步态变化对人体膝关节接触生物力学特性的影响

步态变化对股胫关节接触生物力学特性影响的量化研究对人们认识关节的力学行为,保护关节减少伤害非常重要。通过含半月板、股胫关节软骨和股骨、胫骨三维实体的膝关节有限元模型,仿真分析了在步态发生变化时膝关节股胫关节的接触力学特性。仿真分析表明:步态变化后股胫关节内外侧接触面积和接触应力发生了变化,内收外展角度的变化比内外旋角度的变化对膝关节生物力学特性的影响大,膝关节外旋同时出现外展时会加重股胫关节外侧的应力。     

斜齿轮接触特性有限元分析

为了研究斜齿轮啮合过程中齿面接触力分布,通过有限元方法建立齿轮接触分析模型,研究了塑性变形、齿面摩擦、温度以及材料线性强化等因素对啮合性能影响,并通过实验对比了仿真结果。结果表明：塑性变形、齿面摩擦、温度和线性强化对轮齿齿面接触力均有影响。实验结果表明：温升测试中,齿顶、齿根区域的实验和仿真温度变化趋势一致;应变测试中,齿根最大应力均高于仿真结果,但两者应力变化曲线相同,误差均低于20%。可见实验验证了仿真接触模型的正确性。     

轧机机架接触问题的有限元分析

提出将半闭口式轧机机架的三个构件（Ｕ形架、上横梁和模块）通过接触连接作为一个整体分析对象，接接触理论进行有限元分析．给出了接触边界条件、平衡与变形条件，以及迭代准则和边界收敛准则．以杭州钢铁厂６５０型轧机为例，对其机架的接触力、应力及变形进行了分析．     

滚动轴承接触问题的罚有限元分析

用罚有限元法分析了圆柱滚子轴承的接触非线性问题。应用所编程序计算出了有间隙圆柱滚子轴承的接触区与接触压力分布．所得结果同相应的实验结果较为一致．从而为进行轴承强度计算和优化设计提供了一种可靠的数值方法．     

考虑边缘接触的弧齿锥齿轮有限元接触分析

针对弧齿锥齿轮轻质重载的特点,利用有限元方法的批处理功能进行了考虑边缘接触的轮齿接触分析,定量讨论了边缘接触随载荷增加时的变化规律。根据考虑边缘接触的几何接触分析,将齿轮从进入啮合到退出啮合分成若干步进行计算,每一步的计算结果连接起来用于描述整个啮合的过程。以一对弧齿锥齿轮为例,经过不同载荷条件下考虑边缘接触的定量分析,提取出接触应力、接触印痕、接触路径,并与几何接触分析和承载接触分析结果进行了对比,三者吻合度较好。对比结果证明,通过有限元法分析可以较精确地确定齿轮发生边缘接触时的载荷临界值及边缘接触位置,得出边缘接触会导致接触应力急剧增大、接触路径延长、接触区域面积变大的结果,通过定量计算、比较各项参数指标得出变化规律。     

下颌第一前磨牙接触生物应力与仿真分析

口腔隐形矫治过程中,正畸医生主要根据经验法,或通过患者试穿戴情况及时调整隐形矫治器,确定分步矫治方案,此方案缺乏矫治过程中矫治器与牙齿接触产生的复杂矫正机理和生物力学理论研究。对此,从接触力学计算和仿真实验两方面展开隐形矫治生物力学研究;建立了矫治器与牙齿赫兹接触模型,从弹性、弹塑性和塑性三方面分析计算接触部位的接触面积、接触应力及其接触变形之间的关系;采用总体偏移法创建基于牙齿点云模型的矫治器模型,根据理论计算条件构建下颌第一前磨牙的接触力学仿真模型。仿真结果显示,当位移载荷和力载荷分别在0.15～0.21 mm、0.45～1 N的范围内时,牙齿移动效率最优;高于此值,牙齿承受应力过大,牙周膜和牙槽骨破损,不利于牙齿矫正;低于此值,牙齿移动效率降低,达不到矫治效果。     

考虑摩擦力的动态接触有限元分析

对某型结构在考虑其结构件摩擦力的情况下，进行了动态响应分析，采用一维间隙模拟件间的接触状态，推导了动力求解公式，提出了一种简便实用的计算方法，并对计算结构作了分析。     

加筋土挡墙动力特性有限元分析

采用分离式有限元模式,建立了由土体单元、接触单元、面板单元和加筋材单元组合的加筋土挡墙有限元模型,并对加筋土挡墙进行了动力有限元分析.结果表明,有限元计算值与试验值相吻合,证明该方法正确有效,由此在工程设计中可以通过针对加筋土挡墙的动力程序R-D,预测挡墙的动力反应.     

瞬态接触—冲击问题的有限元分析

介绍瞬态接触－冲击问题的一种基于拉格朗日乘子法的有限元公式系统及其数值求解，所建立的接触元能模拟的各个阶段，如分离、会或有摩擦的滑移，对于有摩擦的接触和释放给出了一种简洁的接触－释放条件，为了更有效地求解耦合场运动方程，引了隐式－显式有 元算法，该方法的有效性通过模拟核废料装运桶的冲击响应得到了验证。     

斜交轮胎静态接地工况的有限元分析

建立了斜交轮胎(9.00-20 16PR)静态接地三维非线性有限元模型,分析了轮胎静接地状态下接触应力分布、接触印痕以及充气压力、下沉量对轮胎接地状态的影响,并给出了垂直载荷与下沉量以及最大接触应力与充气压力、下沉量的关系曲线.     

精确模型下斜齿轮接触应力的有限元分析

探讨了基于Pro/Engineer的复杂模型的建模方法,介绍了建立斜齿轮精确模型的方法和步骤,将斜齿轮装配后导入已经嵌入到建模系统的有限元环境内,利用有限元软件对已经建立的斜齿轮模型施加约束、划分网格、建立接触对,对接触应力进行精确的计算,并把分析的结果与传统方法计算得到的数据对比,为以斜齿轮为零部件的产品设计提供了可靠的依据和精确的数据,为工程设计中发挥专业软件和计算机的优势提供了新的思路.     

复杂表面问题的有限元计算与分析

碰撞、弹塑变形问题等交通运输器的安全试验通常采用实验室实物模型与计算机模型相结合进行模拟.对三维复杂区域的接触,国际标准方法采用接触变形算法模拟滑动控制.本课题采用流固耦合非牛顿流体方程初边值问题求解三维层结构特性,通过基于变分原理的摄动问题有限元方法,在高性能软件平台上实现数据的挖掘处理.由Sobolev空间嵌入原理,可将模型按接触区域进行分层单元剖分,将复杂区域剖分为若干相互连接、不重叠的六面体与空间平面四边形单元.同时,建立微观与宏观有限元双尺度计算模型进行模拟仿真对比,得到模型的能量与速度等一系列参数的变化曲线.此外,接触表面问题又可采用渐近摄动方法中的边界层理论进行研究,由此得到的微分方程特征函数空间,既可作为优化有限元基函数的解,又可用于建立一种新型的非线性特征值的渐近方法,也是估计材料特定参数的方法之一.最后,使用人工边界条件随机处理方法对求解结果的数据进行分析.     

NiTi合金密封垫片压紧力分布有限元分析

利用ABAQUS有限元方法分析NiTi形状记忆合金密封面上的压紧力分布,并与同等加载条件下的A1050纯铝平垫、金属石墨缠绕垫片作比较。结果表明:NiTi形状记忆合金垫片密封面上压紧力分布均匀性优于后2种常规垫片;内压力和弯矩作用下,NiTi形状记忆合金密封面压紧力受载荷影响比后2种垫片小。     

龙固矿副井冻结壁温度场有限元数值模拟

冻结时间、冻结壁厚度和冻结壁温度场的性状是冻结法施工的关键参数。对实际工程主圈加双圈辅助孔冻结管下冻结壁的形成及其变化规律进行了数值计算。利用ANSYS大型有限元计算程序，得出了冻结壁厚度、冻结壁平均温度、冻结时间等参数，为冻结井的施工提供了必要的依据。     

龙固矿副井冻结壁温度场有限元数值模拟

冻结时间、冻结壁厚度和冻结壁温度场的性状是冻结法施工的关键参数.对实际工程主圈加双圈辅助孔冻结管下冻结壁的形成及其变化规律进行了数值计算.利用ANSYS大型有限元计算程序,得出了冻结壁厚度、冻结壁平均温度、冻结时间等参数,为冻结井的施工提供了必要的依据.     

基于压电致动器的有限元分析

由于压电智能结构装置变得越来越复杂化和多样化,给智能结构的设计和优化分析带来困难．为了定量地分析影响执行器与结构材料之间变形传递关系的因素,使用有限元商业软件成为一种方便快捷的途径．使用专用的有限元软件建立单面粘贴压电元件悬臂梁的模型,通过计算分析粘接层和压电层性质(弹性性质和厚度)对执行器与结构材料之间变形传递关系的影响．     

CVC热轧机支承辊接触应力有限元分析

为了研究连续可变凸度(CVC)热轧机支承辊的接触疲劳机理,用有限元法分析了其表面滚滑动接触应力。所建立的有限元模型由刚体板、工作辊和支承辊组成。利用刚体板将工作辊辊面位移载荷施加于两轧辊组成的弹性系统,并通过刚体板平动和组合使用弹簧单元与梁单元实现了辊间的三维滚滑动接触。结果表明,最大压应力轴向分布呈S形,原辊形会引起接触应力集中。用Loren tz曲线代替倒角优化了辊形,使H ertz接触应力降低到0.58~1.36 GPa之间,表面层的稳定循环变形在弹性范围内,从而避免了宏观疲劳失效的过早形成。     

含模糊参数桁架结构的有限元分析

针对工程中存在参数不确定性问题,采用模糊数学方法,通过区间函数在模糊有限元中的应用,再将其转化为模糊信息熵,从而使得模糊问题转化为用概率方法进行分析,在建立桁架模型进行有限元分析中说明该方法解决了基于扩张原理的模糊数和模糊值函数运算存在的遍历性困难,是解决工程模糊问题有效途径。