基于改进的Halpin-Tsai模型对颗粒增强复合材料弹性常数预测

为了预测不同形状颗粒增强复合材料的弹性常数,以碳化硅(SiC)颗粒增强环氧树脂为例,建立了不同颗粒形状的代表性体积元(RVE)模型,研究了不同颗粒形状及其体积分数对复合材料弹性常数的影响。通过改进的Halpin-Tsai模型,得出了形状因子与体积分数、颗粒体积和几何因子之间的关系式。有限元模型和改进的Halpin-Tsai模型计算的复合材料弹性常数结果相近,最大误差仅为4%。研究表明,改进的Halpin-Tsai模型可以用于预测碳化硅颗粒增强环氧树脂复合材料的弹性常数。

基于ANSYS的人体膝关节半月板撕裂数值模拟

目的研究半月板在撕裂情况下膝关节应力、应变以及有效表面压力分布的情况。方法基于CT和MR扫描图像数据,使用软件Mimics和ANSYS,应用逆向工程原理建立膝关节的三维有限元模型(包括上、下膝盖骨和半月板),模型中处理忽略关节软骨和韧带。分析和对比健康完整膝关节、内侧半月板"V"字形撕裂膝关节和半月板纵向撕裂膝关节3种模型在承受轴向载荷时的力学响应情况。结果在轴向载荷作用下,健康膝关节半月板要传递大部分压应力载荷,且这些载荷主要集中在半月板中部的横向侧,最大的接触压力出现在半月板中间部分的后方。半月板撕裂时,应力最大的部位出现在撕裂部位周边,且由于撕裂部位的存在,半月板的接触应力分布有显著变化。结论半月板撕裂对膝关节各部件的应力分布和峰值有很大影响,医生可根据半月板的撕裂形状,通过确定半月板上应力集中的位置,有效、准确地确定半月板撕裂患者最需要重点修复治疗的地方。

牙齿充填材料吸湿率损伤数值模拟

通过建立三维有限元单胞模型,考虑界面脱胶损伤效应,对羟基磷灰石颗粒增强Bis-GMA/TEGDMA聚合物在吸湿作用下的损伤场进行了研究。文中建立了3种不同的单胞模型,分别用来研究不同的颗粒含量、粘结强度和吸湿率对界面脱胶损伤的影响,重点放在应力分布形式和应力传递方式。采用有损和无损伤模型预测了牙齿充填材料的杨氏模量和断裂强度,结果显示考虑脱胶损伤时,模拟结果与现有的实验数据相吻合。同时就应力传递屏蔽作用进行了对比研究,并将FCC单胞模型推广,用于预测承受三点弯曲测试的临界载荷。

非机械效应作用下受损牙齿结构数值分析

考虑填充材料特性对受损牙齿结构性能有着非常大的影响,研究聚合收缩和吸湿膨胀耦合作用下牙齿结构的力学特性,为临床医学合理地选择材料提供技术支撑。设计了一个理想化的受损牙齿模型,模型中包括牙釉质、牙本质、充填材料和界面耦合剂,并通过引入损伤变量的方式,来处理牙齿复合材料中颗粒和高分子树脂之间的界面脱落问题,使用通用有限元程序软件包ABAQUS编写用户子程序对材料的损伤行为进行仿真分析,得出在考虑损伤条件下充填材料和界面的刚度对应力和位移的影响结果。分别检测在有损伤和无损伤条件下吸湿作用对聚合固化的补偿效应,并对超吸水性、等吸水性和次吸水性进行比较。通过仿真分析可预测,在应力集中区域会发生界面破坏和牙尖平移。这些损伤作用导致填充物聚合树脂膨胀,因而降低其刚度并产生位移。当考虑收缩和吸湿耦合作用时,充填材料的刚度与应力成反比。受损牙齿界面应力的作用和发展对牙齿修复物使用寿命造成不利影响。

基于MAPLE的拉格朗日插值研究

本文讨论分析了数学计算软件MAPLE在拉格朗日插值中的应用,给出了三个通用拉格朗日插值的MAPLE源程序,其中最简单的只用一条MAPLE程序语句就可完成其插值多项式的计算和数值计算,用例子验证其结果的正确性。

论本科生有限元法教学中编程能力的培养

有限元法已成为工科院校本科力学的必修课。一直以来,在有限元课程的本科教学中都没有把有限元程序编制作为教学重点。本文给出了在Matlab软件平台下的两种编程教学方案以提高学生的有限元编程能力。教学实践表明,两种方案不但能提高学生编写程序的技能还能提高有限元理论学习兴趣。

应用MAPLE求简支梁指定截面的最大剪力

本文阐述了MAPLE在求移动荷载作用下简支梁指定截面最大、最小剪力中的应用,给出其一般计算公式,用数学计算软件MAPLE编程,只需一条MAPLE语句,即可完成其计算,并给出精确值与近似值。

稻草纤维微粒砂浆物理力学性能试验研究

将稻草原材料制成不同粒径的微粒,并分别按不同掺量制成复合砂浆,通过试验得到复合砂浆抗折强度、抗压强度、干缩率以及导热系数变化规律。研究结果表明,稻草纤维微粒能有效改善砂浆物理力学性能,为节能环保起到有效的推动作用。

美国饭店业的绿色环保理念

近期笔者有幸赴美国参加了国家外专局组织的"旅游饭店信息化管理培训班",考察了美国各地的宾馆饭店,感受到美国的饭店业从建设、管理、经营上始终贯穿了"绿色环保、以人为本、人与自然和谐发展"的理念,值得我们林业人和饭店业的关注,具体体现在以下几个方面:

直立式聚丙烯输液袋长径比对输液性能影响的数值研究

研究直立式聚丙烯输液袋(简称直立式输液袋)长径比对袋体输液性能的影响,寻求最佳长径比。针对标示容量为100、250和500mL的三种袋型,分别设置5种不同长径比(1.5∶1、2∶1、3∶1、4∶1和5∶1),采用有限元方法模拟排液过程,研究袋体应力分布、排空率、加药空间及稳定性系数等参数的变化规律。在标示容量一定的条件下,排空率随长径比的增加而逐渐升高,而稳定性系数随长径比的增加而下降。长径比由1.5∶1到5∶1,3种标示容量直立式输液袋排空率的增幅和稳定性系数的降幅分别为:100mL直立式输液袋为20%和49%,250mL直立式输液袋为9%和51%,500mL直立式输液袋为11%和46%。比较而言,排空率增加的幅度远低于稳定性下降的幅度。综合考虑排空率和袋体稳定性,袋体的长径比不宜过大。