CAD技术、RP技术联合三维有限元分析对骨科临床教学成绩、实践技能的影响研究

目的研究计算机辅助设计(computer aided design,CAD)技术和快速成型(rapid prototyping,RP)技术联合三维有限元分析对骨科临床教学成绩、实践技能的影响。方法选取2021年12月—2022年12月苏州大学附属第一医院骨科临床医学实习生60名作为研究对象,以随机数表法分为两组,对照组(共30名)采取以问题为基础的教学(problem-based learning,PBL)模式,观察组(共30名)以对照组为基础,并采取CAD技术、RP技术联合三维有限元分析进行教学,对两组学生考试成绩、实践技能、满意度、自我能力、问卷评分和教学质量进行对比观察。结果观察组考试成绩、实践技能均显著优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。观察组满意度为96.67%,较对照组的76.67%明显更高,差异有统计学意义(P<0.05)。与对照组相比,观察组学生自我能力明显更优,差异有统计学意义(P<0.05)。与对照组相比,观察组学生问卷评分明显更优,差异有统计学意义(P<0.05)。与对照组相比,观察组教学质量明显更优,差异有统计学意义(P<0.05)。结论在骨科临床教学中运用CAD技术、RP技术联合三维有限元分析,可对教学质量提升、满意度提升起到促进作用,并有效增强学生教学成绩、实践技能以及自我能力。

1100 kV GIS断路器合闸电阻紧固螺栓断裂分析

某型1 100 kV断路器合闸电阻触头发生故障,其中两颗短螺栓呈脱落状态,两颗长螺栓断裂分离。通过宏观检查、尺寸测量、金相分析等技术手段,从材料、连接和运行工况等方面进行分析。建立高精度有限元分析模型,考虑长、短螺栓的螺孔高度差异和运行荷载作用,分析其故障成因。结果表明:长、短螺栓材质均完好,但长螺栓呈现明显疲劳断裂形貌。进一步分析发现,当合闸电阻和主动弧触头压气缸完全紧固后,长、短螺栓的螺孔高度差异形成张力,使得长螺栓发生松动,连接板部位产生缝隙,长螺栓在长期分、合闸作用下发生疲劳断裂。螺孔高度差可认定为合闸电阻紧固螺栓断裂的主因。

散货船双层底纵桁板缝布置和尺寸优化设计

[目的]为提高有限元结构强度校核效率,减少尺寸优化迭代成本,提出散货船双层底纵桁的板缝布置和尺寸优化方法。[方法]首先,基于理论公式论证子模型技术的可靠性,提出双层底纵桁优化设计的多工况筛选方法。然后,以某散货船双层底纵桁为例,对纵桁进行板格划分,以板格厚度为变量、《散货船和油船共同结构规范》(HCSR)的许用应力为约束条件进行尺寸优化,用穷举法列举所有板缝布置方案对优化后的板格厚度进行合并,选出重量最轻的板缝布置优化方案。最后,基于HCSR舱段有限元计算的屈服强度要求,对上述散货船双层底纵桁需加强的区域进行板缝布置优化,在此基础上,采用尺寸优化方法实现满足屈服强度要求的结构尺寸优化。[结果]结果显示,采用提出的基于尺寸优化的板缝布置优化和结构加强方法能减轻优化区域重量4.9%。[结论]所提方法能有效减少人为有限元加强时的随机性,优化有限元结构加强方案,减轻结构加强重量。

微波组件绝缘子与微带线连接故障分析及改进

某型微波组件射频绝缘子与外部微带线采用焊锡直接焊接方式,在产品试验验证阶段出现了绝缘子与外部微带线的连接故障。先对故障现象进行分析判断,再利用有限元仿真软件比较焊锡焊接(硬连接)和铜带搭焊(软连接方式之一)在温度循环载荷下的应力情况,从而获得最优化的连接方式;最后在产品上使用铜带搭焊方式进行试验验证和技术指标仿真验证,验证结果证明铜带搭焊方式可靠。研究结果可为同类产品中绝缘子和微带线互联提供了一定的参考。

新能源汽车车架有限元分析及结构优化

从汽车行业的发展趋势看,电动汽车已成为传统燃油汽车的替代品。在车辆结构方面,车架是汽车最重要的承载部件,因此,电动汽车的车架结构优化对电动车的使用性能有较大影响。本论文以某款新能源汽车的车架为研究对象,分析现有的受力特点,找出其中的设计缺陷,并利用ANSYS进行优化完善,提升车辆的整体性能。

铜扁线挤压模腔内材料成形的数值模拟

在分析了铜扁线连续挤压机成形部件结构的基础上 ,运用I -DEAS创建节点和单元 ,构造出坯料及成形零部件的有限元模型 ,并用DEFORM软件对其进行有限元分析 ,建立金属三维空间塑性变形流动模型 ,得到各场量分布 。

汽车顶蓬内饰件模具温度场有限元分析及应用

采用PRO/ENGINEER应用软件构造模具的模型 ,用ANSYS有限元分析软件模拟汽车顶蓬内饰件热压成型过程的温度场和温度 -时间历程 ,发现加热板的布置和传感器的温度设定是影响热压成型的关键因素 .将模拟结果与实测值相比较 ,二者基本吻合 .在此基础上 ,针对受热不均和局部出现烤焦现象制定出加热方案 .结果表明 ,该方案是正确的和可行的 ,可提高生产效率 ,降低生产成本 .

ZY12000/28/63D型液压支架柱窝结构的优化

利用有限元分析的方法和理论,将不同结构的薄、厚柱窝对顶梁变形和应力的影响做对比分析,探讨适合大采高、大阻力液压支架的最佳柱窝结构。依据液压支架试验标准GB 25974.1—2010《煤矿用液压支架第一部分:通用技术条件》,选取了大采高液压支架柱窝受力最恶劣的工况———扭转工况进行有限元分析。通过对不同柱窝结构应力的分析及对比,找到了一种更适合大采高液压支架的柱窝结构,同时为改进柱窝结构的强度设计、提高柱窝的力学性能提供了依据和路线。

内外轴式磁性联轴器的优化设计

对磁性联轴器的国内外研究现状做了评述,建立了实用的优化设计评判指标和数学模型。改进了等效磁荷法,从求解效率和求解精度两方面将其与改进前的等效磁荷法、片电流方法和三维有限元法进行了比较。将正交实验法引入优化过程中,提出了一种实用的磁性联轴器优化设计方案。求解结果表明:等效磁荷法的求解时间和精度较不稳定,改进的等效磁荷法的求解精度比原方法提高了约5%,求解效率提高了约55%。片电流法求解效率极高,但精度较低。三维有限元的求解精度较稳定,误差约为5%,但求解效率较低,求解每组模型需花费约9 min的时间。通过正交实验法,仅需使用9组分析模型即可获得适合的初始参数值,结合标准的最优值搜索技术可方便获得多组最优参数设计值。该方案可满足磁性联轴器优化设计的稳定可靠、精度高、方便实用等要求。

单索面斜拉桥施工主梁剪力滞规律

目的研究单索面斜拉桥主梁施工阶段张拉索力及施加挂蓝荷载情况下,截面的受力特性和剪力滞效应.方法以沈阳某单索面斜拉桥为研究背景,采用有限元理论,通过建立空间有限元模型进行分析.结果边界条件相似的截面剪力滞系数变化规律有一定相似性;施工阶段各个截面均表现出随着索力分量产生的轴向力增大,主梁剪力滞效应系数有所降低,施工合拢后各个截面的剪力滞系数为1.042～1.692,对比施工过程中剪力滞系数明显降低.结论施工过程中截面剪力滞效应比施工合拢后更为明显.因此,在施工过程中应该高度重视主梁剪力滞效应的影响,避免混凝土主梁的开裂.

材料参数对机车车辆结构有限元分析的影响研究

针对铁道机车车辆强度计算中广泛存在的各向同性材料结构线性静力有限元分析问题,根据弹性有限元理论进行公式推导和用有限元实例进行计算验证,着重研究有限元计算中弹性模量、泊松比等材料参数对计算结果的影响,得出2类位移边界条件下弹性模量与计算结果间的简单关系。由公式推导过程及分析结果表明,有限元计算能否最大程度地反映结构在实际运用中的承载响应,除材料参数的选取外,更重要的在于合理确定结构有限元模型的离散质量及边界条件。对于铁道机车车辆上的一些传力及承载结构,为了使计算结果在局部及整体能够符合实际情况,必须使用弹性边界元为计算模型提供弹性位移边界。

晶圆级芯片尺寸封装柔性焊点热循环可靠性

建立了晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)柔性无铅焊点三维有限元分析模型,基于该模型对柔性无铅焊点热循环等效应力应变进行了分析,并预测了焊点可靠性寿命。选取第一柔性层厚度、第二柔性层厚度、上焊盘直径和下焊盘直径作为关键因素,采用L16(45)正交设计了16种不同水平组合的柔性无铅焊点,获取了这些焊点的热循环等效应力数据,对等效应力数据进行了极差分析和方差分析。结果表明:在热循环加载条件下,采用柔性层结构方式能有效降低焊点内的等效应力应变;在置信度为90%的情况下,下焊盘直径和第一柔性层厚度对柔性焊点等效应力有显著影响。各因素对焊点等效应力的影响排序为下焊盘直径影响最大,其次是第一柔性层厚度,再次是第二柔性层厚度,最后是上焊盘直径。

“O”型圈附着体义齿与套筒冠义齿对基牙牙根应力分布的研究

目的 分析比较“O”型圈附着体覆盖义齿与套筒冠覆盖义齿的基牙牙根应力分布特点。方法 应用三维有限元应力分析方法研究了“O”型圈附着体覆盖义齿与套筒冠覆盖义齿的基牙牙根应力分布特点。结果 垂直载荷下 ,桩核型“O”型圈覆盖义齿基牙牙根内综合应力峰值较套筒冠覆盖义齿牙根内应力峰值下降了 6 6 .7% ,应力分布更均匀 ,斜向载荷下 ,两种覆盖义齿的基牙牙根内应力峰值均较垂直载荷时高 ,但应力分布规律与垂直载荷类似。结论 “O”型圈覆盖义齿可以缓冲传递到基牙及粘骨膜的牙合力并使应力峰值降低 ,有利于口腔软硬组织的健康。尤其适用于需要利用残根作为基牙及基牙牙周健康欠佳的患者。

大型卧式螺旋卸料沉降离心机转子动力学分析

利用有限元软件ANSYS对卧式螺旋离心机转子系统进行动力学分析,通过改变外转子的材料密度将内转子和物料的转动惯量等效转换到外转子的思路建立三维模型,进行高质量的网格划分。利用模态分析得到该模型前六阶固有频率以及其所对应的振型进行讨论,并进一步计算在陀螺效应下的临界转速。此分析方法可为同类离心机转子系统刚度分析提供参考。

废热锅炉管板结构两种有限元模型分析比较

采用两种有限元简化模型,对DN1600型废热换热器锅炉管板进行了有限元分析,并对计算结 果进行了比较,提出了简化模型的改进方法。

吊杯式移栽机成穴机构的成穴阻力试验

成穴机构是吊杯式移栽机的主要工作部件之一,其作业性能直接影响移栽机栽植质量、效率及成穴作业阻力。为深入研究吊杯式移栽机的成穴机构作业参数及结构参数对成穴阻力的影响规律,利用自主研制的仿形成穴机构土槽试验台架,模拟成穴机构田间作业状况进行成穴阻力正交试验,分析了成穴机构的前进速度、曲轴转速及成穴铲宽对成穴阻力的影响;利用成穴阻力试验数据,应用ANSYS Workbench 15.0对成穴铲进行有限元分析。结果表明:成穴机构的曲轴转速对成穴阻力影响最为显著;当参数组合为成穴机构的曲轴转速0.3m/s、成穴铲宽4 0~7 0 mm、前进速度0.3 m/s时,满足烟草钵苗移栽的成穴农艺和减低成穴阻力要求,成穴铲设计满足强度要求。试验结果可为成穴机构的优化设计提供依据。

基于Solidworks的包馅机械成型刀盘的仿真分析

针对包馅机械的成型刀盘在设计和校核过程中计算复杂的问题,利用Solidworks Motion和Solidworks Simulation结合使用,分析了成型刀具在一个工作循环中的力矩与速度以及各瞬时应力与变形的变化。

核电工程双钢板混凝土剪力墙面外受弯性能

为了研究核电工程双钢板混凝土组合剪力墙在面外荷载作用下的抗震性能,本文对6个剪力墙试件进行了低周往复荷载试验。制作的试件包括5个双钢板混凝土组合剪力墙试件和1个钢筋混凝土剪力墙试件。通过参数分析,研究了钢板厚度、竖向荷载和混凝土强度对双钢板混凝土组合剪力墙试件面外抗震性能的影响。试验结果发现:双钢板混凝土组合剪力墙试件具有良好的承载力和抗侧刚度,但比钢筋混凝土剪力墙在破坏阶段的延性要差。钢板厚度和竖向荷载都对双钢板混凝土组合剪力墙试件的面外抗震性能有较大影响,而混凝土强度对其影响不明显。利用ABAQUS有限元软件对双钢板混凝土组合剪力墙面外荷载试验进行了模拟,试件极限荷载的模拟结果和试验结果比较吻合。在试验和数值分析的基础上提出了双钢板混凝土组合剪力墙面外受弯承载力的计算公式,为核电工程双钢板混凝土组合剪力墙的设计提供参考。

钢箱梁与桥面铺装层温度场协同变化规律分析

为研究钢箱梁桥面铺装层温度场在环境温度条件下的变化规律,利用ABAQUS软件建立了钢箱梁及铺装层热传导分析模型。根据温度场计算理论,在考虑太阳辐射、空气对流交换以及自身有效辐射等影响因素的前提下,结合江苏省长江流域内冬夏季节的代表性环境气温变化规律,对钢箱梁及铺装层温度场进行分析。分析结果表明:铺装层温度场随着大气温度的变化呈现出周期性变化规律;夏季铺装层温度明显高于大气温度,最高温度超过了60℃;冬季铺装层的最低温度低于-4℃,对铺装层结构的高温稳定性及低温抗裂性能均提出了较高的要求;同时,钢箱梁相对封闭的结构具有明显的"保温"作用,使得铺装层夜间温度均高于环境大气温度。

点式幕墙单层索网支承体系非线性固有振动

阐述了单层平面索网幕墙结构固有振动特性分析的特点,编写了相应的有限元程序,对索网结构的自振频率进行了计算分析,并讨论了节点质量、拉索截面积、拉索预应力等因素对其自振频率的影响。研究结果表明,单层平面索网幕墙结构自振频率密集,具有较强的非线性。