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关键词： 经皮骨水泥椎间盘成形术   腰椎   骨水泥   有限元   应力   弹性模量  

摘要： 背景:近年来,针对腰椎间盘退变和椎间隙变窄所引起的腰部反复疼痛病症从国外引入了椎间隙注入骨水泥的治疗方法,但部分患者在治疗后出现椎体骨折的情况,原因可能是骨水泥弹性模量不佳。目的:通过腰椎三维有限元模型分析椎间隙中注入不同弹性模量骨水泥对上下椎体表面最大应力的影响。方法:招募1名脊柱正常志愿者获取CT数据,利用Mimics、Geomagic、SolidWorks、Ansys建立腰椎L_(2)-L_(5)有限元模型,随后建立L_(3)-L_(4)椎间隙注射不同剂量(1 mL与4 mL)骨水泥模型,每种剂量下赋予骨水泥4种弹性模量(1000,2000,4000,8000 MPa),在L_(2)椎体表面施加压力与弯矩,分析L_(3)椎体下表面与L_(4)椎体上表面的应力。结果与结论:①在骨水泥注入量相同的情况下,随着骨水泥弹性模量的增大,L_(3)椎体下表面与L_(4)椎体上表面的应力增加,其中弹性模量1000 MPa骨水泥对L_(3)椎体下表面与L_(4)椎体上表面的应力影响最小,弹性模量8000 MPa骨水泥对L_(3)椎体下表面与L_(4)椎体上表面的应力影响最大,不同弹性模量骨水泥对整个腰椎活动度的影响较小;②结果说明,在满足治疗要求的情况下注入较低弹性模量的骨水泥可以降低术后骨折风险。

关键词： 电工装备   环氧树脂复合材料   残余应力   检测技术   应力分析  

摘要： 环氧树脂复合材料被广泛应用于电工装备核心构件制造,但成型过程增强材料和树脂基体的热学、力学参数不匹配会导致内部存在较大残余应力,对构件机械性能和使用寿命产生直接影响,因此准确有效的残余应力检测表征手段对于优化构件成型工艺和提高电工装备可靠性具有重要意义。本文首先介绍了增强型环氧树脂复合材料残余应力的形成机理,综述了基于曲率测量法、去层法、柔度法、钻孔法、光弹性法、X射线衍射法、拉曼光谱法、光纤法和声弹性法几种残余应力检测方法的原理及其适用范围,讨论了残余应力影响环氧树脂构件机械性能的研究进展,最后对环氧树脂复合材料残余应力检测方法进行了展望。本文相关总结有助于掌握构件残余应力分布规律并为成型工艺优化提供参考。

关键词： 尾气管道   弯头   有限元分析   应力   变形  

摘要： 为了准确评价气固输送尾气管道弯头的安全稳定性,分别选取了反应器出口尾气管道的高温段弯头和低温段弯头为研究对象,建立了三维几何结构模型并进行网格划分,在温度、压力载荷耦合作用下开展了管道弯头的有限元分析计算,研究了2个管道弯头的应力与应变的分布特征与规律,探索了结构模型变形量分布及形成机理,对管道弯头安全性和稳定性进行了合理评价。结果表明,在温度和压力载荷作用下,两段管道弯头结构安全性和稳定性较好,但高温段管道弯头的斜切喷射管H2、低温段管道弯头斜切接管L1,都存在应力集中、应变和变形明显增大的问题,这主要与外部载荷、接管位置、安装条件和管系结构等因素相关。

关键词： TC4钛合金   温度场   应力场   焊缝搭接   数值模拟  

摘要： 通过ABAQUS有限元分析软件,采用温度-位移耦合的模拟计算单元,对TC4平板三道焊缝搭接等离子堆焊进行数值模拟,研究在焊缝搭接的过程中,焊接模型的温度场、应力场和塑性形变的分布规律。结果表明,双椭球热源前方是密集的等温线,后方则是范围更大、更为稀疏的椭球形等温线;已成形焊缝会降低热源中心在焊接新焊缝时的峰值温度,后续焊接焊缝的热源中心的峰值温度会趋于稳定;后焊接时温度的提升会消除一部分已成形焊缝的焊接残余应力,但最后一道焊缝成形时产生的焊接残余应力无法在无其他新焊缝焊接或外部作用的干预下消除。焊接过程中焊缝附近的应力相对较小,呈现收缩应力;而距离热源越远的地方应力越大,呈现膨胀应力;焊接残余应力可能是由焊接时与冷却后的巨大温度差造成的,且在冷却过程中渐渐集中于基材的八个顶角处;焊接形变最大处发生在第一道焊缝尾端,多集中于焊缝及周围区域,基材区域基本没有发生形变。

关键词： 工程力学   OBE   工程教育专业认证  

摘要： 《工程力学》是高等学校材料相关专业的一门专业基础课,它是材料专业进行材料力学性能研究的关键课程。本文以湖北汽车工业学院材料相关专业为列,引入OBE (Outcomes Based Education)教学理念,基于工程教育专业认证对《工程力学》课程进行改革。经过改革后,学生的课程目标有较好的达成度,对课程的主观满意度有所提升,教学质量也得到了提高。The course “Engineering Mechanics” is a foundational subject in materials-related disciplines at higher education institutions. It serves as a critical course for studying the mechanical properties of materials. This paper takes the materials-related disciplines at Hubei Automobile Industry Institute as an example and introduces the Outcomes Based Education (OBE) teaching concept. Based on the professional accreditation of engineering education, reforms are made to the “Engineering Mechanics” course. Following these reforms, students demonstrate improved achievement of course objectives, subjective satisfaction with the course has increased, and overall teaching quality has been enhanced.

关键词： 钢管支架   有限元分析   现浇梁   位移   应力  

摘要： 依托崇贤至东湖路连接线二期工程项目,采用钢管支架进行现浇梁施工,采用有限元的方法建立分析模型,对施工的安全性进行研究,同时基于数值分析对钢管支架的影响因素进行讨论,得到以下结果:桁架梁支架具有适用范围广、受地形限制少等优点,可充分利用原有的承台作为钢管桩的支撑;桁架梁支架不仅保证了施工的经济性要求,而且不需要中跨钢管桩,可以减少钢管材料用量,缩短施工时间。对桁架梁支架的布置进行了优化,这种分析、计算和检测方法值得同行研究和借鉴,有利于指导钢管桁架梁支架的设计和施工。

关键词： 开窗侧钻   倒划眼   螺纹接头   应力   密封性能  

摘要： 为分析开窗侧钻过程对钻柱螺纹接头强度与密封性能的影响,考虑螺纹在倒划眼和开窗侧钻时的工作状态,建立了钻柱螺纹接头三维有限元模型,分析了复杂载荷下螺纹接头应力和接触压力的分布规律,研究了不同材料和不同公差配合下螺纹接头的应力和密封性能,并与文献计算结果进行对比,验证了模型的准确性。研究表明:开窗侧钻时,螺纹接头受到的弯矩最大,主副台肩拉伸侧密封性能只有压缩侧的52.0%;倒划眼作业时,井口处钻柱受到的轴向载荷最大,外螺纹前两圈齿根应力超过屈服强度,存在断裂风险,主台肩面脱离、螺纹接头密封失效;随着材料弹性模量降低,螺纹接头在开窗侧钻时承受的弯矩减小,当材料弹性模量降至50.0%时,螺纹最大应力减小了17.0%,最小接触压力减小了19.6%;在极限公差下,螺纹接头主要由副台肩承受接触压力转变为主要由主台肩承受接触压力,副台肩应力得到改善,但密封性能完全失效。根据开窗侧钻过程中螺纹结构应力状态的研究结果,可通过改变螺纹材料和公差配合提高钻柱接头的安全性与密封性。

关键词： 椭圆形根管   根管预备   微裂纹   应力分析  

摘要： 目的分析椭圆形根管牙根两种预备形态下,根管壁微裂纹对牙根受力的影响。方法选择椭圆形根管的前磨牙20颗,器械扩大预备根管、制造微裂纹并染色,切片后显微镜下观察牙本质微裂纹的产生及分布。据此构建两种预备形态下预制裂纹的牙根模型,评估受力时微裂纹处及牙根的应力分布。结果椭圆形根管牙根的微裂纹总是出现在颊舌侧,由根管壁向牙根表面扩展,与有限元分析所展示的应力集中在根管壁颊舌侧的规律一致。微裂纹使根管壁的应力集中点向裂纹尖端处转移,且在尖端极小区域内出现近5倍的应力剧增,使微裂纹极易沿尖端方向扩展,尤其在牙体长轴方向。结论微裂纹的存在不改变椭圆形根管牙根颊舌侧应力集中的特点,但微裂纹的产生使其尖端极小区域内出现剧增的应力集中,这可能是微裂纹迅速扩展为牙根纵裂的机制,临床操作需提高警惕。

关键词： 导槽   导轨   接触   刚性连接   应力   跨越铁路防护装备  

摘要： 以跨越铁路防护装备的横梁为研究对象,确定了8种横梁的有限元计算工况,并计算了防护装备在各工况下受到的载荷。横梁的非线性接触分析会消耗大量的计算资源,为探究提高有限元计算效率的方法,分别在横梁导槽和导轨之间建立接触连接和刚性连接,对2种连接方式下的横梁进行有限元计算。对比计算结果得出:2种连接方式的横梁最大应力差异较小,整体应力分布情况大致相同;2种连接方式在导槽和导轨处的最大应力值以及应力分布情况差异较大;若横梁最大应力未出现在导槽和导轨处,采用刚性连接模拟导槽和导轨的接触可提高计算效率,否则需要在导槽和导轨之间建立非线性接触以保证计算精度。

关键词： 压缩空气储能   内衬硐库   解析方法   温度   气体内压   应力   应变  

摘要： 压缩空气储能人工硐库在充气和抽气循环过程中,空气温度、压力,以及硐壁密封层、混凝土衬砌和围岩的温度、应力和应变一直处于变化之中。联合求解这些变量是工程设计中的关键技术,也是理论分析的难点。在一维热传导基本解和人工硐库空气温度基本解的基础上,基于硐壁对流换热和热传导能量守恒,提出人工硐库内空气热力学计算与硐壁热传导的耦合解析方法。与数值模拟结果进行了对比,验证了所提方法的正确性。对一个钢质密封层人工硐库实例进行了分析。结果表明,充抽气过程引起硐库内空气温度的剧烈变化,空气压力变幅明显大于基于恒温假定得到的压力变化结果。硐壁温度周期波动影响深度有限,当混凝土衬砌厚度大于周期波动影响范围后,围岩温度以持续升高直至稳定为特征,围岩强度和稳定性分析可以不考虑周期循环温度的影响。密封层受温度和空气内压双重作用明显,密封层设计需考虑材料的热机械疲劳问题。混凝土衬砌内外表面环向应力和法向应变特征差异巨大,不同工况下内外表面环向应力可能接近混凝土材料的抗压和抗拉强度,混凝土材料的抗压和抗拉强度同为设计的控制因素。混凝土衬砌可以减小围岩压力,但作用有限。在适当的埋深条件下,选择适当的充气压力,可以保证围岩处于弹性状态。