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Numerical Study on the Mixing Performance of Screw Mixing Elements and Conventional Screw Elements 被引量:2
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作者 陈晋南 刘杰 +1 位作者 曹英寒 彭炯 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 2010年第2期217-223,共7页
The flows of rigid polyvinyl chloride (R-PVC) in co-rotating twin screw extruders with screw mixing elements and regular screw elements were simulated by using the finite element method. The three-dimensional, non-i... The flows of rigid polyvinyl chloride (R-PVC) in co-rotating twin screw extruders with screw mixing elements and regular screw elements were simulated by using the finite element method. The three-dimensional, non-isothermal flow fields of R-PVC in the two kinds of screw elements were calculated. The mixing performance of each type of element was studied by the particle tracking analysis method. The results show that the temperature distribution and shear-rate distribution are more uniform in the flow channel with screw mixing elements than in the flow channel with regular screw elements. Screw mixing elements provide better distributive and dispersive mixing performance but worse conveying capacity than regular screw elements. 展开更多
关键词 numerical simulation screw mixing element MIXING
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Pedicle Screw Fixation with Kyphoplasty Decreases the Fracture Risk of the Treated and Adjacent Non-treated Vertebral Bodies:a Finite Element Analysis 被引量:4
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作者 Pan YANG Ying ZHANG +7 位作者 Huan-wen DING Jian LIU Lin-qiang YE Jin XIAO Qiang TU Tao YANG Fei WANG Guo-gang SUN 《Journal of Huazhong University of Science and Technology(Medical Sciences)》 SCIE CAS 2016年第6期887-894,共8页
Adjacent vertebral fractures are common in patients with osteoporotic vertebral compression fractures(OVCFs) after kyphoplasty.This finite element study was to examine whether short segment pedicle screw fixation(... Adjacent vertebral fractures are common in patients with osteoporotic vertebral compression fractures(OVCFs) after kyphoplasty.This finite element study was to examine whether short segment pedicle screw fixation(PSF) with kyphoplasty may decrease the fracture risk of the treated and adjacent non-treated vertebrae after kyphoplasty for OVCFs.By simulating cement augmentation with or without short segment pedicle screw fixation(PSF),two tridimensional,anatomically detailed finite element models of the T10–L2 functional spinal junction were developed.The insertion of pedicle screws into the intact vertebra apparently decreased the stress distribution of the treated vertebra in vertical compression and other load situations.The stress distribution in the bone structures of the intact vertebra adjacent to the intact-screwed vertebra was much less than that in the one adjacent to the treated vertebra.The insertion of pedicle screws into the intact vertebra greatly decreased the maximum displacement of the cortical bones and cancellous bones of the vertebrae.Our results indicated that short segment PSF with kyphoplasty may decrease the fracture risk of the treated and adjacent non-treated vertebrae in the management of OVCFs. 展开更多
关键词 finite element analysis osteoporotic vertebral compression fractures KYPHOPLASTY BIOMECHANICS pedicle screw fixation
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Kinematics and Dynamics of Deployable Structures with Scissor-Like-Elements Based on Screw Theory 被引量:20
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作者 SUN Yuantao WANG Sanmin +1 位作者 MILLS James K ZHI Changjian 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第4期655-662,共8页
Because the deployable structures are complex multi-loop structures and methods of derivation which lead to simpler kinematic and dynamic equations of motion are the subject of research effort, the kinematics and dyna... Because the deployable structures are complex multi-loop structures and methods of derivation which lead to simpler kinematic and dynamic equations of motion are the subject of research effort, the kinematics and dynamics of deployable structures with scissor-like-elements are presented based on screw theory and the principle of virtual work respectively. According to the geometric characteristic of the deployable structure examined, the basic structural unit is the common scissor-like-element(SLE). First, a spatial deployable structure, comprised of three SLEs, is defined, and the constraint topology graph is obtained. The equations of motion are then derived based on screw theory and the geometric nature of scissor elements. Second, to develop the dynamics of the whole deployable structure, the local coordinates of the SLEs and the Jacobian matrices of the center of mass of the deployable structure are derived. Then, the equivalent forces are assembled and added in the equations of motion based on the principle of virtual work. Finally, dynamic behavior and unfolded process of the deployable structure are simulated. Its figures of velocity, acceleration and input torque are obtained based on the simulate results. Screw theory not only provides an efficient solution formulation and theory guidance for complex multi-closed loop deployable structures, but also extends the method to solve dynamics of deployable structures. As an efficient mathematical tool, the simper equations of motion are derived based on screw theory. 展开更多
关键词 scissor-like-element screw theory KINEMATICS DYNAMICS the principle of virtual work
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Biomechanical effects of posterior lumbar interbody fusion with vertical placement of pedicle screws compared to traditional placement
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作者 Ji-Hong Jiang Chang-Ming Zhao +2 位作者 Jun Zhang Rong-Ming Xu Lei Chen 《World Journal of Clinical Cases》 SCIE 2024年第20期4108-4120,共13页
BACKGROUND The pedicle screw technique is widely employed for vertebral body fixation in the treatment of spinal disorders.However,traditional screw placement methods require the dissection of paraspinal muscles and t... BACKGROUND The pedicle screw technique is widely employed for vertebral body fixation in the treatment of spinal disorders.However,traditional screw placement methods require the dissection of paraspinal muscles and the insertion of pedicle screws at specific transverse section angles(TSA).Larger TSA angles require more force to pull the muscle tissue,which can increase the risk of surgical trauma and ischemic injury to the lumbar muscles.AIM To study the feasibility of zero-degree TSA vertical pedicle screw technique in the lumbosacral segment.METHODS Finite element models of vertebral bodies and pedicle screw-rod systems were established for the L4-S1 spinal segments.A standard axial load of 500 N and a rotational torque of 10 N/m were applied.Simulated screw pull-out experiment was conducted to observe pedicle screw resistance to pull-out,maximum stress,load-displacement ratio,maximum stress in vertebral bodies,load-displacement ratio in vertebral bodies,and the stress distribution in pedicle screws and vertebral bodies.Differences between the 0-degree and 17-degree TSA were compared.RESULTS At 0-degree TSA,the screw pull-out force decreased by 11.35%compared to that at 17-degree TSA(P<0.05).At 0-degree and 17-degree TSA,the stress range in the screw-rod system was 335.1-657.5 MPa and 242.8-648.5 MPa,separately,which were below the fracture threshold for the screw-rod system(924 MPa).At 0-degree and 17-degree TSA,the stress range in the vertebral bodies was 68.45-78.91 MPa and 39.08-72.73 MPa,separately,which were below the typical bone yield stress range for vertebral bodies(110-125 MPa).At 0-degree TSA,the load-displacement ratio for the vertebral bodies and pedicle screws was slightly lower compared to that at 17-degree TSA,indicating slightly lower stability(P<0.05).CONCLUSION The safety and stability of 0-degree TSA are slightly lower,but the risks of screw-rod system fracture,vertebral body fracture,and rupture are within acceptable limits. 展开更多
关键词 Vertical pedicle screw Pedicle screw technique Transverse section angle Lumbosacral segment Finite element analysis
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A comparative study on design standards of screw conveyors in China,Germany,and the USA-Part Ⅱ:Discrete element method
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作者 Yuan Tan Michael Rackl +3 位作者 Weijie Yang Johannes Fottner Wenjun Meng Stephan Kessler 《Particuology》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第9期113-125,共13页
This part of the study aims to evaluate the advantages and disadvantages of technical standards of screw conveyors in China,Germany,and the USA for industrial applications.The source or determination method of empiric... This part of the study aims to evaluate the advantages and disadvantages of technical standards of screw conveyors in China,Germany,and the USA for industrial applications.The source or determination method of empirical coefficients as well as the theoretical foundation of dimensioning-relevant diagrams in these standards is not explicitly documented in the literature.Therefore,instead of less efficient on-site tests,the numerical simulation by discrete element method is conducted.Based on the geometrical and operational designs determined in three standards for horizontal,slightly inclined,and vertical conveyance of three representative bulk solids(barley,lignite,and sand),the potential influencing factors are discussed.With constant particle and contact parameters,the potential deviations caused by particle models are eliminated.Furthermore,the accuracy of power consumption calculation of each standard and the divergence between accessible and required mass flows is comprehensively assessed based on the analysis of simulated outcomes.Two main conclusions are drawn:(1)Particle fall back is barely considered by all three standards and leads to overestimated mass throughput;(2)The decrease in mass throughput caused by an increasing degree of filling can be compensated by slowing down the rotational speed. 展开更多
关键词 Discrete element method Design standard screw conveyor screw auger Bulk solid
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股骨颈骨折空心钉内固定后股骨近端骨质疏松的有限元分析 被引量:3
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作者 薛晓峰 魏永康 +7 位作者 乔晓红 杜玉勇 牛建军 任立新 杨慧峰 张治民 郭媛 陈维毅 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2024年第6期862-867,共6页
背景:股骨颈骨折空心钉内固定术后由于患肢短期内常常不能负重,且高刚度的内植物对骨折断端存在应力遮挡效应,易导致患肢出现骨质疏松,股骨近端生物力学分布发生变化,术后股骨头坏死发病率较高,目前关于股骨颈骨折术后股骨近端骨质疏松... 背景:股骨颈骨折空心钉内固定术后由于患肢短期内常常不能负重,且高刚度的内植物对骨折断端存在应力遮挡效应,易导致患肢出现骨质疏松,股骨近端生物力学分布发生变化,术后股骨头坏死发病率较高,目前关于股骨颈骨折术后股骨近端骨质疏松对股骨近端及空心钉生物力学影响的研究较少。目的:通过有限元分析探讨股骨颈骨折术后发生骨质疏松对空心钉内固定治疗的生物力学影响,探究生物力学因素在股骨头坏死进程中的作用。方法:获取1例股骨颈骨折患者股骨CT扫描数据,利用Mimics 19.0、3-Matic、UG 11.0、Hypermesh 14.0、Abaqus软件建立空心钉治疗股骨颈骨折的股骨近端模型,利用Abaqus软件分析1种术后股骨近端无骨质疏松、3种术后股骨近端骨质疏松的有限元模型,测量分析4种模型不同部件的应力、接触压力、位移峰值及云图,对比分析股骨头内部应力变化及分布情况。结果与结论:股骨头及下前空心钉的应力、接触压力随骨质疏松程度变化较大,4种模型的位移峰值随着骨质疏松程度加重而缓慢增长。通过单因素方差分析,结果显示骨质疏松程度对不同部件的应力、接触压力、位移峰值无显著性影响,股骨头内部应力分布随骨质疏松发生相应变化,股骨近端的生物力学环境变化对股骨头坏死有着重要影响。 展开更多
关键词 股骨 股骨颈骨折 空心钉 内固定术 骨质疏松 股骨头坏死 生物力学 有限元
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不同推进比下螺旋桩在砂土中安装力的离散元研究 被引量:1
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作者 王乐 李钰 +3 位作者 徐志军 刘波 张春会 田英辉 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1166-1176,共11页
螺旋桩作为一种颇具潜力的海上风电基础形式,其安装问题是螺旋桩能否成功应用在海上风电工程中的关键。基于离散元方法,采用PFC^(3D)模拟分析了螺旋桩在不同推进比下安装时的桩身受力情况以及对周围土体的影响。宏观上,研究了螺旋桩在... 螺旋桩作为一种颇具潜力的海上风电基础形式,其安装问题是螺旋桩能否成功应用在海上风电工程中的关键。基于离散元方法,采用PFC^(3D)模拟分析了螺旋桩在不同推进比下安装时的桩身受力情况以及对周围土体的影响。宏观上,研究了螺旋桩在不同推进比下安装时螺旋桩连杆侧壁、连杆端部、螺旋叶片上下表面的受力变化规律;微观上,分析了螺旋桩安装过程中桩周土体孔隙率、配位数及应力变化规律。研究表明:随着推进比的减小,螺旋桩安装时受到的竖向力与扭矩也随之降低,对桩周土体的扰动也更小;螺旋桩在推进比为1时安装与在推进比小于1时安装存在两种不同的安装机制。研究结果对进一步确定螺旋桩在不同推进比下的安装条件具有一定意义。 展开更多
关键词 螺旋桩 推进比 砂土 离散元法
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行星滚柱丝杠螺纹副-齿轮副同步啮合动态滑动特性
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作者 张建新 马尚君 +2 位作者 邓文竹 马腾龙 刘更 《机械传动》 北大核心 2024年第11期1-7,共7页
为揭示行星滚柱丝杠螺纹副-齿轮副同步啮合动态滑动特性,推导了行星滚柱丝杠滑动角计算方法,建立了行星滚柱丝杠数值模型,验证了滑动角计算方法的准确性。首先,基于节圆偏移产生机制,建立了滑动角运动学分析模型,通过与数值解对比,验证... 为揭示行星滚柱丝杠螺纹副-齿轮副同步啮合动态滑动特性,推导了行星滚柱丝杠滑动角计算方法,建立了行星滚柱丝杠数值模型,验证了滑动角计算方法的准确性。首先,基于节圆偏移产生机制,建立了滑动角运动学分析模型,通过与数值解对比,验证其准确性;在此基础上,分析了丝杠转速、螺母负载对滑动角大小以及螺纹副、齿轮副滑动距离的影响规律。结果表明,滑动角随着丝杠转速、螺母负载的增大而增大;滚柱-丝杠侧滑动距离远大于滚柱-螺母侧,且均随着丝杠转速、螺母负载的增大而增大;齿轮副滑动距离随丝杠转速增大而减小,随螺母负载增大而增大。 展开更多
关键词 行星滚柱丝杠 滑动角 滑动距离 有限元方法
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踇外翻微创截骨术后绷带和Herbert螺钉固定截骨端生物力学的三维有限元分析
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作者 谢强 郝宇 +2 位作者 孔宇 李小东 王培 《蚌埠医学院学报》 CAS 2024年第10期1308-1312,共5页
目的:比较踇趾外翻微创截骨术后截骨端用绷带和Herbert螺钉两种方式的固定强度和稳定性。方法:招募1位中度踇外翻女性病人,对其左足行CT扫描获得数据,导入三维有限元软件,初步建立踇外翻三维有限元模型,模拟微创截骨术后采取绷带固定和H... 目的:比较踇趾外翻微创截骨术后截骨端用绷带和Herbert螺钉两种方式的固定强度和稳定性。方法:招募1位中度踇外翻女性病人,对其左足行CT扫描获得数据,导入三维有限元软件,初步建立踇外翻三维有限元模型,模拟微创截骨术后采取绷带固定和Herbert螺钉固定,分析足部跖屈位截骨端最大位移及应力分布情况,Herbert螺钉的应力分布情况。结果:绷带固定截骨端最大等效应力为7.8615 MPa,Herbert螺钉固定截骨端最大等效应力为8.3156 MPa。绷带固定截骨端总位移为0.268960 mm,Herbert螺钉固定截骨端总位移为0.029195 mm。螺钉在截骨端附近的最大应力为46.404 MPa。结论:在截骨端固定强度和稳定性上,Herbert螺钉固定优于绷带固定,但绷带固定微动范围未超过有害距离,对断端愈合无不利影响;Herbert螺钉本身在截断近端处应力较高,这种应力集中对早期维持骨折断端的稳定有着非常重要的作用。 展开更多
关键词 踇外翻 微创截骨 绷带 HERBERT螺钉 有限元
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砂土中抗拔螺杆桩承载力及变形特性研究
10
作者 陈亚东 于艳 +2 位作者 孙华圣 龚成中 蔡江东 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期1581-1588,1664,共9页
通过基于数字图像相关技术的模型试验和离散元数值模拟方法(PFC),研究了叶片设置、砂土相对密实度、受荷工况等因素对螺杆桩抗拔承载力和变形特性的影响,利用试验结果校准离散元程序的细观参数,模拟结果用于分析螺杆桩的荷载分担特性、... 通过基于数字图像相关技术的模型试验和离散元数值模拟方法(PFC),研究了叶片设置、砂土相对密实度、受荷工况等因素对螺杆桩抗拔承载力和变形特性的影响,利用试验结果校准离散元程序的细观参数,模拟结果用于分析螺杆桩的荷载分担特性、螺纹叶片间距对承载力的影响以及桩周土体滑动面特征。结果表明:抗拔工况下桩基荷载位移曲线呈现软化特征,0.05 D破坏准则适用于抗拔桩的极限承载力判定,叶片的设置使得桩承载力提高37%,螺纹段荷载分担比接近70%,直杆段荷载分担比是抗压工况的2倍;上拔承载力随叶片间距增加呈降低趋势,H/D=1.00是此工况下合理参数;砂土相对密实度的提高使得螺杆桩和直杆桩抗拔承载力分别增长19.4%、26%,而对抗拔桩周围土体位移模式影响有限,螺杆桩桩周土体最大影响范围约为4 D,而直杆桩约为2 D。 展开更多
关键词 抗拔螺杆桩 模型试验 离散单元法 承载力 位移模式
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甘蔗横向种植机施肥机构设计与试验
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作者 陈远玲 欧阳崇钦 +2 位作者 侯怡 金亚光 李尚平 《中国农机化学报》 北大核心 2024年第11期1-6,F0003,共7页
针对甘蔗横向种植机施肥机构易出现堵塞的问题,结合农艺要求,设计一种端面反向螺旋施肥机构。为降低螺旋轴扭矩和提高肥料质量流速,通过理论分析选取螺旋轴叶片螺距、叶片厚度、叶片直径和螺旋轴轴径为变量,螺旋轴扭矩和肥料质量流速为... 针对甘蔗横向种植机施肥机构易出现堵塞的问题,结合农艺要求,设计一种端面反向螺旋施肥机构。为降低螺旋轴扭矩和提高肥料质量流速,通过理论分析选取螺旋轴叶片螺距、叶片厚度、叶片直径和螺旋轴轴径为变量,螺旋轴扭矩和肥料质量流速为目标,基于EDEM软件进行正交仿真试验得到各个因素与目标之间的回归方程,并求解得到最优参数组合:螺旋轴叶片螺距、叶片厚度、叶片直径和轴径分别为67 mm、2.5 mm、76 mm和32 mm。对最优参数组合模型进行仿真验证,结果表明螺旋轴扭矩和肥料质量流速的均值分别为6.3 N·m和0.055 kg/s,与回归方程求解结果基本一致。对端面反向螺旋设计进行仿真试验,确定反向螺距为33.5 mm时,可有效避免肥料堵塞在料槽端部。田间试验结果表明:螺旋轴扭矩和肥料质量流速的均值分别为4.3 N·m和0.0615 kg/s,该施肥机构满足农艺要求,负载扭矩较低,可有效减少肥料堵塞情况,为螺旋施肥机构开发提供参考。 展开更多
关键词 甘蔗横向种植机 螺旋输送机构 施肥机构 施肥堵塞 离散元法
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竖向荷载下螺钉桩承载特性的影响因素
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作者 邓友生 庄子颖 +2 位作者 董晨辉 陈茁 吴阿龙 《河北大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第6期571-580,共10页
为了研究桩身螺纹结构参数对竖向荷载下螺钉桩承载特性的影响,开展室内模型试验与有限元分析,对比分析不同螺纹段长度、螺纹间距、螺纹内径、螺纹宽度与螺牙深度下的荷载沉降曲线与轴力分布曲线.结果表明:随着螺纹段长度的增加,螺钉桩... 为了研究桩身螺纹结构参数对竖向荷载下螺钉桩承载特性的影响,开展室内模型试验与有限元分析,对比分析不同螺纹段长度、螺纹间距、螺纹内径、螺纹宽度与螺牙深度下的荷载沉降曲线与轴力分布曲线.结果表明:随着螺纹段长度的增加,螺钉桩极限承载力提升,变截面处轴向应力突变程度增加,建议长度取桩长的1/2~2/3;螺钉桩承载能力随螺纹间距增加呈先增后减的趋势,存在一个合适螺距可以最大程度发挥桩土间相互作用;改变螺钉桩变径比,将影响变截面处与桩端处土体端承作用,同时易引起螺纹段截面应力集中,建议取值0.7~0.8;螺纹宽度与螺牙深度的变化改变螺纹与土体的约束程度,进而影响其极限承载能力.螺纹宽度的变化对极限承载力的影响要大于螺牙深度变化的影响. 展开更多
关键词 桩基础 螺钉桩 竖向承载特性 模型实验 有限元
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白芹螺旋壅土装置参数设计与优化
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作者 袁浩 李政 +2 位作者 付天昊 赵广财 易卫明 《中国农机化学报》 北大核心 2024年第12期60-65,72,共7页
针对四垄三行白芹壅土专用机壅土装置土壤分配不均匀的问题,基于离散元理论对四垄三行白芹壅土专用机壅土作业过程进行分析和仿真计算。以螺旋送土装置中螺旋体的转速、螺距以及壅土成形模具入料口角度为试验因素,分析各因素对于土壤分... 针对四垄三行白芹壅土专用机壅土装置土壤分配不均匀的问题,基于离散元理论对四垄三行白芹壅土专用机壅土作业过程进行分析和仿真计算。以螺旋送土装置中螺旋体的转速、螺距以及壅土成形模具入料口角度为试验因素,分析各因素对于土壤分配均匀性的影响效果;设计三因素三水平的组合试验,对建立模型的参数组合进行优化求解,获得土壤均匀分配的最优参数组合:螺旋体转速为180 r/min、螺旋体螺距为200 mm、壅土成形模具入料口角度为63°。将优化后的螺旋送土装置在壅土机上进行田间试验。结果表明,四垄壅土均匀一致、成形符合壅土要求,提高壅土效率,满足四垄三行白芹种植模式的壅土要求。 展开更多
关键词 白芹 螺旋壅土装置 离散元 模拟仿真 最优参数组合
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不同空心加压螺钉固定方式对股骨颈垂直型骨折的有限元分析 被引量:3
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作者 谭能贤 吴文正 +4 位作者 郑楚荣 罗列良 古鹏 欧阳崇志 郑晓辉 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2024年第6期873-878,共6页
背景:股骨颈骨折线越垂直的股骨颈骨折可能承受更多的剪切力,因此可能容易发生内固定失效、骨不连或股骨头坏死等并发症,目前关于哪种空心钉固定模式是理想的还存在争议。目的:通过有限元分析方法评估不同构型及数目的空心螺钉构型对股... 背景:股骨颈骨折线越垂直的股骨颈骨折可能承受更多的剪切力,因此可能容易发生内固定失效、骨不连或股骨头坏死等并发症,目前关于哪种空心钉固定模式是理想的还存在争议。目的:通过有限元分析方法评估不同构型及数目的空心螺钉构型对股骨颈垂直骨折的生物力学差异。方法:收集1名24岁健康男性志愿者的股骨CT数据,导入Mimics软件构建股骨三维几何模型;在Geomagic软件进行模型细化及拟合曲面处理;导入SolidWorks软件,建立股骨颈垂直骨折模型。通过建立3枚正三角构型、3枚倒三角构型、3枚双平面双支撑构型(F方案)、3枚横行构型、4枚菱形构型、4枚Alpha构型6种空心螺钉模型,比较各构型内固定和股骨骨折模型在不同载荷(350,700,1400,2100 N)作用下的应力分布情况及位移峰值。结果与结论:(1)在4种载荷下,螺钉应力情况:双平面双支撑构型(F方案)>横行构型>倒三角构型>正三角构型>Alpha构型>菱形构型,各组螺钉的Von mises应力峰值均集中在靠近断裂线的螺钉处。(2)在4种载荷下,螺钉位移情况:Alpha构型>倒三角构型>正三角构型>双平面双支撑构型(F方案)>菱形构型>横行构型,位移峰值主要集中于空心螺钉头部。(3)在4种载荷下,股骨近端骨块应力情况:双平面双支撑构型(F方案)>横行构型>倒三角构型>Alpha构型>正三角构型>菱形构型,应力峰值主要集中在股骨颈下部。(4)在350 N载荷下,股骨近端骨块位移情况:横行构型>双平面双支撑构型(F方案)>正三角构型>Alpha构型>倒三角构型>菱形构型;在其他3种载荷中,倒三角构型位移峰值均小于菱形构型,位移峰值主要集中于头部;(5)股骨近端骨块断面应力分布中棱形构型最为分散,股骨位移峰值中棱形构型最小;各内固定模型的应力、位移、断裂端位移峰值随载荷的增加而逐渐增大;(6)4枚菱形构型模型对股骨颈垂直骨折内固定的生物力学性能优于其他各组模型,其固定牢靠,骨折端位移值小,应力分散,有助于抵抗剪切力和防止内翻坍塌发生,为骨折愈合创造良好的机械环境。 展开更多
关键词 股骨颈垂直骨折 部分螺纹空心螺钉 螺钉配置 有限元 应力 位移
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不同固定方案的腰椎后路椎间融合术生物力学有限元分析 被引量:1
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作者 程莹莹 梁畅 +2 位作者 许鹏 杨雷 张冰 《北京化工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期88-97,共10页
腰椎后路椎间融合术结合内固定系统已被广泛用于治疗腰椎滑脱等疾病。不同的内固定方案会使内固定系统和腰椎产生不同的力学响应,其结果会影响到内固定方案的选择。针对腰椎L5-S1骶骨节段轻度滑脱完全复位状态,在1例健康成年人腰椎模型... 腰椎后路椎间融合术结合内固定系统已被广泛用于治疗腰椎滑脱等疾病。不同的内固定方案会使内固定系统和腰椎产生不同的力学响应,其结果会影响到内固定方案的选择。针对腰椎L5-S1骶骨节段轻度滑脱完全复位状态,在1例健康成年人腰椎模型的基础上,设计了3种不同节段的内固定手术方案:A组L5-S1融合固定、B组L4-L5-S1融合固定、C组L5-S1-S2融合固定,并建立相应的有限元模型。固定骶髂关节的耳状面,在L1椎体上表面施加垂直向下400 N的载荷和不同方向的7.5 N·m力矩,模拟脊柱前屈、后伸、侧弯和旋转等生理活动,比较不同方案模型中固定节段的钉棒应力情况、相邻近节段的椎间盘应力情况和各节段活动度的差异。结果表明,相比于A组模型,B组和C组模型的椎弓根螺钉和连接棒最大应力值较大;B组和C组椎间盘的应力最大值的集中区域明显大于A组;A组、B组和C组模型的腰椎活动总量较完整模型均有所减少。实验结果表明,采用A组L5-S1融合固定的方案可以降低内固定系统断裂的发生率,减少邻近节段椎间盘退变的发生率,在完成复位的情况下仍然可以保持一定的腰椎活动度,且A组方案的手术时间短、术中出血量少,是一种更优的内固定方案。 展开更多
关键词 腰椎滑脱 椎弓根螺钉 不同固定方案 有限元分析
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啮合同向差速双螺杆挤出机挤出聚乳酸流场分析 被引量:2
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作者 代祥基 刘子豪 黄志刚 《食品与机械》 CSCD 北大核心 2024年第4期59-64,83,共7页
目的:探究不同差速比的螺杆组在流道性能上的差异,明确差速对聚乳酸材料挤出性能的影响。方法:应用Solidworks软件建立4组差速双螺杆组,通过Fluent软件进行网格划分和有限元数值模拟,使用CFD-post软件分析计算结果,并对其性能进行验证... 目的:探究不同差速比的螺杆组在流道性能上的差异,明确差速对聚乳酸材料挤出性能的影响。方法:应用Solidworks软件建立4组差速双螺杆组,通过Fluent软件进行网格划分和有限元数值模拟,使用CFD-post软件分析计算结果,并对其性能进行验证。结果:当进出口压力分别为0.2,0.5 MPa,单头基准转速为30 r/min时,差速比为1∶2和1∶3的螺杆在不同性能下各有优劣,螺杆的产量和机筒内压力在差速比为1∶2时具有优势,螺杆的混合能力在差速比为1∶3时具有优势。结论:对比传统双螺杆挤出机,差速双螺杆挤出机对聚乳酸材料的挤出性能为正向影响,可作为全新的聚乳酸改性设备。 展开更多
关键词 聚乳酸 双螺杆挤出机 差速 啮合同向 有限元数值模拟 流道
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股骨颈动力交叉钉联合空心钉治疗Pauwels Ⅱ型中青年股骨颈骨折的有限元分析 被引量:1
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作者 阿里木江·玉素甫 阿卜杜吾普尔·海比尔 +1 位作者 阿不都拉·阿不来提 冉建 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2025年第15期3095-3100,共6页
背景:股骨颈骨折是一种还未被解决的骨折,虽然涌现了空心螺钉、动力髋螺钉及股骨颈动力交叉钉等效果较好的植入物,但对于Pauwels角和剪切力较大的股骨颈骨折的最佳内固定方案尚无定论。目的:采用有限元分析法研究不同置钉位置的股骨颈... 背景:股骨颈骨折是一种还未被解决的骨折,虽然涌现了空心螺钉、动力髋螺钉及股骨颈动力交叉钉等效果较好的植入物,但对于Pauwels角和剪切力较大的股骨颈骨折的最佳内固定方案尚无定论。目的:采用有限元分析法研究不同置钉位置的股骨颈动力交叉钉联合空心螺钉治疗PauwelsⅡ型中青年股骨颈骨折的生物力学特性。方法:根据提取的志愿者股骨CT数据建立Pauwels角为50°的股骨颈骨折模型,将股骨颈均分为3等分,构建4组模型:A组股骨颈动力交叉钉主钉位于股骨颈中间1/3;B组股骨颈动力交叉钉主钉位于股骨颈下1/3;C组股骨颈动力交叉钉主钉位于股骨颈下1/3+空心螺钉位于股骨颈上1/3;D组股骨颈动力交叉钉主钉位于股骨颈中间偏前内侧1/3+空心螺钉位于股骨颈中间偏后内侧1/3。在1200 N的载荷下测量4组股骨、内固定模型的应力分布及峰值、最大变形情况和骨折断面的应力分布。结果与结论:①通过有限元分析可知,C组的股骨及内固定模型的应力分布及峰值、最大变形情况和骨折断面的应力均小于其余3组;②B组相较于A组有着更小的股骨骨质、内固定物和骨折断面应力和位移,说明股骨颈动力交叉钉头钉放置于股骨颈下1/3比中1/3更稳定;③结果表明,股骨颈动力交叉钉头钉位于股骨颈下1/3联合股骨颈上1/3平行放置螺钉对青壮年PauwelsⅡ型股骨颈骨折具有更好的稳定性,是治疗该类型骨折的有效选择。 展开更多
关键词 股骨颈骨折 股骨颈动力交叉钉系统 空心螺钉 有限元分析 生物力学
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基于有限元分析的钛合金椎弓根螺钉插入不同骨质性能研究 被引量:1
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作者 赵虎 杨金帅 李强 《有色金属材料与工程》 CAS 2024年第1期40-48,共9页
钛合金因其优异的力学性能和生物相容性,广泛用于椎弓根螺钉的制备。椎弓根螺钉插入椎骨时,松质骨密度和皮质骨厚度都会对椎弓根螺钉插入稳定性产生影响,因此,有必要研究它们对椎弓根螺钉插入性能的影响。先通过有限元仿真方法研究不同... 钛合金因其优异的力学性能和生物相容性,广泛用于椎弓根螺钉的制备。椎弓根螺钉插入椎骨时,松质骨密度和皮质骨厚度都会对椎弓根螺钉插入稳定性产生影响,因此,有必要研究它们对椎弓根螺钉插入性能的影响。先通过有限元仿真方法研究不同骨质对椎弓根螺钉插入阶段的插入扭矩与骨应力的影响;再选用不同密度的聚氨酯泡沫作为骨材料,对标准钛合金椎弓根螺钉的插入过程进行力学性能测试。结果表明:相较于松质骨密度,皮质骨的厚度对螺钉插入稳定性的影响更大;皮质骨厚度的减小和松质骨密度的降低都会削弱椎弓根螺钉在插入时的插入扭矩;仿真结果与力学实验结果具有较高的一致性,表明有限元仿真方法可以用于椎弓根螺钉的插入扭矩预测。 展开更多
关键词 椎弓根螺钉 骨质疏松 有限元分析 椎骨 力学实验
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基于离散元仿真模拟的螺杆加料机加料性能研究
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作者 周胜荣 万舟 +3 位作者 王玉 李果 马玉录 谢林生 《中国塑料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期60-65,共6页
利用建模软件建立不同螺杆导程、外径以及头数的螺杆结构;在离散元数值模拟仿真软件中建立颗粒模型、设置接触参数后,对不同结构下螺杆的输送过程进行模拟仿真;利用后处理模块对颗粒在输送过程中的受力以及加料机的出口质量流率进行分析... 利用建模软件建立不同螺杆导程、外径以及头数的螺杆结构;在离散元数值模拟仿真软件中建立颗粒模型、设置接触参数后,对不同结构下螺杆的输送过程进行模拟仿真;利用后处理模块对颗粒在输送过程中的受力以及加料机的出口质量流率进行分析,探讨螺杆结构对加料质量的影响规律。结果表明,螺杆导程是螺杆加料机输送效率的主要影响因素,20 mm导程的螺杆输送效率是14 mm导程的15倍左右,但是出料精度有所下降;螺杆间隙是颗粒受力的主要影响因素,间隙的减小会导致颗粒受力的增大,1 mm间隙下的平均受力在1.2×10-2 N左右;双头螺杆导致颗粒输送过程中受力的激增,峰值达到15 N左右,出料效率降低,但是出料稳定性提高。 展开更多
关键词 加料质量 螺杆结构 离散元模拟 螺杆加料机
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菱形与非平行空心加压螺钉治疗股骨颈骨折的有限元分析
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作者 李志远 南宠 +4 位作者 田金辉 江仲超 李晓东 刘炳智 苗洁 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第19期8018-8024,共7页
为对比分析菱形与非平行空心加压螺钉治疗3种类型(PauwelsⅠ、Ⅱ、Ⅲ)股骨颈骨折在模拟生物载荷下的力学差异。通过使用计算机三维处理软件(Minics、Solideworks、Geomagic)分析临床提供的CT数据进行建模,包括3种类型(PauwelsⅠ、Ⅱ、Ⅲ... 为对比分析菱形与非平行空心加压螺钉治疗3种类型(PauwelsⅠ、Ⅱ、Ⅲ)股骨颈骨折在模拟生物载荷下的力学差异。通过使用计算机三维处理软件(Minics、Solideworks、Geomagic)分析临床提供的CT数据进行建模,包括3种类型(PauwelsⅠ、Ⅱ、Ⅲ)及两种不同排列方式的空心加压螺钉模型;导入Ansys进行网格划分、材料赋值,模拟生理载荷,观察最大形变和内固定的等效应力和剪切应力的方法。对于菱形和非平行空心钉模型,在PauwelsⅠ型(20°)骨折中,最大形变0.5602、0.5610 mm,最大等效应力23.68、24.49 MPa,最大剪切应力3.715、4.160 MPa;在PauwelsⅡ型(40°)骨折中,最大形变0.5620、0.5653 mm,最大等效应力24.64、25.32 MPa,最大剪切应力4.540、5.549 MPa;在PauwelsⅢ型(60°)骨折中,最大形变0.5708、0.5723 mm,最大等效应力25.91、26.08 MPa,最大剪切应力6.668、7.089 MPa。可见在同等受力条件下,菱形空心钉模型的形变更小,内固定所承担的等效应力、剪切力更小,应力分布更为平均,更具有力学稳定性。 展开更多
关键词 股骨颈骨折 空心钉 有限元 生物力学
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