椎间盘结构异常类型及相关机械载荷与生物力学因素

背景:椎间盘损伤退变的问题已经在很多方面得到研究,许多研究表明椎间盘损伤退变是由机械载荷因素驱动引起,然而,关于椎间盘损伤退变常见表型与机械载荷因素潜在的联系却少有被归纳。目的:归纳已发表文献中椎间盘损伤退变表现出的常见结构异常类型,总结在体外实验研究中导致这些结构异常的机械载荷类型的潜在联系。方法:在PubMed、中国知网和万方数据库中以“Intervertebral disc failure,Intervertebral disc injury,Mechanical load,Mechanical factor,Load factor,Biomechanics”为英文检索词,以“椎间盘结构异常,椎间盘损伤,机械载荷,载荷因素,机械因素,生物力学”为中文检索词,检索椎间盘损伤退变与机械载荷因素相关的文章,按照入选标准和排除标准进行文献筛选,最终纳入88篇文献进行综述。结果与结论:①椎间盘常见结构异常类型包括椎间盘高度下降或椎间盘膨出及骨质增生、纤维环撕裂、椎间盘突出或脱出、终板损伤及许莫氏结节及椎间盘钙化等,其容易受压缩、屈曲、轴向旋转以及复合载荷等机械载荷类型的影响。②压缩载荷主要引起蛋白聚糖含量减少和椎间盘结合水的能力降低,导致椎间盘高度下降或膨出以及椎间盘进一步的损伤退变,另外,过度的压缩载荷对终板的损伤较大。③屈曲载荷和轴向旋转载荷对纤维环的损伤比终板更大,持续长时间或重复的屈曲载荷会导致纤维环撕裂和椎间盘的突出或脱出,而单纯的轴向旋转载荷对椎间盘的损伤较小,只会引起纤维环撕裂。④然而,当不同的载荷类型结合作用时更容易导致椎间盘出现高应力,椎间盘损伤的风险更大。⑤椎间盘的损伤退变呈渐进式的结构破坏,在临床实践中前期的预防和保护尤为重要,未来的组织工程研究可从早期修复椎间盘入手。

在温度和机械载荷作用下活塞应力与变形的三维有限元分析

根据有限元法解得的温度场，利用微机对ω型燃烧室的柴油机活塞进行温度载荷和机械载荷作用下应力和变形的三维有限元分析。单元网格划分中采用了３１８６个节点、２２１０个８节点六面体等参元，将计算输出的各单元形心的六个应力分量换算为三个主应力分量，再选择合适的插值求得各节点的主应力分布。绘制各截面在温度和机械载荷作用下的变形图和三个主应力分量的等应力曲线图。为了评估计算的可靠性，还进行了沿活塞轴线方向的静力校核。

风电机组低电压穿越过程机械载荷特性研究

分析电网电压跌落引起风电机组各主要结构部件机械载荷变化的应力传递过程,通过建立风电机组电气-机械联合仿真模型,仿真研究低电压穿越过程对机械载荷特性的影响。基于低电压穿越期间载荷测试数据,分析低电压穿越期间塔筒机械载荷及其疲劳损伤情况。研究结果表明,低电压穿越过程对风电机组机械载荷特性具有重要影响,尤其是当风力发电机组不具备低电压穿越能力而导致风电机组脱网时。

活塞在温度和机械载荷作用下的应力和变形的有限元分析

应用 Marc有限元分析软件 ,采用 3维有限元法计算柴油机活塞在温度和机械载荷作用下的应力和变形分布情况 ,并在此基础上确定活塞失效的主要位置 。

循环热-机械载荷下螺栓法兰结构的安定性分析

利用通用有限元软件ABAQUS研究了循环温度和恒定机械荷载下螺栓法兰结构的安定性,并探讨了螺栓和法兰的材料属性对安定域的影响,得到了相应的经验设计公式。结果表明,当操作压力小于泄漏压力时,安定极限载荷与操作压力无关,但与螺栓和法兰的热膨胀系数比和弹性模量比有关,并给出了相应的经验公式。本文研究对循环温度和恒定机械载荷下螺栓法兰结构的安定性分析有一定的指导意义。

热-机械载荷下U形对焊接头的安定性

结合非线性叠加法和通用有限元软件ABAQUS研究了内压和温度载荷下U形对焊接头的安定性,探讨了焊缝几何尺寸及焊接材料对压力管道安定性的影响.结果表明,当焊接材料的弹性模量、线膨胀系数和屈服应力与母材相差很大时,在焊接处产生较大的局部应力,可显著影响结构的安定性,而焊接坡口尺寸对安定域影响很小;建立了一种适于工程安定性评估的简化图解法.

热/机械载荷下功能梯度材料矩形厚板的弯曲行为

采用Reddy高阶剪切板理论 ,考虑材料物性参数随坐标和温度变化的特性 ,研究在均匀变化的温度场内功能梯度材料矩形板在面内与横向载荷共同作用下的横向弯曲问题 ,基于一维DQ法和Galerkin技术 ,给出了一对边固支、另对边任意约束时板弯曲问题的半解析解 .以Si3N4/SUS30 4板为例考察了材料组份、温度场、面内载荷及边界约束条件等对功能梯度材料板弯曲行为的影响 .

机械载荷作用下的单边裂纹电热止裂效应分析

用一种新的方法求解出热源功率密度的表达式,定义出电热应力强度因子的概念。推导出电热应力强度因子的表达式,并与外加载荷产生的应力强度因子相叠加,得到了机械载荷和电流共同作用下的应力强度因子。进而得出应力强度因子与断裂准则的关系。通过算例分析证明,电热止裂可以提高金属材料的安全系数。

电磁与机械载荷作用下导电梁式板的超谐波共振

研究了电磁与机械载荷共同作用下梁式薄板的非线性超谐波共振问题.在给出薄板的电磁弹性运动基本方程及电磁力表达式的基础上,推得了横向稳恒磁场和机械载荷共同作用下粱式薄板的振动方程;应用伽辽金积分法,进一步导出了相应的非线性振动控制微分方程.采用多尺度法进行求解,得到了稳态运动下的幅频响应方程.最后,通过算例,给出了相应的幅频响应曲线图和时间历程图,分析了板厚、磁场及激励幅值对系统振动的影响.

风电机组机械载荷测试研究

对风力发电机组机的机械载荷测试进行了介绍,基于国际认证规范、IEC标准以及国内已有相关标准,以100kW风电机组为例,提出了一套适用于我国检测市场的检测流程。详述了机械载荷测试的3个方面,即叶片静载荷测试、电机主轴弯矩和扭矩动态测试以及塔架底部的偏航力矩、俯仰弯矩静态测试,并概述了检测过程中使用的基本检测仪器,为进一步制定我国的认证规范做了一定的准备工作。

机械载荷作用下单边裂纹载流薄板的应力场

采用坐标变换的方式,将单边裂纹载流薄板通电瞬间由温度产生的应力场表达式中的各应力分量分离,并用极坐标进行表示.给出了Ⅰ型穿透裂纹尖端附近的应力场的表达式.最后将温度产生的应力场与单向拉伸载荷作用产生的应力场相叠加,推导出用极坐标表示的机械载荷作用下单边裂纹载流薄板的应力场的表达式,并给出算例.

航空发动机涡轮盘热—机械载荷耦合响应分析研究

发动机热端部件在工作过程中受热———机械载荷的耦合作用,其结构强度分析具有一定的难度,尤其是其热边界条件较难确定。这里针对发动机涡轮盘的换热边界条件进行了分析和简化,计算了涡轮盘的换热系数,并把获得的换热系数应用于涡轮盘的有限元应力分析。采用瞬态分析方法和热———机械耦合算法,计算了该盘在热———机械载荷耦合作用下的响应。

温度/机械载荷作用下高强度刨链裂纹扩展的随机化分析

为了描述温度/机械载荷作用下裂纹扩展速率,基于疲劳和蠕变裂纹扩展的线形叠加模型,提取圆环链的材料参数,引入对数正态随机过程,建立温度/机械交变载荷共同作用下高强度圆环链的裂纹扩展随机模型,采用泰勒级数法获得指定裂纹长度下寿命分布和指定寿命下裂纹长度分析的表达式,并进行刨链裂纹扩展的实验测试研究。结果表明,建立的圆环链随机化模型与试验结果一致。

考虑机械载荷的移动幕帘载荷计算方法研究

移动幕帘是运行于现代开合式建筑之上的新型建筑机械结构。移动幕帘的载荷计算,需要综合考虑建筑结构原有载荷和幕帘机械运动引起的机械载荷。建筑结构设计规范中机械载荷的计算方法说明有欠缺,而机械设计规范中虽然有相关计算方法,但却没有给出直接应用于建筑结构设计中的办法。基于两类设计规范,提出了将机械设计规范中机械载荷的计算方法应用于建筑结构计算中的方法,并应用于实际移动幕帘的结构设计计算中。综合建筑和机械的设计规范,可为今后同类结构的载荷分析组合和结构计算提供参考。

风力电网故障下的机械载荷优化测试分析

风力发电网络受到外界的不确定因素干扰较大,容易产生故障。分析风力电网故障下的电机机械载荷,实现对风力电网的故障诊断。传统方法采用风力电网故障信号采集和特征提取方法,在非线性耦合干扰下对电机机械载荷的测试效果不好。提出一种基于机械载荷线性反馈和谐波抑制的风力电网故障诊断方法,实现对故障下机械载荷优化测试。构建风力电网故障下的机械载荷数据采集和信号生成模型,采用双曲调频信号的自连续小波变换来分析机械载荷的电流信号、差压信号、绝压信号和振动信号,采用机械载荷线性反馈和谐波抑制方法,实现对风力电网故障下机械载荷数据的干扰滤波和特征优化测试,输入到风力电网故障诊断专家系统中,比对故障数据中的可用知识,实现对风力电网故障的准确诊断。仿真结果表明,采用该方法能实现对载荷数据的准确采集和测试,提高风力电网的故障准确诊断性能。

光伏组件动态机械载荷测试研究

针对光伏组件机械载荷测试相关标准和现状,文中主要研究了动态机械载荷测试方法和测试设备。提出了一种气囊法进行动态机械载荷测试的方法,可有效评估光伏组件的可靠性。

机械载荷作用下单边裂纹电热止裂的实验研究

采用实验分析和数值分析的方法,研究分析了在等值拉伸机械载荷作用下的、对带有单边裂纹导电薄板进行电热止裂的止裂效果。并且与文献[1]给出的通电瞬间由温度产生的应力场与机械载荷产生的应力场叠加的理论计算结果进行了比较。通过算例比较,表明了理论分析、数值计算和实验研究结果有较好的一致性。

弹性地基梁在热—机械载荷作用下的非线性响应

基于弹性地基梁在均匀升温及横向均布载荷联合作用下的非线性控制方程,考虑不可移夹紧边界条件,采用打靶法得到了该两点边值问题的数值结果。当横向载荷为零时,成为弹性梁热屈曲问题,给出了不同地基弹性系数的热屈曲平衡路径,结果表明:由于地基的约束作用,弹性梁热屈曲临界升温会明显增加,但不随梁细长比的变化而变化。当横向载荷不为零时,成为弹性梁在热、机械载荷联合作用下的弯曲问题,给出了不同地基弹性系数的弯曲响应。

热—机械载荷联合作用下含裂纹结构弹塑性断裂评定

本文利用新开发的热双重非线性有限元程序,计算了不同材质不同裂纹尺寸下的中心裂纹板试件,在单纯热应力作用下及热(?)机械载荷联合作用下的修正J积分J^0。对各种情况下的J^0变化趋势进行丁探讨,并以此为标准对已有的两种含二次应力的评定方法进行了评价。

有机玻璃受机械载荷作用下破碎痕迹特征研究

通过介绍有机玻璃的物理性质、机械性能,对受机械载荷作用下破碎裂纹特征进行了实验研究,进而归纳出裂纹形态特征及此类痕迹的检验鉴定的方法.