骨科植入物的混合建模设计研究

研究了一种将正向三维建模与逆向工程建模相结合的混合建模方法,用来进行金属植入物三维CAD建模。以解剖型接骨板为例,利用参数化设计法进行接骨板规则部分的三维建模,利用逆向工程技术对接骨板具有解剖学特征的部分进行逆向工程建模,再利用三坐标测量仪构建对齐参考线,并在UG中进行正、逆两部分三维CAD模型的拼接。利用建立的骨科内植物三维模型开展了虚拟手术、生物力学分析,以及利用3D打印制作模型用于术前模拟等应用,取得了良好的效果。     

膝关节三维模型的构建

通过对逆向工程技术的研究,提出了一种构建膝关节三维模型的新方法。首先,分别对已有膝关节假体原型和志愿者的股骨远端及胫骨近段进行数据的采集;其次,利用逆向工程软件Geomagic和Mimics分别对膝关节假体原型的点云数据和股骨远端和胫骨近端的CT图像进行处理,然后利用三维软件PRO/E进行再设计;最后按顺序在PRO/E软件中装配成膝关节三维模型。模型的建立为进一步进行膝关节生物力学分析提供了方法与平台,同时也为人工膝关节模型数据库的建立提供了方法。     

基于逆向技术的骨盆环三维重构与结构分析

为解决骨科生物力学中医学影像数据逆向重构的技术问题,利用三维工程设计软件与有限元软件之间的接口技术,将逆向工程技术与有限元技术应用到人体骨盆环的三维重构设计当中,并开展了正常骨盆环在垂直载荷作用下静力学分析,建立了静载作用下应力和位移之间的云图分布关系,提出了人体骨骼逆向重构的一般性方法与关键技术,在生物力学基础上对重构模型进行了评价。研究结果表明,给出的人体骨骼模型逆向重构方法正确、可行;建立的骨盆有限元模型在模拟人体正常生理作用下的承载情况与理论认识和实验研究结果相符,其分析结果可以为后期医学工程分析与医疗器械设计提供依据。     

个性化三维矫形支具的设计及其生物力学研究

以个性化三维矫形支具的设计为研究目标,以AIS患者的CT断层数据为基础建立包含胸腰骶、胸廓和骨盆的三维几何模型,继而构建出一例完全基于人体解剖结构的有限元模型。在此基础上研究个性化三维矫形支具的快速设计方法,通过合理设置衬垫分布模拟临床脊柱受力,分析不同矫形力及作用位置对矫形疗效的影响与评估,并根据临床实际进行支具矫形效果的生物力学分析,确定最优支具设计方案。为个性化支具的设计提供了一种切实可行的方法,可以提高支具三维矫正效果。     

机器人辅助膝关节置换术的术前规划研究综述

膝关节置换术是治疗严重膝关节病变的骨科手术,进行胫骨和股骨病变部位的截骨操作并用人工假体替换,实现缓解膝关节病人疼痛和恢复患者膝关节功能。机器人辅助膝关节置换术的术前规划,根据患者膝关节的CT或MRI扫描图像,基于逆向工程技术重建患膝的三维数字化模型,在三维可视化软件导航下,进行股骨和胫骨截骨平面确定,为医生确定最佳手术方案、辅助医生完成精准的手术操作提供三维可视化界面。综述机器人辅助膝关节置换术的术前规划系统,包括关节三维模型重建、假体设计及术前预植入、下肢生物力线测量、植入假体关节生物力学分析等,阐述了国内外术前规划的研究现状及关键技术,分析了机器人辅助关节置换术的术前规划技术发展趋势。     

缺损牙齿的有限元分析

针对完整牙齿的三维实体模型、缺损模型以及不同缺损洞型模型,在牙颈部以下施加完全固定约束,在咬合面颊侧三个功能尖外侧施加正常咀嚼载荷,进行了生物力学有限元分析.结果表明,缺损牙齿与完整牙齿相比,应力值较大且有明显的应力集中.计算结果合理地解释了临床观察到的缺损牙齿易于在洞壁和洞底劈裂等现象.     

基于CT图像的侧凸脊柱胸腰段及骶骨整体三维有限元模型的建立

探讨AIS患者的胸椎T1-T12、腰椎L1-L5及骶骨整体三维有限元模型建立方法,建立侧凸脊柱胸腰段及骶骨整体三维有限元模型.对患者进行螺旋CT扫描,获得特发性脊柱侧凸患者T1至骶骨整段DICOM格式的CT数据文件.通过图像、图形处理软件从CT数据中提取脊柱组织的轮廓信息,构建侧凸脊柱胸腰段及骶骨整体的三维几何模型,并与现有文献中的模型进行对比分析.所建模型包括皮质骨、松质骨、椎间盘、韧带等组织,共102371单元、132877节点.对比分析结果表明,同等边界条件下,利用该模型计算得到的脊柱各部位的应力和位移分布与文献中的结果基本吻合.所建立的胸腰骶整体脊柱的三维有限元模型是有效、可靠的,为特发性侧凸脊柱的生物力学特性研究及临床矫形治疗仿真提供数值分析平台,同时为患者个性化矫形支具设计的理论研究提供支持.     

冲击载荷下载人飞行器乘员颈椎力学行为研究

利用生物力学仿真软件LifeMOD,根据关节力矩模型和肌肉力学模型,建立了用于多刚体分析的三维人体动力学模型。采用载人飞行器在着陆过程中的边界条件,模拟了乘员坐姿承受水平方向冲击作用时头颈部脊椎的动态响应。对航空航天领域中各种致伤因素下乘员脊椎骨骼损伤的研究有一定的意义,同时也为优化防护结构、保障乘员生命安全提供了一定的参考。     

反馈式人工肛门括约肌生物力学相容性研究

针对人工肛门括约的直肠感知功能重建和肌生物力学相容性问题,提出将HAPC波作为产生便意的主要依据,利用小波包分析对直肠压力信号进行特征提取,采用DB算法优化后通过SVM分类器进行便意预测,从而实现直肠感知功能重建;构建了直肠和人工肛门括约肌的三维有限元模型,对直肠进行了黏弹性分析,利用直肠的本构方程推导出了Prony级数形式,并模拟括约肌的收缩和舒张施加载荷对人工肛门括约肌进行了有限元分析,得到了直肠受压迫时的位移和应力的分布情况。仿真实验结果表明,该人工肛门括约肌较高精度地实现了便意预测,并具有较好的生物力学相容性。     

基于逆向工程的医学器官有限元建模方法

为了提高医学器官有限元模型的建模速度和精度,采用逆向工程的思想方法,利用Medical image processing platform(MIPP)软件自动建立了人头部的有限元分析模型。用户可以通过MIPP进行二维图片的重构和三维显示, 然后应用ANSYS参数化设计语言导出一个有限元分析模型。结果表明新的建模方法比传统的建模方法速度更快, 精度更高,为生物力学分析和医学假肢制造提供了一个更加有效和实用的方法。     

转子轴花键的铣削

介绍了利用大径定心的花键轴花键的实用加工方法。     

基于ASP的VPDM系统研究

分析了虚拟企业对虚拟产品数据管理（VPDM）的需求，结合ASP模式的先进实施理念，提出了基于ASP模式的VPDM系统概念；分析了VPDM与传统PDM之间的区别；并基于B／W／D三段式结构，阐述了基于ASP模式的VPDM体系结构；最后讨论实现该系统的方法和一些关键技术。     

管路液力冲击的解析研究

分析阀门开闭引起管路液力冲击的机理,计算换向阀换向时管路实际压力冲击突变值及换向阀阀芯所受液动力并进行实验验证。     

基于MATLAB仿真的SVPWM技术研究

为了给交流异步电机伺服系统提供必要的设计数据,根据SVPWM的基本原理和实现算法,基于MATLAB/Simulink平台搭建了SVPWM仿真模型,将该模型应用到异步电机的矢量控制系统中进行了仿真。结果表明,SVPWM控制方式提高了整个系统运行的稳定性和可靠性。     

滚子表面缺陷分析

采用金相分析以及扫描电镜、能谱分析等试验方法对滚子表面缺陷进行了分析.结果表明:滚子表面的麻坑(黑点)缺陷是腐蚀坑,主要是由于热处理炉保护气氛不纯,滚子在高温状态下产生表面腐蚀而形成.     

基于B/S结构在线监控研究应用

简述了DCOM、ActiveX等组件模型,结合ASP技术在Internet/Intranet环境下实现了基于Browser/Server结构锅炉在线监控.该系统在DCOM技术基础上通过ADO编程实现数据传输和访问,结合ASP和ActiveX控件技术实现动态发布和在线监测.     

电火花成形机床微细加工相关探索

首先简要介绍了电火花微细加工目前的发展状况。并概括地分析了商品电火花成形机用于微细加工所具有的一些特殊优势。最后通过微轴的加工实例来证实其进行实用微细加工的可行性。     

基于时间序列电流偏差因子的电源-电弧系统稳定性研究

运用偏微分近似理论,在考虑焊接外电路动态全负载情况下,对电源-电弧系统稳定性进行了模型刻画,得出系统稳定系数的数学解析式,依此定性并量化分析了系统稳定性的基本条件和最优条件。在此基础上,采用电流偏差相对转换方法,获得了动态电流偏差因子的时间序列解析表达式,进而通过偏差衰减时间方式来量化分析系统的稳定性。实验的电压与电流波形分析结果与动态电流偏差因子量化结果一致。     

基于PKI技术的PMI的研究与实现

身份认证和权限管理是网络安全的两个核心内容。研发了一个基于公共密钥基础设施技术的权限管理基础设施系统。提出了一个基于属性证书和条件化的基于角色的访问控制、进行权限管理的权限管理基础设施访问控制模型,提供了属性证书的两种提交方式,即“推”模式和“拉”模式,并在此模型的基础上给出了该系统的实现,最后给出了该系统的一个应用实例。实践证明,该系统提供了一个较好的解决方案和实现,基本上能够满足大型应用(上百万用户)的用户需求。     

开关柜温升问题探讨

电力行业中广泛应用的手车式大电流开关柜在用电高峰期,长时间满负荷运行的情况下,由于各种原因大多存在温升超标问题,对供电设备的安全和供电可靠性构成较大的威胁。分析了开关柜温升过高导致的开关柜故障类型及温升过高产生的原因,探讨温升过高问题的改进措施和解决方案。