半环四针传感型骨外固定器的研制

分析了带测力传感器的半环四针传感型骨外固定器的固定和测力原理,结果表明其不仅固定稳定,且测力准确.依据此原理制成的骨外固定器在临床应用中取得了理想的效果.     

胫骨近端联合截骨术内固定钢板系统的有限元仿真

基于胫骨近端联合截骨术（CPTO）治疗内翻型膝骨性关节炎的手术方案，采用有限元方法研究CPTO治疗中两种常用的内固定钢板系统对其生物力学特性的影响。建立胫骨近端联合截骨术植入Tomofix和Tomofix亚洲型内固定钢板系统的三维有限元模型，比较分析膝关节的刚度和楔形位移，以及植入器械的应力分布特征。研究结果表明，在CPTO手术中使用Tomofix亚洲型内固定系统相比使用Tomofix内固定系统的膝关节刚度增加了23.8%，平均楔形位移降低了85.5%，骨骼平均应力降低了36.5%，钢板和螺钉的最大应力分别增加了16.6%和4.6%。因此，在CPTO手术中使用Tomofix亚洲型内固定系统能较有效地提高膝关节结构的稳定性，减小楔形微动，为骨愈合提供强有力的支撑，但在内固定系统的高强度支撑下骨骼应力降低较明显，有引发应力遮挡效应进而导致骨质疏松的风险。     

加压型假肢骨内植入体的设计及其生物力学研究

提出了一种加压型假肢骨内植入体的设计,并对该植入体的生物力学特性进行评价.借鉴预加压固定技术,设计并制造出加压型假肢骨内植入体模型.运用应变电测量技术和原理,比较研究加压型骨内植入体与传统螺纹型骨内植入体对周围骨组织应力遮挡程度的差异.结果:加压型骨内植入体的应力分布与正常状态接近,而两种植入体间除远离假体的L4、M4点外,其余各测量点均有显著性差异(P＜0.01).结论:加压型假肢骨内植入体较传统骨内植入体具有更优良的生物力学特性,能有效地减少甚至避免应力遮挡效应的发生.     

应用骨穿克氏针微型单臂多功能外固定器加压固定治疗踝部骨折

作者自1984年6月～1994年10月对闭合复位不成功的踝部骨折切开复位穿克氏针微型单臂外固定器加压固定治疗48例,术后随访10～24个月,平均18.5个月。术后6～8周愈合。无针道感染及钢针松动合并症发生。踝关节功能在3—6个月恢复正常。术后针眼每日浇1次术必泰是防止针道感染的重要环节。微型单臂多功能外固定器结构简单、体积小、重量轻、固定牢,应力调节灵活,弹性好,能持续加压,关节功能恢复快,尤其适用内踝较小的撕脱骨折。不用第二次手术取内固定。显示了明显的优越性及其应用价值。     

单侧多功能外固定器治疗肱骨干中下段术后骨不连

目的:采用单侧多功能外固定器治疗内固定失败后肱骨骨不连。方法:对20例创伤性肱骨骨折内固定失败骨不连患者,取出内固定物,用单侧多功能外固定器加压固定。结果:20例骨不连患者,经2.5～4个月治疗均获得骨折愈合,关节功能改善。结论:单侧多功能外固定器对内固定失败的肱骨干中下段骨不连是一种较好的固定器械。     

双杆传感型骨外固定器的理论实验分析

本文对自行研制的双杆传感型骨外固定器的结构力学性能进行了理论分析和实验研究，证实了带有传感器的骨外固定器的可行性。     

腓骨内植入物材质的选择及螺钉布局方式

为了探究不同螺钉数量的布局方式、接骨板材质对腓骨骨折愈合过程中的影响。利用组合梁理论验证了腓骨内固定模型的有效性后,在ANSYS Workbench中模拟3种腓骨骨折内固定方案术后康复前期、后期的受力过程,分析螺钉的布局方式、接骨板材质对腓骨、接骨板的应力的影响,并计算了骨折区域的应力遮挡率。研究结果表明：B₁、B₂和B₃内固定方案的接骨板应力集中现象均主要在接骨板的中间区域,而腓骨的应力集中现象主要在骨折块末端内侧的螺钉孔处。螺钉的不同布局方式对应力遮挡率的影响小于接骨板材质对应力遮挡率的影响,接骨板材质的杨氏模量越大,对应力遮挡率的影响愈大。从生物力学角度考虑,金属接骨板联接的腓骨内侧表面最容易受到损伤,康复期可佩戴护具来减少损伤。组合方案B₂C₁既能够提供在骨愈合时内固定系统所需的稳定性,也可以保证较低的应力遮挡和足够的刚度,是腓骨远端骨折值得推荐的内固定方式之一。     

G型结构立式镗铣机床位置刚度数值模拟与试验

研究G型结构立式镗铣机床工作空间位置刚度随工作空间体积变化规律.根据联接单元特征,将主轴轴承、线性导轨及丝杠等动联接采用弹簧等效;建立整机静刚度预测实体模型;结合有限元方法数值模拟工作台、主轴及整机X、Y、Z误差敏感方向工作空间的位置刚度分布,以离散点试验验证研究立式镗铣机床X、Y、Z三向的静刚度.结果表明:机床离散点试验获得的静刚度数据与数值计算结果最大误差为8.7%,主轴三向静刚度随Z轴行程增加而非线性减小,工作台X、Y轴中间位置三向静刚度最大,呈抛物状向外递减,机床整机静刚度同工作台静刚度呈相似分布规律.数值模拟数据为G型精密机床结构设计及位置误差补偿提供了理论基础.     

长管骨骨折内外复合固定器（I）型的力学原理

本固定器用于长管骨骨折的复位和康复。根据长管骨的受力特点，将骨折部位的承载引出体外，使骨折断口部位仅受轻微作用，不发生影响愈合的物理形变与力学应力。     

RV减速器扭转刚度特性分析

以广泛应用于机器人关节的RV减速器为对象,针对其结构特点,构建了减速器整机的几何模型,以及在ANSYS环境下考虑轴承刚度、轮齿啮合刚度及各构件弹性的有限元模型,分析得出了对应曲柄轴自转1周的整机扭转刚度的变化规律;与实验结果比较,验证了该模型的有效性与计算精度.在此基础上,应用该模型进一步分析了摆线轮与针齿啮合齿数以及轴承刚度变化对整机扭转刚度的影响规律.结果表明:轴承刚度是影响整机扭转刚度变化的主要因素;在分析整机扭转刚度特性时,将轴承刚度按非线性变化规律考虑时能够更精确地揭示整机的扭转刚度特性.     

圆柱滚子轴承的刚度计算

针对基于Hertz接触理论的轴承刚度计算方法在实际应用中存在较大局限性的问题,通过实验方法建立基于超声波的油膜刚度测试模型,并运用现代微观理论建立了滚子轴承的接触刚度分形模型,推导出油膜刚度和接触刚度与径向载荷的关系。研究分析表明随着径向载荷的增加,油膜刚度和法向接触刚度不断增大。为证明该方法的有效性,运用所建立的模型对某型圆柱滚子轴承进行实例分析,计算得出该滚子轴承的径向刚度。结果表明:油膜刚度与径向载荷成线性关系,随着径向载荷的增大,法向接触刚度增长速率变缓。     

齿轮传动的动态啮合刚度

本文提出齿轮传动的静态啮合刚度和动态啮合刚度概念.导出了这两种啮合刚度的计算式,讨论了齿轮误差和转速对动态啮合刚度的影响.用模拟计算,分析了各种刚度模型对动态性能的影响.结果证明,本文提出的动态啮合刚度模型比其它刚度模型较合理.     

汽车座椅弹性元件刚度的探讨

本文给出了具有正、负刚度弹性元件的汽车座椅的理论分析、设计程序和实验数据.以上表明负刚度弹性元件的应用,将提供降低汽车座椅振动响应的有效途径,从而可以改进汽车座椅的舒适性。     

基于刚度矩阵的空间变截面梁简化问题

为研究机床的静刚度特性,需要得到其各部件的单元刚度矩阵.机床部件的结构往往是不规则的,因此需要将其等效简化为等截面梁单元,才能得到其单元刚度矩阵.该文对任意变截面梁等效简化为等截面梁单元的问题进行了研究,从建立梁单元的单元刚度矩阵的需要出发,推导出了完整的简化方法.为了验证该简化方法的有效性,利用有限元分析软件ABAQUS 6.51对一个力学模型进行了分析,同时用上述的简化方法对该力学模型进行了计算.将两者的计算结果进行对比,相对偏差小于5%,因此可证明该简化方法在变截面梁等效简化为等截面梁单元时的有效性.     

任意正交刚架临界荷载简化计算法

本文对正交刚架的稳定分析,提出了一个简化方法。其要点是将任一根刚架柱看作是弹性支承压杆,建立稳定方程,并阐述了弹性约束系数的简易计算方法。可以计算多跨多层正交刚架中任一根受压杆的临界荷载。     

竖向载荷作用下单桩接触面性能分析

在桩与土界面处设置Goodman接触单元来模拟桩与土的滑移变形和开裂，建立了单桩在竖向载荷作用下接触面应力和位移的关系公式。用三维有限元的方法，考虑了土体的非线性（Dmcker-Prager模型）力学性能，对模型桩进行了模拟计算分析，详细讨论了双曲线接触面本构关系的初始切向、法向刚度对桩顶位移及地表沉降的影响。对理论分析桩的载荷沉降提供了一种有益的参考。     

自锚式悬索桥主要构件刚度对结构的影响分析

分别分析了自锚式悬索桥的主塔刚度、主缆刚度、吊索刚度和加劲梁刚度对桥梁的主缆、吊索、加劲梁、桥塔和桥墩内力、结构位移、结构动力特性的影响,讨论了设计中各构件尺寸确定的顺序.得出的有益结论可为该类桥的设计提供技术参数方面的参考.     

框架柱的侧移刚度

本文对模型架柱的侧移刚度，给出更准确的计算方法。与日本武藤清教授所提出的Ｄ值法相比，本方法考虑影响因素更多些、细些，因此更准确些，而且适用范围更广泛。柱上、下端所受约束速度不同的影响、断层柱的影响以及柱轴力的影响等，Ｄ值法无法考虑。采用本文所述方法计算柱的侧移刚度时，则所有这些因素的影响，均能准确地加以考虑。     

3-RRR平面并联机构的刚度特性分析

导出了3-RRR平面并联机构基于守恒协调转换刚度矩阵机构刚度结构位形部分的解析表达式和外力作用影响部分的不完全解析表达式.给出了求机构刚度映射的一般方法,求出了不同参数下3-RRR平面并联机构的刚度映射曲线,并对机构的刚度特性进行了分析和讨论.研究发现,3-RRR平面并联机构的刚度是机构构型的函数,并与驱动力和关节刚度成比例;动平台中心趋于工作空间边界刚度增大,在工作空间的边界附近形成一个刚度较强的环状区域,而在工作空间的内部形成一个刚度较弱的区域.