神经导航术中脑组织变形线弹性模型的建立

目的纠正神经导航手术中的脑组织变形，提高导航手术的精确性。方法通过有限元方法，构建猪脑组织的线弹性模型。在开颅手术中，通过三维激光扫描获取脑皮层表面的变形，以此作为边界条件，驱动模型，模拟全脑变形情况。并以植入猪脑内的聚甲基丙烯酸甲酯微粒为标志点，通过术中实时磁共振扫描获得的脑组织实际变形数据对该模型进行验证。结果该模型的预测误差0．20～1．54mm，平均（0．97±0．44）mm；校正精度56．5％～90．0％，平均（68．0±9．6）％。其中对浅表标志点位移的校正精度高于对深部标志点位移的校正精度[（70．7±9．1）％：（65．4±10．8）％，P〈0．05]。结论模型校正技术是一种简便、快速、可靠的纠正术中脑变形的途径。

土体非线弹性-塑性本构模型

把本质上属于亚弹性本构模型,在岩土工程界广为应用的Duncan-Chang模型与服从Drucker-PragerMohr-Column屈服准则的弹塑性本构模型相结合,推出了非线弹性-塑性的组合本构模型,以克服经典的弹塑性模型不能考虑岩土材料在塑性屈服前的非线性行为以及一般的Duncan-Chang模型不适用于应力水平接近于屈服或破坏状态等缺点。所建议的本构模型简单实用,能较好地综合利用工程地质勘察资料和常规的土工试验数据。针对实际边坡具体地层条件的分析表明,该模型及其非线性析算法的正确性和可行性,而且在岩土工程方面具有广泛的实际应用价值。

基于线弹性模型的脑组织变形矫正系统的初始临床验证

为了提高神经外科手术导航系统(IGNS)的精确度,我们提出了一个基于线弹性模型的脑组织变形矫正系统(BDCS)来预测脑变形误差。在本文的研究中,通过两例肿瘤切除手术病例对本系统的精确度进行验证。使用该系统后,开颅后脑组织的平均位移误差由(4.97±3.53)mm降至(1.00±0.63)mm,平均预测率为(72.27±20.37)%。实验表明,该系统操作方便,快速,预测精度较高,是一种非常有希望应用于临床来矫正脑组织变形的方法。

基于混合物法则根土复合体本构模型的研究

为探究根土复合体的应力-应变关系,将其视为两相体,根系采用线弹性模型,土体采用邓肯-张模型,并考虑根系与土体之间的相对滑移关系,基于混合物法则建立根土复合体本构模型。通过素土与不同含根量的根土复合体三轴压缩试验,得到其应力-应变关系,通过单根拉伸试验得到根系的弹性模量。结果发现,(1)根土复合体的极限主应力差随含根量的增加先增加后减小,含根量0.3%为最优含根量。(2)单根的直径与抗拉力、抗拉强度符合幂函数关系,与弹性模量符合多项式关系。(3)通过反分析的方法,建立滑移关系,得到模型计算值的应力-应变关系,发现模型计算值与试验值的拟合度(R^(2))为0.96。该研究为根土复合体本构模型的建立提供新思路,并为根土复合体的数值分析提供参数。

基于FEA方法的车辆悬架试验台弹性力学模型求解

考虑到整车质量、轴荷转移以及动载冲击,引入等效载荷作为悬架试验台载荷边界条件设置的基本依据,基于线弹性力学理论建立车辆悬架试验台应力应变场分析模型;提出以13节点空间单元作为网格划分的基本单元,采用有限元分析(FEA)求解该模型的数值方法。又在CATIA软件中实现该系统三维虚拟装配建模,进而在ANSYS/Workbench软件平台上得到该系统装配体强刚度分析结果。为悬架理论的实验验证提供了技术基础。

地基计算模型与实例分析

工程人员要想对地基上的梁和板进行深入研究,就必须在掌握基底压力分布的前提下进行地基沉降计算。通常涉及此类计算的,工程人员均需引入地基计算模型来研究土体应力与应变的关系。基于此,本文分别介绍了最简单和最常用的三种线弹性模型的计算方法和计算过程,简要分析了各自的适用范围、优点及不足,并结合工程实例进行计算和比较分析,最后综合评价了这三种计算模型的简易性与适用性、计算方法的复杂程度、计算工作量的大小等,旨在为相关工程人员提供改进思路。

填石路堤中的非线性本构模型

填石路堤的沉降分析是随着我国交通建设的发展而提出的新的工程问题。在填石路堤的变形计算时,除了根据已有经验数据进行预测以外,多是通过对其本构模型进行研究,并在此基础上运用有限元等方法进行分析,得到其应力应变及沉降值,从而指导设计与施工。因此,本构模型的研究是填石路堤变形研究的基础。系统介绍了目前填石路堤有关的本构模型及其研究方法,重点介绍了邓肯-张模型及其在填石路堤沉降分析中的应用前景。

拱坝非线性地震反应分析

本文根据一致粘塑性模型的概念 ,引入应变率的影响 ,将混凝土静态William -Warnke三参数模型改造成一致粘塑性William -Warnke三参数本构模型 ,并用这个模型对某高拱坝进行了非线性地震响应分析 ,与线弹性模型和应变率无关的William -Warnke三参数模型的结果进行了比较 。

鲁地拉重力坝坝基非线性对坝体极限抗震能力的影响研究

本文以鲁地拉水电站重力坝为例,采用线弹性模型和损伤塑性模型研究了重力坝坝基非线性对坝体极限抗震能力的影响,以坝体顶部折坡处的损伤区贯穿为"破坏"依据,计算了坝体"破坏"前所能承受的最大地震荷载。结果表明:地基线弹性模型和非线性模型得到的结果分别为1.6倍设计地震和2.2倍设计地震。对比分析可知,考虑地基非线性影响能够显著降低重力坝坝体折坡处的损伤分布,近而可以更好地模拟坝体结构本身的抗震承载能力。

材料模型对油封唇口接触参数有限元数值分析的影响

为研究橡胶材料Mooney-Rivlin模型和线弹性模型对油封唇口接触有限元分析结果的影响,采用Ansys软件建立了油封的轴对称有限元模型,获得了两种材料模型对应的油封唇口接触压力、接触宽度和径向力等接触参数.结果表明,在一定的过盈量变化范围内,两种材料模型对应的最大接触压力相差值在过盈量为中等时最大,对应的径向力和接触宽度相差值则可以基本忽略;在一定的弹性模量变化范围内,Mooney-Rivlin材料模型对应的唇口接触压力、接触宽度和径向力均高于线弹性材料模型,并且随着弹性模量的增加,两种材料模型对应的唇口接触压力、径向力相差值越大,而接触宽度相差值则略微减小.

混凝土和土的本构模型

正确地确定材料的本构模型是求解连续介质力学问题的前提,随着有限元等数值方法在土木工程设计中的应用日益广泛,如何在不同的状况下合理地选择混凝土和土的本构模型成为急需解决的难题之一. 论文综述了混凝土和土的本构模型,深入地分析了各模型的特征和建立的依据,指出各自的适用性,并对两类材料的本构模型进行了对比分析,为工程设计提供指导.

混凝土弯坡桥沥青铺装系改进型Mohr-Coulomb模型研究

0引言 一般情况下,当铺装系温度不高、车辆荷载不大、车速较高时,沥青铺装系材料处于线弹性阶段,在应用ABAQUS、ANSYS等有限元软件进行数值分析计算时,往往采用线弹性模型较为合理。但是,轴载增加、爬坡车速下降以及弯坡桥上径向切向荷载的骤增,使得线弹性模型难以真正表征混凝土弯坡桥沥青铺装层材料的力学特性。首先,从防水黏结层功能设计、结构受力特性考虑,其主要作用是在沥青铺装层与混凝土桥面或整平层之间传递竖向压应力和水平剪应力,但由于其抗压强度足以抵抗竖向压应力,说明其失效主因是自剪切破坏。

天津地铁1号线某深基坑支护体系稳定性分析

通过选取天津地铁1号线深基坑工程实例,建立支护体系线弹性计算模型和土体本构模型,利用有限元计算方法模拟分析基坑开挖过程中支护体系与周围土体的相互作用关系,分析总结基坑支护结构体刚度、入土深度及支撑轴力的大小对整个支护体系稳定性的影响程度。

不同本构模型对计算防渗墙应力的影响

利用平面有限元对某深厚覆盖层上的高土石坝防渗墙进行应力分析,研究防渗墙混凝土采用线弹性本构模型和非线性弹性本构模型时计算的应力差异,并对比了相同防渗墙高度不同坝高和同一坝高不同防渗墙高度下2种模型对防渗墙应力的影响。分析表明,2种本构模型计算的防渗墙应力变化规律相同,但弹性非线性模型计算的应力比线弹性模型计算结果小。在低应力情况下两者计算值接近,在高应力情况下两者计算值差异较大。防渗墙最大应力随坝高和防渗墙高度的增加而增大,2种模型计算的最大应力的相对误差也随着坝高和防渗墙高度增加而显著增大,且呈线性增大趋势。对坝高或覆盖层厚度较大的情况,防渗墙应力较大,宜采用非线性模型进行计算。

不同模型下的FWD路面模量反算结果分析

通过分析不同荷重等级下的FWD实测弯沉盆,进而比较了实测弯沉盆在反算过程中考虑土基非线性及动荷载因素时对路面各层反算模量的影响,得出三层路面结构的实测弯沉盆基于静力线弹性模型的模量反算结果会高估土基模量,低估基层模量,并解释了原因。

120m直径无缝贮煤筒仓的非线性有限元分析

对120 m直径无缝钢筋混凝土圆形贮煤筒仓进行线性与非线性有限元对比分析。在有限元建模时,考虑了筒仓及地基基础的上下部协同作用。钢筋混凝土筒仓分别采用了线弹性模型和非线性弹塑性损伤模型。得出了环梁、仓壁、桩基础、承台、土体等部位的应力、位移结果。分析发现,线弹性模型各向应力峰值比弹塑性损伤模型大而变形则相反,弹塑性损伤模型更为合理,筒仓薄弱部位位于环梁与下部承台处。

浅议土体常用本构模型

土力学发展近百年，发展出了很多本构模型，本文介绍了常见的几种，对其适用范围也进行了介绍。

基于疲劳损伤的水库混凝土重力坝抗震性优化研究

重力坝被广泛应用于发电、供水等水利工程中,而疲劳损伤情况下的重力坝会引起严重的安全隐患。以云南省昭通渔洞水库为例,通过构建混凝土重力坝线弹性动力模型和混凝土塑性损伤模型,对重力坝进行数值模拟分析。结果表明,在地震波的影响下,重力坝坝顶和坝踵部位分别受到拉力和竖直向应力的影响。设置齿墙宽度为5和20m,20m齿墙宽度时坝基面应力值最小,能有效加强坝体的稳定性。研究结果可为重力坝抗震性研究提供参考。

浮式风机气动-水动-气弹性耦合响应数值模拟

随着海上风电产业的快速发展,大型浮式风机逐渐从概念设计走向工程应用,但仍面临较大的挑战。一方面,在风、浪等环境载荷的作用下,浮式风机的气动载荷和水动力响应之间存在明显的相互干扰作用;另一方面,风力机大型化使得叶片细、长、薄的特点愈发突出,叶片柔性变形十分显著,这会影响到浮式风机的耦合性能。基于两相流CFD求解器naoe⁃FOAM⁃SJTU,结合弹性致动线模型和等效梁理论,建立了浮式风机气动—水动—气弹性耦合响应计算模型,并对规则波和剪切风作用下Spar型浮式风机的气动—水动—气弹性耦合响应进行了数值模拟分析。结果表明,风力机气动载荷使得叶片挥舞变形十分显著,而叶片的扭转变形会明显降低风力机的气动载荷。此外,风力机气动载荷会增大浮式平台的纵荡位移和纵摇角,同时,浮式平台运动响应会导致风力机气动载荷产生大幅度周期性变化。进一步地,叶片结构变形响应会使得浮式风机尾流场的速度损失和湍动能有所降低。

改进线弹性位移不连续模型和结构面弹性模量动力法测试

线弹性位移不连续模型难以准确描述应力波穿过厚度较大的宏观结构面的传播过程,对结构面透射侧的位移分量和应力分量进行多次泰勒展开,建立改进线弹性位移不连续模型,运用原模型和改进模型测试结构面弹性模量,研究阻抗比和结构面厚度对测试误差的影响,研究结果表明:当阻抗比较小时,应选择改进模型,基于反射波的波形差异测试结构面弹性模量;当阻抗比较大时,应选择原模型,基于透射波的波形差异测试结构面弹性模量;数值模拟得到测点振动波形,分析结构面厚度对测试偏差的影响,随结构面厚度增加,基于改进模型反射波波形差异的测试偏差减小,基于原模型透射波波形差异的测试偏差增加,现场试验与数值模拟的结果是一致的。