关键词： 骨质疏松   生物力学   有限元分析   侧方腰椎椎间融合术  

摘要： 目的探究骨质疏松对侧方入路腰椎椎体间融合术(LLIF)后相邻椎体的生物力学影响。方法本研究以L_(3)~S_(1)为研究对象,模拟LLIF术前及术后的腰椎正常骨密度和骨质疏松状态,建立有限元模型(FEM)。通过赋予FEM不同的材料属性来模拟术后骨质正常有限元模型(NFEM)和骨质疏松的有限元模型(OFEM)。手术节段模拟在L_(4)~L_(5)。对模型施加一个500 N的随动载荷和7.5 N·m的力矩载荷模拟腰椎的屈伸、侧弯、轴向旋转的不同姿态。不同姿态下,计算NFEM和OFEM的邻近节段(L_(3)和S_(1))椎体松质骨和终板的Von Mises力峰值。结果与NFEM组相比,OFEM组的L_(3)松质骨的Von Mises力峰值在前后屈伸、左右侧弯、左右轴向旋转6种姿态下均有明显降低(8%、12%、21%、16%、20%、29%)。观察S_(1)松质骨Von Mises力峰值,OFEM组在后伸、左弯、右弯和右旋的姿态下的Von Mises力峰值增加(49%、17%、25%、14%),在前屈和左旋姿态Von Mises力峰值减小(31%、12%)。与L_(3)松质骨相比,S_(1)松质骨在各姿态下的应力变化方向存在差异。与NFEM组相比,在上述6种姿态下OFEM组的L_(3)下终板的Von Mises力峰值均有明显增加(42.10%、34.13%、30.05%、17.88%、26.50%、24.15%)。与NFEM组相比,OFEM组在前屈、侧弯、轴向旋转姿态的S_(1)上终板的Von Mises力峰值增加(23.25%、0.07%、29.94%、22.69%、32.43%),在后伸姿态下应力降低(5.36%)。与NFEM组比,OFEM组L_(4)~L_(5)节段相邻终板应力峰值大部分有明显增加。结论骨质疏松模型中LLIF术后手术节段临近椎体生物力学发生明显改变,相邻椎体终板应力明显增加,头侧松质骨应力明显降低,而尾侧松质骨应力呈现出增加趋势。

关键词： BFRP   三点弯曲   断裂性能   数值模拟   尺寸效应  

摘要： 为了能够研究玄武岩纤维(BF)掺量对玄武岩纤维增强混凝土(BFRC)缺口梁断裂性能的影响,采用三点弯曲试验和多尺度数值模拟来进行分析研究,对一系列不同尺寸和不同体积掺量玄武岩纤维的缺口梁进行三点弯曲试验,以便能够测得梁体缺口处位移与荷载(F-COMD)的曲线。由F-CMOD曲线计算出断裂能和双K断裂参数,以研究纤维体积分数和梁体尺寸对BFRC开裂性能的影响。通过研究发现,通过增加BF的用量,能够有效提高混凝土的极限荷载和断裂能,尺寸效应对混凝土断裂能基本没有影响。根据两参数断裂理论,启裂韧度具有尺寸效应,并随试件尺寸的增加而增大,而尺寸效应对失稳韧度无显著影响。随着BF掺量的增加,启裂韧度线性增加,失稳韧度随纤维用量的变化而无规律地变化,但高于普通混凝土。此外,开发了基于Mori-Tanaka的均质化算法和基于连续介质渐进损伤理论的多尺度有限元模拟,以评估和预测不同尺寸和纤维体积掺量的BFRC的断裂行为,并且计算结果与试验结果吻合良好。

关键词： 薄壁壳体零件   冲击载荷   有限元分析  

摘要： 传统基于静力学的强度设计方法,不能完全反映薄壁壳体零件在冲击载荷作用下的破坏情况。本文研究薄壁壳体零件在冲击载荷下的破坏形式及其特点,对比准静力学法、直接积分法、大质量直接法和模态叠加法几种常用方法,分析在冲击载荷下薄壁壳体零件的应力分布,为冲击载荷作用下薄壁壳体零件的强度设计提供理论依据。

关键词： 基坑开挖   高铁桥梁   有限元分析   现场监测   运营安全  

摘要： 邻近铁路基坑开挖对铁路桥墩的影响是目前涉铁工程建设极为关注的重难点问题。以南通市江海研发及行政商务中心工程为背景,应用数值分析软件,采用硬化本构模型,考虑桩土相互作用,研究基坑开挖对邻近高铁桥墩的影响。基于现场实测数据,进一步验证计算结果的合理性。研究结果表明:土体硬化本构模型能够较为真实模拟基坑开挖对邻近构筑物变形影响,基坑防护结构施工对高铁桥墩变形影响相对较小,基坑抽水以及开挖对桥墩的变形影响较大。本工程有限元计算结果与现场实测结果较为吻合且远小于规范限值,能够满足高速铁路桥梁安全运营要求。

关键词： 软土   深基坑   支护方法   对比分析   数值模拟  

摘要： 以某软土地基深基坑支护为例,采用有限元模拟的方法建立了灌注桩支护基坑和SMW工法支护基坑计算模型,并将两种不同支护方式下模型的变形和受力进行分析,从可靠性、经济成本以及施工难易方面对基坑支护方式进行了比选。结果表明:从变形、受力和经济成本角度考虑,SMW工法支护方式均优于灌注桩支护方式,且SMW工法支护在施工难易程度和效率方面也优于灌注桩支护,施工过程中可优先采用。

关键词： 有限元   矿用气动单轨吊   承载车   力学分析   振动分析  

摘要： 以DQD20型气动单轨吊承载车为研究对象,建立气动单轨吊承载车的三维立体模型,通过有限元前处理,对承载车进行静力学特性分析,得出其在10倍安全系数载荷下的变形应力云图,并指出危险断面的位置及解决方法;在ANSYS Workbench模态分析模块中对承载车进行了模态分析,得出了承载车1-6阶的振型云图和振动特性,与气动单轨吊的工作频率作对比,得出不会发生共振的结论。

关键词： 三维有限元分析   隐形矫治   拔牙病例   垂直向控制  

摘要： 目的本研究通过三维有限元分析方法,探讨拔牙患者隐形矫治过程中上前牙内收时采取不同压低方式对牙齿移动趋势的影响。方法构建拔除第一前磨牙的上颌牙列三维有限元模型,使用初始位移量评估关闭拔牙间隙时,单纯内收前牙、内收前牙并压低切牙、内收并压低前牙3种不同牙齿移动方式对牙齿位移趋势和平面旋转趋势的影响。结果前牙单纯内收组、前牙内收切牙压低组和前牙压低内收组的中切牙伸长量依次为7.52E-03 mm、6.12E-03 mm、7.52E-03 mm;侧切牙伸长量依次为7.68E-03 mm、-7.92E-03 mm、8.73E-03 mm;尖牙的伸长量依次为1.84E-02 mm、3.26E-02 mm、1.34E-02 mm;第二前磨牙伸长量依次为-4.42E-03 mm、-4,99E-03 mm、-0.90E-03 mm。结论前牙整体内收时通过增加切牙或前牙的压低量可以优化牙齿的移动方式:当对前牙进行整体压低时,后牙平面的角度变化最小,牙弓中段牙齿的倾斜趋势减小;当对切牙进行整体压低时,切牙的相对伸长量最小,尖牙的伸长和远中倾斜趋势增大。但是在推荐的步距范围内,仅通过增加前牙垂直向位移的方式无法实现前牙的整体移动。

关键词： 直流输电系统   晶闸管   电热耦合   共轭梯度法   优化求解  

摘要： 为解决传统求解技术在处理效率和计算成本上的局限问题,针对晶闸管电热应力耦合交互模型,提出一种基于共轭梯度法的高效解析方法。通过优化迭代过程和收敛条件来显著提升求解效率和精度。新的参数选择策略被引入以自动调整算法迭代步长,加快收敛速度,减少计算资源消耗。相比传统求解方法,所提优化方法在求解时间上平均减少10%,求解精度提高8%。这一进展证明自适应共轭梯度法在电热应力耦合模型快速求解中的有效性,可为电力电子设备热管理提供高效、可靠的计算工具。所提方法在多种测试条件下均表现出显著的提升效率和良好的精确度,为晶闸管电热耦合模型的高效求解提供了创新方案,同时对电力电子领域的相关研究具有重要的实践意义。

关键词： 冷镦工艺   齿轮轴   流动应力模型   金属流线   材料损伤  

摘要： 针对一种复杂车用齿轮轴加工困难、产量低、费材、使用性能差等问题,采用冷镦加工工艺进行生产。首先,根据齿轮轴的结构特点初步确定了成形方法、成形工位数及各工位的零件外形;其次,利用Deform-3D软件对拟定工艺的各个工位进行了有限元建模和成形过程仿真。同时,为起到有效的预测和检验作用,通过压缩试验研究了生产材料的室温变形行为,并在Deform-3D中创建了相应的流动应力模型。模拟结果表明:各工位的零件成形结果符合设计要求,外形完整,无缺肉现象,同时成形时金属变形合理,流线情况较好,材料损伤也处于安全范围内,无折叠、开裂等问题。最后,根据制定的工艺完成了齿轮轴的7工位冷镦试验,获得的所有产品的质量均较好,与模拟结果高度吻合,说明新工艺可行、可靠,有效解决了复杂车用齿轮轴的实际生产难题。

关键词： 频域介电谱   油纸绝缘   非均匀老化   变压器   有限元仿真  

摘要： 现有的基于频域介电谱(frequency domain spectroscopy,FDS)的评估方法无法反映热点处的绝缘老化状态,针对此问题,将多目标遗传算法和有限元仿真方法相结合,提出一种“反演模型”以获取变压器高温区域纸绝缘老化信息。构建非均匀老化下油纸绝缘有限元模型,建立不同老化区域油纸绝缘老化状态和FDS数据之间的映射关系。基于测量的油纸绝缘系统的FDS数据,设计多目标遗传算法求解有限元模型中的参数分布。实验结果表明,所提取的有限元仿真模型参数可以很好地表征热点区域绝缘纸的老化状态,在实验室条件下,模型的相对误差小于7%。