摘要：目的设计研制一种异种骨颈椎融合器,并进行生物力学测试为临床提供生物力学参数。方法取24具新鲜成年男性尸体C3-T1颈椎标本,分别对完整C3-T1(对照组)、模拟前路间盘C5、6摘除置融合器(实验1组)、模拟前路间盘C5、6、C6、7摘除置融合器(实验2组)三个实验组,进行前屈、后伸、扭转、轴向压缩和颈椎移位时融合器的最大拨出力实验,还对以上各组标本进行粘弹性实验,得到各组标本前屈、后伸、轴向压缩载荷和位移,扭矩和扭转角,在恒应力和应变条件下应力、应变-时间曲线及归一化应力松驰、蠕变函数和曲线。结果无论是置入一枚融合器或二枚融合器,各项力学性能指标与正常对照组无显著差异。结论所设计的异种骨椎间融合器在椎体安置后其具有较好的抗压,抗弯、抗扭转、抗拔出能力,并具有较强稳定性。

摘要：人工股骨头假体植入技术目前存在的主要问题之一是 :植入假体存在远期松动等并发症 ,从而导致手术失败。对于引起松动的主要原因 ,通常人们认为是磨损碎屑和应力遮挡所造成的骨质吸收。因此 ,对人工股骨头假体植入物的结构进行优化是具有特别重要的意义。本文采用骨再造理论与有限元结合的方法 ,用计算机模拟人工股骨头假体植入后股骨的再造行为 ,用截面吸收率和抗弯截面模量损失率定量分析假体所产生的应力遮挡效应。骨再造理论采用应变能密度作控制变量的表面再造理论 ,有限单元采用二十节点等参数单元。结果表明 :在所讨论的假体模型中 ,三种围领形式的假体所产生的骨吸收仅相差 4%。三种长度直柄的假体所产生的骨吸收相差近 30 %,直柄长度的变化对应力遮挡效应有更显著的影响。

摘要：基于Gurson-Tvergaard-Needleman（GTN）细观损伤模型,扩展其在平面应力、壳单元问题中的应力更新数值算法,研究高强度硼钢热冲压成形过程中板材内部的损伤演化行为。采用响应曲面中心复合试验设计和遗传优化算法,系统地阐述高温下GTN损伤参数的识别方法并获取了热成形高强度硼钢22Mn B5在高温下（600~800℃）的损伤特征参数（0,,,N Ff f f fc）。对耦合损伤的高强度钢板NAKJIMA凸模胀形热冲压过程进行有限元仿真预测,并与试验结果进行对比分析。结果表明：运用响应曲面法确定热冲压高温板材损伤参数的方法是可行的,同时采用GTN损伤模型可以准确模拟高强度钢板热冲压过程中的开裂行为。

摘要：基于GTN损伤模型,采用实验与有限元仿真相结合的方式对高强度7075-T6铝合金在温成形HFQ工艺过程中的损伤演化进行研究。通过扫描电镜观测得铝合金板材在变形中的损伤演化符合孔洞长大、形核、聚合和最终断裂的规律;采用中心复合试验设计法构造拉伸曲线关键变量关于GTN损伤参数的响应曲面模型,进而结合遗传算法确定铝合金板材的损伤参数;通过有限元软件ABAQUS仿真预测不同温度下铝合金方盒拉深过程中的损伤分布情况。结果表明:提高成形温度可使得铝合金板材的成形性得到有效改善,实验观测的板材开裂行为和开裂位置与损伤预测结果相一致,证明了GTN损伤模型在铝合金温冲压成形性仿真分析中的适用性。

摘要：结构拓扑优化的变量连接,是通过对设计变量之间添加约束关系,从而得到特定的拓扑优化构型,使得优化结果能够满足工程上的特殊要求和工艺制造技术的限制。针对拓扑优化中的几类过滤形式及灵敏度分析,给出了考虑变量连接的计算公式;基于自主研发的SiPESC软件集成化平台,在***拓扑优化模块上进行二次开发,构建了拓扑优化的变量连接算法框架,其核心思想是基于面向对象设计方法和软件设计模式,实现算法与数据分离。详细阐述了变量连接的作用方式,以及软件框架通用接口设计方案,并通过数值算例验证了其在静力问题、动力问题和热传导问题上的可行性。

摘要：全面地考虑了刚度、强度与频率约束,对某轿车的白车身结构进行轻量化设计。首先根据工艺要求对白车身结构进行了组件化建模,选取了关键的82个组件,每个组件中的板单元的厚度相同。其次在静态弯扭工况与自由模态工况下对车身结构进行了有限元分析。然后以质量最小为目标,以弯扭刚度、应力和前3阶固有频率为约束条件,板厚为设计变量,建立了白车身结构优化模型。最后采用序列线性规划进行非线性优化,取得了良好的轻量化效果:白车身质量减轻34.6kg,减轻率达11.4%。