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。     

面向3D打印的钛合金点阵接骨板设计及其仿真

为了改善骨折愈合过程中因金属接骨板弹性模量过大引起的应力屏蔽效应问题,基于拓扑优化与有限元建模技术设计一种面向3D打印的点阵结构接骨板.以钛合金胫骨接骨板为例,建立简化有限元模型,结合有限元法及数据采样方法,分别对实体接骨板系统和点阵接骨板系统进行仿真,并对比其力学性能上的异同点.基于点阵接骨板系统的力学性能分析,实现...     

三点弯曲对镁合金AZ31降解速率影响的研究

本文主要研究三点弯曲作用力对镁合金AZ31接骨板降解性能的影响,有限元模拟设置两种不同孔形镁合金接骨板:相同直径圆孔(模型A)和不同直径圆孔(模型B),基于连续损伤理论实现其降解过程的仿真;体外降解实验中设置与有限元模拟相对应的试件A和试件B,在重要时间节点记录镁合金接骨板所产生的氢气和质量损失.通过有限元仿真与体外降解实验的结果对比可以得出:随着三点弯曲力的增加,镁合金接骨板氢气量和质损率随之增加;模型B是中间整体部分产生断裂,这种孔形使应力得到了有效分配,承受载荷比较均匀,腐蚀较为缓慢,孔形设置比较合理.     

光弹贴片法检测复合材料残余应力

采用钻孔法结合光弹贴片实测正交异性复合材料板小孔周围释放应力应变场,简要推导光弹等差线条纹级数与测点残余应力的关系式,并以碳/环氧复合材料板为实例,探讨更简便易行的残余应力检测方法。在实验技术上,将聚碳酸酯贴片的单侧表面镀金属铝膜,以提高贴片的反射效率。实验表明,钻孔法结合光弹贴片测量可有效地分析复合材料残余应力问题。     

骨折内固定接骨板生物力学评价及结构设计方法研究进展

内固定术是最为常见且有效的骨折治疗方法,接骨板是临床中常用的内固定植入物。由于骨折愈合需要一定的力学刺激,接骨板的刚度既需要满足骨折复位稳定性的要求,又需要使断骨在愈合的过程中承受合理的力学刺激,因此,接骨板的结构设计对骨折愈合具有非常重要的影响。从骨折复位和愈合的评估方法入手,综述和分析骨折复位稳定性、骨愈合和骨重塑效果的评估分析方法,总结出接骨板结构的基本设计要求;进一步针对接骨板结构的设计方法,对现有接骨板的结构形式、设计方法进行分析和总结,为设计出能更好满足骨折愈合需求的接骨板结构提供参考;最后针对现有接骨板结构设计存在的问题进行分析,提出理想接骨板的设计思路和未来的研究热点。     

钛合金接骨板固定股骨骨折的有限元分析及实验验证

本研究对由钛合金接骨板固定的股骨骨折系统进行了有限元分析及实验验证.通过数据对比,发现有限元法分析结果与实验结果呈现的规律大致相同,结果数值的部分差异在误差范围之内.有限元法分析结果和实验结果呈现的应力转移情况,与骨愈合过程中实际应力转移情况是相吻合的.本研究证明用有限元法分析股骨骨折系统的应力情况是可行的.     

含PBX炸药装药的弹体侵彻响应数值模拟

为探究浇注型PBX炸药装药在弹体侵彻过程中的安全性问题,使用考虑孔隙的压力相关-应变率硬化-温度软化的粘弹塑性本构模型,用以拟合浇注型PBX炸药的在不同应变率下的动态力学响应,并利用动力有限元算法数值模拟含装药弹体侵彻混凝土靶板的过程中炸药的力-热耦合响应,获得装药不同位置局部温升受不同耗散功的影响规律,结果表明装药圆弧面圆心处由于应力波汇聚作用,塑性应变可达32%,装药与弹体内壁摩擦生热对装药温升有一定贡献.为装药结构设计提供力学分析的依据.     

锚拉板式索梁锚固结构焊缝抗疲劳性能研究

以组合斜拉桥锚拉板式索梁锚固结构为对象,进行1∶2.5的锚拉板式索梁锚固结构缩尺模型疲劳试验,并采用MSC Marc有限元软件建立有限元模型进行数值模拟,研究了锚拉板式索梁锚固结构中锚拉板的应力分布规律及疲劳性能.结果表明,锚拉板式索梁锚固结构关键部位为锚拉板与加劲肋、主梁顶板间连接焊缝处,以及锚拉板中部开口附近部位;循环加载过程中的动应变时程曲线和静载时测点应力-荷载曲线均基本呈线性关系,静载时测点的Von Mises应力、测点应力-荷载曲线均不随荷载循环次数发生变化,锚拉板试验模型处于弹性工作状态;200万次疲劳试验后,整个试验模未出现裂纹和异常现象;该锚拉板式索梁锚固结构所有焊缝的应力幅小于BS5400规定的容许疲劳应力.     

正交各向异性钢筋混凝土板的应力及应变分析

为了研究正交各向异性材料的应力、应变及弹性模量等力学参数,本文从材料的物理力学特性出发,推导了正交各向异性材料的弹性本构方程。用有限元分析软件模拟得到了正交各向异性钢筋混凝土板在自重与受荷作用下的应力、应变及板中挠度值。对比分析了视钢筋混凝土板为各向同性时的应力及应变情况。发现2种情况下的应力、应变及板中挠度值与实验数据均较接近,因此,本文的有限元分析方法是可行性的。由于2种情况下模拟结果相近,因此可视正交各向异性材料为各向同性进行分析,以简化分析过程。     

陶瓷板和多孔渗透膜对非饱和土三轴试验的影响及其数值模拟

通过陶瓷板和多孔渗透膜两种轴平移技术的非饱和三轴试验，获得了吸力一定时真砂土（完全风化的花岗岩）的应力应变曲线及排水变形特征，并利用有限单元法对三轴试验进行数值模拟。试验结果表明，使用多孔渗透膜时试样的饱和度大于使用陶瓷板时的饱和度，且试样在剪切过程中排水量更小。数值计算得到的试样的应力应变曲线与三轴试验获得的基本一致。剪切过程中，试样内部的吸力和饱和度呈现不均匀分布，与陶瓷板相比，多孔渗透膜可以更好地控制剪切过程中试样的吸力。数值模拟结果表明，非饱和土三轴试验是一个边界值问题而非土体的单元力学行为。