人骨盆的生物力学——坐位时和双足站立时的应力研究

本文使用有限元方法研究了双足站立时与坐位时作用于髋骨上的应力。松质骨用八节点等参数块单元描述,结果为:60kg荷重,坐位时在坐骨支部位的最大应力约为297kg/cm~2;双足站立时在骶髂关节部位的最大应力约为97kg/cm~2。     

TKA术后一种假体周围骨折的力学原因分析

全膝关节置换(total knee arthroplasty, TKA)术后,股骨远端易发生由外侧下方至内侧上方的骨折。通过人体站立、屈膝、行走等工况的模拟,分析股骨远端塑性应变及应力的分布情况,揭示该种骨折发生的原因。股骨髁部位塑性应变在三种工况下均出现在髁间窝及假体边缘线附近。行走时,塑性应变主要出现在股骨髁外侧,向内侧上方扩展,与骨折线走向吻合,是引发股骨远端外侧下方至内侧上方骨折的重要原因。并且,股骨干外侧应力明显大于内侧,且大应力区集中的外侧靠近股骨髁部位,这是导致该种骨折发生的另一个重要原因。     

水平层状岩体边坡动力响应中的结构面效应研究

根据应力波传播原理分析了水平层状岩体边坡中应力波传播特征,建立了应力波在该类边坡中传播的模型。利用离散元软件UDEC分析了不同频率垂向压缩应力波作用下边坡动力响应规律中的结构面效应。结果表明:边坡中的水平层面对坡顶的动力响应有明显影响。低频应力波作用下,水平层状岩体边坡坡顶的垂向峰值速度较均质坡体相同部位的峰值速度的增加值随坡高增加而增大。较高频率应力波作用时,边坡顶部靠近坡面的垂向峰值速度高于无结构面边坡相同部位的峰值速度,远离坡面时情况相反; 坡顶垂向峰值速度大小呈周期性变化,输入应力波频率越大该变化频次越高。研究结果将有助于进一步揭示各种不同岩体结构类型边坡在动力荷载作用下损伤机理及破坏模式。     

人体髋关节接触力计算分析一例

通过一个实例,使用自行编制的MATLAB程序,对单足静立状态下的髋关节接触力进行了计算和分析．结果显示：单足静立状态下,髋关节接触力位于人体的冠状面内,从而验证了文献假设的正确性．     

生物瓣膜应力的数值模拟

应用有限元方法分析了瓣架的材料特性、瓣叶的材料特性和瓣叶的钙化等因素对瓣叶的应力分布的影响。分析结果表明：采用全弹性材料的瓣架将改善瓣叶的应力分布，最大应力区域将远离接缝部位；将生物瓣瓣叶材料简化为拟线弹性材料时，对瓣叶最大主应力等值线的分布影响不大，计算结果在一定范围内存在差异；当瓣叶出现钙化时，钙化点及其周围产生应力集中，促进钙化的进一步加剧。     

应用光弹性法分析扁挤压筒应力

扁挤压筒受力情况复杂,采用光弹性法进行应力分析,可了解应力分布情况和应力集中部位.在光弹性实验中,采用软环氧树脂作为加载介质,通过光弹性分析得出应力大小,得到组合式扁挤压筒的应力分布规律,并找出最大应力发生部位以及过盈配合对改变组合式扁挤压筒应力分布的影响,为生产实践中扁挤压筒的设计提供一定的依据.     

汽缸结构上下缸接触的有限元分析

采用有限元软件MSC／NASTRAN计算分析了汽轮机汽缸结构上下缸接触状态的应力分布和变形．分析了汽缸在温度场作用下以及温度场同内压联合作用下的应力分布情况，重点分析上下半缸的螺栓连接面——中分面上的应力和变形情况．建立了气缸三维实体有限元分析模型，并对每根连接螺栓均建立了模拟模型．分析结果表明，同内压引起的应力相比，热应力是缸体中应力的主要成分．当内外壁温差达到100℃时，缸体中最大应力为1230MPa，出现在约束处应力集中部位，缸体绝大部分应力水平在600-700MPa；汽缸外壁温度为250℃时，缸体中最大应力为1080MPa，缸体绝大部分应力水平在100MPa，得出减小汽缸内外壁的温差能有效减小缸体中应力的结论．分析表明，缸体轴向最大伸长量为2．55mm，横向最大变形为2．02mm．Z向最大位移为1．24mm．中分面有分离，但分离程度较小，分离值均在10^—3mm量级上．     

封闭应力方向对巴西圆盘试验影响的数值模拟

为揭示封闭应力对巴西圆盘应力分布和破裂演化过程的影响,开展不同方向封闭应力对巴西圆盘破裂二维数值模拟研究。将封闭应力的区域等效成一个封闭的包裹体分布在岩体中,探究不同方向封闭应力对圆盘应力分布和裂纹扩展的影响。结果表明,施加封闭应力的部位出现局部应力变化明显高于未施加的区域,随着加载的进行,施加封闭应力区域的局部应力小于周围未施加封闭应力的区域;对比有无封闭应力存在时加载过程中最大米塞斯应力,得出当封闭应力与加载方向夹角为0°时最大,为20.78 MPa;当无封闭应力和封闭应力方向为0°时,圆盘中心起裂,封闭应力方向为30°,60°,90°时,圆盘的裂纹带发生倾斜并出现多条倾斜短裂纹,圆盘未中心起裂。     

用增量法解涡轮缺口部位的弹塑性应力集中问题

本文在塑性增量理论的基础上,利用有限元素法求解了某两型发动机涡轮叶根一榫槽的弹塑性应力分析问题.数值计算是在复旦大学719机上进行的.计算结果表明:叶根-榫槽部位的弹塑性应力分布显著地不同于纯弹性解;由于考虑了弹塑性影响,应力水平显著降低.为了考虑加载-卸载过程的影响,我们还计算了在一次加载后卸载造成的残余应力,这对分析涡轮盘的工作状况及断裂特性是甚为重要的。     

靶向性调控胫骨前肌对静态平衡的影响——基于经颅直流电刺激的干预

目的 采用随机、双盲交叉实验设计，探究经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation, tDCS)对胫骨前肌的靶向性调控是否可以诱导静态平衡表现的改善。方法 使用经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation, TMS)确定胫骨前的肌皮层热点靶区，24名在校大学生以随机的顺序接受两次刺激——20 min, 2 mA tDCS和假刺激(sham),每次刺激前后分别完成TMS测试和平衡能力测试，评估tDCS靶向性调控胫骨前肌对皮层兴奋性以及双足睁眼、双足闭眼、单足睁眼和单足闭眼静态平衡的影响。结果 (1)tDCS和Sham未呈现明显的组间差异；相比基线，tDCS刺激显著增大双足睁眼的平均速度，显著降低单足闭眼的动摇总轨迹长。(2)相比Sham, tDCS显著增大双足睁眼和单足闭眼Y方向平均中心变位。相比基线，tDCS显著降低双足睁眼Y方向平均中心变位、单足闭眼Y方向平均速度。(3)相比Sham, tDCS显著增加双足睁眼X方向平均中心变位、单足闭眼X方向平均中心变位和双足睁眼X方向最大动摇经。相比基线，tDCS...     

锚固洞室中不同方向爆炸应力波传播规律及裂纹形成机理研究

基于抗爆模型试验结果,利用数值分析软件研究锚固洞室中不同方向爆炸应力波传播规律及裂纹形成机理。通过分析锚固洞室爆炸压应力时程曲线规律,发现压应力时程曲线特征符合应力波的一般传播作用规律,这说明数值分析的结果比较合理。集中装药爆炸后,应力波以球面向四周扩散传播,随着时间推移,快速衰减。当应力波向上传播到地表时,会在地表附近发生多次“层裂”形成大面积裂纹,爆源从拱顶至侧墙,地表面附近受拉破坏越来越轻,其中直墙侧爆不发生受拉破坏;当应力波向下传播至地下洞室时,由于反射拉伸,会在锚固区及其末端发生“层裂”。随着应力波继续传播,经由上地表反射的拉伸波会与由洞室表面反射的拉伸波发生相遇,形成加载波,一旦加载波的强度大于围岩的动态抗拉强度,会在相应的位置形成裂纹。     

图解法测定压力容器残余应力的研究

电测法测定压力容器的残余应力,关键取决于屈服应力的确定。本文基于平面应力屈服条件,通过薄壁筒压力容器非膜应力部位的组合应力轨迹,用图解的方法研讨了测点的屈服应力。结果发现,残余应力和弯曲应力均可改变薄膜应力轨迹,以致组合应力部位的屈服应力不同于薄膜应力部位,但是,拉应力区域,第一主应力方向的Tresca屈服应力均为sσ。根据应力轨迹与屈服轨迹之交点的应力符合屈服条件的原理,通过分解薄壁筒焊缝的电测应力曲线,探讨了测点第二主应力方向的Tresca屈服应力以及用Mises屈服轨迹得到残余应力的方法。探究结果表明,压力容器的残余拉应力可以通过电测应力用图解方法得以测定,并且其测试精度可满足工程要求。基于平面应力屈服条件,研讨了压力容器非膜应力部位的组合应力轨迹,并根据应力轨迹与屈服轨迹之交点的应力符合屈服条件的原理,用薄壁筒的电测应力曲线,探究了图解法测定压力容器残余应力的可行性。结果表明,图解法可用于压力容器残余拉应力的测定,并且其测试精度可满足工程要求。     

关于Neuber方程的理论研究

关于Ｎｅｕｂｅｒ方程的理论研究叶笃毅，王德俊（东北大学机械工程学院沈阳１１０００６）在工程结构中疲劳破坏总是从应力集中部位（如缺口根部）开始，因此，研究缺口处的局部应力和应变分布是缺口件疲劳分析的关键。在描述缺口根部局部非线性应力和应变分布的方法中，...     

结构动态应力计算方法研究

复杂结构动态应力的准确计算是一个没有圆满解决的问题。本文以最小余能原理为基础，提出了计算结构动态应力的最小伤痛有法。该方法采用二次分析思想，首先采用常规有限元对结构进行适当离散，计算输出结构所需应力区域的有限元结点位移和加速度动力时程反应，再应用最小余能法计算所求部位的动态应力值。这种方法的优点是它可以与现有的有限元程序有机结合，方便使用；动应力在区域内的分布规律可以由计算者根据具体情况而确定，一般情况下，可以选用二次曲线来逼近动应力在区域内的实际分布，避免了常规有限元法计算结构动应力时必须对单元形函数求导的做法，从而提高了动应力计算精度。计算结果表明：本文方法计算结构动态应力结果较常规有限元法的计算结果有明显改进，特别是当结构变化剧烈时，改进效果更为明显。     

关于Neuber方程的理论研究

关于Ｎｅｕｂｅｒ方程的理论研究叶笃毅，王德俊（东北大学机械工程学院沈阳１１０００６）在工程结构中疲劳破坏总是从应力集中部位（如缺口根部）开始，因此，研究缺口处的局部应力和应变分布是缺口件疲劳分析的关键。在描述缺口根部局部非线性应力和应变分布的方法中，...     

汽车结构的动力响应计算

在时域内计算了汽车结构在不同类型路谱(地面不平度函数)激励下的位移、加速度和应力响应.汽车分割成包括车身、车架在内的悬挂部件和非悬挂部件,建立各部件的有限元动力结构模型,并计算其模态特性.通过子结构综合模态法,获得汽车结构的模态特性,进而计算汽车结构的位移、加速度和动应力响应时间历程.严重应力部位的分析结果与汽车试验台试验结果符合良好.     

基于简化模型仿真的内螺纹应力分析方法研究

内螺纹通常是机械零件的疲劳强度薄弱部位。由于螺纹建模困难、计算量极大而且不容易收敛,工程上普遍采用无螺纹的简化模型进行仿真。简化模型的缺点是无法反映螺纹根部应力集中,所以应力结果是不正确的。针对此问题,提出一种基于简化模型仿真的内螺纹根部应力分析方法,该方法把内螺纹根部的应力分解成近源应力分量和远源应力分量,并根据它们的特点提出近源应力转换矩阵、远源应力转换矩阵的概念以及获取方法,利用这两个矩阵可以将简化模型仿真结果转换为近源应力和远源应力,然后叠加得到螺纹根部的最大应力。计算结果显示,内螺纹应力转换法基本上达到了三维细节模型的有限元计算精度,尤其是在疲劳强度薄弱部位即孔底端第一扣啮合螺纹根部,两种方法的结果吻合良好,证明了内螺纹应力转换法的精确性和有效性。     

大瓣片高强钢球壳板冲压成形应力测试与分析

为对大瓣片高强钢球罐壳板成形过程进行应力测试与分析,在分析壳板成形工艺特点和力学特征的基础上,提出了在板材上附加随动测试架的测试方法,该测试架可随板材运动,实现对传感元件的保护,保证测试信号的输出,同时不干扰壳板的工艺条件,实现了准确测定冲压加工过程中特定状态下板壳内的应力分布及变化规律的目的。测试表明,压力加工过程中,当模具完全冲压到位时,在模具中心区域出现最大拉伸应变,应力值也最大,而卸载后该区反而出现了很小的压应力,这对容器的安全是有利的。因此在压制过程中只要控制冲压变形量,使得中间部位应力值小于材料的强度极限,就可保证板材不发生工艺性破裂,而且成形完成后该区也无不利的力学因素。     

单足跳跃的定性分析

本文利用双质量－弹簧系统作为单足跳跃的简化模型，并利用相平面法作定性分析，以讨论跳跃运动的着地碰撞现象．     

单足跳跃的定性分析

本文利用双质量－弹簧系统作为单足跳跃的简化模型，并利用相平面法作定性分析，以讨论跳跃运动的着地碰撞现象．