应用MIMICS软件重建寰枢椎有限元几何模型的意义

目的:应用mimics软件建立完善的寰枢椎有限元几何模型,以便进行有限元的生物力学分析。方法:通过CT扫描获取寰枢椎的立体空间结果的图像信息,导入MIMICS软件,通过阈值分析、2D模型处理、calculate3D等步骤处理。结果:获取理想的、完善的有限元几何模型。结论:该软件为更多的临床医生提供了数字模拟手术,并于术前通过三维图像,对病灶的定位和空间关系进行准确的判断。

钢丝绳捻制成形的空间几何模型与有限元分析

根据钢丝绳捻制成形原理 ,在考虑钢丝绳空间几何形状的基础上 ,建立了引入自扭转系数时钢丝绳的几何结构计算模型和钢丝绳捻制成形有限元计算边界条件模型。进而编制了相应的有限元建模程序 ,生成可被ANSYS直接调用的数据文件。分析了钢丝绳一次捻制和二次捻制的加工应力应变变化情况 ,并讨论了自扭转系数对加工应力应变的影响。

几何模型更新法在中厚板平面形状有限元分析中的应用

以LS-DYNA中的几何模型更新方法对中厚板平面形状控制多道次轧制过程进行了有限元分析,在一道次模拟完成之后,对轧制模型进行几何模型更新,调整辊缝值,修改材料属性、边界条件和载荷,建立下一道次轧制模型并进行数值分析。用此模拟计算的中厚板头尾形状变化规律与实测值吻合较好,证明了几何更新方法可有效地用于分析中厚板平面形状的变化规律,为利用单道次轧制模型求解多道次轧制问题提供了新的方法。

股骨下端三维有限元模型反应其真实几何结构的意义

目的:建立股骨下端的三维有限元模型,以期为膝关节三维有限元的建立和研究,提供方法学和研究平台。方法:根据螺旋CT扫描图像,利用Ansys有限元软件的由下向上的点、线、面、体的建模原则,对股骨下端的三维有限元模型进行重建。结果:建立了股骨下端的三维有限元模型。结论:建立了股骨下端的三维有限元模型,该模型能逼真地反应股骨下端的真实几何结构。

“V”型寰枢椎复位内固定器的有限元力学模型分析

目的建立新型寰枢椎复位内固定器的三维有限元模型,并对其进行生物力学分析。方法运用Pro/E 2001和MSC.Patran 2005软件,根据Ni-Ti合金寰枢椎复位内固定器和п型固定钉的设计参数,建立复位器有限元模型,部位约束后给以100N力学加载后计算区域受力的节点范围。结果所建模型外观逼真、几何相似性好,形变应力场主要集中在复位器V型尖端与稳定臂折弯处,其最大应力强度为4.78MPa,有2794个节点范围;V型翼的锐角交汇点处所承受的应力强度次之,达0.31MPa,有1953个节点范围;V型翼的末端受力最小,为1.22×10-3MPa,有1730个节点范围。п形固定钉的应力集中在钉齿中央部位和钉齿尖端两侧,最大应力强度为1.68×10-2MPa,有1146个节点范围。结论复位固定器加载后恢复形变时的受力情况和力学特征完全与Ni-Ti合金材料的形状记忆功能和超弹性特征相适应,能够满足临床需要。

基于多尺度几何有限元模型分析的地铁盾构隧道地震反应研究

本文以武汉地铁为工程背景,以大型商业非线性有限元软件ABAQUS为计算平台,采用黏弹性人工边界避免地震波在土体截断边界上产生的虚假反射。采用混凝土塑性损伤模型模拟隧道管片在地震荷载下的非线性动力响应。采用局部精细化几何隧道管片模型代替原粗糙几何模型,从而建立同时描述结构宏观行为和局部细观行为的多尺度几何有限元模型。本文分析方法可为此类抗震数值分析提供参考。

斜拉索管桥几何非线性分析的三维有限元模型

根据斜拉索管桥的实际结构特点,建立了三维有限元计算模型。针对输送管道的薄壁结构特征,在弹性薄壳理论的基础上,引入Karman挠曲系数以及应力增强系数,建立了曲管单元的计算模型;同时考虑了斜拉索的垂度效应、边界条件等结构参数对斜拉索管桥的影响。结合实例,对恒载作用下斜拉索管桥的结构、几何形状与内力进行了仿真计算,数值计算结果与实测结果吻合,说明应用该有限元模型能够精确进行几何非线性分析。

一种基于STL几何模型的有限元三角形网格的自动生成方法

有限元网格划分是有限元分析的关键技术之一。本文利用CAD软件导出的STL几何模型,用自行开发的几何基本工具库对其进行几何信息提取,然后通过网格优化后,自动生成合格的三角形有限元网格,最后输出商业化有限元分析软件所需的前处理文件,为有限元分析提供了一个快速建模工具。

人体骨骼有限元几何模型的重建

目的 :研究重建人体骨骼结构的有限元几何模型。方法 :通过CT扫描、影像边界记录、定标等方法 ,按照点、线、面、体的顺序重建三维结构 ,并通过有限元分析验证重建模型的有效性。结果 :建立了寰椎骨性结构的有限元模型 ,分析结果证明其在仿真分析中是可行的。结论 :该方法适用于重建人体骨骼结构的有限元几何模型 ,为数字化虚拟人体仿真研究提供了一种可行的建模方法。

几何模型到有限元前处理模型的一种转换方法

一、引言 CAD系统的核心是工程数据库,主要手段是图形。如何通过图形子系统建立的几何模型,进入有限元分析子系统进行有效的分析以及这种连接的效率、灵活和较强的自动处理能力都是一个CAD系统是否实用的重要标志。 JBZ-CADM系统是通过国家七·五科技重点攻关实现的一个集成化的多功能CAD/CAM系统。它的运行环境是Apollo DN工作站。该系统包括了几何构形、分析计算、工程绘图、数控自动编程和数据管理等功能,用于帮助那些专长于应用的软件工程师,

分层土壤中接地装置冲击散流特性的有限元分析模型

冲击电流在分层土壤中的散流过程具有明显的非线性变化特征,从电磁场理论出发,建立了分层土壤结构中接地装置冲击特性分析的有限元模型。在非线性过程的分析中考虑了传导和位移电流,准确地反映了冲击散流的物理过程;针对接地导体与土壤分界面、土壤分层界面的电阻率突变而造成有限元计算不易收敛的问题,采取了具有连续偏导数的平滑阶跃函数进行过渡的方法;在将无限散流空间变换为有限计算区域的问题上,提出了分层结构土壤的几何坐标变换方法,既减少了计算量又保证了计算准确度,并将仿真计算结果与试验结果进行对比分析。结果表明该模型能较好地模拟分层土壤结构中,土壤电离不均匀性和放电通道随机性带来的非线性变化问题,验证了模型的有效性。

无缝钢管张力减径过程的有限元模型开发及应用

为了研究热轧无缝钢管张力减径过程的金属变形,利用组元建模原理,把张力作为相邻机架之间的边界条件,使得张力减径过程分为机架上的轧制变形过程和机架之间的网格再生过程。建立高阶拟合函数来精确描述轧辊孔型曲面,应用摩擦元模型来模拟接触摩擦,并用正割模量法来求解非线性方程组,在上述理论基础上开发张力减径弹塑性有限元模型,利用该模型对某厂张力减径机组进行有限元建模分析。通过与实际轧制结果比较可知,模拟计算与实际轧制的产品断面形状接近,都呈现轻微内六方形状,且壁厚变化规律一致,几何尺寸与实测值吻合良好,表明所开发的钢管张力减径弹塑性有限元模型能够满足工程计算要求,为预测断面形状和终轧尺寸精度提供有效研究手段。

基于Inconel 718车削过程有限元仿真的刀具刃口几何参数优化

基于Third Wave Advant Edge建立二维有限元模型,对镍基高温合金Inconel 718的车削过程进行数值仿真分析,并通过直角车削试验验证仿真模型的精准度;提出了刃口几何参数的优化流程,获得了不同刃口几何参数下的切削温度和应力分布,研究了刀具刃口几何参数对刀具应力及刀具温度的影响,进而对加工镍基合金的刀具刃口参数进行优化。仿真结果表明:在选定后角7°时,粗加工镍基合金Inconel 718的最优前角为6°,最优刃口钝圆半径为60μm;随着刀具前角的增加(0°~10°),切削温度逐渐增加,刀具应力先减小后增加,切屑的高温区逐渐减小,刀具的高应力区逐渐向后刀面扩展;随着刃口钝圆半径的增加(30μm^80μm),刀具温度逐渐增加,温度分布无明显变化,刀具应力先减小后增加,切削刃附近应力集中现象减弱。

基于有限元模型的三维随机纤维材料微结构设计

为研究三维随机纤维材料服役环境下的力学性能,提高热防护系统安全服役性能和结构寿命。利用有限元建模软件,建立三维随机纤维材料微结构模型,研究其面内和厚度两个方向的三维随机纤维材料宏观力学性能与几何参数(纤维方向、纤维长度和纤维直径)的关系,获得了三维随机纤维材料厚度和面内宏观力学性能演化规律。结果表明:三维随机纤维材料内部偏移纤维比重越大,厚度方向压缩强度就越高,面内方向压缩强度就越低;压缩强度随纤维长度增加呈上升趋势,在0.9 mm左右时达到临界值;压缩强度随纤维直径增加呈下降趋势。该研究结果可为三维随机纤维材料制备提供理论基础。

山核桃坚果有限元模型建立及受力分析

针对山核桃果壳完全破裂所需的变形量大于壳仁间隙,用一般的机械挤压方法破壳会造成大量碎仁等问题,利用Pro/E软件建立了山核桃的几何模型,采用有限元分析方法构建了山核桃破壳受力模型,并对山核桃进行了受力模拟与分析。根据不同受力方向和不同载荷下山核桃的应力应变分布情况,确定山核桃壳变形量不大且产生局部裂纹点多、裂纹点易扩展的最佳施力方式,为山核桃破壳取仁设备的研制提供依据。

基于有限元分析的液压缸密封圈磨损分析

液压缸密封圈磨损原因较多,难以通过肉眼直观观察,很难找到直接原因,提出基于有限元的液压缸密封圈磨损量分析方法。基于液压缸密封圈几何模型、材料模型和物理模型,分析了橡胶密封圈在应力和应变上的非线性,通过定义应变密度函数,构建了液压缸密封圈的有限元模型。根据液压缸活塞的密封结构,分析了液压缸活塞的运动特点,利用Archard模型描述密封圈的外观特征变化,通过计算密封圈接触面上任意一点的磨损深度,分析液压缸密封圈的磨损量。试验结果表明,所研究方法可以对液压缸密封圈的裂纹深度与裂纹扩展角度进行有效分析,两项指标的试验分析与实测结果基本一致,裂纹深度的试验分析误差最大值仅为0.002 mm。方法有助于提高液压缸设计的密封可靠性。

穿破甲有限元的几何非线性及物理参数的确定

在现有计算程序的基础上 ,引入有限变形几何框架及大变形条件下的Bodner Partom本构模型。同时 ,利用实验数据确定了材料的物理参数。计算与实验的对比说明 ,所给出的非线性几何计算及物理参数的确定方法可用于穿破甲过程。

可变形B样条曲线曲面模型及其有限元求解

可变形模型对于轮廓提取及表面重建具有重要的意义。表面重建及轮廓提取的过程就是可变形模型在模拟外力的作用下朝着目标轮廓变形的过程。基于B样条的可变形模型结合了几何造型中广泛使用的B样条的优点 ,B样条方法是当前自由曲线和曲面描述中最广为流行的技术 ,作者从拉格朗日动力学方程出发 ,推导了可变形B样条曲线曲面模型的动力学方程。在对动力学方程的有限元求解中 ,对其单元划分及单元矩阵的求解过程进行了研究。通过程序算例 ,验证了有限元求解的有效性。

成年男子足部有限元模型的建立与分析

有限元作为重要的生物力学研究手段,已经被广泛用于足部生物力学的研究。本研究旨在通过对一名成年男子右足进行有限元模型的建立,并用Footscan 1m板足底压力测试系统采集的数据对其可靠性进行验证,从而完善足部有限元模型的构建方法,为今后足部生物力学的研究提供更为有效的数据支撑。研究表明,以此方法建立的足踝部位的有限元模型分析结果与Footscan足底压力数据相比,尽管二者在足底压力分布上存在差异,但足底压力集中部位基本一致。试验结果证明了采用此方法建立有限元模型的可靠性和后期应用的可行性。

车身有限元简化建模与几何清理研究

在建立某款轻型客车的有限元模型过程中,对模型进行了简化,并提出了在有限元建模过程中进行模型简化和几何清理的重要性以及方法与原则。最后将车身试验模态与有限元计算模态进行对比,验证了模型简化的可行性。