应用超声多普勒对软组织弹性成像的研究

超声弹性估计与成像有可能成为生物软组织病变诊断的新技术。本言语提出采用仿体外加低频振动与超声多普勒检测及成像相结合的方法,对均匀及非均匀仿体进行声弹性成像,以波动方程和彩色超声多普勒成像为基础,给出了组织振动幅度、速度和调制参数β的估算公式。初步的仿体实验结果表明软组织振动公式与超声弹性图吻合得很好,超声弹性成像比传统Ｂ超更分弹性模量变化垢区域。这些研究圣字位与诊断声阻抗及声散射特性差异不明显的小     

脱细胞真皮基质在角膜中植入性的生物力学研究

对脱细胞真皮基质（acellular dermal matrix, ADM）囊袋植入兔角膜后的生物相容性、生物学转归及组织结构改变进行生物力学研究,以探讨其作为组织工程角膜支架材料的可行性. 对ADM 进行了系统的组织微观结构观察和植入性实验研究,组织结构观察包括HE 染色、胶原染色、免疫荧光染色和透射电镜观察. 在植入实验中,将ADM 按不同预处理方法分为无干预组、脱水组和复水组,将3 组ADM 囊袋植入兔角膜,观察其术后不同时期在体和离体的生物相容性和组织学特性. 结果发现:ADM 由横纵交替、排列疏松的Ⅰ和Ⅲ型胶原纤维束构成,未见细胞结构;囊袋植入角膜后有不同程度的炎症反应,部分植片透明;组织学观察显示3 组ADM植入角膜后均有细胞长入,并进行了胶原纤维重塑. 研究工作表明,经适当预处理且结构致密的脱细胞真皮基质植入后可以长期稳定存留于角膜内,是一种比较理想的组织工程角膜支架.      

基于超声散射元平均间距的生物软组织弹性测量

超声弹性成像有希望成为生物软组织病变诊断的有效手段。本文论述了软组织散射元准周期规则分布导致超声散射信号相干峰产生的机理，提出利用ＡＲ幅度倒谱估计散射元平均间距及其变化，结合组织外加应力来估计软组织内局部杨氏弹性模量。结果表明，该方法能有效地测量软组织内局部杨氏弹性模量，轴向和侧向空间分辨力分别为２．５ｍｍ和１．５ｍｍ，可用于在体软组织弹性成像。最后讨论了软组织弹性测量中的具体问题。     

混合专家系统及其在有限元模型化中的应用

本文结合传统专家系统和人工神经网络的优势建立了混合专家系统模型，并在此基础上建立了“飞机结构机身框有限元模型化专家系统”，能够自动地实现机身框一类结构的有限元模型化，本文采用人工神经网络解决结构类型的分类和识别、采用知识系统解决单元自动选取都取得了良好的效果。     

腰椎椎间植骨融合有限元分析

为了评估植骨融合术对腰椎运动和应力分布的影响, 利用影像诊断技术(CT扫描) 和CAD三维重建技术获得人体腰椎三维模型, 椎间盘纤维环采用各向异 性纤维加强超弹性本构模型, 建立了包括椎体、椎间盘和韧带的正常有限元模型以 及L3-L4融合的腰椎L2-L4节段有限元模型, 并通过对比模拟和实验结果验证其有效 性. 利用商业有限元软件ABAQUS/Standard 进行前屈、后伸和轴向旋转载荷情况下 的模拟分析, 对比两种模型在不同状态下的运动范围及应力分布情况. 模拟结果显 示: 在相同的载荷情况下, 融合模型的运动范围和正常模型相比明显偏小; 相邻椎 体的应力分布与正常模型明显不同, 但植骨融合对相邻椎间盘的影响相对较小. 此 外, 小关节对维持脊椎正常生理功能起着重要作用, 小关节功能丧失会使相应节 段的椎间盘髓核压力增大.     

多种冲击载荷条件下的人体肋骨骨折有限元分析

旨在研究不同碰撞载荷条件下基于不同失效模型的人体肋骨骨折机理. 为此采用已验证的人体有限元胸部模型来分析人体肋骨骨折现象. 该模型基于人体解剖学结构,包含了人体胸椎、腰椎、肋骨、胸骨、肋间软骨、胸腹部器官和其他的软组织,定义的生物材料参数都基于已有的文献记载. 基于人体在损伤生物力学领域内一些较为典型的肋骨骨折失效模型,根据已发表文献中的人体标本实验载荷条件模拟了人体肋骨结构在不同冲击载荷下的骨折现象,并与这些实验结果进行了对比分析. 所引用的实验结果包括单根肋骨强度结构实验和人体胸部正面碰撞块冲击实验. 从文中有限元仿真分析的结果来看,针对不同的载荷条件,不同肋骨骨折失效模型的适用性各不相同. 该人体胸部有限元模型可用于车辆交通事故中冲击载荷条件下的人体肋骨损伤生物力学研究.      

岩土弹塑性有限元分析的隐式积分弹性刚度法

本文提出了用于岩土弹塑性有限元分析的隐式积分弹性刚度算法。该算法既具有隐式积分法精度好、效率高、无条件稳定等优点，也具有弹性刚度法中刚度矩阵正定、对称的特点，更重要的是它避免了传统切线刚度法在处理岩土非相关联塑性流动和屈服面“角点”所遇到的非对称性和奇异性计算问题。通过算例分析了该算法的精度、效率     

属性与温度相关材料的广义热弹性问题有限元分析

计及材料特性与温度的相关性,基于Lord和Shulman(L-S)广义热弹性理论,建立了此类问题的有限元控制方程. 由于材料属性的温度相关性,温度控制方程具有非线性,积分变换求解方法难以采用,因而将有限元方程直接在时间域求解. 利用所建立方法研究了材料特性与温度相关、带有孔洞的无限大体在热冲击和机械冲击作用下的广义热弹性问题. 分析表明,在时间域直接求解材料属性与温度相关的广义热弹性问题是可行的,所得结果具有很高的精度,热的波动性得到充分的展现. 同时发现,热冲击载荷作用时,材料属性与温度的相关性对结构的机械响应影响显著,对温度响应影响很小;机械载荷作用时,材料参数与温度的相关性对所有响应影响都很小. 因此,研究热冲击载荷作用的机械响应时,必须考虑材料属性的温度相关性,而研究温度响应时,无论何种冲击载荷,都可以不考虑材料属性的温度相关性.      

旧路拓宽设计中的有限元分析

运用弹性力学平面应变有限元法,分析了新路在自重作用下的沉降和应力分布规律．根据强度理论,对防止新旧路相接处产生裂缝提出了处理方法．     

随机有限元方法在断裂分析中的应用

在幂律非线性随机有限元基础上,以单边裂纹板为例给出计算含量钢继裂参数,J（J积分）,δ（裂纹张开位移）,Δ（由裂纹引起的裂纹板上下底面相对位移）,θ（由裂纹引起的裂纹板上下底在相对转角）及其对基本随机变量变化率的方法和分析算例。     

不可压缩和近乎不可压缩粘弹性问题的有限单元法

本文首先从Herrmann泛函出发,导出了不可压缩和近乎不可压缩粘弹性问题的新的本构关系,然后根据虚功原理建立了相应的有限元公式。最后编制了平面问题的有限元分析程序VFAPINP,并计算了实例。计算结果表明所介绍的分析方法和计算程序解决了泊松比趋近或等于0.5时粘弹性应力分析问题,特别适用于固体推进剂的应力分析。     

含随机参数的非线性黏弹性有限元计算

进行了粗粒土与结构接触面单调和循环加载试验，基于宏细观测量结果, 扩展了 损伤概念以 描述该类接触面在受载过程中的物态演化, 及由于物态演化导致的力学特性从初始状态到最终 稳定状态的连续变化过程. 揭示了接触面损伤的细观物理基础主要是接触面内土的颗粒破碎 和剪切压密这两种物态演化；指出接触面的剪胀体应变可以划分为可逆性和不可逆性剪胀体 应变两部分，其中不可逆性剪胀体应变可作为接触面损伤发展的宏观量度，因此其归一化 形式可作为一种损伤因子的定义；提出了建立粗粒土与结构接触面一种损伤本构关系的基本思路.     

加筋板壳稳定性分析中一种简单的有限元模式

采用考虑耦合和剪切效三结点十五参数罚函数层板壳单元和与之相适应的两结点非协调层合梁单元，适用于任意和筋复合材料层合板壳的稳定性分析。数值计算表明：该单元不仅对边界形状的适应性强，而且在工程精度范围内具有简单，经济，高效的优点。     

多粗糙峰弹塑性接触的有限元分析

采用具有一定数目圆形粗糙峰的刚性表面对弹塑性半元限体进行压下的模型来模拟多粗糙峰接触,并用有限元法对该模型进行了弹生分析,揭示了我地接触区应力状态的影响规律,发现中心接触区的变莆主要受到一定数目邻近粗糙峰的影响,而处于较远自找影响较小,同弹性接触相比,在弹塑性接触过程中有更多的邻近粗糙对中心接触区发生作用,改变粗糙的间距、曲率半径和压下深度都会对其产生影响。     

厚壁圆筒自紧问题的弹粘塑性有限元分析

在双剪应力强度理论的基础上，应用弹粘塑性模型求解厚壁圆筒自紧问题，算例表明，这一算法是可行有效的。     

四边形等参单元温度场有限元分析中的混合边界条件

在温度场有限元分析中，边界条件的合理确定是一个非常重要的问题。本文以四边形等参单元为基本单元，采用基于微分方程等效积分原理的Galerkin加权余量法，建立了热传导问题的有限元方程，推导出混合边界条件的有限元计算公式。最后，根据求得的温度场可得截面温度应力分布。     

拱脚结构的模型实验与有限元分析

本文应用环氧树脂材料浇铸成某大跨度桥梁预应力拱脚模型,采用精密铸造成型方法做出模型中的四条索道孔。用自行研制的传感器施加四条模拟钢索的索力,通过专门设计的加载装置,使用精确的滑轮导向,在5个截面上分别施加剪力Q、弯矩M和轴力N,并考虑自重载荷,进行了电测模型实验。应用ANSYS软件对拱脚实际结构进行了有限元分析,根据模型实验时索与索道孔壁的接触情况建立了力的边界条件,使有限元计算与真实情况接近,计算误差大为减小。同时将实验与有限元分析结果进行了比较,变化规律一致,数值较为接近。对拱脚的优化设计提供了重要的参考依据。     

齿轮有限元强度计算的单元自动生成

本文提出了一种专用于齿轮有限元强度计算的单元自动生成办法,只需输入法截面内一半数据,便可自动生成空间二十节点等参元的全部数据。本文严格地以实际齿面方程所描述的齿廓曲面体为计算对象,并按轮齿法截面划分单元,也适合于其他柱面体和螺旋面体的有限元计算。     

有限元子结构并行算法的效能分析

引入了有限元子结构的并行算法,该方法通过划分子结构,由多个CPU并行进行静凝聚,然后求解界面位移,最后返回各小结构并行求解内点位移和应力.该方法在ELXSI 6 400并行机上程序实现,表明能大幅度节省机时.本文同时也对该方法的效能进行了分析.     

结构动力学有限元模型确认方法研究

随着结构动力学求解问题的复杂化，有限元分析方法越来越起着关键作用。由于许多结构系统本身存在不确定性因素，试验数据存在随机误差，而计算的三类误差也会包含着不确定性误差，如何用有限的试验来修正和检验计算模型，最后得到具有一定置信度的有限元模型，即模型确认，在工程领域越来越得到关注。在与模型修正比较的基础上，详细讨论了模型确认的主要研究内容，并结合两个应用实例，讨论模型确认的总体思路与实现方法。