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  

摘要： 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。

关键词： 约束混凝土   多螺旋复合箍筋   有限元分析   强度和延性  

摘要： 为了研究新型多螺旋复合箍筋约束混凝土方柱的力学性能,本文在其轴压试验的基础上,采用基于试验提出的约束混凝土本构模型,并利用有限元软件ABAQUS进行数值分析,讨论箍筋间距、箍筋强度、箍筋形式及混凝土强度对约束混凝土方柱轴压性能的影响。结果表明,数值模拟的多螺旋复合箍筋约束混凝土轴压方柱的应力-应变曲线与试验曲线拟合较好,验证了本文所提本构模型的适用性及所建有限元模型的合理性;多螺旋复合箍筋明显提高了约束混凝土方柱的强度和延性性能,约束效果好于传统井字形复合箍筋,且五螺旋复合箍筋的约束效果要好于四螺旋复合箍筋。

关键词： 轻钢龙骨复合外墙   热工性能   有限元分析   防护热箱实验  

摘要： 轻钢龙骨复合外墙由于热桥及多层非均质结构的影响,其传热机理复杂,特别是含空气间层的墙体存在导热、对流、辐射三种热传递方式的耦合效应,其热工性能难以采用传统计算方法进行精确求解。利用有限元软件COMSOL,从基本传热原理出发,对4种不同构造组成的轻钢龙骨复合外墙的热工性能进行多场耦合模拟,并采用防护热箱法对模拟值进行实测验证分析。结果表明:有限元软件COMSOL可以准确可靠地模拟分析出此类复合墙体的热工性能,其模拟值与测试值(偏差在2%以内)具有较高的吻合度;在空气间层内完全填充岩棉类保温材料比50 mm空气间层的保温性能好;粘贴聚乙烯隔热胶带等断热材料可有效改善轻钢龙骨处的热桥效应。

关键词： 钢桁架   有限元分析   变形机理   抗冲击性能   破坏模式  

摘要： 圆钢管桁架在土木工程和海洋工程领域应用较多,除了承受竖向荷载外,还易遭受冲击偶然荷载作用。以偏心质量下抵抗冲击荷载的钢桁架为研究对象,利用LS-DYNA软件建立了节点冲击有限元模型。从破坏特征、冲击响应和耗能能力等方面研究了其抗冲击能力,对冲击次数、冲击速度和钢材屈服强度进行了参数分析,最后基于有限元模拟结果,提出了主管凹陷变形与转角之间的表达式。结果表明:经历多次摆锤冲击后,主管发生严重的凹陷变形,刚度显著降低;冲击速度达到3.0 m·s^(-1)时,冲击力峰值提高了84.8%,冲击区域支管节点发生挤压弯曲破坏,主管凹陷变形是主要的耗能机制。有限元模拟结果可为提高实际钢桁架的抗冲击性能提供参考。

关键词： 圆管带式输送机   弯管段   有限元分析   托辊  

摘要： 以DSJ100/80/2×160圆管带式输送机为研究对象,介绍一种圆管带式输送机弯管段有限元分析方法。该方法以UG软件与ANSYS软件为主要工具。首先,将输送机弯管段相关参数添加到UG软件内,以构建出弯管段三维模型,将三维模型导入到ANSYS软件内,由ANSYS软件划分网格并设置载荷,进而模拟分析了托辊间距、托辊直径、转弯半径、管径对输送带输送性能的影响,确定出输送机弯管段最佳方案,以此为圆管带式输送机弯管段优化设计提供支持。

关键词： 课程思政   思政案例   有限元   控制工程   工科专业课  

摘要： 工科专业课往往具有工程背景强、人文背景弱、数理深度大、政治理论少等课程特点,这些特点导致该类课程难以有机融入课程思政。为解决这一问题,通过以塑造学生正确的人生观、价值观为核心,探索工科专业课教学过程中课程思政有机融入方法,给出了“一中心、二保障、三原则”的工科课程思政建设基本理念,以及“三层次、两反馈、一格局”的具体建设方案,并以“有限元分析及应用”“机械控制工程”两门课程为例开展了实践探索,旨在促使学生专业知识和思想政治水平在潜移默化中同步提高。

关键词： 钢-混组合梁   提拉-叠合法施工   提拉力   力学性能   有限元分析  

摘要： 为研究提拉力布置对采用提拉-叠合法施工的大跨径钢-混组合梁力学性能影响,以沿太行高速公路沁河特大桥工程为依托,运用Midas-Civil有限元软件与控制变量法研究不同首次提拉力与二次提拉力、提拉点数量与间距设置对钢-混组合梁应力、变形、稳定性与桥面板压应力储备的影响,通过变量归一化分析钢-混组合梁对不同因素的敏感程度,选取最优方案并进行现场监测验证施工效果。结果表明:钢梁上缘应力、桥面板应力和成桥挠度对二次提拉力最敏感,敏感度分别为0.61、1.95和0.16。钢梁下缘应力对提拉点数量最敏感,敏感度为0.20。沁河特大桥理论最优预弯度为78%,最终方案为布置5组间距为11 m的提拉点,首次提拉力与二次提拉力分别为1 500 kN与6 500 kN。现场监测结果表明方案实施效果与理论分析一致,现场提拉力布置合理,研究结果可为类似工程提供参考。

关键词： 拓扑优化   股骨柄结构   有限元分析   可靠性  

摘要： 与股骨接触的假体柄是人工髋关节的主要部件,在全髋置换手术中起着重要作用。采用变密度固体各向同性材料惩罚(Solid Isotropic Material with Penalization,SIMP)拓扑优化方法和多尺度的并行拓扑优化方法,分别得到A型和B型两种股骨柄结构,并将股骨柄结构柔度变化幅度作为对比指标,比较了两种股骨柄对载荷方向变化的敏感度。利用有限元方法对A型股骨柄和B型股骨柄进行多工况下所对应股骨的应力分析。研究结果表明,在3种工况下,A型股骨柄和B型股骨柄对股骨的平均应力分别为14.80、22.55、16.94 MPa和10.89、20.92、16.50 MPa。对B型股骨柄进行压力加载试验,试验结果表明,在内侧测点,试验的应变值与仿真值的平均误差为-1682με,平均相对误差为20.3%;在外侧测点,试验的应变值与仿真值的平均误差为1281με,平均相对误差为19.5%。该方法为股骨假体柄结构的可靠性设计提供了有效参考。

关键词： 斜拉桥   桥塔   稳定性   二阶效应   有限元分析   公式算法  

摘要： 南昌洪州大桥主桥为跨度(50+120+252+120+50) m的钢-混凝土组合梁双塔自锚式悬索桥,半漂浮体系。主塔为门式桥塔,采用“昌”字造型,承台以上名义塔高为116.291 m。为研究洪州大桥主塔在压弯作用下的二阶效应与极限承载力,采用开源有限元软件OpenSees建立主塔非线性梁柱单元模型,考虑几何和材料非线性,计算主塔在设计荷载作用下的偏心距增大系数与极限承载力,并对不同配筋情况下,主塔的极限承载力进行计算分析,提出了优化配筋方案并运用于工程实施。进一步地,文章对现行规范中,关于偏心距增大系数计算的合理性做探讨,提出1种适用于大型压弯构件的偏心距增大系数计算方法。相比于原规范公式,文章提出的算法与有限元仿真结果的吻合度更高,可用于超高桥塔等大型压弯构件的设计。

关键词： 可见光通信   空间调制   正交频分复用   径向基函数神经网络   粒子群优化算法  

摘要： 针对径向基函数神经网络(Radial Basis Function Neural Network,RBFNN)参数确定不当时易陷入局部最优的问题,提出一种粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)优化RBFNN的空间调制正交频分复用(Optical Spatial Modulation Orthogonal Frequency Division Multiplexing,O-SM-OFDM)信号检测算法。在离线训练阶段,接收端收集部分信号作为训练集并建立RBFNN模型,利用PSO算法搜索RBFNN的最优宽度值,再将得到的模型用于系统进行在线检测。实验结果表明,PSO-RBFNN算法的误码率性能基本近似于最大似然(Maximum Likelihood,ML)检测算法,优于其他对比检测算法,且计算复杂度在光源数目为32、64及128时相较于ML检测算法分别降低了约39.59%、70.24%及85.24%。