快速高仿真人骨有限元几何建模—–基于Mimics、Geomagic及Ansys软件的应用

综合运用Mimics、Geomagic及Ansys软件, 探讨快速、高度仿真、具有通用性意义的不同类型人骨的有限元建模方法. 采集长骨(股骨)30例、不规则骨(胸椎)10例及扁骨(骨盆)10例的薄层CT扫描数据, 在Mimics中进行图像编辑及三维重建. 实验分设3组, 分别为传统方法组、改良方法组及快速建模组. 快速建模组由Geomagic进行模型网格简化, 在Mimics中进行体积恢复, 运用Ansys命令流进行快速网格划分, 在Mimics中赋予材料属性后进行最简单的有限元分析. 比较3组的建模时间、仿真程度, 并进行统计分析. 结果发现: (1)快速建模组具有建模时间少、仿真程度高及网格质量高等显著优势; 统计分析表明, 快速建模组与其他2组具有显著性差异. (2)在Geomagic中进行模型简化的主要参数“Target Edge Length”为2.0mm(规则骨), 1.5~ 1.8mm(不规则骨); 模型体积/简化网格数为1.50±0.92(股骨)、2.86±0.84(骨盆)、0.36±0.05(胸椎). (3)可以通过Geomagic处理后模型体积/原模型体积的立方根或者二者的回归函数来进行体积恢复. 研究结果表明, 基于逆向工程软件Geomagic的人骨有限元建模方法具有快速、高仿真、高成功率及通用性等优势, 推广价值较高.     

大跨度外倾中承式拱桥关键部位受力分析

大跨度外倾中承式拱桥造型美观,在桥梁工程中应用广泛.由于拱肋与主梁垂直方向不在同一平面,且横向连接相对薄弱,使其受力比传统结构复杂.本文以某主跨168 m的大跨度外倾中承式拱桥为研究对象,使用有限单元法,采用整体计算与局部精细化分析相结合的方式,对外倾式拱桥关键传力部位进行了受力分析.研究表明:结构刚度较大,变形较小,外倾主拱使结构呈复杂空间受力状态,在关键受力部位同时存在面内和面外弯矩;复杂的空间构造和受力状态使得关键受力部位容易出现应力集中现象,设计中应采取相应措施,避免出现应力集中.     

硅紫外光伏探测器件响应度的研究

分析了硅紫外光伏探测器件的响应度与器件使用模式之间的关系．研究了包括网格结构在内的３种版图设计及所对应的响应度．结果表明，网格结构对改善紫外响应度的实际作用只是减小了串联电阻．细致讨论了光伏器件串联电阻的主要来源，给出了串联电阻对紫外响应度发生显著影响时所对应的估算数值．     

矿物掺合料对脱硫二水石膏粉煤灰复合胶凝材料强度的影响

通过单因素试验,考察矿物掺合料（水泥、生石灰、矿渣）对脱硫二水石膏粉煤灰复合胶结材（以下简称DGF）强度的影响规律,并确定适宜掺量范围.并在此基础上,通过正交设计试验研究了矿物掺合料对脱硫石膏粉煤灰复合胶凝材料强度的影响.分析了3种矿物掺合料的影响规律以及主次顺序,确定了矿物掺合料的最佳掺量,并测定其基本性能.结果表明：掺入适量的矿物激发剂能有效地提高脱硫石膏粉煤灰复合胶凝材料的强度.     

GIS网格化求交最佳网格尺寸研究

网格化求交是GIS中海量矢量数据求交的常用方法,网格尺寸的确定是直接影响其效率的关键步骤.针对网格尺寸的确定问题,对网格化求交的耗时和矢量数据的线段长度分布(线段平均x、y方向长度,线段最大x、y方向长度等)、线段密度进行了相关分析,在此基础上确定了最佳网格尺寸的主要影响因素:线段平均x、y方向长度和线段密度.通过大量实际GIS矢量数据的求交实验,给出了最佳网格尺寸的计算方法,并得到了成功应用.     

基于优化分析法的类张弦结构找力分析

在杂交结构理论基础上讨论了索、杆、梁混合体系的一种新型结构体系，类张弦结构即为张弦柱面巨型网格结构．在平衡矩阵理论基础上提出索、杆、梁混合体系的初始态预应力分布的确定方法为优化分析法，并用此方法计算了类张弦柱面巨型网格结构的初始态预拉力最优组合．此外，此方法还可通过现有的有限元分析软件分析结构整体预应力分布，无需再进行自我编程求解，为结构的分析设计提供了方便．     

X-cor夹层结构剪切模量有限元分析

通过显微镜观察X-cor夹层结构中的Z-pin端部树脂区,提出树脂区椭圆形态的基本假设并给出描述树脂区细观结构的参数方程,建立了一个集结构设计与几何分析为一体的X-cor夹层结构几何分析模型.根据几何分析模型,利用大型有限元软件ANSYS建立X-cor夹层结构剪切模量的有限元模型并计算了剪切模量,研究了Z-pin植入角度、直径和密度的改变对X-cor夹层结构剪切模量的影响.分析结果表明：剪切模量随Z-pin植入角度增加而增加,而且随Z-pin直径和密度增加而增加.通过有限元模型计算,得到了Z-pin结构参数对X-cor夹层结构剪切模量的影响规律,数值计算结果误差范围是±10%,验证了所提有限元模型的合理性,这说明该模型可用于预测其剪切模量.     

沙疗对骨关节炎兔子股骨骨质影响的对比研究

目的:试验研究维医沙疗对骨关节炎动物模型骨质层转移的影响.方法:采用CT扫描的手段分别四次(建立实验对象OA模型前后各一次、进沙疗第14天和第28天各一次)采集两个实验对象股骨数据.将数据导入MIMICS软件分离实验对象股骨,根据CT值范围不同把股骨分为六个骨质层并读取各层体积.分析了各骨质层的体积在股骨总骨量中所占比例的变化和股骨平均CT值的变化.结果:分析四次CT数据的变化,发现沙疗对象股骨总骨量增长,而对照对象之下降.与此同时沙疗对象股骨平均CT值上升,相比之下对照对象平均CT值下降.结论:沙疗对关节炎对象有促进骨代谢作用,使骨质从低CT值的骨质层转移至高CT值骨质层.     

用有限元法耦合反应扩散模型的骨重建和仿生拓扑优化方法研究

本文介绍了用有限元法耦合反应扩散模型的骨重建和仿生拓扑优化理论和方法．首先对骨微结构进行了建模,然后用仿生拓扑优化方法模拟了骨小粱结构的形成过程．对骨骼宏观结构和形状的形成过程也进行了建模并进行了仿生拓扑优化．不同载荷条件下的骨微结构模型在保留体积不同时的仿生拓扑优化结果表明,所有的结果最终都得到小梁结构并在给定的保留体积内趋于稳定,但是小梁尺寸大小有所不同．对于骨骼宏观模型,建立了不同边界条件的模型,用仿生拓扑优化方法模拟了骨骼宏观结构和形状的形成过程,得到了接近股骨、腓骨、脊椎骨、错骨和指骨等实际骨骼形状．     

整体分析法在基坑变形与力学特性研究中的应用

为了研究整体分析法在基坑变形与受力中的应用,本文选取北京市某一采用复合土钉墙的基坑作为研究对象,运用FLAC 3D有限差分软件对该工程进行数值模拟,并结合现场实测数据进行分析,得到了该基坑侧壁侧向位移、土钉(锚索)轴力以及水泥土搅拌桩弯矩,并用现场实测数据验证了数值模型的可靠性.通过改变数值模型中水泥土搅拌桩这一影响因...     

多元代数方程组解的重数的计算

本文利用多项式理想对偶基的理论给出了当代数方程组只有孤立解(即零维理想的零点)时解的重数的一个算法,同时得到了零维理想有重零点的几个判定准则.     

三棱镜折射率测量结果的不确定度评定

根据不确定度的有关概念及具体实验教学模型 ,提出了测量不确定度的简化模式. 结合分光计 测三棱镜折射率的例子 ,进行了具体分析 ,给出了其测量不确定度的最终评定.     

2-氨基嘧啶标准摩尔生成焓的测定

采用量热法,用RBC Ⅱ型精密转动弹完全燃烧2 氨基嘧啶(AP),测定其恒容燃烧热,并根据热化学方程式和盖斯定律计算其标准摩尔燃烧焓ΔcH○———m(AP,s)为(-2334.51±1.62)kJ·mol-1,标准摩尔生成焓ΔfH○———m(AP,s)为(-45.90±1.70)kJ·mol-1,为进一步研究嘧啶类化合物的性质提供了理论基础.     

再论Γ-环由元素性质确定的根

本文在 Γ-环中继续研究由元素性质确定的根性质 .首先证明了文献 [1]中主要定理的逆定理 , 从而使满足某些条件的元素所具有的性质 P与根性质 R可互相确定 .进而讨论确定的唯一性问题.利用 这些结果可得出 Γ-环的 Baer根是由元素的 m-幂零性所确定的根.     

一类中立型拟线性抛物方程组解的振动性

针对垂直相加法无法讨论泛函偏微分方程组的强迫振动性的不足，直接利用振动的定义、Green公式以及齐次Neumann边界条件把中立型抛物微分方程组的振动问题转化为泛函微分不等式不存存最终正解的问题，然后利用最终正解的定义及上下极限得到了在齐次Neumann边界条件下判别其所有解振动或全振动的充分条件。     

图书质量评估定量分析探讨

本文应用数量化理论———成对比较、九级分制和相关分析法,探讨了图书质量评估的问题, 为今后的 图书质量评估实践提供了一些理论依据     

声屏障衍射声场的近似计算

本文利用Huygens-Fresnel原理和Kirchoff近似理论,研究了声波通过屏障后的衍射声场,导出计算衍射声场的声压和声屏障插入损失的近似公式。计算表明,理论值和实验值基本一致。本文所提供的公式可以作为在噪声控制技术中预测声屏障衍射声场的一种方法。     

Banach空间的凸性模与光滑模

定义了TC凸性模，TC光滑模，刻划了一致凸性与一致光滑性，并研究了取值于Banach空间的特殊鞅不等式与一致凸性，一致光滑性的关系。     

几类循环矩阵的对数矩阵及其计算

循环矩阵的对数矩阵的结构,之后对这些对数矩阵进行了分类,并设计了计算这几种循环矩阵对数矩阵的算法,这些算法与基于Schur分解的反scaling and squaring算法相比,在计算效率上有较大提高.     

过氧化氢氧化降解壳聚糖的可控性研究

壳聚糖能被过氧化氢氧化降解得到低分子量壳聚糖,所得产物分子量分布随平均分子量的下降而逐渐变窄.其降解速度和产物特性受原料脱乙酰度、反应介质、H2O用量、温度和反应时间的影响.脱乙酰度越高的壳聚糖,降解反应越容易进行.在酸性介质中的降解,其起始速度比在水中的降解要快,所得产物的分散度要小,到一定程度后受到H+抑制.实验结果表明,制备分子量5万以上的壳聚糖产品在60～70℃、H2O2用量比小于0.25的中性体系中就可以完成;而制备分子量在1.5～5万之间的壳聚糖,采用反应温度70℃、H2O2用量比为0.5～1.5、介质为水的条件较适宜;盐酸体系有利于制备分子量7000左右的壳聚糖;要得到水溶性产物,可以使用2%醋酸或水两种介质.因此,通过选择反应条件,可制备特定分子量范围的壳聚糖.