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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  

摘要： 目的通过建立腰椎模型进行生物力学分析,研究椎间盘中注入骨水泥后对上下椎体所受最大应力的影响,降低后期患者在运动和劳动中椎体骨折的风险,为治疗腰椎疼痛及椎间隙注入骨水泥手术提供实验数据和参考。方法获取符合要求的CT数据,利用Mimics、Geomagic Wrap、SolidWorks、Ansys Workbench等软件构建实验要求的腰椎有限元模型,将构建的模型进行前屈、后伸、左弯、右弯、左旋、右旋、站立运动状态分析,比较注入在不同位置和注入不同量的骨水泥对上下椎体的应力影响和变化趋势。结果成功建立了腰椎三维有限元模型。构建的腰椎三维有限元模型在各种运动中分析的结果均在既往文献数据参考范围内,可认为模型有效,可以进行下一步的实验研究。通过分析研究发现骨水泥注入到椎间盘的左侧、中间、右侧三者之间对椎体表面的最大应力差异无统计学意义(P>0.05)。通过在椎间盘中注入1 mL、4 mL和7 mL骨水泥后分析发现随着骨水泥注入量的增加上下椎体表面所受的最大应力明显下降,差异有统计学意义(P<0.05)。结论考虑到人体的实际运动更加多样和复杂等综合因素骨水泥注入到椎间盘中间更加合理,综合过往的文献和本次的实验研究在椎间盘中注入4~7 mL(50%~100%)骨水泥能达到良好的效果,但是不建议注入到100%,骨水泥渗漏的风险过大,可为临床治疗提高参考。

关键词： 大断面隧道   套衬加固   波纹钢板套衬   隧道衬砌   力学性能   应力   锚栓  

摘要： 采用有限元软件建立了江西省某座大断面隧道地层-结构数值计算模型,对波纹钢板套衬加固隧道衬砌的力学性能进行研究。结果表明:波纹钢板套衬分担了部分围岩压力,隧道衬砌的应力出现重分布;波纹钢板套衬与既有衬砌组合结构的承载力随着锚栓数量的增加而增强,建议拱顶至拱肩区间的锚栓间距为2~3 m、拱肩至拱脚位置锚栓间距为1 m;既有衬砌和波纹钢板套衬对围岩压力的承担比呈负相关;考虑经济性和波纹钢板厚度对锚栓受力的影响,建议波纹钢板厚度不超过6 mm。

关键词： 径向柱塞泵   滑靴副   外负载   流场   泄漏   应力   变形  

摘要： 针对高压大排量径向柱塞泵在重载领域出现的滑靴副失效问题,在考虑油液黏温黏压特性的基础上,对滑靴副流体域展开数值计算和流固耦合仿真分析,探讨外负载对滑靴副流体域压力、流速、泄漏以及滑靴结构强度的影响。结果表明:当外负载从1.1×10^(8)N增加到1.2×10^(8)N时,吸油区滑靴副流体域的压力分布和数值基本不变,排油区滑靴副中心油腔压力增大1.5 MPa,流体域油膜的高压区面积增大,油液压力增大了0.05 MPa,油液流速稍有增加;滑靴副油液泄漏主要位于滑靴副边界处,高、低阻尼孔泄漏较小,随着外负载的增大,3处泄漏量都增大,单个滑靴副总泄漏量增大0.05 mL/s;外负载对滑靴强度影响较小,在排油区滑靴最大应力与变形发生在中心油腔处,此处是滑靴结构强度较为薄弱的地方。

关键词： 砌石拱坝   应力分析   整体稳定性   有限元数值模拟   水库  

摘要： 砌石拱坝具有就地取材、施工简便、能充分发挥石材抗压能力等优点,在小型水利工程中得到广泛应用。但砌石拱坝由于体型单薄,在上游水压力的作用下,极易出现应力集中和整体失稳现象。该文依托双江水库工程,采用三维有限元数值模拟方法,对砌石拱坝开展坝体应力分析及整体稳定性研究。研究成果对类似砌石拱坝工程具有参考价值。

关键词： 反拱基础   框架桥   有限元法   应力   变形   位移  

摘要： 基于框架桥整体性好、刚度大等优点,针对深厚海相淤泥软土地质场地设计了一种反拱框架桥结构。为获得其合理的结构形式,通过对反拱基础框架桥进行应力和变形规律分析,研究不同反拱轴线底板的反拱框架结构力学特性并进行比选。利用ABAQUS有限元软件建立3种反拱基础框架桥模型,在结构自重和车道荷载的作用下,计算获取结构主应力和沉降、变形数据。结果表明:该结构的最大主拉应力出现在与桥墩连接处的顶板上表面;最大竖向变形发生在顶板中跨跨中;最大纵向变形发生在墩顶塑性铰区范围。在相同条件下,最大主拉应力、竖向和纵向变形均出现在圆弧拱轴线桥,分别为2.272 MPa,2.428 mm和0.131 mm;但最大沉降出现在抛物拱轴线桥,为6.913 mm。因此,悬链拱轴线桥的受力性能相对更加合理,结构变形较小,更适合后期的应用推广。基于此,根据结构受力和变形特征,建议在结构设计时宜优先考虑使用悬链拱轴线底板的反拱基础框架桥。

关键词： 钢桁架   原位加载试验   施工全过程分析   位移   应力  

摘要： 某85m跨钢桁架施工阶段部分斜腹杆整体失稳和下弦杆局部变形,随即更换了相应斜腹杆。为了评价修复后钢桁架的可靠性,开展了原位加载试验。采用水加载,对钢桁架施加了9kN/m的荷载。试验结果表明,钢桁架杆件应力和位移与荷载近似呈线性变化,应力和位移值较小,均满足相关规范的要求。对原位加载阶段的钢桁架进行了有限元分析。结果表明,原位加载阶段的有限元分析结果与试验结果吻合较好。考虑到原位加载前钢桁架已经承受了大部分恒载,对钢桁架进行了施工全过程模拟,获得杆件施工全过程的受力状态。与原设计理想状态结果对比,实际施工过程中钢桁架顶升点附近下弦杆轴力接近理想值,弯矩略有增大;此外,在施工完成后,钢桁架在顶升点处向上隆起,线形略不平顺。原位试验及结构分析结果表明,更换斜腹杆未对整体结构受力性能产生明显影响,更换斜腹杆后结构安全,可正常使用。

关键词： 大采高综采   采高   应力   仿真模拟  

摘要： 厚煤层大采高综采工作面的压力作用变化较大,对煤矿的安全开采具有重要的影响作用。针对厚煤层大采高综采过程中,工作面的应力分布采用数值模拟的方式进行研究分析,建立不同采高的数值分析模型,对煤岩的开采过程进行模拟。结果表明,在大采高综采过程中工作面超前支护的垂直应力随采高增加而减小,工作面采空区水平应力随采高增加而增加,存在最优的采高工艺值,满足煤岩的压力及拉应力作用。

关键词： 深部首采采场   应力分析   地压活动   监测  

摘要： 某铜矿开采深度超过800m,采用大孔径深孔爆破,爆破振动对周边岩体及采场结构产生极大的扰动,加之大爆破过程引发岩体能量的释放和转移,致使应力重新分布,会形成新的应力环境。一旦产生较大的地压活动,极有可能形成采场主要结构失稳,威胁回采安全。所以采取一定的地压监测手段对掌握地压活动规律,判识合理回采顺序,预报岩体失稳及岩爆等地压危害具有极其重要的作用,对保障安全开采意义重大。

关键词： 泵站   瓜洲泵站   反应谱   抗震分析   有限元   位移   应力  

摘要： 瓜洲泵站工程作为鲁班奖的典型泵站工程,对扬州市区防洪和排涝起到关键作用。该泵站工程等别为Ⅱ等,设计采用了钻孔灌注桩基础。鉴于该工程的重要性,考虑地震荷载对泵站工程的威胁,有必要对该泵站工程进行抗震安全性分析,在验证设计方案的同时,反馈工程设计。三维空间有限单元法作为研究结构安全性能的一种重要数值模拟方法,已成为研究结构抗震性能的一种重要手段。文章以瓜洲泵站工程为研究对象,通过建立三维空间有限元模型,依据《水工建筑物抗震设计规范》,采用振型动力反应谱法模拟地震动力响应,应用ABAQUS软件进行数值模拟分析,通过研究和分析该泵站的变形和应力,对瓜洲泵站结构进行抗震安全性评价,结果可为类似工程的抗震安全性分析提供参考。

关键词： 海缆   有限元   热力耦合   应力   截面力学性能  

摘要： 海缆作为高压电力的传输构件,运行过程中产生的热量会引起结构温度升高及膨胀。受各层约束作用,海缆将产生较大的热应力与变形,进而引起结构损坏。此外,温度升高会导致海缆内部高分子材料弹性模量降低,导致海缆截面力学性能的改变。因此有必要研究海缆运行过程中因热膨胀引起的应力和变形,分析温度对海缆截面力学性能的影响。本文以某海上风电工程为依托,基于有限元软件ABAQUS建立了海缆-土体整体有限元模型,获得了稳态载流量下的温度场分布;基于温度场结果,采用热力耦合方法计算了海缆的热应力和热变形,并分析了温度作用下海缆截面力学性能的改变。结果表明:海缆运行时最高温度出现在铜导体中,外被层温度最低,以铜导体为中心,沿径向往内侧温度变化梯度较小,往外侧温度变化梯度较大;热应力主要集中在金属结构中,最大变形出现在钢丝铠装层中,当铜导体与光纤位于截面顶部时位移最大,位于底部时位移最小;考虑温度影响后,铜导体与光纤的应力会增大,同时海缆的拉伸与扭转刚度会降低,且逆扭转刚度的降低程度大于顺扭转刚度。