关键词： 颈椎融合器   椎间盘退化   颈椎活动度   相邻节段   骨整合   PEEK材料   生物相容性   外部结构  

摘要： 目的聚醚醚酮(PEEK)是融合器常用制备材料,具有良好的力学性能,但生物相容性差,影响骨整合效果。相较之下,钛合金生物相容性好,但刚度大,易导致融合器下沉。本研究旨在设计一款结合钛合金与PEEK两种材料优势的颈椎融合器,并验证其生物力学性能。方法依据健康人体CT扫描数据,重建C3~C7节段颈椎模型。使用PEEK材质的商用ROI-C融合器模型模拟构建C5~C6节段颈椎前路切除融合术(ACDF)手术模型,在前屈、后伸、左右侧弯和扭转工况下,计算分析颈椎融合器与融合器-椎体接触表面应力分布及术后颈椎活动度(ROM)。综合各种工况下融合器应力分布情况,对融合器进行拓扑优化,根据优化模型进行外部结构重新设计并赋予为钛合金材料,内部镂空部分填充为PEEK材料。最终,比较优化后的钛-PEEK颈椎融合器和商用ROI-C融合器在融合器-椎体接触表面应力分布与ROM的变化情况,评估钛-PEEK融合器的生物力学性能。结果与商用ROI-C融合器相比,钛-PEEK融合器的融合器-椎体接触表面应力下降明显,术后手术节段椎体活动能力有所提升。结论钛-PEEK融合器不仅继承了钛合金高生物相容性,降低了融合器下沉风险,还提高了椎体术后活动能力,减少了术后相邻节段椎间盘退化风险,为ACDF手术中融合器选用提供了新的可行性方案。

关键词： 称重传感器   有限元分析   结构参数优化   固有频率  

摘要： 为提升称重传感器的动态响应能力,本文通过结构参数优化仿真调整现有模型关键尺寸,增强其动态性能。首先,建立弹性体的数学模型,通过Matlab仿真其传递函数,研究固有频率与动态响应之间的关系。随后,根据实际工况,完成了弹性体的结构设计,利用ANSYS软件建立了仿真模型,通过静力学和模态仿真获得最大等效应变值和二阶固有频率,为优化设计提供初始方案数据。进一步,利用ANSYS优化设计模块对仿真模型进行了结构参数优化,通过仿真响应曲面分析输入参数对优化目标的影响,并确定了最佳优化方案。仿真优化结果表明:与初始方案相比,优化后的弹性体固有频率提高了1.82%,增强了传感器的动态响应能力和稳定性。

关键词： 土工砂袋   袋体弹性模量   工程特性   有限元  

摘要： 为揭示袋体弹性模量对土工砂袋工程特性的影响,依托实际工程建立有限元数值模型,研究了3种不同袋体弹性模量下土工砂袋的受力与沉降变化,并进行现场试验与工程应用。数值分析显示,在竖向荷载200 kPa作用下,袋体弹性模量低的普通砂袋发生破坏,袋体弹性模量1000 MPa的高强砂袋最大拉力仅为其抗拉强度的27%,而3种不同袋体弹性模量下的土工砂袋沉降值差别不大。现场试验与工程应用表明,袋体弹性模量高的高强砂袋具有实用性,该技术既可减少潮水对项目施工的影响,也大幅节约了人材机等支出,具有先进性与推广价值。研究成果可为土工砂袋设计与施工提供理论指导与技术支撑。

关键词： 大体积混凝土   温度应力场   有限元计算   南新泾泵闸工程  

摘要： 为研究不同工况条件下大体积混凝土温控措施的可行性,开展了大体积混凝土闸底板温度应力场有限元计算分析。以上海南新泾泵闸工程为例,对闸室底板段大体积混凝土不同截面处的温度进行仿真计算,并将成果数据与相应截面的温度实测数据比对,验证模型及参数的准确性。在模型的准确性得到验证之后,以温度为荷载进一步对底板应力进行计算,确定底板拉应力的分布规律。结果表明:有限元计算分析的底板整体受力符合大体积混凝土受力状态分布规律,大体积混凝土闸底板底层浇筑区和两侧齿墙边缘棱角处出现了拉应力集中,可为“内部降温、外部保温”的温控防裂策略提供依据。

关键词： 开关柜   接触不良故障   有限元   耦合仿真   振动特性  

摘要： 为了检测开关柜内部母排接触不良故障,建立简化计算模型,利用有限元法,进行瞬态磁场-结构场耦合仿真,得到正常情况和不同程度接触不良故障状态下母排搭接部位的电流密度分布,并分析母排总电磁力的变化规律,研究正常和故障时外壳表面监测点振动加速度变化情况,得到接触不良故障特征频率响应。结果表明,发生接触不良故障时,母排电磁力大幅减小,导致外壳振动信号减弱,振动加速度100 Hz基频分量幅值最多降低25%,还会产生200 Hz谐波分量。

关键词： 冶金起重机   裂纹   有限元   应变片  

摘要： 为了解决目前冶金起重机端梁角型轴承箱附近存在的裂纹问题,本文通过现场应变片测量实验与有限元计算相结合的方式,分析问题产生的原因。通过计算发现,大车轨道高低差是此处产生裂纹的重要原因。因此本文针对此台起重机提出整改措施,端梁如不能修复或阻止裂纹继续扩大,则报废,同时对大车轨道进行整改,使其高低差符合要求。最后本文对此类型起重机提出预防措施。

关键词： 尾矿坝   有限元   GEO-Studio   渗流计算  

摘要： 该文采用GEO-Studio计算软件建立尾矿坝二维有限元计算模型对尾矿坝进行渗流场计算,计算浸润线埋深与实测浸润线埋深进行对比分析得到采用GEO-Studio计算软件对尾矿坝进行渗流计算的合理性;并对后期尾矿坝加高后渗流进行数值计算,可预测后期尾矿坝渗流规律,为企业安全管理尾矿坝,控制库内水位及干滩长度提供重要参考依据,以确保尾矿坝的安全稳定运行。

关键词： 环状柔性球铰   刚度建模   刚度分析   有限元分析   刚度分析实验  

摘要： 为了降低柔性球铰的加工难度和制造成本,提出了一种环状柔性球铰。对该类型球铰的刚度特性与设计方法进行了研究。利用分割法、数值计算方法、位移矩阵法和位姿变换公式对其进行刚度建模。采用变量唯一的方法分析环状柔性球铰结构参数对其刚度的影响。根据所得的刚度数学模型,采用一组实例进行刚度计算,同时对其进行有限元和刚度实验分析,分析结果表明,有限元和刚度实验分析结果与其理论值最大误差不超过7%,验证了所推导刚度矩阵的正确性和设计方法的有效性,对柔性球铰的设计和力学特性研究具有重要的参考价值。

关键词： 性能劣化   有限元分析   时变啮合刚度   奇异值分解   多元多尺度样本熵  

摘要： 为检测故障齿轮劣化程度并进行有效的程度评估,通过有限元法建立含有正常、裂纹和断齿等3种齿轮状态的二级直齿轮减速器系统模型。首先,分别计算3种状态的齿轮时变啮合刚度,并综合考虑轴承支撑刚度,得到了3种不同状态下的轴承振动响应;其次,引入多元多尺度样本熵(multivariate multiscale sample entropy,简称MMSE)对故障齿轮的劣化程度进行分析;最后,引进奇异值分解(singular value decomposition,简称SVD)算法进行预处理,以达到更好的诊断效果来综合评定故障齿轮生命周期的劣化程度。结果表明:齿轮发生故障时,主要导致时频域信号发生转频调制,时域存在有规律的冲击,频域出现边频带,且分布在输入轴的转频及其倍频和啮频及其倍频处;随着故障程度的增加,劣化越发明显,频率成分也发生改变,致使MMSE值也随之变化,且整体呈单调递减趋势;SVD-MMSE算法能有效地对齿轮故障程度进行判别,降低了噪声对于劣化程度检测准确性的影响。

关键词： 金覆盖层   金质量   金厚度   ICP-AES  

摘要： 随着金价高涨,黄金成为舆论的焦点。市面上金覆盖层产品推陈出新,市占率增加,其检测需求也逐年增大。本实验对金覆盖层产品样品前处理方法进行改进,极大的简化了前处理流程,利用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES法)测定金质量与金层厚度,实验结果表明本实验方法测量结果与国家标准结果相一致。本实验方法不仅操作便捷,且结果准确可靠。