应用三维有限元素法求解小尺度封闭空间低频声传递函数方法的研究

文中详细介绍了如何建立用于求解小尺度封闭空间低频声传递函数的三维有限元素模型。并对两类常用的三维有限元素单元进行了比较。

骨圈对椎弓根钉系统负载影响的三维有限元分析

目的:探讨单枚人体皮质骨圈(allograftfusioncage,AFC)斜植融合术中椎弓根钉系统受力分布,并对临床常见断钉原理进行分析,为临床应用提供理论依据。方法:采用三维有限元方法(finiteelementmethod,FEM),对放置及不放置AFC的脊柱Steffee钢板固定效果进行评估。结果:未放置AFC时Steffee钢板所受最大应力约为放置AFC状态下的4.8倍;椎弓根钉与螺帽交界处所受应力为最大,尤其上位螺钉与靠近椎体侧螺帽交界处是应力值最大点,未放置AFC时椎弓根钉最大应力点约为放置AFC状态下的5.0倍。结论:螺钉与钢板交界区是容易发生断钉的区域,尤其上位螺钉与靠近椎体侧螺帽交界处是最易断钉的部位;椎弓根钉系统放置AFC会明显增强融合节段稳定性,减少断钉等并发症。

椎板钩对椎弓根螺钉系统应力影响的有限元分析

目的:探讨加用椎板钩对椎弓根螺钉系统应力变化的影响,为临床应用提供理论依据。方法:采用有限元分析方法,对椎弓根螺钉系统不加与加用椎板钩,整个系统各处的应力变化进行评估。结果:加钩后整个系统受力点增加,受力更加均匀。临床上容易发生断钉的部位应力显著降低。头、尾侧椎弓根钉根部加钩后轴向应力显著降低,以尾侧钉为著,降低37.08%。头、尾侧钉棒连接处加钩后剪切应力下降明显,头侧下降44.02%,尾侧下降60.71%。结论:椎板钩使得椎弓根螺钉系统应力分散,以尾侧椎弓根钉根部及钉棒连接处为著,从而减少椎弓根螺钉断钉的发生。

三维环境中的双侧向测井响应

对于模拟三维环境中的双侧向测井响应，我们开发出了以有限元法为基础的计算机代码（FEM）。运行这个代码得出的结果与通过解析解和运行二维FEM代码分别得到的结果相一致，证实了三维代码的正确性。所以我们应用三维FEM代码来研究大斜井、水平井、倾斜各向异性地层和裂缝碳酸盐地层中的双侧向测井响应。对于在两层电导围岩层夹一层电阻层构造中的双侧向测井仪，一些人认为随着地层倾斜角度的增大，仪器测得中间一层的视电阻率读数将变代。然而，这种情况不是总正确。视电阻率读数不仅与层厚有关，而且还与电阻层电阻率和围岩层读数将变低。然而，这种情况不是总正确。视电阻率读数不仅与层厚有关，而且还与电阻层电阻率和围岩层电阻率之比的比值有关。在某些情况下，斜地层的倾斜角由0度变化到75度，仪器所测中间电阻层的读数实际上随倾斜角增大而增大。因此，在薄倾斜地层中，不运用计算机模拟而预测深和浅侧向测井仪的响应是困难的。这项研究了也说明了水平井中电阻层的双侧向测井响应。大双侧向测井探头处于电阻层中时，深和浅侧向头测得的读数受到围岩层的强烈影响，即使中间电阻层的层厚有3关，围岩层对深侧向测井的影响仍然很大。地层的各向民是性对双侧向测井的影响较小，甚至在大斜度井中也一样。双侧向测井的视电阻率响应主要由各向异性地层的横向率的大小决定的。同期望的一样，在裂缝构造中，当地层的裂缝隙宽度增大，或是裂缝缝隙中流体电阻率值减小时，视电阻率响都将减小。在某些情况下，一个5米长的裂颖同无限延伸的裂缝相比，它们对双侧向测井仪的作用是一样的，并且仪器对100微米缝隙的探测所显示的厚度有1米宽。当沿着井身身米有5个或更多裂缝时，那么裂缝性地层模拟为各向异性的地层。

油基钻井液环境下电成像仪器对裂缝响应的数值模拟

基于电磁场理论及三维有限元素法,提出一种用于模拟电成像仪器对裂缝响应的算法。该算法适用于电成像仪器在油基钻井液环境下对裂缝(包括水平裂缝、倾斜裂缝和交叉裂缝)响应的数值模拟。当裂缝张开度大于1 mm时,随着裂缝张开度的减小,裂缝处响应值也相应减小,算法对裂缝有较好的分辨效果;算法对裂缝的识别能力受背景地层与裂缝流体电阻率对比度的影响;仿真结果可以清晰地反映裂缝所处地层位置及方位角,对于倾斜裂缝,通过后续处理还可进一步获取裂缝倾角。