摘要：背景:目前国内外制作的颞下颌关节假体在置换过程中需要依靠螺钉固定假体中的髁突部分,通过预留固位孔方便术中进行操作,但由于缺少个性化的颌骨设计,可能存在固位板与颌骨不贴合导致螺钉松动、脱位。因此,个性化髁突假体置换在修复颞下颌关节中具有重要的应用价值。目的:设计一种内部为GYROID结构的个性化髁突假体,用于下颌骨髁突的修复重建。方法:在Rhinoceros 7软件中选择GYROID结构,单胞为6 mm,设置壁厚分别为0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8 mm,利用有限元分析GYROID结构的力学性能。3D打印不同壁厚(0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8 mm)的GYROID结构实验试件,通过室温压缩实验检测试件的力学性能。通过有限元分析与室温压缩实验结果筛选符合下颌骨力学性能范围的一个壁厚值,对1名成年男性下颌骨CT数据进行逆向建模,设计内部为GYROID结构的髁突假体,采用有限元分析模拟髁突假体置换后牙尖交错颌位与对刃颌位的运动。结果与结论:(1)有限元分析与室温压缩实验结果显示,随着壁厚的增大,GYROID结构的弹性模量增大,其中壁厚0.5-0.7 mm GYROID结构的弹性模量位于下颌骨的弹性模量(1.5-4.0 GPa)范围内,因此选取壁厚值0.6 mm的6 mm单胞GYROID结构模型进行髁突假体的设计;(2)有限元分析结果显示,下颌骨模型的应力分布呈左右对称,两种咬合时的应力分布大致相同,应力峰值无较大差距,应力集中于髁突假体颈部,置换侧受力较健侧略大;内固定模型整体的最大等效应力为269.34 MPa,螺钉的最大等效应力为20.14 MPa,牙尖交错颌位时假体的等效应力和等效应变值均大于对刃颌位时,牙尖交错颌位时螺钉的等效应力和等效应变值均小于对刃颌位时;(3)结果显示个性化GYROID结构髁突假体的设计与固位效果良好,符合下颌骨力学传导。

摘要：背景:隐形矫治器因其特殊的材料性能,在拔除上颌第一前磨牙内收前牙关闭间隙过程中更易发生“过山车效应”,牙齿倾斜移动,导致前牙覆牙合加深、后牙开牙合。是否可以通过改变矫治器厚度或刚性减轻“过山车效应”,更好地控制正畸牙移动,目前相关研究较少。目的:通过三维有限元分析不同厚度及刚性隐形矫治器内收上颌前牙时控制牙齿移动能力方面的差异。方法:将侧貌凸患者的锥形束CT数据导入Mimics等软件,模拟临床病例,构建去除第一前磨牙后包括上颌骨、牙齿、牙周膜的三维有限元模型,装配0.50,0.75 mm 2种厚度膜片的隐形矫治器,通过软件加载1000,2000 MPa 2种弹性模量的材料属性,总共构建4组模型工况。按照临床矫治方案设计关闭拔牙间隙,在Workbench 2023 R1软件中加载并计算,分析牙周膜应力分布、牙齿位移趋势及牙齿初始位移量。结果与结论:(1)4种模型工况下的牙周膜Von-Mises应力分布规律一致,牙周膜最大等效应力主要分布在牙颈部,并且矫治器膜片越厚牙周膜Von-Mises应力越大、矫治器膜片弹性模量越大牙周膜Von-Mises应力越大;(2)4种模型工况下的上颌牙列整体位移趋势为前牙冠舌向、根唇向的移动,后牙冠近中移动、根远中移动,牙齿的冠、根位移方向均相反,牙冠位移量大于牙根位移量;除尖牙外,其余牙齿均呈现矫治器膜片越厚R/C值(牙根移动量与冠移动量比值)越小、矫治器膜片弹性模量越大R/C值越小的趋势;(3)结果表明,利用隐形矫治器内收上颌前牙时,在不设计切牙转矩补偿的情况下牙齿表现为倾斜移动趋势,矫治器厚度和弹性模量越大时对牙齿控的制能力越强,牙齿倾斜移动趋势减小;尖牙则需通过其他辅助手段进行控制。

摘要：背景:以往的研究多通过忽略肌肉负荷和采用简化股骨负荷的方式,进行骨折早期愈合的生物力学分析。然而,肌肉负荷对骨折早期愈合产生的生物力学影响尚不清楚。目的:构建不同的股骨负荷模型,研究肌肉负荷对骨折愈合的生物力学影响,帮助临床医生更好地理解骨折愈合的生物力学过程,优化治疗方案。方法:利用AnyBody Modeling System软件构建个性化的人体肌肉骨骼系统,通过仿真分析以获取体内的肌肉骨骼负荷模型。该模型和采用改进简化负荷方法、简化负荷方法构建的股骨负荷模型,分别作为有限元输入的边界条件,对站立状态下锁定加压钢板应力应变、骨折块应变进行分析。结果与结论:(1)与简化负荷方法相比,肌肉骨骼方法得到的锁定加压钢板应力、应变和骨折块应变分别小了31.9%;38.9%和19.5%;(2)肌肉骨骼方法与改进简化负荷方法对比发现,忽略肌肉负荷则会造成锁定加压钢板的应力、应变和骨折块应变分别高估16.8%,14.3%和19.5%,肌肉负荷对骨折块的剪切运动大小无明显影响,而对运动方向有明显的影响;(3)结果表明,简化股骨负荷和忽略肌肉负荷的方法与肌骨骨骼负荷情况存在一定的偏差,因此,在研究骨折愈合时需考虑肌肉负荷的生物力学影响。

摘要：通过对钢箱梁施工现场的调研,设计了一款专用于钢箱梁的高强度螺栓自动拧紧机。首先通过方案对比,确定了拧紧机整体结构采用龙门架式的设计构型,并明确了主要组成部分包括行走机构、升降轴、直线模组、拧紧机构等。同时利用软件SolidWorks对螺栓拧紧机的结构设计方案进行了细化,完成了其三维模型的构建,并对其工作过程进行了分析。其次,本文借助有限元仿真软件ANSYSWorkbench对拧紧机的关键承力构件进行了应力与应变分析。结果表明,在两倍静力载荷条件下,横梁、升降轴、支座的最大变形量分别约为0.2mm、0.014mm、0.1mm,均小于材料的最大许用应变,确保了结构设计的可靠性。此外,相较于Q235材料而言,采用6063-T6铝型材的升降轴,虽然其等效应变和总变形量有所上升,但质量减少了约21%,在保证结构刚性的同时满足了轻量化的设计。

摘要：本文针对轮胎高速均匀性测试系统的设计进行了深入研究,运用有限元分析方法对系统的力学与振动特性进行了详尽的模拟与评估。通过构建精确的有限元模型,分析了试验机在不同工况下的静力学性能和机架的模态特性,验证了系统设计的合理性与可靠性。研究结果表明,所设计的轮胎高速均匀性测试系统能够在模拟高速行驶条件下的轮胎性能时,展现出良好的刚度与强度特性,且机架的共振频率远高于测试频率,确保了测试过程的稳定性和准确性。

摘要：总结了豌豆采摘机的设计特点,详细介绍了智能豌豆采摘机的工作原理,通过多种传感器和摄像头感知豌豆环境条件,准确识别并抓取成熟豌豆。通过对采摘机吊耳进行静力学分析,验证了设计的正确性和合理性。

摘要：蓄能器是高压液压系统的重要组成部分,蓄能器的正常工作是变速箱实现换挡和离合器结合等功能的保证。蓄能器支架是将其固定在壳体上的装置。在某变速箱样件试验中发生了蓄能器支架断裂的问题,导致变速箱相关功能失效,通过排查分析发现为设计原因导致。文章通过有限元法对蓄能器支架进行强度分析,发现在极限工况下蓄能器支架存在断裂失效风险,并基于分析结果对蓄能器支架进行优化设计,最终得到满足要求的设计并顺利通过试验。文中提到的分析方法和优化思路,对蓄能器的设计研发和仿真分析均有一定参考作用。

摘要：不锈钢半管零件因其结构复杂和薄壁特性,在传统拉深成形过程中易产生拉裂、变薄、起皱及未充分塑性变形等缺陷,严重影响成形质量和生产效率。本文以00Cr18Ni10N不锈钢薄板为研究对象,采用有限元软件DYNAFORM对半弯管零件的拉深成形过程进行模拟分析,系统研究了成形工艺参数对坯料流动规律、变形均匀性及壁厚分布的影响。基于有限元分析结果,提出了一种优化的组合拉深工艺方案,通过左右受力互补的设计,优化坯料几何形状、压边力曲线及拉延筋参数,有效控制材料流动,减少成形缺陷。随后,进行了两组不锈钢薄板组合拉深成形试验,验证了优化方案的可行性和有效性。结果 显示,优化后的工艺方案显著提升了成形质量,材料流动更加均匀,壁厚分布更加合理,成形缺陷得到有效控制。本研究为复杂薄壁不锈钢零件的成形工艺设计提供了理论依据和实践参考。。

摘要：以某泄洪洞为工程背景,以有限元分析软件ANSYS作为工具来建立有限元模型,对泄洪洞Ⅲ类、Ⅳ类围岩分别在施工期、运行期不同工况下的围岩稳定性进行分析,在进行有限元分析的过程中,通过建立数值模型,结合实际工况,能够全面评估泄洪洞在不同工况下的受力情况和变形特征。这一过程的结果将为工程设计提供重要参考,确保水利枢纽的设计按照最优标准实施,实现预期的功能。

摘要：针对现有仿蝴蝶扑翼飞行器自身重量大、飞行效率较低的问题,设计了一种通过舵机驱动的仿生蝴蝶飞行器。通过精简结构、增大迎面面积等措施,以获得更大的升阻比和平均气动升力,并采用有限元仿真分析对此加以验证。研究结果表明:该飞行器以20°仰角飞行时的平均气动升力最大,能够克服自身重力实现扑翼飞行,基本满足在低空、小扰动环境中的飞行需求。