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不同数值方法模拟皮质骨结构弯曲断裂的准确性

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中国组织工程研究 2024年第12期28卷 1895-1900页

作者：范若寻刘杰贾政斌扬州工业职业技术学院交通工程学院江苏省扬州市225000 吉林化工学院航空工程学院吉林省吉林市132022 北京航空航天大学生物与医学工程学院北京市100191

背景:当前针对皮质骨结构的断裂模拟主要有基于单元瞬时失效、连续损伤力学以及扩展有限元理论3种方法。虽然断裂模拟文献众多,但却鲜有研究比较3种断裂方法的模拟精度。目的:探究3种数值方法模拟皮质骨结构弯曲断裂的准确性与适用性。... 详细信息

背景:当前针对皮质骨结构的断裂模拟主要有基于单元瞬时失效、连续损伤力学以及扩展有限元理论3种方法。虽然断裂模拟文献众多,但却鲜有研究比较3种断裂方法的模拟精度。目的:探究3种数值方法模拟皮质骨结构弯曲断裂的准确性与适用性。方法:首先针对大鼠股骨样本进行三点弯曲实验,然后依据样本微观扫描影像建立大鼠股骨有限元模型,分别采用3种数值方法模拟皮质骨结构在三点弯曲载荷下的断裂,通过将预测断裂载荷及断裂模式与实验结果进行对比,以判定各方法模拟皮质骨结构弯曲断裂的准确性。结果与结论:①由于单元失效策略不同,3种数值方法针对同一股骨有限元模型预测所得断裂进程存在明显差异;②结果显示基于连续损伤力学理论的断裂模拟与实验结果一致性更好;③通过与实验对比可以找到更适合模拟皮质骨结构弯曲断裂的数值方法,通过观测不同数值方法预测断裂参数差异并解析差异存在的原因,能够为各数值方法确定断裂模拟的适用范围,以提高仿真精度。

关键词：皮质骨断裂模拟单元瞬时失效连续损伤力学扩展有限元

不同失效模式下皮质骨结构临界能量释放率预测

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中国组织工程研究 2024年第36期28卷 5779-5784页

作者：范若寻王溢童贾政斌扬州工业职业技术学院交通工程学院江苏省扬州市225000 吉林化工学院航空工程学院吉林省吉林市132022 吉林大学机械与航空航天工程学院吉林省长春市130025

背景:临界能量释放率是结构在破坏过程中可测得的一个全局断裂力学参数,即使针对同一结构,在不同失效模式下其数值也可能存在差异。目的:提出一种方法预测皮质骨结构在不同失效模式下的临界能量释放率。方法:针对大鼠股骨皮质骨结构进... 详细信息

背景:临界能量释放率是结构在破坏过程中可测得的一个全局断裂力学参数,即使针对同一结构,在不同失效模式下其数值也可能存在差异。目的:提出一种方法预测皮质骨结构在不同失效模式下的临界能量释放率。方法:针对大鼠股骨皮质骨结构进行三点弯曲与轴向压缩实验以及相应断裂仿真。通过对有限元模型赋予不同临界能量释放率进行断裂模拟,并将每次模拟所得载荷-位移曲线与实验数据进行比较,当仿真与实验所得断裂参数差异小于5%时,即代表拟合成功,以此反演预测皮质骨结构在不同失效模式下的临界能量释放率。结果与结论:①结果显示大鼠股骨皮质骨结构在三点弯曲载荷下主要发生拉伸破坏,该失效模式下所预测临界能量释放率为0.16N/mm;②在轴向压缩载荷下主要发生剪切破坏,所预测临界能量释放率为0.12N/mm,这说明同一皮质骨结构在不同失效模式下的临界能量释放率存在差异;③此文通过对结构力学性能与损伤机制进行综合分析,揭示了不同失效模式下皮质骨结构临界能量释放率存在差异的原因,为能量释放率测量以及准确的皮质骨断裂模拟提供理论依据。

关键词：临界能量释放率皮质骨失效模式三点弯曲轴向压缩

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新业态背景下汽车三维结构设计课程改革研究

汽车维护与修理 2024年第14期 42-44页

作者：范若寻刘杰段建扬州工业职业技术学院江苏扬州225000

目前汽车三维结构设计类课程均以传统燃油车零部件绘制为主要授课内容,少有针对新能源汽车特有零部件的绘制与总装。随着新能源汽车的普及,整车厂工艺岗位越来越需要能掌握“三电”结构设计、绘制与总装的人才。基于此,本课程在传统燃... 详细信息

目前汽车三维结构设计类课程均以传统燃油车零部件绘制为主要授课内容,少有针对新能源汽车特有零部件的绘制与总装。随着新能源汽车的普及,整车厂工艺岗位越来越需要能掌握“三电”结构设计、绘制与总装的人才。基于此,本课程在传统燃油车零部件三维结构授课内容基础上进行更新,增加新能源汽车“三电”及相关电器结构的实践绘制与总装,旨在培养学生新能源汽车零部件三维结构设计能力。

关键词：新能源汽车三维结构总装电器结构

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皮质骨微观能量释放率与大鼠月龄关系

医用生物力学 2024年第4期39卷 631-636页

作者：黄丽萍王溢童胡辰吴华杰贾政斌范若寻扬州工业职业技术学院汽车轻量化工程技术研究开发中心江苏扬州225127 吉林大学机械与航空航天工程学院长春130025 吉林化工学院航空工程学院吉林吉林132022

目的预测大鼠股骨皮质骨微观能量释放率,探究微观能量释放率随大鼠月龄的变化关系。方法依托前期实验数据,结合皮质骨断裂模拟数值方法,对比仿真与实验测得载荷-位移曲线及断裂模式,反演预测不同月龄大鼠股骨皮质骨的微观能量释放率。... 详细信息

目的预测大鼠股骨皮质骨微观能量释放率,探究微观能量释放率随大鼠月龄的变化关系。方法依托前期实验数据,结合皮质骨断裂模拟数值方法,对比仿真与实验测得载荷-位移曲线及断裂模式,反演预测不同月龄大鼠股骨皮质骨的微观能量释放率。结果经预测得到1、3、5、7、9、11、15月龄大鼠股骨皮质骨微观能量释放率分别处于0.08~0.12、0.12~0.14、0.15~0.19、0.25~0.28、0.23~0.25、0.19~0.22、0.13~0.16 N/mm。结论微观能量释放率随月龄增长而下降导致失效载荷降低,说明微观能量释放率是决定骨折发生的主要因素之一,但断裂时刻却未观察到明显下降,说明微观能量释放率与结构断裂时刻未呈线性正比关系。研究结果能够从临床层面协助解释皮质骨的骨折发生机制。

关键词：微观能量释放率皮质骨压缩断裂月龄

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《汽车保险与理赔》新形态教材开发策略思考

时代汽车 2024年第5期 64-66页

作者：刘杰段建范若寻扬州工业职业技术学院交通工程学院江苏省扬州市225000

《汽车保险与理赔》课程与其它汽车类专业课具有明显区别,其教学过程主要依据保险条款与理赔流程进行,如采用传统以内容体系为主的教材进行授课,可能会由于授课内容过于枯燥而难以吸引学生。因此,鉴于《汽车保险与理赔》这门工科课程的... 详细信息

《汽车保险与理赔》课程与其它汽车类专业课具有明显区别,其教学过程主要依据保险条款与理赔流程进行,如采用传统以内容体系为主的教材进行授课,可能会由于授课内容过于枯燥而难以吸引学生。因此,鉴于《汽车保险与理赔》这门工科课程的文科属性,急需撰写相关新形态教材,以提高教师授课效果并增加学生学习兴趣。

关键词：汽车保险与理赔新形态活页教材情景式教学

磨损时长对汽车发动机轴承用铍铜合金的损伤行为影响

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兵器材料科学与工程 2023年第6期46卷 31-35页

作者：段建范若寻扬州工业职业技术学院江苏扬州225127 扬州工业职业技术学院汽车轻量化省级工程技术研究开发中心江苏扬州225127

由于铍铜具有高弹性、高耐磨性、高强度和高硬度等性能,在汽车发动机轴承中广泛应用。但在工作过程中,由于受到轴承间隙与转动装置中心位置的影响,造成轴承的摩擦磨损。本文用磨损试验机,研究不同磨损时长对铍铜合金的摩擦磨损行为的影... 详细信息

由于铍铜具有高弹性、高耐磨性、高强度和高硬度等性能,在汽车发动机轴承中广泛应用。但在工作过程中,由于受到轴承间隙与转动装置中心位置的影响,造成轴承的摩擦磨损。本文用磨损试验机,研究不同磨损时长对铍铜合金的摩擦磨损行为的影响。结果表明:铍铜合金表面的磨损区域、磨屑数量、磨损深度和体积随着磨损时长的增加而增加,铍铜表面的摩擦因数最大为0.82,磨损深度最大变化量为0.95μm,磨损体积最大变化量为73635μm^(3),合金表面的Be含量与磨损时长无关。研究为铍铜合金更好应用到汽车发动机轴承上有一定参考。

关键词：汽车发动机轴承铍铜合金磨损时长磨损行为

压缩载荷下不同应变判定皮质骨断裂准确性分析

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医用生物力学 2023年第4期38卷 718-723页

作者：刘杰戴晓锋吴华杰范若寻贾政斌扬州工业职业技术学院交通工程学院江苏扬州225000 吉林化工学院航空工程学院吉林吉林132022 北京航空航天大学生物与医学工程学院北京100191

目的寻找适合压缩断裂工况下的应变判据。方法基于连续损伤力学理论进行皮质骨在压缩载荷下的断裂模拟。分别将等效应变与主应变设置为有限元模型单元损伤与失效判据进行断裂模拟,通过对比两种预测结果与动物实验数据,探究应用两种应变... 详细信息

目的寻找适合压缩断裂工况下的应变判据。方法基于连续损伤力学理论进行皮质骨在压缩载荷下的断裂模拟。分别将等效应变与主应变设置为有限元模型单元损伤与失效判据进行断裂模拟,通过对比两种预测结果与动物实验数据,探究应用两种应变判据进行断裂模拟的准确性。结果应用等效应变判据模拟的断裂时间晚于应用主应变模拟;相比等效应变,应用主应变进行仿真所得结果与动物实验结果更为接近。结论压缩载荷下,应用主应变判定皮质骨单元力学状态进行断裂模拟较为准确。通过对比分析找到准确模拟皮质骨在压缩载荷下断裂的数值方法,能够为临床中提高骨折预测精度提供理论基础。

关键词：皮质骨压缩载荷压缩断裂主应变等效应变

动态仿真分析车辆低频振动对人体腰椎的损伤机制

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中国组织工程研究 2018年第35期22卷 5648-5654页

作者：范若寻刘杰刘军高甲子吉林化工学院汽车工程学院吉林省吉林市132022 吉林大学机械科学与工程学院吉林省长春市130025 吉林大学第二医院吉林省长春市130025

背景:长期暴露在车辆低频振动环境中将对人体腰椎健康产生影响,而关于低频振动载荷对人体腰椎力学性能的影响机制却未被深入研究。目的:通过进行动态有限元仿真分析,探究不同振动频率对人体腰椎力学性能的影响机制。方法:建立带有三维... 详细信息

背景:长期暴露在车辆低频振动环境中将对人体腰椎健康产生影响,而关于低频振动载荷对人体腰椎力学性能的影响机制却未被深入研究。目的:通过进行动态有限元仿真分析,探究不同振动频率对人体腰椎力学性能的影响机制。方法:建立带有三维实体韧带的L2-L3节段多孔弹性人体腰椎有限元模型,进行与时间相关的动态仿真分析,观测车辆正常行驶所引起的不同振动频率对腰椎力学性能的影响。结果与结论:(1)相同振动时间作用下,相比动态载荷,静态载荷引起相对小的应力与位移;(2)随着振动频率升高,腰间盘轴向有效应力与径向位移逐渐增大,髓核孔压逐渐减小;(3)当振动频率足够高时,参数数值随振频继续升高变化不大;(4)提示应力与位移过大及孔压消散过快均不利于腰椎的受力与性能恢复。因此,静态载荷对腰椎力学性能影响相对较小;共振频率振动对腰椎力学性能产生的负面影响最大;在一定频率范围内,车辆行驶所引发的振动频率越高,对驾驶员腰椎的损伤程度越大。

关键词：腰椎有限元分析多孔弹性力学性能振动频率腰椎有限元分析振动组织工程

有限元法分析车辆低频振动时不同退变程度人体腰椎的力学响应

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中国组织工程研究 2020年第9期24卷 1371-1377页

作者：刘杰范若寻高甲子曾晟刘军吉林化工学院汽车工程学院吉林省吉林市132022 吉林大学机械科学与工程学院吉林省长春市130025 中国石油工程建设有限公司北京设计分公司北京市100000 吉林大学第二医院吉林省长春市130025

背景:长期处于车辆低频振动环境中不利于人体腰椎健康,且部分驾驶员腰椎已发生了一定程度的退变,然而车辆低频振动对不同退变程度腰椎的损伤机制尚无定论。目的:通过对比同一腰椎在不同振动环境以及不同腰椎在同一振动环境中的力学响应... 详细信息

背景:长期处于车辆低频振动环境中不利于人体腰椎健康,且部分驾驶员腰椎已发生了一定程度的退变,然而车辆低频振动对不同退变程度腰椎的损伤机制尚无定论。目的:通过对比同一腰椎在不同振动环境以及不同腰椎在同一振动环境中的力学响应,确定不同振动频率对不同退变程度腰椎力学性能的影响。方法:建立4种不同退变程度人体腰椎有限元模型,施加车辆正常行驶时可能产生的低频振动,模拟腰椎在低频振动作用下的力学响应。结果与结论:①短时间低频振动时,4种腰椎的阻尼减振效果较好,而一旦振动时间过长,中度与重度退变腰椎的力学性能显著下降,因此建议已患有中、重度腰椎退变的驾驶员驾车时间不易过长;②随着退变程度加重,腰椎固有频率有逐渐降低的趋势;③排除共振频率,同一腰椎在不同振动频率作用下力学性能变化不显著,也就是说,驾驶同一辆车在不同良好铺装路面行驶对驾驶员腰椎力学性能的影响并无明显差异。

关键词：腰椎驾驶员低频振动力学性能有限元分析孔压轴向有效应力径向应变