流-固耦合作用下小尺寸肾结石引发的输尿管疼痛响应

肾结石引发的输尿管疼痛长期折磨着人类,严重影响着人们的生活质量.然而,目前临床上由于缺乏肾结石与输尿管相互作用的定量分析,泌尿医师无法针对不同患者制定精准的个性化治疗及镇痛方案.针对该问题,以小尺寸肾结石为例,基于耦合Euler-Lagrange(CEL)算法的流-固耦合有限元方法分析了进入输尿管管腔内的小尺寸肾结石与输尿管的相互作用规律,并基于已建立的输尿管疼痛模型,对由输尿管内小尺寸肾结石引发的输尿管疼痛进行了定量化研究.有限元分析结果表明,当结石直径小于输尿管内径时,结石会在输尿管壁蠕动作用下与输尿管发生动态接触,造成输尿管内壁上出现动态应力.随着输尿管壁蠕动幅度增大,结石的移动速度增大,且结石与输尿管接触的概率减小,同时输尿管壁上的接触应力也会降低.将应力结果输入输尿管疼痛模型计算对应的中心传输神经元细胞膜电位,结果表明,疼痛水平随时间的变化与动态应力随时间的变化趋势类似,在应力交替变化的情况下,疼痛程度并不会随应力降为零应力而降低至疼痛阈值以下,表现出疼痛程度与应力水平不对等的特征.该研究所得结果可以结合当前临床上已有的医学影像技术和计算机领域的大数据与人工智能等技术,有望为个性化精准诊断结石患者病况并定量化评估患者疼痛程度,从而制定个性化治疗方案的精准医疗临床策略提供理论基础.

全瓷冠粘接界面缺陷对修复体应力的影响

目的探究当单层全瓷冠修复体与胶层之间存在由于口腔水环境下造成的脱粘以及粘结缺陷时对修复体内部应力分布的影响。方法以二硅酸锂CAD/CAM单层冠为研究对象,进行三维有限元实体建模。利用有限元软件ABAQUS定义瓷冠内表面与胶层上表面的7个脱粘状态(状态1~7),以及2种界面缺陷的情形(情况I、II)。对所建9个模型底部进行完全约束,并在咬合面分别用直径5 mm半球形解析刚体施加600 N竖向载荷以对其进行应力计算。结果在竖向咬合力作用下,瓷冠内部和胶层上表面应力集中主要出现在脱胶边界处以及缺陷的周边。瓷冠内部的第1主应力没有超过其极限抗拉强度,但胶层中的最大拉应力超过粘结剂的极限抗拉强度,即胶层会发生内聚破坏。结论瓷冠内壁的粘结完整在维持瓷冠内部整体应力处于较低水平方面有重要作用,粘结界面处缺陷的存在对瓷冠承载力的影响比单纯脱粘面积的增加对瓷冠承载力造成的影响更加显著。为保障全瓷冠修复体的承载能力,在口腔修复临床实践中更应该注意避免引入粘结缺陷。

不同堆积角度对松散堆积体稳定性影响模拟分析

以碎石土为例,运用有限元ANSYS软件模拟碎石土的堆积角度,采用工程中应用较多的强度折减法研究了不同堆积角度对松散堆积体稳定性的影响,讨论了堆积体位移,应变和应力的变化规律,并拟合分析了安全系数与堆积角度的关系,以供参考。

充液弹性毛细管低温相变的力学分析

充液弹性毛细管广泛存在于生物体(如毛细血管、植物导管等)和工程领域(如微流控冰阀门、制冷系统热管、MEMS微通道谐振器等).低温工作环境中,充液弹性毛细管内部的液柱会发生相变并引发冻胀效应,从而导致管壁的变形、损伤乃至断裂.该文建立并求解了考虑温度梯度、界面张力及液体冻胀作用的弹性毛细管平衡方程,分析了液柱低温相变过程中毛细管壁的径向和环向应力,发现管壁应力分布受热毛细弹性数和冻毛细弹性数的影响,且影响大小跟壁厚相关.该研究不仅有助于理解生物体内充液弹性毛细管冻胀失效机制,还可为MEMS微流控芯片的抗冻胀失效设计提供理论指导.