利用3D-BEAM软件对有晃动压力要求的横舱壁的设计初探

本文介绍了在油轮设计初期 ,利用 3D-

3D打印连续纤维增强树脂T型梁的弯曲性能

1中国机械科学研究总院集团有限公司先进成形技术与装备国家重点实验室,北京1000482清华大学机械工程系,北京1000843南京航空航天大学机电学院,南京210016实现基梁于结熔构融的沉轻积量技化、术功的能连化续设纤计维和增制强造树。脂本3D工作打对印筋工高艺0为m梁m结与构5的m制m造的提T供型了梁一打种印新件的在途不径,同该打工印艺参具数有下快的速弯近曲净性成能型进、行可测设计试性实强验,等研优究势了,能打够印基于熔融沉积技术的连续纤维增强树脂3D打印工艺为梁结构的制造提供了一种新的途径,该工艺具有快速近净成型、可设计性强等优势,能够实现梁结构的轻量化、功能化设计和制造。本工作对筋高0 mm与5 mm的T型梁打印件在不同打印参数下的弯曲性能进行测试实验,研究了打印厚度分别为0.7 mm、0.8 mm、0.9 mm时与打印丝束间距分别为0.6 mm、0.7 mm、0.8 mm时T型梁对应的弯曲强度与模量。由于3D打印连续纤维增强树脂材料存在着复杂的破坏模式,本研究运用声发射技术对T型梁的弯曲破坏过程进行测试分析,采用主成分分析法与K-means++聚类算法对采集的过程信号进行损伤分类。结果表明,当打印层厚为0.7~0.9 mm时,随着打印层厚的增加,T型梁的弯曲强度与模量均降低。当打印丝束间距为0.6~0.8 mm时,随着打印丝束间距的增加,T型梁的弯曲强度与模量降低。在T型梁从弯曲载荷加载初始到破坏失效阶段,对应特征信号可以聚类为五类,分别对应五种破坏模式,即基体开裂、层间剥离、纤维与基体脱粘、纤维开裂及纤维断裂,分类结果能够很好地解释弯曲破坏过程。

添加剂调控电化学微流束3D打印

电化学增材制造技术由于成型精度高、孔隙率低、无热应力等优点,在微纳金属结构的制造中受到广泛关注。为提高电化学沉积技术的三维成型能力,提出了一种添加剂调控电化学微流束3D打印微铜结构的方法,并对该工艺参数进行了优化。详细分析了添加剂组分对铜结晶的微观调控作用,通过理论推导得出阴极表面沉积速率,并通过数值模拟探究沉积过程中的能量传递和物质运输。通过Taguchi实验初步筛选出工艺参数范围,并说明其交互作用。在Taguchi实验结果的基础上,通过响应曲面实验进一步缩小工艺参数,并说明各参数之间的影响。最后,以Taguchi和响应曲面实验得出的优化参数,进行不同尺寸微铜柱以及螺旋结构的3D打印,其不同尺寸铜柱的平均表面粗糙度S_(a)为0.065μm,螺旋工件的表面粗糙度S_(a)在0.106~0.159μm。实验结果表明:添加剂调控电化学微液束3D打印技术具有精确制造金属3D复杂结构和部件的能力,具备良好的工程应用潜力。

基于CBCT与3D打印技术对完全性骨埋伏阻生牙患者术后VAS评分、并发症、邻牙功能恢复的影响

目的 探讨基于锥形束CT (CBCT)与3D打印技术对完全性骨埋伏阻生牙患者术后视觉模拟评分法(VAS评分)、并发症和邻牙功能恢复的影响。方法 选取2021年9月至2022年9月洛阳市中心医院收治的130例完全性骨埋伏阻生牙患者纳入研究,按随机数表法1:1配对原则分为观察组和对照组各65例。术前对照组患者经CBCT数据进行3D可视化处理,通过3D可视化模型制定手术方案;观察组患者应用CBCT与3D打印技术,获取实体模型进行术前评估、制定手术计划。比较两组患者的治疗效果、手术时间、术中出血量、牙窝完整性、邻牙松动度;比较两组患者手术前后的VAS评分、肿胀程度、张口受限度、牙齿功能、术中不良反应及术后并发症;随访至术后1个月,评估两组患者的软组织美学效果[红色美学评分(PES)]、满意度和生活质量[口腔健康相关生活质量(OHRQOL)]。结果 观察组患者的治疗优良率为96.92%,明显高于对照组的86.15%,差异有统计学意义(P<0.05);观察组患者术中出血量Ⅲ级占比、邻牙松动度Ⅲ级占比分别为6.15%、0,明显低于对照组的12.31%、6.15%,差异均有统计学意义(P<0.05);观察组患者的手术时间、牙窝完整性分别为(27.82±4.58) min、(2.87±0.42)级,明显优于对照组的(31.04±5.43) min、(3.66±0.24)级,差异均有统计学意义(P<0.05);术后1 d、3 d、7 d,观察组患者的VAS评分分别为(5.22±0.62)分、(3.56±0.78)分、(2.26±0.73)分,明显低于对照组的(6.13±0.64)分、(4.86±0.75)分、(3.41±0.90)分,差异均有统计学意义(P<0.05);术后1 d、3 d、7 d,观察组患者肿胀程度分别为(3.72±1.14) mm、(2.61±0.73) mm、(1.73±0.52) mm,明显小于对照组的(4.42±1.19) mm、(3.58±0.80) mm、(2.39±0.64) mm,差异均有统计学意义(P<0.05);术后1 d、3 d、7 d,观察组患者张口受限度分别为(5.82±1.65) mm、(4.54±1.20) mm、(3.37±0.88) mm,明显小于对照组的(7.26±1.43) mm、(5.63±1.22) mm、(4.25±0.98) mm,差异均有统计学意义(P<0.05);术后1 d、3 d、7 d,观察组患者的牙齿咀嚼功能评分分别为(32.62±4.12)分、(37.41±5.43)分、(41.36±5.61)分,明显高于对照组的(28.81±4.37)分、(31.23±5.25)分、(35.82±5.90)分,差异均有统计学意义(P<0.05);术后1 d、3 d、7 d,观察组患者的语言功能评分分别为(34.96±6.21)分、(40.67±7.23)分、(44.86±6.22)分,明显高于对照组的(30.22±5.79)分、(32.57±5.15)分、(37.58±6.14)分,差异均有统计学意义(P<0.05);术后1 d、3 d、7 d,观察组患者的吞咽功能分别为(34.96±6.21)分、(40.67±7.23)分、(44.86±6.22)分,明显高于对照组的(30.22±5.79)分、(32.57±5.15)分、(37.58±6.14)分,差异均有统计学意义(P<0.05);观察组患者术中不良反应、术后并发症发生率分别为4.62%、18.46%,明显低于对照组的15.38%、35.38%,差异均有统计学意义(P<0.05);术后1个月,观察组患者的PES评分、满意度分别为(10.25±0.51)分、95.38%,明显低于对照组的(8.68±0.43)分、84.62%,而OHRQOL评分为(12.57±1.55)分,明显低于对照组的(15.73±1.50)分,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论 完全性骨埋伏阻生牙应用CBCT与3D实体模型打印技术制定手术计划可提高治疗效果,减轻术后疼痛、肿胀及邻牙松动,促进牙齿功能恢复,且有利于减少术中不良反应、术后并发症,提高患者满意度与生活质量。

乳腺癌放疗应用3D打印补偿膜的摆位误差及安全性影响

目的探讨乳腺癌根治术后放射治疗体表覆盖3D打印补偿膜后的摆位误差及安全性。方法收集滨州医学院附属医院2023年1—6月收治的29例乳腺癌放疗患者,治疗方式分为先后应用3D组织补偿膜两种方法。利用锥形束CT(CBCT)采集的图像分析三维方向上的摆位误差大小并计算计划靶区(PTV)的外放范围,以及急性放射性皮炎的发生率。结果X、Y、Z方向临床靶区(CTV)外扩至PTV边界分别为0.94、0.84、0.52 cm。X轴方向上身体质量指数(BMI)24 kg/m^(2)的摆位误差大于其余两组,差异有统计学意义(P<0.05);Z轴方向上≥28 kg/m^(2)的摆位误差24~28 kg/m^(2)组,差异有统计学意义(P<0.05);X轴方向上首次摆位误差显著小于分次间,差异有统计学意义(P<0.05)。先后应用补偿膜2级放射性皮炎发生率分别为3.45%、13.79%,差异有统计学意义(P<0.05)。结论对于BMI 24 kg/m^(2)的患者要关注X轴方向的摆位。为避免放射性皮炎的发生,尽量在治疗前15次添加补偿膜。

3D-数字减影血管造影联合Innova-计算机断层扫描功能在颅内支架辅助动脉瘤弹簧圈栓塞术后复查中的应用

目的探讨颅内支架辅助动脉瘤弹簧圈栓塞术复查时3D-数字减影血管造影(DSA)联合Innova-计算机断层扫描(CT)的影像学表现对患者术后评估的影响。方法收集2021年1月至2022年12月安徽医科大学第三临床学院/合肥市第三人民医院收治的104例颅内支架辅助动脉瘤弹簧圈栓塞术后复查患者的临床资料,所有患者均行3D-DSA和Innova-CT扫描,由两名神经介入医师对重建后的图像从术后颅内动脉瘤栓塞程度、支架打开情况及重建图像的质量方面进行评估。结果104例颅内支架辅助动脉瘤弹簧圈栓塞术后复查患者均通过3D-DSA联合Innova-CT检查获得了精确、全面的术后评估。两名神经介入医师对术后颅内动脉瘤栓塞程度、颅内动脉瘤支架打开情况的评估分级比较,差异均有统计学意义(P﹤0.05)。Innova-CT图像支架金属丝显影清晰,弹簧圈金属伪影不明显,图像质量显著提高。3D-DSA和Innova-CT的图像质量比较,差异有统计学意义(P﹤0.05)。Kappa检验结果显示,两名神经介入医师评估术后颅内动脉瘤栓塞程度、支架打开情况、铂金标记点、镍钛金属丝、弹簧圈金属伪影的Kappa值均≥0.75,具有较高的一致性。结论Innova-CT在颅内支架辅助动脉瘤弹簧圈栓塞术后复查中,特别是在支架打开情况的显示方面具有独特的优势,可作为3D-DSA的补充检查方式,使检查更加完善,对颅内支架辅助动脉瘤弹簧圈栓塞术后复查情况的评估具有指导作用。

3D影像融合在经颈静脉肝内门体分流术中的应用

目的评估3D影像融合在经颈静脉肝内门体分流(transjugular intrahepatic portosystemic shunt,TIPS)术中的应用价值。方法回顾性分析2018年1月~2021年12月TIPS治疗肝硬化门静脉高压症44例资料。18例术中以3D影像融合引导(影像融合组),即在ARTIS pheno血管造影系统应用Syngo-X-workshop软件将术前肝脏门脉期增强CT与术中锥形束CT图像融合,以融合的3D影像导引TIPS;另26例以术前影像评估及术中间接门静脉造影引导行TIPS手术(常规手术组)。2组性别、年龄、术前Child-Pugh评分、血红蛋白、血清总胆红素、白蛋白、凝血酶原时间、门静脉直径、腹水量及食管胃底静脉曲张严重程度均无统计学差异(P>0.05)。对比2组手术相关数据。结果影像融合组门静脉穿刺次数、手术时间、透视时间、碘对比剂用量及手术射线剂量均显著少于常规手术组[(2.1±1.1)次vs.(4.1±1.8)次,t=-4.428,P=0.000;(88.4±13.7)min vs.(115.2±33.0)min,t=-3.699,P=0.001;(17.7±4.6)min vs.(26.6±12.0)min,t=-2.986,P=0.005;(88.3±19.2)ml vs.(111.0±23.5)ml,t=-3.373,P=0.002;(655.3±128.5)mGy vs.(971.7±381.5)mGy,t=-3.920,P=0.000]。结论3D影像融合用于TIPS安全、可行,可提高TIPS术中门静脉穿刺成功率,减少射线暴露和碘对比剂用量。

3D机器人系统锥形束计算机断层成像在颈椎成像中的应用价值

目的:通过与常规X线摄影和CT进行比较,探讨Siemens双悬吊3D机器人系统(Multitom RAX)锥形束计算机断层成像(CBCT)在颈椎检查中的临床应用价值。方法:回顾性将在本院骨科就诊且因疑似颈椎疾病而分别行正侧位X线摄影(A组)、颈椎CT(B组)或3D RAX CBCT(C组)检查的60例患者纳入本研究。基于3组图像,测量每例患者颈椎解剖学参数,包括枕颈角(OC_(2)A)、第1胸椎倾斜角(T_(1)SA)、C_(2)与C_(7)矢状面轴向距离(cSVA)及颈椎前凸角(CL),并采用4级评分法评估图像质量。计算各组的辐射剂量,包括容积剂量指数(CTDI)、剂量长度乘积(DLP)和剂量面积乘积(DAP)。对3组的各项解剖学参数的测量结果、图像质量及辐射剂量指标进行比较。结果:A、C两组的OC_(2)A、CL及cSVA分别为18.29°±6.73°、10.52°±12.53°、(26.77±10.33)mm及18.14°±7.23°、10.54°±11.08°、(27.07±9.26)mm,两组间差异均无统计学意义(P>0.05);B组的OC_(2)A、CL及cSVA分别为14.78°±6.98°、3.32°±13.70°和(21.92±8.85)mm,与A、C两组间的差异均有统计学意义(P<0.05)。三组之间图像质量主观评分(A组:2.5±0.65、B组:3.72±0.45、C组:3.52±0.62)的差异有统计学意义(P<0.05)。C组的剂量长度乘积(DLP)较B组降低了54.6%,较A组DAP增大了86.9%,差异均有统计学意义(P<0.001)。结论:颈椎检查时,采用3D机器人系统CBCT较常规X线能提供质量更高的图像且相比CT有更精准的站立位测量数据及更低的辐射剂量,能为临床提供更精准、更有价值的测量参数。

基于三点开口梁弯曲试验分析3D端钩钢纤维混凝土抗弯性能

选用7种不同3D端钩钢纤维掺量的混凝土开口梁构件为研究对象进行了三点弯曲试验,结合数字图像相关(DIC)技术研究了不同3D端钩钢纤维掺量对混凝土开口梁构件抗弯性能的影响。结果表明,3D端钩钢纤维混凝土开口梁构件具有优异的抗弯韧性,其荷载-裂缝开口位移(CMOD)曲线有两个峰值,除3D端钩钢纤维掺量为25 kg/m^(3)的构件的第二峰值与第一峰值之比为0.91外,其他含3D端钩钢纤维构件的第二峰值与第一峰值之比均大于1。基于分析得到了不同3D端钩钢纤维掺量下混凝土开口梁构件的CMOD-挠度关系以及耗散能分布情况。根据DIC数据分析结果,验证了平截面假定在不同3D端钩钢纤维掺量下混凝土开口梁构件抗弯分析中的适用性,并得出了弯曲过程中中性轴位置的变化规律。基于3D端钩钢纤维的拉拔过程分析了3D端钩钢纤维混凝土的拉伸与弯曲破坏机理。

基于3D扫描的工字型曲梁焊接变形分析

文中将对焊接残余变形对工字型曲梁的影响进行研究,基于3D扫描技术对工字型钢曲梁焊接前后的实体模型进行点云数据的采集,然后利用Geomagic软件对点云数据进行封装成模,并基于分析焊接后的残余变形分布情况。然后将模型导入有限元软件ABAQUS,对焊接后的曲梁模型进行三点加载的数值模拟分析,模拟结果与试验较为吻合,随后分析了残余变形对曲梁承载力的影响。试验及有限元结果表明,3D扫描技术可以真实还原构件变形情况;焊接产生的残余变形对曲梁承载力有一定的影响。

3D正态分布变换在多波束自动校准中的应用

多波束测深数据存在横摇误差、纵摇误差、艏摇误差等,需进行校准。当前主要采用商业软件Caris进行人工手动校准,自动校准主要采用迭代最邻近算法等。针对Caris需要人工干预以及ICP容易陷入局部循环的缺陷,采用3D正态分布变换的配准方式,通过建立联合概率密度函数,采用似然函数建立匹配点云与目标点云之间转换关系。利用Hessian矩阵和梯度向量求最优化转换参数,完成多波束条带的自动校准。本文结合Caris中的人工配准结果,通过对3D-NDT算法匹配效果进行对比分析,验证了文中算法在平坦地区、斜坡区域等多种地形中都取得了更优的匹配效果,为实现多波束自动校准提供了重要的算法依据。

大规模3D MIMO半波天线阵列小型化研究

大规模3D MIMO半波天线的小型化研究一直是一个热门课题,尤其在5G时代。通过天线基础理论和FDTD仿真,证明在阵列阵元间填充介质和缩小阵元间距后,同样可以获得理想的波束赋形效果。同时还研究了阵元间距与填充介质参数的关系,提出了2种在阵元间填充介质的方式方法,证明了大规模3D MIMO半波天线小型化的可行性和实用性,具有一定的研发和推广价值。

预应力锚索框架作用下附加应力的FLAC^(3D)模拟

研究预应力锚索框架与岩土体的相互作用机理及施加预应力产生的附加应力 ,以福建省漳 (州 )龙 (岩 )高速公路和溪段 K63 +73 0～ 95 0与 K64+690～ 790边坡的锚索框架加固为工程实例 ,在对预应力锚索框架结构力学作用机理分析的基础上 ,建立相应的三维地质力学模型 ,应用 FLAC3D快速拉格郎日差分程序对此进行数值模拟 。

大视场线阵推扫激光3D成像雷达光束整形

针对传统光束整形的窄带激光束能量主要集中在光束的中间部分,这种能量分布近似于高斯分布,无法满足大视场线阵推扫激光3D成像雷达的技术要求。本文提出一种新型的光束整形技术来解决推扫式激光雷达需要窄带状激光束的问题。该方法根据锥镜的光学特性,采用双轴锥改变激光束的空间能量分布,再经过柱面镜后激光束整形为"U"型窄带状激光束。实验结果表明,整形后的"U"型窄带状激光束能够满足大视场线阵推扫激光三维成像雷达技术要求。

三维高增益相控阵天线阵列机相扫模式下的波束控制算法

针对在二维平面相控阵天线和椭球天线罩之间增加引向天线会使天线阵列的辐射相位中心由二维扩展到三维,经典的平面相控阵波束控制算法不再适用的问题,基于高增益引向天线阵列,提出一种三维阵列的波束控制算法,在机相扫模式下修正脉间波束指向,提高波束扫描精度,并给出了工程实现的具体流程,最后通过地面测试验证了新算法的性能优势,并通过空中配试靶机验证了新算法的探测性能。

电子束3D打印极小曲面多孔TC4钛合金及其性能研究

介绍了极小曲面多孔结构设计方法,并采用电子束3D打印技术制备了极小曲面多孔TC4钛合金,对比分析了沉积态组织与热处理后显微组织变化,以及不同表观密度下试样的压缩性能。研究结果表明:采用Rhino建模软件为设计主体,并配合Grasshopper插件的程序算法,可参数化生成极小曲面模型,再用3-matic拓扑优化软件进行曲面多孔化处理,可建立极小曲面多级孔模型;极小曲面多孔TC4钛合金的抗压强度随着表观密度的增加而增大,在表观密度为0.74 g/cm 3时抗压缩强度达到49.33 MPa;沉积态组织主要由β柱状晶组成,经1000℃×2 h/FC退火处理后,组织转变为魏氏组织。

X波段带状注速调管注波互作用系统的3维PIC模拟

带状注速调管是采用宽高比值很大的薄矩形注来降低空间电荷效应,采用特殊的高频结构来增加功率容量,从而使注波互作用效率得到提高的一种新型微波电真空器件。本文对工作在π模状态下的X波段带状注速调管三间隙腔进行了模拟计算,并对由该型腔体构成的注波互作用系统进行了3维PIC模拟,给出了初步的模拟设计结果。模拟结果表明:在电子注电压为415kV,电流为250A时,该速调管可以获得大于29.6MW的输出功率、34.3dB的增益以及29.6%的效率。

基于锥形束CT数据的口腔科3D打印技术应用研究

目的:探讨基于锥形束CT数据的3D打印技术在口腔科临床及教学中的应用价值。方法:采用口腔颌面锥形束CT获取DICOM格式的影像数据,经Mimcs19.0软件进行三维重建并转换为3D打印适用的STL格式,使用3D打印机进行模型的打印,并应用于口腔科临床及教学工作。结果:基于锥形束CT数据的三维重建快速便捷,分辨率高、图像清晰,可很好地应用于3D打印模型构建,满足口腔科临床及教学需求。结论:锥形束CT与3D打印技术结合,可有效促进口腔科数字化医疗技术的应用,有助于实现个体化医疗。

Ti-5Ta-30Nb-8Zr合金粉床电子束3D打印分区熔化扫描成形工艺研究

以球形Ti-5Ta-30Nb-8Zr合金粉末为原料,开展了粉床电子束3D打印技术制备钛合金样品的工艺研究。通过分区成形工艺控制,在一次成形中完成多种熔化电流或多种扫描速度的并行实验,快速获得该合金粉末在不同熔化工艺下的成形样品。粉床电子束3D打印成形Ti-5Ta-30Nb-8Zr合金的最佳工艺参数为熔化电流20 m A,扫描速度800 mm/s。在该工艺条件下,加工出的钛合金样品致密度高、内部缺陷少、组织均匀。与传统实验方法相比,分区控制成形技术的研究效率提高150%,可大幅降低研发成本。

Ti-5Ta-30Nb-7Zr合金医用多孔材料的电子束选区熔化成形及表征

采用电子束选区熔化成形技术制备了具有不同孔结构的Ti-5Ta-30Nb-7Zr合金医用多孔材料。对该多孔材料的显微组织、力学性能进行了表征,观察了样品表面对细胞生长形态的影响。实验结果表明:电子束选区熔化成形技术能够灵活地控制孔的结构和尺寸,使多孔材料力学性能与人骨力学性能更好地匹配;成形的Ti-5Ta-30Nb-7Zr合金多孔材料主要由β相和均匀分布的颗粒状α相组成,其压缩应力-应变曲线存在一个较长的应力平台,对外来冲击可起缓冲作用,更适于用做人体承载部件;粗糙的孔壁结构为细胞生长提供了良好的生长条件,细胞生长状态良好。