首页 > 文献资料
-
医用床板有限元分析SolidWorks Simulation软件包应用
以一种医用床板为例,详细介绍了采用SolidWorks Simulation软件包进行医用床板有限元(FEA)理论计算方法.从床板的结构特点入手,着重介绍了床板材料特点,整个计算过程以及计算过程中注意事项和问题处理.该计算方法普通设计人员容易掌握、易操作.计算结果误差较小,可提高医用扫描床板的设计开发工作效率,加快了开发进度,降低开发成本.
-
All-on-4无牙颌种植即刻修复技术
本文结合三维有限元分析的方法,通过对植体数目、植入位置、植入角度、植体自身特性等方面进行阐述,得出All-on-4无牙颌种植即刻修复技术具有治疗周期短、不需植骨、手术创伤小等优点.
-
不同性状的定制牙托对应力缓冲效果的影响研究
目的：研究在不同性状的定制牙托的保护下牙齿所受应力缓冲效果的改变。方法（1）选取2014年1月～2015年6月的志愿者上颌牙列印模作为研究对象，使用超硬石膏制备模型，压膜机制备定制牙托1、2、3号。改变其外形。1号为唇侧牙托边缘止于龈缘处，2号至唇颊沟与龈缘1/2处，3号至唇颊沟。（2）CT扫描分别拍摄受试者上颌牙列以及定制牙托，应用MIMICS软件处理生成的CT数据。在3D重建模型的基础上，将1号牙托以单层构成相同厚度的数据模拟生成4号牙托，将1号牙托以三层构成相同厚度的数据模拟生成5号、6号牙托。其中5号为EVA+沙子+EVA三层结构，6号为EVA+水+EVA三层结构。无牙托覆盖的牙体为空白对照组记为0号。（3）建立击打模型，取左上1为实验体，分别取6组牙托组装牙体模型，模拟撞击7组模型。有限元分析得出结论。结果4号模型取得优防护效果，大位移为6.2E-3 mm，大应力为2.9 MPa。结论单层中等唇侧延展边缘面积的牙托取得了低应力缓冲和小的牙体位移，过度延展外缘不能降低牙体所受应力，同样厚度的EVA材料使用单层成型比双层压制的缓冲效果好，三层结构加入水与沙子做中间层没有提升牙托的缓冲效果。
-
正常与骨质疏松肱骨的三维重建及有限元分析
目的 建立正常与骨质疏松性肱骨的三维有限元模型,进行有限元分析,分析应力分布情况.方法 对一排除病变的志愿者右侧肱骨进行CT扫描,通过MIMICS软件进行三维重建、划分网格,按照灰度值分为密质骨与松质骨部分赋予材质,导入ANSYS软件,对肱骨近端进行约束限制,对远端按照肱骨小头40%、肱骨滑车60%的比例施加载荷,分析肱骨的应力分布状况.将该志愿者有限元模型中的弹性模量于密质骨部分减少33%、松质骨部分减少66%,泊松比不变,构建骨质疏松模型,按照与健康模型相同的约束与载荷施加条件,观察应力结果 ,进行比较.结果 健康模型与骨质疏松模型的应力基本集中于骨干中上部,肱骨近端和肱骨远端应力较小,整体受力趋势相似.提取髁上部位的节点,两种模型都是尺侧应力大于桡侧应力.随机选取肱骨头和大结节嵴下方的节点求应力均数,正常模型大于骨质疏松模型,推测是由于骨质疏松性骨骼骨密度减小、骨小梁变细、骨强度降低导致.结论 骨质疏松性肱骨与正常肱骨的整体受力趋势相似,表现为骨干部位受力大、两端受力小;正常肱骨的载荷强度更高.
-
不可逆电穿孔治疗恶性肿瘤的数值模拟
对细胞施加满足一定参数的外加脉冲电场会使细胞膜发生不可逆穿孔从而使细胞死亡.这一技术,通常被称为不可逆电穿孔,已成为恶性肿瘤非热消融治疗的有力工具.确定外加脉冲电场的各项参数,以达到杀死全部肿瘤细胞并大限度减少对健康组织伤害的目的,是不可逆电穿孔治疗恶性肿瘤成功的关键.本文根据近年来不可逆电穿孔治疗肿瘤的相关研究,总结了不可逆电穿孔致细胞死亡的机理和不可逆电穿孔治疗恶性肿瘤治疗方案的设计思路,并通仿真模拟实例概括了利用有限元分析软件Comsol Multiphysics确定不可逆电穿孔治疗肿瘤治疗方案的方法,为应用不可逆电穿孔进行肿瘤消融治疗的治疗方案提供了方法学的依据.
-
一种轻便普通轮椅的设计
目的为满足人们对轮椅的需求,根据轮椅使用者提出的建议,设计了一款普通轮椅,该方法可为轮椅设计者提供参考.方法运用人机工程学、康复医学、人体测量学、机械设计等从轮椅舒适性、外观、减重、功能等方面进行了设计,文中详细介绍了这款轮椅的功能、结构特点和设计方法.结论该轮椅适合我国老年人及胸椎以上健康者使用,轮椅外形美观、结构简单,具有诸多实用功能.
-
有限元分析方法在CT机械系统中关键零件优化设计的应用
采用有限元分析方法,使用SolidWorks Simulation软件包对CT机械系统中过渡板进行理论计算,并根据计算结果对零件结构进行优化设计.采用有限元分析方法可以缩短产品设计开发周期、降低开发成本,从而提高产品竞争力.
-
基于ANSYS的液氮生物容器热应力分析
液氮生物容器由于内外胆温度分布不均会产生较大的温度载荷,同时在运输过程中还会产生冲击载荷,本文通过有限元分析对运输型液氮生物容器进行应力计算,希望对此类产品的结构设计起到一定的帮助作用.
-
三维有限元分析与隐裂牙生物力学研究
牙隐裂综合征是非常常见的首发于牙体硬组织的疾病，发展过程伴随很多力学问题。随着计算机科学的进步，有限元分析结合医学影像重建软件用于口腔生物力学研究技术越来越成熟，本文就三维有限元分析法在牙隐裂研究中的应用进行综述。
-
下颌双种植体支持的三种磁性覆盖义齿的三维有限元分析
目的 通过三维有限元法(FEA)对比分析三种不同类型的下颌双种植体支持的磁性覆盖义齿的生物力学特点,为优化下颌双种植体支持的磁性覆盖义齿的设计及临床修复提供理论依据.方法 本研究共建立三个不同的有限元模型,包含两个种植体支持的下颌种植磁性覆盖义齿,设计了平面型、圆顶型和衬垫型三种不同磁性附着体来支持覆盖义齿.对每个模型的覆盖义齿施加100N垂直向或倾斜向的加载力,记录并分析了种植体周围骨质上的应力特征.结果 在所有加载条件下,平面型磁性覆盖义齿修复时种植体周围骨质上的应力比圆顶型及衬垫型大;磨牙倾斜加载时,显示的应力值为垂直向的三倍.结论 对于两个种植体支持的下颌种植磁性覆盖义齿而言,圆顶型和衬垫型磁性附着体为更佳选择,其种植体周围骨组织上的应力分布更合理.
-
基于有限元方法和临床数据分析的两种前牙压低方法的对比分析
目的 对应用无托槽隐形矫正技术压低前牙治疗深覆牙合病例的治疗效果分析并评价压低方法,并利用有限元方法,探讨使用隐形矫治方法,深覆牙合前牙压低的佳牙齿移动方法.方法 选取33名已经矫正完毕的深覆牙合患者,通过三维重叠软件将阶段模型与治疗前模型进行重叠对比,测量前牙3-3牙齿实际移动量;模拟无托槽隐形矫治器载荷对牙牙合有限元模型进行分析,对不同压低方法作用下的牙齿压低位移进行对比分析.结果 通过临床数据分析,两步法的完成率在30％以上的占比超过了一步法;通过有限元方法,两步法的压低效果要强于一步法采用一步法压前牙,尖牙压低位移量为0.035 mm,切牙几乎没有压低位移;第二组代表的两步法,尖牙的压低位移量为0.044 mm,切牙的压低位移量为0.011 mm、0.022 mm.结论 用无托槽隐形矫治器治疗深覆牙合压低前牙时,采用两步法的压低效果要比一步法压低效果好.
-
骨质量和种植体螺纹对种植稳定性影响的三维有限元分析
目的 探讨骨质量和种植体螺纹对种植体稳定性的影响.方法 分别建立三角型和锯齿型种植螺纹,结合4种不同的骨类型,建立8个三维有限元模型,种植体顶部中心节点施加一个角度为40°200 N的力,对种植体的位移和界面骨的应力进行分析.结果 在骨弹性模量不断减小的情况下,界面骨应力和种植体的位移在迅速增加.锯齿型螺纹种植体的位移比三角型螺纹的应力小.结论 在种植体种植环节中,骨类型和螺纹的形态对种植体的稳定性会产生非常重要的影响,骨质越好,种植体的稳定性越好.界面骨的应力越小,锯齿型螺纹种植体的效果越好.
-
不同植入扭矩对种植体骨界面生物力学特性的影响分析
目的 对不同植入扭矩在种植体股界面生物力学特性方面的影响进行分析.方法 本次研究中通过CT检查以及USIS软件对种植体进行三维模型建立,同时通过ANSYS软件对种植体不同扭矩的骨界面应力以及应变值等进行分析.结果 通过对垂直荷载时不同种植扭矩的种植体骨界面应力进行分析,其应力存在着较大的差异,且在颊舌向荷载时,三种植入扭矩之间的种植体骨界面大应力和应变大值之间的差异较大.结论 对于种植体植入扭矩的增加,其会造成种植体的骨界面应力和应变值增加,而对应的颊舌向荷载时也要明显比垂直荷载时增加速度降低.
-
舟骨骨折螺钉固定方式的有限元分析
目的 通过有限元分析评价腰部斜形舟骨骨折螺钉位置居中性与垂直性对螺钉固定强度的影响.方法 提取1例男性患者健侧腕关节CT的DICOM数据,通过MIMICS 10.0软件进行三维重建,于ANSYS 10.0软件中建立有限元模型,模拟舟骨腰部骨折及4种不同螺钉固定方式:①螺钉位于舟骨中央区且与骨折面垂直;②螺钉位于舟骨中央区但与骨折面不垂直;③螺钉位于舟骨中央区之外但与骨折面垂直;④螺钉位于舟骨中央区之外且与骨折面不垂直.分别模拟腕中立握拳及腕背伸桡偏2种体位,各施加载荷50 N,评估螺钉固定的稳定性.结果 实验结果显示当螺钉在舟骨内居中与骨折面垂直时,固定后承受大负荷及小负荷低,其次为螺钉在舟骨居中但与骨折面不垂直时.而当螺钉在舟骨内不居中时,与骨折面垂直与否对应力影响不大.结论 对于舟骨斜形不稳定骨折,将螺钉在舟骨内居中并垂直放置可以提供更高的固定强度.
-
静力状态下木结构支撑结构安全性分析
木结构支撑技术是地震现场对受损的建构筑物临时加固的措施和对救援队员进行培训的重点科目.更为高效、准确的进行木结构支撑作业不但能在现场为被困者争取宝贵的时间,也能为现场作业环境提供相当的安全保障.本文通过有限元分析结果反映整个支撑结构的受力特点、薄弱环节和建议的改进措施,为木结构支撑的安全合理性提供理论基础.
-
基于有限元模型研究椎骨错缝对颈椎病患者关节应力的影响
目的:应用颈椎三维有限元模型,探讨颈椎"椎骨错缝"对颈椎病患者关节和椎问盘应力的影响.方法:选取颈椎病患者,通过颈椎动静态触诊和X线判定发生"椎骨错缝"的患者1例(男,28岁),CT扫描C1-C7(层厚0.75mm),基于CT数据,应用特定三维有限元分析软件对椎骨错缝节段(C4-C6)进行三维有限元模型创建,基于本模型应用软件模拟临床手法矫正"错缝椎骨"C5,然后应用有限元分析软件计算和分析这一形变过程关节突关节和椎间盘的应力变化.结果:错缝节段C5对相邻节段C4.5、C5.6的椎间盘和关节突关节的应力均发生改变,且C5.6椎间盘和关节突关节的应力均明显大于C4.5椎间盘和关节突关节受到的应力.结论:"椎骨错缝"后易引起相应关节突关节和椎间盘的异常应力,而手法矫正"椎骨错缝"能有效改善异常应力分布.
-
旋转手法对腰椎骨盆和股骨上端结构有限元模型的分析
目的:研究腰椎旋转手法时腰椎骨盆和股骨上端各结构位移和应力的特点.方法:使用腰椎CT片,以Mimics 10.01软件建立腰椎骨盆和股骨上端几何模型,经Geomagic 9对模型进行修改后导入Hypermesh 10划分4面体网格并添加椎间盘与韧带.根据手法作用原理,将腰椎旋转手法进行分解,把各项力学参数导入三维有限元模型.利用Abaqus求解模块对4工况下模型的位移和应力进行计算分析,得到腰椎旋转手法作用时腰椎骨盆和股骨上端各结构位移和应力的变化.结果:①相同工况下腰椎位移的大小顺序是:L1＞L2＞L3＞L4＞L5,前柱＞中柱＞后柱.②不同工况下腰椎的位移大小顺序是:工况3＞工况1＞工况4＞工况2.③相同工况下椎间盘从L1,2-L5S1各椎间盘位移大小顺序是:L1,2＞L2,3＞L3,4＞L4,5＞L5S1,同一椎间盘内各象限位移大小顺序为:第2象限＞第3象限＞第1象限＞第4象限.④不同工况下各椎间盘的位移大小顺序是:L1,2＞L2,3＞L3,4＞L4.5＞ L5S1,同一椎间盘不同工况下位移大小顺序是:工况3＞工况4＞工况1＞工况2.⑤骨盆和髋关节在手法作用过程中存在明显的位移和应力集中.结论:①旋转手法的作用原理与腰椎骨盆和股骨上端各相应解剖部位因旋转而引起的相对位移有关；②在手法的操作过程中,不能随意加大侧弯和前屈的角度；③在腰椎旋转手法的施术过程中,必须综合考虑腰椎骨盆和股骨上端各部位的具体情况以确定适应证和禁忌证.
-
足底外侧垫对距下关节接触特征影响的有限元分析
目的:建立下肢骨骼的三维有限元模型,并用此模型分析佩戴不同角度足底外侧垫后距下关节接触特征的变化.方法:利用逆向建模技术,将正常成人志愿者下肢三维CT数据,在Mimics 10.0、Geomagic Studio 6.0软件中对相关组织进行重建,并和ProE 5.0中设计出足底外侧垫的计算机模型导入Hyperwork 10.0软件中进行网格划分,赋予材料属性,在ABAQUS 6.9中添加受力状况,进行有限元分析.结果:建立下肢骨骼及足部软组织三维有限元模型,共95 365个节点、246 238个单元.站立时距下关节的接触特征为后关节面的接触面积大于前中关节面,峰值应力集中在后关节面的前外侧部分,平均应力值(3.85±1.03) MPa.与0°模型比较4°、8°、12°和16°模型的前、中、后距下关节的接触面积都相应减小,前者|r|=0.964,P=0.008;后者[r|=0.978,P=0.002,均存在显著相关性.0°模型距下关节等效应力均值(3.07±1.14) MPa至(3.85±1.03) MPa,各区域之间差异无统计学意义.与0°模型相比,8°模型中前、中关节面等效应力均值显著减小(P＜0.05),同时后距下关节面的峰值应力显著增大(P＜0.05).在12°模型中峰值应力会在此基础上急剧增大至(10.51±3.53) MPa,与8°模型比较差异有统计学意义(P＜0.05),16°模型中虽然峰值应力略有增大,但与12°模型比较差异无统计学意义.结论:佩戴足底外侧垫后获得的距下关节外翻是以距下后关节面应力集中为代价,选择8°倾斜角在提供适当外翻力矩同时不会造成载荷过度集中,临床上不应盲目增加倾斜角度,以免继发足踝部并发症.
-
脊柱颈胸结合部(C6-T1)三维有限元模型的建立及有限元分析
目的:采取三维有限元的方法,建立脊柱颈胸结合部有限元模型,给予纯力矩载荷测试模型各FSU的正常运动范围,验证模型的有效性并对其应力分布模式进行探讨.方法:利用螺旋CT连续扫描获得正常成年人颈胸部原始DICOM数据图像,采用Mimics软件进行数据处理后导入ANSYS软件,得到颈胸结合部模型骨性结构的三维实体.添加椎间盘和主要韧带结构,椎间盘采用壳-核单元,分别代表纤维环与髓核;韧带采用2节点缆索单元构造,韧带的起止点及横截面积根据参考文献确定.C6-7以及C7-T1关节突关节均定义为有摩擦系数的非线性接触关节.模型中T1下表面在所有方向上完全固定,在模型C6施加2.0Nm纯力矩,对模型进行屈曲、背伸、侧屈及轴向旋转试验,试验结果与体外生物力学试验进行对比验证.结果:所建的颈胸模型包括169 317个节点和106 242个单元,并且与体外生物力学试验结果基本吻合,能够通过验证,有限元受力云图可以看出,模型在外力作用下运行状况良好.结论:该试验为临床医生对脊柱颈胸交界区的三维有限元模型的建立提供了一种便捷而精确的方法,为计算机分析及研究该模型局部结构在各种受力情况下的生物力学表现创造了条件.
-
非骨水泥型人工髋关节假体固定界面骨整合力学分析
目的:探讨不同假体粗糙面和界面压配下,非骨水泥型人工髋关节假体固定界面初始稳定性以及对骨长入,继发稳定性的影响.方法:采用Mimics软件模拟髋关节置换术重建人工髋关节三维可视化模型.构建假体柄-骨界面摩擦系数为0、0.15、0.40及1.00,代表不同的假体表面粗糙程度;根据实际操作,构建假体柄-骨界面压配为0、0.01、0.05及0.10 mm,选择人体45％步态相模拟人体攀爬楼梯工况,计算并比较骨-假体界面的微动以及相对应的应力分布情况.结果:界面压配为0.05 mm情况下,摩擦系数为0、0.15、0.40和1.00相对应的假体-骨界面正向压力分别为230、231、222和275 MN,随着摩擦系数的增加,正向压力总体趋势变化不大;界面的相对滑移量分别为0.529、0.129、0.107和0.087 mm,表明两界面之间的相对滑移量不断减少.摩擦系数为0.40情况下,界面压配为0、0.01、0.05及0.10 mm相对应的假体-骨界面摩擦力分别为56.0、67.7、60.4和49.6 MN,界面的相对滑移量分别为0.064、0.062、0.043和0.042 mm,说明随着压配量的增加,股骨假体与骨通道之间的正向压力呈下降趋势,摩擦力在压配量为0.01 mm时达到大值,界面之间的相对滑移量则不断减少.结论:髋关节置换术后,假体和骨组织之间存在骨改建、骨整合的动态过程,其程度决定了假体的远期使用效果.骨-假体界面的间隙和摩擦系数是决定骨假体界面骨整合的关键因素.
