油管的疲劳强度分析

疲劳断裂是油管失效的形式之一,本文针对抽油机井常用油管(J55,2 ")在循环载荷作用下的断裂问题进行了理论与实验研究。实测了井口处油管载荷谱与应变谱,得到了油管载荷的变化规律,同时通过在室内建立模拟油管工况的试验台,得到了油管从上扣到加载的全过程中油管螺纹段内壁的环向、轴向、剪应变等的变化规律。并且采用油管螺纹段轴对称接触模型进行了弹塑性有限元分析,计算了油管螺纹内的应力应变场,发现油管内第一啮合齿齿根处应力应变最大,应力已经进入屈服阶段,油管是在高应力应变水平和低应力应变幅状态下工作。并利用局部应力应变法进行了相应的疲劳实验,得到油管的疲劳断裂条件,当油管内的应力应变进入强化段εeq>10-2ε,塑性应变幅超过4×10-5ε时,油管就会发生疲劳断裂。     

钢丝绳捻制成形的空间几何模型与有限元分析

根据钢丝绳捻制成形原理，在考虑钢丝绳空间几何形状的基础上，建立了引入自扭转系数时钢丝绳的几何结构计算模型和钢丝绳捻制成形有限元计算边界条件模型。进而编制了相应的有限元建模程序，生成可被ANSYS直接调用的数据文件。分析了钢丝绳一次捻制和二次捻制的加工应力应变变化情况，并讨论了自扭转系数对加工应力应变的影响。     

人体桡骨支架力学模型及承载性能

针对人体骨组织三维网状孔洞分布特点,得到了一种建立人体骨支架力学模型的方法.利用该方法获得了人体桡骨力学模型,导出了桡骨黏弹性本构模型.通过对桡骨力学模型的承载性能分析,得出:当桡骨受到单向轴向压力时,最大应力出现在通孔孔壁上,且应力与应变的关系是非线性的.     

板带钢热连轧及微观组织演变非线性三维仿真

 普碳钢热连轧成形过程是一个高度非线性的问题，存在几何非 线性，材料非线性和接触非线性. 本文针对上海宝钢2050热连轧生产 线进行研究，通过实验确定SS400钢的真应力-应变曲线，确定该钢种 的变形抗力与温度、应变、应变率的关系，对有限元软件ABAQUS进行 二次开发，将率相关的各向同性强化变形抗力模型写入用户材料子程 序，对轧制过程中的温度场，应力-应变场进行完全热力耦合的分析. 同时，对轧制过程中工件微观组织(晶粒度)的演变过程进行数值模拟， 从而为保证成形件的质量、制定合理的成形工艺等提供可靠依据，同 时为最终实现产品性能的在线数值预报奠定基础.     

自增强厚壁球壳的应力应变分析

目前,工业压力容器广泛采用自增强技术.它的理论基础是理想弹塑性模型,不考虑材料的应变强化和Bauschinger效应,由此计算得到的加压应力、卸压应力和残余应力,与实际结果差别较大. 本文考虑材料的应变强化和Bauschinger效应,采用更接近于实际材料的混合强化模型,通过理论分析和计算,研究了球形压力容器的自增强问题. 1.理论模型描述材料混合强化模型的数学方程为     

非稳态温度场热弹塑性蠕变有限元分析

本文分析航空发动机主要部件在飞行一次循环加载过程中的应力与应变状态.考虑到瞬态效应,它们在升机与降机时应力变化是剧烈的,为此编制了非稳态温度场的热弹塑性蠕变分析专用程序(简称TEPCAB),该程序包括各向同性强化与随动强化两种模型.经考核后对某涡盘采用不同加载方案进行应力分析与比较.所得结论可供工程设计者参考.     

裂纹起始扩展的弹塑性场

本文分析了裂纹扩展之前Ⅰ、Ⅱ混合型应力应变场演变的自相似性,并采用理想弹塑性模型给出了自相似解基本方程及边界条件.对v=1/2情况给出了尖端附近小范围应力应变的渐近解,同时讨论了满塑性区的存在条件.     

一种骨小管中液体流动产生的流量及切应力模型

骨组织受力变形后其内部液体就会流动,同时在其微观结构——骨单元壁中扩散,并进一步产生一系列与骨液流动相关的物理效应,如流体剪切应力、流动电位等,这些物理效应被细胞感知并做出破骨或成骨等反应,来使骨适应外部载荷环境.鉴于骨组织产生的内部液体流动很难实验测定,理论模拟是目前的主要研究手段.基于骨单元的多孔弹性性质建立了骨小管内部液体的流动模型,该模型将骨单元所受的外部载荷与骨小管内部液体的压力、流速、流量和切应力联系起来,并进一步可以研究其力传导与力电传导机制.骨小管模型的建立分别基于中空和考虑哈弗液体的骨单元模型,并考虑了骨单元外壁的弹性约束和刚性位移约束两种边界条件.最终得到骨单元在外部轴向载荷作用下,骨小管内部液体的流量及流体切应力的解析解.结果表明:骨小管中的液体流量与流体切应力都正比于应变载荷幅值和频率,并由载荷的应变率决定.因此应变率可以作为控制流量和流体切应力的一种生理载荷因素.流量随着骨小管半径的增大而非线性增大,而流体切应力则随着骨小管半径的增大而线性增大.此外,在相同的载荷下,含哈弗液体的骨单元的模型中,骨小管中液体的流量和切应力均大于中空骨单元模型.     

高强度钢板热成形本构理论与实验分析

热成形(热冲压)过程中硼钢的热、力、相变耦合关系是研究热成形理论的基础, 同时也是决定热成形工艺及数值模拟准确性的关键因素. 对热成形硼钢进行高温拉伸及淬火实验: 硼钢板材试样在奥氏体化(950℃)后保温一定时间, 然后在连续冷却的同时施加拉伸力, 记录此过程中力、位移、膨胀量及温度的变化. 通过对不同冷却速率及不同拉伸力情况下上述物理量的变化规律及微观组织性能的分析, 研究硼钢相变过程中的热、力、相变耦合关系. 建立了硼钢相变过程中的热、力、相变耦合模型. 通过引入混合定律对热成形过程中的多相材料热力学参数和力学性能进行等效分析; 对热成形应变组成及其形成机理进行了分析, 引入了相变体积应力及相变塑性应力等新概念. 硼钢高温流动应力采用修改的Norton-Hoff形式, 并通过实验确定了流动应力的材料常数. 在此基础上将热、力、相变耦合关系引入热成形本构方程中, 分别建立了高强度钢板热成形的全量形式及增量形式本构方程. 对U形零部件热成形过程进行了数值模拟, 并与实验结果进行比较, 结果证明建立的本构理论的有效性.      

不同应力分量下广义开尔文模型粘性系数探讨

对不同应力分量下的广义开尔文模型应力应变关系进行了研究,推导了在不同应力分量下的广义开尔文模型的粘性应变增量计算式;通过对这些粘性应变增量计算式的比较分析,得到结论:对于线性粘弹性模型,当应力张量引起粘性变形的规律与应力偏量和球应力分别引起粘性变形的规律相同时,它们的系数满足关系式Ek/ηk=Gsk/ηsk=Kmk/ηmk;否则,这个关系式不成立.现有文献采用应力张量表示的粘性变形有限元计算式隐含假定了球应力与应力偏量产生的粘性变形规律相同.对于复杂的工程材料而言,这种假定并不总是合适的.这在工程问题粘性分析时值得注意.     

人的密质骨的力学性能

本文把骨组织看作是一种材料和骨骼系统的粘弹性结构元件,评述了它们的力学性能.首先描述了骨的结构,包括宏观结构、微结构和超微结构.随后是骨的力学性能.第三部分介绍了哈弗氏骨的力学模型.笔者指出,单个哈弗氏骨可考虑为正交铺设的胶原纤维增强的粘弹性厚壁筒.最后讨论了哈弗氏骨的应力-应变关系.显然,简单的弹性关系是不可用于实际的.      

热环境中旋转运动功能梯度圆板的强非线性固有振动

研究热环境中旋转运动功能梯度圆板的非线性固有振动问题．针对金属－陶瓷功能梯度圆板,考虑几何非线性、材料物理属性参数随温度变化以及材料组分沿厚度方向按幂律分布的情况,应用哈密顿原理推得热环境中旋转运动功能梯度圆板的非线性振动微分方程．考虑周边夹支边界条件,利用伽辽金法得到了横向非线性固有振动方程,并确定了静载荷引起的静挠度．用改进的多尺度法求解强非线性方程,得出非线性固有频率表达式．通过算例,分析了旋转运动功能梯度圆板固有频率随转速、温度等参量的变化情况．结果表明,非线性固有频率随金属含量的增加而降低;随转速和圆板厚度的增大而升高;随功能梯度圆板表面温度的升高而降低．     

松质骨的细观力学研究评述

用细观力学方法分析松质骨的力学性能，研究松质骨的弹性模量、压缩强度与其相对密度之间的关系，这是骨力学的一个重要研究方向．     

松质骨的细观力学研究评述

用细观力学方法分析松质骨的力学性能,研究松质骨的弹性模量、压缩强度与其相对密度之间的关系,这是骨力学的一个重要研究方向．      

THE EFFECTS OF COD BONE GELATIN ON TRABECULAR MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF CANCELLOUS BONE

Osteoporosis is a common clinical complication of post-menopausal women and the elderly and can significantly complicate the severity of bone fragility. The purpose of this study is to investigate how cod bone gelatin administration influences trabecular biomechanical properties after ovariectomy. Both biomechanical properties and trabecular microarchitectures were evaluated for cancellous bone samples from female ovariectomized rats, which were either shamoperated or treated with marine peptide(0.75, 1.5, 3.0, 6.0 g/kg body weight) for 90 days. The results have confirmed that cod bone gelatin treatment is effective in the prevention of mechanical property loss by preserving bone mass and trabecular architecture.     

Stress–strain state of the alveolar crest under the primary strut of a subperiosteal implant

The stress–strain state in the alveolar bone crest is analyzed over a wide range of stiffness ratios between the bone and the primary strut of the subperiosteal implant. Recommendations on the rational design of subperiosteal implants are given     

利用松质骨理想化模型对骨小梁刚度的研究

利用结构张量的概念建立了考虑松质骨结构各向异性的理想模型，将杆型与板型两种传统模型统一起来．采用均匀化理论，通过有限单元的数值计算建立了松质骨弹性常数与结构张量、固体体积比之间的数值关系，并预测了骨小梁的弹性模量．结果表明，本文模型较好地体现了松质骨的各向异性力学性质．对骨小梁的计算结果表明，骨小梁的弹性模量在６７６ＧＰａ～１０９ＧＰａ范围内，平均意义上的结果是９２１ＧＰａ．     

脱细胞真皮基质在角膜中植入性的生物力学研究简

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.     

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.      

Fluid Flow Analysis of Integrated Porous Bone Scaffold and Cancellous Bone at Different Skeletal Sites: In Silico Study

The dynamic characteristic of bone is its ability to remodel itself through mechanobiological responses. Bone regeneration is triggered by mechanical cues from physiological activities that generate structural strain and cause bone marrow movement. This phenomenon is crucial for bone scaffold when implanted in the cancellous bone as host tissue. Often, the fluid movement of bone scaffold and cancellous bone is studied separately, which does not represent the actual environment once implanted. In the present study, the fluid flow analysis properties of bone scaffold integrated into the cancellous bone at different skeletal sites are investigated. Three types of porous bone scaffolds categorized based on pore size configurations: 1 mm, 0.8 mm and hybrid (0.8 mm interlaced with 0.5 mm) were used. Three different skeletal sites of femoral bone were selected: neck, lateral condyle and medial condyle. Computational fluid dynamics was utilized to analyze the fluid flow properties of bone scaffold integrated cancellous bone. The results of this study reveal that the localization and maximum value of shear stress in an independent bone scaffold are significantly different compared to the bone scaffold integrated with cancellous bone by about 160% to 448% percentage difference. Low shear stress and high permeability were found across models that have higher Tb.Sp (trabecular separation). Specimen C and femoral lateral condyle showed the highest permeability in their respective category.