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1.
进行膝关节的轴移仿真, 在证实了单例个体膝关节的重建模型能反映不同重建术后膝关节力学特性有效性的基础上, 应用SONATA MAESTRO 1.5T扫描得到的屈曲角位姿为0°/25°/60°/80° 的膝关节MRI图像数据, 建立了对应屈曲角的正常/ACL(anterior cruciate ligament)单束/双束重建胫股关节3D模型, 通过对该系列关节模型施加轴向压力与压扭载荷, 来分析多屈曲角度位姿的ACL单束/双束重建法对胫股关节软骨、半月板和韧带应力分布影响及韧带张力特性影响. 结果表明: (1) ACL单束/双束重建关节的软骨与半月板上的应力分布改变跟屈曲角度相关, 某些角度位姿下软骨应力分布改变显著; (2) 单束重建关节的软骨和半月板上的最大等效应力有较明显的增大, 最大增幅达40%左右; 双束重建关节在各屈曲角位姿下软骨和半月板上的最大等效应力值更接近于正常关节; (3) ACL单束重建虽降低了PCL(posterior cruciate ligament)的最大等效应力值, 却使高屈曲角位姿的内侧/外侧副韧带等效应力明显增大; 双束重建后MCL(medial collateral ligament)上的最大等效应力随屈曲角的变化明显, 但LCL(lateral collateral ligament)和PCL的最大等效应力随屈曲角度的变化趋势与正常关节相一致性; (4) 单束/双束重建后MCL上平均张力要高于另外两条韧带, 而双束重建的韧带张力特性比单束重建更接近于正常关节. 总之, 综合ACL重建后软骨、半月板和3条韧带随屈曲角度的等效应力分布、张力变化等多种特性表明: ACL双束重建的胫股关节力学特性比单束重建更接近于正常关节, 且无论ACL单束还是双束重建, 都引起术后关节软骨与韧带上应力分布变化与等效应力峰值增大, 这将是诱发术后关节慢性退变与膝关节并发症的根源. 相似文献
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基于正常膝关节4个屈曲角度(0°, 25°, 60°, 80°)下的磁共振(MR)图像数据, 建立正常/两隧道固定/三隧道固定内侧半月板移植术后的胫股关节模型. 对各屈曲角度下的4种模型分别施加单一轴向压载和压扭组合载荷进行有限元仿真, 得到各模型在2种载荷作用下的应力及位移分布. 提取关节软骨、半月板表面的等效应力以及半月板的最大位移进行对比分析, 得到内侧半月板移植术后两/三隧道固定对胫股关节中软骨及半月板的影响. 总体上讲内侧半月板移植中的三隧道固定要优于双隧道固定, 更利于胫股关节恢复正常的应力特性. 相似文献
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前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)损伤往往会导致半月板及周边韧带的继发性损伤.由于离体实验和临床研究的局限性,损伤的机理仍未得到清晰的认识.基于核磁共振断层扫面图像重建了一个比较完整和精确的膝关节三维有限元模型.采用文献报道的解剖测量数据对关节的解剖尺寸进行了检验,证明模型在几何上比较准确.并且对文献报道的膝关节实验作了模拟,得出的计算结果与实验比较吻合,证明模型能够在一定程度上再现膝关节真实的运动情况.然后利用该模型对ACL损伤前后的膝关节进行模拟,分别在屈膝0°和30°的姿态下对胫骨施加前后方向和竖直方向的载荷.结果表明,ACL的损伤改变了关节组织上的应力分布:内侧半月板后段的应力显著增加;外侧半月板、后交叉韧带以及侧副韧带上的应力改变程度则取决于载荷的类型和屈膝的角度.该研究有助于认识ACL损伤之后周边组织的继发性损伤现象,并对容易诱发损伤的高危动作进行分析和预防,对研究ACL的损伤和治疗具有重要的意义. 相似文献
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人工膝关节置换中的生物力学研究进展 总被引:1,自引:0,他引:1
膝关节是人全身最大最复杂的关节, 它的任何一个主要组成部分的损坏都会引起膝关
节的反常运动, 久之软骨和半月板发生磨损、变性而形成骨性关节病, 从而影响人的日常生
活. 通常采用的方法是进行膝关节矫形或置换, 对严重病变的膝关节, 则采用全膝置换手术.
随着人工膝关节置换成为非常普遍的外科手术, 与膝关节假体相关的研究也越来越多的被人
所关注. 从生物力学角度对人工膝关节假体的类型和材料、假体生物力学性能的理论和
实验研究、骨重建的理论模型、骨整合的理论和实验、与理论和实验相关的有限元分析模型
等几个主要方面进行了详尽的综述. 同时, 指出了人工膝关节置换和目前研究中存在的问题,
并对其未来的发展方向进行了一定的预测. 相似文献
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膝骨关节炎是导致膝关节疼痛和慢性残疾的一种常见的关节疾病. 膝关节的软骨生物力学是评价膝骨关节炎程度的重要指标. 然而, 早期膝骨关节炎的软骨生物力学依然有待研究, 正常、内侧和内外侧早期膝骨关节炎的软骨生物力学差异尚不清楚. 本文基于固?液双相纤维增强的软骨有限元建模方法, 分别建立了正常膝关节模型、内侧早期膝骨关节炎模型和内外侧早期膝骨关节炎模型, 在步态周期中最大载荷时刻和最大屈曲角度时刻下分别对比分析了正常、内侧和内外侧早期膝骨关节炎3种情况下的软骨生物力学差异. 结果表明, 与正常膝关节相比, 内侧早期膝骨关节炎模型的内侧软骨的流体压力减少, 固相等效应力减少以及应变增大; 外侧软骨的结果基本没有差异. 然而, 内外侧早期膝骨关节炎模型的内外侧软骨的流体压力都减少, 固相等效应力都减少以及应变都增大. 早期膝骨关节炎中退变软骨的属性变化会导致软骨的承载能力下降以及变形增大, 从而增加软骨进一步退变的风险. 本文提出的基于双相纤维增强软骨模型的膝关节有限元模型有效预测了正常和关节炎情况下的软骨生物力学差异, 该模型也可以推广应用于髋、踝和脊柱等其他关节生物力学的研究. 相似文献
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建立了人体膝关节三维数字化模型,为膝关节损伤的数字化研究奠定基础;并基于有限元理论探讨、研究了膝关节损伤发生的力学机制。利用膝关节的核磁共振图像,采用专业的医学建模软件,基于3D插补法,重建膝关节三维数字化模型。建立的完整的人体膝关节三维有限元模型包括骨骼、韧带、软骨等14个主要力学承载部件,结构完整、形态逼真。本文所建的模型高度模拟了膝关节的结构与材料特性,具有空间结构测量准确性高、单元划分精细等特点。通过应力和应变测试验证了模型的有效性,模型可以重复使用,可以用此模型来研究膝关节损伤的力学机制。 相似文献
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SMA纤维混杂层合梁的材料阻尼 总被引:2,自引:1,他引:1
研究一类由形状记忆合金(SMA)和普通纤维混杂而成的层合梁的阻尼特性,基于最大应变能理论提出SAM混杂层合梁的等效材料阻尼预测的数学模型,其中,单层材料的弹性性能和阻尼性能分别采用多胞模型及其阻尼细观力学分析模型确定,利用正交各向异性层合梁的铁木辛柯理论分析梁的变形,通过数值算例分析了SMA含量,纤维铺设角对梁的等效阻尼比的影响。 相似文献
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本文展示了固体力学领域跨尺度计算的若干问题和研究概况。(1)建立位错动力学与有限元耦合DDD-FEM的计算模型,实现了能够基于纳米尺度离散位错运动机制计算分析连续介质有限变形晶体塑性问题,提出微纳尺度(200 nm~10 μm)晶体塑性流动应力解析公式,结合试验数据揭示了在无应变梯度下强度和变形的尺寸效应;(2)建立具有微相分离结构的纳米尺度粗粒化分子动力学模型CG-MD,计算获得聚脲材料在时域和频域下的存储模量和损耗模量,通过动态加载分析的DMA试验和超声波试验的数据验证,解决了连续介质尺度下微相分离高分子共聚物的设计难题;(3)通过数据驱动关联高分辨率的微米尺度CT影像和临床低分辨率的毫米尺度CT影像的特征值,建立了围关节松质骨小梁的等效模量和结构张量,为骨组织增材制造点阵结构设计和实现个性化骨缺损重建奠定了基础。 相似文献
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用等离子体源离子渗氮,即低能(1~3keV)、超大剂量(1019~1020ions/cm2量级)N+注入-同步扩散改性技术,在280℃和380℃下处理1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢,获得了最大深度分别为1.6μm和10.6μm,固溶N的最高原子浓度均约为25%的N过饱和面心立方相(γN)改性层.销-盘磨损试验表明:在2m/s和较宽负荷范围(等效正应力0.2~2.8MPa)条件下,高硬度(HK0.1N2200)的γN相改性层具有较高的承载能力和较长的耐磨寿命.高度过饱和N在母相奥氏体中的固溶强化作用,是使等离子体源离子渗氮奥氏体不锈钢耐磨性提高的主要原因. 相似文献
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网格法的自动检测技术研究 总被引:14,自引:0,他引:14
详细地讨论网格法的自动检测原理及方法,探讨自动网格法应用于细观力学的可能性,并验证性地使用自动网格法测量裂纹尖端的位移场,给出测量精度。 相似文献
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微机械陀螺的发展现状 总被引:24,自引:0,他引:24
随着对微电子机械系统(MEMS)的深入研究和取得的进展,属于MEMS研究内容之一的微机械陀螺,在汽车工业需求的推动下,已经成为过去几十年内广泛研究和发展的主题.微机械陀螺与传统机械式陀螺、固体陀螺、光学陀螺等相比,具有成本低、尺寸小、重量轻、可靠性高等优点,其精度正不断得到提高,应用领域也随之不断扩大.本文首先简要介绍了微机械陀螺的定义及特征、性能指标、工作原理、分类以及加工技术,随后对已出现的不同类型微机械陀螺的结构、加工方式、工作原理以及性能进行了综述,最后对微机械陀螺的商业化现状以及发展趋势进行了展望. 相似文献
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本文采用非线性滞后函数模型,对于粘弹性系统的随机振动问题,应用等效线性化和方差分析的方法进行了分析研究,给出了白噪声激励下的响应计算解。 相似文献
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离散系统计算动力学现状 总被引:7,自引:0,他引:7
近10多年来离散系统计算动力学(或称系统动力学的计算方法)在国外发展迅速,本文综述了这个领域国外发展的现状,介绍了计算动力学的任务和研究内容。 相似文献
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青藏高原东北缘黄河黑山峡出口地段夜明山 -长流水沟一带 ,黄河的河流阶地发育和保存的较好。阶地的形成不仅记录了青藏高原北部第四纪以来地壳的 7次隆升过程的特点 ,而且阶地的空间展布及其特征反映了断层F8(7) 和F2 0 1活动的特点。详细的观测研究表明F8(7) 以南发育并保存有 7级阶地 ,而F8(7) 和F2 0 1之间及F2 0 1以北仅保存有 5级阶地。所有的阶地都为基座阶地。其中Ⅰ和Ⅱ级阶地前缘在区内连续展布 ,横跨断层F8(7) 两侧的Ⅲ级阶地前缘仍保持连续 ,但阶地宽度陡然变宽 ,Ⅳ级阶地前缘即Ⅲ级阶地后缘左旋位移 15 0m左右。横跨断层F2 0 1两侧 ,Ⅱ级阶地宽度由 2 0 0m急剧变宽为 710m ,Ⅱ级以上阶地前缘左旋位移均在 4 0 0m左右。断层F8(7) 和F2 0 1两侧阶地宽度的变化和阶地前缘的左旋位移记录了断层F8(7) 和F2 0 1第四纪晚期活动的时空规律 ,为断层的活动性评价提供了良好的依据 相似文献
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并行子结构法求解结构动力响应 总被引:2,自引:0,他引:2
本文利用直接积分法结合子结构技术和并行机特点提出一个求解复杂系统动响应的并行子结构动响应法。该方法利用子结构连接条件找到内力传递向量,从而确定各子结构动响应,算例表明该方法是有效的,并且具有较高的并行效率。 相似文献