三维运动测量和分析方法及其在人体脊柱运动研究上应用

本文应用电测技术和刚体运动学原理．提出了一个三维运动测量和计算方法。该方法成功地用于人体腰椎活动节段的三维运动研究。实验结果表明，本文提出的方法不但可以满足离体腰椎活动节段三维运动测量和分析的要求，而且其原理同样适用于测定人体其它骨骼的三维运动变化。     

UHPC-RC节段组合梁的抗弯性能分析

为研究低预应力度条件下,不同节段接缝的超高性能混凝土-钢筋混凝土(ultra-high performance concrete-reinforced concrete, UHPC-RC)组合梁的抗弯性能,文章基于ABAQUS有限元软件,建立UHPC-RC节段组合梁的基准有限元模型,并利用已有的试验数据验证该模型的合理性。节段接缝分别为平面干接缝、平面胶接缝、齿键干接缝和齿键胶接缝,在基准有限元模型的基础上,进一步研究节段接缝类型对组合梁抗弯性能的影响。研究发现,在四点受弯加载方式下,接缝的几何特征(平面或齿键)对组合梁的极限荷载和开裂荷载影响较小,环氧树脂胶的使用对组合梁的抗弯性能影响较大。     

椎弓根钉系统复位固定椎间融合治疗11例多节段腰椎滑脱

目的:探讨椎弓根钉系统复位固定椎间植骨融合治疗多节段腰椎滑脱的临床价值和相关问题。方法:11例多节段腰椎滑脱患者,男6例,女5例,年龄43~58岁,平均52.5岁,均为L4、5椎体滑脱,采用后路椎弓根螺钉系统复位固定,椎管减压,神经根松解,椎间植骨融合手术。术前、术后行腰腿痛视觉模拟评分(VAS),使用Os-westry功能障碍指数(OD I)问卷调查表评价临床功能恢复情况,并通过影像学检查观察滑脱恢复情况、椎间孔高度、植骨融合情况综合评价临床疗效。结果:11例患者均获随访,随访时间1~5年,平均3年2个月,VAS评分术后(1.0±1.0)分及末次随访(1.0±0.5)分,较术前(8.0±1.5)分均有显著性差异(P<0.005);OD I术后(22.13±13.40)及末次随访(20.31±13.27),较术前(64.80±15.68)均有显著差异(P<0.005)。术后椎间隙、椎间孔高度术后较术前明显增高,无内固定松动或断钉断棒;所有病例复位满意,所有患者植骨融合良好,无假关节形成。结论:后路椎弓根钉系统复位固定,椎管减压,神经根松解,椎间植骨融合治疗多节段腰椎滑脱效果满意,该术式具有复位良好,固定牢靠,...     

某水电站导流洞控制段三维有限元分析

某水电站导流洞进口控制段过水断面较大,封堵门设计水头达到75．52m,以结构力学方法计算,难以反映结构实际受力情况且配筋量较大．为反映结构应力应变实际情况,利用ANSYS有限元分析软件,建立某水电站导流洞控制段三维模型进行有限元计算,重点分析闸门颈口,边墩,中墩,顶板和底板等部位应力应变情况,为结构设计及结构配筋优化提供依据,也为今后的实际工程提供了有意义的参考．     

骨水泥增强对胸腰脊柱后路长节段固定手术的影响

临床研究表明,不同节段骨水泥增强椎体能够有效预防近端交界性后凸(Proximal Junctional Kyphosis, PJK),然而其中的生物力学影响尚不清楚。针对这一现象,本研究基于正常人体脊柱计算机断层扫描(Computed Tomography, CT)数据,通过临床手术方案构建了T10-S1骨质疏松症胸腰脊柱后路固定(Posterior Thoracolumbar Spinal Fixation, PTSF)T11-S1及PTSF分别联合T10、T11或T10&T11节段椎体骨水泥增强(Vertebral Body Cement Augmentation, VBCA)构建的PTSF+T10VBCA,PTSF+T11VBCA,PTSF+T10&T11VBCA 4种手术有限元模型。通过有限元分析发现骨水泥增强椎体对于预防PJK有明显效果,单节段椎体增强会产生较大的松质骨骨折风险,因此,双节段椎体增强术对PJK的预防效果更好。     

菜园坝长江大桥节段模型风洞试验

随着施工技术以厦新材料的运用,拱桥正朝着刚度小、跨度大、重量轻的方向发展,由于拱桥在施工阶段的刚度显著小于成桥状态,因此研究大跨度拱桥的空气动力特性十分必要．通过菜园坝长江大桥的节段模型静力试验和动力试验获得了主梁及主拱的静力三分力系数随攻角的变化规律、主梁的颤振特性以及识别了主梁的8个颤振导数,并对试验获得的结果进行了详细的分析．最后,对该桥的主梁和拱肋的抗风性能进行了评价．其分析评价的结果直接用于指导该桥的设计与施工,也可为同类桥梁提供理论参考．     

AHCI中对用户建模的模糊数学处理方法

自适应人机接口是智能计算机领域需要研究的关键问题之一。从人机工程学的角度对人的因素进行了分析,提出了应当关注的若干因素,并把用户类型作了新手划分。     

混凝土预制节段拼装法在城市轨道交通中的应用

混凝土预制节段拼装法施工技术已成为当今世界城市轨道交通建设的主要发展趋势,通过对满堂支架法和节段拼装法施工因素及工艺对比分析,探讨预制节段拼装法在轨道交通应用的可能性及其技术上、经济上的优越性。     

预制节段拼装在城市轨道交通中的监理

广州轨道交通地铁四号线土建第四监理标段的区间五标(除两座跨河大桥之外)至区间九标上部结构为预制混凝土节段箱梁,采用上行式和下行式架桥机整孔拼装架设的施工方案。这项先进的架桥技术在广州地区还是第一次试用,能否达到设计的意想效果,对整个过程的施工监理是至关重要的。通过实践从中得到了一定启发和总结,为今后类似工程的施工监理提供借鉴。     

基于螺旋CT的人体颅脑三维有限元模型构建

阐述了基于螺旋CT图像构建颅脑三雏有限元模型的过程。首先，对人体颅脑进行CT断层扫描，然后采用CT图像三维重建软件和CAD软件构建轮廓线，用有限元软件ANSYS划分网格，构建了颅脑三维有限元模型，并对该模型进行了验证。此模型包括大脑左右半球、小脑、脑干、大脑镰、小脑幕，是完全真实的人体颅脑三维有限元模型。本模型以精确CT数据为依据，为宇航、交通事故、司法鉴定、创伤判断和临床治疗等提供了可用的颅脑有限元模型。     

车削过程的三维有限元数值模拟

根据三维有限元法,提出车削过程弹塑性大变形的热-力耦合模型,并模拟了超细晶WC硬质合金车刀对AISI-1045碳钢的车削.车削工艺参数为:前角-5°、车削速度1×103mm/s、车削深度1.0mm、车削宽度3.0mm、进给量0.5mm/s.通过车削温度场与应力场的三维有限元模拟,分别得到刀-屑接触区最高温度、车削力与进给力相对车削位移的变化规律.由模拟结果发现,通过改善车刀结构,刀-屑接触区平均温度峰值由430℃下降为365℃;车削力平均值由1500N降至1400N.结果表明,三维有限元模拟可有效地仿真实际车削工艺环境,为优化车削工艺提供参考.     

斜交轮胎充气状态下三维有限元分析

采用ANSYS有限元程序中的三维体单元、层单元建立了9.00-20 16PR折线花纹载重斜交轮胎的三维有限元模型;分析了轮胎在充气状态下的整体变形、应力、应变以及帘布层层间切应力分布状况,找出了若干斜交轮胎产生肩空与侧脱的原因,从而验证了本模型的正确性以及有限元分析方法在斜交轮胎中应用的可行性.     

面部软组织三维有限元模型的建立

正建立正常人面部软组织三维有限元模型,作为进一步研究的基础,1.通过螺旋CT扫描获得头面部图像数据;2.图像数据导入图像处理软件Mimics10.0进行图像处理,阈值分割,布尔运算得到面部软组织三维几何模型;3.结合面部解剖特征,手动提取1.5mm厚度的皮肤组织,利用灰度及形态学操作提取肌肉组织,分别赋予材料属性,建立了适合生物力学分析的面部软组织有限元模型。结果:本实验应用有限元技术,在计算机上建立了一个能够反映软组织生物力学性能,包含皮肤、肌肉、脂肪的多层有限元模型;结论:本研究为面部软组织有限元模型的建立提供了切实可靠的方法,为进一步分析颌面外科手术术后面部软组织的形变提供了有力的基础。     

基于CT数据的股骨三维有限元建模方法

实现一种基于计算机断层成像(CT)数据的股骨三维有限元建模方法,用于生物力学研究。可视人计划(VHP)男性标本的冷冻CT序列图像分割后,用移动立方体算法三维重建股骨几何模型并转换为有限元网格,有限元网格设置各向同性和正交各向异性材料特性建立两个有限元模型,有限元模型施加双腿站立情况的边界条件进行有限元分析。结果表明,这两个股骨有限元模型能很好地和股骨解剖结构相符合。基于CT数据的建模方法可以快速并精确地建立各种骨骼的三维有限元模型。     

基于CT数据的股骨三维有限元建模方法

实现一种基于计算机断层成像(CT)数据的股骨三维有限元建模方法,用于生物力学研究。可视人计划(VHP)男性标本的冷冻CT序列图像分割后,用移动立方体算法三维重建股骨几何模型并转换为有限元网格,有限元网格设置各向同性和正交各向异性材料特性建立两个有限元模型,有限元模型施加双腿站立情况的边界条件进行有限元分析。结果表明,这两个股骨有限元模型能很好地和股骨解剖结构相符合。基于CT数据的建模方法可以快速并精确地建立各种骨骼的三维有限元模型。     

压电层合板的三维有限元分析

从弹性理论和压电学理论出发,根据三维有限元理论,采用空间等参单元,导出了压电层合板的整体刚度矩阵,并利用材料的物理和几何关系,对压电层合板的应力和变形做了计算与分析。给出了数值算例并与已有的解析解计算结果做了比较和分析。计算表明其结果具有较高的分析精度。     

基于CT图像建立人体足部骨骼三维有限元模型的研究

讨论了建立人体足部骨骼有限元模型的必要性;针对其形状复杂、数量多、体积小和关节多的特点,分析探讨了基于2 mm层厚的CT图像建立人体足部骨骼三维有限元模型的主要途径。介绍了从CT扫描图像提取骨骼边缘轮廓数据,再分别采用不同的CAD软件建立骨骼轮廓线模型和三维实体模型,最后在ANSYS中建立完整的三维人体足部骨骼有限元模型的过程和结果,并且讨论了利用IGES文件实现不同软件之间的模型转换的有关问题。     

多点成形有限元参数化建模的研究

介绍了多点成形的基本原理、有限元参数化建模的流程和计算基本体高度的方法,利用ANSYS/APDL开发了多点成形有限元参数化建模程序,通过VC++编写了友好的参数输入界面,使得在进行多点成形数值模拟研究中仅需输入一些相关参数即能建立不同类型的有限元模型,即参数化建模,从而避免了很多繁琐的建立有限元模型的工作,并利用该程序分别建立了发动机罩以及轿车顶盖的多点成形有限元模型。     

白鹤滩拱坝三维非线性有限元分析

采用三维非线性有限单元法对白鹤滩拱坝进行了3种荷载组合下的非线性分析。结果表明,在基本荷载组合一工况下,坝体上游面有最大主拉应力为6.04 MPa,发生在坝底550 m高程右拱端,下游面有最大主压应力为14.50 MPa,发生在620 m高程左拱端;坝体自重施加方式对坝体应力,尤其是上游面拉应力,有较大的影响;但在基本荷载组合一工况下,坝体自重按整体自重考虑,上游面最大主拉应力6.04 MPa,有限元等效最大主拉应力为3.15 MPa。     

涵洞洞首结构的三维有限元分析

针对涵洞洞首的受力特性,利用Marc三维有限元软件,将闸室与洞身结构作为一个共同作用体系,采用充分考虑闸室与洞身共同作用的结构计算方法,从而使计算值接近真实值.实例分析结果表明:位移场分布与实测结果一致,应力场分布与二维计算结果基本吻合.