关键词： 椎间盘退行性改变   身体姿势   生物力学   有限元分析   椎间盘应力  

摘要： 目的通过有限元模型分析正常轴向载荷下人体不同姿势对腰椎间盘的影响。方法采用多排螺旋CT和MRI对24名健康成年男性腰椎进行扫描,将采集到的腰椎图像数据导入Mimics Research 20.0三维重建软件进行L_(4)、L_(5)椎体及椎间盘模型重建,模型导入有限元分析软件,模拟正常站立、前屈、后伸、扭转、侧弯5种人体不同姿势对L_(4、5)椎间盘应力及应变的影响。结果正常站立时L_(4、5)椎间盘的应力为(85.72±5.74)N,椎间盘应变为0.86±0.08;人体前屈时L_(4、5)椎间盘的应力为(89.53±7.64)N,椎间盘应变为0.85±0.06;人体后伸时L_(4、5)椎间盘的应力为(90.36±6.07)N,椎间盘应变为0.83±0.07;人体侧弯时L_(4、5)椎间盘的应力为(159.06±8.42)N,椎间盘应变为0.59±0.12;人体水平扭转时L_(4、5)椎间盘的应力为(155.76±6.58)N,椎间盘应变为0.62±0.11。人体不同姿势下L_(4、5)椎间盘的应力差异有统计学意义(F=706.260,P<0.001),与人体正常站立、人体前屈、人体后伸时相比,人体扭转、侧弯时L_(4、5)椎间盘的应力更大,差异有统计学意义(P<0.001)。人体不同姿势下L_(4、5)椎间盘的应变差异有统计学意义(F=65.530,P<0.001),与人体正常站立、人体前屈、人体后伸时相比,人体扭转、侧弯时L_(4、5)椎间盘的应变更小,差异有统计学意义(P<0.001)。结论L_(4、5)椎间盘抵抗轴向压缩和前后弯曲的能力大于左右侧弯和水平扭转,人体左右侧弯和水平扭转状态下叠加的载荷更容易引起腰椎间盘损伤。

关键词： 滚压整形   缩径套管   有限元   施工参数   非线性  

摘要： 以液压滚珠整形器和缩径套管为研究对象,基于实际滚珠排布参数,考虑管材非线性及接触非线性,采用有限元分析方法建立滚压整形三维双重非线性有限元模型,研究不同施工参数对整形效果的影响。结果表明:轴向速度增加虽然对于修复后套管的残余应力及整形量影响不大,但会导致套管在整形过程中更容易被损坏,因此轴向速度不应选取过大;当轴向速度为1 mm/s时,对应的最佳转速为0.48 rad/s。

关键词： 跟骨   微创   有限元分析   空心螺钉  

摘要： 目的通过有限元分析研究不同空心螺钉内固定方式在Sanders ⅡB型跟骨骨折的生物力学稳定性。方法在一名志愿者(男性,26岁,身高173 cm,体重70 kg)跟骨CT基础上,通过Mimics 22.0、Geomagic12.0、Solidworks2019、ANSYS Workbench 2022等数字医学软件建立跟骨三维有限元模型,建立Sandres ⅡB型跟骨骨折模型。螺钉分为以下3种:①纵螺钉:自跟骨结节向前部;②横螺钉:自跟骨外侧壁向载距突;③垂直螺钉:自跟骨底部向丘部,垂直于后关节面。螺钉配置方案如下:纵螺钉自跟骨结节上方、中部、下方为进钉点分为上方组、中部组、下方组,再依据双横螺钉+单垂直螺钉、单横螺钉+单垂直螺钉、双横螺钉+无垂直螺钉和单横螺钉+无垂直螺钉的配置方式进一步分为4个亚组,最终得到12个模型(a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l模型)。在后距关节面和中距关节面分别施加420 N和200 N载荷模拟成人单足站立时跟骨受力,分析各个模型的总形变位移,丘部、前部、关节面骨折裂缝相对位移,骨折断端、螺钉的应力峰值。结果i、j模型的总形变位移最低,k、l模型的形变位移最高;其余模型的最大形变位移变化幅度较小。丘部骨折裂缝平均相对位移在上方组最低(0.27 mm),下方组相对较高,其中k、l模型的变异最大;前部骨折裂缝平均相对位移在下方组最小(0.16 mm),其中i、k模型表现最佳;关节面骨折裂缝相对位移在所有模型中均保持在较低水平。上方组模型骨折断端平均应力峰值最低(60.20 MPa),中部组和下方组接近(分别为103.88 MPa和99.76 MPa)。上方组的螺钉平均应力峰值最小(222.77 MPa),下方组k、l模型的平均应力峰值最高,分别达到331.48、349.82 MPa。结论i模型(下置纵螺钉+双横螺钉+单垂直螺钉)在降低总形变位移和前部骨折裂缝相对位移方面具有优势,值得推荐。纵螺钉、垂直螺钉和横螺钉在跟骨骨折固定中承担着不同作用,医生可根据患者需求选择适宜的螺钉配置。

关键词： 有限元   装配式   剪力墙   抗震性能  

摘要： 装配式剪力墙具有生产简单、施工周期短、维修方便、工业化程度高、环境污染小等优点,研究其力学性能和抗震性能对于其有效应用具有重要意义。利用有限元软件建立装配式剪力墙模型,并对不同高宽比、不同轴压比、不同混凝土强度的剪力墙力学性能和抗震性能进行分析。研究结果表明:装配式剪力墙的高宽比越大,墙体延性越好;轴压比和混凝土强度越大,墙体延性越差;装配式剪力墙在满足国家抗震规范的同时,在一定程度上提高了抗震性能。

关键词： 挂板   热处理   有限元分析   金具  

摘要： 选取输电线路中常用的球头挂板和碗头挂板两种挂板金具,应用Deform HT软件对热镀锌铝合金挂板金具热处理过程进行有限元分析。介绍了金具材料热处理的多场耦合理论,分别建立两种挂板的有限元分析模型,对其热处理过程的温度场和应力场变化进行了分析。结果表明:球头挂板和碗头挂板在油冷过程中,降温速率较快,零件整体降温不均衡;球头挂板在淬火阶段应力变化比较剧烈,而且结构连接处应力大于挂板中心区域应力;碗头挂板在热处理过程最后阶段应力较大的位置位于上面碗头与下方连接处以及下方环的中部。研究结果有助于寻找挂板金具热处理过程中的薄弱环节和薄弱部位,可以为相关技术人员提供参考。

关键词： 接收线圈   过电压   无线电能传输系统   状态检测   耦合距离   硬件实验   保障系统   线圈耦合  

摘要： 为了使感应无线电能传输系统能够自主判断二次侧电能接收线圈与二次侧电能发送线圈之间的耦合距离是否满足正常工作的条件,从而避免可能的过电压或过电流故障,保障系统的安全可靠运行,设计了一种仅通过动态检测一次侧电压幅值来判断一次侧线圈和副边线圈耦合状态的方法,可以有效简化系统的设计,硬件实验结果表明所设计的方案是可行的。

关键词： 肱骨近端骨折   Neer分型   髓内钉   锁定钢板   生物力学   有限元分析  

摘要： 背景:髓内钉及锁定钢板治疗肱骨近端骨折在临床中应用广泛,但其内固定方式选择尚未达成共识。目的:通过有限元分析比较髓内钉与锁定钢板治疗两部分及三部分肱骨近端骨折的生物力学稳定性。方法:收集1名志愿者肱骨CT数据,导入Minics 21.0、Geomagic Wrap、SoildWork 2017及Abaqus 2021中,建立两种内固定方式治疗两部分及三部分骨折的有限元模型,分别为A组(髓内钉固定两部分骨折)、B组(锁定钢板固定两部分骨折)、C组(髓内钉固定三部分骨折)、D组(锁定钢板固定三部分骨折),对比分析肱骨及内固定物的应力分布、位移程度及其最大值。结果与结论:①A组模型中肱骨的最大应力及最大位移值最小,D组模型中肱骨的最大应力及最大位移值最大,锁定钢板组应力主要集中在肱骨头内侧下方及螺钉孔区域,而髓内钉组应力主要集中在骨折线周围及肱骨外科颈外侧下方区域,两者位移分布无明显差异,主要集中在肱骨远端;②A组模型中髓内钉的最大应力值最小,D组模型中锁定钢板的最大应力值最大,两种内固定的最大应力均主要集中在肱骨距螺钉及与内固定连接处,锁定钢板的应力云图分布集中,而髓内钉的应力云图分布更均匀;③结果显示,相比于锁定钢板,髓内钉更具有生物力学优势,这种优势在三部分骨折中更明显。

关键词： 嵌入式加固   抗弯性能   CFRP筋   有限元分析  

摘要： 通过有限元软件ABAQUS建立CFRP(碳纤维增强聚合物)筋加固钢筋混凝土梁模型,对加固梁的抗弯性能进行了有限元分析,并分析了不同黏结长度和混凝土强度对加固梁抗弯性能的影响。结果表明,嵌入式加固法可以有效提高构件的承载能力;试件的承载能力随着黏结长度和混凝土强度的增加而提高;CFRP筋的利用率随着黏结长度的增大而增大,不同混凝土强度对CFRP筋利用率影响不大。

关键词： 粘刚加固   位移变形   应力分布   ABAQUS  

摘要： 粘贴钢板加固技术因其施工快速、加固效果好、适应性强、经济效益高等优势,在水利、电力等行业内的结构改造和加固补强等方面被广泛应用。基于有限元分析,针对某水电站厂房楼板局部开挖后所采用的粘贴钢板加固措施进行探讨,结果表明,楼板开挖后,开挖孔洞周边出现明显应力集中现象,孔洞交界处应力最大值增大了57.89%;粘刚加固措施显著提升了楼板结构的稳定性,相较于未加固情况下,楼板最大变形降低幅度可达50%,对于该水电站的楼板改建计划提供了安全保障,亦可为后续相关工程建设起到一定借鉴意义。

关键词： 温度场计算机仿真   回转式FDM挤出喷头   热流密度   热力耦合分析  

摘要： 在熔融沉积成型中,针对动态重新划分网格法描述金属流动变形存在计算复杂且工作量大的问题,提出一种连续挤压成型过程中温度场的有限元分析法。通过采用逐次单元法对熔丝在挤压槽内的应力进行分析,得出铝丝与轮槽各接触面上的热流密度,建立温度场有限元分析的数学模型。采用热流密度等效法对金属流动变形进行数值分析,减少计算时间,提高CPU效率。利用有限元分析软件对挤出喷头中的温度场进行热力耦合模拟仿真,获得在不同转速下挤压槽内温度场分布等值线图。仿真结果表明,熔丝在挤压成型过程中,温度场分布均匀,总体状态稳定,保证了成型质量,改进后程序运算时间减少30.9%,CPU运行效率优化17.3%。