人骨微孔结构三维有限元力学优化分析

本研究通过对人工骨及人工骨微孔理论的借鉴，利用三维建模技术和有限元分析技术，找到力学性能和自然骨相似的微孔结构。其方法为：利用Pro／E三维软件对三种微孔结构单元体进行建模，导入ADINA8．3．1中进行应力和应变分析。其结果：通过比较，开口球状网络模型在骨屈服力作用下，应力应变最小，满足人骨所需要的力学性能。这为下一步梯度孔和激光烧结成型人工骨研究奠定基础。     

承力骨支架微孔结构设计及力学特性有限元分析

承力骨支架作为人体缺损骨的替代物,不仅支撑着人体的重量,而且承受着外来的冲击。根据天然骨骼的扫描电镜形貌特征,设计了三种骨骼内部微孔单胞模型。通过ADINA有限元分析软件,分析了给定压缩应变载荷条件下,模型载荷固定端总合力同应变的关系。研究了弹性模量和孔隙率随模型参数的分布及不同孔径尺寸和孔几何形状对单胞结构力学性能的影响。结果表明:经优化的三种单胞模型同人体承力骨弹性模量相匹配,且具有较高的孔隙率及良好的连通性,为后续植入人体承力骨支架的结构设计和快速成型制造奠定了基础。     

人工晶体支撑结构对比分析

人工晶体的襻是其支撑结构,通过襻支撑起囊袋获得稳定状态,不同的支撑结构植入到眼睛囊袋后状态也各不相同。应用有限元软件对两种不同结构的人工晶体进行三维模拟植入分析,对比两襻式与四襻式两种人工晶体在结构性能方面的表现,获得它们的结构优势,为今后研发更优质的人工晶体结构提供了有力参考。     

基于有限元分析的微孔钻削测力仪研究

通过分析应变式测力仪传统理论模型,设计了一种用于微小孔钻削测力仪的灵敏元件等效模型.利用有限元分析工具对测力仪灵敏元件进行了动力学和静力学分析,对测力仪的结构尺寸进行了优化设计,使测力仪的固有频率和灵敏度达到较为理想的状态.在此基础上研制了一套高灵敏度应变式微小孔钻削测力系统,通过试验验证,取得了比较理想的微小孔钻削过程力信号曲线,测力仪的测力范围、灵敏度、固有频率都达到了设计要求,可以满足实际工程应用和测试研究的需要.     

壳聚糖纤维/磷酸钙骨水泥复合材料人工骨的力学性能

提出采用壳聚糖纤维为增强体来改善磷酸钙骨水泥的力学性能,并模仿天然骨的结构制造具有同心圆结构的壳聚糖纤维/骨水泥复合材料人工骨.利用快速成形技术制造精密树脂模具,在模具的支持下制备两种规格的人工骨(φ20 mm×20 mm和(10 mm×20 mm),分别进行人工骨初始强度试验和体内强度试验.试验表明,由于纤维的存在,复合材料人工骨的初始强度为11～26 MPa,明显高于磷酸钙骨水泥4～10 MPa的强度;同时在犬股骨髁缺损修复的过程中,随着壳聚糖纤维的消失而逐渐形成的多孔结构和孔隙并没有降低复合材料人工骨的力学性能,而是通过形成的多孔结构促进骨长入来维持人工骨的强度,使得人工骨多孔结构与强度的矛盾关系得到缓解.     

功能梯度涂层滚压强化的有限元分析

在功能梯度涂层模型的基础上引入了刚性轧辊,建立了功能梯度涂层滚压强化的力学分析模型,并研究功能梯度涂层的非均匀材料参数、滚压速度对其涂层的等效应力和残余应力的影响,通过计算表明,非均匀材料参数对涂层前部和后部的等效应力有明显的影响,而对涂层中部基本没有影响;在整个涂层表面的残余应力是不相等的,最大等效残余应力为400MPa,最小等效残余应力为30MPa,两者相差近10倍,而滚压速度对于涂层的等效应力没有影响。这为滚压强化功能梯度涂层材料的设计提供了理论支持。     

功能梯度涂层滚压强化的有限元分析

在功能梯度涂层模型的基础上引入了刚性轧辊,建立了功能梯度涂层滚压强化的力学分析模型,并研究功能梯度涂层的非均匀材料参数、滚压速度对其涂层的等效应力和残余应力的影响,通过计算表明,非均匀材料参数对涂层前部和后部的等效应力有明显的影响,而对涂层中部基本没有影响;在整个涂层表面的残余应力是不相等的,最大等效残余应力为400MPa,最小等效残余应力为30MPa,两者相差近10倍,而滚压速度对于涂层的等效应力没有影响。这为滚压强化功能梯度涂层材料的设计提供了理论支持。     

基于有限元分析的装载机铲斗结构优化

装载机铲斗的形状、结构复杂,传统的类比经验设计方法难以计算应力分布,结构设计不尽合理,存在很大的盲目性.采用Pro/E完成铲斗三维实体建模,然后将模型导入ANSYS中,进行铲斗的有限元分析,同时对各板件的厚度进行了结构优化.分析结果表明:铲斗在满足性能和强度要求的前提下实现了轻量化,对铲斗及其他复杂结构件的优化设计具有指导意义.     

起重机卷筒有限元分析及结构优化

对起重机卷筒的有限元分析法进行了研究.通过COSMOSWorks对用SolidWorks建立的卷筒模型进行了有限元分析,揭示了卷筒的应力、位移和安全系数的分布规律.结果表明传统的卷筒壁厚设计方法是非常保守的.最后对卷筒壁厚进行了优化.     

往复压缩机底座结构有限元静力学分析及优化

对于往复压缩机机组设计来说,底座设计占其中重要一环,如何选择底座型钢的规格会很大程度上影响机组的成本和尺寸,采用有限元结构分析方法,对不同由不同规格型钢焊接成的底座进行有限元结构静力学分析,结合钢结构设计的国际标准,对比不同底座之间的应力及应变分析结果,综合考虑焊接及制造误差之后,综合选取了CASE1方案.为压缩机底座...     

基于离散单元法多孔陶瓷微球骨支架的微观结构分析

人工骨支架的孔隙率是评价体液在人工骨内部循环和细胞生长能力的重要参数,利用离散单元法分析模拟人工骨支架制备过程中HA微球的堆积过程,实现了对堆积内部微观情况的预测。本文以PFC3D软件为平台对HA石微球人工骨支架的微观结构进行了模拟仿真,从而通过改变HA微球和可速溶性小球的数量比及半径值,实现孔隙率可控,得出配位数为6时,HA微球人工骨支架的孔隙率为0．59,在满足力学性能的条件下,与人骨组织的孔隙率最为接近。     

运动型摩托车车架的有限元分析

本文以一款越野摩托车改型设计为例,简要介绍了有限元技术在运动型摩托车车架开发过程中的运用,通过建立合适的有限元模型,分析其结构强度及振动特性,综合评价分析结果,提高设计质量,是一种快速有效的方法.     

板翅式风冷换热器温度梯度的影响因素分析

板翅式风冷换热器在航空电子设备的冷却中被广泛地运用,但是对于高热流密度热源的散热,设计参数的选择不当常常会出现换热器平均温度较低,而局部的高温使电子元器件损坏的情况。用元体平衡法对板翅式风冷换热器进行分析,从降低换热器的温度梯度入手,分析一些参数对温度梯度的影响精况。     

多功能护理床洁便机构设计与有限元分析

设计了一种可用于多功能护理床和智能轮椅床上的洁便机构及其控制电路。对护理床的主要结构和功能进行简要描述,运用SolidWorks软件建立起便盖启闭机构、升降机构以及尿便处理器的三维模型;基于电机及电动推杆驱动的要求,采用集成H桥芯片BTS7960B实现对电机正反转和转速的控制,完成控制电路的设计;采用ANSYS对主要承力部件进行有限元分析,在满足额定受力要求的前提下,确保机构能够安全运行,进而实现各项预定设计指标,从而验证了设计的可行性。     

用于人工骨制造的喷射成形技术

近年来,应用组织工程材料的人工骨因能适时降解并诱导成形人骨,而成为最理想的骨组织人工替代方法和治疗手段。介绍采用多喷射成形制造骨组织工程材料的人工骨,指出用此法得到的人工骨的材料种类及微观组织结构均与人骨高度相似,而采用骨水泥,或含有烧结等步骤,将不具有这种相似性;此人工骨具有与人骨的功能梯度上相一致的材料结构、几何结构和生理功能;人骨生长因子（ＢＭＰ）通过特殊处理,使这达到多维复合,并且具有缓释     

微机械陀螺仪的微结构分析与设计

针对基于微米技术的微机械陀螺检测功能微弱的现象,本文建立了振动轮式微机械陀螺仪的机电系统动力学模型,经对某微陀螺结构的仿真计算发现,哥氏阻尼力随激励哥氏力增大而增大,造成电容检测信号极为微弱,无论激励的幅度和频率如何,为此,本文给出了一种新型振动轮式微陀螺结构,可减小哥氏阻尼力,相对增大了激励哥氏力,这种新型结构显著增强了电容检测信号,而且具有双轴微陀螺功能,对耦合线加速度不敏感等特点。     

利用快速成型技术制造人工骨骼

介绍了快速成型(Rapid Prototyping RP)技术与生物制造工程结合的可能性，简述了制造骨骼医学模型的过程和制造活性人工骨骼的材料．分析和讨论了四种制造人工骨骼的快速成型工艺。     

垂直微结构剖面仪主体结构优化

垂直微结构剖面仪是获取海洋微结构湍流数据最有效的测量平台,其下降过程中产生的流致振动是影响剖面仪测量精度的主要因素。分析了影响剖面仪流致振动的因素,基于ANSYS-Workbench数值仿真平台,采用双向流固耦合算法,得到了剖面仪流致振动与其结构外形及参数之间的关系。在此基础上,以减小流致振动为目标,采用单目标优化方法分别对剖面仪主体结构外形及结构参数进行了优化,优化后的剖面仪测量精度提高了57%。研究成果为垂直微结构剖面仪及类似结构的合理设计提供了理论指导。     

基于Deform的板料冲裁过程有限元模拟与分析

应用Deform商业有限元分析软件,对不同厚度的板料冲裁过程进行模拟计算,获得冲裁过程各阶段应力、应变状态,以及整个过程冲裁力的变化。分析了冲裁工艺参数对板料裂纹生成及板料断裂位置的影响。从而可以根据冲裁过程中材料的应力应变与滑块速度的关系来制定冲裁工艺,编制冲裁力-行程曲线,使得冲裁力变化缓慢,延长贮存在压力机的弹性变形能的释放时间,以大大降低机器的振动与噪声,最终达到静音冲裁的目的。     

壳聚糖纤维/磷酸钙骨水泥复合材料人工骨的降解性能

提出添加壳聚糖纤维改善自固化磷酸钙骨水泥的降解性能。根据单一材料均匀降解假设和狗股骨远端松质骨区缺损修复试验研究壳聚糖纤维/骨水泥复合材料人工骨的降解性能。理论分析发现添加的纤维使得人工骨降解量与时间呈现非线性的二次函数关系;纤维质量分数的增减是人工骨降解率的关键影响因素。骨缺损修复试验结果显示人工骨残留材料率与时间形成高阶函数关系,且其试验曲线与骨组织工程理想曲线相似。分析认为,壳聚糖纤维降解速度高于骨水泥造成人工骨在缺损修复的过程中出现多孔结构,进而在促进新生骨组织生长的同时改变了该人工骨的降解规律,结合纤维质量分数的控制,有可能使人工骨的降解速率与骨组织生长相匹配。