检索结果-南通市图书馆

有限元法在下肢肌骨系统生物力学研究中的应用进展

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应用力学学报 2023年第4期40卷 965-972页

作者：赖燕珠谢红上海工程技术大学纺织服装学院上海201620

随着各学科交叉融合不断深化,有限元法因其高效、精确、便捷等优点被广泛用于下肢肌骨系统生物力学研究,促进了临床个体化治疗、康复辅具、智能可穿戴等领域的发展,具有广阔的应有前景。以Web of science、PubMed、CNKI数据库为数据来源... 详细信息

随着各学科交叉融合不断深化,有限元法因其高效、精确、便捷等优点被广泛用于下肢肌骨系统生物力学研究,促进了临床个体化治疗、康复辅具、智能可穿戴等领域的发展,具有广阔的应有前景。以Web of science、PubMed、CNKI数据库为数据来源,“finite element and(lower limb or lower extremity or leg)”为英文检索词,“有限元、下肢”为中文检索词检索2018—2022年以下肢为重点的有限元研究。本研究系统阐述了有限元法在骨折预测及风险评估、骨折固定方法及固定器械力学分析、关节置换术评估中的临床应用,并探究了有限元法在骨应力分析、康复辅具力学分析、下肢-织物模型力学分析中的研究及应用。结果表明:有限元法可以建立符合生物力学理论的下肢模型,模拟计算各种工况,反映人体组织内部结构的应力应变情况,推动了临床医学个体化治疗研究的深入,促进了下肢康复辅具、智能可穿戴产品向智能化发展。未来的研究应着重提高有限元计算精度,将高精度测量技术、多体动力学肌骨模型与有限元法结合、建立人体-织物有限元模型,进一步促进下肢肌骨系统生物力学研究的广度和深度。

关键词：下肢肌骨系统生物力学有限元

基于Abaqus和田口方法的柔性隔姜灸结构有限元分析方法研究与优化

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生物医学工程学杂志 2022年第2期39卷 380-389页

作者：陆庆孙志峻杨建林钱丰郭语南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016 金陵科技学院机电工程学院南京211169

隔姜灸具有调理脏腑、活气通血的功效,在使用时要求姜蓉贴近人体肌肤。目前,医院临床使用的姜蓉盒无法满足大面积贴合人体肌肤的要求,导致隔姜灸疗效明显降低。本研究提出一种柔性姜蓉盒,由柔性组件聚二甲基硅氧烷(PDMS)、弹簧、铁丝网... 详细信息

隔姜灸具有调理脏腑、活气通血的功效,在使用时要求姜蓉贴近人体肌肤。目前,医院临床使用的姜蓉盒无法满足大面积贴合人体肌肤的要求,导致隔姜灸疗效明显降低。本研究提出一种柔性姜蓉盒,由柔性组件聚二甲基硅氧烷(PDMS)、弹簧、铁丝网构成,结构的大柔度特性使其能很好地贴合人体肌肤。通过有限元法研究姜蓉盒与腰部软组织的贴合程度,基于Hypermesh和Abaqus建立柔性姜蓉盒和腰部软组织有限元模型,通过数值仿真研究在不同PDMS单侧厚度、弹簧线径、铁丝网线径、姜蓉铺层厚度下的柔性姜蓉盒与腰部之间的等效接触面积,并以这4个参数作为影响因素,等效接触面积作为优化目标,采用田口法进行信噪比的极差和变异数分析。结果显示,在四个影响因素中,铁丝网线径对等效接触面积影响最大,贡献率达到了41.98%,PDMS单侧厚度、弹簧线径、姜蓉铺层厚度的贡献率分别达到了36.48%、13.97%、6.50%。优化后的PDMS单侧厚度、弹簧线径、铁丝网线径、姜蓉铺层厚度分别为1.5、0.4、0.15、35 mm,等效接触面积为95.60 cm^(2)。优化后的柔性姜蓉盒具有良好的贴合性能,能够提高隔姜灸的疗效。

关键词：柔性姜蓉盒有限元腰部软组织等效接触面积田口法

核反应堆系统多维度多物理场耦合有限元分析研究

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原子能科学技术 2024年第2期58卷 257-271页

作者：巫英伟贺亚男章静田文喜苏光辉秋穗正西安交通大学核科学与技术学院陕西省先进核能技术重点实验室陕西西安710049

核反应堆系统庞杂且运行环境严苛,存在多物理场耦合的复杂现象。早期开发的多物理场耦合软件具有扩展性和通用性不足的缺点。因此,搭建多物理场耦合框架,针对耦合问题中的关键技术开展研究,对加快我国自主化多物理场耦合平台开发进程具... 详细信息

核反应堆系统庞杂且运行环境严苛,存在多物理场耦合的复杂现象。早期开发的多物理场耦合软件具有扩展性和通用性不足的缺点。因此,搭建多物理场耦合框架,针对耦合问题中的关键技术开展研究,对加快我国自主化多物理场耦合平台开发进程具有重要意义。本文介绍了西安交通大学核反应堆热工水力研究室开发的核反应堆多维度多物理场耦合有限元分析平台,主要包含热工流体计算模型的开发、燃料性能分析技术的研究以及多物理场耦合框架的建立等工作。在热工流体计算方面,开展了核反应堆系统两相流分析模型和液态金属快堆子通道分析模型研究,开发了系统分析程序NUSAC和子通道分析程序FLARE;在燃料性能分析技术方面,开展了包覆颗粒弥散燃料和板状燃料的性能分析研究,开发了针对多种燃料的燃料性能分析程序BEEs;在多物理场耦合分析方面,搭建了多物理场耦合框架,结合热工水力、中子物理和燃料性能分析程序,实现了核反应堆多物理场耦合的精细分析。本文搭建的核反应堆系统多维度多物理场耦合有限元分析平台可为核反应堆系统多维度多物理场耦合高保真数值模拟分析提供有力支持。

关键词：多物理场有限元系统分析子通道燃料性能

有限元方法在热障涂层研究领域中的发展与应用

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航空动力学报 2023年

作者：刘延宽王源生王璐璐沈阳工业大学材料科学与工程学院中国南方航空公司沈阳维修基地中国民航大学航空工程学院天津市民用航空器适航与维修重点实验室

分别从TGO生长行为及应力应变、热障涂层整体热力学性能、热障涂层结构优化及寿命预测三大方面进行概述，分析近些年来有限元方法在该研究领域中的发展与应用，总结目前研究中存在的问题和局限性。目前研究的发展方向主要是将失效理论... 详细信息

分别从TGO生长行为及应力应变、热障涂层整体热力学性能、热障涂层结构优化及寿命预测三大方面进行概述，分析近些年来有限元方法在该研究领域中的发展与应用，总结目前研究中存在的问题和局限性。目前研究的发展方向主要是将失效理论、多物理场耦合以及Python子程序等与复杂的物理模型相结合，以获取更为准确的有限元分析结果。然而受限于真实TGO形貌毫无规律、高温条件下材料物性参数不充足、陶瓷层内微观孔隙随机分布等诸多问题，所得计算结果相比实际仍存在一定差距。今后可以从物理模型精细度、层间边界条件、动态生长模拟等方面进行更深入的研究。

关键词：热障涂层有限元 TGO生长温度分布应力分布寿命预测

晶体塑性有限元方法在增材制造金属材料力学性能研究中的应用

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材料导报 2024年第1期38卷 177-186页

作者：冯振宇张宏宇马佳威陈琨周良道沈培良陈向明中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 上海飞机设计研究院上海201210 中国飞机强度研究所西安710065

增材制造作为先进制造技术的代表,已被广泛应用于航空航天等高新技术领域。金属增材制造技术的高能量密度、高热和快速冷却等复杂工艺特点使得成形件的微观结构与传统制造技术所得成形件显著不同,这对金属材料力学性能有着重要影响。晶... 详细信息

增材制造作为先进制造技术的代表,已被广泛应用于航空航天等高新技术领域。金属增材制造技术的高能量密度、高热和快速冷却等复杂工艺特点使得成形件的微观结构与传统制造技术所得成形件显著不同,这对金属材料力学性能有着重要影响。晶体塑性有限元方法将晶体塑性理论与有限元方法相结合,能够跨尺度分析增材制造金属材料微观结构与力学性能之间的关系,为优化工艺过程提供支撑。本文综述了近年来晶体塑性有限元方法在金属增材制造中的应用,阐述了代表增材制造金属材料微观结构特征的几何模型的建立方法和有限元应用,提出了相关发展趋势。

关键词：增材制造晶体塑性有限元微观结构力学性能

高分子囊泡在微管流中惯性迁移现象的有限元分析

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物理学报 2022年第18期71卷 363-370页

作者：郝鹏张丽丽丁明明伊犁师范大学物理科学与技术学院新疆凝聚态相变与微结构实验室伊宁835000 广东工业大学轻工化工学院广州510006

采用基于流固耦合的有限元方法,对二维模型中高分子囊泡在微管流中惯性迁移现象进行了系统研究,分析了囊泡因受到流体作用力而形变并发生惯性迁移现象的机理.研究表明:随着雷诺数的增大,囊泡惯性迁移的平衡位置离其初始位置越来越远;随... 详细信息

采用基于流固耦合的有限元方法,对二维模型中高分子囊泡在微管流中惯性迁移现象进行了系统研究,分析了囊泡因受到流体作用力而形变并发生惯性迁移现象的机理.研究表明:随着雷诺数的增大,囊泡惯性迁移的平衡位置离其初始位置越来越远;随着阻塞比的增加,囊泡惯性迁移后的平衡位置越来越接近壁面.对于囊泡膜的模量和黏度以及膜厚,结果表明模量和黏度决定了囊泡的变形程度,模量对囊泡平衡位置影响较小,但增大黏度和膜厚会促进囊泡的平衡位置偏向管道中心.本研究有助于进一步明晰囊泡在惯性迁移过程中的形变和平衡位置,为囊泡在药物输运、化学反应和生理过程的应用提供可靠的计算依据.

关键词：惯性迁移高分子囊泡有限元雷诺数

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有限元分析在烟包纸张及盒型设计上的应用

烟草科技 2023年第11期56卷 94-100页

作者：刘彦穹吕晓彬颜晓冬王权冯金伟徐思义余凌科上海烟草集团有限责任公司技术中心上海市200082 上海烟草包装印刷有限公司上海市200137 上海烟草集团有限责任公司上海卷烟厂上海市200082 上海迅仿工程技术有限公司上海市201821

为了解不同烟包纸张材料及盒型结构的消费者体验,通过实验获得纸张材料及盒型结构的力学性能,采用有限元分析软件Ansys LS-DYNA进行模拟仿真,建立了一种可以预测及考察消费者体验的实验及仿真方法。结果表明:实验和仿真结果的对标误差在... 详细信息

为了解不同烟包纸张材料及盒型结构的消费者体验,通过实验获得纸张材料及盒型结构的力学性能,采用有限元分析软件Ansys LS-DYNA进行模拟仿真,建立了一种可以预测及考察消费者体验的实验及仿真方法。结果表明:实验和仿真结果的对标误差在15%以下;利用该方法能够明确纸张模切设计及盒型选型对消费者在烟盒握持及盒盖开关感受上的影响;通过所构建的纸张材料和烟盒仿真模型,可提高烟盒纸张压痕质量及包装上机适应性。该技术可为提升卷烟产品包装设计水平提供参考。

关键词：有限元仿真纸张材料卷烟盒型力学性能包装设计

钢板-UHPC组合桥面板抗弯性能试验及有限元分析

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铁道科学与工程学报 2023年第2期20卷 628-640页

作者：刘瑞赵华安家禾湖南大学土木工程学院湖南长沙410083

将正交异性钢桥面板的纵肋开孔并上置作为剪力连接件(PBL剪力键,PBL为德语Perfobond Leiste的缩写,意同英文的Perfobond rib或Perfobond strip),使钢板和UHPC(Ultra-High Performance Concrete,超高性能混凝土)形成组合桥面结构,具有解决传统正交异性钢桥面板易疲劳开裂和铺装层易损坏的问题的潜力。为了研究该组合结构的抗弯性能,基于某实桥其钢板-UHPC组合桥面板的设计,进行足尺条带模型正弯矩加载试验,得到其荷载-挠度关系,裂缝发展和分布情况、钢板和UHPC的荷载-应变关系以及底钢板与UHPC界面的相对滑移情况等。静载试验结果表明:横截面变形基本符合平截面假定,PBL剪力连接件能保证底钢板与UHPC层的协同受力,同时,该结构具有良好的延性。基于试验结果,采用3种不同的方式模拟钢板和UHPC的界面行为,建立了Abaqus有限元模型。对比发现,采用“面-面接触(无摩擦)”方式模拟UHPC和钢板的接触行为的有限元模型其计算结果与试验值吻合更好。利用该模型进一步进行参数分析,探究UHPC层厚度、底钢板厚度、顶层和底层纵向钢筋的直径,开孔板孔距等因素对构件抗弯性能的影响。计算结果表明,UHPC层厚度、底钢板厚度是影响钢板-UHPC组合板抗弯性能的关键因素。

关键词：钢板-UHPC组合桥面板 PBL剪力键有限元参数分析

基于非结构外推多重网格法的带地形二维大地电磁各向异性有限元正演

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石油地球物理勘探 2023年第2期58卷 454-468页

作者：潘克家韩旭王鹏德王晋轩肖晓张林成中南大学数学与统计学院湖南长沙410083 中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 湖南城市学院信息与电子工程学院湖南益阳413002

基于非结构化网格的大地电磁各向异性有限元正演模拟若采用经典迭代法,收敛速度慢,不适用于复杂地电模型的正演计算。多重网格法作为经典迭代法的改进算法,是求解椭圆方程离散线性系统的一种有效算法。然而,经典多重网格法依赖于嵌套的... 详细信息

基于非结构化网格的大地电磁各向异性有限元正演模拟若采用经典迭代法,收敛速度慢,不适用于复杂地电模型的正演计算。多重网格法作为经典迭代法的改进算法,是求解椭圆方程离散线性系统的一种有效算法。然而,经典多重网格法依赖于嵌套的正交网格,无法直接应用于非结构化网格问题的求解。笔者提出一种基于半结构化网格,即通过对一个初始的非结构网格进行逐层二分加密,并利用外推瀑布式多重网格算法(EXCMG)快速求解各向异性介质中二维大地电磁有限元正演大规模复线性系统。EXCMG算法运用三角形网格上的外推和高次插值技术,构造新的多网格延拓算子,通过两层粗网格上的数值解构造下层密网上有限元解的高阶逼近,作为多网格磨光算子BiCGStab的迭代初值,加速迭代收敛。对国际标准测试模型(COMMEMI-2D1和COMMEMI-2D4)运用该方法进行测试,得到的视电阻率和相位相对误差均在1%以内,求解时间较BiCGStab、聚合型代数多网格法(AGMG)大幅缩短。EXCMG算法具有较好的拓展性和适应性,可处理复杂地电模型、任意起伏地形和各向异性问题。

关键词：大地电磁正演有限元非结构化网格外推瀑布式多重网格算法起伏地形