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角质层渗透性质的有限元数值模拟计算 被引量:1
1
作者 刘宇红 乔爱科 +2 位作者 D.弗西特 G.维图姆 曾衍钧 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2006年第4期417-423,共7页
角质层是皮肤屏障作用的最主要部分,它决定了外界物质对皮肤的渗透情况.在假设角质层细胞为一种三维的十四面体(物理学经典的tetrakaidecahedron体)的情况下,利用有限元法对角质层渗透性质进行了数值模拟研究.为此,首先完成了对角质层... 角质层是皮肤屏障作用的最主要部分,它决定了外界物质对皮肤的渗透情况.在假设角质层细胞为一种三维的十四面体(物理学经典的tetrakaidecahedron体)的情况下,利用有限元法对角质层渗透性质进行了数值模拟研究.为此,首先完成了对角质层空间结构的网格拆分,拆分过程分两步进行:1.对角蛋白细胞的网格拆分;2.对角蛋白细胞周围的网状脂质体的网格拆分.在数值模拟过程中,则用有限元法得到方程离散的格式,用多重网格算法降低高频误差,提高计算精度.最后,给出了数值模拟结果的可视化效果图. 展开更多
关键词 角质层 tetrakaidecahedron 网格拆分 有限元法 多重网格算法
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角质层渗透性质的有限元数值模拟计算
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作者 刘宇红 Dirk Feuchter +2 位作者 Gabriel Wittum 张恩平 曾衍钧 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期219-223,共5页
角质层是皮肤屏障作用的最主要部分,它决定可外界物质对皮肤的渗透情况。本研究在假设角质层细胞为一种三维的十四面体(物理学经典的Tetrakaidecahedron体)下,进行对角质层渗透性质的数值模拟工作。为此,首先完成了对角质层空间结构的... 角质层是皮肤屏障作用的最主要部分,它决定可外界物质对皮肤的渗透情况。本研究在假设角质层细胞为一种三维的十四面体(物理学经典的Tetrakaidecahedron体)下,进行对角质层渗透性质的数值模拟工作。为此,首先完成了对角质层空间结构的网格拆分,拆分过程分两步进行:首先对角蛋白细胞的网格拆分;然后对角蛋白细胞周围的网状脂质体的网格拆分。在数值模拟过程中,则用有限元法得到方程的离散格式,用多重网格算法降低高频误差,提高计算精度。最后,给出了数值模拟结果的可视化效果图。 展开更多
关键词 角质层 tetrakaidecahedron 网格拆分 有限元方法
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基于十四面体模型的闭孔泡沫材料动态力学性能的有限元分析 被引量:11
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作者 宋延泽 李志强 赵隆茂 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期49-55,共7页
应用有限元方法分析了基于十四面体模型的三维闭孔泡沫材料的动态力学性能。计算中所有十四面体具有相同的尺寸,主要研究了不同初始冲击速度、不同相对密度以及组成泡沫的机体材料的应变强化对泡沫材料的变形模态、平台力及密实化应变... 应用有限元方法分析了基于十四面体模型的三维闭孔泡沫材料的动态力学性能。计算中所有十四面体具有相同的尺寸,主要研究了不同初始冲击速度、不同相对密度以及组成泡沫的机体材料的应变强化对泡沫材料的变形模态、平台力及密实化应变能的影响,尽可能全面地描述了泡沫材料的能量吸收特性。数值结果表明:冲击速度对泡沫模型的模态影响较大,特别受到高速冲击时,冲击端泡沫形成"I"形然后向支撑端传播;相对密度对能量吸收能力的贡献较大,密实化应变能随相对密度呈二次曲线变化;冲击速度、相对密度及机体材料的应变强化分别与坪应力呈线性关系。 展开更多
关键词 固体力学 动态力学性能 有限元分析 泡沫材料 十四面体
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高孔隙率通孔金属泡沫有效导热系数的实验和理论研究 被引量:13
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作者 杨肖虎 邝九杰 +2 位作者 白佳希 卢天健 金东范 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期79-84,共6页
为了研究高孔隙率通孔金属泡沫中的热传导特性及预测有效导热系数,发展了一种新的全解析有效导热系数模型。该模型通过建立更真实的十四面体三维结构作为代表单元,解析求解代表单元内稳态傅里叶热传导方程获得通孔泡沫铝的有效导热系数... 为了研究高孔隙率通孔金属泡沫中的热传导特性及预测有效导热系数,发展了一种新的全解析有效导热系数模型。该模型通过建立更真实的十四面体三维结构作为代表单元,解析求解代表单元内稳态傅里叶热传导方程获得通孔泡沫铝的有效导热系数。该模型不含任何拟合或经验参数,有效导热系数与孔隙率之间具有简单的线性关系,且比例系数阐释了热曲折率的大小。高孔隙率下,模型预测与实验测量和文献数据吻合良好。研究结果表明:对于具有大导热系数比的实心杆与流体相(如充满空气的泡沫铝),流体相的传热可忽略不计,热量沿着曲折金属杆的一维传导占主导地位。在忽略自然对流和辐射传热时,泡沫铝有效导热系数基本不受孔密度及杆截面形状的影响。在所研究的温度范围内,泡沫铝有效导热系数可视为常数。 展开更多
关键词 有效导热系数 通孔金属泡沫 一维热传导 十四面体
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基于十四面体模型的开孔泡沫材料弹性模量的有限元分析 被引量:21
5
作者 石上路 卢子兴 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期108-112,共5页
利用十四面体模型描述开孔泡沫材料的胞体结构,并用有限元方法确定开孔泡沫材料的弹性模量。计算中使用相同尺寸的十四面体胞体模型,并考虑两种不同支柱截面(圆截面和Plateau截面)形状对弹性模量计算的影响。此外,通过数值方法研究开孔... 利用十四面体模型描述开孔泡沫材料的胞体结构,并用有限元方法确定开孔泡沫材料的弹性模量。计算中使用相同尺寸的十四面体胞体模型,并考虑两种不同支柱截面(圆截面和Plateau截面)形状对弹性模量计算的影响。此外,通过数值方法研究开孔泡沫材料的弹性模量随模型尺寸的变化规律。同时,讨论边界条件处理对开孔泡沫材料弹性模量计算的影响。结果表明,支柱为Plateau截面形状的模型,其弹性模量明显高于具有圆截面支柱模型的结果,且两种模型的弹性模量均随模型尺度的增加而增加,最终趋于一个稳定值,并与Warren和Kraynik的理论预测较为一致。此外,边界条件对模型刚度的影响随着模型尺度的增加而逐渐减小。 展开更多
关键词 开孔泡沫材料 十四面体模型 弹性模量 有限元
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FINITE ELEMENT METHOD ON NUMERICAL SIMULATION OF STRATUM CORNEUM'S PENETRATION PROPERTY 被引量:1
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作者 刘宇红 乔爱科 +2 位作者 Dirk Feuchter Gabriel Wittum 曾衍钧 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI 2006年第4期469-475,共7页
How the outer substance could penetrate through the skin lies in the stratum corneum, because it is the main barrier in the multi-layers of the skin. Supposing the keratin cell with a special geometry as tetrakaidecah... How the outer substance could penetrate through the skin lies in the stratum corneum, because it is the main barrier in the multi-layers of the skin. Supposing the keratin cell with a special geometry as tetrakaidecahedron, the penetration property of stratum corneum was the key problem which was numerically simulated with finite element method. At first the discretization of the stratum corneum region was given in two steps: first, the discretization of the keratin cell; second, the discretization of fattiness that surrounds the keratin. Then there was the work of numerical simulation. In this procedure, the finite element method and the multi-grid method were used. The former was to obtain the discretization of basic elements; the latter was to decrease the high frequency error. At last the visualization of the numerical simulation was shown. 展开更多
关键词 stratum corneum tetrakaidecahedron DISCRETIZATION finite element method multi-grid method
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角质层渗透性质的三维数值模拟
7
作者 刘宇红 Dirk Feuchter +2 位作者 Gabriel Wittum 张恩平 曾衍钧 《航天医学与医学工程》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期251-255,共5页
目的从数值模拟的角度研究药物渗透皮肤角质层的过程,为实际的药物工作者提供理论上的指导和帮助。方法用有限元方法离散偏微分方程的差分格式,将角质层的角蛋白细胞近似为物理学上经典的由6个四边形和8个六边形围成的三维十四面体结构... 目的从数值模拟的角度研究药物渗透皮肤角质层的过程,为实际的药物工作者提供理论上的指导和帮助。方法用有限元方法离散偏微分方程的差分格式,将角质层的角蛋白细胞近似为物理学上经典的由6个四边形和8个六边形围成的三维十四面体结构,同时将角蛋白细胞间的脂质体视为十四面体结构的一部分,离散其相应的单元网格。结果得到了药物渗透皮肤角质层的三维数值模拟,并给出了模拟过程中浓度和速度变化的可视化效果示意图。结论本文所采用的几何模型与实际的生理结构模型非常接近,数值模拟结果证明这一方法对实际工作有参考意义。 展开更多
关键词 角质层 渗透 十四面体 数值模拟 三维模型
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多孔金属结合剂金刚石砂轮节块的有限元分析
8
作者 丁兰英 《佛山科学技术学院学报(自然科学版)》 CAS 2008年第4期10-13,共4页
利用十四面体模型描述开孔金属结合剂金刚石砂轮胎体的胞体结构,并用有限元方法确定材料的弹性模量,进而将金刚石以增强颗粒的形式加入胎体材料中,形成开孔结构的金属结合剂金刚石砂轮节块的有限元模型。数值分析了以金刚石为增强颗粒... 利用十四面体模型描述开孔金属结合剂金刚石砂轮胎体的胞体结构,并用有限元方法确定材料的弹性模量,进而将金刚石以增强颗粒的形式加入胎体材料中,形成开孔结构的金属结合剂金刚石砂轮节块的有限元模型。数值分析了以金刚石为增强颗粒的多孔金属结合剂复合材料在横向剪切载荷下的应力情况。结果表明,多孔金属结合剂金刚石砂轮节块在承受横向剪切载荷下,最大应力发生在胎体上,这与试验中节块断裂往往出现在胎体中孔的棱边上相一致。 展开更多
关键词 多孔金属结合剂金刚石砂轮 十四面体模型 弹性模量 颗粒增强 有限元
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闭孔泡沫铝准静态压剪性能研究 被引量:4
9
作者 李雪艳 李志斌 张舵 《高压物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期50-57,共8页
通过添加斜端面垫块和长方体套筒,利用材料试验机对闭孔泡沫铝进行准静态下的压剪复合加载实验。改变斜端面垫块的角度,得到泡沫铝在不同压剪加载路径下的力学性能。对试样进行受力分析,得到泡沫铝在压剪空间的屈服面。同时采用有限元软... 通过添加斜端面垫块和长方体套筒,利用材料试验机对闭孔泡沫铝进行准静态下的压剪复合加载实验。改变斜端面垫块的角度,得到泡沫铝在不同压剪加载路径下的力学性能。对试样进行受力分析,得到泡沫铝在压剪空间的屈服面。同时采用有限元软件LS-DYNA对闭孔泡沫铝的压剪加载过程进行数值模拟,仿真屈服面与实验屈服面吻合较好。仿真研究表明,密度相同的泡沫铝,在一定孔径范围内,胞孔尺寸越大,屈服应力越大,泡沫铝的承载能力越好。 展开更多
关键词 压剪复合加载 闭孔泡沫铝 十四面体模型 屈服面 孔径
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微孔结构对PMI泡沫准静态压缩性能的影响 被引量:3
10
作者 周景隆 李文晓 薛鹏 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第20期147-151,共5页
基于BBC点集建立了聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)闭孔泡沫的Kelvin十四面体模型和Laguerre模型,并采用有限元方法研究了其在准静态载荷作用下的压缩性能。分析了孔径大小、泡孔体积离散系数对压缩弹性模量、初始峰值应力和能量吸收能力的影响... 基于BBC点集建立了聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)闭孔泡沫的Kelvin十四面体模型和Laguerre模型,并采用有限元方法研究了其在准静态载荷作用下的压缩性能。分析了孔径大小、泡孔体积离散系数对压缩弹性模量、初始峰值应力和能量吸收能力的影响。结果表明:Kelvin十四面体模型可以较好地预测PMI泡沫的压缩弹性模量和峰值应力;在相同相对密度条件下,小孔径泡沫的初始峰值应力和能量吸收能力均高于大孔径泡沫,而压缩弹性模量则低于大孔径泡沫;随着泡孔体积离散系数的增大,闭孔PMI泡沫压缩弹性模量、初始峰值应力和能量吸收能力均减小。 展开更多
关键词 聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)闭孔泡沫 十四面体模型 Laguerre模型 弹性模量 初始峰值应力
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泡沫金属有效导热系数的数学模型 被引量:1
11
作者 杨辉著 黎永耀 +2 位作者 马彬键 杨月 朱永刚 《东北电力大学学报》 2021年第5期45-51,共7页
通过修正Kelvin提出的十四面三维结构作为金属泡沫的几何模型,利用数值求解几何模型内的稳态傅里叶导热方程,文中提出了泡沫金属的有效导热系数的数学模型.首先,利用实验数据修正了十四面体节点与骨架半径随孔隙率的变化关系.然后,把泡... 通过修正Kelvin提出的十四面三维结构作为金属泡沫的几何模型,利用数值求解几何模型内的稳态傅里叶导热方程,文中提出了泡沫金属的有效导热系数的数学模型.首先,利用实验数据修正了十四面体节点与骨架半径随孔隙率的变化关系.然后,把泡沫金属分成4层,利用数值模拟确定了每层有效导热系数的计算式.最后,基于Fourier定律,建立了泡沫金属的有效导热系数.研究结果表明:文中提出的模型计算泡沫金属有效导热系数与实验值的误差都在±10%之内.本文的研究结果,对于泡沫金属的热力设计和应用具有很好的指导意义. 展开更多
关键词 开孔金属泡沫 有效导热系数 十四面体 数学模型
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具有开孔泡沫骨架的双连续相复合材料弹性模量的理论预测 被引量:1
12
作者 卢子兴 谢凡 王建月 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1330-1336,共7页
基于具有开孔泡沫骨架的双连续相复合材料(IPC)的细观结构,提出了一种十四面体弹性地基梁力学模型,结合最小势能原理推导了该IPC的弹性模量预测公式。根据文献给出的实验材料参数进行算例分析,结果表明,理论估算结果与实验值吻合良好,... 基于具有开孔泡沫骨架的双连续相复合材料(IPC)的细观结构,提出了一种十四面体弹性地基梁力学模型,结合最小势能原理推导了该IPC的弹性模量预测公式。根据文献给出的实验材料参数进行算例分析,结果表明,理论估算结果与实验值吻合良好,证明了该模型的有效性。在此基础上,进一步讨论了不同骨架材料体积含量和支柱截面形状对IPC弹性模量的影响。本文给出的半经验理论模型为表征具有开孔泡沫骨架的IPC的弹性性能提供了新思路,也为进一步预测IPC的强度性能和热物理性能奠定了基础。 展开更多
关键词 开孔泡沫 双连续相复合材料 十四面体模型 弹性地基梁 弹性模量 最小势能原理
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多孔介质金属泡沫的渗透率研究 被引量:2
13
作者 陈凯 潘阳 钱维扬 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期89-95,共7页
基于真实金属泡沫内部结构的特征,建立了与真实多孔介质形态相近的十四面体模型及相对应的代表性单元体。采用分形理论得到真实多孔介质的孔隙率和渗透率,由十四面体的结构特征得到了相应的孔隙率和渗透率,根据流动一致性原理,确定... 基于真实金属泡沫内部结构的特征,建立了与真实多孔介质形态相近的十四面体模型及相对应的代表性单元体。采用分形理论得到真实多孔介质的孔隙率和渗透率,由十四面体的结构特征得到了相应的孔隙率和渗透率,根据流动一致性原理,确定十四面体模型的结构参数。通过十四面体的结构特征得到渗透率的表达式,并且将模型渗透率的计算结果和现有的实验数据进行对比,结果存在良好的一致性,说明渗透率表达式的有效性。 展开更多
关键词 金属泡沫 渗透率 孔隙率 十四面体 分形理论 一致性原则
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