位于螺钉注射孔下第一个螺纹内.3种工况之间比较,以扭转载荷下应力为最高,垂直载荷次之,侧弯载荷下螺钉所受应力为最小.结论 腰骶螺钉强度可以满足人体日常垂直压缩,扭转,侧弯等要求,可进行临床进一步应用.     

组配式人工半骨盆假体在步行周期载荷下的有限元分析

目的：利用有限元方法对步行周期动载荷下组配式人工半骨盆假体重建进行受力分析,明确耻骨连接板对重建骨盆应力分布的影响。方法：建立骨盆三维有限元模型,将时间-髋关节接触力曲线导入有限元计算软件Abaqus 6.7中对载荷进行定义,计算步行周期17％, 36％, 43％, 86％共4个特征时间点的von Mises应力分布云图,明确假体系统不同时相下应力集中的位置。通过计算有耻骨连接板和无耻骨连接板两种重建情况下骨盆应力分布差别,计算特征时间点髂骨固定部件的位移、应力数值;比较横向固定螺钉应力,明确耻骨连接板对半骨盆假体稳定性的影响。结果：在整个步行周期下,假体系统应力及位移峰值均出现在单腿负重期,即步行周期的17％～36％。耻骨板可以使步行周期的17％（患侧站立中相）及86％（健侧站立中相）骨盆环应力分布更为均匀,髂骨固定部件在有、无耻骨板重建的情况下应力峰值平均为148.5 MPa及270.1 MPa（P=0.04）;两种情况下,髂骨固定部件绝对位移平均为9.3 mm及11.7 mm（P =0.03）,耻骨板可以降低髂骨固定部件应力水平50％,降低螺钉应力水平24％。半骨盆假体相对于截骨面的相对位移在两种情况下差别没有统计学意义（P =0.41）。结论：半骨盆假体在整个步行周期中稳定性较好,可以满足日常行走功能要求。耻骨板对于整个半骨盆系统的稳定性起着十分重要的作用,可以有效地降低整个系统的应力峰值。