颈干角和前倾角变化对髋关节应力分布影响

本文建立了不同颈干角和前倾角的置换后有骨盆髋关节模型,通过数值模拟分析了颈干角和前倾角的变化对置换后髋关节各部分应力分布规律的影响.通过对不同颈干角和前倾角的髋关节模型进行数值模拟,发现随着髋关节模型颈干角和前倾角的改变,股骨和假体柄上的最大应力值及位置也会随之改变且呈现一定的规律性,说明颈干角和前倾角也是影响髋关节应力分布及应力值大小的重要因素.     

人工椎间盘的研制及其有限元模型的应力分析

自行研制“框架”人工椎间盘（ALDFS）,并建立腰椎运动节段ALDFS置换的有限元模型,研究ALDFS的应力分布.方法：1.从骨组织工程学、脊柱生物力学、材料学和临床循证医学角度设计,采用无磁性的医用钛合金加工制成ALDFS.2.选取一名健康男性志愿者行薄层CT扫描图像,应用逆向工程技术重建腰椎模型.结合ALDFS的三维模型,建立腰椎运动节段ALDFS置换的腰椎模型,然后通过ANSYS12.0转换成有限元模型,最后模拟腰椎节段的运动,研究ALDFS的应力分布.结果：1.ALDFS由三枚自攻自锁螺钉、两端托板和立柱组成ALDFS两端的藕根形仿生学托板由主板和侧板组成.主板是撑起上下椎体的两端带翼的马蹄印形藕根状结构的截面.侧板是在椎体侧面,安装两枚平行自锁固定螺钉,与主板的一枚纵行螺钉在椎体内相互交锁固定假体.2.成功建立腰椎运动节段ALDFS置换的有限元模型,包括77268个单元.ALDFS的分布特点为：1）所有运动状态下,杵臼关节正中部周围区域应力最大;2）立柱和上托板承受的应力为下托板的6～7倍;3）所有运动状态中,正压状态下立柱和上托板正中部周围区域承受的应力最大;4）所有运动状态中,立柱均承受三个方向的力,其中侧弯时Z轴方向承受的力最大.结论：1.AL-DFS的上托板与立柱之间永久性±5～10°的微动,可一定程度上保留椎间盘的功能.2.建立ALDFS三维有限元模型并进行其应力分析是可行的,结果是可信的.     

轻型钢筋混凝土复合楼板的三维有限元分析

建立混凝土钢筋复合楼板的三维有限元模型，研究轻型钢筋混凝土复合楼板在常温静载下的力学性能，得到了复合楼板全场的应力分布以及钢筋与混凝土交界处的应力分布，对进一步研究火灾条件下复合楼板的力学性能奠定了基础。     

含硬包体岩石破裂演化过程的声发射数值模拟

从岩石的损伤模型出发，推导了受到损伤岩石的单元刚度矩阵，采用声发射数值模拟方法研究了含有硬包体岩石的破裂演化过程，研究了硬包体的形状对岩石破裂演化过程的影响，确定了主破裂即将发生的临界状态，研究了围压条件对岩石破裂演化过程的影响．论文工作对于进一步研究含有随机裂纹与硬包体同时存在的岩石破裂演化过程以及研究地震空区和条带的生成条件具有较重要的参考意义。     

空拔管拔制力的有限元分析

采用二维弹塑性有限元法分析了钢管的空拔过程;得到了变形区出口截面上的轴向应力分布,据此计算了拔制力;经实验证实,这种方法能够得到比较准确的结果,可以推广使用;此外,讨论了3个工艺参数(壁厚、摩擦系数和模锥角)与拔制力的关系,可为优化模具和管材拉拔工艺设计提供参考.     

桁架结构强度计算研究

分别采用轴力杆单元、弯曲-轴力梁单元和三维实体单元的有限元法对桁架结构进行静力分析.计算结果表明:采用轴力杆单元和采用梁单元的轴向应力接近,采用实体单元节点处的最大等效应力远高于杆单元模型和梁单元模型的应力,采用实体模型的位移大于杆单元和梁单元的位移;理想桁架中应力为零的杆件,用梁单元和实体单元计算应力并不为零;桁杆两端和节点存在应力集中,等效应力数值远大于杆件的应力.理想桁架的计算方法的杆件轴向应力虽然计算精度较高,但是不能反映节点的应力集中,桁架的强度计算应该考虑节点的应力集中.文中研究结果可以用于井架及电塔结构的强度设计.     

三次梁样条函数及其应用

文中提出了一种求二阶导数连续的三次样条函数的新方法，构造了样条有限条方法，分析了弹性薄板弯曲问题。     

芯拔管的有限元分析

采用二维弹塑性有限元法分析了单道次固定锥模短芯棒拔管的拉拔过程．通过分析拉拔系统的受力情况绘制了整个拉拔过程的拔制力——载荷步曲线，提出一种计算拔制力的方法．此外，比较了4种拔制力计算方法，指出本文提供的计算方法适用于所有固定模具拉拔情况，讨论了拉拔工艺参数(摩擦系数、模锥角)对拔制力的影响，对拉拔工艺设计和模具优化设计具有实用价值。     

平面物系与平面桁架的计算机方法

本文研究了平面物系与平面桁架的计算机方法编制了相应的计算程序，算例表明：与传统的手算方法比较，电算方法具有计算效率高通用性好的优点     

无缝钢管冷轧成型过程的数值模拟

本文采用非线性有限元法对无缝钢管的冷轧成型过程进行了数值模拟,得到了钢管在整个冷轧过程包括稳定轧制和钢管冷轧脱模后各个位置的位移场和应力应变场.根据数值计算结果绘制了钢管的轴向、环向及径向应力分布,并根据应力分布特点解释了钢管在冷轧过程中,不同的减径量如何影响成品管直径和壁厚精度的机理.数值计算结果表明:不同减径量情况下,稳定轧制阶段减径量的大小对钢管内外壁径向应力影响较小;对于环向应力,减径量越大,钢管外壁环向拉应力越大,而内壁环向压应力则越来越小;轴向应力同样与减径量的大小成反比例关系.残余应力沿圆周方向有明显不同,较小的轴向拉应力和较大的径向拉应力有利于轧制后轴向变形,较小的减径量有利于接近理论壁厚,但冷轧脱模后钢管直径大于理论直径.研究成果对于无缝钢管冷轧成型工艺设计以和轧辊孔型设计具有参考价值.