人颞下颌关节CT三维重建及其有限元实体建模

目的：由活体直接获得人颞下颌关节（包括下颌骨、关节盘及关节结节）的三维影像，以建立其三维有限元模型。材料与方法：利用ＡｕｔｏＣＡＤ软件及螺旋ＣＴ扫描技术与三维有限元分析方法相结合，将ＣＴ扫描图像转换为可用于有限元实体建模的数字图像。结果：三维有限元实体模型与螺旋ＣＴ三维重建影像比较，几何相似性与还原性良好，材料构造合理，并由此建立了理想的人颞下颌关节三维有限元模型。结论：在临床实践中，借助于螺旋ＣＴ扫描及Ａｕｔｏ－ＣＡＤ软件在活体建立人颞下颌关节三维有限元模型是切实可行的，结果是满意的。

不同洞型嵌体有限元模型的建立及应力分布初步探讨

目的建立不同近中-牙合面-远中(MOD)洞型嵌体修复上颌前磨牙的计算机三维实体和有限元模型并进行初步应力分析。方法利用片切技术获得牙体原始图片数据,通过三维造型软件Rhino(犀牛)建立嵌体修复的上颌前磨牙三维实体模型,并导入有限元前处理软件Patran中,生成有限元模型。结果建立起包含牙釉质、本质、髓腔以及牙周膜的精细上颌前磨牙三维有限元模型;牙本质应力随嵌体窝洞宽度增大而增大,高嵌体可以改善牙体内部应力集中。结论利用片切技术可以获得较为清晰的断面扫描图片,有助于区分牙体的精细结构;三维造型软件Rhino可以直接读入二维轮廓信息,提高了建模的精度和效率,并且界面友好,易于口腔医师的掌握。

下颌第一磨牙种植修复体的三维实体和有限元模型的建立

目的建立下颌磨牙种植修复体的三维实体和有限元模型,为种植体周围骨的应力分析研究提供模型支持。方法利用CT薄层扫描技术和UG软件的实体建模技术,结合PATRAN有限元分析软件建立不同设计方式种植修复下颌第一磨牙的三维实体和有限元模型。结果快捷、精确地在计算机上建立了单种植体和双种植体方式修复下颌第一磨牙的三维实体和有限元模型,建立的模型可进行准确的力学分析。结论采用CT扫描,辅助UG建模技术,结合Patran软件建立含种植体的牙颌模型,可提高模型的仿真性和建模的高效性。

探讨人颞下颌关节三维有限元的实体建模方法

目的:探讨由活体直接获得人颞下颌关节(包括下颌骨,关节盘及关节结节)的三维影像以建立其三维有限元实体模型的方法。材料与方法:利用Auto-CAD软件及螺旋CT扫描技术与三维有限元分析方法相结合,将CT扫描图像转换为可用于有限元实体建模的数字图像。结果:三维有限元实体模型与螺旋CT三维重建影像比较,几何相似性与还原性良好,材料构造合理,并由此建立了理想的人颞下颌关节三维有限元模型。结论:在临床实践中,借助于螺旋CT扫描及Auto-CAD软件在活体建立人颞下颌关节三维有限元模型是切实可行的,结果是满意的。

Nuss手术矫正漏斗胸过程的数值模拟

目的建立漏斗胸患者前胸廓三维实体模型,进行生物力学有限元分析,为Nuss手术提供可参考的依据,并提出可行的手术方案。方法首先利用Mimics和Geomagic Studio软件的三维造型功能,构建出漏斗胸患者前胸廓三维模型,包括患者前胸廓数据采集,生成点云数据,构建前胸廓三维实体造型;然后利用有限元分析软件ANSYS建立三维有限元模型,共198964个单元,332216个节点,模拟Nuss手术过程,对模型进行生物力学分析。结果完整重现了漏斗胸患者前胸廓的复杂形态,建立了包括肋骨、胸骨体在内的鲜明、直观的漏斗胸患者前胸廓三维有限元模型。结论建立漏斗胸患者前胸廓三维实体模型,进行漏斗胸Nuss手术矫正过程的有限元分析将有助于提高医生Nuss手术矫形的质量。

整体预应力板(梁)柱体系抗震性能研究

通过振动台实验和三维有限元分析两种方法, 对整体预应力板(梁)柱体系模型进行抗震性能研究, 介绍了两种方法所得出的主要结论, 并进行了比较, 在此基础上对该体系的抗震性能做出了评价.

基于CT扫描图像的上颌牙列的三维重建及有限元模型建模研究

目的:研究根据不同的患者,不同的牙列情况,建立基于螺旋CT扫描图像的上颌牙列的三维重建模型和三维有限元模型,为上颌牙列的正畸矫治提供一定的理论指导。方法:选择男女两名自愿者作为建模素材,通过螺旋CT扫描技术得到头部二维CT图像,应用三维影像技术取出含上颌牙列部分图像,对截取图像重建三维模型,最后在ANSYS中建立上颌牙列的三维有限元模型。结果:获得了细致逼真的上颌牙列三维重建影像和三维有限元模型。结论:综合运用CT扫描、三维建模等技术可以获得不同个体的上颌牙列三维有限元模型,为临床上颌牙列的正畸矫治提供一定的理论依据。

不同水深环境下桥梁群桩基础动力特性

强烈地震作用下,水与群桩基础的互相作用问题一直没有得到很好解决。本文使用结构自由振动衰减力锤激励的方法对深水桥梁群桩基础考虑水影响下的动力特性进行了有益的探索与研究。以某深水桥梁群桩基础为工程背景,设计制作试验水池及缩尺比为1/30的九桩模型,介绍了在不同水深环境下进行模态试验的方法;同时利用有限元分析软件ADINA建立了水-结构相互耦合作用的三维实体有限元模型,对其动力特性进行了理论分析。通过比较不同水深环境下结构振动一阶侧弯与扭转阵型的试验与理论分析结果,验证了本文针对群桩基础结构模型所用的自由振动衰减模态试验方法是成功的;在考虑水-结构相互耦合作用后,结构的振型周期延长,频率减小;随着水深增加,结构频率变化越大。

双圆弧弧齿锥齿轮的精确建模及其弯曲强度的有限元分析

利用切齿啮合过程中得到的实际包络的双圆弧弧齿锥齿轮齿面方程,通过三维CAD软件绘制了双圆弧弧齿锥齿轮的实际加工齿面,进而通过此曲面得到了实际加工后的双圆弧弧齿锥齿轮轮齿的三维实体模型。利用CAD软件与有限元分析软件的接口,将所建立轮齿的实体模型导入有限元分析软件,对其进行网格划分。最后对得到的有限元模型施加三组载荷,进行了双圆弧弧齿锥齿轮齿根弯曲应力的有限元分析计算。

高压气藏地层三维出砂预测模型及方法

根据有效应力定律和气体非线性达西定律,建立了应力场和压力场相互作用的三维弹塑性高压气藏地层出砂模型,并运用弹塑性有限元方法进行求解。根据编制的计算程序,研究了射孔井筒附近有效塑性应变、压力和流速的分布规律:最大有效塑性应变位置是在射孔起始部位的上下端;稳定后的压力由远至井筒呈不规则漏斗状,并且气体流速急剧增加,最大值位置是射孔底部。高压气藏地层出砂是由受压力影响的有效应力场控制的,而由于气体的压力敏感性造成的流速急剧增加是出砂的重要诱因。地层压力越高临界生产压力越低,因而越不易出砂。对于高压气藏地层,尽量稳定井底生产压力、保持合理的生产压差、维持较高的地层压力、采用合理的气井工作制度,有助于减小出砂量。

基于内聚力模型的预制混凝土柱数值模拟研究

预制构件连接的界面力学性能是装配式结构研究的关键问题之一。同时为了提高计算效率和反映局部破坏特征,基于内聚力模型建立三维实体单元及纤维梁单元组成的多尺度模型和三维实体单元模型。对两种预制钢筋混凝柱模型进行低周往复加载,将两种模型的数值模拟结果与试验进行对比。结果表明:基于内聚力模型的多尺度模型和三维实体单元模型得到的滞回曲线、破坏现象与试验基本吻合;多尺度模型在计算时间比三维实体单元模型减少近1倍,提高了计算效率,同时也能实现关键部位的精细化分析。为后期研究装配式结构数值模拟提供一定参考。

基于ANSYS二次开发的实体单元模型内力图的实现

当依据规范对结构承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计验算时,需掌握其内力状态。有限单元法对复杂结构进行内力分析有时需要采用空间实体单元,而AN SY S软件不能直接输出实体单元模型的内力图,需另行开发。文中介绍了利用软件后处理中的面操作,通过面积分和矩阵运算并编制APDL宏程序求实体单元模型内力图的方法。给出了4种不同截面形式的连续梁求内力图示例,并对实体单元模型的有限元解与采用三弯矩方程求得的理论解进行了比较。结果表明,文中所述方法可以方便地求得实体单元模型的内力图。

三峡升船机系统动态响应分析

根据三峡升船机最新设计报告,采用有限元软件ANSYS构建了升船机系统有限元模型,包括承船厢、提升钢索、滑轮组、平衡重、厢内水体、驱动机构和刹车机构;通过数值模拟,对升船机系统进行了模态分析及动态响应研究,内容包括升船机系统的流固耦合模态及其在各种工况(起动、刹车、事故)下的动态响应和影响因素分析,如弹簧刚度、误载水深、阻尼、承船厢的位置等。计算结果表明:对于升船机这样一个复杂系统,该文所建立的有限元模型及数值算法是合理的,其结果可为升船机系统整体设计提供必要的参考。

带式输送机三元件固体模型启动过程动态分析

为了更精确地表达带式输送机启动过程的动态特性,将带式输送机划分为若干单元,运用牛顿第二定律对每个离散单元的运动过程进行了描述。同时对三元件固体模型的应力应变响应特性进行了分析,其两者结合起来就构成了动态分析模型。该模型未采用等效弹性模量的概念,而是将输送带的弹性伸长量和由垂度变化所导致的伸长量分离开来,更有助于了解整个动态分析的过程。采用迭代方法对模型进行求解,未涉及到对矩阵的处理,更加符合实际情况。采用三元件固体模型对带式输送机做动态分析建模,为动态分析提供了较好的理论指导。

连续配筋水泥混凝土路面的有限元模型探讨

在分析连续配筋水泥混凝土路面的力学特性,利用有限元方法对连续配筋水泥混凝土路面荷载应力及温度应力进行分析的基础上,建立连续配筋水泥混凝土路面的有限元模型,并运用水泥混凝土路面应力计算程序CP05对其进行验证,其计算结果可靠,说明连续配筋水泥混凝土路面的有限元模型具有一定的实用价值。

瞬态碰撞实验装置缓冲性能仿真

针对质量块—悬臂梁时变力学实验装置,进行了缓冲器方案设计,该缓冲器主要由缸体、活塞、柱塞杆、端盖、弹簧、注油孔、缓冲液、橡胶垫组成,对各零件进行了设计计算,并在CATIA中对缓冲器各个部件以及装配体进行三维实体建模。对缓冲工作过程进行受力分析,建立了基本的运动受力方程,运用Simulink仿真软件对整个缸体内部的运动过程进行建模,得出了各个部件在缓冲过程中的运动曲线,计算结果表明,该设计方案满足缓冲性能要求。对缸体刚强度进行有限元分析,采用ABAQUS软件对缸体进行网格划分,载荷为最大液压阻力,约束为固定缸体与底座的装配平面,得出了最大液压阻力下缸体的位移和应力,从计算结果可以看出,缸体的刚度和强度满足设计要求。

某市地铁3号线隧道几何尺寸及注浆加固效果影响分析

为了减少甚至避免盾构隧道横断面变形超限现象,需提前采取注浆加固控制措施予以控制。文章以穿越淤泥质土层的广东某市在建地铁3号线隧道为对象,针对隧道14~21m不同埋深,采用三维有限元实体模型,对三种不同隧道内径和四种不同管片厚等参数共43个工况进行建模计算,分析隧道几何尺寸及注浆加固效果对隧道横断面变形的影响。

地震作用下混凝土水池结构动力响应研究

钢筋混凝土水池结构在地震作用下发生破坏,将会产生较大的经济损失。通过分析钢筋混凝土水池结构在地震作用下破坏状态的演化,为混凝土水池提供结构抗震安全设计方面的参考依据。周围土体和池内液体在地震作用下,对钢筋混凝土水池结构产生相互作用进而发生破坏。通过建立液固耦合界面,用弹塑性弹簧模拟土体,建立较符合实际的钢筋混凝土水池结构的三维有限元模型。通过模拟地震作用,考虑SSI、FSI双重激励下,水池在地震作用下的响应情况。分析在不同土体,水池壁厚,水池平面投影尺寸等因素的影响下水池的动力响应,总结水池结构在地震作用下破坏规律。研究表明:水池受地震作用时,水池各侧面底部的等效应力峰值对称,并在垂直地震波方向的侧面中部达到最大。水池在坚硬土包围下在地震中位移峰值和等效应力大于软弱土;水池壁厚与水池受到的地震应力和池壁位移成反比;水池蓄水深度与地震波输入方向垂直的池壁等效应力成正比;水池长宽比对侧面池壁应力峰值对水池结构动力学响应影响较大。

基于Pro/E和ANSYS的弯曲梁弹性体有限元分析研究

利用Pro/E强大的设计功能实现了ILF150kg弹性体的三维建模,然后通过Pro/E与ANSYS的连接,可运用有限元方法对弹性体进行应力分析。

高墩大跨连续刚构桥的横向应力分析

以某大桥三跨预应力混凝土变截面连续箱梁桥为背景,采用二维杆系有限元模型,从顶板横向应力方面对该桥的跨中截面尺寸及横向预应力筋配束进行了优化设计。同时采用三维实体有限元模型,对该桥顶板的横向应力结果进行了对比验证分析,证明了对横向应力分析采用闭合框架法的安全合理性,揭示了这种结构的横向应力分布规律,对同类设计及施工有一定的参考价值。