关键词： 膝关节   有限元计算模型   材料特性   不同年龄段   弹性模量   工程化材料  

摘要： 背景:有限元计算模型作为一种重要的工程分析技术已被广泛应用于生物工程研究的各个领域,然而,很少有文献介绍不同年龄阶段膝关节有限元计算模型每个解剖结构的材料性能,以满足不同的研究目的。目的:在前人膝关节有限元研究的基础上,总结不同年龄阶段膝关节有限元计算模型的材料特性。方法:英文检索词为“Knee,finite element,material selection,ligament injury,osteoarthritis,elderly,children,young people”等,中文检索词为“膝关节,有限元,材料选择,韧带损伤,骨关节炎,老年人,儿童,年轻人”等,分别检索中国知网、PubMed数据库,文献检索时限为1950-2024年,就纳入与排除标准,最终纳入108篇文献进行归纳总结。结果与结论:儿童膝关节骨密度会随着年龄的增长而增加,在成年后达到峰值。中年到老年阶段,膝关节股骨、胫骨、腓骨、髌骨的弹性模量会随着年龄的增加而降低,进而回归到儿童时期的弹性模量。儿童与成年人软骨的弹性模量基本一致,而老年人的软骨弹性模量增大。随着年龄的增长,膝关节韧带的弹性模量会出现一定程度降低,但年轻人与老年人膝关节韧带的弹性模量无显著差异。随着年龄的增长,膝关节半月板机械完整性的丧失会损害组织的生物力学功能,扰乱组织有效承载和传递的各向异性生物力学响应。膝关节有限元建模可以深入了解膝关节的生物力学特性,开发新的植入材料、预测膝关节疾病、改进手术技术,并指导患者康复锻炼。

关键词： 舌骨   舌骨上肌群   吞咽障碍   生物力学   有限元   工程化骨组织  

摘要： 背景:目前对于吞咽障碍的临床研究较多,而吞咽障碍状态对骨骼及舌骨肌群应力影响的研究较少。目的:建立吞咽肌骨三维模型,探讨吞咽运动中舌骨及舌骨上肌群的应力变化。方法:选取1名健康成年男性并拍摄头颈部CT,通过影像数据提取法构建三维模型。根据舌骨的位移情况,设定舌骨的最低位置及最高位置,依次加载舌骨上肌群的肌力,观察生理状态下舌骨上肌群对舌骨的应力影响。通过改变肌肉的材料属性,模拟不同程度吞咽障碍,观察吞咽异常状态下舌骨上肌群的应力变化。结果与结论:①建立了包含C2-C4椎体、部分颞骨、下颌骨、舌骨及下颌舌骨肌-颏舌骨肌的有限元模型,可反映患者吞咽时舌骨位移情况及应力变化。②生理状态下,舌骨上肌群中下颌舌骨肌对舌骨的应力影响最大,其次是二腹肌、颏舌骨肌及茎突舌骨肌。③通过模拟不同程度的吞咽障碍,发现随着吞咽障碍严重程度增加,舌骨上肌群的应力也逐渐增加。④结果说明,舌骨上肌群中下颌舌骨肌及二腹肌对舌骨应力影响较大,提示特定肌肉刺激的重要性。吞咽障碍的加重与舌骨上肌群的应力改变呈正相关,该结果为吞咽障碍的机制研究及临床诊疗提供了生物力学参考。

关键词： Gradient structure   Plasticity gradient   Dislocation density   Strain gradient   Stress gradient   Crystal plasticity finite element  

摘要： Gradient structures (GS) play a crucial role in achieving a balance between strength and plasticity in metals and alloys. However, there is still a lack of understanding of the mechanisms that maintain a plasticity gradient to prevent the premature failure of fine grains in GS materials. In this work, by incorporating experimental data and the Hall-Petch relationship, we develop a size-dependent crystal plasticity model to investigate the deformation mechanisms for enhancing the strength and plasticity in polycrystalline high entropy alloys. The simulations of the GS model align well with the experimental results, exhibiting strong strain and stress gradients to improve the mechanical properties. Under the conditions of significant deformation incompatibility, the strain gradient predominantly drives the enhancement of plasticity mechanisms. As the deformation incompatibility decreases, the stress gradient begins to play a significant role in comparison with the strain gradient. This shift is attributed to the regular variations in dislocation density within different domains. As the grain size gradients and loads decrease, the dislocation density becomes more uniform across the domains, hindering the formation of strong domain boundaries. While this may impede the activation of strain gradients, it facilitates the activation of stress gradients as a supplementary measure. By designing multilayered GS structures to alter the distribution of dislocation density, we can control the activation levels of stress and strain gradients, thereby influencing the plasticity mechanisms and mechanical properties of the material. (sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic). (sic)(sic), (sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic) (sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic)(sic). (sic

关键词： 股骨头坏死   有限元分析   内固定   步态模拟   塌陷风险   预测   研究现状   生物力学  

摘要： 背景:有限元分析是一种广泛应用于工程技术领域的分析手段,但因其对复杂结构同样能做到高精度分析,在骨科领域的应用研究也逐年递增。近10年来,国内外利用有限元分析对股骨头坏死研究取得的成果数不胜数,但是尚缺乏对于当前研究现状和热点趋势的分析。目的:对近年来有限元法应用于股骨头坏死领域的研究现状及热点进行可视化分析。方法:从中国知网(CNKI)及Web of Science数据库中筛选出2014-2023年发表与股骨头坏死有限元分析相关的文章,利用Citespace 6.1.R6可视化分析软件对相关文献的主要研究内容进行归纳,并绘制出年度发文量、作者图谱、共被引文献、热点关键词等科学知识图谱,进行总结概括。结果与结论:①根据相关关键词检索文献后导入Citespace软件,使用软件去重功能去除重复文章后,Web of Science核心合集相关文献385篇,CNKI数据库相关文献149篇;②其中关键词共现分析发现Web of Science数据库近10年间关键词频次排名为:finite element analysis(163次)、femoral head(83次)、arthroplasty(44次)、fixation(40次)、replacement(39次),中心性排名为:finite element method(0.21)、hip joint(0.21)、stability(0.19)、fixation(0.15)、contact pressure(0.15);③CNKI数据库近10年间关键词频次排名为:有限元分析(91次)、生物力学(45次)、股骨头坏死(42次)、股骨颈骨折(33次)、内固定(16次),中心性排名为:内固定(0.45)、3d打印(0.44)、健脾活骨方(0.43)、三维重建(0.42)、股骨头坏死(0.38);④近10年在股骨头坏死领域的研究中,国内外的发展均从“静态”发展为“动态”,整体进程基本上相似,对于步态模型及风险预测研究都较为深入;此外随着国内学者对于中药研究的深入,中医药手段治疗股骨头坏死疗效也得到了很好的验证;而在近10年内医学材料及计算机技术等领域将会成为国内外研究的热点;⑤尽管国内相关领域的研究较为迟缓,仍需更多临床研究验证,但随着国内科技技术的进步,相信国内学者会在未来将股骨头坏死有限元分析真正应用到临床,起到辅助患者个体化治疗、提升远期疗效的作用。

关键词： 节段性骨缺损   Gyroid结构   3D打印   选择性激光熔融   有限元   力学性能  

摘要： 背景:三周期最小表面的多孔结构是最有前景的骨科生物结构之一,其中的Gyroid结构具有高比表面积、高渗透率、均曲率为零等特点。目的:通过有限元分析结合力学压缩实验测试,筛选出与下颌骨松质骨弹性模量范围相匹配的4 mm单胞Gyroid结构TC4仿生骨支架壁厚区间。方法:建立不同壁厚(0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8 mm)4 mm单胞Gyroid结构有限元模型,分析Gyroid结构的等效弹性模量,筛选出与下颌骨松质骨弹性模量范围相匹配的Gyroid结构壁厚区间,壁厚分别为0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7 mm。根据有限元分析筛选结果,以Ti6Al4V为原料,采用选择性激光熔融技术制备不同壁厚的3D打印Gyroid结构试件,进行大颗粒喷砂酸蚀处理,通过力学压缩实验测试试件的弹性模量与抗压强度。结果与结论:(1)有限元分析结果显示,随着壁厚的增加,Gyroid结构的等效弹性模量升高,其中壁厚为0.2-0.7 mm Gyroid结构的等效弹性模量在下颌骨松质骨弹性模量范围内(1.5-4.0 GPa),用于3D打印Gyroid结构试件;(2)力学压缩实验结果显示,随着壁厚的增加,Gyroid结构试件的弹性模量与抗压强度均升高,其中0.3-0.5 mm壁厚Gyroid结构试件的弹性模量在下颌骨松质骨弹性模量范围内,0.3-0.7 mm壁厚Gyroid结构试件的抗压强度符合下颌骨的力学性能;(3)结果显示0.3-0.5 mm壁厚Gyroid结构与下颌骨的弹性模量范围相适应。

关键词： 海水循环泵   循泵   T2000   TXP  

摘要： 某核电厂2号机组发电机额定电功率1060MW,设计有4台6kV海水循环泵,每台海水循环泵有低速和高速两种运行模式,机组正常功率运行时,海水循环泵高速和低速之间可以在线切换而不需要停运海水循环泵。本文分析的缺陷是一台海水循环泵在正常运行过程中,运行信号故障失去,泵本身仍保持运行,没有直接导致机组瞬态。电站基于西门子的T2000系统的设计特点和参数调整进行了处理,没有造成功率波动,成功消除了缺陷,对于DCS系统采用西门子TXP和T2000系统的机组都有一定的借鉴意义。

关键词： 精准红外测温   带电检测   电容型设备   状态检修  

摘要： 随着电力设备的大容量化、高电压化、结构多样化及密封化发展,对常规停电预防性试验而言,由于所采用的方法大多是传统的简易诊断方法,因而显得不太适应,因此,带电检测技术的应用成为一种必然趋势。本文介绍了一起带电检测中发现的典型缺陷,通过红外精准测温、容性设备介质损耗及电容量测试技术,综合分析同一个间隔内多个设备的绝缘状况。通过案例分享,为电容型设备的变电设备状态检修提供技术经验。

关键词： FSAE   车架设计   模态分析   结构优化  

摘要： 车架是汽车各部件的重要载体,对汽车安全性和稳定性等起着非常重要的作用。针对南京工程学院天印泠风车队“泠02”方程式赛车展开研究,利用ANSYS对车架进行拓扑优化及参数分析,得到最佳桁架结构、管件厚度和各工况下的车架强度并进行验证。结果表明,对比原有模型,扭转刚度提高了14.9%,质量下降了12.9%,该结果为大学生方程式赛车(FSAE)的车架研究提供了理论依据和设计指导。

关键词： 石化行业   离心泵   机械故障   振动特征   案例分析  

摘要： 离心泵作为输送流体物料的一种转动设备,因其具备转速高、体积小、效率高、性能平稳、流量均匀、结构简单、运转可靠、方便操作维修等多方面优点,在石油开采、储运、炼制、化工等领域得到了广泛应用。这些泵多为离心式叶片泵,受异常工况、润滑不良因素影响,离心泵运行中会出现多种故障,由于生产的连续性,设备故障会造成经济损失甚至更严重的后果。在离心泵常见的故障中,机械故障的类型繁多,发生频次较高,故障发生后普遍会导致异常的振动,及时发现异常振动并识别故障,采取相对应的措施,是保障生产顺利进行的重要环节。总结离心泵典型机械故障的原因及振动特征,能够为离心泵实际的运行和维护提供解决方法。