下颌前牙固定桥基牙及其支持组织的三维有限元模型的建立

目的：建立下颌前牙双端固定桥的三维有限元模型,为分析下颌前牙固定桥的生物力学特征提供数字模型。方法：采用正常人的下颌骨标本,进行CT断层扫描得到包含下颌前牙的35幅图像,通过计算机图形转换软件和3D建模软件获取图像的边界信息,应用ANSYS有限元建模模块处理。建立了包括牙齿、牙周膜和牙槽骨固定桥修复前及修复后的几何模型和三维有限元模型。结果：固定桥修复后。有限元模型包括牙体、牙槽骨、牙周膜在内共41648个节点,27269个单元。结论：CT辅助有限元建模技术能精确建立下颌前牙及其支持组织的三维有限元模型。     

静态载荷下下前牙双端固定桥基牙牙周膜应力的三维有限元法分析

目的:用三维有限元法分析静态载荷下,下颌前牙固定桥基牙牙周膜的应力和应变分布规律,为固定桥的设计和制作提供理论依据。方法:建立下颌前牙双端固定桥及其支持组织的三维有限元模型并进行静态条件下的垂直及斜向加载,计算基牙牙周膜的应力和应变值,绘出牙周膜的应力分布图。结果:固定桥修复前,垂直载荷下,基牙牙周膜的应力以压应力为主,应力集中在根尖;斜向载荷下,基牙牙周膜的应力主要是拉应力和压应力,应力集中在唇、舌颈缘;固定桥修复后,基牙牙周膜的应力和应变分布规律与修复前相似,但最大应力、应变值都明显增大;牙周膜内表面的应力大于牙周膜外表面;垂直载荷时,牙周膜内、外表面的应力差异更为显著。结论:固定桥的修复基本没有改变基牙牙周膜的应力和应变分布规律,但使上述值明显增大。牙周膜具有明显的应力缓冲作用,垂直载荷作用下的应力缓冲作用比斜向载荷作用下明显。     

应用锥形束CT建立微种植钉内收上前牙的有限元模型

目的:建立微种植钉内收上颌前牙的三维有限元模型,为后续实验提供操作平台.方法:选取尚未正畸治疗的成人作为建模素材,应用锥形束CT扫描技术及Mimics 14.11、Geomagic Studio 13、Pro/E 5.0、ANSYS Workbench 15.0等软件,建立三维有限元模型.结果:建立包含Damon Q自锁托槽、牙周膜、牙槽骨、牙齿、弓丝、牵引钩以及微种植钉在内的微种植钉内收上颌前牙的三维有限元模型.具有结构完整、几何结构相似、力学结构相似的特点.结论:应用锥形束CT扫描技术,可以提高建模的效率与准确性.     

斜齿轮精确接触分析有限元建模方法

针对影响齿轮有限元接触分析应力计算精度的关键因素：有限元模型网格质量、接触带网格密度和齿面节点几何精度,提出一种高效的斜齿轮三维有限元精确齿面控制建模方法.优化算法求解接触线方程,规划斜齿轮节点模型潜在接触带节点分布,局部细化接触带单元,映射轮齿表层节点到设计齿面上,实现齿面精确几何建模.数值实验表明整体采用六面体单元映射网格划分结合接触带局部单元细化建模方法,能够有效地解决斜齿轮有限元接触分析计算精度与计算效率之间的矛盾.     

一种外伸端板半刚性节点的有限元模拟分析

本文利用有限元软件ANSYS对一种外伸端板半刚性节点试件进行了有限元模拟分析,考虑了材料和几何非线性,并在有限元建模过程中着重讨论了模型中所使用的有限元单元和接触算法。通过有限元模拟分析,讨论了这种模拟节点的Mises应力分布,得到了模拟的M-θr曲线,可为该类节点的设计提供参考。     

三维单域弹性问题虚边界无网格伽辽金法分析

针对更具一般性的三维问题,虚边界无网格伽辽金法被进一步推广研究,提出了三维单域弹性问题虚边界无网格伽辽金法,包括ANSYS有限元软件提取面单元、节点数据信息,给出的命令流具有动态数组的优点,输出的节点坐标达到28bit。详细推导了三维单域弹性问题虚边界无网格伽辽金积分方程,并为了便于编程实现进行数值离散,得到积分方程对应的离散格式。最后计算三维混凝土立方体受压试块应力分析,取中间四个截面上的应力进行验证。结果表明,三维单域弹性问题虚边界无网格伽辽金法计算可行、精确性好;给出的ANSYS命令流,能够提前准备编程数据,通用性强,大大简化任意面的单元划分与节点坐标信息提取工作,利于建议方法的推广应用。     

人体脊柱腰椎节段三维有限元建模

为了探讨人体脊柱腰椎节段三维重建方法,利用逆向工程软件Mimics（Materialise＇s Interactive MedicalImage Control System）,结合CT断层扫描图像,重建人体脊柱腰椎节段三维几何模型。经ANSYS转化建立脊柱腰椎L1-3的理想三维有限元模型,在Mimics中对所建立的有限元模型赋材质,实现了非均匀材质的骨组织赋值问题。该腰椎节段三维有限元模型高度模拟腰椎结构与材料的特性,具有结构完整、空间结构的测量准确度高、单元划分精细、重点突出等优点。本模型可进行任意旋转观察,可任意切割,并可通过调整模型几何及材料参数,施加不同的载荷与边界条件以模拟不同实验状态并能够以不同的文件格式输出,可用于计算机辅助设计、快速成型、有限元分析等领域。     

三维现今地应力场有限元数值计算

研究现今地应力场的分布规律对油气藏的勘探、开发有重要的指导意义.依据Petrel地质模型网格节点数据,建立有限元三维精细几何模型,并对岩体和断层进行不同尺寸的网格剖分.综合利用地球物理测井与岩芯资料,采用VB.net编程求得三维岩石力学参数,根据单元中心坐标分别赋予相应的参数.运用大型有限元软件ANSYS建立了塔里木盆地##2地区三维有限元模型,以测井应力解释剖面为井点应力约束条件,经过多次反演试算得到模型的合理边界条件.与现场资料数据比较发现:数值模拟结果吻合性较好.可为三维现今地应力场的模拟提供数值计算方法.     

种植体-天然牙联合支持的套筒冠义齿修复下颌多牙缺失的三维有限元分析

目的:分析比较仅由天然牙支持的套筒冠覆盖义齿和种植体-天然牙联合支持的套筒冠覆盖义齿修复下颌多数牙缺失时基牙、牙周膜、牙槽骨、义齿及义齿下黏膜的应力分布情况.方法:通过三维有限元分析法,建立2个生物力学模型:仅由2颗尖牙支持的套筒冠义齿修复下颌缺失牙模型(Model 1)和由种植体-天然牙联合支持的套筒冠义齿修复下颌缺失牙模型(Model 2),在垂直载荷下分析比较2种套筒冠义齿基牙、牙周膜、牙槽骨、义齿及义齿下黏膜的应力分布情况.结果:与Model 1相比,Model 2中基牙的位移、基牙及其周围牙周膜、牙槽骨、修复体及修复体下方的黏膜所受的应力均减小,而种植体所受的应力较大.结论:在游离端缺牙区补充性地植入2枚种植体,并与天然牙联合支持套筒冠义齿对多数缺失牙进行修复,可保护余留牙及其周围支持组织,可减轻修复体所承担的应力,从生物力学的角度来说是一种有价值的修复手段.     

基于ANSYS的含缺陷压电陶瓷材料有限元仿真分析

利用Voronoi图增量式外存算法,在指定"代表性体积单元"(RVE)中完成海量三维压电陶瓷微观组织结构设计仿真.考虑实际压电陶瓷中缺陷可能的形态、尺寸、空间取向分布等几何参数,在ANSYS软件环境下用参数化程序设计语言APDL编程建立含缺陷压电陶瓷有限元仿真模型,实现网格的合理划分,实现三维含缺陷压电陶瓷微观组织结构加载的自动化.     

大跨度刚架系杆拱桥自振特性的模态分析

采用大型通用有限元程序ANSYS对一座两跨钢管混凝土刚架系杆拱桥建立了空间有限元计算模型,采用模态分析方法对桥跨结构的自振特性进行了分析,计算了桥梁前10阶的自振频率,得出了该桥成桥状态振动形态的基本特征.通过对主要设计参数的对比分析,得出了矢跨比及拱肋刚度对刚架系杆拱桥自振性能的影响规律,可为该类桥梁的设计、研究、健康监测和维护提供参考.     

桩-土-结构相互作用对大跨钢管混凝土拱桥风致反应的影响

以某大跨度中承式钢管混凝土拱桥为例，基于ANSYS软件建立了该桥的三维有限元模型，研究了考虑桩一土一结构相互作用对大跨度钢管混凝土拱桥静风风致反应的影响。结果表明，当基础刚度得到保证后，采用拱脚固结模式进行抗风分析是可行的。     

有限元复合单元的构造方法研究

传统有限单元法中每一种单元都由单一的材料组成,虽然只考虑一种材料的性质给软件编程带来了极大的方便,但是这比利用复合单元进行建模,需要更多的工作量。为此,笔者提出从4节点矩形单元与2节点线单元的虚功原理出发,运用能量方程,来整合两种不同单元。以VC++作为开发工具,利用等参元的特性,根据逆矩阵形函数构造方法编写平面单元的形函数程序,采用高斯数值积分方法,形成普通单元的单元刚度矩阵。然后根据线单元与面单元的节点位移编号,进行单元刚度的整合,进而得到一种包含面单元和线单元的复合单元。同时,通过对平面矩形单元和平面三角形单元与线单元进行复合,用得到的两种复合单元分别对悬臂梁作用端部集中荷载的简单算例进行位移求解,得到的结果与同等条件下ANSYS计算结果进行对比验证。结果表明:两种情况的计算结果都非常接近,复合单元的构造方法正确、可靠,同时也能够减少单元个数。     

基于螺旋CT的人体颅脑三维有限元模型构建

阐述了基于螺旋CT图像构建颅脑三雏有限元模型的过程。首先，对人体颅脑进行CT断层扫描，然后采用CT图像三维重建软件和CAD软件构建轮廓线，用有限元软件ANSYS划分网格，构建了颅脑三维有限元模型，并对该模型进行了验证。此模型包括大脑左右半球、小脑、脑干、大脑镰、小脑幕，是完全真实的人体颅脑三维有限元模型。本模型以精确CT数据为依据，为宇航、交通事故、司法鉴定、创伤判断和临床治疗等提供了可用的颅脑有限元模型。     

钢管混凝土拱桥动力性能分析

以洛阳瀛洲大桥主桥为研究对象,采用ANSYS有限元程序,建立了下承式钢管混凝土系杆拱桥的空间力学计算模型,利用子空间迭代法计算了该结构的自振周期和振型,并对其模态特性进行了分析。通过计算和分析得到了一些对工程建设有益的结论。     

多语言编程在边坡有限元可靠度分析中的应用研究

文章采用多语言联合编程的方法进行边坡稳定的有限元可靠度分析.前处理部分采用的是有限元通用分析软件ANSYS的APDL语言,用其编写的程序模块可方便地用于有限元网格的划分,以得到有限元计算所需的结点坐标信息、单元结点编号信息、约束结点自由度信息等内容;有限元主程序采用的是VISUAL FORTRAN语言,它可进行基于强度折减法及基于滑面应力分析法的边坡稳定定值法有限元计算,以求解边坡的安全系数及其对应的滑面位置;亦可进行基于强度折减法及基于滑面应力分析法的边坡稳定有限元可靠度计算,以求解边坡的可靠指标及其对应的滑面位置;后处理部分采用的是MATLAB语言,它可方便灵活地绘制网格图、等值线图、滑面位置图及曲线图等各种图形.各种语言之间通过文本文件进行数据的传递,不必另外编写各语言间的接口程序.     

橡胶和聚氨酯模型负重轮温升特性的有限元分析及对比试验

应用ANSYS有限元分析软件建立了橡胶和聚氨酯弹性体两种材料模型负重轮的应力场有限元模型,计算出节点生热率作为负载导入到温度场有限元模型中,进行温升有限元计算,得到两种材料模型负重轮的温升规律,并且进行了对比试验.室内台架试验结果验证了有限元分析的温升规律,台架模拟试验结果进一步表明,所研究的模型负重轮在相同的负载和转速条件下,聚氨酯弹性体都比橡胶材料发热少,温升低.     

人体下颌骨前伸后的骨应力研究

通过CT技术获取人体下颌各层面的解剖轮廓图,经三维重建从生物力学角度分析下颌前伸后下颌不同部位的应力情况.选择一处于生长发育高峰期的典型Ⅱ类患儿,采用CT技术对整个下颌骨进行断层扫描,将其输入计算机给定前伸条件咬合重建,在CAD软件中建立几何模型,将其导入MSC.PATRAN建立有限元模型.结果显示髁突后缘及下颌体磨牙区出现拉应力集中区,下颌骨下缘及下颌角区为压应力集中区.本实验对下颌前伸后下颌内部的应力情况进行了客观分析,从理论上推断并支持了功能矫治后下颌骨的生长改型变化.