3D打印混凝土永久模板叠合柱的抗压性能数值模拟研究

为深入研究3D打印混凝土永久模板叠合柱的抗压性能,基于3D打印混凝土永久模板叠合柱及同尺寸整体现浇对照柱试验建立构件数值模型,模拟分析其轴压荷载-位移响应及失效形态。针对界面粘结性能、现浇混凝土抗压强度、打印模板厚度、荷载偏心距等参数开展3D打印混凝土永久模板叠合柱的抗压性能计算分析,研究表明:叠合柱轴压极限承载力随着薄弱界面剪切强度、刚度及现浇混凝土抗压强度的增大而增大。由于打印材料的抗压强度高于现浇混凝土,叠合柱抗压极限承载力提升率与打印模板厚度呈近似线性关系,叠合圆柱的抗压极限承载力随着荷载偏心距的增大而降低,呈近似线性负相关。此外,偏心距对叠合圆柱极限承载力下降幅度的影响大于现浇圆柱。

3D动画联合情景模拟教学方式在护生临床见习中的应用

目的探讨3D动画联合情景模拟教学方式在神经内科护生临床见习中的应用和效果。方法将56名2018级护理专业本科生分成两组,对照组采用传统教学方式,观察组采用3D动画联合情景模拟教学方式,比较两组护生见习成绩、课堂满意度、课堂效果。结果观察组护生见习成绩为(91.29±6.90)分,高于对照组护生的(81.29±12.11)分,差异有统计学意义(P<0.05);观察组护生课堂满意度的各条目评分均高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);观察组护生课堂效果的各项评分优于对照组护生,差异有统计学意义(P<0.05)。结论将3D动画联合情景模拟的教学方式用于神经内科见习教学,不仅能够提高护生对理论知识的掌握程度,还能够提高护生及带教老师对课堂效果的满意度,值得推广应用。

3D打印模型结合模拟教学在骨科实习教学中效果研究

目的:探讨3D打印模型结合模拟教学在骨科实习教学中作用。方法:42名实习医生均完成医学本科阶段理论学习,通过实习前准入资格考核。入科实习后按1:1比例随机分为两组,对照组进行常规实习带教教学,模拟教学组采用3D打印骨折模型的模拟教学进行实习带教。分析比较两组学生教学效果差异。结果:实习培训后,模拟教学组学生理论成绩、病史采集、体格检查、技能操作评分显著高于对照组(P<0.05);模拟教学组学生满意度评分明显高于对照组(P<0.05)。结论:3D骨折模型结合模拟教学方法能够有效提高骨科实习教学效果,提高实习生学习满意度,值得临床推广。

基于Moldex 3D与正交试验的离心泵泵头注塑工艺优化

以商用离心泵泵头为研究对象,运用Moldex3D模流分析软件对其注塑成型过程进行了模拟。根据产品的结构特点设置了三种浇口方案,通过对注塑过程的模拟分析选出最佳方案来获得模具设计思路并预测制品成型后可能存在的质量问题。结果表明,平衡进浇方案的制品具有最好的综合性能,制品的翘曲变形量为1.588 mm,体积收缩率为2.444%。确认最佳浇口方案后,将充填时间(A)、保压时间(B)、冷却时间(C)和模具温度(D)作为实验因素,采用田口法构建五因素四水平的正交试验来获得最佳工艺参数,并使用极差和方差分析对结果进行置信度检测。以翘曲总位移结果为主要权重对象,通过极差分析确定了成型参数的最优组合为A_(1)B_(1)C_(1)D_(1),方差分析则验证了极差分析的结果置信度高于99%。相较于初始方案,制品的翘曲变形量从1.588 mm降低至1.214 mm,降低了23.6%;冷却时间降低至10 s,降低了40%。得知模流分析技术的使用让产品的质量和生产效率都得到了明显的优化,为预测塑件性能、降低生产成本、提高生产效率提供了一种可行的方式。

基于Moldex3D的油漆桶桶盖注塑成型过程分析

利用模流分析软件Moldex3D模拟油漆桶桶盖注塑成型过程,研究桶盖模具使用阀式热流道与开式热流道两种不同浇注方案的成型差异,并结合仿真结果设计热流道。通过设计Taguchi DOE实验的因素与水平,优化桶盖产品的注塑工艺参数。结果表明:设定工艺参数为熔体温度250℃,保压时间2 s,冷却时间18 s时,产品没有短射、包封等外观质量问题;优化后的注塑工艺参数有效降低了产品的冷却时间。

PFC3D颗粒流模拟纳米黏土改良黄土三轴试验

基于PFC3D软件研究不同纳米材料、掺量、围压、干密度对改良黄土力学性能的影响,确定改良黄土宏细观之间的参数关系,通过建立改良黄土数值模型、三轴试验,获得了改良黄土的应力–应变曲线。将数值模拟的结果与室内试验的结果相比较,通过数值模拟和室内三轴试验,得出的改良黄土抗剪强度指标基本吻合。试验结果表明:(1)围压一定时,改良黄土试样偏应力随纳米黏土掺量的增加而增大;改良黄土的应力与应变正相关,不同围压时,表现为软化型和强硬化型;(2)当凹凸棒土掺量小于2%时,数值模拟得到的抗剪强度总体小于室内试验得到的抗剪强度,材料大于2%时则相反;(3)纳米蒙脱土改良黄土数值试样材料掺量小于等于4%时,数值模拟得到的抗剪强度大于室内试验的抗剪强度,大于4%则相反。

基于猪模型和腔镜模拟训练器的3D腔镜系统对比评价

基于文献分析、小组讨论、德尔菲法(专家咨询法)等方法,确定了3D腔镜系统评价指标,制定了评价标准及专家评价表,邀请多家医院、多个研究领域的临床专家对品牌A和品牌B两款产品基于猪模型以及腔镜模拟训练器进行对比评价。在该研究样本量下,结果显示:在动物实验中品牌A共计25项指标中的24项指标评分结果与品牌B没有显著性差异,在立体感这一指标上显著优于品牌B;在腔镜模拟训练器下,品牌A的视野、清晰度、景深等15项指标的评分结果与品牌B差异无统计学意义,但分辨能力、抗反光能力、图像保真性、视疲劳以及总体印象这5项指标的评分与品牌B差异有统计学意义。该研究采用t检验统计学方法分别对比了在动物实验研究中以及腔镜模拟训练器下,专家对品牌A和品牌B各项指标的评分结果以及参评专家对两款设备的总体表现、景深等方面发表的个人建议,可为企业在设备功能和性能改进方面提供参考。

基于FLOW3D的集成式水下基盘泥沙冲淤三维数值模拟

泥面下集成式水下基盘是为开采渤海通航区等海域油气资源而提出的新型基盘,其基坑周围局部冲淤是工程实践关注的问题之一。基于不可压缩粘性流体运动的Navier-Stokes方程建立泥面下集成式水下基盘基坑周围三维水动力数学模型,对不同粒径和不同流速情况下的局部冲淤进行了模拟。结果表明:泥沙粒径为0.005 mm时,由于泥沙较难起动,基坑附近局部冲淤较小。粒径分别为0.05 mm和0.1 mm时,在典型流速作用下,基盘附近可分别形成1 m左右和4 m左右的淤积。

基于FLOW⁃3D数值模拟和物理模型试验的水闸水流条件研究

介绍FLOW-3D数值模拟和物理模型试验在海口市龙塘大坝枢纽改造工程水流条件研究的应用,通过各工况的数值模拟与物理模型试验,对水闸水流流态、流速和沿程水面线等水力特性进行计算与观测。经对比分析,各工况下FLOW-3D数值模拟和物理模型试验所得的流态、水面线、流速变化及分布规律基本一致,为研究泄水建筑物布置及体型设计的可行性及合理性,泄水建筑物设计及运行管理提供了科学依据。

基于FLAC^(3D)原理模拟斜井支护效果研究

【目的】斜井介于平港和竖井之间,结构受力具有一定的复杂性,因此研究斜井硐室开挖和支护的有效性和可行性尤为重要,有必要对斜井支护效果展开研究。【方法】采用FLAC^(3D)对斜井围岩变形及支护技术方案的应力场、位移场和塑性区的分布变化情况进行数值模拟分析。【结果】在斜井开挖过程中,未支护工况下城门型斜井拱腰、拱顶、拱脚及底板等三处是开挖围岩最不稳定区域。支护后的围岩应力场、位移场和塑性区的分布减少了较多,其中,拱顶下沉位移量从57 mm降至5.3 mm;拱腰处水平位移量从26.7 mm降至15.7 mm;底板水平位移量从11.3 mm降至7.14 mm。【结论】在支护工况下的围岩应力场、位移场和塑性区的分布得到了较好改善,对斜井围岩的位移变形、塑性区范围起到了显著的控制作用。

基于FLAC3D的某水电站岩体倾倒变形过程数值模拟研究

我国西南高山峡谷地区地质作用强烈,倾倒变形岩体广泛发育,基于拉格朗日有限差分法的FLAC3D软件可对岩体倾倒变形过程进行数值模拟研究。建立了流变模型对澜沧江上游某在建水电站的一处倾倒变形体进行了研究,结果表明,在岩体自重和卸荷应力的长久作用下,库区陡立岩层会朝向临空位置发生倾倒变形破坏。这是一个长期的流变破坏过程。倾倒变形仅发育在边坡的浅表层,深部的岩体未发生倾倒,浅表层底部的岩层弯曲最为强烈,这些部位的岩层将最先发生折断,若折断面贯通,极有可能导致倾倒体整体垮塌滑动引发滑坡等灾害。在水电站建设中要着重考虑对倾倒变形程度严重的坡体进行支护,防止发生大规模的失稳破坏。

基于Moldex3D可降解国际象棋的注塑仿真模拟

选用生物降解塑料作为原材料,将构建的国际象棋棋子三维模型导入Moldex3D软件,根据模型结构特点设计流道和冷却水路等,修复和生成网格,再依据材料特性设置成型条件,模拟国际象棋的注射成型过程。根据初始模流分析结果,对流动波前温度、充填压力、凹痕位移和翘曲进行讨论。结果发现,在初始成型条件下制品表面存在严重的凹痕和翘曲问题。因此基于以上实验结果,调整成型条件,以保压时间(A)、最大保压压力百分数(B)(代表实际保压压力)和冷却时间(C)为控制因子,设计三因子三水平的正交试验,并利用方差分析进行验证。通过极差R分析发现3个控制因子对凹痕位移的影响程度为R(B)>R(A)>R(C),对翘曲的影响程度为R(A)>R(C)>R(B),确定了成型参数的最优组合为A_(3)B_(3)C_(3),即当保压时间为20s,最大保压压力百分数为77%,冷却时间为30s时,国际象棋棋子的质量最好,凹痕位移最大值为0.041mm,比初始结果降低了84.4%;翘曲总位移最大值为1.342mm,比初始结果降低30.5%。方差分析显示对凹痕位移和翘曲影响最大的分别为最大保压压力百分数和保压时间,与正交试验的极差分析结果一致,验证了分析的准确性。

基于FLAC3D的深基坑开挖过程地表沉降及围护结构受力数值模拟研究

为了掌握基坑工程支护开挖中地表沉降及围护结构受力情况,以苏州市某商业建筑深基坑工程为背景,基于FLAC3D有限差分软件,对基坑支护开挖全过程进行了数值模拟计算分析。数值计算结果显示:在桩、挡墙开挖成孔过程中,由于突然卸荷,地层向孔内发生变形,有塌孔的风险;当桩、挡墙开挖与浇筑过程中,基坑外围5m范围内的地层沉降比较明显。基坑内开挖也出现5m范围内离基坑越近变形越小,5m范围以外离基坑越远变形越小。分层开挖厚度越大,地表沉降越明显。

基于FLAC 3D数值模拟的巷道支护优化设计研究

以大隆矿二水平S1E-1303运顺为研究对象,结合大隆矿历年来支护设计类型和国内外先进支护技术方案,采用FLAC 3D 5。0建立数值模拟模型,分析其巷道稳定情况;对深部动压影响区、构造压力带、软岩破碎带等特殊地质情况分析,对历年来常规支护设计方案的模拟及优化,优化形成的支护设计方案,有效地控制顶板下沉,使巷道围岩能最大限度地发挥自身承载作用,可以减少锚杆2500根/千米及配套树脂药卷等,具有较好的经济效益,可在今后的工程中推广采用。

基于PLAXIS 3D的深厚淤泥质土基坑数值模拟分析

以深厚淤泥质土基坑为例,设计方案为“钢板桩+内支撑”支护体系,采用PLAXIS 3D软件建立三维数值模型,通过模拟基坑的开挖过程,研究了淤泥质土基坑支护结构的应力状态和变形情况。结果表明:(1)土体硬化模型能够准确反映淤泥质土的特性,设计采用的“钢板桩+内支撑”支护体系能够满足规范要求;(2)第3道内支撑为施工的关键所在,对控制土体侧向位移有显著影响。

国土规划中基于3D地理信息技术的地形地貌分析与模拟研究

土地利用规划是国土资源管理和城市发展的重要组成部分,而基于3D地理信息技术的地形地貌分析与模拟在土地利用规划中的应用,对于科学合理地规划土地利用和保护生态环境具有重要意义。本文以3D地理信息技术为基础,结合地形地貌分析与模拟方法,探讨了其在国土规划中的应用,介绍了3D地理信息技术的发展,详细分析了基于该技术的地形地貌分析方法,包括地形数据获取、地形特征提取和地形模拟等,最后探讨了3D地理信息技术在国土规划中的应用。

基于Moldex3D对汽车天窗壳数值模拟分析

针对汽车天窗壳在生产过程中易出现包封、缝合线和翘曲变形等问题,首先通过数值模拟软件Moldex3D对天窗壳进行浇注系统、冷却系统设计;其次对零件的充填缺陷、收缩变形和翘曲变形进行模拟分析,得到零件缺陷产生的原因是充填和保压时间不足、零件壁厚不均匀。通过修改零件成形工艺参数充填时间、保压时间和最大射压压力,实现了产品优化。优化方法适用于各类薄壁塑件,一定程度上减少了试错成本,缩短产品的生产周期。

模拟手术结合3D打印个性化导航模板在胫骨高位截骨术中的应用

目的评价模拟手术结合3D打印个性化导航模板(patient-specific instrumentation,PSI)应用于内侧开放楔形胫骨高位截骨术(high tibial osteotomy,HTO)其保膝治疗的精准性和安全性。方法回顾性分析2019年5月~2021年5月应用模拟手术结合3D打印PSI辅助内侧开放楔形HTO治疗的膝骨关节炎患者23例,其中男性2例,女性21例;年龄49~83岁,平均58.9岁;病程1~30年,平均6.3年。术前和术后测量胫骨近端内侧角(medialproximal tibial angle,MPTA)、髋-膝-踝角(hip-knee-ankle angle,HKA)、下肢负重线比率(weight bearing lineratio,WBL)、胫骨平台后倾角(posterior tibialslope angle,PTSA)和关节线会聚角(joint line convergence angle,JLCA)。记录患者术前和末次随访的VAS疼痛评分与AKS膝关节功能评分。结果所有患者获得随访,随访时间为7~19个月,平均11.8个月。术后测量结果:WBL(57.52±3.99)%,MPTA(90.77±0.68)°,HKA(182.84±1.58)°,JCLA(0.17±0.36)°,以上指标均显著优于术前(P<0.05);PTSA(8.22±1.17)°,比术前略有改善(P>0.05)。术后各影像学指标接近设计目标值(P>0.05),下肢力线矫正满意。末次随访时,截骨处均已愈合,VAS、AKS均较术前显著改善(P<0.05)。结论模拟手术结合3D打印PSI辅助内侧开放楔形HTO治疗膝骨关节炎,可获得满意矫正效果,精准度较高,疗效可靠。

回字形3D打印混凝土受压性能试验及数值模拟

本文将回字形3D打印混凝土试样切割成中心回字型、边缘条纹型和角部拐角型三种类型试块,开展X、Y和Z三个方向的抗压强度试验,并利用基于界面黏结的有限元模型模拟其受压行为,探究回字形3D打印混凝土的强度不均匀性、各向异性和形成机理。结果表明:三种类型试块均为X向(顺打印条带方向)抗压强度最高,Z向(逐层叠加方向)强度最小,其中,中心回字型试块三个方向的平均强度最高,各向异性也最显著,但总体而言三种类型试块的平均强度差异不大;有限元模型的强度计算结果及损伤特征与试验结果基本吻合,说明黏结单元的引入能较好地模拟3D打印混凝土的界面行为;与受力方向垂直的水平界面对强度影响较大,不同加载方向上此类界面的数量和分布不同是导致3D打印混凝土强度各向异性的主要原因。上述研究为3D打印混凝土的打印路径规划提供了参考。

基于PFC^(3D)的地下连续墙槽壁稳定性模拟分析

针对富水砂卵石层地下连续墙成槽过程中槽壁易发生失稳的问题,通过分析相关的研究资料,在明确失稳形式及机理的基础上,设计了改变流速和粒径比的两种模拟试验方案,采用PFC3D颗粒流软件分析了渗流对土颗粒间性质变化的影响。数值模拟结果表明:流速对于颗粒的位移有很大的影响。流速越快,颗粒位移越大,孔隙率越高,墙体所受应力也越大;粒径比对于颗粒的位移同样有很大影响,其表现的作用与流速相似;在有侧限的情况下,颗粒的x向位移在达到极限后会产生z向的分量,使得颗粒向上位移。在实际工程中就意味着在颗粒位移达到一定程度,必然会突破泥膜,导致土体内细颗粒的流失,土体孔隙率增大,最终使得槽壁发生垮塌。