个性化下颌钛支架植入体的设计与生物力学评价

基于CT断层扫描图像数据,利用CAD、有限元分析技术重建正常下颌骨的三维几何、有限元模型.对模型进行分割,模拟下颌骨右侧体部缺损,参照天然下颌骨几何形态设计下颌钛支架植入体,并对其重建下颌骨的生物力学效果进行三维有限元分析.结果表明,钛支架植入体在咀嚼力作用下,义齿基桩颈部及预留种植孔周围应力较大,其他部位应力值较低且分布均匀;颈部的应力值随孔道直径的增加而明显降低,基桩高度与预留孔道深度的比例变化对应力大小及分布特性基本没有影响;钛支架植入体重建下颌骨在咀嚼力作用下,支架的应力比自然骨应力大1个数量级,呈现明显的应力遮挡效应;根据钛支架植入体上的应力分布状态对其进行镂孔设计,应力分析结果显示其强度依然满足功能要求.由以上分析结果可知,义齿预留孔道的深度在保证螺纹强度的前提下,可尽量减小,以减小钛支架的体积;钛支架植入体的镂孔设计在满足功能强度前提下,可以降低其整体尺寸,同时提高其结构生物相容性和临床实用性.     

口腔生物力学问题有限元分析的研究进展

有限元法（FEM）是对人体的力学行为进行数值模拟的一种有效工具,综述了有限元分析法在解决口腔生物力学问题中的研究进展, 包括口腔组织力学模型的建立、口腔正畸、口腔修复、口腔种植、口腔内科学、口腔颅颌面外科等领域和口腔医疗器械的力学性能评价及优化设计;总结了口腔领域国内外学者建立各种有限元模型的方法、分析工具、材料假设及研究内容,为进一步研究提供参考和借鉴;指出了有限元法在口腔生物力学中应用的特点和不足以及模型重建和相关分析中需进一步改进和深入研究的问题。     

基于三维图像解析的篮球投篮技术生物力学分析

文章采用文献资料法、观察法以及运动生物力学分析法,对篮球运动员的投篮技术进行三维录像及解析,分析了运动员的各主要运动关节运动特征、投篮手动作以及球的运动特征.研究表明运动员只有在投篮时处理好上下肢的协调用力、出手点高度和角度以及球出手瞬间动作的关系,才能真正提高投篮的命中率.研究结果将为提高广大教练员、运动员的篮球教学、训练水平提供有益的理论依据.     

聚醚醚酮手指假体三维有限元模型的建立及生物力学分析

建立食指三维有限元模型,并将聚醚醚酮材料属性赋值,分析在施加不同载荷下食指各节指骨的应力分布情况.健康男性志愿者1名,对其左手进行电子计算机断层扫描,将扫描数据导入Mimics 21.0软件中得到食指的点云数据,再导入UG 12.0软件中进行逆向处理建立食指模型,最后导入Workbench 2020R1软件中,沿食指指骨纵向分别施加10、20、30、40和50 N载荷,分析食指各节指骨的应力分布情况.结果显示,建立了高精度食指三维有限元模型,模型共计551 410个节点,392 047个四面体单元;随着施加载荷的增加,食指指骨的应力变化范围约0.37～5.96 MPa,远节指骨的整体应力要明显高于其他指骨,近节指骨所受的应力最小.采用Mimics和Workbench软件可建立精确度较高的食指有限元模型,从而对食指生物力学角度进行定性定量的分析研究,为聚醚醚酮材料作为食指替换材料提供一定的理论依据.     

牙周膜生物力学性质的有限元分析研究概况

牙周膜(periodontal ligament,PDL)是连接在牙齿和牙槽骨之间的一层结缔组织,厚度约为0.15 mm至0.38 mm.其作用有两方面:一是将牙齿镶嵌在牙槽骨上;二是传递和分散咬合力.正畸是利用PDL受拉压时,刺激牙槽骨分别生成成骨细胞和破骨细胞使牙齿移动.所以研究PDL力学性质,对于正畸治疗具有至关...     

基于超弹性模型的牙周膜生物力学响应

牙周膜应力-应变关系表现为指数形式,为了更准确地研究牙周膜的生物力学响应,提出采用指数形式的超弹性应变能函数进行研究.基于连续介质力学理论推导出超弹性模型本构关系,使用人体牙周膜单轴拉伸实验数据并利用最小二乘法对超弹性模型进行参数拟合,同时进行拟合误差分析.结果显示较少参数的Mooney-Rivlin指数模型能更好地拟合实验数据.利用ABAQUS材料子程序UHYPER编制模型的接口程序,通过对拉伸实验情况的模拟计算,验证了开发的模型子程序的有效性.最后,比较分析了正畸力下的超弹性与线弹性牙周膜的生物力学响应.结果表明:应力和应变主要集中在牙周膜牙颈和根尖处,且超弹性牙周膜中部存在局部应力集中;Mooney-Rivlin指数模型能提高牙周膜瞬时弹性响应的预测精度.     

棘突记忆合金内固定装置生物力学性能的有限元分析

用有限元方法模拟棘突记忆合金内固定装置的生物力学特性,确定符合生物力学性能要求的棘突记忆合金内固定器。采用有限元模型分析方法和Solid Works仿真分析软件,建立棘突记忆合金内固定器模型,并对其生物力学特性进行模拟分析。在生理负荷条件下,当最大负荷为250 N时,所设计的棘突记忆合金内固定器的最大应力为126.8 MPa,低于材料在室温下550 MPa的屈服强度。相邻棘突分离受拉力变形时,变形量为36.1 mm,安全系数为1.81>1,大于设计要求。棘突间记忆合金内固定装置结构稳定,该装置的应用可减少手术创伤。在棘突间固定手术中,可减少组织切除,降低椎间盘压力,维持腰椎的正常活动。     

双杠“希利夸尔”的生物力学分析

双杠“支撑后摆经倒立前翻一臂支撑转体360°成支撑”,是由美国运动员希利夸尔创造的。在男子国际体操评分规则中简称为“希利夸尔”被定为D组难度。具有勇敢性和独特性加分因素,己为国内外体操名将所采用,并取得了优异的成绩。而我国运动员不仅选用该动作的人数很少,完成动作的难度被贬值,而且连接动作简单,质量不高。本文以我国体操名将童非做为研究对象,对其在第五届全运会上完成的动作进行定点拍摄,对该动作的技术做生物力学分析。同时观察优秀运动员的训练比赛,访问有经验的教练员和科研人员,阅读国内外有关文献资料,阐明该动作的技术原理,为运动训练提供理论依据。     

基于黏弹性模型的牙周膜生物力学研究

同时使用人体牙周膜的1组单轴拉伸和1组简单剪切的试验数据,对现有的几种超弹性应变能函数进行了参数拟合,结果表明Ogden模型比其他模型能更好地拟合实验数据.基于生物力学的原理,对实验获得的归一化应力松弛函数进行了分析推导,并转化为基于Ogden应变能函数的黏弹性模型;利用获得的牙周膜本构模型,对上颌的第一前磨牙的牙周膜使用线性黏弹性模型,对正畸初始阶段的受力情况进行了仿真模拟,研究分析了黏弹性对正畸过程中牙周膜力学响应仿真结果的影响.研究结果表明:Ogden模型可以较好地拟合人体牙周膜试验的2组数据;使用不可压缩的Ogden模型与使用线弹性模型获得的牙周膜力学响应有较大差别,牙周膜组织上各处的黏性响应与其位置有关.     

南水北调某渡槽三维有限元设计分析

本文采用有限元程序建立三维模型,对南水北调某渡槽进行了设计分析。发现该渡槽的刚度比较大,在自重和水压力荷载下,渡槽各向位移均较小;不计应力集中,渡槽跨中底板某些局部地区纵向拉应力,达到了3.24MPa,根据《水工混凝土结构图设计规范》C50混凝土抗拉强度为2.0MPa,因此渡槽的最大拉应力大于混凝土抗拉强度值,需要配置预应力筋,以防槽体开裂。     

几种运动生物力学分析系统的研究

本文通过查阅文献,对国内外常用运动生物力学分析应用系统进行研究.对目前几种运动图像分析、三维测力台、步态分析等系统进行介绍,并将几种运动图像分析系统进行简单比较,对如何选用运动生物力学分析系统提供有益的借鉴,同时对目前国内的运动生物力学分析系统的现状做简单总结,并提出了希望.     

几种运动生物力学分析系统的研究

本文通过查阅文献,对国内外常用运动生物力学分析应用系统进行研究。对目前几种运动图像分析、三维测力台、步态分析等系统进行介绍,并将几种运动图像分析系统进行简单比较,对如何选用运动生物力学分析系统提供有益的借鉴,同时对目前国内的运动生物力学分析系统的现状做简单总结,并提出了希望。     

髋关节置换术后有缺损股骨的有限元分析

运用大型有限元分析软件ABAQUS建立了髋关节置换术后的三维有限元模型。对骨水泥固定有小骨皮质缺损(10%股骨干直径)的羊股骨,进行了扭矩作用下生物力学分析。实验中使用了3种不同长度的股骨柄:股骨柄的末端位于骨皮质缺损处的上端2倍于股骨干直径;股骨柄的末端位于骨皮质缺损处;股骨柄的末端超过骨皮质缺损处的2倍于股骨干直径处的股骨柄。分析结果表明:股骨柄的长度在骨皮质缺损处的不同位置时,孔周围的应力分布也不相同。股骨柄的长度在孔的下部,2倍于股骨干直径位置时,孔周围的应力明显减小。对比使用3种不同长度的股骨柄,股骨上的最大应力值在股骨柄超过骨缺损处2倍于股骨干直径时最小。     

轮胎侧偏性能有限元分析

采用ANSYS有限元程序非线性分析技术,利用三维体单元、层单元和接触单元建立子午线轮胎(205/60R15)的三维有限元模型,对轮胎的侧偏工况进行了模拟,并对轮胎发生侧偏时各部分应力、应变及轮胎变形情况进行了详细的分析。     

运动生物力学人体运动技术动作三维计算机立体显示

运动生物力学运动技术动作三维计算机立体显示是以运动生物力学影像解析为基础，能将复杂的人机对话有机地集成在一个系统中，并快速以三维动画的形式进行反馈，直接将影像解析结果展现给运动员和教练员，直接为体育运动实际服务。构造合适的运动技术动作人体模型和选择适当的三维计算机编程技术，是实观运动生物力学运动技术动作三维计算机立体显示的关键。     

仿生种植牙模型的三维有限元分析与结构优化

目的:研究不同弹性模量和厚度的仿生牙周膜对仿生种植牙模型骨界面应力分布的影响,优化仿生种植牙模型的结构.方法:对仿生种植牙三维有限元模型施加100N的载荷,应用三维有限元方法,分别对6种不同弹性模量和5种不同厚度的仿生牙周膜的仿生种植牙三维有限元模型的骨界面进行应力分析.结果:当仿生牙周膜弹性模量为689MPa、膜厚0.25mm左右时,骨界面上的应力最小且分布均匀.结论:在仿生种植牙模型中,取仿生牙周膜厚为0.25mm、弹性模量为689MPa时,能达到模型的结构优化.     

脊柱牵引的生物力学分析初步

探讨脊柱牵引的生物力学原理,总结脊柱牵引的生物力学特点,为临床牵引治疗提供理论依据。     

竞技蹦床腾空阶段矛盾体的生物力学分析

文章主要采用文献资料法、观察法及力学分析法,运用机械能守恒和动量距定理分析了运动员与网的受力关系,运动员蹬力时机和获取转矩的方法;通过分析发现,对着网点、入网倾角及最佳蹬伸时刻等因素的准确把握足控制动作稳定性和完成质量的核心所在;运动员只有处理好腾空垂直高度、翻转动力、落网位移及着网稳定性之间的矛盾关系,才能真正地控制住动作的稳定性.     

套筒冠义齿用于牙周病患牙的生物力学研究

通过建立套筒冠义齿的三维有限元模型，研究牙槽骨有不同程度吸收时基牙和基托下支持组织所受的应力，并将缓冲型与非缓冲型套筒冠义齿进行比较，为套筒冠义齿用于牙周病的修复治疗提供依据．与非缓冲型套筒冠义齿相比，缓冲型套筒冠义齿对垂直向加载时基牙支持组织及基托下支持组织的应力较小，而且应力在基牙及基托下支持组织的分布更为均匀；随着牙槽骨吸收程度的增加，基牙及基托下支持组织的应力增加，但缓冲型套筒冠义齿可降低其增加幅度．     

有限元分析技术在汽车轮胎研究中的应用

轮胎性能直接影响汽车的各种性能。因此，它具有很重要的地位。随着计算机技术的发展．我们可以使用有限元法来分析轮胎的性能。章介绍了采用ANSYS有限元程序非线性分析技术，利用三维体单元和层单元建立轮胎的三维有限元模型，根据非线性理论，模拟轮胎的各种工况，得到轮胎各部分的应力、应变以及变形情况。