数字化夹板设计及有限元分析

背景:四肢骨折夹板固定是常用的治疗方法,但存在夹板制作无个体化差异,夹板易松脱,患者不能自我调整等弊端。目的:探索数字化夹板的设计方法及有限元分析。方法:通过前臂CT扫描,体表数据提取,逆向建模,修饰,制作出数字化夹板模型,并建立前臂及夹板有限元模型,赋予相应的材料属性及力学加载,通过有限元分析计算肢体总体、骨骼、软组织及夹板最大应力及位移。结果与结论:数字化夹板具有较好的肢体贴服性,对皮肤的压力比较均衡,固定过程中在允许骨折微动的同时较好保持了夹板系统的稳定性。结果表明,通过数字化建模技术可以设计出肢体贴服性强的夹板,并且显示了较好的骨折固定及力学性能。

基于领域划分的逆向参数化建模

近年来,逆向工程中的参数化建模方法成为研究的重要方向。通过对目前应用比较广泛的基于曲面的逆向参数化建模和基于实体特征的逆向参数化建模的方法分别进行了分析,提出了基于领域划分的逆向参数化建模方法,并详细介绍了这种参数化建模方法的优势及其参数化建模的一般流程。以逆向参数化建模软件Geomagic Design X为平台,通过典型实例参数化建模及误差分析验证了该建模方法的优势,为逆向工程的参数化建模提供了一种更加有效、准确的建模方法。

基于设计知识重用的逆向产品创新

逆向建模技术在产品创新设计中起着越来越重要的作用。通过功能分析与形态分析相结合,获取逆向建模所需知识,然后以逆向建模方法创建基于功能-形态-参数的新产品模型,实现了基于设计知识重用的逆向产品创新设计。以Geomagic Studio逆向建模软件和Solid Works软件为平台,通过对手臂夹板进行基于设计知识重用的逆向产品创新,验证了该方法的优势,为产品的逆向创新提供了一种有效的设计方法。

基于形态分析法的逆向参数化建模

近年来,随着逆向工程的发展,逆向参数化建模在产品创新设计中起着越来越重要的作用。通过对形态分析法进行分析、改进,以实现与逆向参数化建模相结合,提出基于形态分析法的逆向参数化建模方法,并详细介绍了这种逆向参数化建模方法的优势及其一般流程。以逆向参数化建模软件Geomagic Design X为平台,通过对电热水器控制板进行基于形态分析的逆向参数化建模及误差分析,验证了该建模方法的优势,为产品的逆向创新设计提供了一种有效的建模方法。

基于边界划分的逆向非特征建模

非特征建模方法是逆向工程中的重要研究内容。通过对目前应用比较广泛的基于探测轮廓线和基于探测曲率的逆向非特征建模的方法分别进行了总结和分析,在此基础上提出了一种基于边界划分的逆向非特征建模,并详细介绍了该方法的一般流程及优势。以逆向建模软件Geomagic Studio为平台,通过对复杂特征的模型进行逆向建模及误差分析,验证了该建模方法的优势,为逆向非特征建模提供了一种新的建模方法。

基于功能需求的专利产品规避设计方法

为了使产品满足市场和顾客的需求,提出将目标专利信息与产品的功能需求相结合的规避设计方法。首先对目标专利的权利要求书进行分析,建立功能结构模型,并调查市场和客户需求。其次运用功能本体知识库,将功能需求与原专利产品模型中的功能进行对比。如果两种对比功能属于同一主类,用需求功能替换原功能模型中的对比功能;反之,将需求功能添加到原功能模型中,实现功能重构,并通过股骨头颈部导向固定装置来验证此方法的可行性。

基于边界划分的人体CAD建模及应用

随着数字医疗的不断发展,对人体CAD模型的创建也提出了更高的需求。通过总结、分析现有逆向建模技术,提出了基于边界划分的逆向非特征建模方法,用于创建人体CAD模型,详细介绍了其建模流程及其优势。并以逆向建模软件Geomagic Studio和Solid Works为平台,分别创建体外和体内的人体CAD模型并进行误差分析及应用,验证了该建模方法的优势,对于实现准确化、个性化的数字医疗具有积极意义。

基于逆向建模元素的个体化医疗器械设计

逆向工程中的参数化建模方法是逆向建模研究的重要方向之一。通过对目前广泛应用的逆向参数化建模方法进行分析,提出了基于逆向建模元素的产品模型设计,将功能分析和形态分析相结合,用于提取建模元素,建立基于功能-形态-参数模型的建模方法,并详细介绍了这种建模方法的优势及其一般流程。同时以逆向参数化建模软件Geomagic Design X为平台,通过典型医疗器械实例的参数化建模验证了该建模方法的优势,为个体化医疗器械逆向建模提供了一种更加有效的建模方法。

基于功能转用的产品创新设计方法

为了降低设计新产品时功能建模的难度,从现有专利的功能模型出发,提出基于功能转用的创新设计方法。首先通过分析设计目标的功能流,获取现有专利为设计源,然后建立其功能模型,对该模型经过泛化组合及细化分解,用于新产品的功能建模,再将功能映射到结构,实现产品的创新设计。最后用红酒包装盒到夹板功能模型的应用实例验证了该方法的可行性。

基于Geomagic studio的3D草图提取与混合建模

目前,逆向工程技术已广泛应用于产品的复制、仿制、改进和创新设计,是消化吸收先进技术和缩短产品设计开发周期的重要技术手段。对逆向工程中现有的曲面重建方法进行了研究,提出一种基于3D草图提取与混合建模的曲面重建新思路。3D草图由截面曲线、边界曲线和特征曲线组成,包含了原始设计意图和详细的曲面重建信息。以Geomagic studio软件为平台,提取了3D草图,然后将3D草图交换至Solid Works中进行正向的参数化曲面重建,为基于逆向工程的复杂曲面重建和再设计提供了一种新的途径。

基于逆向工程的骨水泥间隔器阴模设计

逆向工程技术在人工骨骼的修复与制造中的应用是逆向工程技术研究的一个重要方面。人工关节置换手术日益普及,但关节置换手术后存在感染问题,骨水泥间隔器作为人工关节的暂代物在术后治疗中取得了较好的效果。由于骨水泥硬化速度快及医生制作熟练度等原因,医生制作骨水泥间隔器过程中存在间隔器制作精度低且难以与人体骨骼达到较好的匹配等问题。基于上述问题,提出了以逆向工程为基础的骨水泥间隔器阴模的设计流程,实现其阴模的快速设计,为骨水泥间隔器的制造提供一种简便、高效的方法,并以人体膝关节假体为例,实现整个设计流程。